计算机网络
2015-01-07 14:55:46 184 举报AI智能生成
计算机网络思维导图
作者其他创作
大纲/内容
设备
协议
服务
三要素
端系统
C/S
P2P
带宽
时延
带宽时延积
丢包概率
网络性能指标
网络边缘
DSL
HFC
FTTH
住宅接入
局域网（LAN）
以太网
公司接入
无线局域网（WLAN）
WiFi
GPRS
无线接入
接入网
有线
无线
物理介质
接入网和物理介质
频分
时分
电路交换
处理时延
流量强度
排队时延
传输时延
传播时延
丢包
吞吐量
特点：存储与转发
分组交换
网络核心
组成要素
应用层（报文）
进程通信、端到端
运输层（报文段）
主机通信
网络层（数据报）
节点通信
链路层（帧）
物理层
协议层
协议层及网络模型
因特网
服务器
主机
混合
体系架构
套接字（应用层与传输层之间）
TCP和UDP（运输层）
IP
Port
进程寻址（网络层）
进程通信
网络应用原理
非持久TCP，无状态
HTTP1.0
带流水线持久TCP，无状态
HTTP1.1
C/S模型
HTTP：提供到持久对象的网络访问操作
URL: 持久对象的全球目录
RTT
报文
Cookie
Web缓存
Web和HTTP
控制连接（带外传输）
数据连接
持久TCP，有状态
FTP
用户代理
邮件服务器
持久TCP
SMTP
发送
TCP，无状态
POP3
TCP，有状态
IMAP
HTTP
接收
Email
根
顶级域
权威
本地
构成
递归
迭代
查询
DNS(UDP)
文件分发时间
BitTorrent
集中式目录
查询洪泛(Gnutella)
应用层
全双工服务
可靠、保序
成对出现
面向连接
特点
发送方SYN=1，指定初始序号
接收方SYN=1，分配缓存、序号
发送方SYN=0，开始发送数据
三次握手
发送方：FIN
接收方：ACK+FIN
发送方：ACK
接收方：关闭
断开连接
连接管理
子主题
超时间隔
RTT越小的主机可以获得更大的带宽
公平性
累计确认
将失序的报文段缓存
如果 ACK-k 丢失但ACK-k+m正确收到，不重传报文段
加倍超时间隔（否则可能加剧拥塞）
快速重传——三次冗余确认（防止超时间隔过长）
修改
GBN和SR的结合
可靠数据传输
接收方明确告知发送方空闲缓存大小
发送方保证接收方缓存区不溢出
流量控制
慢启动（乘性增）
拥塞避免（加性增）
超时事件（窗口置1）
三次冗余ACK
阈值始终是上一个窗口大小的一半
Taheo（超时/冗余都回到慢启动）/Reno（超时回到拥塞控制，冗余回到慢启动）
拥塞控制
附加服务
TCP
多路分解与复用
轻量级差错检测
提供的最低的服务
不可靠、不保序
无连接
无拥塞控制
无流量控制，溢出即丢弃
UDP
时延保证
带宽保证
不能提供的服务
传输层服务
UDP无连接分解（二元组）
TCP面向连接分解（四元组）
接收主机分解
发送主机复用
复用/分解（基于端口）
检验和
顺序号
定时器
ACK/NAK
窗口、流水线
要点
假设信道可靠
rdt1.0
ACK
发送方重传
NAK
接收方反馈
rdt2.0
顺序号：为分组加上序号（一位）
假设ACK/NAK受损
rdt2.1
顺序号：为ACK加上序号（一位），可以实现无NAK
rdt2.2
假设只有比特差错
rdt2.X（停等协议）
定时器：等待一定时间后重传
假设会丢包
rdt3.0（比特交替协议）
发送方最多有N（窗口大小）个未确认的分组在流水线中
接收方仅发送累计确认
单定时器：发送方为最早的未确认的分组设置定时器
回退N步(GBN)
接收方分别确认分组
多定时器：发送方重传没有收到ACK的分组
困境：窗口长度必须小于等于序号空间大小的一半，否则分不清新分组or重传
选择重传(SR)
流水线可靠数据传输协议
可靠数据传输原理
传输层
连接状态保存在路由器中
源和目的主机之间的路径
VC号
转发表项
虚电路（面向连接）如ATM
最长前缀匹配
数据报（无连接）如因特网
服务模型
转发
路径选择
建立连接
功能
运行选路算法/协议
查询（二叉树、二分法）
排队
输入/输出端口
内存
总线
互联网
交换结构
选路处理器
路由器
偏移量是8的倍数
分片与重组
子网掩码
网络部分
子网号
主机号
主机部分
32位地址
充分利用地址空间
最长匹配原则
CIDR
C/S模式，应用层协议，运行UDP协议
发送方广播请求
服务器广播回应
发送方请求
服务器确认
流程
分配IP地址
提供子网掩码
默认网关（第一条路由器地址）
本地DNS服务器信息
DHCP
NAT穿越问题
NAT
编址
IPV4
不在路由器分片
不进行校验
格式：X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一个4位十六进制整数(16位)
双栈
隧道
与IPV4共存
IPV6
网络层协议
用于错误报告
traceroute用了ICMP+UDP
ICMP
IP协议
Dijkstra
引入随机时延
振荡
全局选路——链路状态(LS)
好消息传播快、坏消息传播慢
毒性逆转
分布式选路——距离向量(DV)
选路算法
类似DV，以“跳”衡量
RIP是运行在UDP上的应用层协议
更新方式：定期更新+触发更新
RIP
类似LS中的Dijkstra
直接封装在IP协议中
OSPF
内部选路协议
BGP
自治系统间选路协议
层次选路——自治系统(AS)
网关路由器
热土豆选路
因特网中的选路
广播风暴
生成树广播
广播
间接地址
D类多播地址
多播组
多播
广播和多播选路
网络层
成帧
链路访问
奇偶校验——一维（检测）、二维（检测+纠正）
校验和
循环冗余检测(CRC)（在以太网、WiFi和ATM中使用）
差错检测与纠正
半双工和全双工
特点：不同连路段可能使用不同的链路层协议
链路层服务——在网卡上实现
点对点链路（PPP）
广播链路（WLAN、LAN）
链路
时分TDM
频分FDM
码分CDMA
信道划分协议
时隙ALOHA
纯ALOHA
CSMA、CSMA/CD
随机接入协议
轮询协议
令牌传递协议
轮流协议
多路访问协议
48位MAC地址（1A-2F-BB-76-09-AD）
TTL（存活时间）
映射
链路层寻址ARP
信号中继并放大
物理层设备
集线器hub
转发（不同网段的帧的转发）/过滤（同一网段的帧通常不被转发到其他的网段）
储存
即插即用
自学习
独享访问（无碰撞、全双工）
交换机switch
不可靠的无连接服务，一旦接收到坏帧则丢弃，不会进行反馈
载波监听（如果监听到空闲，等待一段时间再传输）
碰撞检测（检测到碰撞便发送一个阻塞信号）
随机访问（重传前随机等一段时间，指数后退）
CSMA/CD
效率
以太网（有线局域网）
信道独享
无需明确的MAC地址
例如拨号上网、ADSL
链路层
工作模式
无线主机
基站
递减的信号强度
其他干扰源的干扰
多路径传播
CDMA
无线链路
无线网络组成
基础设施模式
自组织模式
被动扫描（AP主动扫描）
主动扫描（无线设备主动扫描）
信标帧
RTS
CTS
处理隐藏终端
AP
SSID
链路层确认
短帧间间隔(SIFS)
分布式帧间间隔(DIFS)
CSMA/CA
802.11无线局域网
802.15蓝牙
802.16WiMAX
蜂窝因特网接入
归属网络
归属代理
永久地址
外部代理
被访网络
转交地址
基本概念
注册
直接
间接
选路
移动
无线与移动网络
计算机网络
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