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计算机网络笔记
了解即可：（出现于选择、填空题。）
三网：电信网络、有线电视网络、计算机网络。其中发展最快并且起到核心作用的是计算机网络。
计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性、共享。
互联网：“网络的网络“
因特网是世界上最大的互连网络！
因特网发展的三个阶段：
第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。
Internet（互联网或互连网）
Internet（因特网）则是一个专用名词，它是指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络。采用了TCP/IP协议族作为通信的规则。
第二阶段：三级结构的因特网。分为主干网、地区网、校园网（或企业网）。
第三阶段的特点：逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。
ISP：因特网服务提供者
ISP也分不同层次：主干ISP、地区ISP和本地ISP
因特网的组成：边缘部分【核心：主机】、核心部分【核心：路由器】
网络边缘的端系统之间的通信方式：客户-服务方式（C/S方式）对等方式（P2P方式）
网络核心部分起特殊作用的是路由器.（实现分组交换）
路由器是实现分组交换的关键构建，其任务是转发收到的分组。
分组交换的主要特点：对网络利用率高
转发分组的方式：电路交换、报文交换、分组交换。P15
按网络的作用范围进行分类
（1）广域网WAN (2)城域网MAN （3）局域网LAN （4）个人区域网PAN
按网络使用者进行分类：(1)公用网、(2)专用网
时延：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延。
宽带：最高速率。
吞吐率：实际速率。
应用层：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。
运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
数据链路层（链路层）：将网络层交下来的IP数据报组装成帧
物理层: 在物理层上所传数据的单位是比特。
物理层的特性：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性
数据链路层协议的三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测。
解决透明传输问题： 具体的方法是字节填充或字符填充
PPP协议的组成：
一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
一个链路控制协议LCP：用来建立、配置和测试数据链路连接的。
一套网络控制协议NCP：每一个协议支持不同的网络层协议。
简述CSMA/CD协议的过程：
发送信息前，监听信道状态，如果为“忙”则不可发送，如果为“空闲”则可发送。
一边发送数据一边进行冲突检测，如果冲突则使用截断二进制指数退避算法来确定碰撞后重传的时间。
等待截断二进制指数退避的时间结束后，再发送。
截断二进制指数退避协议规定了基本退避时间为争用期2 τ。在争用期内可发送512bit，即64字节 具体的争用期时间是51.2us。
转发表的建立：登记（源地址）查表（目的地址）转发/丢弃
转发要求：出口和入口不一致。 丢弃：入口和出口一致时。
透明网桥的特点：即插即用自学习。
虚拟局域网：局域网给用户提供的一种服务，而不是一种新型局域网。
虚拟局域网可以隔离广播风暴。
IP首部长度默认为为5*4=20字节，也可以是其他值，但必须是4的整数倍
RIP协议的特点：<路由信息协议Routing Information Protocol>
仅和相邻路由器交换信息
交换信息为本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。
按固定时间间隔交换路由器信息<也算缺点>。
RIP协议的优点：简单、易于实现、开销较小。缺点：好消息传的快，坏消息传的慢。
RIP协议收敛速度比较快，路由器更新的原则是找出每个目的网络的最短距离。
在因特网上进行多播就叫IP多播。多播组的标识符就是IP地址中的D类地址。多播地址只能用于目的地址，不能用于源地址。
UDP：用户数据报协议（强调流畅）
TCP：传输控制协议（强调可靠）
重点记忆：
网络协议主要的三个要素：语法、语义、同步。
计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。
协议是水平的,服务是“垂直的“；
信道的三种基本方式：单向通信（单工通信）、双向交替通信（半双工通信）、双向同时通信（全双工通信）。
来自信号源的信号称为：基带通信。缺点：直流低频距离短。改进：缩码、带通
屏蔽双绞线：STP； 无屏蔽双绞线：UTP； 频分复用:FMD 时分复用帧（TDM帧）
波分复用WDM：光的频分复用。 密集波分复用DWDM。
帧:数据链路层的协议数据单元。
封装成帧：在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。
以太网的信道利用率：a越小浪费越少，利用率越大。
a=τ/T0 τ:连线的长度、距离。 T0以太网的帧长！
封装成帧：极限信道利用率Smax=T0 /( T0 +τ)=1/(1+a)
MAC地址是48位。（媒体接入控制）
在物理层扩展以太网的设备是：集线器。
在数据链路层扩展以太网的是网桥，网桥依靠转发表来转发帧，转发表也叫做转发数据库或路由目录。
10M宽带，10个用户，每个人用集线器可分得1M。用交换器则可分到10M（交换器的最大优点是拓展带宽）。
物理层使用的中间设备叫转发器。
数据链路层使用的中间设备叫网桥或桥接器。
网络层使用的中间设备叫路由器。
在网络层以上（应用层、运输层）使用的中间设备叫网关。
IP数据包分片的方法：片偏移。
标志：标志字段最低位记为MF，MF=1：后面“还有分片”的数据报
标志字段中间的一位记为DF:“不能分片”，当DF=0时才允许分片
片偏移：以8个字节为偏移单位
A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0
B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0
C类地址的默认子网掩码是255.255.255.0
CIDR:无分类编址（构成超网）
在使用CIDR时，每个IP地址由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。但查找路由表时可能得到不止一个匹配结果。应该从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由，这就叫最长前缀匹配。又叫最长匹配或最佳匹配。
为什么要使用最长前缀匹配：因为前缀越长，目标越准确。
看P139面例题4-4
IGP：内部网关协议 EGP：外部网关协议
RIP用UDP来封装。 OSPF用IP来封装。 BGP用TCP来封装。
VPN：虚拟专用网。 NAT：网络地址转换。

TCP吞吐率：窗口大小/延迟
三次握手的流程图：

必考题目：
码分复用CDM/码分多址CDMA
工作原理:各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。
ARP：用于解决同一个局域网上的主机或路由器IP地址和硬件地址的映射问题。
ARP的过程：
在本地局域网上广播发送一个ARP请求分组。
在本局域网上的所有主机上运行的ARP过程都收到此ARP请求分组。
主机B的IP地址在ARP请求分组中要查询的IP地址一致，就收下这个ARP请求分组，并向主机A发送ARP响应分组，并在这个ARP响应分组中写入自己的硬件地址。
主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在其ARP高速缓存中写入主机B的IP地址到硬件地址的映射。
ICMP报文的种类：ICMP差错报告报文、ICMP询问报文。
RIP协议的“距离”也成为“跳数”，每经过一个路由器，跳数就加1.
慢开始和拥塞避免

快恢复

大题：
速率的计算：I=Slog2N I：比特率 S：波特率 速率单位：b/s
时延的计算：
发送时延=数据帧长度（b）/发送速率（b/s）
传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）
信息传输：
奈氏：理想、低通。
奈氏准则：码元：D=2Wlog2N N:宽带物理状态的种类。 W：带宽
香农：噪声、S/N。【奈示和香农两者的状态不同，所以无可比性】
信噪比（dB）=10log10(S/N) (dB). Log10103=10;
当S/N=1000时，信噪比为30dB.
香农定理：C=Wlog2(1+S/N)(b/s) C:极限容量、W：带宽S信道内所传信号的平均速率；
N为信道内部的高斯噪声功率。
例题：3KHZ、8相、30Db情况下求极限容量C；
解：C=3log2(1+1000)=30kbps；
码分
例2-16：共有四个站进行码分多址CDMA通信。四个站的码分序列为：
A：（-1-1-1+1+1-1+1+1） B：（-1-1+1-1+1+1+1-1）
C：（-1+1-1+1+1+1-1-1） D：（-1+1-1-1-1-1+1-1）
现收到码分序列：（-1+1-3+1-1-3+1+1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是1还是0？
方法：
S*S=(S*A)/码片个数 S*S=1时，则发送数据为1。 S*S=-1时，则发送数据为0。S*S=0时，则没有发送任何数据。
解析：A(-1,-1,-1,1,1,-1,1,1) B（-1,-1,1,-1,1,1,1,-1）C：（-1,1,-1, 1,1,1,-1,-1）
D：（-1,1,-1,-1,-1,-1,1,-1） S（-1,1,-3,1-1,-3,1,1）
S*A=【1-1+3+1-1+3+1+1】/8=1 同理：S*B=-1 S*C=0 S*D=1
所以A、B、D收到了数据，A、D收到的为1，B收到的是0. C没收到任何数据！
差错检测、循环冗余法：

：透明传输的构建：

：片位移

：IP分组层转发分组的流程：
Ⅰ提取目的主机的IP地址D，得出目的网络地址为N。
Ⅱ若N为路由器直接相连的网络地址，则直接交付，否则间接交付。
Ⅲ若路由器中有D的特定主机路由，则把数据报传送给下一跳路由器。
Ⅳ若有到达网络N的路由，则把数据报传送给下一跳路由器。
Ⅴ若有一个默认路由，则把数据报传送给默认路由器
Ⅵ否则转发分组出错。

：子网掩码的划分

IP地址与子网掩码相与的目的:过滤主机,保留网络号,得到网络地址.
1.子网个数=把借的主机位个数做为2的几次方，也就是2的三次方=8个子网： 
2，每个子网容纳的主机数=把网络位（0的位数）做为2的几次方再减去2=2的13次方-2=8190。
Ep:255.255.224.0转成二进制是： 11111111.11111111.11100000.00000000
从上可以看出它向主机位借了三位，子网为2的3次方等于8，所以它有8个子网，分别为：000 001 010 011 100 101 110 111 减去首尾即：001-110 六个子网
再看主机位，减去子网尾，也就是2的13次方减去2 等于8190 也就是每个子网可以容纳8190台主机

⑪：RIP协议，作业题：TIP计算

5 应用层
4 运输层
3 网络层
2 数据链路层
1 物理层
图解分析：
应用层
（各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP等）
运输层（TCP或UDP）
网际层IP
网络接口层
7 应用层
6 表示层
5 会话层
4 运输层
3 网络层
2 数据链路层
1 物理层

TCP/IP的四层协议 OSI的七层协议 五层协议

协议（n+1）
服务用户

交换服务原语 交换服务原语

SAP SAP
协议（n）
服务提供者

实体 实体
实上图为相邻两层之间的关系体现了：协议是水平的，服务是垂直的。

帧结束
帧开始
IP数据报

<=MTU
数据链路层的帧长
帧尾部
帧首部
帧的数据部分

上图为用帧首部和帧尾部封装成帧

必做作业：1-10. 1-24 2-16 3-07 3-32 4-29