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计算机网络

2015-01-07 14:55:46   184  举报

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AI智能生成

计算机网络思维导图

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大纲/内容

因特网

三要素

设备

协议

服务

组成要素

网络边缘

端系统

C/S

P2P

网络性能指标

带宽

时延

带宽时延积

丢包概率

接入网和物理介质

接入网

住宅接入

DSL

HFC

FTTH

公司接入

局域网（LAN）

以太网

无线接入

无线局域网（WLAN）

WiFi

GPRS

物理介质

有线

无线

网络核心

电路交换

频分

时分

分组交换

时延

处理时延

排队时延

流量强度

传输时延

传播时延

丢包

吞吐量

特点：存储与转发

协议层及网络模型

协议层

应用层（报文）

运输层（报文段）

进程通信、端到端

网络层（数据报）

主机通信

链路层（帧）

节点通信

物理层

应用层

网络应用原理

体系架构

C/S

服务器

主机

P2P

混合

进程通信

套接字（应用层与传输层之间）

TCP和UDP（运输层）

进程寻址（网络层）

Port

Web和HTTP

HTTP：提供到持久对象的网络访问操作

HTTP1.0

非持久TCP，无状态

HTTP1.1

带流水线持久TCP，无状态

C/S模型

URL: 持久对象的全球目录

RTT

报文

Web缓存

FTP

持久TCP，有状态

控制连接（带外传输）

数据连接

C/S模型

用户代理

邮件服务器

协议

发送

SMTP

持久TCP

接收

POP3

TCP，无状态

IMAP

TCP，有状态

HTTP

DNS(UDP)

构成

根

顶级域

权威

本地

查询

递归

迭代

P2P

文件分发时间

BitTorrent

集中式目录

查询洪泛(Gnutella)

传输层

传输层服务

TCP

特点

全双工服务

可靠、保序

成对出现

面向连接

连接管理

三次握手

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

断开连接

发送方：FIN

接收方：ACK+FIN

发送方：ACK

接收方：关闭

超时间隔

子主题

公平性

RTT越小的主机可以获得更大的带宽

附加服务

可靠数据传输

GBN和SR的结合

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

修改

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）

流量控制

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

拥塞控制

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）

UDP

提供的最低的服务

多路分解与复用

轻量级差错检测

不可靠、不保序

无连接

无拥塞控制

无流量控制，溢出即丢弃

不能提供的服务

时延保证

带宽保证

复用/分解（基于端口）

接收主机分解

UDP无连接分解（二元组）

TCP面向连接分解（四元组）

发送主机复用

可靠数据传输原理

要点

检验和

顺序号

定时器

ACK/NAK

窗口、流水线

rdt1.0

假设信道可靠

rdt2.X（停等协议）

假设只有比特差错

rdt2.0

接收方反馈

ACK

NAK

发送方重传

rdt2.1

假设ACK/NAK受损

顺序号：为分组加上序号（一位）

rdt2.2

顺序号：为ACK加上序号（一位），可以实现无NAK

rdt3.0（比特交替协议）

假设会丢包

定时器：等待一定时间后重传

流水线可靠数据传输协议

回退N步(GBN)

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

选择重传(SR)

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

网络层

服务模型

虚电路（面向连接）如ATM

连接状态保存在路由器中

构成

源和目的主机之间的路径

VC号

转发表项

数据报（无连接）如因特网

最长前缀匹配

功能

路径选择

建立连接

路由器

功能

运行选路算法/协议

构成

输入/输出端口

查询（二叉树、二分法）

排队

交换结构

内存

总线

互联网

选路处理器

IP协议

IPV4

分片与重组

偏移量是8的倍数

编址

32位地址

网络部分

子网掩码

主机部分

子网号

主机号

CIDR

充分利用地址空间

最长匹配原则

DHCP

C/S模式，应用层协议，运行UDP协议

流程

发送方广播请求

服务器广播回应

发送方请求

服务器确认

功能

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

NAT

NAT穿越问题

IPV6

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)

与IPV4共存

双栈

隧道

ICMP

网络层协议

用于错误报告

traceroute用了ICMP+UDP

选路算法

全局选路——链路状态(LS)

Dijkstra

振荡

引入随机时延

分布式选路——距离向量(DV)

好消息传播快、坏消息传播慢

毒性逆转

因特网中的选路

层次选路——自治系统(AS)

内部选路协议

RIP

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

OSPF

类似LS中的Dijkstra

直接封装在IP协议中

自治系统间选路协议

BGP

TCP

网关路由器

热土豆选路

广播和多播选路

广播

广播风暴

生成树广播

多播

间接地址

D类多播地址

多播组

链路层

链路层服务——在网卡上实现

成帧

链路访问

可靠数据传输

流量控制

差错检测与纠正

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）

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

多路访问协议

链路

点对点链路（PPP）

广播链路（WLAN、LAN）

协议

信道划分协议

时分TDM

频分FDM

码分CDMA

随机接入协议

时隙ALOHA

纯ALOHA

CSMA、CSMA/CD

轮流协议

轮询协议

令牌传递协议

编址

48位MAC地址（1A-2F-BB-76-09-AD）

链路层寻址ARP

TTL（存活时间）

映射

以太网（有线局域网）

集线器hub

信号中继并放大

物理层设备

交换机switch

功能

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）

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

CSMA/CD

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）

效率

P2P

信道独享

无需明确的MAC地址

例如拨号上网、ADSL

无线与移动网络

工作模式

无线

无线主机

基站

无线链路

递减的信号强度

其他干扰源的干扰

多路径传播

CDMA

无线网络组成

基础设施模式

自组织模式

信标帧

被动扫描（AP主动扫描）

主动扫描（无线设备主动扫描）

处理隐藏终端

RTS

CTS

802.11无线局域网

SSID

CSMA/CA

链路层确认

短帧间间隔(SIFS)

分布式帧间间隔(DIFS)

802.15蓝牙

802.16WiMAX

蜂窝因特网接入

移动

基本概念

永久地址

归属网络

归属代理

转交地址

外部代理

被访网络

选路

直接

间接

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