2015~2016广州大学《计算机网络》复习内容1

《计算机网络》复习第一章计算机网络和因特网公共因特网是一个世界范围的计算机网络，它互联了遍及全世界的数以百万计的计算设备。主机、端系统：计算设备种类繁多，如：桌面PC、各种工作站、服务器、PDA、移动计算机、蜂窝电话，甚至是智能家用电器、汽车等等，它们统称为主机或端系统。在因特网中，主机（端系统）通过通信链路和分组交换机连接在一起。在当今因特网中，分组交换机的两种主要类型是：路由器、链路层交换机。通信链路的数据传输速率：不同的通信链路以不同的速率传输数据。单位：bps（位/秒）分组（packet）：通信链路上传输数据的格式。将端系统数据分段，每段加上首部字节（分组头部）形成的信息包统称为分组。分布式应用程序：因特网应用程序运行在端系统上，并不运行在网络核心中的分组交换机中。这些应用程序提供了各种不同的服务，如：电子邮件、Web服务、IP语音、流式视频、远程注册等。所有在因特网上的通信活动全部是由协议所控制的。协议（protocol）：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/或接收或其它事件方面所采取的动作。协议的要素：语义、语法、时序（同步）。语义：对协议中各协议元素的含义的解释；语法：协议元素与数据的组合格式，即报文格式；时序（也称为同步）：通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则。客户机程序：运行在一个端系统上，发出请求，接收服务。服务器程序：运行在另一个端系统上，接收请求，提供服务。接入网：将端系统连接到其边缘路由器的物理链路。边缘路由器：端系统到任何其它远程端系统的路径上的第一台路由器。（在Windows操作系统中，称为默认网关。）接入网的类型：住宅接入、公司接入、无线接入网络核心：即连接因特网端系统的通信链路和分组交换机所构成的网状网络。计算机网络中，实现数据交换的方法主要有：电路交换和分组交换；现代计算机网络使用分组交换的方法。分组交换的方法：将报文分割成若干个大小相等的分组（Packet）进行存储转发。分组交换有两种交换方式：数据报方式和虚电路方式。数据报方式的特点：不需要建立连接、没有连接状态信息、每个报文分组都携有完整的信源/信宿地址、各分组独立地确定路由。虚电路方式的特点：需要建立逻辑连接、需要存储连接状态信息、每个报文分组都携有较短的虚电路号、选路操作在建立虚电路时完成，以后所有报文分组经由同样的路由。时延：一个分组从链路或网络的一端传送到另一端所需要的时间。时延可分为重要的四种：节点处理时延、排队时延、传输时延和传播时延。处理时延：包括分组检错、处理分组首部、选择路由等所需的时间。排队时延：由于节点的拥塞，分组需排队等待发送。传输时延：将分组的所有比特推向链路所需的时间。又称为存储转发时延。传播时延：一个比特从节点A传送到B所需要的时间，即比特在线路上传输所需要的时间。注意：物理介质的传播速度s和链路的传输速率R（又称为带宽）是完全不同的两个概念!注意：传输时延和传播时延的区别！流量强度：若R=链路带宽(b/s)，L=分组长度(bits)，a=分组到达队列的平均速率（单位为每秒分组，pkt/s），则流量强度为：La/R流量强度接近于1，平均排队时延将迅速增加。丢包：节点（路由器）的排队队列容量不可能是无限大的，当分组到达一个满的队列时，由于路由器没有地方存储该分组，路由器将丢弃该分组，从而该分组不可能到达目的端系统。这种现象称为丢包。丢失的数量随流量强度的增加而增加。瞬时吞吐量：主机接收数据的瞬时速率。平均吞吐量：主机接收一个文件的平均速度。若文件长度为F比特，接收时间为T秒，则平均吞吐量为：F/Tbps当没有干扰流量时，吞吐量近似为源端到目地端之间路径的最小传输速率。当有许多数据流通过一条链路时，即使这条链路具有高传输速率，它也可能成为瓶颈链路。计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构。由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/RM（开放系统互连/参考模型）。实际中应用最广泛的是因特网的TCP/IP体系结构。因特网体系结构中共分为5层：应用层、运输层、网络层、链路层和物理层。各层的所有协议称为协议栈。网络体系结构原理禁止不同主机的对等层之间进行直接通信。对等层实体之间实现的是虚拟的逻辑通信；实际通信在最底层完成。网络的交换节点不需要运输层及其上层协议。数据在源站自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。封装：就是在数据前面加上本层特定的协议头部。下层把上层的PDU（本书中称为分组）作为本层的数据（可能还要拆分）加以封装，然后加入本层的协议头部（或尾部）形成本层的PDU。在发送方，数据被逐层往下递交封装，经物理层传输到接收方，接收方的接收端口再将数据逐层拆封并往上递交。各层的PDU具有各自特定的名称：应用层——报文（message）传输层——报文段（Segment）网络层——数据报（datagram）链路层——帧（Frame）物理层——比特（Bit）第二章应用层应用程序体系结构规定了如何在各种端系统上组织该应用程序。现代网络应用程序使用的两种主流体系结构：客户机/服务器体系结构（C/S）、对等（P2P）体系结构客户/服务模型（C/S）：客户端发出请求,接收来自服务器的服务。e.g.,客户端(浏览器)/Web服务器;email客户端/邮件服务器对等(peer-peer)模型（P2P）:主机对称的进行交互。主机起客户机和服务器程序的双重作用。在操作系统术语中，进行通信的实际上是进程。运行在不同端系统上的进程通过计算机网络交换报文而相互通信，使用计算机网络提供的通信服务。发起通信的进程被标示为客户机；等待联系的进程被标示为服务器。进程通过一个称为套接字（socket）的软件接口在网络上传输报文。套接字是同一台主机内应用层与运输层之间的接口，又称为应用程序和网络之间的应用程序编程接口（API）。通信进程间寻址需使用两种信息：主机名称或地址（即域名或IP地址）、进程的端口号。进程的端口号是一个16比特的二进制数，其取值范围从0～65535。0～1023的端口号被称为众所周知的端口号（well-knownnumbers）并被限制使用——这些端口号已分配给标准的网络应用：如HTTP、FTP、SMTP等。常见的“众所周知的”端口号：HTTP:80HTTPS：443FTP:20、21DNS：53SMTP：25Telnet：23SNMP：161应用层协议：定义了在不同端系统上运行的应用程序进程如何相互传递报文。公共领域的应用层协议由RFC文档定义，供大家使用；专用的应用层协议由开发者自己设计。HTTP（HypertextTransportProtocol，超文本传输协议）：浏览器和Web服务器之间的通信协议。HTTP的特点：使用Client/Server体系结构。HTTP使用TCP作为它的支撑运输层协议，从而HTTP协议无需担心数据的丢失，所传送的数据总是能完整地到达另一端。HTTP是无状态协议：HTTP服务器不保存关于客户机的任何信息。HTTP既可以使用非持久连接也可以使用持久连接，默认方式下使用持久连接。HTTP有两种类型的报文：请求报文和响应报文FTP是FileTransferProtocol的英文缩写，即“文件传输协议”。用于在计算机之间传送文件。FTP的特点：FTP基于TCP协议，使用TCP协议实现文件的传输。FTP以客户/服务器方式工作。FTP维持状态:跟踪当前目录位置、先前的认证信息等。在进行文件传输时，FTP的客户和服务器之间要建立两个TCP连接：控制连接、数据连接。FTP的控制连接是持久连接，数据连接是非持久连接。电子邮件协议包括：发送/转发邮件：SMTP（SimpleMailTransferProtocol）、MIME（MultipurposeInternetMailExtension）读取邮件：POP3（PostOfficeProtocol）、IMAP4（InternetMailAccessProtocol）SMTP是因特网上通用的电子邮件传输协议，是电子邮件服务的核心。SMTP特点：SMTP使用TCP连接、25号端口在两个邮件服务器之间建立可靠传输。SMTP使用持续连接。SMTP规定邮件的全部内容（包括附件）——无论是什么类型的数据——都必须转换成7位ASCII码在同一个报文中进行传输。支持SMTP协议的邮件服务器之间采用客户/服务器方式工作，连接发起方称为客户，接收方称为服务器。一旦连接建立，邮件服务器之间通过SMTP协议进行对话，完成邮件的转发功能。现在，邮件读取方式已经多样化：通过用户代理程序使用POP3或IMAP邮件访问协议、通过浏览器使用HTTP协议发送和接收邮件。（SMTP不读取邮件）基于Web的电子邮件特点：利用浏览器，发送和接收邮件使用HTTP协议；在邮件服务器之间转发邮件还是使用SMTP协议。域名系统DNS最主要的服务是将域名解析为对应的IP地址。DNS系统是由解析器以及域名服务器组成的。DNS服务器保存了主机名/IP地址映射、域名/权威DNS服务器名查询、主机别名/规范主机名映射、邮件服务器别名/邮件服务器规范主机名映射。DNS是因特网的应用层协议之一。它利用了UDP传输层协议，端口为53。DNS不直接与用户打交道，它为因特网的其它应用程序提供域名与IP地址的转换服务。DNS服务器有三种类型：根DNS服务器、顶级域（TLD）DNS服务器、权威DNS服务器。DNS的查询方式：递归查询和迭代查询。为什么要使用DNS？从以下几个原因进行分析：因特网对主机的两种不同编址方法（域名、IP地址）；因特网内部对主机的寻址方法（只能利用IP地址寻址）；DNS系统的构成和功能。第三章运输层运输层协议为运行在不同主机上的应用进程提供逻辑通信。运输层协议只运行在端系统中，网络的交换节点不需要运输层及其上层协议。因特网的运输层有两个协议：TCP协议和UDP协议UDP协议：不可靠、无连接服务TCP协议：可靠、面向连接、具有拥塞控制的服务将主机间网络层的IP交付服务扩展为进程间交付服务，称为运输层的多路复用与多路分解。多路分解：将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字（进程）的过程。多路复用：收集一个端系统中的不同套接字中的数据块并封装每个数据块而成为报文段，并将报文段传递到网络层的过程。运输层使用端口号来标识执行发送和接收的应用进程，端口号可以帮助运输层来分离字节流并且把相应字节传递给正确的应用程序。一个UDP套接字由一个包含目的IP地址和目的端口号的二元组来标识；UDP报文段到达主机时，运输层根据报文段中的目的端口号，将其定向到相应套接字，报文段的数据经由该套接字进入其所连接的进程。一个TCP套接字由一个包含（源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号）的四元组来标识；TCP报文段到达主机时，主机根据四元组的值把报文段定向到对应的套接字，报文段的数据经由该套接字进入其所连接的进程。可靠数据传输原理：从rdt1.0-rdt2.0-rdt3.0-流水线方式为什么rdt3.0可用,不过性能很糟？从具体数据分析进行说明，例如：1Gb/s链路，15ms端到端的延迟，利用停等可靠数据传输协议rdt3.0发送1KB（8000比特）数据分组，接收方的ACK分组很小，忽略其推送到信道的时间，计算信道的利用率，从而说明性能很糟。（课本P144）TCP的特点：点对点、可靠，按序的字节流、流量控制、面向连接、全双工数据传输。TCP可靠数据传输所使用的技术和特点：全面使用了校验和、序号、计时器、重传、确认、缓存等技术；TCP使用的序号不是报文段序号，而是字节流序号；TCP没有使用否定确认NAK；TCP响应三种事件：上层进程发送数据事件、超时事件和收到ACK事件；TCP使用单一的定时器，对三种事件启动或重启定时器；TCP采用延迟累积确认：若ACK号为y，表示字节号y之前的一个或多个报文段内的所有字节已经正确收到。TCP如何实现可靠数据传输服务？要点：（1）为了保证数据包的可靠传递