柚子快報激活碼778899分享：《計算機網(wǎng)絡(luò)》（學(xué)習(xí)筆記）

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目錄

一、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)概述

1.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念

1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成

1.1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能

1.1.4?電流交換、報文交換和分組交換

1.1.5?計算機網(wǎng)絡(luò)的分類

1.1.6 計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與參考模型

1.2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

1.2.2 計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、接口、服務(wù)的概念

1.2.3 ISO/OSI參考模型和TCP/IP模型

1.3本章小結(jié)及疑難點

1、互聯(lián)網(wǎng)使用的IP協(xié)議是無連接的，因此其傳輸是不可靠的。這樣容易使人們感到因特網(wǎng)很不可靠。那么為什么當(dāng)初不把因特網(wǎng)的傳輸設(shè)計為可靠的呢？

?3、如何理解傳輸速率、帶寬和傳播速率？

二、物理層

2.1 通信基礎(chǔ)

2.1.1 基本概念

2.1.2 奈奎斯特定理與香農(nóng)定理

2.1.3 編碼與調(diào)制

2.2 傳輸介質(zhì)

2.2.1 雙絞線、同軸電纜、光纖與無線傳輸介質(zhì)

2.2.2 物理層接口的特性

2.3 物理層設(shè)備

2.3.1 中繼器

2.3.2 集線器

2.4 本章小結(jié)及疑難點

1、傳輸介質(zhì)是物理層嗎？傳輸介質(zhì)和物理層的主要區(qū)別是什么？

?2、什么是基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸？三者的區(qū)別是什么？

3、奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)定理的主要區(qū)別是什么？這兩個定理對數(shù)據(jù)通信的意義是什么？

4、信噪比為S/N，為什么還要取對數(shù)10log10（S/N）？

三、數(shù)據(jù)鏈路層

3.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能

3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層所處的地位

3.1.2 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)

3.1.3 鏈路管理

3.1.4 封裝成幀與透明傳輸

3.1.5 流量控制

3.1.6 差錯檢測

3.2 組幀（封裝成幀）

3.2.1 字符計數(shù)法

3.2.2 字節(jié)填充法（轉(zhuǎn)義字符）

3.2.3 零比特填充法

3.2.4 違規(guī)編碼法

3.3 差錯控制

3.3.1 檢錯編碼

1、奇偶檢驗碼

2、循環(huán)冗余碼

3.3.2 糾錯編碼（海明碼）

3.4 流量控制與可靠傳輸機制

3.4.1 流量控制與滑動窗口機制

3.4.2 可靠傳輸機制

1、停止-等待協(xié)議（SW）

2、回退N幀協(xié)議（GBN）

3、選擇重傳協(xié)議（SR）?

3.5 介質(zhì)訪問控制

3.5.1 信道劃分介質(zhì)訪問控制

1、頻分復(fù)用（FDM）

2、時分復(fù)用（TDM）

3、波分復(fù)用（WDM）

4、碼分復(fù)用（CDM）

3.5.2 隨機訪間介質(zhì)訪問控制

1、ALOHA協(xié)議

2、CSMA協(xié)議

3、CSMA/CD協(xié)議

4、CSMA/CA協(xié)議

3.5.3 輪詢訪問：令牌傳遞協(xié)議

3.6 局域網(wǎng)

3.6.1 局域網(wǎng)的基本概念和體系結(jié)構(gòu)

3.6.2 以太網(wǎng)與IEEE802.3

3.6.3 IEEE802.11無線局域網(wǎng)

3.6.4 VLAN基本概念與基本原理

3.7 廣域網(wǎng)

3.7.1 廣域網(wǎng)的基本概念

3.7.2 PPP協(xié)議

3.8 數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備

*3.8.1 網(wǎng)橋的基本概念

3.8.2 以太網(wǎng)交換機

3.9 本章小結(jié)及疑難點

1、說明用n比特進行編號時，若接收窗口的大小為1，則僅在發(fā)送窗口的大小≤2^n-1時，連續(xù)ARQ協(xié)議才能正確運行。?

2、為什么PPP協(xié)議不使用的編號和確認(rèn)機制來實現(xiàn)可靠傳輸？

3、在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)中，為什么說若有沖突，則沖突一定發(fā)生在沖突窗口內(nèi)？或者說一個若在沖突窗口內(nèi)沒有發(fā)生沖突，則該不會再發(fā)生沖突？

4、一個以太網(wǎng)的速率從10Mb/s升級到100Mb/s，滿足CSMA/CD沖突條件。為使其正常工作，需做哪些調(diào)整？為什么？

5、關(guān)于物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備對于隔離沖突域和廣播域的總結(jié)。

四、網(wǎng)絡(luò)層

4.1 網(wǎng)路層的功能

?編輯

4.1.1 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連

4.1.2 路由與轉(zhuǎn)發(fā)

4.1.3 網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù)

4.1.4 SDN的基本概念

?編輯

4.1.5 擁塞控制

4.2 IPV4

4.2.1 IPV4分組

4.2.2 IPv4地址與NAT

4.2.3 劃分子網(wǎng)與路由聚合

4.2.4 網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)分組的過程

4.2.5 地址解析協(xié)議（ARP）

4.2.6 動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）

4.2.7 網(wǎng)際控制報文協(xié)議（ICMP）

4.3 IPV6

4.3.1 IPv6的特點

4.3.2 IP6數(shù)據(jù)報的基本首部

4.3.3 IPv6地址

4.3.4 從IPv4向IP6過渡

4.4 路由算法與路由協(xié)議

4.4.1 路由算法

4.4.2 分層次的路由選擇協(xié)議

4.4.3 路由信息協(xié)議（RIP）

4.4.4 開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）

4.4.5 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）

4.5 IP多播

4.6 移動IP

4.7 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備

4.8 本章小結(jié)及疑難點

五、傳輸層

5.1 傳輸層提供的服務(wù)

5.1.1 傳輸層的功能

5.1.2?傳輸層的尋址與端口

5.1.3?無連接服務(wù)與面向連接服務(wù)

5.2 UDP協(xié)議

5.2.1 UDP數(shù)據(jù)報

5.2.2 UDP檢驗

5.3 TCP協(xié)議

5.3.1 TCP協(xié)議的特點

5.3.2?TCP報文段

5.3.3?TCP連接管理

5.3.4?TCP可靠傳輸

5.3.5?TCP流量控制

5.3.6?TCP擁塞控制

5.4 本章小結(jié)及疑難點

1、MSS設(shè)置得太大或太小會有什么影響？

2、TCP使用的是GBN還是選擇重傳？

3、為什么超時事件發(fā)生時cwnd被置為1，而收到3個冗余ACK時cwnd減半？

4、為什么不采用“兩次握手”建立連接呢？

5、為什么TCP在建立連接時不能每次都選擇相同的、固定的初始序號？

6、假定在一個互聯(lián)網(wǎng)中，所有鏈路的傳輸都不出現(xiàn)差錯，所有結(jié)點也都不會發(fā)生故障。試問在這種情況下，TCP的“可靠交付”功能是否就是多余的？

六、應(yīng)用層

6.1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型

6.1.1 客戶/服務(wù)器模型?編輯

6.1.2 P2P模型

6.2 域名系統(tǒng)（DNS）

6.2.1 層次域名空間

6.2.2 域名服務(wù)器?編輯

6.2.3 域名解析過程

6.3 文件傳輸協(xié)議（FTP）

6.3.1 FTP的工作原理

6.3.2 控制連接與數(shù)據(jù)連接?編輯

6.4 電子郵件

6.4.1 電子郵件系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

6.4.2 電子郵件格式與MIME

6.4.3 SMTP和POP3

6.5 萬維網(wǎng)（WWW）

6.5.1 WWW的概念與組成結(jié)構(gòu)

6.5.2 超文本傳輸協(xié)議（HTTP）

6.6 本章小結(jié)及疑難點

1、如何理解客戶進程端口號與服務(wù)器進程端口號？

2、因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)的區(qū)別是什么？

一、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

主要介紹計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的一些基本概念。重點在于掌握網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)（包括5層和7層結(jié)構(gòu)），無其是ISO/OSI參考模型各層的功能，以及相關(guān)協(xié)議議、接口和服務(wù)等概念。還有那些有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的各種性能指標(biāo)，特別是時延、帶寬、速率等的計算。

1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)概述

1.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念

網(wǎng)絡(luò)（Network）由若干結(jié)點(Node)和連接這些結(jié)點的鏈路(Link)組成

多個網(wǎng)絡(luò)還可以通過路由器互連起來，這樣就構(gòu)成了一個覆蓋范圍更大的網(wǎng)絡(luò)，即互聯(lián)網(wǎng)（互連網(wǎng)）。因此，互聯(lián)網(wǎng)是"網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)（Network of Networks）"因特網(wǎng)（Internet）是世界上最大的互連網(wǎng)絡(luò)（用TCP/IP）internet是通用名詞，互連的網(wǎng)絡(luò)都叫internet

注：互連、自治、集合。

1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成

1.1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能

數(shù)據(jù)通信資源共享分布式處理提高可靠性負(fù)載均衡

1.1.4 電路交換、報文交換和分組交換

注：分組交換最重要。?

1.1.5?計算機網(wǎng)絡(luò)的分類

1.1.6 計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

注：

這里的處理時延是處理時延＋排隊時延的總和，不過通常這兩個都忽略不計（除非另有說明）注意發(fā)送速率的單位換算和分組長度之間的單位換算。

注：王道書中已經(jīng)將最后一個丟包率刪除。

1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與參考模型

1.2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

1.2.2 計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、接口、服務(wù)的概念

注：OSI參考模型將原語分為四類：

請求（Request）指示（Indication）響應(yīng)（Response）證實（Affirmation）

協(xié)議是透明的。

1.2.3 ISO/OSI參考模型和TCP/IP模型

注：OSI參考模型在網(wǎng)絡(luò)層支持無連接和面向連接的通信，但在傳輸層僅有面向連接的通信。而TCP/IP模型認(rèn)為可靠性是端到端的問題，因此它在網(wǎng)際層僅有一種無連接的通信模式但傳輸層支持無連接和面向連接兩種模式。這個不同點常常作為考查點

OSI：都有->有 TCP：沒有->都有（不可靠）

1.3本章小結(jié)及疑難點

1、互聯(lián)網(wǎng)使用的IP協(xié)議是無連接的，因此其傳輸是不可靠的。這樣容易使人們感到因特網(wǎng)很不可靠。那么為什么當(dāng)初不把因特網(wǎng)的傳輸設(shè)計為可靠的呢？

???????傳統(tǒng)電信網(wǎng)的主要用途是電話通信，并且普通電話機不是智能的，因此電信公司必須花費巨大的代價把電信網(wǎng)設(shè)計得非常好，以保證用戶的通信質(zhì)量。 ? ? ? ?數(shù)據(jù)的傳送顯然必須非常可靠。當(dāng)初在設(shè)計ARPAnet時，很重要的討論內(nèi)容之一是：“誰應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?？”一種意見是主張應(yīng)當(dāng)像電信網(wǎng)那樣，由通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕ㄒ驗殡娦啪W(wǎng)的發(fā)展歷史及其技術(shù)水平已經(jīng)證明人們可以將網(wǎng)絡(luò)設(shè)計得相當(dāng)可靠）；另一種意見則堅決主張由用戶的主機負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，理由是這樣可使計算機網(wǎng)絡(luò)便宜、靈活。 ? ? ? ?計算機網(wǎng)絡(luò)的先驅(qū)認(rèn)為，計算機網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)的一個重大區(qū)別是終端設(shè)備的性能差別很大。于是，他們采用了“端到端的可靠傳輸”策略，即在傳輸層使用面向連接的TCP協(xié)議，這樣既能使網(wǎng)絡(luò)部分價格便宜且靈活可靠，又能保證端到端的可靠傳輸。

?2、端到端通信和點到點通信有什么區(qū)別？

????????從本質(zhì)上說，由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層組成的通信子網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的主機提供點到點的服務(wù)，而傳輸層為網(wǎng)絡(luò)中的主機提供端到端的通信。 ? ? ? ?直接相連的結(jié)點之間的通信稱為點到點通信，它只提供一臺機器到另一臺機器之間的通信，不涉及程序或進程的概念。同時，點到點通信并不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，也不能說明源主機與目的主機之間是哪兩個進程在通信，這些工作都是由傳輸層來完成的。 ? ? ? ?端到端通信建立在點到點通信的基礎(chǔ)上，它是由一段段的點到點通信信道構(gòu)成的，是比點到點通信更高一級的通信方式，以完成應(yīng)用程序（進程）之間的通信?！岸恕笔侵赣脩舫绦虻亩丝?，端口號標(biāo)識了應(yīng)用層中不同的進程。

?3、如何理解傳輸速率、帶寬和傳播速率？

????????傳輸速率指主機在數(shù)字信道上發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，也稱數(shù)據(jù)率或比特率，單位是比特/秒（b/s）。更常用的速率單位是千比特/秒（kb/s）、兆比特/秒（Mb/s）、吉比特/秒（Gb/s）、太比特/秒（Tb/s）。 ? ? ? ?傳播速率是指電磁波在信道中傳播的速率，單位是米/秒（m/s），更常用的單位是千米/秒km/s）。 ? ? ? ?舉例如下。假定一條鏈路的傳播速率為2×10^8m/s，這相當(dāng)于電磁波在該媒體上1us可向前傳播200m。若鏈路帶寬為1Mb/s，則主機在1us內(nèi)可向鏈路發(fā)送1b數(shù)據(jù)。當(dāng)t=0時，開始向鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)t=1us時，信號傳播到200m處，注入鏈路1比特；當(dāng)t=2us時，信號傳播到400m處，注入鏈路共2比特；當(dāng)t=3us時，信號傳播到600m處，注入鏈路共3比特。 ? ? ? ??從下圖可以看出，在一段時間內(nèi)，鏈路中有多少比特取決于帶寬（或傳輸速率），而1比特“跑”了多遠(yuǎn)取決于傳播速率。

注：

帶寬（Bandwidth）在計算機網(wǎng)絡(luò)中指數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)傳輸速率”，常用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路傳送數(shù)據(jù)的能力，其單位與傳輸速率的單位相同。電磁波在光纖中的傳播速率約為2.0×10^8m/s，在銅線中約為2.3×10^8m/s，在空氣中是3.0×10^8m/s。在通信領(lǐng)域中的速率和表示存儲容量或文件大小時是不一樣的。

二、物理層

這章超級愛考選擇題啊。

2.1 通信基礎(chǔ)

2.1.1 基本概念

基帶傳輸：信道上傳送的信號有基帶信號和寬帶信號之分。基帶信號首先將數(shù)字信號1和0直接用兩種不同的電壓表示，然后送到數(shù)字信道上傳輸（稱為基帶傳輸）；寬帶傳輸：寬帶信號首先將基帶信號進行調(diào)制，形成頻分復(fù)用模擬信號，然后送到模擬信道上傳輸（稱為寬帶傳輸）。

從通信雙方信息的交互方式看，可分為以下三種基本方式：

速率、波特和帶寬：

2.1.2 奈奎斯特定理與香農(nóng)定理

1、奈奎斯特定理（奈氏準(zhǔn)則）

2、香農(nóng)定理

注：

信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高對一定的傳輸帶寬和一定的信噪比，信息傳輸速率的上限就確定了。只要信息的傳輸速率低于信道的極限傳輸速率，就一定能找到某種方法來實現(xiàn)無差錯的傳輸香農(nóng)定理得出的為極限信息傳輸速率，實際信道能達(dá)到的傳輸速率要比它低不少。從香農(nóng)定理可以看出，若信道帶寬W或信噪比S/N沒有上限（不可能），那么信道的極限信息傳輸速率也就沒有上限。

2.1.3 編碼與調(diào)制

注：

NRZ編碼的收發(fā)雙方存在同步問題；曼切斯特編碼被廣泛應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)；每個比特需要兩個信號周期，信號率是數(shù)據(jù)率的兩倍，編碼效率是50%。差分曼切斯特編碼被廣泛應(yīng)用于寬帶高速網(wǎng)；

注：2倍

2.2 傳輸介質(zhì)

2.2.1 雙絞線、同軸電纜、光纖與無線傳輸介質(zhì)

2.2.2 物理層接口的特性

注：機電功過

2.3 物理層設(shè)備

2.3.1 中繼器

中繼器【Repeater，也叫放大器】：

同一局域網(wǎng)的再生信號；兩端口的網(wǎng)段必須同一協(xié)議（無存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能）；5-4-3規(guī)程： 10BASE-5以太網(wǎng)中，最多串聯(lián)4個中繼器，5段中只能有3個連接主機；可以用來連接不同介質(zhì)的局域網(wǎng)。

注：

若一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能，則認(rèn)為它能夠連接兩個不同的協(xié)議。放大器和中繼器都有放大的功能，只不過放大器放大的是模擬信號，其原理是放大衰減的信號，而中繼器放大的是數(shù)字信號，其原理是整形再生衰減的信號。

2.3.2 集線器

集線器：

同一局域網(wǎng)的再生、放大信號（多端口的中繼器）；半雙工，不能隔離沖突域也不能隔離廣播域。

注：兩個網(wǎng)段在物理層進行互連時要求數(shù)據(jù)傳輸速率要一致，但數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要相同。

2.4 本章小結(jié)及疑難點

1、傳輸介質(zhì)是物理層嗎？傳輸介質(zhì)和物理層的主要區(qū)別是什么？

傳輸介質(zhì)并不是物理層。因為傳輸介質(zhì)在物理層的下面，而物理層是體系結(jié)構(gòu)的第一層，所以有時稱傳輸介質(zhì)為0層。在傳輸介質(zhì)中傳輸?shù)氖切盘枺珎鬏斀橘|(zhì)并不知道所傳輸?shù)男盘柎硎裁?。也就是說，傳輸介質(zhì)不知道所傳輸?shù)男盘柺裁磿r候是1、什么時候是0。但是，物理層因為規(guī)定了電氣特性，所以能夠識別所傳送的比特流。圖2.9描述了上述概念。

?2、什么是基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸？三者的區(qū)別是什么？

????????在計算機內(nèi)部或在相鄰設(shè)備之間近距離傳輸時，可不經(jīng)過調(diào)制就在信道上直接進行的傳輸方式稱為基帶傳輸。它通常用于局域網(wǎng)。數(shù)字基帶傳輸就是在信道中直接傳輸數(shù)字信號，且傳輸介質(zhì)的整個帶寬都被基帶信號占用，雙向地傳輸信息。最簡單的方法是用兩個高低電平來表示二進制數(shù)字，常用的編碼方法有不歸零編碼和曼徹斯特編碼。例如，要傳輸1010，低電平代表0，高電平代表1，那么在基帶傳輸下，1010需要向通信線路傳輸（高、低、高、低電平）。 ? ? ? ?用數(shù)字信號對特定頻率的載波進行調(diào)制（數(shù)字調(diào)制），將其變成適合傳送的信號后再進行傳輸，這種傳輸方式就是頻帶傳輸。當(dāng)采用遠(yuǎn)距離傳輸或無線傳輸時，數(shù)字信號必須用頻帶傳輸技術(shù)進行傳輸。利用頻帶傳輸，不僅解決了電話系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號的問題，而且可以實現(xiàn)多路復(fù)用，進而提高傳輸信道的利用率。同樣傳輸1010，經(jīng)過調(diào)制，一個碼元對應(yīng)4個二進制位，假設(shè)碼元A代表1010，那么在模擬信道上傳輸碼元A就相當(dāng)于傳輸1010。 ? ? ? ?借助頻帶傳輸，可將鏈路分解成兩個或多個信道，每個信道可攜帶不同的信號，這就是寬帶傳輸。寬帶傳輸中所有的信道能同時互不干地發(fā)送信號。例如，對信道進行頻分復(fù)用，劃分為2個互不相關(guān)的子信道，分別在兩個子信道上同時進行頻帶傳輸，鏈路容量就會大大增加。?

3、奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)定理的主要區(qū)別是什么？這兩個定理對數(shù)據(jù)通信的意義是什么？

????????奈氏準(zhǔn)則指出，碼元傳輸?shù)乃俾适鞘芟薜模荒苋我馓岣?，否則接收端就不能正確判定碼元所攜帶的比特數(shù)據(jù)（因為碼元之間存在相互干擾）。奈氏準(zhǔn)則是在理想條件下推導(dǎo)出來的。在實際條件下，最高碼元傳輸速率要比理想條件下得出的數(shù)值小很多。 ????????值得注意的是，奈氏準(zhǔn)則并未限制信息傳輸速率。要提高信息傳輸速率，就必須使每個碼元能夠攜帶許多比特的信息。但是，碼元所載的比特數(shù)確定后，信道的極限數(shù)據(jù)率也就確定了。香農(nóng)定理給出了信息傳輸速率的極限，即對于一定的傳輸帶寬（單位為Hz）和一定的信噪比，信息傳輸速率的上限是確定的，這個極限不能突破。要想提高信息傳輸速率，要么設(shè)法提高傳輸線路的帶寬，要么設(shè)法提高信道的信噪比，此外沒有其他任何辦法。 ????????香農(nóng)定理告訴我們，要得到無限大的信息傳輸速率，只有兩個辦法：要么使用無限大的傳輸帶寬（這顯然不可能），要么使信號的信噪比無限大，即采用沒有噪聲的信道或使用無限大的發(fā)送功率（這顯然也不可能）。

注：奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)定理中“帶寬”的單位都是Hz

4、信噪比為S/N，為什么還要取對數(shù)10log10（S/N）？

數(shù)字形式表示，如噪聲功率為1，信號功率為100，信噪比為100/1=100同樣還是上面這些數(shù)字，以分貝形式表示的信噪比為10logioS/M=10logo100=20dB。

二者在數(shù)值上等價。區(qū)別在于，前者沒有單位，后者必須加dB（分貝）。采用分貝表示的原因：很多時候，信號要比噪聲強得多，如信號比噪聲強10億倍，若用數(shù)值表示，則1后面有9個0，很容易丟失0若用分貝表示，則僅為90dB，因此要簡單得多，且不容易出錯。分貝對于表示特別大或特別小的數(shù)值極為方便，在通信領(lǐng)域中用途很廣。

三、數(shù)據(jù)鏈路層

3.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能

封裝成幀、透明傳輸、差錯檢測

在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。

Other Fuction：物理地址尋址、流量控制、數(shù)據(jù)的重發(fā)等。

信道：

點對點（1對1）：PPP? ? ? ?廣播信道（1對多）：

CSMA/CD（有線局域網(wǎng)）CSMA/CA（無線局域網(wǎng)）

局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個子層：邏輯鏈路控制LLC子層和介質(zhì)訪問控制MAC子層，從而使LAN體系結(jié)構(gòu)能適應(yīng)多種傳輸介質(zhì)。因此，對各種類型的局域網(wǎng)來說，其物理和MAC子層需要隨著所采用介質(zhì)和訪問方法的不同發(fā)生改變，而這些不同對于LLC子層來說都是透明的。

LLC作為數(shù)據(jù)鏈路層的一個子層，使用MAC子層為其提供的服務(wù)，通過與對等實體LLC子層的交互為它的上層網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)。MAC子層是用來實現(xiàn)介質(zhì)訪問控制的網(wǎng)絡(luò)實體。MAC子層主要功能包括數(shù)據(jù)幀的封裝/拆封、幀的尋址與識別、幀的接收與發(fā)送、鏈路的管理、幀的差錯控制及MAC協(xié)議的維護等。

3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層所處的地位

3.1.2 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)

3.1.3 鏈路管理

3.1.4 封裝成幀與透明傳輸

1、封裝成幀

封裝成幀是指在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，構(gòu)成幀，是數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳送單元。長等于頓的數(shù)據(jù)部分長度加上首部和尾部的長度。首部和尾部中含有很多控制信息，它們的一個重要作用是確定的界限，即定界。接收方能從接收到的二進制比特流中區(qū)分出的起始與終止，即同步。如在HDLC協(xié)議中，用標(biāo)識位F（01111110）來標(biāo)識的開始和結(jié)束在通信過程中，檢測到標(biāo)識位F即認(rèn)為其是的開始，然后一旦檢測到標(biāo)識位F即表示的結(jié)束。HDLC標(biāo)準(zhǔn)格式如圖所示。為了提高幀的傳輸效率，應(yīng)當(dāng)使的數(shù)據(jù)部分的長度盡可能地大于首部和尾部的長度，但隨著幀長的增加，傳輸差錯發(fā)生的概率也隨之提高，發(fā)生差錯時重傳的代價也越大，因此每種鏈路層協(xié)議都規(guī)定了頓的數(shù)據(jù)部分的長度上限，即最大傳送單元。

2、透明傳輸

不論所傳的數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都能夠按原樣無差錯地在這個數(shù)據(jù)鏈路上傳輸。

3.1.5 流量控制

3.1.6 差錯檢測

3.2 組幀（封裝成幀）

發(fā)送方依據(jù)一定的規(guī)則將網(wǎng)絡(luò)層遞交的分組封裝成幀（也稱組幀）。數(shù)據(jù)鏈路層之所以要將比特組合成以幀為單位傳輸，是為了在出錯時只重發(fā)出錯的幀，而不必重發(fā)全部數(shù)據(jù)，從而提高效率。組幀主要解決頓定界、同步、透明傳輸?shù)葐栴}。實現(xiàn)組幀的方法通常有以下4種。

3.2.1 字符計數(shù)法

這種方法最大的問題在于若計數(shù)字段出錯，即失去邊界劃分的依據(jù)，則接收方就無法判斷所傳輸?shù)慕Y(jié)束位和下一的開始位，收發(fā)雙方將失去同步，造成災(zāi)難性后果。

3.2.2 字節(jié)填充法（轉(zhuǎn)義字符）

注意，轉(zhuǎn)義字符是ASCII碼中的一個字符，而不是"E","S","C"三個字符的組合。

3.2.3 零比特填充法

注：零比特填充法很容易由硬件來實現(xiàn)，性能優(yōu)于字節(jié)填充法。

3.2.4 違規(guī)編碼法

3.3 差錯控制

???????? 實際通信鏈路都不是理想的，比特在傳輸過程中可能產(chǎn)生差錯，1可能變成0，0也可能變成1，這就是比特差錯。比特差錯是傳輸差錯中的一種，本節(jié)僅討論比特差錯。

????????通常利用編碼技術(shù)進行差錯控制，主要有兩類：

自動重傳請求（AutomaticRepeatreQuest，ARQ）方式：當(dāng)接收方檢測到差錯時，就設(shè)法通知發(fā)送方重發(fā)，直到收到正確的數(shù)據(jù)為止。前向糾錯（ForwardErrorCorrection，F(xiàn)EC）方式：接收方不但能發(fā)現(xiàn)差錯，而能確定錯誤的位置并加以糾正。

????????因此，差錯控制又可分為檢錯編碼和糾錯編碼。

3.3.1 檢錯編碼

1、奇偶檢驗碼

2、循環(huán)冗余碼

注：學(xué)有余力的時候再看。

3.3.2 糾錯編碼（海明碼）

1、確定海明碼的位數(shù)

2、確定檢驗位的分布

3、分組以形成檢驗關(guān)系

4、檢驗位取值

5、海明碼的檢驗原理

注：

海明校驗碼也只能檢驗一位的錯誤。（達(dá)咩）海明碼“糾錯”d位，需要碼距為2d+1的編碼方案；海明碼“檢錯”d位，需要碼距為d+1的編碼方案；

3.4 流量控制與可靠傳輸機制

3.4.1 流量控制與滑動窗口機制

3.4.2 可靠傳輸機制

1、停止-等待協(xié)議（SW）

注：NAK是否定應(yīng)答或者非應(yīng)答的縮寫，全拼為 Negative Acknowledgment, 沒有應(yīng)答。它是一個用于數(shù)字通信中確認(rèn)數(shù)據(jù)收到但是有小錯誤的信號。?

后續(xù)這兩種都叫做連續(xù)ARQ：

連續(xù)ARQ（Automatic Repeat reQuest）協(xié)議指發(fā)送方維持著一個一定大小的發(fā)送窗口，位于發(fā)送窗口內(nèi)的所有分組都可連續(xù)發(fā)送出去，而中途不需要等待對方的確認(rèn)。這樣信道的利用率就提高了。而發(fā)送方每收到一個確認(rèn)就把發(fā)送窗口向前滑動一個分組的位置。接收方一般都是采用積累確認(rèn)的方式。這就是說，接收方不必對收到的分組逐個發(fā)送確認(rèn)，而是在收到幾個分組后，對按序到達(dá)的最后一個分組發(fā)送確認(rèn)，這就表示：到這個分組為止的所有分組都已正確收到了。積累確認(rèn)有優(yōu)點也有缺點。優(yōu)點是：容易實現(xiàn)，即使確認(rèn)丟失也不必重傳。但缺點是不能向發(fā)送方反映出接收方已經(jīng)正確收到的所有分組的信息。

2、回退N幀協(xié)議（GBN）

3、選擇重傳協(xié)議（SR）?

注：

GBN的發(fā)送窗口大小范圍是2^n-1；SR的發(fā)送窗口大小范圍是2^(n-1)；在SR協(xié)議中，若用nbit對幀編號，則發(fā)送窗口和接受窗口的大小關(guān)系是1SR->GBN

3.5 介質(zhì)訪問控制

介質(zhì)訪問控制所要完成的主要任務(wù)是，為使用介質(zhì)的每個結(jié)點隔離來自同一信道上其他結(jié)點所傳送的信號，以協(xié)調(diào)活動結(jié)點的傳輸。用來決定廣播信道中信道分配的協(xié)議屬于數(shù)據(jù)鏈路層的一個子層，稱為介質(zhì)訪問控制（MediumAccessControl，MAC）子層。

3.5.1 信道劃分介質(zhì)訪問控制

信道劃分介質(zhì)訪問控制：將使用同一傳輸介質(zhì)的多個設(shè)備的通信隔離開來，把時域和頻域資源合理地分配給這些設(shè)備。信道劃分介質(zhì)訪問控制通過復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)。復(fù)用：是指在發(fā)送端把多個發(fā)送方的信號組合在一條物理信道上進行傳輸，在接收端把收到的復(fù)用信號分離出來，并發(fā)送給對應(yīng)的接收方。當(dāng)傳輸介質(zhì)的帶寬超過傳輸單個信號所需的帶寬時，通過在條介質(zhì)上傳輸多個信號，還能提高傳輸系統(tǒng)的利用率

1、頻分復(fù)用（FDM）

2、時分復(fù)用（TDM）

Pro版——統(tǒng)計時分復(fù)用（STDM）

注：與同步TDM相比，統(tǒng)計TDM需要解決的特殊的問題是封裝成幀和同步。

3、波分復(fù)用（WDM）

波分復(fù)用其實就是光的頻分復(fù)用。經(jīng)過光調(diào)制，分別將光載波變換到不同波長。這些光波經(jīng)過光復(fù)用器就可以在一根光纖中傳輸。到達(dá)終點后用光分用器將不同波長的光進行還原得到信息光信號傳輸一段距離后會衰減，對衰減的光信號必須進行放大才能繼續(xù)傳輸。

4、碼分復(fù)用（CDM）

碼分復(fù)用（CodeDivisionMultiplexing，CDM）是采用不同的編碼來區(qū)分各路原始信號的一種復(fù)用方式。與FDM和TDM不同，它既共享信道的頻率，又共享時間。實際上，更常用的名詞是碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA），其原理是將每個比特時間再劃分成m個短的時間槽，稱為碼片（Chip），通常m的值是64或128。

3.5.2 隨機訪間介質(zhì)訪問控制

在隨機訪問協(xié)議中，不采用集中控制方式解決發(fā)送信息的次序問題，所有用戶都能根據(jù)自己的意愿隨機地發(fā)送信息，占用信道的全部速率。在總線形網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)有兩個或多個用戶同時發(fā)送信息時，就會產(chǎn)生幀沖突（也稱碰撞），導(dǎo)致所有沖突用戶的發(fā)送均以失敗告終。為了解決隨機訪問發(fā)生的沖突，每個用戶需要按照一定的規(guī)則反復(fù)地重傳它的，直到該頓無沖突地通過，這些規(guī)則就是隨機訪問介質(zhì)訪問控制協(xié)議，其核心思想是：勝利者通過爭用獲得信道，進而獲得信息的發(fā)送權(quán)。因此，隨機訪問介質(zhì)訪問控制協(xié)議又稱爭用型協(xié)議。 可見，若采用信道劃分機制，則結(jié)點之間的通信要么共享空間，要么共享時間，要么共享空間和時間：而若采用隨機訪問控制機制，則結(jié)點之間的通信既不共享時間，又不共享空間。因此，隨機介質(zhì)訪問控制實質(zhì)上是一種將廣播信道轉(zhuǎn)換為點到點信道的機制。

1、ALOHA協(xié)議

2、CSMA協(xié)議

3、CSMA/CD協(xié)議

先聽先發(fā)、邊聽邊發(fā)、沖突停發(fā)、延遲重發(fā)。

適用于總線形網(wǎng)絡(luò)或半雙工網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

注：FCS是Frame Check Sequence的縮寫，即幀校驗序列。在計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（幀）的尾部字段中，添加了4個字節(jié)的循環(huán)冗余校驗碼，用于檢查數(shù)據(jù)傳輸中數(shù)據(jù)的正確性。

注：重傳16次還沒傳上去的話就生氣啦，直接丟掉，然后向高層報告。

注：96比特時間是指發(fā)送96比特所需要的時間，也稱為幀間最小間隔。其作用是是接收方可以檢測出一個幀的結(jié)束，同時也使得其他站點都能有機會平等競爭信道并發(fā)送幀。

4、CSMA/CA協(xié)議

為了盡量避免沖突，802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有站完成發(fā)送后，必須等待一段很短的時間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一頓。這段時間稱為間間隔（InterFrameSpace，IFS）。間間隔的長短取決于該站要發(fā)送的的類型。802.11標(biāo)準(zhǔn)使用了下列三種IFS。

SIFS（短IFS、28us）：最短的IFS，用來分隔屬于一次對話的各，使用SIFS的類型有ACK、CTS、分片后的數(shù)據(jù)頓，以及所有回答AP探詢的等。PIFS（點協(xié)調(diào)IFS）：中等長度的IFS，在PCF操作中使用。DIFS（分布式協(xié)調(diào)IFS、128us）：最長的IFS，用于異步競爭訪問的時延。

802.11標(biāo)準(zhǔn)還采用了虛擬載波監(jiān)聽機制，即讓源站將它要占用信道的持續(xù)時間（包括日的站發(fā)回ACK所需的時間）及時通知給所有其他站，以便使所有其他站在這段時間內(nèi)都停止發(fā)送，這樣就大大減少了沖突的機會?！疤摂M載波監(jiān)聽”表示其他站并未監(jiān)聽信道，而是因收到了源站的通知才不發(fā)送數(shù)據(jù)，這種效果就像是其他站都監(jiān)聽了信道。

CSMA/CD與CSMA/CA區(qū)別：

相同點：

????????都屬于CSMA的思路，其核心是先聽再說，即需要先監(jiān)聽信道，若空閑，再發(fā)送數(shù)據(jù)。

不同點：

傳輸介質(zhì)不同：CSMA/CD用于總線式以太網(wǎng)【有線】，而CSMA/CA用于無線局域網(wǎng)【無線】載波檢測方式不同：因傳輸介質(zhì)的不同，CSMA/CD與CSMA/CA的檢測方式也不同。

CSMA/CD通過電纜中電壓的變化來檢測，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時，電纜中的電壓就會隨之發(fā)生變化；而CSMA/CA采用能量檢測（ED）、載波檢測（CS）和能量載波混合檢測三種檢測信道空閑的方式。CSMA/CD檢測沖突，CSMA/CA避免沖突，二者出現(xiàn)沖突后都會進行有限的重傳。

3.5.3 輪詢訪問：令牌傳遞協(xié)議

3.6 局域網(wǎng)

3.6.1 局域網(wǎng)的基本概念和體系結(jié)構(gòu)

局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是指在一個較小的地理范圍（如一所學(xué)校）內(nèi)，將各種計算機、外部設(shè)備和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等通過雙絞線、同軸電纜等連接介質(zhì)互相連接起來，組成資源和信息共享的計算機互連網(wǎng)絡(luò)。主要特點如下：

為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。所有站點共享較高的總帶寬（即較高的數(shù)據(jù)傳輸速率）。較低的時延和較低的誤碼率。各站為平等關(guān)系而非主從關(guān)系能進行廣播和多播。

決定區(qū)域網(wǎng)的主要因素為：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、傳輸介質(zhì)、介質(zhì)訪問控制方法（最重要）

常見的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖主要有以下4大類：

三種特殊的局域網(wǎng)拓?fù)鋵崿F(xiàn)如下：

以太網(wǎng)（日前使用范圍最廣）。邏輯拓?fù)涫强偩€形結(jié)構(gòu)，物理拓?fù)涫切切谓Y(jié)構(gòu)。令牌環(huán)（TokenRing，IEEE802.5）。邏輯拓?fù)涫黔h(huán)形結(jié)構(gòu)，物理拓?fù)涫切切谓Y(jié)構(gòu)。FDDI（光纖分布數(shù)字接口，IEEE802.8）。邏輯拓?fù)涫黔h(huán)形結(jié)構(gòu)，物理拓?fù)涫请p環(huán)結(jié)構(gòu)。

3.6.2 以太網(wǎng)與IEEE802.3

注：在上述標(biāo)準(zhǔn)中，10指標(biāo)準(zhǔn)的速率為10Mb/s；Base指基帶以太網(wǎng)；早期標(biāo)準(zhǔn)Base之后的5或2指單段最大傳輸距離不超過500m或185m，Base之后的T指雙絞線，F(xiàn)指光纖。

目的地址：6字節(jié)，在局域網(wǎng)上的目的適配器的MAC地址。源地址：6字節(jié)，傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上的源適配器的MAC地址。類型：2字節(jié)，指出數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)應(yīng)交給哪個上層協(xié)議處理，如網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議。? ?數(shù)據(jù)：46～1500字節(jié)，承載上層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（如IP數(shù)據(jù)報）。以太網(wǎng)的最大傳輸單元是1500字節(jié)，若IP數(shù)據(jù)報超過1500字節(jié)，則必須將該IP數(shù)據(jù)報分片。此外，由于CSMA/CD算法的限制，以太網(wǎng)必須滿足最小長度是64字節(jié)，當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時，MAC子層就在數(shù)據(jù)字段的后面加一個整數(shù)字節(jié)的填充字段，以確保長不小于64字節(jié)。檢驗碼（FCS）：4字節(jié)，檢驗范圍從目的地址段到數(shù)據(jù)字段，算法采用32位CRC碼，不但要檢驗MAC的數(shù)據(jù)部分，而且要檢驗?zāi)康牡刂?、源地址和類型字段，但不檢驗前導(dǎo)碼。

注：以太網(wǎng)不需要結(jié)束定界符，因為當(dāng)以太網(wǎng)傳送時，各之間必須有一定的間隙。因此，接收方只要找到開始定界符，其后面連續(xù)到達(dá)的比特流就都屬于同一個。實際上，以太網(wǎng)采用了違規(guī)編碼法的思想，因為以太網(wǎng)使用曼徹斯特編碼，所以每個碼元中間都有一次電壓的跳變。發(fā)送方發(fā)完一個后，發(fā)送方網(wǎng)絡(luò)接口上的電壓不再變化，這樣接收方就能很容易地找到的結(jié)束位置，這個位置往前數(shù)4字節(jié)就是FCS字段，于是就能確定數(shù)據(jù)字段的結(jié)束位置。

100BASE-T以太網(wǎng)：

100BASE-T是在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號的星形拓?fù)湟蕴W(wǎng)，它仍然使用CSMA/CD協(xié)議，又稱快速以太網(wǎng)。100BASE-T既支持全雙工方式，又支持半雙工方式，可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生，因此在全雙工方式下不使用CSMA/CD協(xié)議。100BASE-T的MAC格式仍然是802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式。保持最短長不變，但將一網(wǎng)段的最大長度減小到100m。幀間最小間隔從原來的9.6us改為0.96uS。吉比特以太網(wǎng)：吉比特以太網(wǎng)又稱千兆以太網(wǎng)，允許在1Gb/s速率下以全雙工和半雙工兩種方式工作。使用802.3協(xié)議規(guī)定的格式。使用雙絞線或光纖作為傳輸介質(zhì)。在半雙工方式下使用CSMA/CD協(xié)議，而在全雙工方式不使用CSMA/CD協(xié)議。與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容。10吉比特以太網(wǎng)：10吉比特以太網(wǎng)的格式與10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s以太網(wǎng)的格式完全相同，還保留了802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小長和最大長，以便升級和向后兼容。10吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，不存在爭用問題，當(dāng)然也不使用CSMA/CD協(xié)議。

以太網(wǎng)從10Mb/s到10Gb/s的演進證明了以太網(wǎng)是可擴展的（從10Mb/s到10Gb/s）、靈活的（多種傳輸介質(zhì)、全/半雙工、共享/交換），且易于安裝，穩(wěn)健性好。

3.6.3 IEEE802.11無線局域網(wǎng)

地址1是直接接收數(shù)據(jù)頓的結(jié)點地址，地址2是實際發(fā)送數(shù)據(jù)的結(jié)點地址。

現(xiàn)在假定從一個BSS中的A站向B站發(fā)送數(shù)據(jù)。在A站發(fā)往AP的數(shù)據(jù)的控制字段中，“去往AP=1”而“來自AP=0”：地址1是AP的MAC地址，地址2是A站的MAC地址，地址3是B站的MAC地址。注意，“接收地址”與“目的地址”并不等同。AP接收到數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)發(fā)給B站，此時在數(shù)據(jù)的控制字段中，“去往AP=0”而“來自AP=1：地址1是B站的MAC地址，地址2是AP的MAC地址，地址3是A站的MAC地址。注意，“發(fā)送地址”與“源地址”也不等同。

注：對這三個地址的理解方法如下：地址1和地址2分別是無線通信中信道兩端的接收地址和發(fā)送地址。（接受發(fā)送目的）

當(dāng)主機發(fā)往AP時，接收地址不是實際的目的地址，因此用地址3來存放實際的目的地址；當(dāng)AP發(fā)往主機時，發(fā)送地址不是實際的源地址，因此用地址3來存放實際的源地址。

3.6.4 VLAN基本概念與基本原理

3.7 廣域網(wǎng)

3.7.1 廣域網(wǎng)的基本概念

3.7.2 PPP協(xié)議

PPP協(xié)議無需滿足的要求：糾錯、流量控制、序號、不支持多點線路 全雙工通信，點對點通信

3.8 數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備

*3.8.1 網(wǎng)橋的基本概念

3.8.2 以太網(wǎng)交換機

以太網(wǎng)交換機也稱二層交換機，二層是指以太網(wǎng)交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層。以太網(wǎng)交換機實質(zhì)上是一個多接口的網(wǎng)橋，它能將網(wǎng)絡(luò)分成小的沖突域，為每個用戶提供更大的帶寬。對于傳統(tǒng)使用集線器的共享式10Mb/s以太網(wǎng)，若共有N個用戶，則每個用戶的平均帶寬為總帶寬（10Mb/s）的1/N。使用以太網(wǎng)交換機（全雙工方式）連接這些主機時，雖然從每個接口到主機的帶寬還是10Mb/s，但是因為一個用戶通信時是獨占帶寬的（而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸介質(zhì)帶寬的），所以擁有N個接口的交換機的總?cè)萘繛镹x10Mb/s。這正是交換機的最大優(yōu)點。

以太網(wǎng)交換機的特點：

當(dāng)交換機的接口直接與主機或其他交換機連接時，可工作在全雙工方式，并能同時連通多對接口，使每對相互通信的主機都能像獨占通信介質(zhì)那樣，無沖突地傳輸數(shù)據(jù)，這樣就不需要使用CSMA/CD協(xié)議。當(dāng)交換機的接口連接集線器時，只能使用CSMA/CD協(xié)議且只能工作在半雙工方式。當(dāng)前的交換機和計算機中的網(wǎng)卡都能自動識別上述兩種情況。交換機是一種即插即用設(shè)備，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)發(fā)表是通過自學(xué)習(xí)算法，基于網(wǎng)絡(luò)中各主機的通信，自動地逐漸建立的。交換機因為使用專用交換結(jié)構(gòu)芯片，交換速率較高。交換機獨占傳輸介質(zhì)的帶寬。

3.9 本章小結(jié)及疑難點

1、說明用n比特進行編號時，若接收窗口的大小為1，則僅在發(fā)送窗口的大小≤2^n-1時，連續(xù)ARQ協(xié)議才能正確運行。?

???????假設(shè)用3比特進行編號，可表示8個不同的序號，發(fā)送窗口的最大值似乎可以為8。但是實際上，發(fā)送窗口的大小設(shè)為8將使協(xié)議在某些情況下無法工作。下面來證明這一點。 ? ? ? ?設(shè)發(fā)送窗口為8，發(fā)送方發(fā)送完0～7號共8個數(shù)據(jù)幀后，暫停發(fā)送。假定這8個數(shù)據(jù)均已正確到達(dá)接收方，且接收方對每個數(shù)據(jù)頓都發(fā)回了確認(rèn)。下面考慮兩種不同的情況。 ? ? ? ?第一種情況：所有確認(rèn)都正確地到達(dá)發(fā)送方，因此發(fā)送方接著又發(fā)送8個新的數(shù)據(jù)頓，其編號應(yīng)是0～7。注意，序號是循環(huán)使用的。因此序號雖然相同，但8個都是新的。 ? ? ? ?第二種情況：所有確認(rèn)都丟失。經(jīng)過一段超時計時器控制的時間后，發(fā)送方重傳這8個舊數(shù)據(jù)頓，其編號仍為0～7。

? ? ? ?于是，當(dāng)接收方第二次收到編號為0～7的8個數(shù)據(jù)頓時，就無法判定這是8個新數(shù)據(jù)頓還是8個重傳的舊數(shù)據(jù)。因此，將發(fā)送窗口設(shè)為8顯然是不行的。

2、為什么PPP協(xié)議不使用的編號和確認(rèn)機制來實現(xiàn)可靠傳輸？

PPP不使用序號和確認(rèn)機制是出于以下考慮： ? ? ? ?若使用能夠?qū)崿F(xiàn)可靠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（如HDLC），開銷就會增大。當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯的概率不大時，使用比較簡單的PPP較為合理。 ? ? ? ?在因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP的信息字段放入的數(shù)據(jù)是IP數(shù)據(jù)報。假定我們采用了能實現(xiàn)可靠傳輸?shù)謴?fù)雜的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，當(dāng)數(shù)據(jù)頓在路由器中從數(shù)據(jù)鏈路層上升到網(wǎng)絡(luò)層時，仍有可能因網(wǎng)絡(luò)擁塞而被丟棄。因此，數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的。 ? ? ? ?PPP在幀格式中有檢驗序列FCS字段。對于每個收到的，PPP都要使用硬件進行CRC 檢驗。若發(fā)現(xiàn)差錯，則丟棄該（一定不能把有差錯的交給上一層）。端到端的差錯控制最后 由高層協(xié)議負(fù)責(zé)。因此，PPP可以保證無差錯接收。

3、在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)中，為什么說若有沖突，則沖突一定發(fā)生在沖突窗口內(nèi)？或者說一個若在沖突窗口內(nèi)沒有發(fā)生沖突，則該不會再發(fā)生沖突？

????????結(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先監(jiān)聽信道是否有載波，若有，表示信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽，直至檢測到信道空閑為止。一個數(shù)據(jù)在從結(jié)點A向最遠(yuǎn)結(jié)點的傳輸過程中，若有其他結(jié)點也在發(fā)送數(shù)據(jù)，則會發(fā)生沖突，沖突后的信號經(jīng)過沖突窗口時間后傳回結(jié)點A，結(jié)點A會檢測到?jīng)_突，所以說若有沖突，則一定發(fā)生在沖突窗口內(nèi)，若在沖突窗口內(nèi)沒有發(fā)生沖突，之后若其他結(jié)點再要發(fā)送數(shù)據(jù)，則會監(jiān)聽到信道忙，而不會發(fā)送數(shù)據(jù)，從而不會再發(fā)生沖突。

4、一個以太網(wǎng)的速率從10Mb/s升級到100Mb/s，滿足CSMA/CD沖突條件。為使其正常工作，需做哪些調(diào)整？為什么？

? ? ? ?100BaseT以太網(wǎng)與10Mb/s以太網(wǎng)的格式相同，唯一不同的參數(shù)是間最小間隔時間，10Mb/s以太網(wǎng)的間最小間隔時間是9.6us，100BaseT以太網(wǎng)的間最小間隔時間是0.96us。此 外，為了保持最短長不變，將一個網(wǎng)段的最大長度減小到100m。所有這些調(diào)整的原因是速率提高到了原速度的10倍。

5、關(guān)于物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備對于隔離沖突域和廣播域的總結(jié)。

四、網(wǎng)絡(luò)層

4.1 網(wǎng)路層的功能

4.1.1 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連

? ? ? ?互聯(lián)網(wǎng)是由全球范圍內(nèi)數(shù)以百萬計的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連起來的。這些網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、尋址方案、差錯處理方法、路由選擇機制等都不盡相同。網(wǎng)絡(luò)層所要完成的任務(wù)之一就是使這些異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互連。網(wǎng)絡(luò)互連是指將兩個以上的計算機網(wǎng)絡(luò)，通過一定的方法，用一些中繼系統(tǒng)相互連接起來，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。根據(jù)所在的層次，中繼系統(tǒng)分為以下4種

物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器，集線器。數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或交換機網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器。網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)。

? ? ? 當(dāng)使用物理層或數(shù)據(jù)鏈路層的中繼系統(tǒng)時，只是把一個網(wǎng)絡(luò)擴大了，而從網(wǎng)絡(luò)層的角度看，它仍然是同一個網(wǎng)絡(luò)，一般并不稱為網(wǎng)絡(luò)互連。因此，網(wǎng)絡(luò)互連通常是指用路由器進行網(wǎng)絡(luò)連接和路由選擇。路由器是一臺專用計算機，用于在互聯(lián)網(wǎng)中進行路由選擇。

注：由于歷史原因，許多有關(guān)TCP/IP的文獻也將網(wǎng)絡(luò)層的路由稱為網(wǎng)關(guān)。

4.1.2 路由與轉(zhuǎn)發(fā)

? ? ? ?路由器主要完成兩個功能：一是路由選擇（確定哪一條路徑），二是分組轉(zhuǎn)發(fā)（當(dāng)一個分組到達(dá)時所采取的動作）。前者根據(jù)路由選擇協(xié)議構(gòu)造并維護路由表。后者處理通過路由器的數(shù)據(jù) 流，關(guān)鍵操作是轉(zhuǎn)發(fā)表查詢、轉(zhuǎn)發(fā)及相關(guān)的隊列管理和任務(wù)調(diào)度等。

路由選擇：根據(jù)路由協(xié)議構(gòu)造路由表，同時經(jīng)?；蚨ㄆ诘嘏c相鄰路由器交換信息，獲取網(wǎng)絡(luò)最新拓?fù)?，動態(tài)更新維護路由表，以決定分組到達(dá)目的地結(jié)點的最優(yōu)路徑。分組轉(zhuǎn)發(fā)：指路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將分組從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的，而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。轉(zhuǎn)發(fā)表的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)使查找過程最優(yōu)化，路由表則需要最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓挠嬎?。在討論路由選擇的原理時，往往不區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表，而籠統(tǒng)地使用路由表一詞

4.1.3 網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù)

1、虛電路

2、數(shù)據(jù)報?

注：虛電報和報文交換都是分組交換。

4.1.4 SDN的基本概念

SDN的優(yōu)點：

全局集中式控制和分布式高速轉(zhuǎn)發(fā)，既利于控制平面的全局優(yōu)化，又利于高性能的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。靈活可編程與性能的平衡，控制和轉(zhuǎn)發(fā)功能分離后，使得網(wǎng)絡(luò)可以由專有的自動化工具以編程方式配置。降低成本，控制和數(shù)據(jù)平面分離后，尤其是在使用開放的接口協(xié)議后，就實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的制造與功能軟件的開發(fā)相分離，從而有效降低了成本。

SDN的問題：

安全風(fēng)險，集中管理容易受攻擊，若奔潰，則整個網(wǎng)絡(luò)會受到影響。瓶頸問題，原本分布式的控制平面集中化后，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴大，控制器可能成為網(wǎng)絡(luò)性能的瓶頸。

4.1.5 擁塞控制

? ? ? ?因出現(xiàn)過量的分組而引起網(wǎng)絡(luò)性能下降的現(xiàn)象稱為擁塞。判斷網(wǎng)絡(luò)是否進入擁塞狀態(tài)的方法是，觀察網(wǎng)絡(luò)的吞吐量與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的關(guān)系；若隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量明顯小于正常的吞吐量，則網(wǎng)絡(luò)就可能已進入輕度擁塞狀態(tài)；若網(wǎng)絡(luò)的吞吐量隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增大而下降則網(wǎng)絡(luò)就可能已進入擁塞狀態(tài)。擁塞控制主要解決的問題是如何獲取網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生擁塞的信息，從而利用這些信息進行控制，以避免因擁塞而出現(xiàn)分組的丟失。 ? ? ? ?擁塞控制的作用是確保網(wǎng)絡(luò)能夠承載所達(dá)到的流量，這是一個全局性的過程，涉及網(wǎng)絡(luò)中所有的主機、路由器及導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降的所有因素。單一地增加資源并不能解決擁塞。與流量控制的區(qū)別：流量控制往往是指在發(fā)送方和接收方之間的點對點通信量的控制。流量控制所要做的是抑制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，以便使接收方來得及接收。 ? ? ?擁塞控制的方法有兩種：

開環(huán)控制。在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時事先將有關(guān)發(fā)生擁塞的因素考慮周到，力求網(wǎng)絡(luò)在工作時不產(chǎn)生擁塞。這是一種靜態(tài)的預(yù)防方法。一旦整個系統(tǒng)啟動并運行，中途就不再需要修改開環(huán)控制手段包括確定何時可接收新流量、何時可丟棄分組及丟棄哪些分組，確定何種調(diào)度策略等。所有這些手段的共性是，在做決定時不考慮當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。閉環(huán)控制。事先不考慮有關(guān)發(fā)生擁塞的各種因素，采用監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)去監(jiān)視，及時檢測哪里發(fā)生了擁塞，然后將擁塞信息傳到合適的地方，以便調(diào)整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行，并解決出現(xiàn)的問題。閉環(huán)控制是基于反饋環(huán)路的概念，是一種動態(tài)的方法。

4.2 IPV4

4.2.1 IPV4分組

1、IPv4分組的格式

IP數(shù)據(jù)報分成固定部分和可變部分，固定部分為20個字節(jié)，可變部分的長度是可變的，最大為40個字節(jié)。

版本：占4個比特，表示IP協(xié)議的版本，通信雙方使用的IP協(xié)議版本必須一致，目前廣泛使用的版本號是4。首部長度：占4個比特，表示IP數(shù)據(jù)報首部的長度，該字段的取值以4字節(jié)為單位。最小取值為5，表示IP數(shù)據(jù)報首部只有20字節(jié)滾定部分；最大取值為15，表示IP數(shù)據(jù)報首部包含20字節(jié)固定部分和最大40字節(jié)可變部分。區(qū)分服務(wù)：占8個比特，利用該字段的不同數(shù)值可以提供不同等級的服務(wù)質(zhì)量。只有在使用區(qū)分服務(wù)時該字段才起作用，一般情況下都不使用該字段。總長度：占16個比特，表示IP數(shù)據(jù)報的總長度，即首部加上數(shù)據(jù)載荷，最大取值為65535。標(biāo)識： 占16個比特，屬于同一個數(shù)據(jù)報的各分片數(shù)據(jù)報應(yīng)該具有相同的標(biāo)識。標(biāo)志：占3個比特

DF位為1表示不允許分片，為0表示允許分片；MF位表示后面還有分片，0表示這是最后一個分片；保留位必須為0。片偏移：占13個比特，指出分片數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)載荷部分偏移其在原數(shù)據(jù)報的位置有多少個單位，片偏移以8個字節(jié)為單位。生存時間TTL：占8個比特，表示IP數(shù)據(jù)報的生存時間。每經(jīng)過一個路由器，TTL的值就減1，而如果TTL為0時，就將該數(shù)據(jù)報丟棄。在前面介紹路由環(huán)路時，就使用TTL來解決其帶來的問題。協(xié)議：占8個比特，指明IPv4數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分是何種協(xié)議的數(shù)據(jù)單元，常見的協(xié)議和相應(yīng)的協(xié)議字段如下。

首部檢驗和：占16個比特，用來檢測首部在傳輸過程中是否出現(xiàn)差錯，比CRC檢驗碼簡單，稱為因特網(wǎng)檢驗和。源IP地址和目的IP地址：各占32個比特，用來填寫發(fā)送該IP數(shù)據(jù)報的源主機的IP地址和接收該IP數(shù)據(jù)報的目的主機的IP地址?？蛇x字段：長度從1-40字節(jié)不等，用來支持排錯、測量、安全等措施，可選字段增加了IP數(shù)據(jù)報的功能，但增加了每一個路由器處理IP數(shù)據(jù)報的開銷，實際上可選字段很少使用。填充字段：確保首部長度為4字節(jié)的整數(shù)倍，使用全0進行填充。

注：在IP數(shù)據(jù)報首部有三個關(guān)于長度的標(biāo)記，即首部長度、總長度、片偏移，它們的基本單位分別為4B、1B、8B（愛考）

4.2.2 IPv4地址與NAT

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）

4.2.3 劃分子網(wǎng)與路由聚合

4.2.4 網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)分組的過程

4.2.5 地址解析協(xié)議（ARP）

注：IP->MAC(ARP)? MAC->IP(RARP)

4.2.6 動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）

4.2.7 網(wǎng)際控制報文協(xié)議（ICMP）

注：PING工作在應(yīng)用層，它是直接使用網(wǎng)絡(luò)層的ICMP；Traceroute/Tracert工作在網(wǎng)絡(luò)層

4.3 IPV6

4.3.1 IPv6的特點

更大的地址空間：IPv6將IPv4的32比特地址空間增大到了128比特，在采用合理編址方法的情況下，在可預(yù)見的未來是不會用完的。擴展的地址層次結(jié)構(gòu)：可劃分為更多的層次，這樣可以更好地反映出因特網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得對尋址和路由層次的設(shè)計更具有靈活性。靈活的首部格式：與IPv4首部并不兼容。IPv6定義了許多可選的的擴展首部，不僅可提供比IPv4更多的功能，而且還可以提高路由器的處理效率，因為路由器對逐跳擴展首部外的其他擴展首部都不進行處理。改進的選項：IPv6允許分組包含有選項的控制信息，因而可以包含一些新的選項。然而IPv4規(guī)定的選項卻是固定不變的。允許協(xié)議繼續(xù)擴充：這一點很重要，因為技術(shù)總是在不斷地發(fā)展，而新的應(yīng)用也會層出不窮。然而IPv4的功能卻是固定不變的。支持即插即用（即自動配置）：IPv6支持主機或路由器自動配置IPv6地址及其他網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)。因此IPv6不需要使用DHCP。支持資源的預(yù)分配：IPv6能為實時音視頻等要求保證一定帶寬和時延的應(yīng)用，提供更好的服務(wù)質(zhì)量保證。最小的MTU變?yōu)?280字節(jié)。

4.3.2 IP6數(shù)據(jù)報的基本首部

4.3.3 IPv6地址

4.3.4 從IPv4向IP6過渡

4.4 路由算法與路由協(xié)議

4.4.1 路由算法

路由選擇協(xié)議的核心是路由算法，即需要何種算法來獲得路由表中的各個項目。

4.4.2 分層次的路由選擇協(xié)議

4.4.3 路由信息協(xié)議（RIP）

注：好消息傳得快，壞消息傳的慢。

4.4.4 開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）

分組類型

4.4.5 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）

三種協(xié)議對比

4.5 IP多播

概念：多播是讓源主機一次發(fā)送的單個分組可以抵達(dá)用一個組地址標(biāo)識的若干目的主機，即一對多的通信。在互聯(lián)網(wǎng)上進行的多播，稱為IP多播。

IP組播地址讓源設(shè)備能夠?qū)⒎纸M發(fā)送給一組設(shè)備。屬于多播組的設(shè)備將被分配一個組播組IP地址（一群共同需求主機的共同標(biāo)識）。

IP組播使用D類地址格式。D類的前四位是1110，因此D類地址范圍是 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255。一個D類地址表示一個組播組。只能用作分組的目標(biāo)地址。源地址總是為單播地址。

組播數(shù)據(jù)報也是“盡最大努力交付”，不提供可靠交付，組播一定僅應(yīng)用于UDP。組播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址。對組播數(shù)據(jù)報不產(chǎn)生ICMP差錯報文。并非所有的D類地址都可作為組播地址。（后23位）（多播IP）1->n（MAC地址）

網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP

IGMP和ICMP都使用IP數(shù)據(jù)報傳遞報文。

網(wǎng)際 （因特網(wǎng)） 組管理協(xié)議（Internet Group Management Protocol，IGMP）：IGMP協(xié)議讓路由器知道本局域網(wǎng)上是否有主機（的進程）參加或退出了某個組播組。

IGMP工作的兩個階段：

某主機要加入組播組時，該**主機向組播組的組播地址（路由器和同屬于這個組播組的成員都收得到）發(fā)送一個IGMP報文，聲明自己要稱為該組的成員。本地組播路由器收到lGMP報文后，要利用組播路由選擇協(xié)議把這組成員關(guān)系發(fā)給因特網(wǎng)上的其他組播路由器。本地組播路由器周期性探詢本地局域網(wǎng)上的主機，以便知道這些主機是否還是組播組的成員。只要有一個主機對某個組響應(yīng)，那么組播路由器就認(rèn)為這個組是活躍的;如果經(jīng)過幾次探詢后沒有一個主機響應(yīng)，組播路由器就認(rèn)為本網(wǎng)絡(luò)上的沒有此組播組的主機，因此就不再把這組的成員關(guān)系發(fā)給其他的組播路由器。（組播路由器知道的成員關(guān)系只是所連接的局域網(wǎng)內(nèi)有無組播組成員，至于成員數(shù)量是無法知道的）

多播路由選擇協(xié)議

多播路由選擇目的就是要找出以源主機為根節(jié)點的多播轉(zhuǎn)發(fā)樹。（選轉(zhuǎn)發(fā)路徑）

其中每個分組在每條鏈路上只傳送一次。不同的多播組對應(yīng)于不同的多播轉(zhuǎn)發(fā)樹：同一個多播組，對不同的源點也會有不同的多播轉(zhuǎn)發(fā)樹。

4.6 移動IP

移動IP技術(shù)是移動結(jié)點（計算機/服務(wù)器等）以固定的網(wǎng)絡(luò)IP地址，實現(xiàn)跨越不同網(wǎng)段的漫游功能，并保證了基于網(wǎng)絡(luò)IP的網(wǎng)絡(luò)權(quán)限在漫游過程中不發(fā)生任何改變。

移動結(jié)點：具有永久IP地址的移動設(shè)備。歸屬代理（本地代理）：一個移動結(jié)點擁有的就“居所”稱為歸屬網(wǎng)絡(luò)，在歸屬網(wǎng)絡(luò)中代表移動節(jié)點執(zhí)行移動管理功能的實體叫做歸屬代理。（可以是路由器可以是主機）外部代理（外地代理）：在外部網(wǎng)絡(luò)中幫助移動節(jié)點完成移動管理功能的實體稱為外部代理。（移動節(jié)點移動到非歸屬網(wǎng)絡(luò)時幫它完成移動管理的實體叫做外部代理）永久地址（歸屬地址/主地址)：移動站點在歸屬網(wǎng)絡(luò)中的原始地址(固定的IP地址)。轉(zhuǎn)交地址（輔地址)：移動站點在外部網(wǎng)絡(luò)使用的臨時地址。

移動IP通信過程

關(guān)于數(shù)據(jù)發(fā)送： B向主機A發(fā)送數(shù)據(jù)，如果A在歸屬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)直接接受數(shù)據(jù)就行，如果不在，數(shù)據(jù)被由本地代理截獲，本地代理再封裝數(shù)據(jù)包，新的目的地址是轉(zhuǎn)交地址。（初始數(shù)據(jù)報的目的地址是歸屬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主地址）

4.7 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備

路由器

路由器是一種具有多個輸入端口和多個輸出端口的專用計算機，其任務(wù)是連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)并完成路由轉(zhuǎn)發(fā)。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成：

路由選擇：根據(jù)所選定的路由選擇協(xié)議構(gòu)造出路由表，同時經(jīng)常或定期和相鄰路由器交換路由信息而不斷地更新和維護路由表。分組轉(zhuǎn)發(fā)：根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表（路由表得來）對分組進行轉(zhuǎn)發(fā)。由三部分組成，交換結(jié)構(gòu)、一組輸入端口、一組輸出端口。區(qū)別：路由選擇就是找路由走的路徑，轉(zhuǎn)發(fā)是路由器內(nèi)部走哪個端口。

不是所有有輸入端口進入的分組都進行轉(zhuǎn)發(fā)處理。若收到EIP/OSPF(路由信息)分組等，則把分組交由路由選擇處理機，若收到的是數(shù)據(jù)分組，則查找轉(zhuǎn)發(fā)表進行轉(zhuǎn)發(fā)輸出。

4.8 本章小結(jié)及疑難點

五、傳輸層

5.1 傳輸層提供的服務(wù)

5.1.1 傳輸層的功能

應(yīng)用程序之間的邏輯通信復(fù)用和分用檢錯檢測提供面向連接和無連接的傳輸協(xié)議

5.1.2?傳輸層的尋址與端口

5.1.3?無連接服務(wù)與面向連接服務(wù)

5.2 UDP協(xié)議

5.2.1 UDP數(shù)據(jù)報

5.2.2 UDP檢驗

注：UDP檢驗和不是必需的，若不使用檢驗和，則將檢驗和字段設(shè)置為0。而檢驗和的計算結(jié)果恰好為0，則將檢驗和字段置為全1。

5.3 TCP協(xié)議

5.3.1 TCP協(xié)議的特點

5.3.2?TCP報文段

序號：在一個TCP連接中傳送的字節(jié)流中的每一個字節(jié)都按順序編號，本字段表示本報文段所發(fā)送數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。確認(rèn)號：期望收到對方下一個報文段的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號。若確認(rèn)號為N則證明到序號N-1為止的所有數(shù)據(jù)都已正確收到。數(shù)據(jù)偏移（首部長度）：TCP報文段的數(shù)據(jù)起始處距離TCP報文段的起始處有多遠(yuǎn)，以4B位單位，即1個數(shù)值是4B。緊急位URG：URG=1時，標(biāo)明此報文段中有緊急數(shù)據(jù)，是高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快傳送，不用在緩存里排隊，配合緊急指針字段使用。發(fā)送數(shù)據(jù)時優(yōu)先發(fā)送。確認(rèn)位ACK：ACK=1時確認(rèn)號有效，在連接建立后所有傳送的報文段都必須把ACK置為1。推送位PSH：PSH=1時，接收方盡快交付接收應(yīng)用進程，不再等到緩存填滿再向上交付。接收數(shù)據(jù)時優(yōu)先接受復(fù)位RST：RST=1時，表明TCP連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯，必須釋放連接，然后再重新建立傳輸鏈接。同步位SYN：SYN=1時，表明是一個連接請求/連接接受報文。終止位FIN：FIN=1時，表明此報文段發(fā)送方數(shù)據(jù)已發(fā)完，要求釋放連接。窗口：指的是發(fā)送本報文段的一方的接收窗口，即現(xiàn)在允許對方發(fā)送的數(shù)據(jù)量。接收方能接受最大的報文段長度檢驗和：檢驗首部+數(shù)據(jù)，檢驗時要加上12B偽首部，第四個字段為6。緊急指針：URG=1時才有意義，指出本報文段中緊急數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。選項：最大報文段長度MSS、窗口擴大、時間、選擇確認(rèn)。

5.3.3?TCP連接管理

1、三次握手

在TCP連接建立的過程中，要解決以下三個問題：

要使每一方都能確知對方的存在。要允許雙方協(xié)商一些參數(shù)（如最大窗口值、是否使用窗口擴大選項、時間戳選項等）。能夠?qū)\輸實體資源（如緩存大小、連接表中的項目等）進行分配。

注：同一個IP地址可以有多個不同的TCP連接，而同一個端口號也可以出現(xiàn)在多個不同的TCP連接中。

2、四次揮手

5.3.4?TCP可靠傳輸

確認(rèn)

重傳

5.3.5?TCP流量控制

5.3.6?TCP擁塞控制

5.4 本章小結(jié)及疑難點

1、MSS設(shè)置得太大或太小會有什么影響？

????????規(guī)定最大報文段長度MSS，并不是考慮接收方的緩存可能放不下TCP報文段中的數(shù)據(jù)。實際上，MSS與接收窗口沒有關(guān)系。TCP報文段的數(shù)據(jù)部分，至少要加上40B的首部（TCP首部至少20B和IP首部至少20B），才能組裝成一個IP數(shù)據(jù)報。若選擇較小的MSS值，網(wǎng)絡(luò)的利用率就很低。設(shè)想在極端情況下，當(dāng)TCP報文段只含有1B的數(shù)據(jù)時，在IP層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報的開銷至少有40B（包括TCP首部和IP首部）。這樣，網(wǎng)絡(luò)的利用率就不會超過1/41。到了數(shù)據(jù)鏈路層還要加上一些開銷，網(wǎng)絡(luò)的利用率還會進一步降低。但反過來，若TCP報文段很長，則在IP層傳輸時有可能要分解成多個短數(shù)據(jù)報片。在終點還要把收到的各個短數(shù)據(jù)報片裝配成原來的TCP報文段。當(dāng)傳輸出錯時，還要進行重傳。這些也都會使開銷增大。 ? ? ? ?因此，MSS應(yīng)盡可能大一些，只要在IP層傳輸時不要再分片就行。因為IP數(shù)據(jù)報所經(jīng)歷的路徑是動態(tài)變化的，所以在一條路徑上確定的不需要分片的MSS，若改走另一條路徑，則可能需要進行分片。因此最佳的MSS是很難確定的。MSS的默認(rèn)值為536B，因此在互聯(lián)網(wǎng)上的所有主機都應(yīng)能接受的報文段長度是536+20（TCP固定首部長度）=556B。

2、TCP使用的是GBN還是選擇重傳？

????????這是一個有必要弄清的問題。 ????????前面講過，TCP使用累積確認(rèn)，這看起來像是GBN的風(fēng)格。但是，正確收到但失序的報文并不會丟棄，而是緩存起來，并且發(fā)送冗余ACK指明期望收到的下一個報文段，這是TCP方式和GBN的顯著區(qū)別。例如，A發(fā)送了N個報文段，其中第k（k

3、為什么超時事件發(fā)生時cwnd被置為1，而收到3個冗余ACK時cwnd減半？

????????大家可以從如下角度考慮。超時事件發(fā)生和收到3個冗余ACK，哪個意味著網(wǎng)絡(luò)擁塞程度更嚴(yán)重？通過分析不難發(fā)現(xiàn)，在收到3個冗余ACK的情況下，網(wǎng)絡(luò)雖然擁塞，但至少還有ACK報文段能被正確交付。而當(dāng)超時發(fā)生時，說明網(wǎng)絡(luò)可能已經(jīng)擁塞得連ACK報文段都傳輸不了，發(fā)送方只能等待超時后重傳數(shù)據(jù)。因此，超時事件發(fā)生時，網(wǎng)絡(luò)擁塞更嚴(yán)重，發(fā)送方就應(yīng)該最大限度地抑制數(shù)據(jù)發(fā)送量，所以cwnd置為1：收到3個元余ACK時，網(wǎng)絡(luò)擁塞不是很嚴(yán)重，發(fā)送方稍微抑制一下發(fā)送的數(shù)據(jù)量即可，所以cwnd減半。

4、為什么不采用“兩次握手”建立連接呢？

????????這主要是為了防止兩次握手情況下己失效的連接請求報文段突然又傳送到服務(wù)器而產(chǎn)生錯誤。考慮下面這種情況。客戶A向服務(wù)器B發(fā)出TCP連接請求，第一個連接請求報文在網(wǎng)絡(luò)的某個結(jié)點長時間留，A超時后認(rèn)為報文丟失，于是再重傳一次連接請求，B收到后建立連接數(shù)據(jù)傳輸完畢后雙方斷開連接。而此時，前一個留在網(wǎng)絡(luò)中的連接請求到達(dá)服務(wù)器B，而B認(rèn)為A又發(fā)來連接請求，此時若使用“三次握手”，則B向A返回確認(rèn)報文段，因為是一個失效的請求，所以A不予理踩，建立連接失敗。若采用的是“兩次握手”，則這種情況下B認(rèn)為傳輸連接已經(jīng)建立，并一直等待A傳輸數(shù)據(jù)，而A此時并無連接請求，因此不予理踩，這樣就造成了B的資源白白浪費。

5、為什么TCP在建立連接時不能每次都選擇相同的、固定的初始序號？

假定主機A和B頻繁地建立連接，傳送一些TCP報文段后，再釋放連接，然后又不斷地建立新的連接、傳送報文段和釋放連接。假定每次建立連接時，主機A都選擇相同的、固定的初始序號，如選擇1。假定主機A發(fā)出的某些TCP報文段在網(wǎng)絡(luò)中會留較長時間，以致主機A超時重傳這些TCP報文段。假定有一些在網(wǎng)絡(luò)中留時間較長的TCP報文段最后終于到達(dá)主機B，但這時傳送該報文段的那個連接早已釋放，而在到達(dá)主機B時的TCP連接是一條新的TCP連接。

????????這樣，工作在新的TCP連接的主機B就有可能會接收在舊的連接傳送的、已無意義的、過時的TCP報文段（因為這個TCP報文段的序號有可能正好處在當(dāng)前新連接所用的序號范圍之中），結(jié)果產(chǎn)生錯誤。因此，必須使得退到的TCP報文段的序號不處在新連接所用的序號范圍之中這樣，TCP在建立新的連接時所選擇的初始序號一定要和前面的一些連接所用過的序號不同。因此，不同的TCP連接不能使用相同的初始序號。

6、假定在一個互聯(lián)網(wǎng)中，所有鏈路的傳輸都不出現(xiàn)差錯，所有結(jié)點也都不會發(fā)生故障。試問在這種情況下，TCP的“可靠交付”功能是否就是多余的？

????????不是多余的。TCP的“可靠交付”功能在互聯(lián)網(wǎng)中起著至關(guān)重要的作用。至少在以下的情況下，TCP的“可靠交付”功能是必不可少的。

每個IP數(shù)據(jù)報獨立地選擇路由，因此在到達(dá)舊的主機時有可能出現(xiàn)失序。由于路由選擇的計算出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致IP數(shù)據(jù)報在互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)圈。最后數(shù)據(jù)報首部中的生存時間（TTL）的數(shù)值下降到零。這個數(shù)據(jù)報在中途就被丟失。某個路由器突然出現(xiàn)很大的通信量，以致路由器來不及處理到達(dá)的數(shù)據(jù)報。因此有的數(shù)據(jù)報被丟棄。

? ? ? 以上列舉的問題表明：必須依靠TCP的“可靠交付”功能才能保證在目的主機的目的進程中接收到正確的報文。

六、應(yīng)用層

6.1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模型

6.1.1 客戶/服務(wù)器模型

6.1.2 P2P模型

6.2 域名系統(tǒng)（DNS）

6.2.1 層次域名空間

6.2.2 域名服務(wù)器

6.2.3 域名解析過程

6.3 文件傳輸協(xié)議（FTP）

6.3.1 FTP的工作原理

6.3.2 控制連接與數(shù)據(jù)連接

6.4 電子郵件

6.4.1 電子郵件系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

6.4.2 電子郵件格式與MIME

6.4.3 SMTP和POP3

SMTP

POP3

IMAP

基于萬維網(wǎng)的電子郵件

6.5 萬維網(wǎng)（WWW）

6.5.1 WWW的概念與組成結(jié)構(gòu)

6.5.2 超文本傳輸協(xié)議（HTTP）

6.6 本章小結(jié)及疑難點

1、如何理解客戶進程端口號與服務(wù)器進程端口號？

????????通常我們所說的熟知端口號是指應(yīng)用層協(xié)議在服務(wù)器端的默認(rèn)端口號，而客戶端進程的端口號是由客戶端進程任意指定的（臨時的）。 ? ? ? ? 當(dāng)客戶進程向服務(wù)器進程發(fā)出建立連接請求時，要尋找連接服務(wù)器進程的熟知端口號，同時還要告訴服務(wù)器進程自己的臨時端口號。接著，服務(wù)器進程就用自己的熟知端口號與客戶進程所提供的端口號建立連接。

2、因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)的區(qū)別是什么？

????????因特網(wǎng)（Internet）是指在ARPA網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的世界上最大的全球性互連網(wǎng)絡(luò)，它采用TCP/IP協(xié)議族作為通信規(guī)則。 ? ? ? ? 萬維網(wǎng)（WWW）是無數(shù)個網(wǎng)絡(luò)站點和網(wǎng)頁的集合，它們一起構(gòu)成了因特網(wǎng)最主要的部分（因特網(wǎng)也包括電子郵件、Usenet和新聞組）。

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參考文章