20170907_计算机网络中的一些名词解释

20170907_计算机网络中的一些名词解释

1、传输速率与吞吐量：

（1）传输速率：在数据传输过程中，两个设备之间数据流动的物理速度称之为传输速率，单位是 bps （bit per second，比特每秒）。从严格意义上讲，各种传输媒介中的信号流动速度是恒定的。

因此，传输速率在这里定义为：单位时间内传输的数据量有多少。传输速率又被称之为带宽（bandwidth），带宽越大，网络传输能力越强。

（2）吞吐量：主机之间的实际传输速率被称作吞吐量，单位也是 bps（bit per second，比特每秒）。

吞吐量这个词不仅衡量带宽的大小，同时也用来衡量主机的CPU处理能力、网络的拥堵程度、报文中数据字段的占有份额（不含报文首部，只计算数据字段本身）等信息。

2、TCP/IP协议族 各层的主要协议：

（1）应用层协议：HTTP、HTML、FTP、TELNET、DNS、SMTP、SNMP。

（2）传输协议：TCP、UDP。

（3）网络协议：IP（IPv4、IPv6）、ICMP、ARP、RARP。

（4）路由控制协议：RIP、OSPF、BGP。

3、全双工通信与半双工通信：

（1）全双工通信：发送端主机和接收端主机之间有两条数据传输流，一条用于数据传输，另一条用于数据接收，因此它们之间可以同时进行收发。

（2）半双工通信：发送端主机和接收端主机之间只有一条数据传输流，在同一时刻，只能用于数据传输或者用于数据接收，因此它们之间不能同时进行收发。

4、以太网帧首部格式：

5、IP地址的网路标识和IP地址的主机标识：

6、路径MTU发现：（MTU：数据链路的最大传输单位，字节为单位）

（1）任何一台主机都有必要对IP 数据包进行分片处理。

IP分片往往在网络上遇到比较大的数据包无法一下子发送出去时才会进行处理。由于以太网的默认MTU=1500字节，分布式光纤FDDI的默认MTU=4352字节。因此，当传输4342字节的IP数据包时，无法在一个帧中发送完成。这时，就需要由路由器把这个IP数据包分成3个分片分别进行发送。而这种分片处理，只要路由器认为有必要，路由器便会周而复始的进行。

（2）经过分片之后的IP数据包在被重组的时候，只能由目标主机进行。

路由器是只作IP数据包的分片而不作IP数据包的重组工作。

这是因为，IP数据包被分片之后，每个分片都有可能在途中丢失，即使不丢失，即使在途中某一处被重新组装完整，但如果下一站再经过其他路由器时还会面临被分片的可能，这会给路由器带来很大多余的负担，也会降低网络的传输效率。出于这些原因，只在目标主机上进行把分片了的IP数据包进行重组完整便成了规范。

（3）路径MTU发现 的阐述：

1）IP分片机制有它自己的不足。首先，路由器的处理负担会加重，其次，一旦IP分片中的某一个分片在网络传输过程中发生了丢失，那么则会造成整个IP数据包的作废。

2）因此，为了应对以上问题，产生了一种新技术，路径MTU发现技术（path MTU discovery）。

首先，路径MTU 是指，从发送端主机到接收端主机之间不再需要进行分片时的最大MTU的大小，也即 路径中存在的所有数据链路中最小的MTU。

而 路径MTU发现 是指，在发送端主机处按照路径MTU的大小将数据包分片之后再进行发送，这样就可以避免在中途的路由器上进行分片处理了。

（4）路径MTU发现 的原理：

1）首先，在发送端主机发送IP数据包的时候，把IP首部中的分片禁止位设置为1，这样根据这个标志位，传输途中路由器即使遇到了需要分片才能处理的大包，也不会去做分片处理，而是将数据包丢弃掉，随后，再通过一个ICMP（ICMP是辅助IP工作的协议）的不可达消息，将数据链路上的MTU数值反馈给发送端主机。

2）这样，当发送端主机在接收到这个ICMP消息所通知的MTU值以后，在下一次发送数据包的时候，就将它设置为当前的MTU大小。发送端主机根据这个MTU的数值大小对IP数据包进行分片处理。

如此反复，直到IP数据包顺利发送到目标主机为止而没有再收到任何ICMP异常的消息，就认为最后一次被ICMP所通知的MTU数值是一个双方主机都能接受的数值而投入使用。

3）那么，当MTU的数值比较多的时候，最少可以缓存约10分钟的时间，在这10分钟之内使用刚才的那个MTU值，但是过了这10分钟之后，则需要重新根据数据链路上的MTU做 一次路径MTU发现工作。

7、生存时间：TTL

TTL，time to live，数据包在网络上的生存时间。它最初的意思是指 当前数据包在网络上应该生存的时间期限，是以秒为单位的。

但是，在实际应用中，它是指数据包可以中转多少个路由器的意思，每经过一个路由器，TTL的值就减少1，直到变为0 为止，当变为0 的时候，该数据包就不能再继续向前传递了，只能被销毁掉。

TTL 的数值不能设置为太大，太大的话，会使得网络变得拥堵，也不能设置太小，太小的话可能会导致数据包还没能够到达目标主机TTL值就减小至0了，到大不了目标主机。因此，需要设置合适的TTL值，比如64等。

8、IP地址和MAC地址缺一不可么？

（1）首先，画处如下图1 所示的示意图：

（2）解释图1。如果网段1 中的主机A 想要发送IP数据包给网段2 中的主机B，则必须得经过路由器C。

即使知道了主机B的MAC地址，由于路由器C会隔断两个网络，所以 还是无法实现直接 从网段1 中的主机A 发送数据包给网段2 中的主机B。

此时，主机A 必须先将数据包发送给路由器C 的MAC地址C1，然后，路由器C接收到这个数据包之后，会根据数据包以太网首部中的MAC地址进行路由表的查询，以查找到下一跳主机。这时会发现下一跳主机确实是目标主机B，因此再将数据包从路由器C传递给主机B，这样就实现了数据包的传输过程。

（3）此外，假定MAC地址就用广播地址，那么路由器D也会收到该广播消息，于是路由器D也会将该消息转发给路由器C，那么便会导致数据包被重复发送两次。在以太网上发送数据包的时候，“下一次要经由哪个路由器转发数据包”这一信息非常重要，而这里的“下一跳路由器”就是相应的MAC地址。

如此看来，IP地址和MAC地址两者缺一不可，于是就有了将这两个地址联系起来的“ARP协议”。

（关于ARP协议的详细解释见博客：   20170709_简述ARP的工作原理 ）

（4）再简述一下：

1）IP地址，是网络层的主机地址识别；MAC地址，是数据链路层的主机地址识别。

2）数据链路层MAC地址提供的是两个直连的节点之间的数据传输功能，与之相比，作为网络层的IP地址则是负责在没有直连的两个网络之间进行数据传输。

3）也就是说，数据链路只负责某一个区间之间的数据通信，而IP则负责把数据包发送给最终的目标主机，是端对端的数据通信。

9、TCP和UDP的区别于联系：

参考博客：  20170330_请说出TCP和UDP的区别--ARP的中文意思是什么？请简要的说出它的工作原理。

10、识别一个通信的必备信息：

（1）TCP/IP或者UDP/IP 通信中，想要识别一个通信，必须需要5个信息：源主机IP地址+目标主机IP地址+源端口号+目标端口号+协议类型（UDP协议还是TCP协议）。只要其中有一项不同，则会被认为是不同的通信连接。

（2）FTP：21号端口；SSH：22号端口；TELNET：23号端口；DNS：53号端口；HTTP：80号端口；HTTPS：443号端口。