计算机网络

三大交换方式

1. 若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。

2. 报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。

3. 由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

电路交换：

分组交换:

1.根据首部中包含的目的地址、源地址等重要控制信息进行转发。 2.每一个分组在互联网中独立选择传输路径。 3.位于网络核心部分的路由器负责转发分组，即进行分组交换。 4.路由器要创建和动态维护转发表。

 

报文交换：

1. 整个消息传输：
• 报文交换是以整个消息或报文作为单位进行传输的。这意味着发送方将整个消息发送到网络中，而接收方会接收整个消息。这与分组交换方式不同，后者将数据分割成小的数据包并单独传输。

2. 存储并转发：
• 在报文交换中，中间节点（例如报文交换机或节点）会存储整个报文，然后将其转发到下一个节点或接收方。
• 这种存储并转发的方式允许报文在网络中传输，同时允许网络节点进行处理、存储和转发。

3. 不需要直接连接：
• 报文交换允许不直接连接的设备通过网络交换信息。这意味着发送方不需要直接连接到接收方，而可以通过中间节点来传递消息。

4. 适用于低速网络：
• 报文交换通常用于低速、不稳定或非常早期的计算机网络中，其中分组交换的复杂性和开销较高。
• 由于整个消息被传输，因此报文交换可能需要较长的传输时间，尤其是对于大型消息。

5. 不适用于现代网络：
• 报文交换在现代计算机网络中已经不常见，因为它不适用于高速、大规模和复杂的网络环境。
• 现代网络通常使用分组交换方式，其中数据被分割成小的数据包，并根据网络状况动态路由和传输。

计算机网络分类

1. 按照网络的作用范围进行分类；

2. 按照网络的使用者进行分类；

3. 用来把用户接入到互联网的网络。



 

计网性能指标

利用率：信道利用率&网络利用率。D=Do/(1-U)

ps

• D：网络在当前时延；

• Do：网络空闲时的时延；

• U：网络的利用率

 

易混淆：

高速链路（高带宽链路）增加的是数据发送速率 减少发送时延 并不是传输得更快

TCP/IP（一组网络通信协议）

1. IP（Internet Protocol）：
• IP是TCP/IP协议套件的核心组成部分，它负责在网络上路由和传递数据包。
• IP协议为每个设备分配唯一的IP地址，以便它们能够在全球互联网上互相识别和通信。
• IPv4（Internet Protocol version 4）和IPv6（Internet Protocol version 6）是两个常见的IP协议版本，用于寻址和路由。

2. TCP（Transmission Control Protocol）：
• TCP是面向连接的协议，它负责建立可靠的数据连接，并确保数据按顺序和可靠地传输。
• TCP提供错误检测、流量控制、拥塞控制和数据分段等功能，以确保数据的可靠性。

3. UDP（User Datagram Protocol）：
• UDP是无连接的协议，它提供了一种轻量级的数据传输方式，适用于实时性要求较高的应用程序。
• UDP不提供数据的可靠性或顺序保证，但适用于快速数据传输，如音频和视频流。

4. ICMP（Internet Control Message Protocol）：
• ICMP用于发送错误消息和网络状态信息，例如用于网络诊断和路由错误通知。

5. HTTP（Hypertext Transfer Protocol）：
• HTTP是用于在Web上传输超文本文档（网页）的协议，它建立在TCP之上。
• HTTP负责请求和响应Web页面，是Web浏览和应用程序通信的基础。

6. FTP（File Transfer Protocol）：
• FTP用于在网络上传输文件，允许用户上传和下载文件。

7. SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）和POP3/IMAP：
• SMTP用于发送电子邮件，而POP3和IMAP用于接收和访问电子邮件。

8. DNS（Domain Name System）：
• DNS用于将人类可读的域名（例如www.example.com）映射到IP地址，以便实现域名解析。

1. 面向连接 vs. 无连接：
• TCP：TCP是面向连接的。它在数据传输开始之前建立两台设备之间的连接。这个连接建立过程包括三次握手，以确保数据传输的可靠性和有序性。
• UDP：UDP是无连接的。它在发送数据之前不建立连接。每个UDP数据包都是独立发送的，没有传递或顺序保证。这使得UDP更快，但可靠性较低。

2. 可靠性：
• TCP：TCP提供可靠的数据传输。它确保数据无误地传递，并按照发送顺序到达。它使用确认和重传机制来实现这种可靠性。
• UDP：UDP不保证可靠性。UDP数据包可能会丢失、重复或无序到达。使用UDP的应用程序如果需要，必须自行实现错误检查和重传机制。

3. 开销：
• TCP：由于连接建立、确认和错误检查机制，TCP引入了更多的开销。这可能使其比UDP稍慢。
• UDP：UDP开销较低，因为它不具备可靠性和有序性的复杂机制。这使得UDP更快，但不适用于数据完整性至关重要的应用程序。

4. 用例：
• TCP：TCP通常用于数据完整性、可靠性和有序性至关重要的应用程序，例如网页浏览、电子邮件、文件传输和远程桌面连接。
• UDP：UDP更适用于速度和低延迟比可靠性更重要的应用程序，例如实时多媒体流传输、在线游戏和DNS（域名系统）查询。

5. 头部大小：
• TCP：由于可靠性所需的附加控制信息，TCP头部较大，从而增加了每个数据包的大小。
• UDP：UDP头部较小，导致与TCP相比较小的数据包大小。

1. 面向连接（Connection-Oriented）：
• 面向连接是一种通信方式，其中在数据传输之前需要建立一个明确的连接。
• 这个连接的建立通常包括协商和交换控制信息，以确保通信的各个方面都在协议规定的条件下进行。
• 面向连接的协议通常提供可靠性，即它们保证数据的传输是可靠的，不会丢失或损坏，并且数据会按照正确的顺序到达。
• TCP（Transmission Control Protocol）是一个典型的面向连接的协议。在TCP通信中，建立连接是通过三次握手来完成的，然后数据可以传输，最后通过四次挥手来关闭连接。

2. 无连接（Connectionless）：
• 无连接是一种通信方式，其中不需要在数据传输之前建立明确的连接。
• 数据包在网络上独立传输，每个数据包都包含足够的信息以便独立路由和交付。
• 无连接的协议通常更简单，速度更快，但不提供可靠性。数据包可能会丢失、重复或以不同的顺序到达。
• UDP（User Datagram Protocol）是一个典型的无连接协议。UDP数据包可以独立发送，没有建立连接的过程，因此速度更快，但不提供TCP那种可靠性和顺序保证。

各层协议

1. 物理层（Physical Layer）：
• 物理层是最底层的层次，负责处理物理介质上的比特流传输。它关注的是如何在传输介质上表示0和1，以及如何将比特流转换为电压、光信号等。
• 通常不涉及特定的协议，而是涉及物理媒体和传输技术，如以太网、无线信号传输等。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：
• 数据链路层负责将比特流组织成数据帧，处理物理层传输中的错误检测和纠正，以及进行点对点通信的控制。
• 常见的协议包括以太网（Ethernet）、Wi-Fi、PPP（Point-to-Point Protocol）和HDLC（High-Level Data Link Control）等。

3. 网络层（Network Layer）：
• 网络层负责路由数据包，决定数据包从源到目的地的路径。它关注的是网络拓扑、寻址和路由选择。
• 常见的协议包括IP（Internet Protocol），其中包括IPv4和IPv6，以及路由协议如OSPF和BGP。

4. 传输层（Transport Layer）：
• 传输层提供端到端的数据传输，负责数据的分段、流量控制和错误检测。它关注的是端到端通信的可靠性和效率。
• 常见的协议包括TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。

5. 应用层（Application Layer）：
• 应用层是最高层，提供了各种应用程序和服务的接口，如电子邮件、文件传输、Web浏览等。它关注的是用户级别的应用和通信。
• 常见的协议包括HTTP（HyperText Transfer Protocol）、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）、FTP（File Transfer Protocol）和DNS（Domain Name System）等。

各层设备代表

五层体系结构

1. 应用层（Application Layer）：
• 应用层是网络体系结构的最高层，负责为用户提供各种应用程序和服务，如Web浏览、电子邮件、文件传输等。
• 通常，应用层协议定义了数据交换的格式和规则，例如HTTP、SMTP、FTP等。

2. 传输层（Transport Layer）：
• 传输层负责端到端的数据传输，它确保数据的可靠性和完整性。
• 最常见的传输层协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。

3. 网络层（Network Layer）：
• 网络层负责在不同网络之间进行数据路由和转发，以确定数据包的最佳路径。
• 主要的网络层协议是IP协议（Internet Protocol），它为数据包分配逻辑地址，同时负责路由决策。

4. 数据链路层（Data Link Layer）：
• 数据链路层负责直接相连设备之间的数据传输，它确保数据在物理介质上传输的可靠性。
• 数据链路层通常包括两个子层：逻辑链路控制（Logical Link Control，LLC）和媒体访问控制（Media Access Control，MAC）。

5. 物理层（Physical Layer）：
• 物理层负责定义硬件设备之间的物理连接和数据传输方式，如电压、电流、光信号等。
• 通信介质（如电缆、光纤、无线信号）的特性和传输速率在物理层进行定义。

四层组合起来实现的主要功能

数据传递过程

各层详解

物理层

基本概念：

物理层4 个特性：

• 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。

• 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

• 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。

• 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

复用

• 时分复用

• 频分复用

• 统计时分复用

• 波分复用

• 码分复用

数据链路层

点对点通信&多点通信

链路&数据链路

• 一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

• 一条链路只是一条通路的一个组成部分。

• 或物理链路。

• 把实现控制数据传输的协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

• 或逻辑链路。

• 典型实现：适配器（即网卡）

• 封装成帧 — 帧界定

• 透明传输 — 避免特殊字符冲突，字节填充

• 差错检测 — CRC（循环冗余校验）、帧检验序列 FCS解决比特差错；加上帧编号、确认和重传等机制解决传输错误

PPP协议

1. 点对点通信：PPP是一种点对点通信协议，它允许两台计算机之间建立直接的数据连接，而不需要多个中间节点或路由器。

2. 握手和链路控制：PPP使用链路控制协议（LCP，Link Control Protocol）来建立和维护通信链路。握手过程用于协商通信参数，如最大传输单元（MTU）、认证方式等。

3. 错误检测和纠正：PPP支持错误检测和纠正，以确保数据在传输过程中的完整性。它使用协议字段来检测错误，并可以使用协议来请求丢失或损坏的数据包的重新发送。

4. 多种物理介质支持：PPP可以在不同类型的物理介质上运行，包括串口、DSL、ISDN、以太网等。这使得它非常适用于各种网络连接类型。

5. 认证和加密：PPP支持多种认证方法，如PAP（Password Authentication Protocol）和CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol）。此外，它还可以与其他协议一起使用，如IPsec，以提供加密和安全性。

CSMA/CD 协议

• 多点接入：说明这是总线型网络。许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

• 载波监听：即“边发送边监听”。不管在想要发送数据之前，还是在发送数据之中，每个站都必须不停地检测信道。

• 碰撞检测：适配器边发送数据，边检测信道上的信号电压的变化情况。电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞（或冲突）。

网络层