网络复习

假设交换网络有如下参数：1、从源站到目的站共经过N段链路；2、每段链路的传播时延为D(s)；3、要传送的报文长度为L(b)；4、数据传输速率为B(b/s)；5、在电路交换时，电路的建立时间为S(s)；6、在分组交换时，每个分组的长度（含分组的报头开销）为P(b)；7、每个分组的报头开销为H(b)；8、节点交换机的时延忽略不计。设N=5,D=0.001s,L=9600b,B=12800b/s,S=0.2s,P=3200b,H=120b,计算电路交换、报文交换和分组交换的端到端时延。

电路交换：S+L/B+D×N=0.955s

报文交换：（L/B+D）×N=3.755s

分组交换：

P/B×3+480/B+D+(N-1) ×(P/B+D)=1.7925s

 

计算机网络的定义

将分布不同地理位置的多台具有独立功能的计算机通过外围设备和通信线路互联起来、在功能完善的管理软件的支持下实现相互资源共享、信息交换和协同工作的系统。

计算机网络形成与发展4个阶段的特点

1、联机系统2、网络阶段3、标准化阶段4、高速网络阶段

 

计算机网络的两级子网结构

通信子网：一组通讯线路以及相关管理软件

资源子网 ：外围主机

 

数据交换方式的特点

电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。

报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

分组交换：单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

数据报：主机想发送数据可以随时发送，每个分组独立选择路由

虚电路：源主机发送虚呼叫，建立一条虚电路，所有分组沿这条虚电路传送

 

计算机网络的分类

按覆盖范围：LAN（局）、MAN（城）、WAN(广)

按数据传输技术：点到点式、广播式

按拓扑结构：星型、环形、总线型、树形、网状

 

衡量计算机性能的主要指标

带宽：（某个信号具有的频带宽度）：数据传输率

时延：是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一端所需的时间。

发送时延：是结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

处理时延：数据在交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

往返时延：从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认总共经历的时延。

 

网络体系结构定义：计算机网络的各层及其协议的集合。

网络协议定义：是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

三要素

语法：即数据与控制信息的结构或格式

语义:即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种相应。

同步:即事件实现顺序的详细说明。

协议与服务的关系：协议是“水平的”，控制对等实体之间通信的规则；服务是“垂直的”，由下层向上层通过层间接口提供的。

 

OSI体系结构：

应用层：处理应用程序之间的通信  报文

表示层：处理两个通信系统中数据的表示形式   报文

会话层：维护两个结点之间会话的建立、管理和终止  报文

运输层：提供可靠的端到端服务   报文

网络层：进行路径选择，为两个主机通信提供服务  分组（包）

数据链路层：在相邻结点上传送数据帧  帧

物理层：以二进制形式传输数据  比特

TCP/IP体系结构

应用层à应用层、表示层、会话层

运输层à运输层

网际层à网络层

网络接口层à网际层、物理层

TCP/IP模型中各层协议

应有层：HTTP、TELNET、FTP、SMTP       DNS、DHCP、TFTP、RIP

运输层：TCP         UDP

网络层：ICMP、IGMP   IP    ARP、RARP

 

五层协议的体系结构

应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层

物理层的作用：

接口特性：机械、电器、功能、规程

通信方式的分类：

串行/并行：

单向/双向交替/双向同时：

同步/异步：

那奎斯特定理：

理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaud

数据速率为R=2Wlog2N(bit/s)

理想带通信道的最高码元传输速率=WBaud

数据速率为R= Wlog2N(bit/s)

香农定理

C=Wlog2(1+S/N)b/s

分贝与信噪比的关系为：dB=10log10S/N

传输介质：

有线：双绞线、同轴电缆、光纤

无线：无线电、微波、红外线、激光

数字信号的编码：

曼彻斯特：

差分曼彻斯特：

1、IP地址的特点 ：

IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 bit 的标识符。

(1)  IP 地址是一种分等级的地址结构。

(2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。

(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。

(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

2、分类IP：A类、B类、CDE

特殊IP：特殊用途的IP

子网划分：在原IP基础上加上子网号

VLSM：变长子网掩码

CIDR：

IP数据报分片与重组

首部长度、标识、总长度、片偏移、MF、DF

首部长度：4位，每位表示8字节，最大可以表示60字节

总长度：进行分片后，IP数据报片中的总长度字段的值需要调整

标识：是发送端填写的值，以便接收端重组那些不得不分成几个片的包。

片偏移：可以标识出每个分片偏移量，从而使目的系统可以正确地重组原来的数据报。

标志： MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0即表示这已是若干数据报片中的最后一个，只有当DF=0时才允许分片。

路由协议：域内、域间

RIP：RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录以及到达该网络的下一跳路由器信息。

OSPFOSPF 协议的基本特点

“开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。

最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法SPF

OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。

是分布式的链路状态协议。

 

网络互连设备比较

集线器（作用在物理层，不划分冲突域和广播域）网桥和交换机（数据链路层，划分冲突域限制广播风暴）路由器（网络层，划分冲突域和广播域），

ICMP协议

ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。

ICMP的特点：

ICMP 本身是网络层的一个协议，但它的报文要封装成IP数据报然后再传送到数据链路层。 

ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。

 

IPv6协议：128位地址，大大扩充了IP的范围

固定首部长度，不允许分片，没有校验和字段

 

可靠传输原理

停等协议：

为解决“死锁”问题：

主机A在发送完一个报文段时，就启动一个超时计时器(timeout timer）

若超时计时器终止时A仍未得到主机B的任何确认，A就重传前面所发送的报文段

超时重传时间略大于“从发送完报文段到收到确认所需的平均时间”

 

连续ARQ协议

发送方在发送完一个报文段后，不是停下来等待确认，而是可以连续再发送若干个报文段。

如果这时收到了接收端发来的确认，那么还可以接着发送报文段。

由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。

 

选择重传协议

可加大接收窗口，先收下发送序号不连续但仍处在接收窗口中的那些报文段。等到所缺序号的报文段收到后再一并送交主机。

选择重传 ARQ 协议可避免重复传送那些本来已经正确到达接收端的报文段。

但我们付出的代价是在接收端要设置具有相当容量的缓存空间。