计算机网络考研笔记

网络模型

网络模型分层,OSI参考模型与TCP/IP模型各有优缺点,所以学习的时候通常综合两者优点:

网络模型.svg

如何理解网络模型的分层?我们先用Wireshark软件抓取一下网络通讯时的数据包,看看通讯时到底传输了什么东西,下图是我访问网站时抓取到的数据包:

http详情.png

根据数据包的结构可以把数据包分为这样几个部分,正好可以与网络模型相对应:

网络数据数据.svg

应用层

DNS
dns.svg

dig +trace fivecakes.com

FTP

SMTP
POP3
HTTP

传输层

UDP交付的是不可靠的信息,仅仅添加了端口信息和校验信息,校验还是可选的,其它的什么都没做。

TCP为了交付可靠的信息,设计了一套复杂的机制。

TCP链接管理:
TCP.svg

TCP可靠传输:
TCP会对数据进行确认,确认号是期望收到对方下一个报文段的数据的第一个字节的序号。

两种事件会导致报文段重传:
1.超时重传,TCP使用略大于加权平均时间RTTs作为超时时间。
2.冗余确认,当连续收到3个冗余的确认时,认为该报文段丢失,重传该报文段。

TCP流量控制:

选择重传协议:发送窗口大小>1,接收窗口>1

TCP拥塞控制:
IMG_0669.jpeg

IMG_0668.jpeg

网络层:数据平面

IPv4

子网掩码、CIDR、超网

ARP协议

DHCP协议

ICMP协议

IPv6

网络层:控制平面

距离向量路由算法 RIP
RIP属于应用层的协议
RIP允许一条路由最多包含15个路由器。
仅和邻居路由器交流信息。
每30秒交换一次信息,180秒没收到信息,判定邻居没了。
坏消息传的慢,好消息传的快

链路状态路由算法 OSPF
使用洪泛法向自治系统内的所有路由器发送信息。类似广播。
链路状态发生变化时才用洪泛法交换信息。

外部网关协议 BGP
与BGP发言人交换信息。
发生变化时交换信息。

数据链路层

停止-等待协议:发送窗口大小=1,接收窗口=1
后退N帧协议:发送窗口大小>1,接收窗口=1
选择重传协议:发送窗口大小>1,接收窗口>1

FDMA:频分多路复用。
TDMA:时分多路复用。
STDMA:按需分配的时分多路复用。
WDMA:波分多路复用。
CDMA:码分多路复用。
ALOHA:不进行载波监听,直接发送,冲突的数据不能收到确认,继而重发。
CSMA:载波监听,根据监听结果和行为分为三种方式,(1)1-坚持CSMA,如果监听到信道忙,继续监听直到信道空闲。(2)非坚持CSMA,如果信道忙,随机等待一段时间。(3)p-坚持,如果信道忙,继续监听,直到信道空闲时以概率p发送数据,以概率1-p推迟到下一个时隙。
CSMA/CD:载波监听,但是由于传播时延,仍有可能发生冲突。所以数据帧足够长,以便能够监听正在发送的帧是否冲突,如果冲突立即停止发送,所有小于最小帧长的数据都会被丢弃。
CSMA/CA:无线网很难实现碰撞检查,所以发送时不检查冲突。而是采用退避算法、预约信道、ACK帧等方法避免冲突。

IEEE 802.3

IEEE 802.11

PPP协议
用于在点对点专线上发送数据网络层数据。
特点:

  1. PPP协议只检错不纠错。
  2. PPP协议只支持全双工链路。
  3. PPP协议允许传输两端运行不同的网络层协议。
  4. PPP是面向字节的。

HDLC协议
由ISO制定的点对点传输协议。

与PPP协议的区别是:

  1. PPP协议是面向字节的,HDLC协议是面向比特的
  2. PPP协议不使用序号和确认机制,而HDLC协议使用确认和序号机制,能够提供可靠传输。

物理层

码元,是指代表一个k进制数的基本波形。这么说比较抽象,举例:

image.png
image.png

第一副图,一个码元对应一个二进制,此时一个码元等于一个比特。
第二幅图,一个码元对应一个四进制,此时一个码元等于两个比特。

由图中可以看出,码元是最小的传输单位,但是一个码元可以携带多个比特的信息。

波特率是传输码元的速度,单位是B/s。
比特率是传输比特的速度,单位是b/s。

一个码元能携带2bit数据,那么比特率 = 2倍的波特率!
一个码元能携带4bit数据,那么比特率 = 4倍的波特率!

数据格式

校验

应用层:http协议没有校验
传输层:TCP和UDP对整个数据报校验,UDP可以不校验。二进制反码求和再求反码。
网络层:IPv4仅对首部校验,IPv6不校验。
数据链路层:使用CRC循环冗余校验。

设备

物理层设备:中继器、集线器。
数据链路层设备:网桥、局域网交换机。
网络层设备:路由器。

HTTPS协议

https.svg

posted @ 2020-12-06 14:30:06
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