计算机网络(复习笔记)

计算机网络第一章 概论Internet ：指当前全球最大的、开放的、有众多网络相互连接而成的特定计算机网路，它采用TCP/IP 协议族。

1、 因特网：从硬件和软件方面来说：数以百万计的互联的计算设备（主机=端系统，通信链路communication link ，运行网络应用）；从分布式应用提供服务的联网基础设施：通信基础设施使能分布式应用，提供给应用通信服务。

2、 协议：定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输和/或接受或其他事件方面所采取的动作。

一组控制数据通信的规则。

3、网络组成：网络边缘（应用与主机）、网络核心（路由器，网络的网络），接入网。

4、网络边缘：面向连接服务——TCP（transmission Control protocol）：可靠的，有序的字节流数据传送（丢包：确认和重传），采用流控制（发送方不能过载接收方），拥塞控制（当网络拥塞时发送方“降低发送速率”）。

5、网络边缘：无连接服务——UDP（User Data protocol）用户数据报协议，无连接，不可靠的数据传送，无流控，无拥塞控制。

6、网络核心：电路交换（circuit switching）和分组交换（packet switching）。

7、电路交换：为“呼叫”预留端到端资源，在电路交换网络中，沿着端系统通信路径，为端系统之间通信所提供的资源在（缓存、链路传输速率）在通信会话期间会被预留。

（非共享）。

将链路带宽划分为“片”，FDM和TDM。

8、FDM（frequency-division multiplexing）频分多路复用，该链路在连接期间为每条连接专用一个频段。

TDM（time-division multiplexing）时分多路复用，时间被划分为固定区间的帧，并且每帧又被划分为固定数量的时隙，一个时隙可用于传输该连接。

9、分组交换（统计多路复用statistical multiplexing）：每个端到端数据划分为分组，分组交换使用按需的方式分配链路。

10、分组交换与电路交换的对比：分组交换允许更多的用户使用网络；对突发数据极为有效，资源共享，较简单，无呼叫建立。

但是分组交换需要可靠数据传送、拥塞控制协议。

11、 分组交换——存储转发：从源到目的地通过路由器移动分组，几种路径选择算法（数据报网络，虚电路网络）。

12、 数据报网络：分组中的目的地址决定下一跳，在会话中路由可以变化。

不是面向连接的，而是无连接的。

13、 虚电路网络：每个分组携带标签（虚电路ID ），标签决定下一跳，固定的路径在呼叫建立时决定，在呼叫期间保持不变，路由器保持呼叫状态。

14、 分组交换中丢包和时延出现的原因：分组到达链路的速率超过输出链路能力，分组排队，等待交换，如果无空闲缓存则到达的分组丢失，出现丢包现象。

分组时延的4种来源：（1）、节点处理（检查比特差错）；（2）、排队（等待输出链路传输的时间，取决于路由器拥塞的等级）；（3）、传输时延：R=链路宽带（bps ），L=分组长度（比特），发送比特进入链路的时间=L/R；（4）、传播时延：d=物理链路的长度，s=在媒体中传播的速度（~2*108 m/sec），传播时延=d/s。

15、协议分层：每一层实现一种服务，经他自己的层内动作，依赖由下面层次提供的服务。

分层是为了处理复杂系统，明确的结构使得能够标识复杂构件的关系，模块化易于维护、系统的更新。

16、因特网协议栈：应用（支持网络应用，FTP，SMTP，HTTP）；运输（主机到主机数据传输，TCP，UDP）；网络（从源目的地数据报的选路，IP，选路协议）；链路（在邻近网元之间传输数据，PPP，以太网）；物理（“在线上”的比特）。

第二章应用层1、应用体系结构：客户机/服务器，对等（P2P），客户机/服务器与P2P的混合。

2、客户机/服务器体系结构：服务器（总是打开的主机，永久的IP地址，可扩展为服务器池）；客户机（与服务器通信，可以间歇地连接，可以具有动态的IP地址，彼此不直接地通信）。

3、纯P2P体系结构：无总是打开的服务器，任意的端系统直接通信，对等方间歇地连接，改变IP地址。

4、混合：例——Napster（文件传送P2P，集中式文件搜索：对等方在中心服务器上注册内容对等方查询相同的中心服务器以定位内容）。

5、进程通信——进程：在一台主机上运行的程序。

客户机进程（发起通信的进程），服务器进程（等待联系的进程）。

进程通过一个称为套接字的软件接口在网络上发送和接收报文。

套接字是同一台主机内应用层与运输层之间的接口。

网络应用从运输层协议获得的服务：TCP 和UDP6、TCP ：面向连接（客户机和服务器之间所需的建立）；可靠传输（在发送和接收进程之间）；流控制（发送方不会淹没接收方）；拥塞控制（当网络过载时抑制发送方）；并不提供定时，最小带宽保证。

7、UDP ：在发送进程及接收进程之间的不可靠数据传输，不提供建立连接建立、可靠性流控制、拥塞控制、定时或带宽保证。

8、HTTP（超文本传输协议）和Web应用：使用TCP，进程端口为80。

HTTP 连接分为：非持久连接（每个请求/响应是经一个单独的TCP连接发送）和持久连接（所有的请求及相应的响应经相同的TCP连接发送）。

RTT（往返时延）：从客户机到服务器发送一个小分组并返回所经历的时间。

9、HTTP请求报文格式：请求行、首部行和实体主体。

方法类型：GET、POST、HEAD。

GET和POST的区别在于：使用GET方法时实体主体为空，使用POST 方法时实体主体看到用户在表单中所填的内容。

10、HTTP响应报文格式：11、WEB缓存：满足客户机请求而不涉及起始服务器。

12、FTP（文件传输协议）：使用两个并行的TCP连接来传输文件，一个是控制连接（带外传送），端口号为21；一个是数据连接（带内连接），端口号为20。

13、电子邮件：三个主要部分（用户代理、邮件服务器和SMTP（简单邮件传输协议））。

14、电子邮件：SMTP（简单邮件传输协议），端口号25，使用持久连接，要求报文以7bitASCII格式，交付/存储到接收方服务器。

15、HTTP与SMTP比较：HTTP：拉，每个对象封装在其自己的响应报文中；SMTP：推，多个对象在多方报文中发送。

两者都有ASCII命令/响应交互，状态码。

17、MIME（multipurpose Internet mail extension）多用途因特网邮件扩展：为发送非ASCII文本的内容，发送方的用户代理必须在报文中使用附加的首部行。

在报文首部的附加行声明MIME内容类型。

18、邮件访问协议：从服务器获取邮件。

POP3：邮局协议；IMAP：互联网邮件访问协议。

基于Web的电子邮件使用的是HTTP协议，例如：Hotmail，Yahoo等。

19、DNS（Domain Name System）域名系统：一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库，一个允许主机查询分布式数据库的应用层协议，主要任务是实现主机名到IP地址转换的目录服务。

识别主机的方式：通过主机名或者IP地址。

DNS协议运行在UDP上，使用53号端口。

顶级域(TLD)服务器：负责com,org,net,edu等，以及所有顶级国家域uk,fr,ca,jp。

权威DNS服务器：组织的DNS服务器为组织的服务器提供对IP的权威主机名。

查询过程分为递归查询和迭代查询。

从请求主机到本地DNS服务器的查询是递归的，其余的查询是迭代的。

20、P2P文件共享，在对等方区域中组织和搜索索引的3种方法：集中式索引（当用户启动P2P文件共享应用程序时，该应用程序将他的IP地址以及可供共享的文件名称通知索引服务器，该索引服务器从每个活动的对等方那里收集这些信息，从而建立一个集中式的动态索引，将每个文件拷贝映射到一个IP地址集合。

缺点是：单点故障，如果索引服务器崩溃，则整个P2P应用也就随之崩溃；性能瓶颈和基础设施费用）；查询洪泛（查询报文经现有的TCP连接，对等方转发查询报文，查询命中经反向路径发送）；层次覆盖（结合前两者的优点，与洪泛查询类似，不使用专门的服务器来跟踪和索引文件，但不同的是，在层次覆盖设计中并非所有对等方都是平等的）。

第三章运输层1、运输层协议为运行在不同主机上的应用进程之间提供了逻辑通信（logiccommunication），进程间的逻辑通信，端到端传输。

运输层协议是在端系统中而不是在网络路由器中实现的。

在发送方，运输层将接收到的来自发送应用进程的报文转换成运输层分组，用因特网术语称其为运输层报文段（segment），可能的方法是，将应用报文划分为较小的块，并为每块加上一个运输层首部来创建运输层报文段。

然后，在发送方端系统中，运输层将这些报文段传递给网络层，网络层将其封装成网络层分组并向目的地发送。

注意：网络路由器仅作用于该数据报的网络层字段，即他们不会检查封装在该数据报的运输层报文段的字段。

在接收方，网络层从数据报中提取运输层报文段，并将该报文段向上交给运输层。

2、运输层VS 网络层：网络层是主机间的逻辑通信；运输层是进程间的逻辑通信，依赖、强化网络层服务。

3、将主机间交付扩展到进程间交付，成为运输层的多路复用（multiplexing）和多路分解（demultiplexing）。

多路复用（multiplexing）：从源主机的不同套接字中搜集数据块，并为每个数据块封装上首部信息从而生成报文段，然后将报文段传递到网络层的工作。

多路分解（demultiplexing）：将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字的工作。

4、无连接分解：UDP套接字由二元组标识（目的地IP地址，目的地端口号）；当主机接收UDP段时：在段中检查目的地端口号，将UDP段定向到具有该端口号的套接字。

5、面向连接分解：TCP套接字由四元组标识（源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号）；接收主机使用这四个值来将段定向到适当的套接字。

6、无连接传输——UDP：“尽力而为”服务，UDP段可能丢包或者对应用程序交付失序。

首部只有4个字段，每个字段两个字节（即共8个字节）。

UDP 检验和提供了差错检测功能，即检验和用于确定当UDP报文段从源到达目的时，其中的比特是否发生了改变。

7、可靠数据传输的原理（停等协议和流水线协议）：不可靠信道的特点决定了可靠数据传输协议（rdt）的复杂性。

使用有限状态机（FSM）来定义发送方和接收方。

Rdt1.0：经可靠信道的可靠传输（底层信道非常可靠：无比特差错，无分组丢失）。

Rdt2.0：具有比特差错的信道，该数据传输协议采用了差错检测、肯定确认与否定确认。

类似于Rdt2.0的协议被称为停等协议（stop-and-wait）。