计算机网络

时间：2022-10-27 06:30:00 2ab1a二极管

`简介`

这个博客是对的湖南科技大学-高军-计算机网络课程笔记记录，请移动课程计算机网络

`概述`

`因特网`

01.网络：由多个节点和连接点的链路组成的集合

02.互联网:多个网络通过路由器互联形成互联网

03.因特网:世界上最大的互联网

04.ISP：Internet Service Provide 因特网服务提供商(中国移动、联通等)

??——用户线-(电话交换机-中继线-电话交换机)n——用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-用户线-

02.报文交换

发送方A——B——C——接受方D

03.分组交换

信息等分添加第一部分-多条路由线缓存转发-删除第一部分

对比如下：

`定义计算机网络`

`计算机网络的分类`

`网络性能指标`

`比特`

以下是数据量单位

1B	8bit
1KB	2 ^ 10 B
1MB	2 ^ 20 B
1GB	2 ^ 30 B
1TB	2 ^ 40 B

**扩展：购买的固态硬盘与系统上显示的不同尺寸的原因是制造商使用的数据量单位和计算机不同，制造商1GB = 10 ^ 9 B ，转换成计算机显示的大小应该是总的 Byte / 2 ^ 20 **

`速率`

以下是数据传输时的比特率或数据率单位

bit/s（b/s、bps）

bit/s	b/s、bps
Kbps	10 ^ 3 bps
Mbps	10 ^ 6 bps
Gbps	10 ^ 9 bps
Tbps	10 ^ 12 bps

`带宽`

两种表述：

`吞吐量`

`时延`

01.三种时延

02.如何计算？

03.例题

`时延带宽积`

`往返时间`

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qKL4zfMT-1652792617449)(https://pic.imgdb.cn/item/621c945e2ab3f51d917aabc2.jpg)]

`利用率`

`丢包率`

`计算机网络系统结构`

01.OSI：国际法律标准，7层
02. TCP/IP：事实上，国际标准，四层

03.原理体系结构:因为TCP/IP事实上，系统网络接口层的不确定性TCP/IP只有三层。为了弥补这个缺失的环节，我们在学习的时候是全面的OSI体系和TCP/IP该系统将成为原理系统结构TCP/IP用物理层替换网络接口层数据链路层，5层

`分层的必要性`

01. Ａ—— B如何连接两台主机传输信息：接口、线路和传输比特流的物理模式 —— 物理层
02. 如何台主机的主线网络中，如何正确接收比特流，识别主机地址，MAC，协调主机争夺主线 —— 数据链路层(主线网络已被废弃，现在使用交换机网络)
通过路由器连接多个网络，如何在不同的网络和网络中识别多个主机，IP如何转发路由分组的地址 —— 网络层
04. 如何正确接受信号，如何处理不同主机之间的两个过程？—— 运输层
05.不同类型的网络应用程序相互通信SMTP，万维网应用HTTP，文件传输FTP —— 应用层

`网络体系结构分层思想举例`

例子：浏览器 —— web服务器
应用层（HTTP）—— 运输层（HTTP TCP）—— 网络层（HTTP TCP IP）—— 数据链路层(帧 ETH HTTP TCP IP ETH）—— 物理层(前导码) ETH HTTP TCP IP ETH）—— 比特流—— 路由器 —— （物理层、链路层、网络层、网络层、链路层、物理层）—— web服务器 (相反的过程)

`专用术语`

`实体`

`协议`

逻辑通信协议实际上并不存在，只是为了更具体地描述某一层通信

`服务`

Note：下面的协议对上面的实体是透明的以看到相邻下层提供的服务，但不知道具体的服务协议相对透明

[外链图片存储失败，源站可能有防盗链机制，建议保存图片直接上传(img-RvjiBC53-1652792617452)(https://pic.imgdb.cn/item/62307d855baa1a80ab6efcfc.jpg)]

`物理层`

`基本概念`/h2>
Note：物理层就是为了解决在不同的传输媒体上传输比特流的问题，进而给数据链路层提供透明传输比特流的服务，数据链路层不能看见，也无需看见物理层是如何传输比特流的，只需要享受物理层带来的服务即可。

`传输媒体的类型`

01.导引型：双绞线、同轴电缆、光纤
02.非导引型：微波通信（2-40Hz）

`物理层协议的主要任务`

01.机械特性：指明接口的形状、尺寸、引脚数目等
02.电气特性：指明接口电缆上的电压范围，电缆长度
03.功能特性：指明不同电压代表什么意义
04.过程特性：指明对于不同功能的各自可能事件的出现顺序

`物理层下的传输媒体`

Note：传输媒体严格意义上不属于任何一个层次，只能算在物理层之下，本节了解即可

`导引型`

含义：电磁波被导引沿着固体媒体传播
例子：同轴电缆、双绞线、光纤、电力线

01.同轴电缆

02.双绞线

03.光纤

04.电力线

`非导引型`

含义：自由空间
例子：无线电波、微波、红外线、可见光

01.无线电波

02.微波

03.红外线

04.可见光

LIFI（Light Fidelity）光保真技术，又称为可见光无线通信，该技术是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术。LIFI通过在LED上植入一个微小的芯片，利用电信号控制发光二极管（LED）发出肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息，这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接只要在室内开启电灯，无需WIFI也可接入互联网。

`传输方式`

`串行传输与并行`

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`同步与异步`

`单工、半双工和全双工`

例题：
一次传输一个字符（5~8位组成），每个字符用一个起始码引导，同一个停止码结束，如果没有数据发送，发送方可以连续发送停止码，这种通信方式称为

A.并行传输
B.串行传输
C.同步传输
D.异步传输

解析：每个字符（5~8位组成）为一段，需要连续发生停止码，不同步 —— 异步通讯

`编码与调制`

`为何需要编码与调制？`

**一、文字、图片、视频（消息）—— 比特流（数据）—— 信号（物理电磁表现）—— 基带信号（信号源发出的原始信号） **
二、为了让基带信号顺利在数字信号 or 模拟信号中传播，我们需要对其进行编码 or 调制

`传输媒体与信道的关系`

01.对于单工传输：传输媒体中只包含一条发送 / 接收信道
02.对于双工传输：传输媒体中包含一条发送和一条接收信道
03.若使用信道复用技术，传输媒体中可以同时包含多条信道

`编码`

编码练习题：

调制

`混合调制`

频率相位振幅间的关系

QAM - 16

`信道的极限容量`

`失真`

`奈氏准则`

`香农公式`

`综合来看奈和香`

`例题`

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-zeESqYrS-1652792617464)(https://pic.imgdb.cn/item/625d4a9d239250f7c55d0079.jpg)]

`数据链路层`

`概述`

一、主机之间通讯时，我们可以暂时忽略除了数据链路层之外的其他层的交互，看成各个链路之间的信息交互

二、数据链路层的三个重要问题
01.封装成帧
对来自网络层的协议数据包添加帧头和帧尾成为封装成帧
02.差错检测
接收方检查帧尾的检错码来判断是否出错
03.可靠传输
发送方发送什么，接收方就能收到什么，期间可能有backup

三、使用广播信道的数据链路层

01.帧需要包含地址
02.CSMA/CD来防止碰撞💥

`封装成帧`

例题：

MTU

`差错检测`

一、奇偶校验

二、循环冗余校验

二进制除法有两种，一是常规除法、二是模2除法

模2除法位数相等异或即可，不够则补零

例题：

总结
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Os4YwKLv-1652792617469)(https://pic.imgdb.cn/item/6265349c239250f7c5bc2ba6.jpg)]

`可靠传输`

`可靠传输的基本概念`

`停止-等待协议`

Note：

SW协议的信道利用率

例题：

`回退N帧协议`

发送方连续发送多个分组，接收方一个个接受，可以选择累积确认，当出现差错时需要回退若干帧重发

有误码的情况

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Rf5V0e9h-1652792617472)(https://pic.imgdb.cn/item/6266689c239250f7c5498100.jpg)]

Summary：

例题：

`选择重传协议`

发送方面和接受方均为一个窗口。每个窗口内部所有数据处理完才能向下滑动，发送方选择窗口内未确认的分组重发给接收方，故名为选择重传协议

窗口尺寸

尺寸超限的后果

Summary

例题：

`点对点协议PPP`

`概述`

`PPP帧`

`透明传输`

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-86ayceHC-1652792617479)(https://pic.imgdb.cn/item/626dd06b239250f7c53b4ae6.png)]

`差错检验`

`工作状态`

`媒体接入控制MAC`

`基本概念`

Note：

`静态划分信道`

一、什么是信道复用？

二、四种复用技术

01.FDM

02.TDM

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fXKO8fPq-1652792617483)(https://pic.imgdb.cn/item/626e265e239250f7c5f8db91.jpg)]

03.WDM

04.CDM

例子：

Note：严格的要求正交是为了方便后续判断站点是否发送信号

例题：

`动态接入控制`

`CSMA/CD`

一、概述

二、例子：

三、CSMA/CD 的争用期

四、CSMA/CD的最小/大帧长

最小帧长 = 数据传输率 x RTT

五、退避时间

六、信道利用率

七、帧发送/接收流程

例题：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-zufDmjYo-1652792617490)(https://pic.imgdb.cn/item/626e3805239250f7c523eeaf.jpg)]

Summary：

`CSMA/CA`

略

`MAC地址，IP地址及ARP协议`

`MAC地址`

一、引入

01.使用点对点信道不需要使用地址，因为接收方是固定的

02.如果使用广播信道

二、概述

例题：

三、MAC地址格式

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-A4reomoS-1652792617493)(https://pic.imgdb.cn/item/6281bbb70947543129af90b1.jpg)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-aH3gmj44-1652792617498)(https://pic.imgdb.cn/item/6281be450947543129b63360.jpg)]

四、发送顺序

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-AZdUmcHr-1652792617499)(https://pic.imgdb.cn/item/6281be780947543129b6b0c5.jpg)]

五、例子

随机MAC地址

`IP地址`

一、概述

二、从网络体系结构看IP和MAC地址

三、IP和MAC变化情况

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-wrtll6wq-1652792617503)(https://pic.imgdb.cn/item/6281c94f0947543129d3c4e9.jpg)]

`ARP协议`

目的：为了知道IP地址对应的MAC地址是什么

第一步：发送广播型ARP请求报文

第二步：接收IP和MAC信息

第三步：添加IP和MAC信息到ARP高速缓存中

高速缓存记录属性

另外ARP协议只能在同一个链路使用，如下图：

`集线器和交换机的区别`

一、集线器

集线器取代了早期同轴电缆连接的总线

使用集线器在物理层拓展以太网

二、交换机

三、二者区别

`网络层`

网络成向运输层提供的是可靠传输服务还是不可靠传输服务
网络寻址问题
路由选择问题

计算机网络

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