計算機網路數據交換筆記

㈠ 計算機網路交換技術的數據交換

數據交換的基本概念
通常將數據在通信子網中各節點間的數據傳輸過程稱為數據交換。 （circuit switched network）
線路交換是相對於分組交換的一個概念。電路交換要求必須首先在通信雙方之間建立連接通道。在連接建立成功之後，雙方的通信活動才能開始。通信雙方需要傳遞的信息都是通過已經建立好
的連接來進行傳遞的，而且這個連接也將一直被維持到雙方的通信結束。在某次通信活動的整個過程中，這個連接將始終佔用著連接建立開始時，通信系統分配給它的資源（通道、帶寬、時隙、碼字等等），這也體現了電路交換區別於分組交換的本質特徵。
線路交換的特點是：數據傳輸可靠、迅速、有序，但線路利用率低、浪費嚴重，不適合計算機網路。 （message switched network）
是數據交換的三種方式之一，報文整個地發送，一次一跳。報文交換是分組交換的前身，是由列奧納德·克萊因饒克於1961年提出的。
報文交換的主要特點是：存儲接受到的報文，判斷其目標地址以選擇路由，最後，在下一跳路由空閑時，將數據轉發給下一跳路由。報文交換系統現今都由分組交換或電路交換網路所承載。
報文交換採用存儲-轉發方式進行傳送，無需事先建立線路，事後更無需拆除。它的優點是：線路利用率高、故障的影響小、可以實現多目的報文；缺點是：延遲時間長且不定、對中間節點的要求高、通信不可靠、失序等，不適合計算機網路。
報文的優點是：高效、靈活、迅速、可靠、經濟，但存在如下的缺點：有一定的延遲時間、額外的開銷會影響傳輸效率、實現技術復雜等。 （packet switched network）
分組交換是一種數位通信網路。它將資料組合成適當大小的區塊，稱為封包，再通過網路來傳輸。這個傳送封包的網路是共享的，每個單位都可以獨立把封包再傳送出去，而且配置自己需要的資源。
封包交換的基本原則是最佳化的使用連線負載能力，最小化回應時間，以及增進通訊的健全性。
分組交換適用於計算機網路，在實際應用中有兩種類型：虛電路方式和數據報方式。虛電路方式類似線路交換，只不過對信道的使用是非獨占方式；數據報方式類似報文交換。

㈡ 計算機網路筆記——數據鏈路層

封裝成幀 ：在一段數據的前後部分添加 首部 和 尾部 ，這樣就構成了一個幀。
接收端在收到襲弊物理層上交的比特流後，就能根據首部和尾部的標記，從收到的比特流中識別幀的開始和結束.

首部和尾部包含許多的控制信息，他們的一個重要作用： 幀定界 （確定幀的界限）。

幀同步 ：接收方應當能從接收到的二進制比特流中區分出幀的起始和終止。

1. 字元計數法

2. 字元（節）填充法慶禪亂

3. 零比特填充法

4. 違規編碼法。

位元組計數法 : Count欄位的脆弱性（其值若有差錯將導致災難性後果）
字元填充法 : 實現上的復雜性和不兼容性
目前較普遍使用的幀同步法是 比特填充 和 違規編碼法 。

差錯源於雜訊：

冗餘編碼： 在數據前面添加校驗數據，和最終收到的數據比對是否有誤，有誤證明傳輸出錯

板栗🌰

一段譽檔晦澀的話

「可靠傳輸」：數據鏈路層發送端發送什麼，接收端就收到什麼。
鏈路層使用CRC檢驗，能夠實現無比特差錯的傳輸，但這還不是可靠傳輸。

原理： 多個校驗位同時檢驗一個數據

構成： 檢驗位和數據位
檢驗位個數：海明不等式 2^r >= k + r + 1 計算得出（r為檢驗位個數，k為數據位位數）
檢驗位位置：2的（1-r次方）

編碼： （以數據D = 101101為例）

最終傳輸數據（海明碼）： 00 1 0 011 1 01

校驗：

🌰🌰板栗+1

㈢ 【網路協議筆記】計算機之間的通信和連接方式

計算機之間的通信是通過網路進行的，網路是計算機之間的一種通信方式。
那我們要如何進行網路通信呢？
首先我們需要知道對方的IP地址，通過IP地址獲取MAC地址(ARP廣播)。
然後把數據通過網卡傳送到對方的網路中。

如果網卡發現數據的目標MAC地址是自己，就會將數據傳遞給上一層進行處理。
如果網卡發現數據的目標MAC地址不是是自己，就會將數據丟掉。

圖片備用地址

下面我們看一下具體的連接方式。

兩台計算機之間最簡單的連接方式就是網線直連（交叉線）。

圖片備用地址

如果需要連接多台電腦怎麼辦？

第一個出現的同軸電纜的方式，是半雙工通信方式。
容易沖突（沖突域），而且只要一個連接點出問題全域癱瘓。
一台設備在發送數據的時候，另一台設備只能接收數據，不能發送數據。

採用的也是半雙工通信，但是比同軸電纜有個特甜：如果一台設備的連接出現問題也不會影響其他設備。

集線器和同軸電纜都是沒有智商的，是個機械性的設備。
只要有設備發數據，就把數據轉給其它所有已連接設備，設備越多效率越低。

圖片備用地址

下面是集線器傳輸數據的動態圖

圖片備用地址

網橋連接的是同一個網段的計算機。
它可以記錄左右兩邊的MAC地址，減少沒必要的廣播和傳輸，從而起到隔絕沖突域的作用。

圖片備用地址

交換器就比網橋更牛逼了，他可以記錄每一個網路節點的IP和MAC地址。
還有交換機是全雙工通信，沒有沖突域。
而且不會發數據發到其他設備，所以比集線器安全（不會因為抓包而攔截數據）。

但是首次發送數據時，還是會ARP廣播所有設備，因為此時交換機還不知道源和目標的MAC地址。

圖片備用地址

以上的設備必須是在同一個網段和廣播域，但是不能把所有的電腦用交換連接起來。
好幾億台的電腦用過廣播尋找對應IP地址的Mac地址，那這網路遭遇「廣播風暴」了。

所以路由的作用就出來了，路由是隔絕廣播域，如果是在不同網段之間轉發數據，就直接去尋找路由。
那如何去尋找路由呢？ 是通過網關。我們在設置IP地址時，甚至的默認網關地址就是路由的地址。
(一般IP地址的最後設置成1。比如 192.168.0.1)。

主機發數據前，首先會判斷目標主機的IP地址跟它是否在同一個網段。
如果在同一個網段：ARP廣播，直接發送數據；
如果不在同一個網段：通過路由器轉發數據。

圖片備用地址

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㈣ 計算機網路知識點

一、計算機網路概述

1.1 計算機網路的分類

按照網路的作用范圍：廣域網（WAN）、城域網（MAN）、區域網（LAN）；

按照網路使用者：公用網路、專用網路。

1.2 計算機網路的層次結構

TCP/IP四層模型與OSI體系結構對比：

1.3 層次結構設計的基本原則

各層之間是相互獨立的；

每一層需要有足夠的靈活性；

各層之間完全解耦。

1.4 計算機網路的性能指標

速率：bps=bit/s 時延：發送時延、傳播時延、排隊時延、處理時延 往返時間RTT：數據報文在端到端通信中的來回一次的時間。

二、物理層

物理層的作用：連接不同的物理設備，傳輸比特流。該層為上層協議提供了一個傳輸數據的可靠的物理媒體。簡單的說，物理層確保原始的數據可在各種物理媒體上傳輸。

物理層設備：

中繼器【Repeater，也叫放大器】：同一區域網的再生信號；兩埠的網段必須同一協議；5-4-3規程：10BASE-5乙太網中，最多串聯4個中繼器，5段中只能有3個連接主機；

集線器：同一區域網的再生、放大信號（多埠的中繼器）；半雙工，不能隔離沖突域也不能隔離廣播域。

信道的基本概念：信道是往一個方向傳輸信息的媒體，一條通信電路包含一個發送信道和一個接受信道。

單工通信信道：只能一個方向通信，沒有反方向反饋的信道；

半雙工通信信道：雙方都可以發送和接受信息，但不能同時發送也不能同時接收；

全雙工通信信道：雙方都可以同時發送和接收。

三、數據鏈路層

3.1 數據鏈路層概述

數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網路層提供服務，其最基本的服務是將源自網路層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層。數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。

該層的作用包括： 物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發 等。

有關數據鏈路層的重要知識點：

數據鏈路層為網路層提供可靠的數據傳輸；

基本數據單位為幀；

主要的協議：乙太網協議；

兩個重要設備名稱：網橋和交換機。

封裝成幀：「幀」是 數據鏈路層 數據的基本單位：

透明傳輸：「透明」是指即使控制字元在幀數據中，但是要當做不存在去處理。即在控制字元前加上轉義字元ESC。

3.2 數據鏈路層的差錯監測

差錯檢測：奇偶校驗碼、循環冗餘校驗碼CRC

奇偶校驗碼–局限性：當出錯兩位時，檢測不到錯誤。

循環冗餘檢驗碼：根據傳輸或保存的數據而產生固定位數校驗碼。

3.3 最大傳輸單元MTU

最大傳輸單元MTU(Maximum Transmission Unit)，數據鏈路層的數據幀不是無限大的，數據幀長度受MTU限制.

路徑MTU：由鏈路中MTU的最小值決定。

3.4 乙太網協議詳解

MAC地址：每一個設備都擁有唯一的MAC地址，共48位，使用十六進製表示。

乙太網協議：是一種使用廣泛的區域網技術，是一種應用於數據鏈路層的協議，使用乙太網可以完成相鄰設備的數據幀傳輸：

區域網分類：

Ethernet乙太網IEEE802.3：

乙太網第一個廣泛部署的高速區域網

乙太網數據速率快

乙太網硬體價格便宜，網路造價成本低

乙太網幀結構：

類型：標識上層協議（2位元組）

目的地址和源地址：MAC地址（每個6位元組）

數據：封裝的上層協議的分組（46~1500位元組）

CRC：循環冗餘碼（4位元組）

乙太網最短幀：乙太網幀最短64位元組；乙太網幀除了數據部分18位元組；數據最短46位元組；

MAC地址（物理地址、區域網地址）

MAC地址長度為6位元組，48位；

MAC地址具有唯一性，每個網路適配器對應一個MAC地址；

通常採用十六進製表示法，每個位元組表示一個十六進制數，用 - 或 : 連接起來；

MAC廣播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。

四、網路層

網路層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送，具體功能包括定址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。數據交換技術是報文交換（基本上被分組所替代）：採用儲存轉發方式，數據交換單位是報文。

網路層中涉及眾多的協議，其中包括最重要的協議，也是TCP/IP的核心協議——IP協議。IP協議非常簡單，僅僅提供不可靠、無連接的傳送服務。IP協議的主要功能有：無連接數據報傳輸、數據報路由選擇和差錯控制。

與IP協議配套使用實現其功能的還有地址解析協議ARP、逆地址解析協議RARP、網際網路報文協議ICMP、網際網路組管理協議IGMP。具體的協議我們會在接下來的部分進行總結，有關網路層的重點為：

1、網路層負責對子網間的數據包進行路由選擇。此外，網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能；

2、基本數據單位為IP數據報；

3、包含的主要協議：

IP協議（Internet Protocol，網際網路互聯協議）;

ICMP協議（Internet Control Message Protocol，網際網路控制報文協議）;

ARP協議（Address Resolution Protocol，地址解析協議）;

RARP協議（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析協議）。

4、重要的設備：路由器。

路由器相關協議

4.1 IP協議詳解

IP網際協議是 Internet 網路層最核心的協議。虛擬互聯網路的產生：實際的計算機網路錯綜復雜；物理設備通過使用IP協議，屏蔽了物理網路之間的差異；當網路中主機使用IP協議連接時，無需關注網路細節，於是形成了虛擬網路。

IP協議使得復雜的實際網路變為一個虛擬互聯的網路；並且解決了在虛擬網路中數據報傳輸路徑的問題。

其中，版本指IP協議的版本，佔4位，如IPv4和IPv6；首部位長度表示IP首部長度，佔4位，最大數值位15；總長度表示IP數據報總長度，佔16位，最大數值位65535；TTL表示IP數據報文在網路中的壽命，佔8位；協議表明IP數據所攜帶的具體數據是什麼協議的，如TCP、UDP。

4.2 IP協議的轉發流程

4.3 IP地址的子網劃分

A類（8網路號+24主機號）、B類（16網路號+16主機號）、C類（24網路號+8主機號）可以用於標識網路中的主機或路由器，D類地址作為組廣播地址，E類是地址保留。

4.4 網路地址轉換NAT技術

用於多個主機通過一個公有IP訪問訪問互聯網的私有網路中，減緩了IP地址的消耗，但是增加了網路通信的復雜度。

NAT 工作原理：

從內網出去的IP數據報，將其IP地址替換為NAT伺服器擁有的合法的公共IP地址，並將替換關系記錄到NAT轉換表中；

從公共互聯網返回的IP數據報，依據其目的的IP地址檢索NAT轉換表，並利用檢索到的內部私有IP地址替換目的IP地址，然後將IP數據報轉發到內部網路。

4.5 ARP協議與RARP協議

地址解析協議 ARP（Address Resolution Protocol）：為網卡（網路適配器）的IP地址到對應的硬體地址提供動態映射。可以把網路層32位地址轉化為數據鏈路層MAC48位地址。

ARP 是即插即用的，一個ARP表是自動建立的，不需要系統管理員來配置。

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)協議指逆地址解析協議，可以把數據鏈路層MAC48位地址轉化為網路層32位地址。

4.6 ICMP協議詳解

網際控制報文協議（Internet Control Message Protocol），可以報告錯誤信息或者異常情況，ICMP報文封裝在IP數據報當中。

ICMP協議的應用：

Ping應用：網路故障的排查；

Traceroute應用：可以探測IP數據報在網路中走過的路徑。

4.7網路層的路由概述

關於路由演算法的要求：正確的完整的、在計算上應該盡可能是簡單的、可以適應網路中的變化、穩定的公平的。

自治系統AS： 指處於一個管理機構下的網路設備群，AS內部網路自治管理，對外提供一個或多個出入口，其中自治系統內部的路由協議為內部網關協議，如RIP、OSPF等；自治系統外部的路由協議為外部網關協議，如BGP。

靜態路由： 人工配置，難度和復雜度高；

動態路由：

鏈路狀態路由選擇演算法LS：向所有隔壁路由發送信息收斂快；全局式路由選擇演算法，每個路由器計算路由時，需構建整個網路拓撲圖；利用Dijkstra演算法求源端到目的端網路的最短路徑；Dijkstra(迪傑斯特拉)演算法

距離-向量路由選擇演算法DV：向所有隔壁路由發送信息收斂慢、會存在迴路；基礎是Bellman-Ford方程（簡稱B-F方程）；

4.8 內部網關路由協議之RIP協議

路由信息協議 RIP(Routing Information Protocol)【應用層】，基於距離-向量的路由選擇演算法，較小的AS（自治系統），適合小型網路；RIP報文，封裝進UDP數據報。

RIP協議特性：

RIP在度量路徑時採用的是跳數（每個路由器維護自身到其他每個路由器的距離記錄）；

RIP的費用定義在源路由器和目的子網之間；

RIP被限制的網路直徑不超過15跳；

和隔壁交換所有的信息，30主動一次（廣播）。

4.9 內部網關路由協議之OSPF協議

開放最短路徑優先協議 OSPF(Open Shortest Path First)【網路層】，基於鏈路狀態的路由選擇演算法（即Dijkstra演算法），較大規模的AS ，適合大型網路，直接封裝在IP數據報傳輸。

OSPF協議優點：

安全；

支持多條相同費用路徑；

支持區別化費用度量；

支持單播路由和多播路由；

分層路由。

RIP與OSPF的對比（路由演算法決定其性質）：

4.10外部網關路由協議之BGP協議

BGP（Border Gateway Protocol）邊際網關協議【應用層】：是運行在AS之間的一種協議,尋找一條好路由：首次交換全部信息，以後只交換變化的部分,BGP封裝進TCP報文段.

五、傳輸層

第一個端到端，即主機到主機的層次。傳輸層負責將上層數據分段並提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。

傳輸層的任務是根據通信子網的特性，最佳的利用網路資源，為兩個端系統的會話層之間，提供建立、維護和取消傳輸連接的功能，負責端到端的可靠數據傳輸。在這一層，信息傳送的協議數據單元稱為段或報文。

網路層只是根據網路地址將源結點發出的數據包傳送到目的結點，而傳輸層則負責將數據可靠地傳送到相應的埠。

有關網路層的重點：

傳輸層負責將上層數據分段並提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸以及端到端的差錯控制和流量控制問題；

包含的主要協議：TCP協議（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）、UDP協議（User Datagram Protocol，用戶數據報協議）；

重要設備：網關。

5.1 UDP協議詳解

UDP(User Datagram Protocol: 用戶數據報協議)，是一個非常簡單的協議。

UDP協議的特點：

UDP是無連接協議；

UDP不能保證可靠的交付數據；

UDP是面向報文傳輸的；

UDP沒有擁塞控制；

UDP首部開銷很小。

UDP數據報結構：

首部:8B，四欄位/2B【源埠 | 目的埠 | UDP長度 | 校驗和】 數據欄位：應用數據

5.2 TCP協議詳解

TCP(Transmission Control Protocol: 傳輸控制協議)，是計算機網路中非常復雜的一個協議。

TCP協議的功能：

對應用層報文進行分段和重組；

面向應用層實現復用與分解；

實現端到端的流量控制；

擁塞控制；

傳輸層定址；

對收到的報文進行差錯檢測（首部和數據部分都檢錯）；

實現進程間的端到端可靠數據傳輸控制。

TCP協議的特點：

TCP是面向連接的協議；

TCP是面向位元組流的協議；

TCP的一個連接有兩端，即點對點通信；

TCP提供可靠的傳輸服務；

TCP協議提供全雙工通信（每條TCP連接只能一對一）；

5.2.1 TCP報文段結構：

最大報文段長度：報文段中封裝的應用層數據的最大長度。

TCP首部：

序號欄位：TCP的序號是對每個應用層數據的每個位元組進行編號

確認序號欄位：期望從對方接收數據的位元組序號，即該序號對應的位元組尚未收到。用ack_seq標識；

TCP段的首部長度最短是20B ，最長為60位元組。但是長度必須為4B的整數倍

TCP標記的作用：

5.3 可靠傳輸的基本原理

基本原理：

不可靠傳輸信道在數據傳輸中可能發生的情況：比特差錯、亂序、重傳、丟失

基於不可靠信道實現可靠數據傳輸採取的措施：

差錯檢測：利用編碼實現數據包傳輸過程中的比特差錯檢測 確認：接收方向發送方反饋接收狀態 重傳：發送方重新發送接收方沒有正確接收的數據 序號：確保數據按序提交 計時器：解決數據丟失問題；

停止等待協議：是最簡單的可靠傳輸協議，但是該協議對信道的利用率不高。

連續ARQ(Automatic Repeat reQuest：自動重傳請求)協議：滑動窗口+累計確認，大幅提高了信道的利用率。

5.3.1TCP協議的可靠傳輸

基於連續ARQ協議，在某些情況下，重傳的效率並不高，會重復傳輸部分已經成功接收的位元組。

5.3.2 TCP協議的流量控制

流量控制：讓發送方發送速率不要太快，TCP協議使用滑動窗口實現流量控制。

5.4 TCP協議的擁塞控制

擁塞控制與流量控制的區別：流量控制考慮點對點的通信量的控制，而擁塞控制考慮整個網路，是全局性的考慮。擁塞控制的方法：慢啟動演算法+擁塞避免演算法。

慢開始和擁塞避免：

【慢開始】擁塞窗口從1指數增長；

到達閾值時進入【擁塞避免】，變成+1增長；

【超時】，閾值變為當前cwnd的一半（不能<2）；

再從【慢開始】，擁塞窗口從1指數增長。

快重傳和快恢復：

發送方連續收到3個冗餘ACK，執行【快重傳】，不必等計時器超時；

執行【快恢復】，閾值變為當前cwnd的一半（不能<2），並從此新的ssthresh點進入【擁塞避免】。

5.5 TCP連接的三次握手（重要）

TCP三次握手使用指令：

面試常客：為什麼需要三次握手？

第一次握手：客戶發送請求，此時伺服器知道客戶能發；

第二次握手：伺服器發送確認，此時客戶知道伺服器能發能收；

第三次握手：客戶發送確認，此時伺服器知道客戶能收。

建立連接（三次握手）：

第一次： 客戶向伺服器發送連接請求段，建立連接請求控制段（SYN=1），表示傳輸的報文段的第一個數據位元組的序列號是x，此序列號代表整個報文段的序號（seq=x）；客戶端進入 SYN_SEND （同步發送狀態）；

第二次： 伺服器發回確認報文段，同意建立新連接的確認段（SYN=1），確認序號欄位有效（ACK=1），伺服器告訴客戶端報文段序號是y（seq=y），表示伺服器已經收到客戶端序號為x的報文段，准備接受客戶端序列號為x+1的報文段（ack_seq=x+1）；伺服器由LISTEN進入SYN_RCVD （同步收到狀態）;

第三次： 客戶對伺服器的同一連接進行確認.確認序號欄位有效(ACK=1),客戶此次的報文段的序列號是x+1(seq=x+1),客戶期望接受伺服器序列號為y+1的報文段(ack_seq=y+1);當客戶發送ack時，客戶端進入ESTABLISHED 狀態;當服務收到客戶發送的ack後，也進入ESTABLISHED狀態;第三次握手可攜帶數據;

5.6 TCP連接的四次揮手（重要）

釋放連接（四次揮手）

第一次： 客戶向伺服器發送釋放連接報文段，發送端數據發送完畢，請求釋放連接（FIN=1），傳輸的第一個數據位元組的序號是x（seq=x）；客戶端狀態由ESTABLISHED進入FIN_WAIT_1（終止等待1狀態）；

第二次： 伺服器向客戶發送確認段，確認字型大小段有效（ACK=1），伺服器傳輸的數據序號是y（seq=y），伺服器期望接收客戶數據序號為x+1（ack_seq=x+1）;伺服器狀態由ESTABLISHED進入CLOSE_WAIT（關閉等待）；客戶端收到ACK段後，由FIN_WAIT_1進入FIN_WAIT_2；

第三次： 伺服器向客戶發送釋放連接報文段，請求釋放連接（FIN=1），確認字型大小段有效（ACK=1），表示伺服器期望接收客戶數據序號為x+1（ack_seq=x+1）;表示自己傳輸的第一個位元組序號是y+1（seq=y+1）；伺服器狀態由CLOSE_WAIT 進入 LAST_ACK （最後確認狀態）；

第四次： 客戶向伺服器發送確認段，確認字型大小段有效（ACK=1），表示客戶傳輸的數據序號是x+1（seq=x+1），表示客戶期望接收伺服器數據序號為y+1+1（ack_seq=y+1+1）；客戶端狀態由FIN_WAIT_2進入TIME_WAIT，等待2MSL時間，進入CLOSED狀態；伺服器在收到最後一次ACK後，由LAST_ACK進入CLOSED；

為什麼需要等待2MSL?

最後一個報文沒有確認；

確保發送方的ACK可以到達接收方；

2MSL時間內沒有收到，則接收方會重發；

確保當前連接的所有報文都已經過期。

六、應用層

為操作系統或網路應用程序提供訪問網路服務的介面。應用層重點：

數據傳輸基本單位為報文；

包含的主要協議：FTP（文件傳送協議）、Telnet（遠程登錄協議）、DNS（域名解析協議）、SMTP（郵件傳送協議），POP3協議（郵局協議），HTTP協議（Hyper Text Transfer Protocol）。

6.1 DNS詳解

DNS（Domain Name System:域名系統）【C/S，UDP，埠53】：解決IP地址復雜難以記憶的問題,存儲並完成自己所管轄范圍內主機的 域名 到 IP 地址的映射。

域名解析的順序：

【1】瀏覽器緩存，

【2】找本機的hosts文件，

【3】路由緩存，

【4】找DNS伺服器（本地域名、頂級域名、根域名）->迭代解析、遞歸查詢。

IP—>DNS服務—>便於記憶的域名

域名由點、字母和數字組成，分為頂級域（com，cn，net，gov，org）、二級域（,taobao,qq,alibaba）、三級域（www）(12-2-0852)

6.2 DHCP協議詳解

DHCP（Dynamic Configuration Protocol:動態主機設置協議）：是一個區域網協議，是應用UDP協議的應用層協議。作用：為臨時接入區域網的用戶自動分配IP地址。

6.3 HTTP協議詳解

文件傳輸協議（FTP）：控制連接（埠21）：傳輸控制信息（連接、傳輸請求），以7位ASCII碼的格式。整個會話期間一直打開。

HTTP（HyperText Transfer Protocol:超文本傳輸協議）【TCP，埠80】：是可靠的數據傳輸協議，瀏覽器向伺服器發收報文前，先建立TCP連接，HTTP使用TCP連接方式（HTTP自身無連接）。

HTTP請求報文方式：

GET：請求指定的頁面信息，並返回實體主體；

POST：向指定資源提交數據進行處理請求；

DELETE：請求伺服器刪除指定的頁面；

HEAD：請求讀取URL標識的信息的首部，只返回報文頭；

OPETION：請求一些選項的信息；

PUT：在指明的URL下存儲一個文檔。

6.3.1 HTTP工作的結構

6.3.2 HTTPS協議詳解

HTTPS(Secure)是安全的HTTP協議，埠號443。基於HTTP協議，通過SSL或TLS提供加密處理數據、驗證對方身份以及數據完整性保護

原文地址：https://blog.csdn.net/Royalic/article/details/119985591

㈤ 計算機網路中的三種數據交換技巧

1.直通式（Cut Through） 直通方式的乙太網交換機可以理解為在各埠間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入埠檢測到一個數據包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內部哪輪的動態查找表轉換成相應的輸出埠，在輸入與輸出交叉處接通，把數據包直通到相應的埠，實現交換功能。由於不需要存儲，延遲非常小、交換非常快，這是它的優點。它的缺點是，因為數據包內容並沒有被乙太網交換機保存下來，所以無法檢查所傳送的數據包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力。由於沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出埠直接接通，而且容易丟包。 2.存儲轉發（Store ＆ Forward） 存儲轉發方式是計算機網路領域應用最為廣泛的方式。它把輸入埠的數據包檢查，在對錯誤包處理後才取出數據包的目的地址，通過查找表轉換成輸出埠送出包。正因如此，存儲轉發方式在數據處理時延時大，這是它的不足，但是它可以對進入交換機的數據包進行錯誤檢測，有效地改善網路性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的埠間的轉換，保持高速埠與低速埠間的豎和協同工作。 3.碎片余緩盯隔離（Fragment Free） 這是介於前兩者之間的一種解決方案。它檢查數據包的長度是否夠64個位元組，如果小於64位元組，說明是假包，則丟棄該包；如果大於64位元組，則發送該包。這種方式也不提供數據校驗。它的數據處理速度比存儲轉發方式快，但比直通式慢。

㈥ 計算機網路筆記——數據鏈路層（停等協議、GBN、SR）

流量控制：防止發送端發送和接收端接收速度不匹配造成傳輸錯誤

傳輸層和數據鏈路層均有流量控制，但是控制手法不一樣

傳輸層：端到端，接收端向發送端發送一個窗口公告。告訴發送端目前我能接收多少
數據鏈路層：點到點，接收端接收不下的就不回復確認（ack），讓發送端自己重傳

涉及協議較多分批寫

優點 ：最簡單的控制協議
缺點 ：但是性能較弱,信道利用率低

控制方法 ：
發送方：發送一個幀
接收方：接收到幀後返回改幀的ack
發送方：接收到ack後發送下一個幀

差錯控制 ：

注意 ：

滑動窗口協議是基於停止等待協議的優化版本
停止等待協議性能是因為需要等待ack之後才能發送下一個幀，在傳送的很長時間內信道一直在等待狀態
滑動窗口則利用緩沖思想，允許連續發送(未收到ack之前)多個幀，以加強信道利用

窗口 ：其實就是緩沖幀的一個容器，將處理好的幀發送到緩沖到窗口，可以發送時就可以直接發送，藉此優化性能。一個幀對應一個窗口。

GBN是滑動窗口中的一種，其中 發送窗口 > 1 , 接收窗口=1 因發送錯誤後需要退回到最後正確連續幀位置開始重發，故而得名。

控制方法 ：
發送端：在將發送窗口內的數據連續發送
接收端：收到一個之後向接收端發送累計確認的ack
發送端：收到ack後窗口後移發送後面的數據

累計確認 ：累計確認允許接收端一段時間內發送一次ack而不是每一個幀都需要發送ack。該確認方式確認代表其前面的幀都以正確接收到
eg:發送端發送了編號 0,1,2,3,4,5 的幀，等待一段時間後（超過3的超時計時器）累計收到的ack對應 0,2 幀，則證明已經成功 0,1,2 均已經成功接收， 3 傳輸錯誤。並且哪怕 4,5 兩個幀接收成功後也不會返回 4,5 的ack會一直等待從 3 開始重傳

差錯控制 ：

發送幀丟失、ack丟失、ack遲到 等處理方法基本和停等協議相同，不同的是採用累計確認恢復的方式，當前面的幀出錯之後後面幀無論是否發送成功都要重傳

優點：信道利用率高（利用窗口有增加發送端佔用，並且減少ack回復次數）
缺點：累計確認使得該方法只接收正確順序的幀，而不接受亂序的幀，錯誤重傳浪費嚴重

發送窗口大小問題
窗口理論上是越多性能越好，但是窗口不能無限大，n比特編碼最大隻能2^(n-1)個窗口，否則會造成幀無法區分（本質就是留了一個比特區分兩組幀）

SR協議可以說是GBN的plus版本，在GBN的基礎上改回每一個幀都要確認的機制，解決了累計確認只接收順序幀的弊端只需要重發錯誤幀。
其中 發送窗口 > 1 , 接收窗口 > 1 , 接收窗口 > 發送窗口 (建議接 收窗口 = 發送窗口 接收窗口少了溢出多了浪費).

控制方法 ：
發送端：將窗口內的數據連續發送
接收端：收到一個幀就將該幀緩存到窗口中並回復一個ack
接收端：接收到順序幀後將數據提交給上層並接收窗口後移（若接收到的幀不是連續的順序幀時接收窗口不移動）
發送端：接收到順序幀的ack後發送窗口後移（同理發送窗口接收到的ack不連續也不移動）

差錯控制 ：

發送幀丟失、ack丟失、ack遲到 三類處理方式仍然和停等協議相同，不同的是SR向上層提交的是多個連續幀，停等只提交一個幀（不連續的幀要等接收或重傳完成後才會提交）

發送窗口大小問題
同GBN一樣，發送窗口和接收窗口都不能無限多，且不說緩存容量問題，當兩組幀同時發送時會造成無法區分，大小上限仍然是2^(n-1)個窗口（本質就是留了一個比特寫組號）

窗口大小這里留一張截圖，方便理解
假設窗口大小都為3（圖中編號到了3是借4窗口的圖，正常應編號到2,但是不妨礙理解）
左邊是錯誤重發，第一組的0幀ack丟失了
右邊是正常收發

三種協議對比：
停等協議：單線程的傻子，簡單不易出錯，但是效率極其低下
GBN：假的多線程(接收端太坑啦)，接收端是情種，只等待自己哪一個幀，丟棄了後來的幀
SR：多線程，接收端有收藏癖，等待集齊一套召喚神龍（提交給上層這只神龍……）

㈦ 計算機網路自學筆記:TCP

如果你在學習這門課程，僅僅為了理解網路工作原理，那麼只要了解TCP是可靠傳輸，數據傳輸丟失時會重傳就可以了。如果你還要參加研究生考試或者公司面試等，那麼下面內容很有可能成為考查的知識點，主要的重點是序號/確認號的編碼、超時定時器的設置、可靠傳輸和連接的管理。

1 TCP連接

TCP面向連接，在一個應用進程開始向另一個應用進程發送數據之前，這兩個進程必須先相互「握手」，即它們必須相互發送某些預備報文段，以建立連接。連接的實質是雙方都初始化與連接相關的發送/接收緩沖區，以及許多TCP狀態變數。

這種「連接」不是一條如電話網路中端到端的電路，因為它們的狀態完全保留在兩個端系統中。

TCP連接提供的是全雙工服務 ，應用層數據就可在從進程B流向進程A的同時，也從進程A流向進程B。

TCP連接也總是點對點的 ，即在單個發送方與單個接收方之間建立連接。

一個客戶機進程向伺服器進程發送數據時，客戶機進程通過套接字傳遞數據流。

客戶機操作系統中運行的 TCP軟體模塊首先將這些數據放到該連接的發送緩存里 ，然後會不時地從發送緩存里取出一塊數據發送。

TCP可從緩存中取出並放入報文段中發送的數據量受限於最大報文段長MSS，通常由最大鏈路層幀長度來決定(也就是底層的通信鏈路決定)。 例如一個鏈路層幀的最大長度1500位元組，除去數據報頭部長度20位元組，TCP報文段的頭部長度20位元組，MSS為1460位元組。

報文段被往下傳給網路層，網路層將其封裝在網路層IP數據報中。然後這些數據報被發送到網路中。

當TCP在另一端接收到一個報文段後，該報文段的數據就被放人該連接的接收緩存中。應用程序從接收緩存中讀取數據流(注意是應用程序來讀，不是操作系統推送)。

TCP連接的每一端都有各自的發送緩存和接收緩存。

因此TCP連接的組成包括:主機上的緩存、控制變數和與一個進程連接的套接字變數名，以及另一台主機上的一套緩存、控制變數和與一個進程連接的套接字。

在這兩台主機之間的路由器、交換機中，沒有為該連接分配任何緩存和控制變數。

2報文段結構

TCP報文段由首部欄位和一個數據欄位組成。數據欄位包含有應用層數據。

由於MSS限制了報文段數據欄位的最大長度。當TCP發送一個大文件時，TCP通常是將文件劃分成長度為MSS的若干塊。

TCP報文段的結構。

首部包括源埠號和目的埠號，它用於多路復用/多路分解來自或送至上層應用的數據。另外，TCP首部也包括校驗和欄位。報文段首部還包含下列欄位:

32比特的序號欄位和32比特的確認號欄位。這些欄位被TCP發送方和接收方用來實現可靠數據傳輸服務。

16比特的接收窗口欄位，該欄位用於流量控制。該欄位用於指示接收方能夠接受的位元組數量。

4比特的首部長度欄位,該欄位指示以32比特的字為單位的TCP首部長度。一般TCP首部的長度就是20位元組。

可選與變長的選項欄位,該欄位用於當發送方與接收方協商最大報文段長度，或在高速網路環境下用作窗口調節因子時使用。

標志欄位ACK比特用於指示確認欄位中的ACK值的有效性，即該報文段包括一個對已被成功接收報文段的確認。 SYN和FIN比特用於連接建立和拆除。 PSH、URG和緊急指針欄位通常沒有使用。

•序號和確認號

TCP報文段首部兩個最重要的欄位是序號欄位和確認號欄位。

TCP把數據看成一個無結構的但是有序的位元組流。TCP序號是建立在傳送的位元組流之上，而不是建立在傳送的報文段的序列之上。

一個報文段的序號是該報文段首位元組在位元組流中的編號。

例如，假設主機A上的一個進程想通過一條TCP連接向主機B上的一個進程發送一個數據流。主機A中的TCP將對數據流中的每一個位元組進行編號。假定數據流由一個包含4500位元組的文件組成(可以理解為應用程序調用send函數傳遞過來的數據長度)，MSS為1000位元組(鏈路層一次能夠傳輸的位元組數)，如果主機決定數據流的首位元組編號是7。TCP模塊將為該數據流構建5個報文段(也就是分5個IP數據報)。第一個報文段的序號被賦為7;第二個報文段的序號被賦為1007,第三個報文段的序號被賦為2007，以此類推。前面4個報文段的長度是1000，最後一個是500。

確認號要比序號難理解一些。前面講過，TCP是全雙工的，因此主機A在向主機B發送數據的同時，也可能接收來自主機B的數據。從主機B到達的每個報文段中的序號欄位包含了從B流向A的數據的起始位置。 因此主機B填充進報文段的確認號是主機B期望從主機A收到的下一報文段首位元組的序號。

假設主機B已收到了來自主機A編號為7-1006的所有位元組，同時假設它要發送一個報文段給主機A。主機B等待主機A的數據流中位元組1007及後續所有位元組。所以，主機B會在它發往主機A的報文段的確認號欄位中填上1007。

再舉一個例子，假設主機B已收到一個來自主機A的包含位元組7-1006的報文段，以及另一個包含位元組2007-3006的報文段。由於某種原因，主機A還沒有收到位元組1007-2006的報文段。

在這個例子中，主機A為了重組主機B的數據流，仍在等待位元組1007。因此，A在收到包含位元組2007-3006的報文段時，將會又一次在確認號欄位中包含1007。 因為TCP只確認數據流中至第一個丟失報文段之前的位元組數據，所以TCP被稱為是採用累積確認。

TCP的實現有兩個基本的選擇:

1接收方立即丟棄失序報文段;

2接收方保留失序的位元組，並等待缺少的位元組以填補該間隔。

一條TCP連接的雙方均可隨機地選擇初始序號。 這樣做可以減少將那些仍在網路中的來自兩台主機之間先前連接的報文段，誤認為是新建連接所產生的有效報文段的可能性。

•例子telnet

Telnet由是一個用於遠程登錄的應用層協議。它運行在TCP之上，被設計成可在任意一對主機之間工作。

假設主機A發起一個與主機B的Telnet會話。因為是主機A發起該會話，因此主機A被標記為客戶機，主機B被標記為伺服器。用戶鍵入的每個字元(在客戶機端)都會被發送至遠程主機。遠程主機收到後會復制一個相同的字元發回客戶機，並顯示在Telnet用戶的屏幕上。這種「回顯」用於確保由用戶發送的字元已經被遠程主機收到並處理。因此，在從用戶擊鍵到字元顯示在用戶屏幕上之間的這段時間內，每個字元在網路中傳輸了兩次。

現在假設用戶輸入了一個字元「C」，假設客戶機和伺服器的起始序號分別是42和79。前面講過，一個報文段的序號就是該報文段數據欄位首位元組的序號。因此，客戶機發送的第一個報文段的序號為42，伺服器發送的第一個報文段的序號為79。前面講過，確認號就是主機期待的數據的下一個位元組序號。在TCP連接建立後但沒有發送任何數據之前，客戶機等待位元組79，而伺服器等待位元組42。

如圖所示，共發了3個報文段。第一個報文段是由客戶機發往伺服器，其數據欄位里包含一位元組的字元「C」的ASCII碼，其序號欄位里是42。另外，由於客戶機還沒有接收到來自伺服器的任何數據，因此該報文段中的確認號欄位里是79。

第二個報文段是由伺服器發往客戶機。它有兩個目的:第一個目的是為伺服器所收到的數據提供確認。伺服器通過在確認號欄位中填入43，告訴客戶機它已經成功地收到位元組42及以前的所有位元組，現在正等待著位元組43的出現。第二個目的是回顯字元「C」。因此，在第二個報文段的數據欄位里填入的是字元「C」的ASCII碼，第二個報文段的序號為79，它是該TCP連接上從伺服器到客戶機的數據流的起始序號，也是伺服器要發送的第一個位元組的數據。

這里客戶機到伺服器的數據的確認被裝載在一個伺服器到客戶機的數據的報文段中，這種確認被稱為是捎帶確認.

第三個報文段是從客戶機發往伺服器的。它的唯一目的是確認已從伺服器收到的數據。

3往返時延的估計與超時

TCP如同前面所講的rdt協議一樣，採用超時/重傳機制來處理報文段的丟失問題。最重要的一個問題就是超時間隔長度的設置。顯然，超時間隔必須大於TCP連接的往返時延RTT，即從一個報文段發出到收到其確認時。否則會造成不必要的重傳。

•估計往返時延

TCP估計發送方與接收方之間的往返時延是通過採集報文段的樣本RTT來實現的，就是從某報文段被發出到對該報文段的確認被收到之間的時間長度。

也就是說TCP為一個已發送的但目前尚未被確認的報文段估計sampleRTT，從而產生一個接近每個RTT的采樣值。但是，TCP不會為重傳的報文段計算RTT。

為了估計一個典型的RTT，採取了某種對RTT取平均值的辦法。TCP據下列公式來更新

EstimatedRTT=(1-)*EstimatedRTT+*SampleRTT

即估計RTT的新值是由以前估計的RTT值與sampleRTT新值加權組合而成的。

參考值是a=0.125，因此是一個加權平均值。顯然這個加權平均對最新樣本賦予的權值

要大於對老樣本賦予的權值。因為越新的樣本能更好地反映出網路當前的擁塞情況。從統計學觀點來講，這種平均被稱為指數加權移動平均

除了估算RTT外，還需要測量RTT的變化，RTT偏差的程度，因為直接使用平均值設置計時器會有問題(太靈敏)。

DevRTT=(1-β)*DevRTT+β*|SampleRTT-EstimatedRTT|

RTT偏差也使用了指數加權移動平均。B取值0.25.

•設置和管理重傳超時間隔

假設已經得到了估計RTT值和RTT偏差值，那麼TCP超時間隔應該用什麼值呢?TCP將超時間隔設置成大於等於估計RTT值和4倍的RTT偏差值,否則將造成不必要的重傳。但是超時間隔也不應該比估計RTT值大太多，否則當報文段丟失時，TCP不能很快地重傳該報文段，從而將給上層應用帶來很大的數據傳輸時延。因此，要求將超時間隔設為估計RTT值加上一定餘量。當估計RTT值波動較大時，這個余最應該大些;當波動比較小時，這個餘量應該小些。因此使用4倍的偏差值來設置重傳時間。

TimeoutInterval=EstimatedRTT+4*DevRTT

4可信數據傳輸

網際網路的網路層服務是不可靠的。IP不保證數據報的交付，不保證數據報的按序交付，也不保證數據報中數據的完整性。

TCP在IP不可靠的盡力而為服務基礎上建立了一種可靠數據傳輸服務。

TCP提供可靠數據傳輸的方法涉及前面學過的許多原理。

TCP採用流水線協議、累計確認。

TCP推薦的定時器管理過程使用單一的重傳定時器，即使有多個已發送但還未被確認的報文段也一樣。重傳由超時和多個ACK觸發。

在TCP發送方有3種與發送和重傳有關的主要事件:從上層應用程序接收數據，定時器超時和收到確認ACK。

從上層應用程序接收數據。一旦這個事件發生，TCP就從應用程序接收數據，將數據封裝在一個報文段中，並將該報文段交給IP。注意到每一個報文段都包含一個序號，這個序號就是該報文段第一個數據位元組的位元組流編號。如果定時器還沒有計時，則當報文段被傳給IP時，TCP就啟動一個該定時器。

第二個事件是超時。TCP通過重傳引起超時的報文段來響應超時事件。然後TCP重啟定時器。

第三個事件是一個來自接收方的確認報文段(ACK)。當該事件發生時，TCP將ACK的值y與變數SendBase(發送窗口的基地址)進行比較。TCP狀態變數SendBase是最早未被確認的位元組的序號。就是指接收方已正確按序接收到數據的最後一個位元組的序號。TCP採用累積確認，所以y確認了位元組編號在y之前的所有位元組都已經收到。如果Y>SendBase,則該ACK是在確認一個或多個先前未被確認的報文段。因此發送方更新其SendBase變數，相當於發送窗口向前移動。

另外，如果當前有未被確認的報文段，TCP還要重新啟動定時器。

快速重傳

超時觸發重傳存在的另一個問題是超時周期可能相對較長。當一個報文段丟失時，這種長超時周期迫使發送方等待很長時間才重傳丟失的分組，因而增加了端到端時延。所以通常發送方可在超時事件發生之前通過觀察冗餘ACK來檢測丟包情況。

冗餘ACK就是接收方再次確認某個報文段的ACK，而發送方先前已經收到對該報文段的確認。

當TCP接收方收到一個序號比所期望的序號大的報文段時，它認為檢測到了數據流中的一個間隔，即有報文段丟失。這個間隔可能是由於在網路中報文段丟失或重新排序造成的。因為TCP使用累計確認，所以接收方不向發送方發回否定確認，而是對最後一個正確接收報文段進行重復確認(即產生一個冗餘ACK)

如果TCP發送方接收到對相同報文段的3個冗餘ACK.它就認為跟在這個已被確認過3次的報文段之後的報文段已經丟失。一旦收到3個冗餘ACK，TCP就執行快速重傳 ，

即在該報文段的定時器過期之前重傳丟失的報文段。

5流量控制

前面講過，一條TCP連接雙方的主機都為該連接設置了接收緩存。當該TCP連接收到正確、按序的位元組後，它就將數據放入接收緩存。相關聯的應用進程會從該緩存中讀取數據，但沒必要數據剛一到達就立即讀取。事實上，接收方應用也許正忙於其他任務，甚至要過很長時間後才去讀取該數據。如果應用程序讀取數據時相當緩慢，而發送方發送數據太多、太快，會很容易使這個連接的接收緩存溢出。

TCP為應用程序提供了流量控制服務以消除發送方導致接收方緩存溢出的可能性。因此，可以說 流量控制是一個速度匹配服務，即發送方的發送速率與接收方應用程序的讀速率相匹配。

前面提到過，TCP發送方也可能因為IP網路的擁塞而被限制，這種形式的發送方的控制被稱為擁塞控制(congestioncontrol)。

TCP通過讓接收方維護一個稱為接收窗口的變數來提供流量控制。接收窗口用於告訴發送方，該接收方還有多少可用的緩存空間。因為TCP是全雙工通信，在連接兩端的發送方都各自維護一個接收窗口變數。 主機把當前的空閑接收緩存大小值放入它發給對方主機的報文段接收窗口欄位中，通知對方它在該連接的緩存中還有多少可用空間。

6 TCP連接管理

客戶機中的TCP會用以下方式與伺服器建立一條TCP連接:

第一步: 客戶機端首先向伺服器發送一個SNY比特被置為1報文段。該報文段中不包含應用層數據，這個特殊報文段被稱為SYN報文段。另外，客戶機會選擇一個起始序號，並將其放置到報文段的序號欄位中。為了避免某些安全性攻擊，這里一般隨機選擇序號。

第二步: 一旦包含TCP報文段的用戶數據報到達伺服器主機，伺服器會從該數據報中提取出TCPSYN報文段，為該TCP連接分配TCP緩存和控制變數，並向客戶機TCP發送允許連接的報文段。這個允許連接的報文段還是不包含應用層數據。但是，在報文段的首部卻包含3個重要的信息。

首先，SYN比特被置為1。其次，該 TCP報文段首部的確認號欄位被置為客戶端序號+1最後，伺服器選擇自己的初始序號，並將其放置到TCP報文段首部的序號欄位中。 這個允許連接的報文段實際上表明了:「我收到了你要求建立連接的、帶有初始序號的分組。我同意建立該連接，我自己的初始序號是XX」。這個同意連接的報文段通常被稱為SYN+ACK報文段。

第三步: 在收到SYN+ACK報文段後，客戶機也要給該連接分配緩存和控制變數。客戶機主機還會向伺服器發送另外一個報文段，這個報文段對伺服器允許連接的報文段進行了確認。因為連接已經建立了，所以該ACK比特被置為1，稱為ACK報文段，可以攜帶數據。

一旦以上3步完成，客戶機和伺服器就可以相互發送含有數據的報文段了。

為了建立連接，在兩台主機之間發送了3個分組，這種連接建立過程通常被稱為 三次握手(SNY、SYN+ACK、ACK，ACK報文段可以攜帶數據) 。這個過程發生在客戶機connect()伺服器，伺服器accept()客戶連接的階段。

假設客戶機應用程序決定要關閉該連接。(注意，伺服器也能選擇關閉該連接)客戶機發送一個FIN比特被置為1的TCP報文段，並進人FINWAIT1狀態。

當處在FINWAIT1狀態時，客戶機TCP等待一個來自伺服器的帶有ACK確認信息的TCP報文段。當它收到該報文段時，客戶機TCP進入FINWAIT2狀態。

當處在FINWAIT2狀態時，客戶機等待來自伺服器的FIN比特被置為1的另一個報文段，

收到該報文段後，客戶機TCP對伺服器的報文段進行ACK確認，並進入TIME_WAIT狀態。TIME_WAIT狀態使得TCP客戶機重傳最終確認報文，以防該ACK丟失。在TIME_WAIT狀態中所消耗的時間是與具體實現有關的，一般是30秒或更多時間。

經過等待後，連接正式關閉，客戶機端所有與連接有關的資源將被釋放。 因此TCP連接的關閉需要客戶端和伺服器端互相交換連接關閉的FIN、ACK置位報文段。

㈧ 計算機網路自學筆記：選路演算法

網路層必須確定從發送方到接收方分組所經過的路徑。選路就是在網路中的路由瞎物器里的給某個數據報確定好路徑(即路由)。

一 台主機通常直接與一台路由器相連接，該路由器即為該主機的默認路由器，又稱為該主機的默認網關。 每當某主機向外部網路發送一個分組時，該分組都被傳送給它的默認網關。

如果將源主機的默認網關稱為源路由器,把目的主機的默認網關稱為目的路由器。為一個分組從源主機到目的主機選路的問題於 是可歸結為從源路由器到目的路由器的選路問題。

選路演算法的目標很簡單:給定一組路由器以及連接路由器的鏈路，選路演算法要找到一條從源路由器到目的路由器的最好路徑，通常一條好路徑是指具有最低費用的路徑。

圖 G=(N，E)是一個 N 個節點和 E 條邊的集合，其中每條邊是來自 N 的一對節點。在網 絡選路的環境中，節點表示路由器，這是做出分組轉發決定的節點，連接節點的邊表示路由 器之間的物理鏈路。

一條邊有一個值表示它的費用。通常一條邊的費用可反映出對應鏈路的物理長度、鏈路速度或與該鏈路相關的費用。

對於 E 中的任一條邊(xy)可以用 c(xy )表示節點 x 和 y 間邊的費用。一般考慮的都是無向 圖，因此邊(xy)與邊(y x)是相同的並且開銷相等。節點 y 也被稱為節點 x 的鄰居。

在圖中為各條邊指派了費用後，選路演算法的目標自然是找出從源到目的間的最低費用路徑。圖 G=(N，E)中的一條路徑(Path)是一個節點的序列，使得每一對以(x1,x2)， (x2,x3)，…，是 E 中的邊。路徑的費用是沿著路徑所有邊費用的總和。

從廣義上來說，我們對 選路演算法分類的一種方法就是根據該演算法是全局性還是分布式來區分的。

.全局選路演算法： 用完整的、全局性的網路信息來計算從源到目的之間的最低費用路徑。

實際上， 具有全局狀態信息裂殲的演算法常被稱作鏈路狀態 LS 演算法， 因為該演算法必須知道網路中每條鏈路的費用。

.分布式選路演算法： 以迭代的、分布式的方式計算出最低費用路徑。通過迭代計算並與相鄰節點交換信息，逐漸計算出到達某目的節點或一組目的節點的最低費用路徑。

DV 演算法是分布式選路演算法， 因為每個節點維護到網路中的所有其他節點的費用(距離)估計的矢量。

選路演算法的第二種廣義分類方法是根據演算法是靜態的還是動態的來分類。

一： 鏈路狀態選路演算法 LS

在鏈路狀態演算法中，通過讓每個節點向所有其他路由器廣播鏈路狀態分組， 每個鏈路狀態分組包含它所連接的鏈路的特徵和費用， 從而網路中每個節點都建立了關於整個網路的拓撲。

Dijkstra 演算法計算從源節點到網路中所有其他節點的最低費用路徑.

Dijkstra 演算法是磨源液迭代演算法，經演算法的第 k 次迭代後，可知道到 k 個目的節點的最低費用路徑。

定義下列記號:

D(V)隨著演算法進行本次迭代，從源節點到目的節點的最低費用路徑的費用。

P(v)從源節點到目的節點 v 沿著當前最低費用路徑的前一節點(，的鄰居)。

N`節點子集；如果從源節點到目的節點 v 的最低費用路徑已找到，那麼 v 在 N`中。

Dijkstra 全局選路演算法由一個初始化步驟和循環組成。循環執行的次數與網路中的節點個數相同。在結束時，演算法會計算出從源節點 u 到網路中每個其他節點的最短路徑。

考慮圖中的網路，計算從 u 到所有可能目的地的最低費用路徑。

.在初始化階段 ，從 u 到與其直接相連的鄰居 v、x、w 的當前已知最低費用路徑分別初始化為 2，1 和 5。到 y 與 z 的費用被設為無窮大，因為它們不直接與 u 連接。

.在第一次迭代時， 需要檢查那些還未加到集合 N`中的節點，找出在前一次迭代結束時具有最低費用的節點。那個節點是 x 其費用是 1，因此 x 被加到集合 N`中。然後更新所有節點的 D(v)，產生下表中第 2 行(步驟)所示的結果。到 v 的路徑費用未變。經過節點 x 到 w 的 路徑的費用被確定為 4。因此沿從 u 開始的最短路徑到 w 的前一個節點被設為 x。類似地， 到 y 經過 x 的費用被計算為 2，且該表項也被更新。

.在第二次迭代時 ，節點 v 與 y 被發現具有最低費用路徑 2。任意選擇將 y 加到集合 N` 中，使得 N』中含有 u、x 和 y。通過更新，產生如表中第 3 行所示的結果。

.以此類推…

當 LS 演算法結束時，對於每個節點都得到從源節點沿著它的最低費用路徑的前繼節點， 對於每個前繼節點，又有它的前繼節點，按照此方式可以構建從源節點到所有目的節點的完 整路徑。

根據從 u 出發的最短路徑，可以構建一個節點(如節點 u)的轉發表。

二 距離矢量選路演算法 DV

LS 演算法是一種使用全局信息的演算法，而距離矢量演算法是一種迭代的、非同步的和分布式的演算法。

Bellman-Ford 方程：

設 dx(y)是從節點 x 到節點 y 的最低費用路徑的費用，則有  dx(y) = min {c(x,v) + dv(y) }

PS： 方程中的 min，是指取遍 x 的所有鄰居。

Bellman-Ford 方程含義相當直觀，意思是從 x 節點出發到 y 的最低費用路徑肯定經過 x 的某個鄰居，而且 x 到這個鄰居的費用加上這個鄰居到達目的節點 y 費用之和在所有路徑 中其總費用是最小的。 實際上，從 x 到 v 遍歷之後，如果取從 v 到 y 的最低費用路徑，該路 徑費用將是 c(x,v)+ dv(y)。因此必須從遍歷某些鄰居 v 開始，從 x 到 y 的最低費用是對所有鄰 居的 c(x,v)+dv(y)的最小值。

在該 DV 演算法中，當節點 x 看到它的直接相連的鏈路費用變化，或從某個鄰居接收到一 個距離矢量的更新時，就根據 Bellman-Ford 方程更新其距離矢量表。

三 LS 與 DV 選路演算法的比較

DV 和 LS 演算法採用不同的方法來解決計算選路問題。

在 DV 演算法中，每個節點僅與它的直接相連鄰居交換信息，但它為它的鄰居提供了從其 自己到網路中(它所知道的)所有其他節點的最低費用估計。

在 LS 演算法中，每個節點(經廣播)與所有其他節點交換信息，但它僅告訴它們與它直接 相連鏈路的費用。

·報文復雜性：

LS 演算法要求每個節點都知道網路中每條鏈路的費用，需要發送 O(nE)個消息。

DV 演算法要求在每次迭代時，在兩個直接相連鄰居之間交換報文，演算法收斂所需的時間 依賴於許多因素。當鏈路費用改變時，DV 演算法僅當在會導致該節點的最低費用路徑發生改 變時，才傳播已改變的鏈路費用。

·收效速度：

DV演算法收斂較慢，且在收斂時會遇到選路環路。DV演算法還會遭受到計數到無窮的問題。

•健壯性：  在 LS 演算法中，如果一台路由器發生故障、或受到破壞，路由器會向其連接的鏈路廣播 不正確費用，導致整個網路的錯誤。

在 Dv 演算法下， 每次迭代時，其中一個節點的計算結果會傳遞給它的鄰居，然後在下次迭代時再間接地傳遞給鄰居的鄰居。在這種情況下，DV 演算法中一個不正確的計算結果也會擴散到整個網路。

四.層次選路

兩個原因導致層次的選路策略：

•規模： 隨著路由器數目增長，選路信息的計算、存儲及通信的開銷逐漸增高。

•管理自治： 一般來說，一個單位都會要求按自己的意願運行路由器(如運行其選擇的某 種選路演算法)，或對外部隱藏其內部網路的細節。

層次的選路策略是通過將路由器劃分成自治系統 AS 來實施的。

每個 AS 由一組通常在相同管理控制下的路由器組成(例如由相同的 ISP 運營或屬於相同 的公司網路)。在相同的 AS 內的路由器都全部運行同樣的選路演算法。

在一個自治系統內運行的選路演算法叫做自治系統內部選路協議。 在一個 AS 邊緣的一台 或多台路由器，來負責向本 AS 之外的目的地轉發分組，這些路由器被稱為網關路由器

在各 AS 之間，AS 運行相同的自治系統間選路協議。

㈨ 計算機網路總結:計算機網路重點知識總結

《計算機網路》課程總結

目錄

一、 對老師的印象

二、 對計算機網路的認識

三、 計算機網路實踐課程的學習歷程與收獲

四、灶悉叢 計算機網路筆記整理

五、 總結

對老師的印象

一、 整體印象

對於老師的印象應該追溯到上個學期，上個學期選了短學期的課《數據結構課程設計》，當時選擇這門課的時候並沒有考慮自己是否對它了解

只是為了單純的湊學分。但是通過第一節課的了解，感覺天都塌了下來。這個課的基礎是C 語言和《數據結構》，這兩門課我其實都沒有學過，我感覺老師說的真的很對，沒有學過這些就可以退掉這門課，我們果斷退掉了這門課。當時對老師的印象就是很嚴格，要求很高，後來我們想想其實是對課程本身的一種恐懼感。

二、二次印象

老師真是太敬業啦，其實從老師進教室的那一刻就看出老師挺著肚子，有了寶寶。當時就想，老師都這樣了為什麼還要來上課，很是佩服老師的敬業精神。而且以前陸大嚴格的影響全都被老師的講課的內容所掩蓋，我沒有上過老師的課，但第一次上老師的就感覺老師教的很好，其實大學里好多老師的學歷很高，但有些老師真的不會講課，至少讓大部分同學感覺他講的不好。但是我感覺老師在講課方面很有自己的想法。

三、對同學的態度

在《計算機網路課程設計》的實驗課上，老師給我們操作演示，為每一個學生悉心指導，我覺得老師真的很親民，對於網路的搭建，老師給我們演示了web 服務的構建，DNS 伺服器和FTP 的設置，以及最終的客戶端設置，很少有老師這樣耐心指導。最後老師收作業的方式也是很好，避免了有的同學投機，我覺得很不錯。

對計算機網路的認識

一、定義

計算機網路，是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網路操作系統，網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

二、發展歷程

1. 第一代計算機網路

其實計算機的發展速度遠超過人們的想像，在20世紀50年代，人們利用通信線路，將多台終端設備連接到一台計算機上，構成「主機-終端」系統，這里的終端不能夠單獨進行數據處理，僅能完成簡單的輸入輸出，所有數據處理和通信處理任務均由計算機主機完成。現在的終端指的就是一台獨立的計算機，不僅可以輸入輸出，還可以處理數據。其實這個時期並不算是真正的計算機網路，應該稱為偽計算機網路。

2. 第二代計算機網路

到了上個世紀60年代，獨立的終端有了處理數據的能力，例如美國的

ARPAnet 網路。第二代計算機網路主要用於傳輸和交換信息，因為沒有成熟的操作系統，資源共享不高。

3. 第三代計算機網路

70年代，出現了許多協議，比如TCP/IP協議。其主要特徵就是所有的計算機遵守同一種網路協議，突出資源共享（硬體、軟體和數據）。

4. 第四代計算機網路

90年代開始，微電子技術、大規模集成電路技術、光通技術和計算機技術不斷發展，為計算機網路技術的發展提供了有力的支持。信息綜合化和傳輸高速化是第四代計算機網路的特點。

三、網路傳輸媒體

網路傳輸媒體也稱，傳輸介質或傳輸媒介。就好像一條條水管，所有的自來水從自來水廠到家裡，都要經過水管，水管相當於一種媒介。分為有線傳輸和無線傳輸。在傳輸過程中要盡可能保證信號的真實性，所以對於有線傳輸的材質等要求比較高。

四、網路拓撲

由於在大二時沒有學《網路技術基礎》，所以這個學期同時學《網路技術基礎》和《計算機網路》，前一門課是後一門課的基礎，在學習網路拓撲機構的時候，了解到其實總體分為，星型和匯流排型，對於這個為了更好的理解拓撲結構，我們搭建了一個小型的網路。可以實現三個實驗室，每個實驗室中的計算機可以相互通信，不同實驗室中計算機不可以通信，其實可以形成了樹型結構。以下是我利用思科的一個軟體做的一個網路拓撲結構：

計算機網路課程設計的學習過程與收隱櫻獲

一、小組的建立

1. 一開5個人，對於實驗任務一直不太理解，只知道要配置三個伺服器，分別是DNS 伺服器配置、FTP 配置、WEB 伺服器配置，一個客戶端的配置。在還有一周的時間就要叫作業的時候，我們重新組隊，進行認真分析。

2. 實驗內容對於實驗的能容，每個配置都講了很多，比較詳細。但最讓人不能理解的就是必須在Windows server 2003系統下進行操作，這就帶來了一個問題，只能在實驗室做，其實我們的能力有限，在實驗室的兩節課根本不夠。我們通過學習老師的操作過程，大致了解了配置方法，但是並沒有真正理解最後的內在關系。我們在周一晚課時，去實驗室進行實驗。在操作的過程中，我們不斷遇到各種問題，我們通過網路查資料，翻看老師的課件和實驗例子，不斷的改進，後來我突然明白了他們的內在聯系。

3. 具體的原理：首先要配置web 和ftp ，在設置IP 地址時要選擇自身計算機的IP 地址，web 需要建立一個網站首頁，其實就是一個簡單的html 文件。ftp 可以傳輸文件，所以要在設置ftp 的電腦上新建一個路徑，按照老師的要求將小組作業存放在這個路徑下。此時可以通過訪問web 和ftp 的IP 進行網頁的瀏覽和作業的檢查。但是IP 地址不方便記憶，所以要通過DNS 伺服器為每個IP

設

置域名。DNS 設置域名是從後往前設置的，依次是新建域，新建區域，新建主機，例如 ，這樣就可以通過域名進行訪問。最後就是客戶端，其實這個是最簡單的，只需要將首選DNS 伺服器的IP 地址改成配置DNS 伺服器的那台計算機的IP 地址就可以啦，這樣就可以在任何一台電腦上訪問web 和ftp 。

4. 收獲：最大的收獲就是一定要去做，親自動手去做才能發現問題。實踐去做才能有所收獲，在最後成功的那一刻，會有一種成就感。這種成就感是無法被任何其他事情所代替，困難問題是有，但這不是一個奮斗的年紀嗎？

計算機網路筆記整理

總結

一、認識

對於計算機的認識是在小學開始，但從小學到大學基本上沒有什麼深刻的認識改變。只是特別淺層次的認識，比如可以用計算機打字，可以上網查資料，可以玩游戲，可以看視頻，可以聽歌等等。隨著計算機的快速發展，網路的搭建使計算機的價值得到了最大的體現。計算機網路到底怎麼連接計算機的，到底是什麼組成了那個看不見的網路。

二、收獲

1. 首先我知道計算機網路的分類組成，知道區域網，城域網，廣域網是什麼意思。知道學校其實就是一個區域網，我們每天都會用到的172.18.20.5無線網其實就是區域網。

2. 知道計算機之間是通過傳輸媒體完成傳輸，有形媒介和無形媒介，知道雙絞線是什麼，我們宿舍里用的網線就是雙絞線，裡面有八根線，每兩根在一起。

3. 計算機的數據在傳輸過程中其實要經過一個復雜的程序，從一個用戶到另一個用戶，數據分別要經過應用層，表示層，會話層，傳輸層，網路層，數據鏈路層，最終的物理層。

4. 所有的資源共享得益於遵照相同的協議，例如TCP/IP協議，不同的層次之間也會有一個標準的協議進行傳輸。

5．了解IP 地址的組成，網路號，主機號，A 類、B 類、C 類。路由器IP 地址的配置，網路傳輸過程中的加密等問題。

㈩ 計算機網路之數據交換（電路交換，報文交換，分組交換）

如何實現數據通過網路核心從源主機到達目的主機？

就要經過網路核心進行數據交換，數據不斷從一個網路交換到另一個網路，直到到達目的主機。所以網路核心解決的基本問題就是數據交換。

數據交換主要有三種：

最典型電路交換網路：電話網路

電路交換的三個階段：

電路交換網路如何共享中繼線？
通過多路復用技術，電路交換可以共用中繼線

報文：源（應用）發送信息整體。比如要發送一個文件，那麼這個文件的信息就是要發送的報文。

分組：報文分拆出來的一系列相對較小的數據包
分組交換需要報文的拆分與重組
分組交換相對於報文交換會產生額外開銷，因為i要進行數據的拆分和重組

分組交換:統計多路復用
統計多路復用就是，按順序接受來自多個主機的分組，並且按接受的順序的發送，並不進行區分，對路由器來說，所有的分組都是等價的，所以分組交換是公用發送信道的。

不同的分組序列順序是不確定的，按需求共享，誰發送的分組多且快，那麼自然佔用的就高。

報文交換與分組交換均採用存儲-轉發交換方式
區別是：

首先從發送速率上來說，報文交換就比較簡單，易於分析

對上面的例子來說：
報文交換每次都是交換完整的報文
報文長度為M bits，鏈路帶寬為R bps，每次傳輸報文需要M/R秒
所以報文要從源主機到目的主機，就需要三次傳輸延遲

另一方面，路由器至少需要一個報文長度M那麼大的緩存

我們再來分析分組交換的過程
分組交換:報文被拆分為多個分組，分組長度為L bits，每個分組傳輸時延為L/R秒
例:M=7.5 Mbits，L=1500bits，M=5000L，R = 1.5 Mbps。

下面我們來分析分組轉發的具體過程：

第一個分組到達第一個路由器所需要的時間，是一個L/R

有趣的在於，在第二個分組到達第一個路由器的時候，第一個分組已經從第一個路由器發到了第二個路由器，這樣效率顯然提高了，分組交換不同報文交換，可以充分利用鏈路同時傳播的能力

所以分組交換發送完一個報文段，只需要

時間遠比報文交換要小
我們再考慮進行分組交換時，路由器的理論最小需要的緩存就是一個分組的大小，因此所需要的緩存也小，發送速率也快，所以計算機網路採用的是分組交換的數據交換方式。

分組交換的報文交付時間的計算公式：

分組交換允許更多用戶同時使用網路！——網路資源充分共享

分組交換絕對優於電路交換？
也並不是絕對的，分組交換同時也會產生很多問題，由於是共享的，而且分組數量一多，就會發生擁塞和分組丟失，造成巨大的分組延遲

分組交換適用於突發數據傳輸網路

電路交換適用於提供電路級性能保障?