陳鳴計算機網路筆記總結

⑴ 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……）

⑵ 計算機課程總結怎麼寫

課程總結萬能模板如下：

眨眼一個學期過了，在這一學期中學到了很多關於計算機的知識及應用，收獲頗豐，雖然之前對於這些都有接觸和了解，但通過學習才知道自己了解的還是太少了，只有通過學習才能知道自己的不足，而通過這一學期計算機的學習正好彌補了自己的不足。

雖然還有很多地方掌握的不是很好，但以後我會通過不斷地練習去慢慢掌握。通過這一學期的學習，我通過結合自己本身有了幾點體會：

1、初學者對計算機都是比較薄弱的，對一些、應用操作理解起來很困難要從整體上較好理解很把握應用軟體，不是僅僅靠買幾本專業書就能知道的，我們平時不僅要多做練習，記筆記，還要實際應用。

2、要多了解相關知識，讀思考，多提問題，多問幾個為什麼，要學以致用，計算機網路使學習、生活、工作的資源消耗大為降低。

我們是新一代的人用的都是高科技，也隨著現在的社會日新月異拍慎蠢，高科技的，需要掌握一定的計算機知識，才能更好的幫助我們工作，生活。不過有時也要動我襲陪們的腦子，要個人親身去體會、，去實踐，把各項命令的位置，功能，用法記熟，做熟。

3、提高我們整體的知識，打好基礎。在學習這一部分內容時授課老師深入淺出，讓我們自己積極動手操作，結合實踐來提高自己的操作能力，使每個學員得到了一次鍛煉的機會。

其次，學習了常用的辦公軟體，主要有word，excel，powerpoint等，以及常用的計算機知識的應用技巧，同時也學習了一些解決實際應用過程中經常出現的問題的方法，相信這次學習，會讓我在今後的工作中運用電腦時能夠得心應手。

為了提高大家的認識，老師不僅採用操作演示的辦法，而且還為我們提供實踐操作的機會。

同時在學習中我們不僅學到很多計算機方面的知識，更重要的是增進了和其他學員之間的交流。同學們坐在一起暢所欲言，互相討論，交流，把自己不理解，不明白的地方提出來，讓老師來幫助解決，這樣使得相互之間都得到了學習，鞏固知識的機會，提高了學習的效率。

通過這次學習我真正體會到了計算機知識的更新是很快的，隨著教育體制的改革和教育理念的更新，以及信息技術的飛速發展，如何接受新的教育理念，轉變我們傳統的教育觀念，來充實我們的計算機技能，已經成為我們每一個人必須要解決的第一個問題。

只有不斷地學習，才能掌握最新的知識，才能在以後把工作做得更好。我們也渴望能夠多學關於計算機方面的知識。我相信在更多的學習機會中，我們懂的也會越來越多。

課程總結注意事項：

1、無論從哪種方式設計課堂總結，都要緊扣教學內容，把握住教學重點，從而，使學生對所學知識系統化、明確化，加深理解和鞏固，達到強化記憶的目的。

2、課堂總結切忌由教師包辦代替，要師生共同參與，發揮學生的主體作用，想方設法讓學生多觀察、多思考、多分析、多討論。只有充分發揮其主觀能動性，才能發揮課堂總結的作用。

3、課堂總結孝握時，不光要從教材內容、教學要求出發，還要考慮到學生的年齡特點、心理特點、智力水平、知識結構的差異。充分利用有效的教學手段，千方百計地調動每一個學生的積極性，使學生充分地利用好每堂課的最後幾分鍾。

⑶ 計算機網路自頂向下方法多久看完

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計算機網路自頂向下方法 【第一章 計算機網路及網際網路】 原創
2021-12-08 14:43:31
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目錄
1.1 什麼是網際網路
1.1.1 具體構成描述
1.1.2 服務描述
1.1.3 網路協議
1.2 網路邊緣
1.2.1 接入網
1.3 網路核心
1.3.1分組交換
1.3.2 電路交換
1.3.3 報文交換
1.4 交換網中的時延，丟包和吞吐量
1.5 協議層次及其服務模型
1.1 什麼是網際網路
我們可以用兩種方式描述網際網路

1.1.1 具體構成描述
端系統(主機)：與網際網路相連的設備
端系統通過通信鏈路和分組交換機連接到一起
通信鏈路由不同的物理媒體組成，傳播速度用bit/s來計算
分組：當一台端系統要向另一台端系統發送數據時，發送端系統將數據分段，並為每段加上頭部位元組，由此形成的信息包叫分組
分組通過網路發送到接收端系統，在那裡被裝配成初始數據
分組交換機從它的一條入通信鏈路接收到達的消息，並從它的一條出通信鏈路轉發該條消息
最著名的分組交換機：路由器和鏈路層交換機
路由器通常用作網路核心
鏈路層交換機常用在接入網
一個分組所經歷的一系列的通信鏈路和分組交換機稱為通過網路的路徑
端系統通過**網際網路服務供應商(ISP)**接入網際網路中
每個ISP本身就是一個由多台分組交換機和通信鏈路組成的網路，各ISP為端系統提供了不同類型的網路接入
端系統，分組交換機和其他網路部件都需要運行一系列的協議
網際網路最重要的協議TCP/IP
IP協議定義了路由器和端系統之間交換的分組格式
在這里插入圖片描述

1.1.2 服務描述
分布式應用程序： 應用程序涉及在多個相互交換數據的端系統，故稱他們分布式應用程序。
與網際網路相連的端系統都有一個套接字介面，該介面規定了運行在端系統上的程序請求在網際網路基礎設施向另一個端系統上特定的目的程序交付數據的方式
網際網路套接字介面是一個發送程序必須遵守的規則合集
1.1.3 網路協議
在網際網路中，任何兩個以上的遠程通訊實體的所有活動都受協議的制約

協議定義了在兩個通訊實體之間交換的報文的格式和順序，以及報文的發送或接收一條報文或其他時間所採取的動作
1.2 網路邊緣
位於網路邊緣的主機又分為兩類：客戶和伺服器
客戶通常是桌面PC，智能手機等
伺服器是更強大的機器，用於存儲和發布Web頁面，郵件等
1.2.1 接入網
接入網：是將端系統物理連接到其邊緣路由器的網路
邊緣路由器 是端系統到任何其他遠程端系統的路徑上的第一台路由器
家庭接入有兩種最流行的類型：數字用戶線(DSL)和電纜
1.3 網路核心
網路核心： 又端系統的分組交換機和鏈路構成的網狀網路
1.3.1分組交換
端系統之間彼此交換報文，報文可以執行一種控制功能，也可以包含數據
為了從源端系統向目的端系統發送一個報文，源將上報文劃分為較小的數據塊，稱為分組
分組以鏈路的最大傳輸速率的速度通過通信鏈路
多數分組交換機在鏈路的輸入端使用存儲轉發傳輸，是指在交換機開始向輸出鏈路傳輸該分組的第一個比特之前，必須接受到整個分組
每台分組交換機和多個鏈路連接，對於每條相連的鏈路，該分組交換機具有一個輸出緩存，它用於存儲路由器准備發往那條鏈路的分組
如果該鏈路正在傳輸其他分組，那麼該分組必須在輸出緩存等待，這叫排隊時延
一個到達的分組可能發現輸出緩存已經滿了的情況，此時將出現分組丟包的情況
每個端系統都有一個IP地址。當源主機向目的主機發送一個分組時，源在該分組的首部包含了目的主機的IP地址
1.3.2 電路交換
電路交換：在這個發送者可以發送信息之前，電話網路必修要先在發送者和接受者之間建立一條連接。這是條真正的連接，在發送者和接受者之間的交換機都是維持著的。
當網路把這個電路建立好之後，在這個網路中的鏈路的傳輸速率也是維持好的。所以發送者可以以穩定的速率傳輸數據給接收者
鏈路中的電路是通過頻分復用FDM和時分復用TDM來實現的
對於FDM，鏈路的頻譜由跨越鏈路創建的所有連接共享。在連接期間鏈路為每條連結專用一個頻率。
在電話網路中，這個頻寬通常是4kHz，該頻段的寬度稱為帶寬
對於TDM，時間被劃分為固定的幀，每個幀又被劃分為固定數量的時隙
電路交換和分組交換的區別：
電路交換的三個步驟：
建立連接（分配通信資源）
通話（一直佔用通信資源）
釋放連接（歸還通信資源）
1.3.3 報文交換
報文交換
一個應用發送信息的整體就是一個報文。
在數據交換過程中，要以整個信息作為一個整體，一次性轉發到下一個鄰接路由器上，路由器再把整個報文接收到，再決定這個報文怎麼轉發，從哪個介面轉發出去，直至目的主機。
在這里插入圖片描述

1.4 交換網中的時延，丟包和吞吐量
我們希望網際網路服務在任意兩個端系統之間隨心所欲的瞬間移動數據而沒有任何數據損失，但那時不可能的，

所以計算機網路要限制在端系統之間的吞吐量：每秒能夠傳送的數據量

當一個分組從一個節點到另一個節點，該分組在沿途的每個節點經受了不同的時延：節點處理時延，排隊時延，傳輸時延，傳播時延，這些時延累加就是節點總時延
節點處理時延： 檢查分組首部和決定將該分組導向何處需要的時間
排隊時延： 在隊列中，當分組在鏈路上等待傳輸時，經受排隊時延
傳輸時延： 路由器推出整個分組需要的時間
傳播時延： 將分組傳播到另一個節點需要的時間
在這里插入圖片描述

到達分組時發現隊列滿了。由於沒有地方存儲這個分組，路由器將丟棄該分組，形成丟包

一個節點的性能不止可以從時延看出來，也可以從丟包率看出來
吞吐量

吞吐量表示在單位時間內通過某個網路（或信道、介面）的數據量
吞吐量被常用於對現實世界中的網路的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網路；吞吐量受網路帶寬或額定速率的限制。
時延帶寬積

時延帶寬積 = 傳播時延 × 帶寬
若發送端連續發送數據，則在所發送的第一個bit即將到達終點時，發送端就已經發送了時延帶寬積個bit；
鏈路的時延帶寬積又稱為以bit為單位的鏈路長度。
往返時間RRT

在許多情況下，網際網路上的信息不僅僅單方向傳輸，而是雙向交互；
我們有時候很需要知道雙向交互一次所需的時間。
利用率

信道利用率： 用來表示某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據通過）
網路利用率： 全網路的信道利用率的加權平均；
利用率並非越高越好，當某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也會迅速增加，如下圖所示；
在這里插入圖片描述

丟包率
丟包率即分組丟失率，是指在一定的時間范圍內，傳輸過程中丟失的分組數量與總分組數量的比率；
分組丟失的兩個主要原因：分組誤碼，結點交換機緩存隊列滿（網路擁塞）。
1.5 協議層次及其服務模型
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本章最重要的內容是：

（1）物理層的任務。

（2）幾種常用的信道復用技術。

（3）幾種常用的寬頻接入技術，主要是ADSL和FTTx。

1、物理層簡介

（1）物理層在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流，而不是指具體的傳輸媒體。

（2）物理層的作用是盡可能地屏蔽掉傳輸媒體和通信手段的差異。

（3）用於物理層的協議常稱為物理層規程（procere），其實物理層規程就是物理層協議。

2、物理層的主要任務 ：確定與傳輸媒體的介面有關的一些特性。

（1）機械特性：指明介面所用接線器的形狀和尺寸、引腳數目和排列、固定和鎖定裝置等。

（2）電氣特性：指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的范圍。

（3）功能特性：指明某條線上出現的某一電平的電壓的意義。

（4）過程特性：指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。

3、物理層要完成傳輸方式的轉換。

（1）數據在計算機內部多採用並行傳輸方式。

（2）數據在通信線路（傳輸媒體）上的傳輸方式一般都是串列傳輸，即逐個比特按照時間順序傳輸。

（3）物理連接的方式：點對點、多點連接或廣播連接。

（4）傳輸媒體的種類：架空明線、雙絞線、對稱電纜、同軸電纜、光纜，以及各種波段的無線信道等。

1、數據通信系統的組成

一個數據通信系統可劃分為源系統（或發送端、發送方）、傳輸系統（或傳輸網路）和目的系統（或接收端、接收方）三大部分。

（1）源系統：一般包括以下兩個部分：

（2）目的系統：一般也包括以下兩個部分：

（3）傳輸系統：可以是簡單的傳輸線，也可以是連接在源系統和目的系統之間的復雜網路系統。

2、通信常用術語

（1）通信的目的是傳送消息（message），數據（data）是運送消息的實體。

（2）數據是使用特定方式表示的信息，通常是有意義的符號序列。

（3）信息的表示可用計算機或其他機器（或人）處理或產生。

（4）信號（signal）則是數據的電氣或電磁的表現。

3、信號的分類 ：根據信號中代表消息的參數的取值方式不同

（1）模擬信號/連續信號：代表消息的參數的取值是連續的。

（2）數字信號/離散信號：代表消息的參數的取值是離散的。

1、信道

（1）信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。

（2）一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道。

（3）單向通信只需要一條信道，而雙向交替通信或雙向同時通信則都需要兩條信道（每個方向各一條）。

2、通信的基本方式 ：

（1）單向通信又稱為單工通信，只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。如無線電廣播、有線電廣播、電視廣播。

（2）雙向交替通信又稱為半雙工通信，即通信的雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送/接收。

（3）雙向同時通信又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發送和接收信息。

3、調制 （molation）

（1）基帶信號：來自信源的信號，即基本頻帶信號。許多信道不能傳輸基帶信號，必須對其進行調制。

（2）調制的分類

4、基帶調制常用的編碼方式 （如圖2-2）

（1）不歸零制：正電平代表1，負電平代表0。

（2）歸零制：正脈沖代表1，負脈沖代表0。

（3）曼徹斯特：編碼位周期中心的向上跳變代表0，位周期中心的向下跳變代表1。也可反過來定義。

（4）差分曼徹斯特：編碼在每一位的中心處始終都有跳變。位開始邊界有跳變代表0，而位開始邊界沒有跳變代表1。

5、帶通調制的基本方法

（1）調幅（AM）即載波的振幅隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於無載波或有載波輸出。

（2）調頻（FM）即載波的頻率隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於頻率f1或f2。

（3）調相（PM）即載波的初始相位隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於相位0度或180度。

（4）多元制的振幅相位混合調制方法：正交振幅調制QAM（Quadrature Amplitude Molation）。

1、信號失真

（1）信號在信道上傳輸時會不可避免地產生失真，但在接收端只要從失真的波形中能夠識別並恢復出原來的碼元信號，那麼這種失真對通信質量就沒有影響。

（2）碼元傳輸的速率越高，或信號傳輸的距離越遠，或雜訊干擾越大，或傳輸媒體質量越差，在接收端的波形的失真就越嚴重。

2、限制碼元在信道上的傳輸速率的因素

（1）信道能夠通過的頻率范圍

（2）信噪比

3、香農公式 （Shannon）

（1）香農公式（Shannon）：C = W*log2(1+S/N) (bit/s)

（2）香農公式表明：信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率就越高。

（3）香農公式指出了信息傳輸速率的上限。

（4）香農公式的意義：只要信息傳輸速率低於信道的極限信息傳輸速率，就一定存在某種辦法來實現無差錯的傳輸。

（5）在實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農的極限傳輸速率低不少,是因為香農公式的推導過程中並未考慮如各種脈沖干擾和在傳輸中產生的失真等信號損傷。

1、傳輸媒體

傳輸媒體也稱為傳輸介質或傳輸媒介，是數據傳輸系統中在發送器和接收器之間的物理通路。

2、傳輸媒體的分類

（1）導引型傳輸媒體：電磁波被導引沿著固體媒體（雙絞線、同軸電纜或光纖）傳播。

（2）非導引型傳輸媒體：是指自由空間，電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。

1、雙絞線

（1）雙絞線也稱為雙扭線， 即把兩根互相絕緣的銅導線並排放在一起，然後用規則的方法絞合（twist）起來。絞合可減少對相鄰導線的電磁干擾。

（2）電纜：通常由一定數量的雙絞線捆成，在其外麵包上護套。

（3）屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted Pair）：在雙絞線的外面再加上一層用金屬絲編織成的屏蔽層，提高了雙絞線抗電磁干擾的能力。價格比無屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted Pair）要貴一些。

（4）模擬傳輸和數字傳輸都可以使用雙絞線，其通信距離一般為幾到十幾公里。

（5）雙絞線布線標准

（6）雙絞線的使用

2、同軸電纜

（1）同軸電纜由內導體銅質芯線（單股實心線或多股絞合線）、絕緣層、網狀編織的外導體屏蔽層（也可以是單股的）以及保護塑料外層所組成。

（2）由於外導體屏蔽層的作用，同軸電纜具有很好的抗干擾特性，被廣泛用於傳輸較高速率的數據。

（3）同軸電纜主要用在有線電視網的居民小區中。

（4）同軸電纜的帶寬取決於電纜的質量。目前高質量的同軸電纜的帶寬已接近1GHz。

3、光纜

（1）光纖通信就是利用光導纖維（簡稱光纖）傳遞光脈沖來進行通信。有光脈沖為1，沒有光脈沖為0。

（2）光纖是光纖通信的傳輸媒體。

（3）多模光纖：可以存在多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。光脈沖在多模光纖中傳輸時會逐漸展寬，造成失真，多模光纖只適合於近距離傳輸。

（4）單模光纖：若光纖的直徑減小到只有一個光的波長，則光纖就像一根波導那樣，可使光線一直向前傳播，而不會產生多次反射。單模光纖的纖芯很細，其直徑只有幾個微米，製造起來成本較高。

（5）光纖通信中常用的三個波段中心：850nm，1300nm和1550nm。

（6）光纜：一根光纜少則只有一根光纖，多則可包括數十至數百根光纖，再加上加強芯和填充物，必要時還可放入遠供電源線，最後加上包帶層和外護套。

（7）光纖的優點

1、無線傳輸

（1）無線傳輸是利用無線信道進行信息的傳輸，可使用的頻段很廣。

（2）LF，MF和HF分別是低頻（30kHz-300kHz）、中頻（300kHz-3MH z）和高頻（3MHz-30MHz）。

（3）V，U，S和E分別是甚高頻（30MHz-300MHz）、特高頻（300MHz-3GHz）、超高頻（3GHz-30GHz）和極高頻（30GHz-300GHz），最高的一個頻段中的T是Tremendously。

2、短波通信： 即高頻通信，主要是靠電離層的反射傳播到地面上很遠的地方，通信質量較差。

3、無線電微波通信

（1）微波的頻率范圍為300M Hz-300GHz（波長1m-1mm），但主要使用2~40GHz的頻率范圍。

（2）微波在空間中直線傳播，會穿透電離層而進入宇宙空間，傳播距離受到限制，一般只有50km左右。

（3）傳統的微波通信主要有兩種方式，即地面微波接力通信和衛星通信。

（4）微波接力通信：在一條微波通信信道的兩個終端之間建立若干個中繼站，中繼站把前一站送來的信號經過放大後再發送到下一站，故稱為「接力」，可傳輸電話、電報、圖像、數據等信息。

（5）衛星通信：利用高空的人造同步地球衛星作為中繼器的一種微波接力通信。

（6）無線區域網使用ISM無線電頻段中的2.4GHz和5.8GHz頻段。

（7）紅外通信、激光通信也使用非導引型媒體，可用於近距離的筆記本電腦相互傳送數據。

1、復用（multiplexing）技術原理

（1）在發送端使用一個復用器，就可以使用一個共享信道進行通信。

（2）在接收端再使用分用器，把合起來傳輸的信息分別送到相應的終點。

（3）復用器和分用器總是成對使用，在復用器和分用器之間是用戶共享的高速信道。

（4）分用器（demultiplexer）的作用：把高速信道傳送過來的數據進行分用，分別送交到相應的用戶。

2、最基本的復用

（1）頻分復用FDM（Frequency Division Multiplexing）

（2）時分復用TDM（Time Division Multiplexing）：

3、統計時分復用STDM （Statistic TDM）

（1）統計時分復用STDM是一種改進的時分復用，能明顯地提高信道的利用率。

（2）集中器（concentrator）：將多個用戶的數據集中起來通過高速線路發送到一個遠地計算機。

（3）統計時分復用使用STDM幀來傳送數據，每一個STDM幀中的時隙數小於連接在集中器上的用戶數。

（4）STDM幀不是固定分配時隙，而是按需動態地分配時隙，提高了線路的利用率。

（5）統計復用又稱為非同步時分復用，而普通的時分復用稱為同步時分復用。

（6）STDM幀中每個時隙必須有用戶的地址信息，這是統計時分復用必須要有的和不可避免的一些開銷。

（7）TDM幀和STDM幀都是在物理層傳送的比特流中所劃分的幀。和數據鏈路層的幀是完全不同的概念。

（8）使用統計時分復用的集中器也叫做智能復用器，能提供對整個報文的存儲轉發能力，通過排隊方式使各用戶更合理地共享信道。此外，許多集中器還可能具有路由選擇、數據壓縮、前向糾錯等功能。

1、波分復用WDM （Wavelength Division Multiplexing）

波分復用WDM是光的頻分復用，在一根光纖上用波長來復用兩路光載波信號。

2、密集波分復用DWDM （Dense Wavelength Division Multiplexing）

密集波分復用DWDM是在一根光纖上復用幾十路或更多路數的光載波信號。

1、碼分復用CDM （Code Division Multiplexing）

（1）每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。

（2）各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，因此各用戶之間不會造成干擾。

（3）碼分復用最初用於軍事通信，現已廣泛用於民用的移動通信中，特別是在無線區域網中。

2、碼分多址CDMA （Code Division Multiple Access）。

（1）在CDMA中，每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片（chip）。通常m的值是64或128。

（2）使用CDMA的每一個站被指派一個唯一的m bit碼片序列（chip sequence）。

（3）一個站如果發送比特1，則發送m bit碼片序列。如果發送比特0，則發送該碼片序列的二進制反碼。

（4）發送信息的每一個比特要轉換成m個比特的碼片，這種通信方式是擴頻通信中的直接序列擴頻DSSS。

（5）CDMA系統給每一個站分配的碼片序列必須各不相同，並且還互相正交（orthogonal）。

（6）CDMA的工作原理：現假定有一個X站要接收S站發送的數據。

（7）擴頻通信（spread spectrum）分為直接序列擴頻DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）和跳頻擴頻FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）兩大類。

早起電話機用戶使用雙絞線電纜。長途干線採用的是頻分復用FDM的模擬傳輸方式，現在大都採用時分復用PCM的數字傳輸方式。現代電信網，在數字化的同時，光纖開始成為長途干線最主要的傳輸媒體。

1、早期的數字傳輸系統最主要的缺點：

（1）速率標准不統一。互不兼容的國際標准使國際范圍的基於光纖的高速數據傳輸就很難實現。

（2）不是同步傳輸。為了節約經費，各國的數字網主要採用准同步方式。

2、數字傳輸標准

（1）同步光纖網SONET（Synchronous Optical Network）

（2）同步數字系列SDH（Synchronous Digital Hierarchy）

（3）SDH/SONET定義了標准光信號，規定了波長為1310nm和1550nm的激光源。在物理層定義了幀結構。

（4）SDH/SONET標準的制定，使北美、日本和歐洲三種不同的數字傳輸體制在STM-1等級上獲得了統一，第一次真正實現了數字傳輸體制上的世界性標准。

互聯網的發展初期，用戶利用電話的用戶線通過數據機連接到ISP，速率最高只能達到56kbit/s。

從寬頻接入的媒體來看，寬頻接入技術可以分為有線寬頻接入和無線寬頻接入兩大類。

1、非對稱數字用戶線ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line）

（1）ADSL技術是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬頻數字業務。

（2）ADSL技術把0-4kHz低端頻譜留給傳統電話使用，把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網使用。

（3）ADSL的ITU的標準是G.992.1（或稱G.dmt，表示它使用DMT技術）。

（4）「非對稱」是指ADSL的下行（從ISP到用戶）帶寬都遠遠大於上行（從用戶到ISP）帶寬。

（5）ADSL的傳輸距離取決於數據率和用戶線的線徑（用戶線越細，信號傳輸時的衰減就越大）。

（6）ADSL所能得到的最高數據傳輸速率還與實際的用戶線上的信噪比密切相關。

2、ADSL數據機的實現方案 ：離散多音調DMT（Discrete Multi-Tone）調制技術

（1）ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個ADSL數據機。

（2）「多音調」就是「多載波」或「多子信道」的意思。

（3）DMT調制技術採用頻分復用的方法，把40kHz-1.1MHz的高端頻譜劃分為許多子信道。

（4）當ADSL啟動時，用戶線兩端的ADSL數據機就測試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質量。

（5）ADSL能夠選擇合適的調制方案以獲得盡可能高的數據率，但不能保證固定的數據率。

3、數字用戶線接入復用器DSLAM （DSL Access Multiplexer）

（1）數字用戶線接入復用器包括許多ADSL數據機。

（2）ADSL數據機又稱為接入端接單元ATU（Access Termination Unit）。

（3）ADSL數據機必須成對使用，因此把在電話端局記為ATU-C，用戶家中記為ATU-R。

（4）ADSL最大的好處就是可以利用現有電話網中的用戶線（銅線），而不需要重新布線。

（5）ADSL數據機有兩個插口：

（6）一個DSLAM可支持多達500-1000個用戶。

4、第二代ADSL

（1）ITU-T已頒布了G系列標准，被稱為第二代ADSL，ADSL2。

（1）第二代ADSL通過提高調制效率得到了更高的數據率。

（2）第二代ADSL採用了無縫速率自適應技術SRA（Seamless Rate Adaptation），可在運營中不中斷通信和不產生誤碼的情況下，根據線路的實時狀況，自適應地調整數據率。

（3）第二代ADSL改善了線路質量評測和故障定位功能。

5、ADSL技術的變型 ：xDSL

ADSL並不適合於企業，為了滿足企業的需要，產生了ADSL技術的變型：xDSL。

（1）對稱DSL（Symmetric DSL，SDSL）：把帶寬平均分配到下行和上行兩個方向，每個方向的速度分別為384kbit/s或1.5Mbit/s，距離分別為5.5km或3km。

（2）HDSL（High speed DSL）：使用一對線或兩對線的對稱DSL，是用來取代T1線路的高速數字用戶線，數據速率可達768KBit/s或1.5Mbit/s，距離為2.7-3.6km。

（3）VDSL（Very high speed DSL）：比ADSL更快的、用於短距離傳送（300-1800m），即甚高速數字用戶線，是ADSL的快速版本。

1、光纖同軸混合網HFC （Hybrid Fiber Coax）

（1）光纖同軸混合網HFC是在有線電視網的基礎上改造開發的一種居民寬頻接入網。

（2）光纖同軸混合網HFC可傳送電視節目，能提供電話、數據和其他寬頻交互型業務。

（3）有線電視網最早是樹形拓撲結構的同軸電纜網路，採用模擬技術的頻分復用進行單向廣播傳輸。

2、光纖同軸混合網HFC的主要特點：

（1）HFC網把原有線電視網中的同軸電纜主幹部分改換為光纖，光纖從頭端連接到光纖結點（fiber node）。

（2）在光纖結點光信號被轉換為電信號，然後通過同軸電纜傳送到每個用戶家庭。

（3）HFC網具有雙向傳輸功能，而且擴展了傳輸頻帶。

（4）連接到一個光纖結點的典型用戶數是500左右，但不超過2000。

3、電纜數據機 （cable modem）

（1）模擬電視機接收數字電視信號需要把機頂盒（set-top box）的設備連接在同軸電纜和電視機之間。

（2）電纜數據機：用於用戶接入互聯網，以及在上行信道中傳送交互數字電視所需的一些信息。

（3）電纜數據機可以做成一個單獨的設備，也可以做成內置式的，安裝在電視機的機頂盒裡面。

（4）電纜數據機不需要成對使用，而只需安裝在用戶端。

（5）電纜數據機必須解決共享信道中可能出現的沖突問題，比ADSL數據機復雜得多。

信號在陸地上長距離的傳輸，已經基本實現了光纖化。遠距離的傳輸媒體使用光纜。只是到了臨近用戶家庭的地方，才轉為銅纜（電話的用戶線和同軸電纜）。

1、多種寬頻光纖接入方式FTTx

（1）多種寬頻光纖接入方式FTTx，x可代表不同的光纖接入地點，即光電轉換的地方。

（2）光纖到戶FTTH（Fiber To The Home）：把光纖一直鋪設到用戶家庭，在光纖進入用戶後，把光信號轉換為電信號，可以使用戶獲得最高的上網速率。

（3）光纖到路邊FTTC（C表示Curb）

（4）光纖到小區FTTZ（Z表示Zone）

（5）光纖到大樓FTTB（B表示Building）

（6）光纖到樓層FTTF（F表示Floor）

（7）光纖到辦公室FTTO（O表示Office）

（8）光纖到桌面FTTD（D表示Desk）

2、無源光網路PON （Passive Optical Network）

（1）光配線網ODN（Optical Distribution Network）：在光纖干線和廣大用戶之間，鋪設的轉換裝置，使得數十個家庭用戶能夠共享一根光纖干線。

（2）無源光網路PON（Passive Optical Network），即無源的光配線網。

（3） 無源：表明在光配線網中無須配備電源，因此基本上不用維護，其長期運營成本和管理成本都很低。

（4）光配線網採用波分復用，上行和下行分別使用不同的波長。

（5）光線路終端OLT（ Optical Line Terminal）是連接到光纖干線的終端設備。

（6）無源光網路PON下行數據傳輸

（7）無源光網路PON上行數據傳輸

當ONU發送上行數據時，先把電信號轉換為光信號，光分路器把各ONU發來的上行數據匯總後，以TDMA方式發往OLT，而發送時間和長度都由OLT集中控制，以便有序地共享光纖主幹。

（8）從ONU到用戶的個人電腦一般使用乙太網連接，使用5類線作為傳輸媒體。

（9）從總的趨勢來看，光網路單元ONU越來越靠近用戶的家庭，即「光進銅退」。

3、無源光網路PON的種類

（1）乙太網無源光網路EPON（Ethernet PON）

（2）吉比特無源光網路GPON（Gigabit PON）

⑸ 傳輸層只包括面向連接的數據報對嗎

1. 傳輸層提供的服務
1.1 傳輸層的功能
傳輸層提供應用進程之間的邏輯通信(即端到端的通信)

與網路層的區別是，網路層提供的是主機之間的邏輯通信。
從網路層來說，通信的雙方是兩台主機，IP 數據報的首部給出了這兩台主機的IP地址。
但「兩台主機之間的通信」實際上是兩台主機中的應用進程之間的通信，應用進程之間的通信又稱端到端的邏輯通信。
這里「邏輯通信」的意思是：傳輸層之間的通信好像是沿水平方向傳送數據啟譽，但事實上這兩個傳輸層之間並沒有一條水平方向的物理連接。
復用和分用

復用是指發送方不同的應用進程都可使用同一個傳輸層協議傳送數據;
分用是指接收方的傳輸層在剝去報文的首部後能夠把這些數據正確交付到目的應用進程。
注意：

傳輸層的復用分用功能與網路層的復用分用功能不同。
網路層的復用是指發送方不同協議的數據都可以封裝成IP數據報發送出去,
網路層的分用是指接收方的網路層在剝宴賀去首部後把數據交付給相應的協議。
傳輸層還要對收到的報文進行差錯檢測(首部和數據部分)
網路層只檢查IP數據報的首部，不檢驗數據部分是否出錯。

提供兩種不同的傳輸協議，即面向連接的TCP和無連接的UDP
網路層無法同時實現兩種協議(即在網路層要麼只提供面向連接的服務，如虛電路；要麼只提供無連接服務，如數據報，而不可能在網路層同時存在這兩種方式)。

1.2 傳輸層定址與埠
埠是傳輸層服務訪問點(TSAP)，它在傳輸層的作用類似於IP地址在網路層的作用或MAC地址在數據鏈路層的作用，只不過IP地址和MAC地址標識的是主機，而埠標識的是主機中的應用進程。
數據鏈路層的SAP是MAC地址，網路層的SAP是IP地址，傳輸層的SAP是埠。
在協議棧層間的抽象的協議埠是軟體埠，它與路由器或交換機上的硬體埠是完全不同的概念。
硬體埠是不同硬體設備進行交互的介面，而軟體埠是應用層的各種協議進程與傳輸實體進行層間交互的一種地址。
知名埠號
套接字

在網路中通過IP地址來標識和區別不同的主機，通過埠號來標識和區分一台主機中的不同應用進程。在網路中採用發送方和接收方的套接字(Socket)組合來識別端點。
1.3 無連接服務與面向連接服務
面向連接的傳輸控制協議TCP
傳送數據之前必須建立連接，數據傳送結束後要釋放連接。不提供廣播或多播服務。由於TCP要提供可靠的面向連接的傳輸服務，因此不可避免增加了許多開銷：確認、流量控制、計時器及連接管理等。
TCP主要適用於可靠性更重要的場合，如文件傳輸協議(FTP)、超文本傳輸協議(HTTP)、遠程登錄(TELNET)等。
無連接的用戶數據報協議UDP
傳送數據之前不需要建立連接，收到UDP報文後也不需要給出任何確認。
UDP的應用主要包括小文件傳送協議(TFTP)、DNS、SNMP和實時傳輸協議(RTP)。
2. UDP協議
UDP只在IP數據報服務之上增加了很少功能，即復用分用和差錯檢測功能。
UDP的主要特點：
UDP是無連接的
UDP不會引入建立連接的時延。試想如果DNS運行在TCP而非UDP上，那麼DNS的速度會慢很多。HTTP使用TCP而非UDP，是因為對於基於文本數據的Web網頁來說，可靠性是至關重要的。
TCP需要在端系統中維護連接狀態。此連接狀態包括接收和發送緩存、擁塞控制參數和序號與確認號的參數。而UDP不維護連接狀態，也不跟蹤這些參數。
UDP使用最大努力交付，即不保證可靠交付。晌旁派
但這並不意味著應用對數據的要求是不可靠的，因此所有維護傳輸可靠性的工作需要用戶在應用層來完成。應用實體可以根據應用的需求來靈活設計自己的可靠性機制。
UDP是面向報文的，適合一次性傳輸少量數據的網路應用。
既不合並，也不拆分，而是保留這些報文的邊界。應用層給UDP多長的報文，UDP就照樣發送，即一次發一個完整報文。
UDP無擁塞控制，適合很多實時應用。
UDP首部開銷小
TCP有20B的首部開銷，而UDP僅有8B的開銷。
2.1 UDP數據報
UDP首部格式
源埠。源埠號。在需要對方回信時選用，不需要時可用全0。
目的埠。目的埠號。這在終點交付報文時必須使用到。
長度。UDP數據報的長度(包括首部和數據)，其最小值是8 (僅有首部)。
校驗和。檢測UDP數據報在傳輸中是否有錯。有錯就丟棄。該欄位是可選的，當源主機不想計算校驗和時，則直接令該欄位為全0。
2.2 UDP校驗

3. TCP協議
TCP協議特點
3.1 TCP報文段
TCP報文段的首部格式
TCP傳送的數據單元稱為報文段。一個TCP報文段分為TCP首部和TCP數據兩部分，整個TCP報文段作為IP數據報的數據部分封裝在IP數據報中
首部的前20B是固定的。TCP報文段的首部最短為20B，後面有4N位元組是根據需要而增加的選項，通常長度為4B的整數倍。
TCP報文段既可以用來運載數據，又可以用來建立連接、釋放連接和應答。
序號。在一個TCP連接中傳送的位元組流中的每一個位元組都按順序編號，本欄位表示本報文段所發送數據的第一個位元組的序號。
確認號欄位。佔4B，是期望收到對方的下一個報文段的數據的第一個位元組的序號。若確認號為N，則表明到序號N - 1為止的所有數據都已正確收到。
數據偏移(即首部長度)。佔4位，這里不是IP數據報分片的那個數據偏移，而是表示首部長度，它指出TCP報文段的數據起始處距離TCP報文段的起始處有多遠。「數據偏移」的單位是32位(以4B為計算單位)。因此當此欄位的值為15時，達到TCP首部的最大長度60B。
保留欄位。佔6位，保留為今後使用，但目前應置為0，該欄位可以忽略不計。
控制位
緊急位URG。URG = 1時，表明緊急指針欄位有效。它告訴系統報文段中有緊急數據，應盡快傳送(相當於高優先順序的數據)。但URG需要和緊急指針配套使用，即數據從第一個位元組到緊急指針所指位元組就是緊急數據。
確認位ACK。只有當ACK = 1時確認號欄位才有效。當ACK=0時，確認號無效。TCP規定，在連接建立後所有傳送的報文段都必須把ACK置1。
推送位PSH (Push)。 接收TCP收到PSH = 1的報文段，就盡快地交付給接收應用進程而不再等到整個緩存都填滿後再向上交付。
復位位RST (Reset)。RST=1時，表明TCP連接中出現嚴重差錯(如主機崩潰或其他原因)，必須釋放連接，然後再重新建立運輸連接。
同步位SYN。同步SYN= 1表示這是一個連接請求或連接接收報文。當SYN=1, ACK=0時，表明這是一個連接請求報文，對方若同意建立連接，則在響應報文中使用SYN=1, ACK=1。即SYN= 1表示這是一個連接請求或連接接收報文。
終止位FIN (Finish)。用來釋放一個連接。FIN= 1表明此報文段的發送方的數據已發送完畢，並要求釋放傳輸連接。
窗口欄位。佔2B。它指出現在允許對方發送的數據量，接收方的數據緩存空間是有限的，因此用窗口值作為接收方讓發送方設置其發送窗口的依據，單位為位元組。
例如，假設確認號是701，窗口欄位是1000。這表明，從701號算起，發送此報文段的接收方方還有接收1000B數據(位元組序號為701 ~1700)的接收緩存空間。
校驗和。佔2B。校驗和欄位檢驗的范圍包括首部和數據兩部分。在計算校驗和時，和UDP一樣，要在TCP報文段的前面加上12B的偽首部(只需將UDP偽首部的第4個欄位，即協議欄位的17改成6，其他的和UDP一樣)。
緊急指針欄位。佔16 位，指出在本報文段中緊急數據共有多少位元組(緊急數據放在本報文段數據的最前面)。
選項欄位。長度可變。TCP最初只規定了一種選項，即最大報文段長度(Maximum SegmentSize，MSS)。MSS是TCP報文段中的數據欄位的最大長度。窗口擴大、時間戳、選擇確認
填充欄位。這是為了使整個首部長度是4B的整數倍。填充0.
3.2 TCP連接管理
TCP是面向連接的協議，因此每個TCP連接都有三個階段：連接建立、數據傳送和連接釋放。
TCP連接的管理就是使運輸連接的建立和釋放都能正常進行。
每條TCP連接通過通信兩端的兩個端點( 即兩個套接字)確定。
在TCP連接建立的過程中，要解決以下三個問題：

要使每一方都能夠確知對方的存在。
要允許雙方協商一些參數(如最大窗口值、是否使用窗口擴大選項、時間戳選項及服務質量等)。
能夠對運輸實體資源( 如緩存大小、連接表中的項目等)進行分配。
連接的建立 - - - 三次握手
seq為序號欄位，標明本次報文段數據部分的第一個位元組的序號
ack是確認號欄位，告訴對方我接下來應該接收的數據是從位元組序號ack開始的數據
ACK是確認位,0時確認號欄位ack無效，1時確認號欄位ack有效
SYN是同步位
TCP提供的是全雙工通信，因此通信雙方的應用進程在任何時候都能發送數據。
伺服器端的資源是在完成第二次握手時分配的
而客戶端的資源是在完成第三次握手時分配的，這就使得伺服器易於受到SYN洪泛攻擊。
SYN泛洪攻擊
TCP連接釋放----四次握手
TCP連接建立和釋放的總結
連接建立。分為3步：
①SYN=1，seq=x。
②SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+ 1。
③ACK=1，seq=x+1，ack=y+ 1。
釋放連接。分為4步：
①FIN=1，seq= u
②ACK=1，seq=v，ack=u+ 1。
③FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+ 1。
④ACK=1，seq=u+1，ack=w+ 1。
3.3 TCP可靠傳輸
序號
確認

重傳
3.4 TCP流量控制
在通信過程中，接收方根據自己接收緩存的大小，動態地調整發送方的發送窗口大小，這稱為接收窗口rwnd, 即調整TCP報文段首部中的「窗口」欄位值，來限制發送方向網路注入報文的速率。
同時，發送方根據其對當前網路擁塞程序的估計而確定的窗口值，這稱為擁塞窗口cwnd，其大小與網路的帶寬和時延密切相關。
發送方的發送窗口取接收窗口rwnd和擁塞窗口cwnd的最小值。
傳輸層和數據鏈路層的流量控制的區別是:
傳輸層定義端到端用戶之間的流量控制，數據鏈路層定義兩個中間的相鄰結點的流量控制。
另外，數據鏈路層的滑動窗口協議的窗口大小不能動態變化，傳輸層的則可以動態變化。
3.5 TCP擁塞控制
擁塞控制，是指防止過多的數據注入網路，保證網路中的路由器或鏈路不致過載。
出現擁塞時，端點並不了解到擁塞發生的細節，對通信連接的端點來說，擁塞往往表現為通信時延的增加。當然，擁塞控制和流量控制也有相似的地方，即它們都通過控制發送方發送數據的速率來達到控制效果。

擁塞控制與流量控制的區別

擁塞控制是讓網路能夠承受現有的網路負荷，是一個全局性的過程，涉及所有的主機、所有的路由器，以及與降低網路傳輸性能有關的所有因素。
流量控制往往是指點對點的通信量的控制，即接收端控制發送端，它所要做的是抑制發送端發送數據的速率，以便使接收端來得及接收。
擁塞控制的4種演算法：慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復
慢開始與擁塞避免
慢開始演算法
使用慢開始演算法後，每經過一個傳輸輪次(即往返時延RTT)，擁塞窗口cwnd就會加倍，即cwnd的大小指數式增長。這樣，慢開始一直把擁塞窗口cwnd增大到一個規定的慢開始門限ssthresh(閾值)，然後改用擁塞避免演算法。
擁塞避免演算法
擁塞避免演算法的做法如下：發送端的擁塞窗口cwnd每經過一個往返時延RTT就增加一個MSS的大小，而不是加倍，使cwnd按線性規律緩慢增長(即加法增大)，而當出現一次超時(網路擁塞)時，令慢開始門限ssthresh等於當前cwnd的一半(即乘法減小)。
根據cwnd的大小執行不同的演算法，可歸納如下:
●當cwnd < ssthresh時，使用慢開始演算法。
●當 cwnd > ssthresh時，停止使用慢開始演算法而改用擁塞避免演算法。
●當cwnd = sthresh時，既可使用慢開始演算法，又可使用擁塞避免演算法(通常做法)。
在慢開始和擁塞避免演算法中使用了「乘法減小」和「加法增大」方法。

「乘法減小」是指不論是在慢開始階段還是在擁塞避免階段，只要出現一次超時(即很可能出現了網路擁塞)，就把慢開始門限值ssthresh設置為當前擁塞窗口值的一半。網路頻繁出現擁塞時，ssthresh 值就下降得很快，以大大減少注入網路的分組數。
「加法增大」是指執行擁塞避免演算法後，在收到對所有報文段的確認後(即經過一個 RTT),就把擁塞窗口cwnd增加一個MSS大小，使擁塞窗口緩慢增大，以防止網路過早出現擁塞。
快重傳和快恢復
快重傳
當發送方連續收到三個重復的ACK報文時，直接重傳對方尚未收到的報文段，而不必等待那個報文段設置的重傳計時器超時。
快恢復
發送端收到連續三個冗餘ACK (即重復確認)時，執行「乘法減小」演算法，把慢開始門限ssthresh 設置為出現擁塞時發送方cwnd的一半。
在流量控制中，發送方發送數據的量由接收方決定，而在擁塞控制中，則由發送方自己通過檢測網路狀況來決定。
注意： 發送方發送窗口的實際大小由流量控制和擁塞控制共同決定。

當發送方檢測到超時的時候，就採用慢開始和擁塞避免；
當發送方接收到冗餘ACK時，就採用快重傳和快恢復。

【參考文章】
https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/104722679

計算機網路
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⑹ 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。

⑺ 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。

⑻ 計算機網路第四章（網路層）

4.1、網路層概述

簡介

網路層的主要任務是 實現網路互連 ，進而 實現數據包在各網路之間的傳輸

這些異構型網路N1~N7如果只是需要各自內部通信，他們只要實現各自的物理層和數據鏈路層即可

但是如果要將這些異構型網路互連起來，形成一個更大的互聯網，就需要實現網路層設備路由器

有時為了簡單起見，可以不用畫出這些網路，圖中N1~N7，而將他們看做是一條鏈路即可

要實現網路層任務，需要解決一下主要問題：

網路層向運輸層提供怎樣的服務（「可靠傳輸」還是「不可靠傳輸」）

在數據鏈路層那課講過的可靠傳輸，詳情可以看那邊的筆記：網路層對以下的 分組丟失 、 分組失序 、 分組重復 的傳輸錯誤採取措施，使得接收方能正確接受發送方發送的數據，就是 可靠傳輸 ，反之，如果什麼措施也不採取，則是 不可靠傳輸

網路層定址問題

路由選擇問題

路由器收到數據後，是依據什麼來決定將數據包從自己的哪個介面轉發出去？

依據數據包的目的地址和路由器中的路由表

但在實際當中，路由器是怎樣知道這些路由記錄？

由用戶或網路管理員進行人工配置，這種方法只適用於規模較小且網路拓撲不改變的小型互聯網

另一種是實現各種路由選擇協議，由路由器執行路由選擇協議中所規定的路由選擇演算法，而自動得出路由表中的路有記錄，這種方法更適合規模較大且網路拓撲經常改變的大型互聯網

補充 網路層（網際層） 除了 IP協議 外，還有之前介紹過的 地址解析協議ARP ，還有 網際控制報文協議ICMP ， 網際組管理協議IGMP

總結

4.2、網路層提供的兩種服務

在計算機網路領域，網路層應該向運輸層提供怎樣的服務（「 面向連接 」還是「 無連接 」）曾引起了長期的爭論。

爭論焦點的實質就是： 在計算機通信中，可靠交付應當由誰來負責 ？是 網路 還是 端系統 ？

面向連接的虛電路服務

一種觀點：讓網路負責可靠交付

這種觀點認為，應藉助於電信網的成功經驗，讓網路負責可靠交付，計算機網路應模仿電信網路，使用 面向連接 的通信方式。

通信之前先建立 虛電路 (Virtual Circuit)，以保證雙方通信所需的一切網路資源。

如果再使用可靠傳輸的網路協議，就可使所發送的分組無差錯按序到達終點，不丟失、不重復。

發送方 發送給 接收方 的所有分組都沿著同一條虛電路傳送

虛電路表示這只是一條邏輯上的連接，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲轉發方式傳送，而並不是真正建立了一條物理連接。

請注意，電路交換的電話通信是先建立了一條真正的連接。

因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但並不完全一樣

無連接的數據報服務

另一種觀點：網路提供數據報服務

互聯網的先驅者提出了一種嶄新的網路設計思路。

網路層向上只提供簡單靈活的、 無連接的 、 盡最大努力交付 的 數據報服務 。

網路在發送分組時不需要先建立連接。每一個分組（即 IP 數據報）獨立發送，與其前後的分組無關（不進行編號）。

網路層不提供服務質量的承諾 。即所傳送的分組可能出錯、丟失、重復和失序（不按序到達終點），當然也不保證分組傳送的時限。

發送方 發送給 接收方 的分組可能沿著不同路徑傳送

盡最大努力交付

如果主機（即端系統）中的進程之間的通信需要是可靠的，那麼就由網路的 主機中的運輸層負責可靠交付（包括差錯處理、流量控制等） 。

採用這種設計思路的好處是 ：網路的造價大大降低，運行方式靈活，能夠適應多種應用。

互連網能夠發展到今日的規模，充分證明了當初採用這種設計思路的正確性。

虛電路服務與數據報服務的對比

對比的方面 虛電路服務 數據報服務

思路 可靠通信應當由網路來保證 可靠通信應當由用戶主機來保證

連接的建立 必須有 不需要

終點地址 僅在連接建立階段使用，每個分組使用短的虛電路號 每個分組都有終點的完整地址

分組的轉發 屬於同一條虛電路的分組均按照同一路由進行轉發 每個分組獨立選擇路由進行轉發

當結點出故障時 所有通過出故障的結點的虛電路均不能工作 出故障的結點可能會丟失分組，一些路由可能會發生變化

分組的順序 總是按發送順序到達終點 到達終點時不一定按發送順序

端到端的差錯處理和流量控制 可以由網路負責，也可以由用戶主機負責 由用戶主機負責

4.3、IPv4

概述

分類編制的IPv4地址

簡介

每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成，其中一個欄位是 網路號 net-id ，它標志主機（或路由器）所連接到的網路，而另一個欄位則是 主機號 host-id ，它標志該主機（或路由器）。

主機號在它前面的網路號所指明的網路范圍內必須是唯一的。

由此可見， 一個 IP 地址在整個互聯網范圍內是唯一的 。

A類地址

B類地址

C類地址

練習

總結

IP 地址的指派范圍

一般不使用的特殊的 IP 地址

IP 地址的一些重要特點

(1) IP 地址是一種分等級的地址結構 。分兩個等級的好處是：

第一 ，IP 地址管理機構在分配 IP 地址時只分配網路號，而剩下的主機號則由得到該網路號的單位自行分配。這樣就方便了 IP 地址的管理。

第二 ，路由器僅根據目的主機所連接的網路號來轉發分組（而不考慮目的主機號），這樣就可以使路由表中的項目數大幅度減少，從而減小了路由表所佔的存儲空間。

(2) 實際上 IP 地址是標志一個主機（或路由器）和一條鏈路的介面 。

當一個主機同時連接到兩個網路上時，該主機就必須同時具有兩個相應的 IP 地址，其網路號 net-id 必須是不同的。這種主機稱為 多歸屬主機 (multihomed host)。

由於一個路由器至少應當連接到兩個網路（這樣它才能將 IP 數據報從一個網路轉發到另一個網路），因此 一個路由器至少應當有兩個不同的 IP 地址 。

(3) 用轉發器或網橋連接起來的若干個區域網仍為一個網路 ，因此這些區域網都具有同樣的網路號 net-id。

(4) 所有分配到網路號 net-id 的網路，無論是范圍很小的區域網，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網，都是平等的。

劃分子網的IPv4地址

為什麼要劃分子網

在 ARPANET 的早期，IP 地址的設計確實不夠合理：

IP 地址空間的利用率有時很低。

給每一個物理網路分配一個網路號會使路由表變得太大因而使網路性能變壞。

兩級的 IP 地址不夠靈活。

如果想要將原來的網路劃分成三個獨立的網路

所以是否可以從主機號部分借用一部分作為子網號

但是如果未在圖中標記子網號部分，那麼我們和計算機又如何知道分類地址中主機號有多少比特被用作子網號了呢？

所以就有了劃分子網的工具： 子網掩碼

從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個「 子網號欄位 」，使兩級的 IP 地址變成為 三級的 IP 地址 。

這種做法叫做 劃分子網 (subnetting) 。

劃分子網已成為互聯網的正式標准協議。

如何劃分子網

基本思路

劃分子網純屬一個 單位內部的事情 。單位對外仍然表現為沒有劃分子網的網路。

從主機號 借用 若干個位作為 子網號 subnet-id，而主機號 host-id 也就相應減少了若干個位。

凡是從其他網路發送給本單位某個主機的 IP 數據報，仍然是根據 IP 數據報的 目的網路號 net-id，先找到連接在本單位網路上的路由器。

然後 此路由器 在收到 IP 數據報後，再按 目的網路號 net-id 和 子網號 subnet-id 找到目的子網。

最後就將 IP 數據報直接交付目的主機。

劃分為三個子網後對外仍是一個網路

優點

1.  減少了 IP 地址的浪費        2.  使網路的組織更加靈活        3.  更便於維護和管理

劃分子網純屬一個單位內部的事情，對外部網路透明 ，對外仍然表現為沒有劃分子網的一個網路。

子網掩碼

(IP 地址) AND (子網掩碼) = 網路地址 重要，下面很多相關知識都會用到

舉例

例子1

例子2

默認子網掩碼

總結

子網掩碼是一個網路或一個子網的重要屬性。

路由器在和相鄰路由器交換路由信息時，必須把自己所在網路（或子網）的子網掩碼告訴相鄰路由器。

路由器的路由表中的每一個項目，除了要給出目的網路地址外，還必須同時給出該網路的子網掩碼。

若一個路由器連接在兩個子網上，就擁有兩個網路地址和兩個子網掩碼。

無分類編址的IPv4地址

為什麼使用無分類編址

無分類域間路由選擇 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。

CIDR 最主要的特點

CIDR使用各種長度的「 網路前綴 」(network-prefix)來代替分類地址中的網路號和子網號。

IP 地址從三級編址（使用子網掩碼）又回到了兩級編址 。

如何使用無分類編址

舉例

路由聚合（構造超網）

總結

IPv4地址的應用規劃

給定一個IPv4地址快，如何將其劃分成幾個更小的地址塊，並將這些地址塊分配給互聯網中不同網路，進而可以給各網路中的主機和路由器介面分配IPv4地址

定長的子網掩碼FLSM（Fixed Length Subnet Mask）

劃分子網的IPv4就是定長的子網掩碼

舉例

通過上面步驟分析，就可以從子網1 ~ 8中任選5個分配給左圖中的N1 ~ N5

採用定長的子網掩碼劃分，只能劃分出2^n個子網，其中n是從主機號部分借用的用來作為子網號的比特數量，每個子網所分配的IP地址數量相同

但是也因為每個子網所分配的IP地址數量相同，不夠靈活，容易造成IP地址的浪費

變長的子網掩碼VLSM（Variable Length Subnet Mask）

無分類編址的IPv4就是變長的子網掩碼

舉例

4.4、IP數據報的發送和轉發過程

舉例

源主機如何知道目的主機是否與自己在同一個網路中，是直接交付，還是間接交付？

可以通過 目的地址IP 和 源地址的子網掩碼 進行 邏輯與運算 得到 目的網路地址

如果 目的網路地址 和 源網路地址 相同 ，就是 在同一個網路 中，屬於 直接交付

如果 目的網路地址 和 源網路地址 不相同 ，就 不在同一個網路 中，屬於 間接交付 ，傳輸給主機所在網路的 默認網關 （路由器——下圖會講解）,由默認網關幫忙轉發

主機C如何知道路由器R的存在？

用戶為了讓本網路中的主機能和其他網路中的主機進行通信，就必須給其指定本網路的一個路由器的介面，由該路由器幫忙進行轉發，所指定的路由器，也被稱為 默認網關

例如。路由器的介面0的IP地址192.168.0.128做為左邊網路的默認網關

主機A會將該IP數據報傳輸給自己的默認網關，也就是圖中所示的路由器介面0

路由器收到IP數據報後如何轉發？

檢查IP數據報首部是否出錯：

若出錯，則直接丟棄該IP數據報並通告源主機

若沒有出錯，則進行轉發

根據IP數據報的目的地址在路由表中查找匹配的條目：

若找到匹配的條目，則轉發給條目中指示的嚇一跳

若找不到，則丟棄該數據報並通告源主機

假設IP數據報首部沒有出錯，路由器取出IP數據報首部各地址欄位的值

接下來路由器對該IP數據報進行查表轉發

逐條檢查路由條目，將目的地址與路由條目中的地址掩碼進行邏輯與運算得到目的網路地址，然後與路由條目中的目的網路進行比較，如果相同，則這條路由條目就是匹配的路由條目，按照它的下一條指示，圖中所示的也就是介面1轉發該IP數據報

路由器是隔離廣播域的

4.5、靜態路由配置及其可能產生的路由環路問題

概念

多種情況舉例

靜態路由配置

舉例

默認路由

舉例

默認路由可以被所有網路匹配，但路由匹配有優先順序，默認路由是優先順序最低的

特定主機路由

舉例

有時候，我們可以給路由器添加針對某個主機的特定主機路由條目

一般用於網路管理人員對網路的管理和測試

多條路由可選，匹配路由最具體的

靜態路由配置錯誤導致路由環路

舉例

假設將R2的路由表中第三條目錄配置錯了下一跳

這導致R2和R3之間產生了路由環路

聚合了不存在的網路而導致路由環路

舉例

正常情況

錯誤情況

解決方法

黑洞路由的下一跳為null0，這是路由器內部的虛擬介面，IP數據報進入它後就被丟棄

網路故障而導致路由環路

舉例

解決方法

添加故障的網路為黑洞路由

假設。一段時間後故障網路恢復了

R1又自動地得出了其介面0的直連網路的路由條目

針對該網路的黑洞網路會自動失效

如果又故障

則生效該網路的黑洞網路

總結

4.6、路由選擇協議

概述

網際網路所採用的路由選擇協議的主要特點

網際網路採用分層次的路由選擇協議

自治系統 AS ：在單一的技術管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種 AS 內部的路由選擇協議和共同的度量以確定分組在該 AS 內的路由，同時還使用一種 AS 之間的路由選擇協議用以確定分組在 AS之間的路由。

自治系統之間的路由選擇簡稱為域間路由選擇，自治系統內部的路由選擇簡稱為域內路由選擇

域間路由選擇使用外部網關協議EGP這個類別的路由選擇協議

域內路由選擇使用內部網關協議IGP這個類別的路由選擇協議

網關協議 的名稱可稱為 路由協議

常見的路由選擇協議

⑼ 計算機網路自頂向下方法讀書筆記

link

Client發送一個特殊的 SYN報文段 （標志位SYN置為1）。隨機產生一個初始序號值seq=x，發送給Server，Client進入SYN_SENT狀態，等待Server確認。

Server收到數據包後由標志位SYN=1知道Client請求建立連接，會為該TCP連接分配TCP緩存和變數。並向client發送允許連接報文段的ACK報文段（ACK標志位設置為1），報文段中SYN=1, ack=x+1，並隨機產生一個服務端的初始序號seq=y。發送後，Server進入SYN_RCVD狀態。

Client收到確認後，也要給該連接分配緩存和變數。將發送一個ACK報文段對伺服器的允許連接的報文段進行確認。設置ack=y+1。因為連接已被建立了SYN被置為0。Client和Server進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，隨後Client與Server之間可以開始傳輸數據了。以後每個階段中SYN都將被置為0.

Client（也可以是server，後面流程相反）設置seq=u, 發送一個FIN報文段（FIN標志位設置為1），Client進入FIN_WAIT_1狀態。表示client沒有數據要發送給server了。

Server收到FIN後，發送一個ACK報文段給Client，ack=u+1，並隨機產生一個服務端的初始序號seq=v, Server進入CLOSE_WAIT狀態。表示「同意」client關閉請求

Server發送一個FIN報文段，用來請求關閉Server到Client的數據傳送，同時包含ack=u+1，並隨機產生一個服務端的初始序號seq=w，server進入LAST_ACK狀態。

Client收到FIN後，Client進入TIME_WAIT狀態，接著發送一個ACK報文段ack=w+1給Server， Server收到後進入CLOSED狀態。client在等待了某個固定時間（兩個最大段生命周期，2MSL）之後，沒有收到伺服器端的 ACK ，認為伺服器端已經正常關閉連接，於是自己也關閉連接，進入 CLOSED 狀態。（目的是如果server由於網路原因沒有收到最後的ACK，server將會再發送一個FIN，但若此時client已經CLOSED，則無法回復。因此引入了等待2MSL的流程）。自此就完成了四次揮手，主機中的連接資源也被釋放。

其中 生存時間（TTL） 欄位用來確保數據不會永遠在網路中循環。每當一台路由器處理數據報時，該欄位的值減1。若TTL欄位減為0，則該數據報必須丟棄。

跨網路通信需要經過路由器，同一網路間的通信不需要。127隻有127.0.0.1一個地址可用，代表當前計算機自己。255.255.255.255是 廣播地址 。當一台主機向廣播地址發出數據報時，該報文會交付給網路中的所有主機。