计算机网络复习

第一章传输技术：广播、组播、单播点到点（point-to-point）链路将一对单独的机器连接起来。在一个由点到点链路组成的网络中，为了从源端到达接收方，短消息必须首先访问一个或多个中间机器，这种短消息在某些情况下称为数据包或包2（packet）。通常在网络中有可能存在多条不同长度的路由，因此，找到一条好的路由对点-点网络非常重要。点-点传输只有一个发送方和一个接收方，有时候也称为单播（unicasting）。如果被传输的数据包带有这样的地址编码，那么网络中的每一台机器都将会接收该包并对其进行处理。这种传输模式称为广播（boradcasting）。有些广播系统还支持给一组机器发送数据包的模式，这种传输模式称为组播（multicasting）。LAN的拓扑结构、传输技术网络的拓扑结构有很多种，主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。目前大多数LAN使用的拓扑结构有3种:①星行拓扑结构；②环行拓扑结构；③总线型拓扑结；传输技术局域网：ATM（异步传输模式）、以太网、WLANWAN子网中路由器互联的拓扑结构：星型、环型、树型、全相联等服务原语实现面向连接服务TCP/IP参考模型，主要协议链路层模型中的最低层是链路层（linklayer），该层描述了链路必须完成什么功能才能满足无连接的互联网络层的需求，比如串行线和经典以太网链路。这不是真正意义上的一个层，而是主机与传输线路之间的一个接口。TCP/IP模型的早期文档很少提到这点。互联网层互联网层（internetlayer）是将整个网络体系结构贯穿在一起的关键层。它大致对应于OSI的网络层，如图1-21所示。该层的任务是允许主机将数据包注入到任何网络，并且让这些数据包独立地到达接收方（接收方可能在不同的网络上）。甚至数据包的到达顺序与它们被发送的顺序不同，在这种情况下，如果需要按序递交数据，那么重新排列这些数据包的任务由高层来负责完成。请注意，虽然在因特网（Internet）中也包含了互联网层，但这里的“互联网”（internet）是指一般意义上的互联网络。互联网层定义了官方的数据包格式和协议，该协议称为因特网协议（IP，InternetProtocol），与之相伴的还有一个辅助协议，称为因特网控制报文协议（ICMP，InternetControlMessageProtocol）。互联网层的任务是将IP分组投递到它们该去的地方。很显然，数据包的路由是这里最主要的问题，同时该层还要考虑拥塞控制问题（尽管没有证据表明IP能有效地避免拥塞）。传输层在TCP/IP模型中位于互联网层之上的那一层现在通常称为传输层（transportlayer）。它的设计目标是允许源主机和目标主机上的对等实体进行对话，犹如OSI的传输层一样。这里定义了两个端-端的传输协议。第一个是传输控制协议（TCP，TransportControlProtocol），它是一个可靠的、面向连接的协议，允许从一台机器发出的字节流正确无误地交付到互联网上的另一台机器。它把输入的字节流分割成离散的报文，并把每个报文传递给互联网层。在目标机器，接收TCP进程把收到的报文重新装配到输出流中。TCP还负责处理流量控制，以便确保一个快速的发送方不会因发送太多的报文而淹没掉一个处理能力跟不上的慢速接收方。传输层的第二个协议是用户数据报协议（UDP，UserDatagramProtocol），它是一个不可靠的、无连接协议，适用于那些不想要TCP的有序性或流量控制功能，而宁可自己提供这些功能的应用程序。UDP被广泛应用于那些一次性的基于客户机-服务器类型的“请求-应答”查询应用，以及那些及时交付比精确交付更加重要的应用，比如传输语音或者视频。应用层TCP/IP模型并没有会话层和表示层，因为当时感觉并不需要这两层。相反，应用层简单包含了所需的任何会话和表示功能。来自OSI模型的经验已经证明这种观点是正确的：对于大多数应用来说这两层并没有多大用处。在传输层之上是应用层（applicationlayer），它包含了所有的高层协议。最早的高层协议包括虚拟终端协议（TELNET）、文件传输协议（FTP）和电子邮件协议（SMTP）等。经过了这么多年的发展以后，许多其他协议被加入到了应用层。其中我们将要学习的重要协议如图1-22所示，包括将主机名字映射到它们网络地址的域名系统（DNS，DomainNameSystem）、用于获取万维网页面的HTTP以及用于传送诸如语音或者电影等实时媒体的RTP等。OSI参考模型，各层功能和相互关系，主要概念服务、协议、接口Bit,Frame,Packet,TPDU,MessageBit：物理层Frame：数据链路层Packet：网络层TPDU：传输层第二章通信物理介质：双绞线、同轴电缆、光纤、磁介质光纤的类型、光纤网络单模光纤、多模光纤多模光纤较于单模光纤纤芯直径更大电话系统的组成：本地回路、干线、交换局电路交换、报文交换、分组交换电路交换是建立一条临时的专用通路,使用完以后拆除链接,适合大数据量的实时通信报文交换不在通信节点建立通路,将信息组合成报文,采用虚储-转发机制,线路的利用率高,但延迟大分组交换是数据包定长的报文交换,交换节点的缓冲区可减小,传播时延也更小；一般分为数据包、虚电路、信元交换多路复用：频分、时分频分多路复用（FDM）：将频段分隔复用时分多路复用（TDM）：根据时间分配信道使用权CDMA通信原理、QAMCDMA：码分多路复用QAM：正交振幅调制载波要素：振幅，频率，波长3种基本的数字调制形式：调幅、调频、调相信道容量：信道能无错误传送的最大信息率。对于只有一个信源和一个信宿的单用户信道，它是一个数，单位是比特每秒或比特每符号。ADSL：ADSL技术采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。用户可以边打电话边上网，不用担心上网速率和通话质量下降的情况。PCM：脉冲编码调制是将模拟数据换成数字信号编码的最常用方法。数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的单工、半双工、全双工错误控制：检测并纠正在传输过程中出现的错误的过程。流量控制：为了解决由于通讯双方数据处理能力不同而导致的数据丢失问题。服务：为上层提供的功能或操作协议：指通信双方就如何进行通信的一种约定。接口：接口定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务协议层次结构：为了降低网络设计的复杂性，绝大多数网络都组织成一个层次栈（astackoflayer）或分级栈（astackoflevel），每一层都建立在其下一层的基础之上。第三章成帧方法及其应用字节计数法：法利用头部中的一个字段来标识该帧中的字符数字节填充的标志字节法：比特填充的标志比特法：物理层编码违禁法：检错码、纠错码检错码：在每一个被发送的数据块中包含足够多的冗余信息，以便接收方能据此推断出被发送的数据是什么。纠错码:包含一些冗余信息，但这些信息只能让接收方推断出是否发生了错误（而推断不出哪个发生了错误，然后接收方可以请求发送方重传。停-等协议、滑动窗口协议HDLC、PPP协议格式PPP使用字节填充技术，所有帧的长度均是字节的整数倍。HDLC协议则使用比特填充技术，允许帧的长度不是字节的倍数。奇偶校验码:是一种通过增加冗余位使得码字中1的个数恒为奇数或偶数的编码方法，它是一种检错码。海明距离:两个合法代码对应位上编码不同的位数称为码距海明码:在传输的消息流中插入验证码，产生数据位错误时，侦测并更正单一比特错误。校验码位数:纠错码：在传输过程中发生错误后能在收端自行发现或纠正的码。第四章载波侦听：是指网络中的计算机在发送数据之前，会“侦听”线缆，判断是否已经有其他数据传输。载波检测协议：隐藏终端问题：在通信领域，基站A向基站B发送信息，基站C未侦测到A也向B发送，故A和C同时将信号发送至B，引起信号冲突，最终导致发送至B的信号都丢失了。暴露终端问题：露终端是指在发送节点的覆盖范围内而在接收节点的覆盖范围外的节点，暴露终端因听到发送节点的发送而可能延迟发送。但是，它其实是在接收节点的通信范围之外，它的发送不会造成冲突。这就引入了不必要的延时。网络设备：中继器、集线器、交换机、路由器中继器（RPrepeater）是工作在物理层上的连接设备。适用于完全相同的两类网络的互连，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。交换机（Switch）是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。路由器（Router）是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。TCP:connectionoriented,reliableservice.UDP:connectionless,unreliableservice.以太网：编码、802.3协议格式停-等协议、滑动窗口协议构造纠错码（海明码）海明码校验位所需位数：2^r-1=N(有效字符位数)利用CRC判断接收的数据是否有错信道的动态分配策略：ALOHA、CSMA、CSMA/CD（802.11）、有限竞争协议CSMA：载波监听多路访问/冲突避免CSMA/CD:带冲突检测的载波监听多路访问技术(载波监听多点接入/碰撞检测)。在传统的共享以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。ALOHA信道的负载与吞吐量分析MeasurementofaslottedALOHAchannelwithaninfinitenumberofusersshowthat20percentofslotsareidle.a)Whatisthechannelload,G?b)Whatisthethroughput?c)Isthechannelunderloadedoroverloaded?a)Poissondistribution:Pr[k]=Gke-G/k!P0=e-G，soG=-lnP0=-ln0.2=1.6b)S=G*e-G=G*0.2=1.6*0.2=0.32c)G=1.61,sothechannelisoverloaded.答：每个时槽为40msec推知每秒有25个时槽，每秒有50个发送请求，每个时槽内的帧请求期望值为G=2。(a)，在一个“帧时”内生成k帧的概率服从泊松分布：对于分槽Aloha，首次发送时别人不发送的概率是Pr[0]=e^(-2)=0.135.(b)，由于Pr[0]=e^(-2)，所以有冲突的概率是1-e^(-2)，故刚好发生k次冲突然后一次成功的概率是(1-e^(-2))^k*e^(-2)=0.865^k*0.135.(c)，设(b)情况的概率为p(k+1)，则每帧所需传送次数k的期望值为7.4Δλ=λ2Δf/c