计算机网络学习笔记

开始路途漫漫的计算机网络学习吧,视频来自计算机网络微课堂


第1章(概述)

1.1 计算机网络在信息时代的作用

1.2 因特网概述

概念

因特网服务提供者ISP

因特网的组成

1.3 三种交换方式

电路交换

分组交换

用户发送的信息称为报文,将报文分成等长的数据段,数据段加上首部称为分组,也可简称为”包”。首部存放的是分组的目的地址

电路交换、分组交换、报文交换的对比

1.4 计算机网络的定义和分类

定义

分类

广域网覆盖范围大,局域网覆盖范围小,

1.5 计算机网络的性能指标

速率

时延

利用率

最好控制信道利用率为50%

丢包率

只有网络拥塞时才会出现丢包

1.6 计算机网络的体系结构

常见的计算机网络体系结构



TCP/IP协议协议中,TCP协议和IP协议是比较重要的,IP协议互连不同的网络接口,TCP协议提供数据有效传输
四层的TCP/IP协议是国际标准
学习计算机网络时,一般折中采用五层协议进行学习

计算机网络结构分层的必要性

计算机网络的分层处理方法,使得数据能够正确传输

各层数据包的举例:

下面的协议对上面的实体是透明的

1.7 习题课



时延计算略

第2章(物理层)

2.1 物理层的基本概念

2.2 物理层下面的传输媒体

2.3 传输方式


计算机网络采用串行传输,计算机内部采用并行传输
双向同时通信需要两个信道,举例来说就是电话

2.4 编码与调制

把数字信号转换为模拟信号,在模拟信道中传输,称为调制

2.5 信道的极限容量


第3章(数据链路层)

3.1 数据链路层概述

封装成帧 差错检测 可靠传输

3.2 封装成帧

3.3 差错检测


差错检测方法:

奇偶校验差错高,计算机网络一般不采用这种方法

循环冗余校验CRC有很好的检错能力,漏检率非常低。
检错码只能检测出帧在传输过程中出现了差错,但不能定位错误,因此无法纠正错误。

3.4 可靠传输的基本概念

可靠传输的实现机制:

停止等待协议


数据分组和确认分组需要进行编号

回退N帧协议


回退N帧协议又叫发送窗口协议

选择重传协议

为了避免对通信资源的极大浪费,接收窗口的尺寸WR 不应该再等于1

3.5 点对点协议PPP

PPP协议是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议

3.6 媒体接入控制




CSMA协议有可能发生冲突,也称为碰撞

3.7 MAC地址、IP地址、ARP协议

MAC地址

MAC地址属于数据链路层的范畴



可以从组织唯一标识符,看出硬件生产产商,如华为、小米等,由IEEE分配组织唯一标识符

IP地址

如果主机所在的网络要接入因特网,那么MAC地址和IP地址都要使用
习题:

ARP协议

如果未知目标设备的MAC地址,通过ARP协议,可以获得目标设备的MAC地址。
ARP协议只能在一段链路上使用,不能跨网络使用

3.8 集线器与交换机的区别


3.9 以太网交换机自学习和转发帧的流程

3.10 以太网交换机的生成树协议STP

3.11 虚拟局域网VLAN概述

使用广播有可能发生广播风暴问题,占用CPU资源
虚拟局域网VLAN技术可以隔绝广播域

第4章(网络层)

4.1 网络层概述

4.2 网络层提供的两种服务

面向连接的虚电路服务、无连接的数据报服务

4.3 IPv4地址

1.概述


8位无符号二进制整数转十进制数

2.分类编址的IPv4地址

地址=网络号+主机号

主机号全0为网络地址,主机号全1为广播地址




主机号小于127的A类,128-191的B类,192-223的C类
申请C类网络地址,可分配的IP地址数量为254个;其他类,查看上述图片
可以将主机号的一部分作为子网号,划分子网


一般是从主机号借用比特作为子网号

应用规划

定长的子网掩码FLSM、变长的子网掩码VLSM

4.4 IP数据报的发送和转发过程

由IP地址和子网掩码,可以得出网络地址。路由器进行网络地址的转发,需要知道目的网络地址,才能将数据发送出去
由路由器的路由表确定该由哪个路由器进行转发

4.5 静态路由配置及其可能产生的路由环路问题

4.6 路由选择协议概述


路由器的基本结构

路由选择协议

路由信息协议RIP认为好的路由就是距离短的路由

路由表包含的条目是到目的地址的信息

开放式最短路径优先OSPF

为了使OSPF能够用于规模很大的网络,OSPF把一个自治系统再划分为若干个更小的范围,叫做区域。这样使每个区域内部交换的信息量大大减少。

边界网关协议BGP
直接封装RIP、OSPF、BGP的报文协议分别是UDP、IP、TCP

4.7 IPv4数据报的首部格式

首部的固定部分是20字节,可变部分字节数是变化的
生存时间是TTL

** 每行都是4个字节,32个bit**
可变部分长度可变,导致首部的长度也是可变的,增加了路由器处理数据的压力,但一般可变部分很少用到
网际层使用的是IP协议进行封装

4.8 网际控制报文协议ICMP


ICMP的应用举例:分组网间探测PING、跟踪路由

4.9 虚拟专用网VPN与网络地址转换NAT


在因特网的所有路由器中,对目的地址是私有地址的IP数据报一律不进行转发

可重用IP一般是说每人都可以用的,比如局域网中的:192.168.x.x这类格式。

网络地址转换NAT

什么是私有IP地址、公有IP地址?

第5章(运输层)

5.1 运输层概述

5.2 运输层端口号、复用与分用的概念


网络层使用的是IP协议,运输层使用的是TCP/UDP协议

举例:浏览器输入一个域名后,产生哪些行为?

DNS服务器将域名解析为IP地址

5.3 UDP和TCP的对比


UDP支持一对一、一对多、一对全的通信,TCP只支持一对一的通信
全双工:两个方向可以同时通信 半双工:同一时间只能一个方向通信
UDP适用于视频会议等,TCP适用于文件传输等

报文段包括首部和数据部分

5.4 TCP的流量控制



举例:

5.5 TCP的拥塞控制


首部加数据部分构成报文段。若报文段发送过程发生丢失,会超时重传

拥塞控制算法:
慢开始和拥塞避免

快重传和快恢复

如果只是丢失个别的报文段,而不是拥塞,可以不用启动慢开始算法,执行快恢复算法,提高效率

5.6 TCP超时重传时间的选择

5.7 TCP可靠传输的实现

TCP基于以字节为单位的滑动窗口来实现可靠传输
滑动窗口的原理需要能够描述,就是发送数据时,滑动窗口的状态及移动的过程

确认号字段确认接收后,发送窗口才会移动。若发送方迟迟收不到接收方的确认,会产生超时重传
TCP的通信是全双工通信。通信中的每一方都在发送和接收报文段。
发送方和接收方对报文段数据的确认

5.8 TCP的运输连接管理

TCP的三次握手

TCP的四次挥手


5.9 TCP报文段的首部格式

TCP报文段的首部格式与IP报文段的首部格式类似

如何确定是请求报文段还是确认报文段?
看是否有SYN和ACK

第6章(应用层)

6.1 应用层概述


6.2 客户/服务器方式(C/S)和对等方式(P2P)

6.3 动态主机配置协议DHCP

6.4 域名系统DNS

DNS使用分布在各地的域名服务器来实现域名到IP地址的转换

6.5 文件传送协议FTP

Windows可以搭建FTP服务器。如果想要从Linux服务器上下载文件,使用相关FTP连接工具即可

默认情况下,FTP使用TCP 21端口进行控制连接,TCP 20端口进行数据连接

6.6 电子邮件

SMTP邮件发送协议、POP3邮件读取协议


6.7 万维网WWW

万维网使用统一资源定位符URL来指明因特网上任何种类”资源”的位置
在html中,使用link标签引入css文件,使用script标签引入js文件

超文本传输协议HTTP


HTTP请求报文格式举例:
请求报文=请求行+首部行

HTTP响应报文格式举例:

使用Cookie在服务器上记录用户登录信息

代理服务器


练习:

第7章(总结)

计算机网络是我一直很想学习的课程,从8.12-8.29我将教书匠的课程学完,并且记下了这个笔记,方便日后复习。但计算机网络的学习并没有结束,将理论的学习用实践验证,学习路上道阻且长。

最后以唐朝韩愈的话劝勉自己:学知不足,业精于勤。