计算机网络
2023-03-27 09:18:39 0 举报
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计算机网络
作者其他创作
大纲/内容
bit/s bps
速率
信号具有的频带宽度
带宽
单位时间内通过每个网络(信道、接口)的实际数据量
吞吐率
发送时延
传播时延
处理时延
排队时延
时延带宽积
往返时间RTT
时延
网络性能
应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层、网络接口层
OSI
应用层、运输层、网际层、网络接口层
TCP/IP四层协议
应用层、运输层、网络层、数据链路层、网络接口层
五层协议
协议
报文message、报文段、分组(包、数据报、IP数据报)、帧(framing)、比特流(码元)
数据单元
协议与层次划分
网络概述
基带信号、调制、编码、载波、带通调制、带通信号
基带信号处理
不归零制
归零制
曼切斯特
差分曼切斯特
码元 编码方式
带通调制
奈式准则
香农公式
信道极限容量
频分复用FDM
时分复用TDM
码分复用CDM、码分多址CDMA
统计时分复用STDM
波分复用WDM
信道复用
ADSL
HFC网
FTTx技术
宽带接入技术
信道
物理层
封装成帧
差错检测
停止-等待协议
回退N帧协议
选择重传协议
可靠传输
静态划分信道
媒体接入控制
CSMA/CD
CSMA/CA
随机接入
MAC
路由表配置、自动获取路由配置
通过IP地址、广播的方式问询MAC地址
APR表存储IP地址与MAC地址关系,可变
特殊以太网帧、0806帧类型
APR 地址解析协议
点对点协议 PPP
自学习和转发帧
生成树协议 STP
MAC地址表
交换机
VLAN标记的标识符VID:取值范围1~4094
交换机收到普通以太网帧时,插入4字节VLAN标记;转发时删除VLAN标记,变成普通以太网帧
IEEE 802.1Q帧(Dot One Q帧)
Access
交换机或路由器之间连接,去标签,再转发
Trunk
存在标签则去标签转发,不存在标签直接转发
Hybrid
思科:本征vlan(Native VLAN);华为:端口VLAN ID(PVID)
缺省VLAN ID
交换机端口类型
基于交换机实现
虚拟局域网VLAN
数据链路层
向运输层提供可靠、不可靠传输
网络层寻址问题
路由表
路由选择问题
实现主机间通信
主要问题
HTTP、FTP、SMTP
应用层
TCP、UDP
运输层
IP、ARP<地址解析协议>、IGMP<网际组管理协议>、ICMP<网际控制报文协议>
网际层
网络接口层
TCP/IP协议栈《因特网》
通信由网络来保证、建立网络连接层、使用虚拟电路,按序到达、可靠
虚拟电路服务
通信由主机来保证、无需建立网络层连接、终点的完整地址、通过不同的路由表、无法按序、不可靠
数据报服务
两种服务
internet上的每一台主机(路由器)分配一个唯一的32位标识符
A类:网络号1字节;B类:网络号2字节;C类:网络号3字节
分类编址
区分子网的广播、网络地址,子网可用IP地址,前提需要确定IP地址分类
默认子网掩码:A类255.255.255.0;B类:255.255.0.0;C类:255.0.0.0
子网掩码区分主机号借用了几比特划分
划分子网的IPv4
最小、最大地址
地址块数量
地址块聚合网络
地址掩码
CIDR地址块
路由表聚合,减少路由表压力,取共同前缀
网络前缀越长,地址块越小,路由越具体
最长前缀匹配:路由查表分组转发时发现多条路由可选,选择最长前缀
路由聚合《构造超网》
无分类地址
每个子网掩码数量相同,IP地址浪费
定长子网掩码FLSM
根据需求IP地址数量匹配子网掩码
变长子网掩码FLSM
应用
编址方法
IPV4
根据路由表发送
主机发送、路由器转发
发送与转发
网桥、交换机隔离冲突域
路由器隔离广播域和冲突域
冲突域、广播域隔离
添加黑洞路由:将数据报丢弃
问题:路由环路,错误聚合网络
静态路由配置
0-4版本号,4-8首部长度(取值5-15),8-16区分服务等级质量,16-31总长度(65535长度)
第一个4字节
用于数据报分片,(最大传输单元MTU)
0-16标识,16-19标志,19-31片偏移
第二个4字节
0-8生存时间(TTL值:决定转发或丢弃),8-16协议,16-31首部检验和(检错码)
第三个4字节
源ip地址
第四个4字节
目的ip地址
第五个4字节
20字节固定部分
长度1到40个字节不等,填充字段确保首部字节数为4的整数倍,用来支持排错、测量等安全措施
40字节可变部分
IPv4数据报首部格式
差错:终点不可达(13种)、源点抑制、超时、参数问题、重定向
差错报告报文
询问报文
分组网间探测PING(packet internet groper)
逐一询问,返回路由信息
windos:tracert unix:traceroute
跟踪路由
ICMP网际控制报文协议
IP数据报
静态路由协议
相邻路由交换、最少路由路线、周期性更换、分包格式。定时时长
路由信息协议RIP
思科早期私有协议,EIGRP代替
内部网关路由协议IGRP
基于距离向量
问候分组
数据库描述分组
链路状态请求分组
链路状态更新分组
两路状态确认分组
SPF算法计算路由、基于链路、链路状态数据库:记录链路状态通告
分区域划分网络,减少路由表交换
减少交换信息,选举指点DP\\BDR,建立邻居关系;与生成树协议类似
开放式最短路径优先OSPF
回送请求报文、时间搓请求和回答(时钟同步、测量时间)
集成化IS-IS是ISP骨干网最常用的IGP协议
中间系统到中间系统IS-IS
基于链路状态
增强型内部网关协议EIGRP
混合
内部网关《路由》协议IGP
打开、更新、保活、通知报文
BGP发言人、建立会话,交换路由信息、构造树形结构图
度量:时延、带宽、距离
边界网关协议BGP
外部网关《路由》协议EGP
动态路由协议
根据路由选择协议,周期性的与其他路由器交互更新路由表
路由选择处理机
路由选择
转发表由路由表得出最优路径
查表转发,根据分组内容
交换结构、出入端口、输出端口
分组转发
路由器
路由协议
VPN隧道
内部局域网IP为私有地址;外部访问需要封装私有IP加密后添加全球IP的地址访问,接收反之
Virtual Private Network
问题:同时传输时,Nat路由的全球IP个数决定并行传输的数量
传输协议为TCP\\UDP,可以使用IP加端口号的方式传输转换技术为网络地址与端口号转换NAPT(Network Address Port Translation)
Network Address Transation
虚拟专用网络VPN、网络地址转换NAT
网络层
进程间通信、端到端协议;使用不同端口号表示不同进程通信,进程标识符PID不统一,使用端口号标识 0-65535
熟知端口0-1023;登记端口1024-49151;短暂端口号:49152-65535
IP地址发送复用,接收分用
运输层端口号
支持单播、多播、广播
源端口、目的端口、长度、检验和
UDP报文首部
面向应用报文
应用IP电话、视频会议
用户数据报UDP
0~15位:源端口,16~31位:目的端口,
0~3字节
序号:数据字节是有序号的
4~7字节
确认号:表明n-1序号的数据都也接受
8~11字节
12~15字节
0~15位:检验和,16~31位:紧急指针
16~19字节
TCP报文段数据载荷部分的最大长度
最大报文段长度MSS
为了扩大窗口(提高吞吐率)
窗口扩大
计算往返时间RTT、处理序号超范围的情况(防止序号绕回PAWS)
时间搓
实现选择确认功能
选择确认
选项(可变长度)和填充
TCP报文首部格式
面向字节流、滑动窗口方式、限定窗口大小
流量控制
网络中某一资源的需求超过所提供的部分,从而网络性能变坏
cwnd初始倍数增长,当cwnd=ssthresh后每次加一
cwnd拥塞窗口、swnd(窗口大小)=cwnd、ssthresh慢开始门限
慢开始
发生后,ssthresh=swnd/2,cwnd=1,重新慢开始
拥塞避免
误认拥塞,尽快恢复重传,收到3个连续的重复确认后确认不是拥塞,立即执行快恢复算法
快重传
3个确认报文已发送被接收,所以cwnd扩大3个
设置ssthresh=swnd/2,cwnd=cwnd/2+3
快恢复
拥塞控制算法
拥塞控制
RTO略大于RTT才能被确认超时
&取值0.125
RTTs1 = (1-&)+RTTs +&*RTT1
加权平均往返时间RTTs
RTT偏差的加权平均RTTd
RTO = RTTs + 4*RTTd
RFC6298计算超时重传时间RTO
测量RTT之RTT样本时间不确定
造成RTO值偏大,影响传输效率
出现超时重传时,RTO1 = 2 * RTO0
Karn算法
测量RTT之超时重传,错误RTT样本
超时重传时间RTO
基于字节为单位的滑动窗口来实现可靠传输
收到确认窗口移动
按序到达
累计确认、捎带确认机制
三次握手:服务器一直监听,客户端发送连接请求,服务器接收同步请求并发送确认,客户端连接建立发送连接请求确认
问题 1、确认双方存在
问题2:双发协商参数(窗口值、窗口扩大选项和时间搓、服务质量)
问题3:运输实体资源(缓存大小、连接表中的选项)进行分配
建立
四报文挥手:客户端发送终止等待1,服务器发送普通确认报文,客户端发送终止等待2,服务器进程最后确认(关闭服务器到客户端)
释放
连接
传输控制协议TCP
C/S 客户端服务器结构
P2P对等方式
结构
减少往返时间RTT
Http/1.1 非流水线方式和流水线方式
面向事务、无连接、无状态、非持续链接
把最近的一些请求和响应缓存到本地,当新的请求到达时,与缓存的资源相同时则不需要请求互联网资源
代理服务器(校园网)
请求行
host
connection
user-agent
accept-language
cache-control
content-length
content-type
Date
pragma
server
请求报文
响应报文
报文类型
超文本传输协议http
动态主机配置协议DHCP
文件传输协议FTP
域名系统DNS
电子邮件
RTP
IEEE 802.11(Wi-Fi 无线保真度)
由一个基站和若干个移动站组成
接入AP即基站:分配服务集标识符SSID(service set IDentifier)即无线局域网的名字和一个信道
覆盖区域:基本服务区BSA
移动站等待接收,AP周期性发出信号帧(服务集标识符、支持速率等)
被动扫描
主动扫描
移动站与AP建立关联
基本服务集BSS(basic service set)
最小构建
构成扩展服务集ESS
分配系统DS(distribution System)
WEP 有线等效的保密
WPA(WiFi Protected Access) 无线局域网受保护的接入
WPA2是802.11n强制执行的加密方案
加密方案
802.11b、802.11a、802.11g、802.11n、802.11ad、802.11ac、802.11ah
802.11局域网物理层
无线局域网组成WLAN
移动用户
移动用户路由选择
无线网络和移动网络
媒体服务器
实时流式协议RTSP
IP电话
实时传输协议RTP
实时传输控制协议RTCP
H.323
会话发起协议SIP
互联网上的音频/视频服务
计算机网络
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