哈工大计算机网络期末总结——引自码迷Code

2019/12/19

哈工大计算机网络期末总结——引自码迷Code.

概述

比特(bit), 字节(byte), 1 byte = 8 bit(空间上,位数上)
kbps = 10³bps
时延带宽积中的时延是传播时延, 单向的, 不是RTT
传输层是数据段; 网络层是数据报.数据链路层是数据帧
计算机网络就是互连的、自治的计算机集合
计算机网络结构: 网络边缘, 接入网络, 网络核心
端到端层: 传输层以上层次
OSI各层次(共7个)功能:
- 物理层: 比特编码, 时钟同步..
- 数据链路层: 组帧, 流量控制,差错控制,访问控制,物理寻址...
- 网络层: 逻辑寻址, 路由, 分组转发
- 传输层: 连接控制,差错控制, 连接控制, 分段与重组, SAP寻址
- 会话层: 会话控制, 同步 (最薄的一层)
- 表示层: 加密/解密, 压缩/解压缩. 数据表示转换.
- 应用层: 支持用户通过软件使用网络服务
完成路由选择功能的层次是: 网络层
多路复用技术: TDM,FDM,WDM,CDM
采用10Mbps的HFC接入Internet可能比2Mbps的ADSL接入还慢。
端到端原则：网络高层次的功能应尽可能的实现在网络边缘（终端设备），网络核心框架只提供最基本的标准的服务。
接入网络的方式: DSL. 电缆， FTTH，拨号和卫星，以太网， wifi，光纤。
常见的物理媒体：双绞铜线，同轴电缆，光纤，陆地无线电信道，卫星无线电信道。

应用层

网络应用体系结构,3种: C/S, P2P, 混合
网络应用服务需求: 可靠性, 带宽, 时延
不同主机进程间通讯需要进行信息交换, 进程间通信利用socket发送/接收消息实现
邮件发送: SMTP/ HTTP; 邮件服务器之间发送: SMTP; 邮件收取: HTTP/POP3/IMAP
socket API中:
- 只能在服务器端调用: listen(), accept()
- 只能在客户端调用: connect()
- TCP连接不能调用:吗recvfrom(), sendto()
服务器端套接字绑定的IP地址是: INADDR_ANY
P2P方式实现文件分发比C/S方式快
分组交换技术更适合突发数据传输的网络, 电路交换技术更适合长时间持续传输的网络.
P2P的索引技术: 泛洪式查询, 集中式索引,层次式覆盖网络

传输层

流量控制: 发送方的发送速率不超过接收方的接收速率
拥塞控制: 当网络拥塞时减少发送方的发送速率.
拥塞控制两种方式: 端到端拥塞控制, 网络辅助拥塞控制
可靠数据传输: 不错, 不乱, 不丢
cookie作用,4个: 标识用户,购物车,推荐, 用户会话状态信息维护
TCP: 三次握手(连接建立), 4次挥手(连接拆除)
TCP建立连接SYN置为1, 拆除连接FIN置为1
DNS RR类型: A/AAAA(域名到ip), NS(根据域, 查询域权威域名服务器的主机名),MX(邮件服务器规范主机名), CNAME(主机别名到规范名) 注意:只有A/AAAA查询ip,其余都是查询主机名
FTP使用两个并行的TCP连接来传输文件，一个是控制连接，一个是数据连接。控制连接用于在两个主机之间传输控制信息，如用户标识、口令、改变远程目录的命令以及“put”和“get：”文件的命令，使用端口21。数据连接用于实际传输一个文件，使用端口20。
SMTP: 基于TCP, 服务器默认端口号25.邮件传输内容 7位ASCII; CRLF.CRLF表示报文的结束. 以下是常见命令:
- HELO 客户端为标识自己的身份而发送的命令（通常带域名）
- MAIL FROM 标识邮件的发件人
- RCPT TO 标识邮件的收件人；
- DATA 客户端发送的、用于启动邮件内容传输的命令。
- QUIT 终止会话
基于TCP的应用层协议有:SMTP、TELNET、HTTP、FTP, POP3, 基于UDP协议: DHCP. 混合协议: DNS
端口号总结:
- FTP数据端口: 20; FTP控制端口: 21
- SMTP: 25
- HTTP: 80/8080...
- HTTPS: 443
- DHCP :客户端 68, 服务器端67
- DNS: 53
UDP也可以进行可靠数据传输, TCP不保证有序的数据传输.
三次重传不包括对上次数据确认的ACK, 即相同ACK出现4次才会判定为三次重传
TCP才有三次重传, GBN和SR都没有, 且TCP的ACK回复的序号不是接收到的, 而是希望下次接收到的.
注意ACK只有0/1.而ack或ack_seq才有具体的数.
注意: GBN和SR中窗口大小应该小于帧序列的大小 - 1
发送周期：发送方从发送第一个数据帧开始，到接收到第一个确认帧为止。包括一个RTT和两段传输延迟.
最大传输速率: 一个发送周期内发送数据的量/ 发送周期. (注意发送周期中, 传播时间和传输时间不能简单相加, 他们可能是包含关系,在传播的同时也在传输)
信道利用率: 一个发送周期内数据发送的时间/发送周期, 信道利用率可以等于1.即一个RTT内在不断地发送数据. (注意:计算信道利用率时一定要先根据单帧计算出发送周期)
GBN只设置一个计时器,累计重传,超时后发送expect后面所有分组; SR为每个传输分组设置计时器, 超时后只发送超时的分组.
发送速率最大只能等于链路带宽时才能不发生丢包,此时: W * MSS / RTT <= R ,其中W是窗口数
UDP头部8字节, TCP头部至少20字节.
UDP头部4部分: 源端口号, 目的端口号, 长度, 校验和.(ip地址在ip协议中, UDP不携带)
UDP计算校验和时包括: 伪头, UDP头, 应用层数据
用于实现可靠数据传输的机制有: 差错编码, 计时器,重传, 序列号, ACK
若流量强度（traffic intensity）La/R接近于1，则平均排队延迟接近于无穷大
MSS就是TCP数据包每次能够传输的最大数据分段。通常为1460 (1500 - 20 IP头- 20 TCP头)

网络层

网络层核心功能: 异构网络互联, 路由与转发, 拥塞控制
网络层建立的连接中间设备都参与, 但传输层建立的连接对中间设备透明
网络层提供的服务: 网络层无连接服务(数据报服务), 网络层连接服务(虚电路网络).
沿某条虚电路传输的分组，携带对应虚电路的 VCID，而不是目的地址 ; 且同一条VC ，在每段链路上的VCID通常不同(路由器转发分组时依据转发表改写/替换虚电路号 ).
网络层有虚电路传输和数据报传输. 他们都是分组传输. 虚电路每次建立虚拟连接, 不共享带宽, 不附带目的地址, 只带虚电路的VCID,适用于电话/传真. 数据报网络是internet采用的, 适用于智能端系统,如电脑.
internet是数据报网络, ATM是虚电路网络.
转发表有多个匹配项时: 最长前缀匹配优先.
ip所属的子网地址 = ip & 子网掩码.
如何确定是否进行了子网划分? 观察子网掩码是否与默认一致, 不一致则进行了子网划分
注意掩码形如255.255.255.0的形式, 而无类域间路由地址才形如 a.b.c.d/x
DHCP自动获取: ip, 子网掩码, 默认网关地址, DNS服务器名和ip
NAT中所有私有地址都替换为网关的共有ip地址, 但不同私有地址的分配端口号不同. 利用端口号16位,可区分65535个私有地址.
NAT穿透问题, 即如何解决访问具有特定私有地址的服务器: 静态配置NAT ; 互联网网关设备协议IGD; 中继.
ICMP是网络层协议...
IPV6有选项字段, 只是从基本首部中提出, 换到选项首部中而已
IPV6不能分片; IPV6中无校验和字段; IPv6不再使用掩码, 而是使用更简洁的无类域间路由.
IPV4首部至少20字节, IPV6基本首部固定40字节
IPV6的基本地址类型: 单播,多播,任意播.
IPV4 32位; IPV4 128位; MAC 48位
全局信息: 链路状态路由算法; 局部信息: 距离向量路由算法.
路由表中:
- 到一个子网: 掩码为该子网的掩码.
- 到一个特定ip: 子网掩码为255.255.255.255
- 到外网, 或其他未知网络(默认路由): 0.0.0.0 0.0.0.0 + 网关ip
路由协议:
- RIP: 基于UDP ;应用层协议 ; 距离向量算法
- OSPF: 基于IP ;网络层协议; 链路状态算法
- BGP: 基于半永久TCP; 应用层协议; 路径向量算法.
BGP除了在自治系统间交换信息外,还有将这些信息散播到内部
OSPF优点: 安全, 支持多条代价相同的路径, 支持大规模AS分层
同一子网直接交付, 不同子网间接交付
网络层没有差错校验: 网络层是“尽最大努力完整的传输数据包”，差错检测已由数据链路层实现，IP层没必要再进行一次校验。
链路状态算法存在震荡的可能
距离向量算法存在坏消息传播慢！ —“无穷计数 " 问题
解决无穷计数: 毒性逆转技术, 定义最大有效度量值,水平分割技术, 阻碍时钟.
解决IP不够: 使用无类别编址CIDR;使用NAT; 采用IPV6
IPV6没有广播地址了, 但其有单播, 多播,任意播三种地址形式.