陈鸣计算机网络笔记总结

⑴ 计算机网络笔记——数据链路层（停等协议、GBN、SR）

流量控制：防止发送端发送和接收端接收速度不匹配造成传输错误

传输层和数据链路层均有流量控制，但是控制手法不一样

传输层：端到端，接收端向发送端发送一个窗口公告。告诉发送端目前我能接收多少
数据链路层：点到点，接收端接收不下的就不回复确认（ack），让发送端自己重传

涉及协议较多分批写

优点 ：最简单的控制协议
缺点 ：但是性能较弱,信道利用率低

控制方法 ：
发送方：发送一个帧
接收方：接收到帧后返回改帧的ack
发送方：接收到ack后发送下一个帧

差错控制 ：

注意 ：

滑动窗口协议是基于停止等待协议的优化版本
停止等待协议性能是因为需要等待ack之后才能发送下一个帧，在传送的很长时间内信道一直在等待状态
滑动窗口则利用缓冲思想，允许连续发送(未收到ack之前)多个帧，以加强信道利用

窗口 ：其实就是缓冲帧的一个容器，将处理好的帧发送到缓冲到窗口，可以发送时就可以直接发送，借此优化性能。一个帧对应一个窗口。

GBN是滑动窗口中的一种，其中 发送窗口 > 1 , 接收窗口=1 因发送错误后需要退回到最后正确连续帧位置开始重发，故而得名。

控制方法 ：
发送端：在将发送窗口内的数据连续发送
接收端：收到一个之后向接收端发送累计确认的ack
发送端：收到ack后窗口后移发送后面的数据

累计确认 ：累计确认允许接收端一段时间内发送一次ack而不是每一个帧都需要发送ack。该确认方式确认代表其前面的帧都以正确接收到
eg:发送端发送了编号 0,1,2,3,4,5 的帧，等待一段时间后（超过3的超时计时器）累计收到的ack对应 0,2 帧，则证明已经成功 0,1,2 均已经成功接收， 3 传输错误。并且哪怕 4,5 两个帧接收成功后也不会返回 4,5 的ack会一直等待从 3 开始重传

差错控制 ：

发送帧丢失、ack丢失、ack迟到 等处理方法基本和停等协议相同，不同的是采用累计确认恢复的方式，当前面的帧出错之后后面帧无论是否发送成功都要重传

优点：信道利用率高（利用窗口有增加发送端占用，并且减少ack回复次数）
缺点：累计确认使得该方法只接收正确顺序的帧，而不接受乱序的帧，错误重传浪费严重

发送窗口大小问题
窗口理论上是越多性能越好，但是窗口不能无限大，n比特编码最大只能2^(n-1)个窗口，否则会造成帧无法区分（本质就是留了一个比特区分两组帧）

SR协议可以说是GBN的plus版本，在GBN的基础上改回每一个帧都要确认的机制，解决了累计确认只接收顺序帧的弊端只需要重发错误帧。
其中 发送窗口 > 1 , 接收窗口 > 1 , 接收窗口 > 发送窗口 (建议接 收窗口 = 发送窗口 接收窗口少了溢出多了浪费).

控制方法 ：
发送端：将窗口内的数据连续发送
接收端：收到一个帧就将该帧缓存到窗口中并回复一个ack
接收端：接收到顺序帧后将数据提交给上层并接收窗口后移（若接收到的帧不是连续的顺序帧时接收窗口不移动）
发送端：接收到顺序帧的ack后发送窗口后移（同理发送窗口接收到的ack不连续也不移动）

差错控制 ：

发送帧丢失、ack丢失、ack迟到 三类处理方式仍然和停等协议相同，不同的是SR向上层提交的是多个连续帧，停等只提交一个帧（不连续的帧要等接收或重传完成后才会提交）

发送窗口大小问题
同GBN一样，发送窗口和接收窗口都不能无限多，且不说缓存容量问题，当两组帧同时发送时会造成无法区分，大小上限仍然是2^(n-1)个窗口（本质就是留了一个比特写组号）

窗口大小这里留一张截图，方便理解
假设窗口大小都为3（图中编号到了3是借4窗口的图，正常应编号到2,但是不妨碍理解）
左边是错误重发，第一组的0帧ack丢失了
右边是正常收发

三种协议对比：
停等协议：单线程的傻子，简单不易出错，但是效率极其低下
GBN：假的多线程(接收端太坑啦)，接收端是情种，只等待自己哪一个帧，丢弃了后来的帧
SR：多线程，接收端有收藏癖，等待集齐一套召唤神龙（提交给上层这只神龙……）

⑵ 计算机课程总结怎么写

课程总结万能模板如下：

眨眼一个学期过了，在这一学期中学到了很多关于计算机的知识及应用，收获颇丰，虽然之前对于这些都有接触和了解，但通过学习才知道自己了解的还是太少了，只有通过学习才能知道自己的不足，而通过这一学期计算机的学习正好弥补了自己的不足。

虽然还有很多地方掌握的不是很好，但以后我会通过不断地练习去慢慢掌握。通过这一学期的学习，我通过结合自己本身有了几点体会：

1、初学者对计算机都是比较薄弱的，对一些、应用操作理解起来很困难要从整体上较好理解很把握应用软件，不是仅仅靠买几本专业书就能知道的，我们平时不仅要多做练习，记笔记，还要实际应用。

2、要多了解相关知识，读思考，多提问题，多问几个为什么，要学以致用，计算机网络使学习、生活、工作的资源消耗大为降低。

我们是新一代的人用的都是高科技，也随着现在的社会日新月异拍慎蠢，高科技的，需要掌握一定的计算机知识，才能更好的帮助我们工作，生活。不过有时也要动我袭陪们的脑子，要个人亲身去体会、，去实践，把各项命令的位置，功能，用法记熟，做熟。

3、提高我们整体的知识，打好基础。在学习这一部分内容时授课老师深入浅出，让我们自己积极动手操作，结合实践来提高自己的操作能力，使每个学员得到了一次锻炼的机会。

其次，学习了常用的办公软件，主要有word，excel，powerpoint等，以及常用的计算机知识的应用技巧，同时也学习了一些解决实际应用过程中经常出现的问题的方法，相信这次学习，会让我在今后的工作中运用电脑时能够得心应手。

为了提高大家的认识，老师不仅采用操作演示的办法，而且还为我们提供实践操作的机会。

同时在学习中我们不仅学到很多计算机方面的知识，更重要的是增进了和其他学员之间的交流。同学们坐在一起畅所欲言，互相讨论，交流，把自己不理解，不明白的地方提出来，让老师来帮助解决，这样使得相互之间都得到了学习，巩固知识的机会，提高了学习的效率。

通过这次学习我真正体会到了计算机知识的更新是很快的，随着教育体制的改革和教育理念的更新，以及信息技术的飞速发展，如何接受新的教育理念，转变我们传统的教育观念，来充实我们的计算机技能，已经成为我们每一个人必须要解决的第一个问题。

只有不断地学习，才能掌握最新的知识，才能在以后把工作做得更好。我们也渴望能够多学关于计算机方面的知识。我相信在更多的学习机会中，我们懂的也会越来越多。

课程总结注意事项：

1、无论从哪种方式设计课堂总结，都要紧扣教学内容，把握住教学重点，从而，使学生对所学知识系统化、明确化，加深理解和巩固，达到强化记忆的目的。

2、课堂总结切忌由教师包办代替，要师生共同参与，发挥学生的主体作用，想方设法让学生多观察、多思考、多分析、多讨论。只有充分发挥其主观能动性，才能发挥课堂总结的作用。

3、课堂总结孝握时，不光要从教材内容、教学要求出发，还要考虑到学生的年龄特点、心理特点、智力水平、知识结构的差异。充分利用有效的教学手段，千方百计地调动每一个学生的积极性，使学生充分地利用好每堂课的最后几分钟。

⑶ 计算机网络自顶向下方法多久看完

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计算机网络自顶向下方法 【第一章 计算机网络及因特网】 原创
2021-12-08 14:43:31
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1.1 什么是因特网
1.1.1 具体构成描述
1.1.2 服务描述
1.1.3 网络协议
1.2 网络边缘
1.2.1 接入网
1.3 网络核心
1.3.1分组交换
1.3.2 电路交换
1.3.3 报文交换
1.4 交换网中的时延，丢包和吞吐量
1.5 协议层次及其服务模型
1.1 什么是因特网
我们可以用两种方式描述因特网

1.1.1 具体构成描述
端系统(主机)：与因特网相连的设备
端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起
通信链路由不同的物理媒体组成，传播速度用bit/s来计算
分组：当一台端系统要向另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每段加上头部字节，由此形成的信息包叫分组
分组通过网络发送到接收端系统，在那里被装配成初始数据
分组交换机从它的一条入通信链路接收到达的消息，并从它的一条出通信链路转发该条消息
最着名的分组交换机：路由器和链路层交换机
路由器通常用作网络核心
链路层交换机常用在接入网
一个分组所经历的一系列的通信链路和分组交换机称为通过网络的路径
端系统通过**因特网服务供应商(ISP)**接入因特网中
每个ISP本身就是一个由多台分组交换机和通信链路组成的网络，各ISP为端系统提供了不同类型的网络接入
端系统，分组交换机和其他网络部件都需要运行一系列的协议
因特网最重要的协议TCP/IP
IP协议定义了路由器和端系统之间交换的分组格式
在这里插入图片描述

1.1.2 服务描述
分布式应用程序： 应用程序涉及在多个相互交换数据的端系统，故称他们分布式应用程序。
与因特网相连的端系统都有一个套接字接口，该接口规定了运行在端系统上的程序请求在因特网基础设施向另一个端系统上特定的目的程序交付数据的方式
因特网套接字接口是一个发送程序必须遵守的规则合集
1.1.3 网络协议
在因特网中，任何两个以上的远程通讯实体的所有活动都受协议的制约

协议定义了在两个通讯实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文的发送或接收一条报文或其他时间所采取的动作
1.2 网络边缘
位于网络边缘的主机又分为两类：客户和服务器
客户通常是桌面PC，智能手机等
服务器是更强大的机器，用于存储和发布Web页面，邮件等
1.2.1 接入网
接入网：是将端系统物理连接到其边缘路由器的网络
边缘路由器 是端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器
家庭接入有两种最流行的类型：数字用户线(DSL)和电缆
1.3 网络核心
网络核心： 又端系统的分组交换机和链路构成的网状网络
1.3.1分组交换
端系统之间彼此交换报文，报文可以执行一种控制功能，也可以包含数据
为了从源端系统向目的端系统发送一个报文，源将上报文划分为较小的数据块，称为分组
分组以链路的最大传输速率的速度通过通信链路
多数分组交换机在链路的输入端使用存储转发传输，是指在交换机开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前，必须接受到整个分组
每台分组交换机和多个链路连接，对于每条相连的链路，该分组交换机具有一个输出缓存，它用于存储路由器准备发往那条链路的分组
如果该链路正在传输其他分组，那么该分组必须在输出缓存等待，这叫排队时延
一个到达的分组可能发现输出缓存已经满了的情况，此时将出现分组丢包的情况
每个端系统都有一个IP地址。当源主机向目的主机发送一个分组时，源在该分组的首部包含了目的主机的IP地址
1.3.2 电路交换
电路交换：在这个发送者可以发送信息之前，电话网络必修要先在发送者和接受者之间建立一条连接。这是条真正的连接，在发送者和接受者之间的交换机都是维持着的。
当网络把这个电路建立好之后，在这个网络中的链路的传输速率也是维持好的。所以发送者可以以稳定的速率传输数据给接收者
链路中的电路是通过频分复用FDM和时分复用TDM来实现的
对于FDM，链路的频谱由跨越链路创建的所有连接共享。在连接期间链路为每条连结专用一个频率。
在电话网络中，这个频宽通常是4kHz，该频段的宽度称为带宽
对于TDM，时间被划分为固定的帧，每个帧又被划分为固定数量的时隙
电路交换和分组交换的区别：
电路交换的三个步骤：
建立连接（分配通信资源）
通话（一直占用通信资源）
释放连接（归还通信资源）
1.3.3 报文交换
报文交换
一个应用发送信息的整体就是一个报文。
在数据交换过程中，要以整个信息作为一个整体，一次性转发到下一个邻接路由器上，路由器再把整个报文接收到，再决定这个报文怎么转发，从哪个接口转发出去，直至目的主机。
在这里插入图片描述

1.4 交换网中的时延，丢包和吞吐量
我们希望因特网服务在任意两个端系统之间随心所欲的瞬间移动数据而没有任何数据损失，但那时不可能的，

所以计算机网络要限制在端系统之间的吞吐量：每秒能够传送的数据量

当一个分组从一个节点到另一个节点，该分组在沿途的每个节点经受了不同的时延：节点处理时延，排队时延，传输时延，传播时延，这些时延累加就是节点总时延
节点处理时延： 检查分组首部和决定将该分组导向何处需要的时间
排队时延： 在队列中，当分组在链路上等待传输时，经受排队时延
传输时延： 路由器推出整个分组需要的时间
传播时延： 将分组传播到另一个节点需要的时间
在这里插入图片描述

到达分组时发现队列满了。由于没有地方存储这个分组，路由器将丢弃该分组，形成丢包

一个节点的性能不止可以从时延看出来，也可以从丢包率看出来
吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量
吞吐量被常用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络；吞吐量受网络带宽或额定速率的限制。
时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个bit即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个bit；
链路的时延带宽积又称为以bit为单位的链路长度。
往返时间RRT

在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互；
我们有时候很需要知道双向交互一次所需的时间。
利用率

信道利用率： 用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）
网络利用率： 全网络的信道利用率的加权平均；
利用率并非越高越好，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增加，如下图所示；
在这里插入图片描述

丢包率
丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率；
分组丢失的两个主要原因：分组误码，结点交换机缓存队列满（网络拥塞）。
1.5 协议层次及其服务模型
在这里插入图片描述
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[学习笔记]第02章_物理层-打印版.pdf

本章最重要的内容是：

（1）物理层的任务。

（2）几种常用的信道复用技术。

（3）几种常用的宽带接入技术，主要是ADSL和FTTx。

1、物理层简介

（1）物理层在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。

（2）物理层的作用是尽可能地屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异。

（3）用于物理层的协议常称为物理层规程（procere），其实物理层规程就是物理层协议。

2、物理层的主要任务 ：确定与传输媒体的接口有关的一些特性。

（1）机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。

（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。

（4）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

3、物理层要完成传输方式的转换。

（1）数据在计算机内部多采用并行传输方式。

（2）数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输，即逐个比特按照时间顺序传输。

（3）物理连接的方式：点对点、多点连接或广播连接。

（4）传输媒体的种类：架空明线、双绞线、对称电缆、同轴电缆、光缆，以及各种波段的无线信道等。

1、数据通信系统的组成

一个数据通信系统可划分为源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）三大部分。

（1）源系统：一般包括以下两个部分：

（2）目的系统：一般也包括以下两个部分：

（3）传输系统：可以是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统。

2、通信常用术语

（1）通信的目的是传送消息（message），数据（data）是运送消息的实体。

（2）数据是使用特定方式表示的信息，通常是有意义的符号序列。

（3）信息的表示可用计算机或其他机器（或人）处理或产生。

（4）信号（signal）则是数据的电气或电磁的表现。

3、信号的分类 ：根据信号中代表消息的参数的取值方式不同

（1）模拟信号/连续信号：代表消息的参数的取值是连续的。

（2）数字信号/离散信号：代表消息的参数的取值是离散的。

1、信道

（1）信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。

（2）一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

（3）单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道（每个方向各一条）。

2、通信的基本方式 ：

（1）单向通信又称为单工通信，只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。如无线电广播、有线电广播、电视广播。

（2）双向交替通信又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送/接收。

（3）双向同时通信又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。

3、调制 （molation）

（1）基带信号：来自信源的信号，即基本频带信号。许多信道不能传输基带信号，必须对其进行调制。

（2）调制的分类

4、基带调制常用的编码方式 （如图2-2）

（1）不归零制：正电平代表1，负电平代表0。

（2）归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0。

（3）曼彻斯特：编码位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1。也可反过来定义。

（4）差分曼彻斯特：编码在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1。

5、带通调制的基本方法

（1）调幅（AM）即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出。

（2）调频（FM）即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于频率f1或f2。

（3）调相（PM）即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于相位0度或180度。

（4）多元制的振幅相位混合调制方法：正交振幅调制QAM（Quadrature Amplitude Molation）。

1、信号失真

（1）信号在信道上传输时会不可避免地产生失真，但在接收端只要从失真的波形中能够识别并恢复出原来的码元信号，那么这种失真对通信质量就没有影响。

（2）码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或噪声干扰越大，或传输媒体质量越差，在接收端的波形的失真就越严重。

2、限制码元在信道上的传输速率的因素

（1）信道能够通过的频率范围

（2）信噪比

3、香农公式 （Shannon）

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

（2）香农公式表明：信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。

（3）香农公式指出了信息传输速率的上限。

（4）香农公式的意义：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定存在某种办法来实现无差错的传输。

（5）在实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少,是因为香农公式的推导过程中并未考虑如各种脉冲干扰和在传输中产生的失真等信号损伤。

1、传输媒体

传输媒体也称为传输介质或传输媒介，是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。

2、传输媒体的分类

（1）导引型传输媒体：电磁波被导引沿着固体媒体（双绞线、同轴电缆或光纤）传播。

（2）非导引型传输媒体：是指自由空间，电磁波的传输常称为无线传输。

1、双绞线

（1）双绞线也称为双扭线， 即把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合（twist）起来。绞合可减少对相邻导线的电磁干扰。

（2）电缆：通常由一定数量的双绞线捆成，在其外面包上护套。

（3）屏蔽双绞线STP（Shielded Twisted Pair）：在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层，提高了双绞线抗电磁干扰的能力。价格比无屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted Pair）要贵一些。

（4）模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几到十几公里。

（5）双绞线布线标准

（6）双绞线的使用

2、同轴电缆

（1）同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成。

（2）由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。

（3）同轴电缆主要用在有线电视网的居民小区中。

（4）同轴电缆的带宽取决于电缆的质量。目前高质量的同轴电缆的带宽已接近1GHz。

3、光缆

（1）光纤通信就是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲来进行通信。有光脉冲为1，没有光脉冲为0。

（2）光纤是光纤通信的传输媒体。

（3）多模光纤：可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真，多模光纤只适合于近距离传输。

（4）单模光纤：若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。单模光纤的纤芯很细，其直径只有几个微米，制造起来成本较高。

（5）光纤通信中常用的三个波段中心：850nm，1300nm和1550nm。

（6）光缆：一根光缆少则只有一根光纤，多则可包括数十至数百根光纤，再加上加强芯和填充物，必要时还可放入远供电源线，最后加上包带层和外护套。

（7）光纤的优点

1、无线传输

（1）无线传输是利用无线信道进行信息的传输，可使用的频段很广。

（2）LF，MF和HF分别是低频（30kHz-300kHz）、中频（300kHz-3MH z）和高频（3MHz-30MHz）。

（3）V，U，S和E分别是甚高频（30MHz-300MHz）、特高频（300MHz-3GHz）、超高频（3GHz-30GHz）和极高频（30GHz-300GHz），最高的一个频段中的T是Tremendously。

2、短波通信： 即高频通信，主要是靠电离层的反射传播到地面上很远的地方，通信质量较差。

3、无线电微波通信

（1）微波的频率范围为300M Hz-300GHz（波长1m-1mm），但主要使用2~40GHz的频率范围。

（2）微波在空间中直线传播，会穿透电离层而进入宇宙空间，传播距离受到限制，一般只有50km左右。

（3）传统的微波通信主要有两种方式，即地面微波接力通信和卫星通信。

（4）微波接力通信：在一条微波通信信道的两个终端之间建立若干个中继站，中继站把前一站送来的信号经过放大后再发送到下一站，故称为“接力”，可传输电话、电报、图像、数据等信息。

（5）卫星通信：利用高空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接力通信。

（6）无线局域网使用ISM无线电频段中的2.4GHz和5.8GHz频段。

（7）红外通信、激光通信也使用非导引型媒体，可用于近距离的笔记本电脑相互传送数据。

1、复用（multiplexing）技术原理

（1）在发送端使用一个复用器，就可以使用一个共享信道进行通信。

（2）在接收端再使用分用器，把合起来传输的信息分别送到相应的终点。

（3）复用器和分用器总是成对使用，在复用器和分用器之间是用户共享的高速信道。

（4）分用器（demultiplexer）的作用：把高速信道传送过来的数据进行分用，分别送交到相应的用户。

2、最基本的复用

（1）频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）

（2）时分复用TDM（Time Division Multiplexing）：

3、统计时分复用STDM （Statistic TDM）

（1）统计时分复用STDM是一种改进的时分复用，能明显地提高信道的利用率。

（2）集中器（concentrator）：将多个用户的数据集中起来通过高速线路发送到一个远地计算机。

（3）统计时分复用使用STDM帧来传送数据，每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。

（4）STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙，提高了线路的利用率。

（5）统计复用又称为异步时分复用，而普通的时分复用称为同步时分复用。

（6）STDM帧中每个时隙必须有用户的地址信息，这是统计时分复用必须要有的和不可避免的一些开销。

（7）TDM帧和STDM帧都是在物理层传送的比特流中所划分的帧。和数据链路层的帧是完全不同的概念。

（8）使用统计时分复用的集中器也叫做智能复用器，能提供对整个报文的存储转发能力，通过排队方式使各用户更合理地共享信道。此外，许多集中器还可能具有路由选择、数据压缩、前向纠错等功能。

1、波分复用WDM （Wavelength Division Multiplexing）

波分复用WDM是光的频分复用，在一根光纤上用波长来复用两路光载波信号。

2、密集波分复用DWDM （Dense Wavelength Division Multiplexing）

密集波分复用DWDM是在一根光纤上复用几十路或更多路数的光载波信号。

1、码分复用CDM （Code Division Multiplexing）

（1）每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。

（2）各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。

（3）码分复用最初用于军事通信，现已广泛用于民用的移动通信中，特别是在无线局域网中。

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

（1）在CDMA中，每一个比特时间再划分为m个短的间隔，称为码片（chip）。通常m的值是64或128。

（2）使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的m bit码片序列（chip sequence）。

（3）一个站如果发送比特1，则发送m bit码片序列。如果发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。

（4）发送信息的每一个比特要转换成m个比特的码片，这种通信方式是扩频通信中的直接序列扩频DSSS。

（5）CDMA系统给每一个站分配的码片序列必须各不相同，并且还互相正交（orthogonal）。

（6）CDMA的工作原理：现假定有一个X站要接收S站发送的数据。

（7）扩频通信（spread spectrum）分为直接序列扩频DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）和跳频扩频FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）两大类。

早起电话机用户使用双绞线电缆。长途干线采用的是频分复用FDM的模拟传输方式，现在大都采用时分复用PCM的数字传输方式。现代电信网，在数字化的同时，光纤开始成为长途干线最主要的传输媒体。

1、早期的数字传输系统最主要的缺点：

（1）速率标准不统一。互不兼容的国际标准使国际范围的基于光纤的高速数据传输就很难实现。

（2）不是同步传输。为了节约经费，各国的数字网主要采用准同步方式。

2、数字传输标准

（1）同步光纤网SONET（Synchronous Optical Network）

（2）同步数字系列SDH（Synchronous Digital Hierarchy）

（3）SDH/SONET定义了标准光信号，规定了波长为1310nm和1550nm的激光源。在物理层定义了帧结构。

（4）SDH/SONET标准的制定，使北美、日本和欧洲三种不同的数字传输体制在STM-1等级上获得了统一，第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。

互联网的发展初期，用户利用电话的用户线通过调制解调器连接到ISP，速率最高只能达到56kbit/s。

从宽带接入的媒体来看，宽带接入技术可以分为有线宽带接入和无线宽带接入两大类。

1、非对称数字用户线ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line）

（1）ADSL技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带数字业务。

（2）ADSL技术把0-4kHz低端频谱留给传统电话使用，把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

（3）ADSL的ITU的标准是G.992.1（或称G.dmt，表示它使用DMT技术）。

（4）“非对称”是指ADSL的下行（从ISP到用户）带宽都远远大于上行（从用户到ISP）带宽。

（5）ADSL的传输距离取决于数据率和用户线的线径（用户线越细，信号传输时的衰减就越大）。

（6）ADSL所能得到的最高数据传输速率还与实际的用户线上的信噪比密切相关。

2、ADSL调制解调器的实现方案 ：离散多音调DMT（Discrete Multi-Tone）调制技术

（1）ADSL在用户线（铜线）的两端各安装一个ADSL调制解调器。

（2）“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。

（3）DMT调制技术采用频分复用的方法，把40kHz-1.1MHz的高端频谱划分为许多子信道。

（4）当ADSL启动时，用户线两端的ADSL调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。

（5）ADSL能够选择合适的调制方案以获得尽可能高的数据率，但不能保证固定的数据率。

3、数字用户线接入复用器DSLAM （DSL Access Multiplexer）

（1）数字用户线接入复用器包括许多ADSL调制解调器。

（2）ADSL调制解调器又称为接入端接单元ATU（Access Termination Unit）。

（3）ADSL调制解调器必须成对使用，因此把在电话端局记为ATU-C，用户家中记为ATU-R。

（4）ADSL最大的好处就是可以利用现有电话网中的用户线（铜线），而不需要重新布线。

（5）ADSL调制解调器有两个插口：

（6）一个DSLAM可支持多达500-1000个用户。

4、第二代ADSL

（1）ITU-T已颁布了G系列标准，被称为第二代ADSL，ADSL2。

（1）第二代ADSL通过提高调制效率得到了更高的数据率。

（2）第二代ADSL采用了无缝速率自适应技术SRA（Seamless Rate Adaptation），可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下，根据线路的实时状况，自适应地调整数据率。

（3）第二代ADSL改善了线路质量评测和故障定位功能。

5、ADSL技术的变型 ：xDSL

ADSL并不适合于企业，为了满足企业的需要，产生了ADSL技术的变型：xDSL。

（1）对称DSL（Symmetric DSL，SDSL）：把带宽平均分配到下行和上行两个方向，每个方向的速度分别为384kbit/s或1.5Mbit/s，距离分别为5.5km或3km。

（2）HDSL（High speed DSL）：使用一对线或两对线的对称DSL，是用来取代T1线路的高速数字用户线，数据速率可达768KBit/s或1.5Mbit/s，距离为2.7-3.6km。

（3）VDSL（Very high speed DSL）：比ADSL更快的、用于短距离传送（300-1800m），即甚高速数字用户线，是ADSL的快速版本。

1、光纤同轴混合网HFC （Hybrid Fiber Coax）

（1）光纤同轴混合网HFC是在有线电视网的基础上改造开发的一种居民宽带接入网。

（2）光纤同轴混合网HFC可传送电视节目，能提供电话、数据和其他宽带交互型业务。

（3）有线电视网最早是树形拓扑结构的同轴电缆网络，采用模拟技术的频分复用进行单向广播传输。

2、光纤同轴混合网HFC的主要特点：

（1）HFC网把原有线电视网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，光纤从头端连接到光纤结点（fiber node）。

（2）在光纤结点光信号被转换为电信号，然后通过同轴电缆传送到每个用户家庭。

（3）HFC网具有双向传输功能，而且扩展了传输频带。

（4）连接到一个光纤结点的典型用户数是500左右，但不超过2000。

3、电缆调制解调器 （cable modem）

（1）模拟电视机接收数字电视信号需要把机顶盒（set-top box）的设备连接在同轴电缆和电视机之间。

（2）电缆调制解调器：用于用户接入互联网，以及在上行信道中传送交互数字电视所需的一些信息。

（3）电缆调制解调器可以做成一个单独的设备，也可以做成内置式的，安装在电视机的机顶盒里面。

（4）电缆调制解调器不需要成对使用，而只需安装在用户端。

（5）电缆调制解调器必须解决共享信道中可能出现的冲突问题，比ADSL调制解调器复杂得多。

信号在陆地上长距离的传输，已经基本实现了光纤化。远距离的传输媒体使用光缆。只是到了临近用户家庭的地方，才转为铜缆（电话的用户线和同轴电缆）。

1、多种宽带光纤接入方式FTTx

（1）多种宽带光纤接入方式FTTx，x可代表不同的光纤接入地点，即光电转换的地方。

（2）光纤到户FTTH（Fiber To The Home）：把光纤一直铺设到用户家庭，在光纤进入用户后，把光信号转换为电信号，可以使用户获得最高的上网速率。

（3）光纤到路边FTTC（C表示Curb）

（4）光纤到小区FTTZ（Z表示Zone）

（5）光纤到大楼FTTB（B表示Building）

（6）光纤到楼层FTTF（F表示Floor）

（7）光纤到办公室FTTO（O表示Office）

（8）光纤到桌面FTTD（D表示Desk）

2、无源光网络PON （Passive Optical Network）

（1）光配线网ODN（Optical Distribution Network）：在光纤干线和广大用户之间，铺设的转换装置，使得数十个家庭用户能够共享一根光纤干线。

（2）无源光网络PON（Passive Optical Network），即无源的光配线网。

（3） 无源：表明在光配线网中无须配备电源，因此基本上不用维护，其长期运营成本和管理成本都很低。

（4）光配线网采用波分复用，上行和下行分别使用不同的波长。

（5）光线路终端OLT（ Optical Line Terminal）是连接到光纤干线的终端设备。

（6）无源光网络PON下行数据传输

（7）无源光网络PON上行数据传输

当ONU发送上行数据时，先把电信号转换为光信号，光分路器把各ONU发来的上行数据汇总后，以TDMA方式发往OLT，而发送时间和长度都由OLT集中控制，以便有序地共享光纤主干。

（8）从ONU到用户的个人电脑一般使用以太网连接，使用5类线作为传输媒体。

（9）从总的趋势来看，光网络单元ONU越来越靠近用户的家庭，即“光进铜退”。

3、无源光网络PON的种类

（1）以太网无源光网络EPON（Ethernet PON）

（2）吉比特无源光网络GPON（Gigabit PON）

⑸ 传输层只包括面向连接的数据报对吗

1. 传输层提供的服务
1.1 传输层的功能
传输层提供应用进程之间的逻辑通信(即端到端的通信)

与网络层的区别是，网络层提供的是主机之间的逻辑通信。
从网络层来说，通信的双方是两台主机，IP 数据报的首部给出了这两台主机的IP地址。
但“两台主机之间的通信”实际上是两台主机中的应用进程之间的通信，应用进程之间的通信又称端到端的逻辑通信。
这里“逻辑通信”的意思是：传输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据启誉，但事实上这两个传输层之间并没有一条水平方向的物理连接。
复用和分用

复用是指发送方不同的应用进程都可使用同一个传输层协议传送数据;
分用是指接收方的传输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付到目的应用进程。
注意：

传输层的复用分用功能与网络层的复用分用功能不同。
网络层的复用是指发送方不同协议的数据都可以封装成IP数据报发送出去,
网络层的分用是指接收方的网络层在剥宴贺去首部后把数据交付给相应的协议。
传输层还要对收到的报文进行差错检测(首部和数据部分)
网络层只检查IP数据报的首部，不检验数据部分是否出错。

提供两种不同的传输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP
网络层无法同时实现两种协议(即在网络层要么只提供面向连接的服务，如虚电路；要么只提供无连接服务，如数据报，而不可能在网络层同时存在这两种方式)。

1.2 传输层寻址与端口
端口是传输层服务访问点(TSAP)，它在传输层的作用类似于IP地址在网络层的作用或MAC地址在数据链路层的作用，只不过IP地址和MAC地址标识的是主机，而端口标识的是主机中的应用进程。
数据链路层的SAP是MAC地址，网络层的SAP是IP地址，传输层的SAP是端口。
在协议栈层间的抽象的协议端口是软件端口，它与路由器或交换机上的硬件端口是完全不同的概念。
硬件端口是不同硬件设备进行交互的接口，而软件端口是应用层的各种协议进程与传输实体进行层间交互的一种地址。
知名端口号
套接字

在网络中通过IP地址来标识和区别不同的主机，通过端口号来标识和区分一台主机中的不同应用进程。在网络中采用发送方和接收方的套接字(Socket)组合来识别端点。
1.3 无连接服务与面向连接服务
面向连接的传输控制协议TCP
传送数据之前必须建立连接，数据传送结束后要释放连接。不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的面向连接的传输服务，因此不可避免增加了许多开销：确认、流量控制、计时器及连接管理等。
TCP主要适用于可靠性更重要的场合，如文件传输协议(FTP)、超文本传输协议(HTTP)、远程登录(TELNET)等。
无连接的用户数据报协议UDP
传送数据之前不需要建立连接，收到UDP报文后也不需要给出任何确认。
UDP的应用主要包括小文件传送协议(TFTP)、DNS、SNMP和实时传输协议(RTP)。
2. UDP协议
UDP只在IP数据报服务之上增加了很少功能，即复用分用和差错检测功能。
UDP的主要特点：
UDP是无连接的
UDP不会引入建立连接的时延。试想如果DNS运行在TCP而非UDP上，那么DNS的速度会慢很多。HTTP使用TCP而非UDP，是因为对于基于文本数据的Web网页来说，可靠性是至关重要的。
TCP需要在端系统中维护连接状态。此连接状态包括接收和发送缓存、拥塞控制参数和序号与确认号的参数。而UDP不维护连接状态，也不跟踪这些参数。
UDP使用最大努力交付，即不保证可靠交付。晌旁派
但这并不意味着应用对数据的要求是不可靠的，因此所有维护传输可靠性的工作需要用户在应用层来完成。应用实体可以根据应用的需求来灵活设计自己的可靠性机制。
UDP是面向报文的，适合一次性传输少量数据的网络应用。
既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。应用层给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发一个完整报文。
UDP无拥塞控制，适合很多实时应用。
UDP首部开销小
TCP有20B的首部开销，而UDP仅有8B的开销。
2.1 UDP数据报
UDP首部格式
源端口。源端口号。在需要对方回信时选用，不需要时可用全0。
目的端口。目的端口号。这在终点交付报文时必须使用到。
长度。UDP数据报的长度(包括首部和数据)，其最小值是8 (仅有首部)。
校验和。检测UDP数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。该字段是可选的，当源主机不想计算校验和时，则直接令该字段为全0。
2.2 UDP校验

3. TCP协议
TCP协议特点
3.1 TCP报文段
TCP报文段的首部格式
TCP传送的数据单元称为报文段。一个TCP报文段分为TCP首部和TCP数据两部分，整个TCP报文段作为IP数据报的数据部分封装在IP数据报中
首部的前20B是固定的。TCP报文段的首部最短为20B，后面有4N字节是根据需要而增加的选项，通常长度为4B的整数倍。
TCP报文段既可以用来运载数据，又可以用来建立连接、释放连接和应答。
序号。在一个TCP连接中传送的字节流中的每一个字节都按顺序编号，本字段表示本报文段所发送数据的第一个字节的序号。
确认号字段。占4B，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。若确认号为N，则表明到序号N - 1为止的所有数据都已正确收到。
数据偏移(即首部长度)。占4位，这里不是IP数据报分片的那个数据偏移，而是表示首部长度，它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是32位(以4B为计算单位)。因此当此字段的值为15时，达到TCP首部的最大长度60B。
保留字段。占6位，保留为今后使用，但目前应置为0，该字段可以忽略不计。
控制位
紧急位URG。URG = 1时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。但URG需要和紧急指针配套使用，即数据从第一个字节到紧急指针所指字节就是紧急数据。
确认位ACK。只有当ACK = 1时确认号字段才有效。当ACK=0时，确认号无效。TCP规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置1。
推送位PSH (Push)。 接收TCP收到PSH = 1的报文段，就尽快地交付给接收应用进程而不再等到整个缓存都填满后再向上交付。
复位位RST (Reset)。RST=1时，表明TCP连接中出现严重差错(如主机崩溃或其他原因)，必须释放连接，然后再重新建立运输连接。
同步位SYN。同步SYN= 1表示这是一个连接请求或连接接收报文。当SYN=1, ACK=0时，表明这是一个连接请求报文，对方若同意建立连接，则在响应报文中使用SYN=1, ACK=1。即SYN= 1表示这是一个连接请求或连接接收报文。
终止位FIN (Finish)。用来释放一个连接。FIN= 1表明此报文段的发送方的数据已发送完毕，并要求释放传输连接。
窗口字段。占2B。它指出现在允许对方发送的数据量，接收方的数据缓存空间是有限的，因此用窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据，单位为字节。
例如，假设确认号是701，窗口字段是1000。这表明，从701号算起，发送此报文段的接收方方还有接收1000B数据(字节序号为701 ~1700)的接收缓存空间。
校验和。占2B。校验和字段检验的范围包括首部和数据两部分。在计算校验和时，和UDP一样，要在TCP报文段的前面加上12B的伪首部(只需将UDP伪首部的第4个字段，即协议字段的17改成6，其他的和UDP一样)。
紧急指针字段。占16 位，指出在本报文段中紧急数据共有多少字节(紧急数据放在本报文段数据的最前面)。
选项字段。长度可变。TCP最初只规定了一种选项，即最大报文段长度(Maximum SegmentSize，MSS)。MSS是TCP报文段中的数据字段的最大长度。窗口扩大、时间戳、选择确认
填充字段。这是为了使整个首部长度是4B的整数倍。填充0.
3.2 TCP连接管理
TCP是面向连接的协议，因此每个TCP连接都有三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。
TCP连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常进行。
每条TCP连接通过通信两端的两个端点( 即两个套接字)确定。
在TCP连接建立的过程中，要解决以下三个问题：

要使每一方都能够确知对方的存在。
要允许双方协商一些参数(如最大窗口值、是否使用窗口扩大选项、时间戳选项及服务质量等)。
能够对运输实体资源( 如缓存大小、连接表中的项目等)进行分配。
连接的建立 - - - 三次握手
seq为序号字段，标明本次报文段数据部分的第一个字节的序号
ack是确认号字段，告诉对方我接下来应该接收的数据是从字节序号ack开始的数据
ACK是确认位,0时确认号字段ack无效，1时确认号字段ack有效
SYN是同步位
TCP提供的是全双工通信，因此通信双方的应用进程在任何时候都能发送数据。
服务器端的资源是在完成第二次握手时分配的
而客户端的资源是在完成第三次握手时分配的，这就使得服务器易于受到SYN洪泛攻击。
SYN泛洪攻击
TCP连接释放----四次握手
TCP连接建立和释放的总结
连接建立。分为3步：
①SYN=1，seq=x。
②SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+ 1。
③ACK=1，seq=x+1，ack=y+ 1。
释放连接。分为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可靠传输
序号
确认

重传
3.4 TCP流量控制
在通信过程中，接收方根据自己接收缓存的大小，动态地调整发送方的发送窗口大小，这称为接收窗口rwnd, 即调整TCP报文段首部中的“窗口”字段值，来限制发送方向网络注入报文的速率。
同时，发送方根据其对当前网络拥塞程序的估计而确定的窗口值，这称为拥塞窗口cwnd，其大小与网络的带宽和时延密切相关。
发送方的发送窗口取接收窗口rwnd和拥塞窗口cwnd的最小值。
传输层和数据链路层的流量控制的区别是:
传输层定义端到端用户之间的流量控制，数据链路层定义两个中间的相邻结点的流量控制。
另外，数据链路层的滑动窗口协议的窗口大小不能动态变化，传输层的则可以动态变化。
3.5 TCP拥塞控制
拥塞控制，是指防止过多的数据注入网络，保证网络中的路由器或链路不致过载。
出现拥塞时，端点并不了解到拥塞发生的细节，对通信连接的端点来说，拥塞往往表现为通信时延的增加。当然，拥塞控制和流量控制也有相似的地方，即它们都通过控制发送方发送数据的速率来达到控制效果。

拥塞控制与流量控制的区别

拥塞控制是让网络能够承受现有的网络负荷，是一个全局性的过程，涉及所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
流量控制往往是指点对点的通信量的控制，即接收端控制发送端，它所要做的是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。
拥塞控制的4种算法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复
慢开始与拥塞避免
慢开始算法
使用慢开始算法后，每经过一个传输轮次(即往返时延RTT)，拥塞窗口cwnd就会加倍，即cwnd的大小指数式增长。这样，慢开始一直把拥塞窗口cwnd增大到一个规定的慢开始门限ssthresh(阈值)，然后改用拥塞避免算法。
拥塞避免算法
拥塞避免算法的做法如下：发送端的拥塞窗口cwnd每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小，而不是加倍，使cwnd按线性规律缓慢增长(即加法增大)，而当出现一次超时(网络拥塞)时，令慢开始门限ssthresh等于当前cwnd的一半(即乘法减小)。
根据cwnd的大小执行不同的算法，可归纳如下:
●当cwnd < ssthresh时，使用慢开始算法。
●当 cwnd > ssthresh时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。
●当cwnd = sthresh时，既可使用慢开始算法，又可使用拥塞避免算法(通常做法)。
在慢开始和拥塞避免算法中使用了“乘法减小”和“加法增大”方法。

“乘法减小”是指不论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要出现一次超时(即很可能出现了网络拥塞)，就把慢开始门限值ssthresh设置为当前拥塞窗口值的一半。网络频繁出现拥塞时，ssthresh 值就下降得很快，以大大减少注入网络的分组数。
“加法增大”是指执行拥塞避免算法后，在收到对所有报文段的确认后(即经过一个 RTT),就把拥塞窗口cwnd增加一个MSS大小，使拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞。
快重传和快恢复
快重传
当发送方连续收到三个重复的ACK报文时，直接重传对方尚未收到的报文段，而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时。
快恢复
发送端收到连续三个冗余ACK (即重复确认)时，执行“乘法减小”算法，把慢开始门限ssthresh 设置为出现拥塞时发送方cwnd的一半。
在流量控制中，发送方发送数据的量由接收方决定，而在拥塞控制中，则由发送方自己通过检测网络状况来决定。
注意： 发送方发送窗口的实际大小由流量控制和拥塞控制共同决定。

当发送方检测到超时的时候，就采用慢开始和拥塞避免；
当发送方接收到冗余ACK时，就采用快重传和快恢复。

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

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⑹ 计算机网络自学笔记:TCP

如果你在学习这门课程，仅仅为了理解网络工作原理，那么只要了解TCP是可靠传输，数据传输丢失时会重传就可以了。如果你还要参加研究生考试或者公司面试等，那么下面内容很有可能成为考查的知识点，主要的重点是序号/确认号的编码、超时定时器的设置、可靠传输和连接的管理。

1 TCP连接

TCP面向连接，在一个应用进程开始向另一个应用进程发送数据之前，这两个进程必须先相互“握手”，即它们必须相互发送某些预备报文段，以建立连接。连接的实质是双方都初始化与连接相关的发送/接收缓冲区，以及许多TCP状态变量。

这种“连接”不是一条如电话网络中端到端的电路，因为它们的状态完全保留在两个端系统中。

TCP连接提供的是全双工服务 ，应用层数据就可在从进程B流向进程A的同时，也从进程A流向进程B。

TCP连接也总是点对点的 ，即在单个发送方与单个接收方之间建立连接。

一个客户机进程向服务器进程发送数据时，客户机进程通过套接字传递数据流。

客户机操作系统中运行的 TCP软件模块首先将这些数据放到该连接的发送缓存里 ，然后会不时地从发送缓存里取出一块数据发送。

TCP可从缓存中取出并放入报文段中发送的数据量受限于最大报文段长MSS，通常由最大链路层帧长度来决定(也就是底层的通信链路决定)。 例如一个链路层帧的最大长度1500字节，除去数据报头部长度20字节，TCP报文段的头部长度20字节，MSS为1460字节。

报文段被往下传给网络层，网络层将其封装在网络层IP数据报中。然后这些数据报被发送到网络中。

当TCP在另一端接收到一个报文段后，该报文段的数据就被放人该连接的接收缓存中。应用程序从接收缓存中读取数据流(注意是应用程序来读，不是操作系统推送)。

TCP连接的每一端都有各自的发送缓存和接收缓存。

因此TCP连接的组成包括:主机上的缓存、控制变量和与一个进程连接的套接字变量名，以及另一台主机上的一套缓存、控制变量和与一个进程连接的套接字。

在这两台主机之间的路由器、交换机中，没有为该连接分配任何缓存和控制变量。

2报文段结构

TCP报文段由首部字段和一个数据字段组成。数据字段包含有应用层数据。

由于MSS限制了报文段数据字段的最大长度。当TCP发送一个大文件时，TCP通常是将文件划分成长度为MSS的若干块。

TCP报文段的结构。

首部包括源端口号和目的端口号，它用于多路复用/多路分解来自或送至上层应用的数据。另外，TCP首部也包括校验和字段。报文段首部还包含下列字段:

32比特的序号字段和32比特的确认号字段。这些字段被TCP发送方和接收方用来实现可靠数据传输服务。

16比特的接收窗口字段，该字段用于流量控制。该字段用于指示接收方能够接受的字节数量。

4比特的首部长度字段,该字段指示以32比特的字为单位的TCP首部长度。一般TCP首部的长度就是20字节。

可选与变长的选项字段,该字段用于当发送方与接收方协商最大报文段长度，或在高速网络环境下用作窗口调节因子时使用。

标志字段ACK比特用于指示确认字段中的ACK值的有效性，即该报文段包括一个对已被成功接收报文段的确认。 SYN和FIN比特用于连接建立和拆除。 PSH、URG和紧急指针字段通常没有使用。

•序号和确认号

TCP报文段首部两个最重要的字段是序号字段和确认号字段。

TCP把数据看成一个无结构的但是有序的字节流。TCP序号是建立在传送的字节流之上，而不是建立在传送的报文段的序列之上。

一个报文段的序号是该报文段首字节在字节流中的编号。

例如，假设主机A上的一个进程想通过一条TCP连接向主机B上的一个进程发送一个数据流。主机A中的TCP将对数据流中的每一个字节进行编号。假定数据流由一个包含4500字节的文件组成(可以理解为应用程序调用send函数传递过来的数据长度)，MSS为1000字节(链路层一次能够传输的字节数)，如果主机决定数据流的首字节编号是7。TCP模块将为该数据流构建5个报文段(也就是分5个IP数据报)。第一个报文段的序号被赋为7;第二个报文段的序号被赋为1007,第三个报文段的序号被赋为2007，以此类推。前面4个报文段的长度是1000，最后一个是500。

确认号要比序号难理解一些。前面讲过，TCP是全双工的，因此主机A在向主机B发送数据的同时，也可能接收来自主机B的数据。从主机B到达的每个报文段中的序号字段包含了从B流向A的数据的起始位置。 因此主机B填充进报文段的确认号是主机B期望从主机A收到的下一报文段首字节的序号。

假设主机B已收到了来自主机A编号为7-1006的所有字节，同时假设它要发送一个报文段给主机A。主机B等待主机A的数据流中字节1007及后续所有字节。所以，主机B会在它发往主机A的报文段的确认号字段中填上1007。

再举一个例子，假设主机B已收到一个来自主机A的包含字节7-1006的报文段，以及另一个包含字节2007-3006的报文段。由于某种原因，主机A还没有收到字节1007-2006的报文段。

在这个例子中，主机A为了重组主机B的数据流，仍在等待字节1007。因此，A在收到包含字节2007-3006的报文段时，将会又一次在确认号字段中包含1007。 因为TCP只确认数据流中至第一个丢失报文段之前的字节数据，所以TCP被称为是采用累积确认。

TCP的实现有两个基本的选择:

1接收方立即丢弃失序报文段;

2接收方保留失序的字节，并等待缺少的字节以填补该间隔。

一条TCP连接的双方均可随机地选择初始序号。 这样做可以减少将那些仍在网络中的来自两台主机之间先前连接的报文段，误认为是新建连接所产生的有效报文段的可能性。

•例子telnet

Telnet由是一个用于远程登录的应用层协议。它运行在TCP之上，被设计成可在任意一对主机之间工作。

假设主机A发起一个与主机B的Telnet会话。因为是主机A发起该会话，因此主机A被标记为客户机，主机B被标记为服务器。用户键入的每个字符(在客户机端)都会被发送至远程主机。远程主机收到后会复制一个相同的字符发回客户机，并显示在Telnet用户的屏幕上。这种“回显”用于确保由用户发送的字符已经被远程主机收到并处理。因此，在从用户击键到字符显示在用户屏幕上之间的这段时间内，每个字符在网络中传输了两次。

现在假设用户输入了一个字符“C”，假设客户机和服务器的起始序号分别是42和79。前面讲过，一个报文段的序号就是该报文段数据字段首字节的序号。因此，客户机发送的第一个报文段的序号为42，服务器发送的第一个报文段的序号为79。前面讲过，确认号就是主机期待的数据的下一个字节序号。在TCP连接建立后但没有发送任何数据之前，客户机等待字节79，而服务器等待字节42。

如图所示，共发了3个报文段。第一个报文段是由客户机发往服务器，其数据字段里包含一字节的字符“C”的ASCII码，其序号字段里是42。另外，由于客户机还没有接收到来自服务器的任何数据，因此该报文段中的确认号字段里是79。

第二个报文段是由服务器发往客户机。它有两个目的:第一个目的是为服务器所收到的数据提供确认。服务器通过在确认号字段中填入43，告诉客户机它已经成功地收到字节42及以前的所有字节，现在正等待着字节43的出现。第二个目的是回显字符“C”。因此，在第二个报文段的数据字段里填入的是字符“C”的ASCII码，第二个报文段的序号为79，它是该TCP连接上从服务器到客户机的数据流的起始序号，也是服务器要发送的第一个字节的数据。

这里客户机到服务器的数据的确认被装载在一个服务器到客户机的数据的报文段中，这种确认被称为是捎带确认.

第三个报文段是从客户机发往服务器的。它的唯一目的是确认已从服务器收到的数据。

3往返时延的估计与超时

TCP如同前面所讲的rdt协议一样，采用超时/重传机制来处理报文段的丢失问题。最重要的一个问题就是超时间隔长度的设置。显然，超时间隔必须大于TCP连接的往返时延RTT，即从一个报文段发出到收到其确认时。否则会造成不必要的重传。

•估计往返时延

TCP估计发送方与接收方之间的往返时延是通过采集报文段的样本RTT来实现的，就是从某报文段被发出到对该报文段的确认被收到之间的时间长度。

也就是说TCP为一个已发送的但目前尚未被确认的报文段估计sampleRTT，从而产生一个接近每个RTT的采样值。但是，TCP不会为重传的报文段计算RTT。

为了估计一个典型的RTT，采取了某种对RTT取平均值的办法。TCP据下列公式来更新

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

即估计RTT的新值是由以前估计的RTT值与sampleRTT新值加权组合而成的。

参考值是a=0.125，因此是一个加权平均值。显然这个加权平均对最新样本赋予的权值

要大于对老样本赋予的权值。因为越新的样本能更好地反映出网络当前的拥塞情况。从统计学观点来讲，这种平均被称为指数加权移动平均

除了估算RTT外，还需要测量RTT的变化，RTT偏差的程度，因为直接使用平均值设置计时器会有问题(太灵敏)。

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

RTT偏差也使用了指数加权移动平均。B取值0.25.

•设置和管理重传超时间隔

假设已经得到了估计RTT值和RTT偏差值，那么TCP超时间隔应该用什么值呢?TCP将超时间隔设置成大于等于估计RTT值和4倍的RTT偏差值,否则将造成不必要的重传。但是超时间隔也不应该比估计RTT值大太多，否则当报文段丢失时，TCP不能很快地重传该报文段，从而将给上层应用带来很大的数据传输时延。因此，要求将超时间隔设为估计RTT值加上一定余量。当估计RTT值波动较大时，这个余最应该大些;当波动比较小时，这个余量应该小些。因此使用4倍的偏差值来设置重传时间。

TimeoutInterval=EstimatedRTT+4*DevRTT

4可信数据传输

因特网的网络层服务是不可靠的。IP不保证数据报的交付，不保证数据报的按序交付，也不保证数据报中数据的完整性。

TCP在IP不可靠的尽力而为服务基础上建立了一种可靠数据传输服务。

TCP提供可靠数据传输的方法涉及前面学过的许多原理。

TCP采用流水线协议、累计确认。

TCP推荐的定时器管理过程使用单一的重传定时器，即使有多个已发送但还未被确认的报文段也一样。重传由超时和多个ACK触发。

在TCP发送方有3种与发送和重传有关的主要事件:从上层应用程序接收数据，定时器超时和收到确认ACK。

从上层应用程序接收数据。一旦这个事件发生，TCP就从应用程序接收数据，将数据封装在一个报文段中，并将该报文段交给IP。注意到每一个报文段都包含一个序号，这个序号就是该报文段第一个数据字节的字节流编号。如果定时器还没有计时，则当报文段被传给IP时，TCP就启动一个该定时器。

第二个事件是超时。TCP通过重传引起超时的报文段来响应超时事件。然后TCP重启定时器。

第三个事件是一个来自接收方的确认报文段(ACK)。当该事件发生时，TCP将ACK的值y与变量SendBase(发送窗口的基地址)进行比较。TCP状态变量SendBase是最早未被确认的字节的序号。就是指接收方已正确按序接收到数据的最后一个字节的序号。TCP采用累积确认，所以y确认了字节编号在y之前的所有字节都已经收到。如果Y>SendBase,则该ACK是在确认一个或多个先前未被确认的报文段。因此发送方更新其SendBase变量，相当于发送窗口向前移动。

另外，如果当前有未被确认的报文段，TCP还要重新启动定时器。

快速重传

超时触发重传存在的另一个问题是超时周期可能相对较长。当一个报文段丢失时，这种长超时周期迫使发送方等待很长时间才重传丢失的分组，因而增加了端到端时延。所以通常发送方可在超时事件发生之前通过观察冗余ACK来检测丢包情况。

冗余ACK就是接收方再次确认某个报文段的ACK，而发送方先前已经收到对该报文段的确认。

当TCP接收方收到一个序号比所期望的序号大的报文段时，它认为检测到了数据流中的一个间隔，即有报文段丢失。这个间隔可能是由于在网络中报文段丢失或重新排序造成的。因为TCP使用累计确认，所以接收方不向发送方发回否定确认，而是对最后一个正确接收报文段进行重复确认(即产生一个冗余ACK)

如果TCP发送方接收到对相同报文段的3个冗余ACK.它就认为跟在这个已被确认过3次的报文段之后的报文段已经丢失。一旦收到3个冗余ACK，TCP就执行快速重传 ，

即在该报文段的定时器过期之前重传丢失的报文段。

5流量控制

前面讲过，一条TCP连接双方的主机都为该连接设置了接收缓存。当该TCP连接收到正确、按序的字节后，它就将数据放入接收缓存。相关联的应用进程会从该缓存中读取数据，但没必要数据刚一到达就立即读取。事实上，接收方应用也许正忙于其他任务，甚至要过很长时间后才去读取该数据。如果应用程序读取数据时相当缓慢，而发送方发送数据太多、太快，会很容易使这个连接的接收缓存溢出。

TCP为应用程序提供了流量控制服务以消除发送方导致接收方缓存溢出的可能性。因此，可以说 流量控制是一个速度匹配服务，即发送方的发送速率与接收方应用程序的读速率相匹配。

前面提到过，TCP发送方也可能因为IP网络的拥塞而被限制，这种形式的发送方的控制被称为拥塞控制(congestioncontrol)。

TCP通过让接收方维护一个称为接收窗口的变量来提供流量控制。接收窗口用于告诉发送方，该接收方还有多少可用的缓存空间。因为TCP是全双工通信，在连接两端的发送方都各自维护一个接收窗口变量。 主机把当前的空闲接收缓存大小值放入它发给对方主机的报文段接收窗口字段中，通知对方它在该连接的缓存中还有多少可用空间。

6 TCP连接管理

客户机中的TCP会用以下方式与服务器建立一条TCP连接:

第一步: 客户机端首先向服务器发送一个SNY比特被置为1报文段。该报文段中不包含应用层数据，这个特殊报文段被称为SYN报文段。另外，客户机会选择一个起始序号，并将其放置到报文段的序号字段中。为了避免某些安全性攻击，这里一般随机选择序号。

第二步: 一旦包含TCP报文段的用户数据报到达服务器主机，服务器会从该数据报中提取出TCPSYN报文段，为该TCP连接分配TCP缓存和控制变量，并向客户机TCP发送允许连接的报文段。这个允许连接的报文段还是不包含应用层数据。但是，在报文段的首部却包含3个重要的信息。

首先，SYN比特被置为1。其次，该 TCP报文段首部的确认号字段被置为客户端序号+1最后，服务器选择自己的初始序号，并将其放置到TCP报文段首部的序号字段中。 这个允许连接的报文段实际上表明了:“我收到了你要求建立连接的、带有初始序号的分组。我同意建立该连接，我自己的初始序号是XX”。这个同意连接的报文段通常被称为SYN+ACK报文段。

第三步: 在收到SYN+ACK报文段后，客户机也要给该连接分配缓存和控制变量。客户机主机还会向服务器发送另外一个报文段，这个报文段对服务器允许连接的报文段进行了确认。因为连接已经建立了，所以该ACK比特被置为1，称为ACK报文段，可以携带数据。

一旦以上3步完成，客户机和服务器就可以相互发送含有数据的报文段了。

为了建立连接，在两台主机之间发送了3个分组，这种连接建立过程通常被称为 三次握手(SNY、SYN+ACK、ACK，ACK报文段可以携带数据) 。这个过程发生在客户机connect()服务器，服务器accept()客户连接的阶段。

假设客户机应用程序决定要关闭该连接。(注意，服务器也能选择关闭该连接)客户机发送一个FIN比特被置为1的TCP报文段，并进人FINWAIT1状态。

当处在FINWAIT1状态时，客户机TCP等待一个来自服务器的带有ACK确认信息的TCP报文段。当它收到该报文段时，客户机TCP进入FINWAIT2状态。

当处在FINWAIT2状态时，客户机等待来自服务器的FIN比特被置为1的另一个报文段，

收到该报文段后，客户机TCP对服务器的报文段进行ACK确认，并进入TIME_WAIT状态。TIME_WAIT状态使得TCP客户机重传最终确认报文，以防该ACK丢失。在TIME_WAIT状态中所消耗的时间是与具体实现有关的，一般是30秒或更多时间。

经过等待后，连接正式关闭，客户机端所有与连接有关的资源将被释放。 因此TCP连接的关闭需要客户端和服务器端互相交换连接关闭的FIN、ACK置位报文段。

⑺ 计算机网络总结:计算机网络重点知识总结

《计算机网络》课程总结

目录

一、 对老师的印象

二、 对计算机网络的认识

三、 计算机网络实践课程的学习历程与收获

四、灶悉丛 计算机网络笔记整理

五、 总结

对老师的印象

一、 整体印象

对于老师的印象应该追溯到上个学期，上个学期选了短学期的课《数据结构课程设计》，当时选择这门课的时候并没有考虑自己是否对它了解

只是为了单纯的凑学分。但是通过第一节课的了解，感觉天都塌了下来。这个课的基础是C 语言和《数据结构》，这两门课我其实都没有学过，我感觉老师说的真的很对，没有学过这些就可以退掉这门课，我们果断退掉了这门课。当时对老师的印象就是很严格，要求很高，后来我们想想其实是对课程本身的一种恐惧感。

二、二次印象

老师真是太敬业啦，其实从老师进教室的那一刻就看出老师挺着肚子，有了宝宝。当时就想，老师都这样了为什么还要来上课，很是佩服老师的敬业精神。而且以前陆大严格的影响全都被老师的讲课的内容所掩盖，我没有上过老师的课，但第一次上老师的就感觉老师教的很好，其实大学里好多老师的学历很高，但有些老师真的不会讲课，至少让大部分同学感觉他讲的不好。但是我感觉老师在讲课方面很有自己的想法。

三、对同学的态度

在《计算机网络课程设计》的实验课上，老师给我们操作演示，为每一个学生悉心指导，我觉得老师真的很亲民，对于网络的搭建，老师给我们演示了web 服务的构建，DNS 服务器和FTP 的设置，以及最终的客户端设置，很少有老师这样耐心指导。最后老师收作业的方式也是很好，避免了有的同学投机，我觉得很不错。

对计算机网络的认识

一、定义

计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

二、发展历程

1. 第一代计算机网络

其实计算机的发展速度远超过人们的想象，在20世纪50年代，人们利用通信线路，将多台终端设备连接到一台计算机上，构成“主机-终端”系统，这里的终端不能够单独进行数据处理，仅能完成简单的输入输出，所有数据处理和通信处理任务均由计算机主机完成。现在的终端指的就是一台独立的计算机，不仅可以输入输出，还可以处理数据。其实这个时期并不算是真正的计算机网络，应该称为伪计算机网络。

2. 第二代计算机网络

到了上个世纪60年代，独立的终端有了处理数据的能力，例如美国的

ARPAnet 网络。第二代计算机网络主要用于传输和交换信息，因为没有成熟的操作系统，资源共享不高。

3. 第三代计算机网络

70年代，出现了许多协议，比如TCP/IP协议。其主要特征就是所有的计算机遵守同一种网络协议，突出资源共享（硬件、软件和数据）。

4. 第四代计算机网络

90年代开始，微电子技术、大规模集成电路技术、光通技术和计算机技术不断发展，为计算机网络技术的发展提供了有力的支持。信息综合化和传输高速化是第四代计算机网络的特点。

三、网络传输媒体

网络传输媒体也称，传输介质或传输媒介。就好像一条条水管，所有的自来水从自来水厂到家里，都要经过水管，水管相当于一种媒介。分为有线传输和无线传输。在传输过程中要尽可能保证信号的真实性，所以对于有线传输的材质等要求比较高。

四、网络拓扑

由于在大二时没有学《网络技术基础》，所以这个学期同时学《网络技术基础》和《计算机网络》，前一门课是后一门课的基础，在学习网络拓扑机构的时候，了解到其实总体分为，星型和总线型，对于这个为了更好的理解拓扑结构，我们搭建了一个小型的网络。可以实现三个实验室，每个实验室中的计算机可以相互通信，不同实验室中计算机不可以通信，其实可以形成了树型结构。以下是我利用思科的一个软件做的一个网络拓扑结构：

计算机网络课程设计的学习过程与收隐樱获

一、小组的建立

1. 一开5个人，对于实验任务一直不太理解，只知道要配置三个服务器，分别是DNS 服务器配置、FTP 配置、WEB 服务器配置，一个客户端的配置。在还有一周的时间就要叫作业的时候，我们重新组队，进行认真分析。

2. 实验内容对于实验的能容，每个配置都讲了很多，比较详细。但最让人不能理解的就是必须在Windows server 2003系统下进行操作，这就带来了一个问题，只能在实验室做，其实我们的能力有限，在实验室的两节课根本不够。我们通过学习老师的操作过程，大致了解了配置方法，但是并没有真正理解最后的内在关系。我们在周一晚课时，去实验室进行实验。在操作的过程中，我们不断遇到各种问题，我们通过网络查资料，翻看老师的课件和实验例子，不断的改进，后来我突然明白了他们的内在联系。

3. 具体的原理：首先要配置web 和ftp ，在设置IP 地址时要选择自身计算机的IP 地址，web 需要建立一个网站首页，其实就是一个简单的html 文件。ftp 可以传输文件，所以要在设置ftp 的电脑上新建一个路径，按照老师的要求将小组作业存放在这个路径下。此时可以通过访问web 和ftp 的IP 进行网页的浏览和作业的检查。但是IP 地址不方便记忆，所以要通过DNS 服务器为每个IP

设

置域名。DNS 设置域名是从后往前设置的，依次是新建域，新建区域，新建主机，例如 ，这样就可以通过域名进行访问。最后就是客户端，其实这个是最简单的，只需要将首选DNS 服务器的IP 地址改成配置DNS 服务器的那台计算机的IP 地址就可以啦，这样就可以在任何一台电脑上访问web 和ftp 。

4. 收获：最大的收获就是一定要去做，亲自动手去做才能发现问题。实践去做才能有所收获，在最后成功的那一刻，会有一种成就感。这种成就感是无法被任何其他事情所代替，困难问题是有，但这不是一个奋斗的年纪吗？

计算机网络笔记整理

总结

一、认识

对于计算机的认识是在小学开始，但从小学到大学基本上没有什么深刻的认识改变。只是特别浅层次的认识，比如可以用计算机打字，可以上网查资料，可以玩游戏，可以看视频，可以听歌等等。随着计算机的快速发展，网络的搭建使计算机的价值得到了最大的体现。计算机网络到底怎么连接计算机的，到底是什么组成了那个看不见的网络。

二、收获

1. 首先我知道计算机网络的分类组成，知道局域网，城域网，广域网是什么意思。知道学校其实就是一个局域网，我们每天都会用到的172.18.20.5无线网其实就是局域网。

2. 知道计算机之间是通过传输媒体完成传输，有形媒介和无形媒介，知道双绞线是什么，我们宿舍里用的网线就是双绞线，里面有八根线，每两根在一起。

3. 计算机的数据在传输过程中其实要经过一个复杂的程序，从一个用户到另一个用户，数据分别要经过应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，最终的物理层。

4. 所有的资源共享得益于遵照相同的协议，例如TCP/IP协议，不同的层次之间也会有一个标准的协议进行传输。

5．了解IP 地址的组成，网络号，主机号，A 类、B 类、C 类。路由器IP 地址的配置，网络传输过程中的加密等问题。

⑻ 计算机网络第四章（网络层）

4.1、网络层概述

简介

网络层的主要任务是 实现网络互连 ，进而 实现数据包在各网络之间的传输

这些异构型网络N1~N7如果只是需要各自内部通信，他们只要实现各自的物理层和数据链路层即可

但是如果要将这些异构型网络互连起来，形成一个更大的互联网，就需要实现网络层设备路由器

有时为了简单起见，可以不用画出这些网络，图中N1~N7，而将他们看做是一条链路即可

要实现网络层任务，需要解决一下主要问题：

网络层向运输层提供怎样的服务（“可靠传输”还是“不可靠传输”）

在数据链路层那课讲过的可靠传输，详情可以看那边的笔记：网络层对以下的 分组丢失 、 分组失序 、 分组重复 的传输错误采取措施，使得接收方能正确接受发送方发送的数据，就是 可靠传输 ，反之，如果什么措施也不采取，则是 不可靠传输

网络层寻址问题

路由选择问题

路由器收到数据后，是依据什么来决定将数据包从自己的哪个接口转发出去？

依据数据包的目的地址和路由器中的路由表

但在实际当中，路由器是怎样知道这些路由记录？

由用户或网络管理员进行人工配置，这种方法只适用于规模较小且网络拓扑不改变的小型互联网

另一种是实现各种路由选择协议，由路由器执行路由选择协议中所规定的路由选择算法，而自动得出路由表中的路有记录，这种方法更适合规模较大且网络拓扑经常改变的大型互联网

补充 网络层（网际层） 除了 IP协议 外，还有之前介绍过的 地址解析协议ARP ，还有 网际控制报文协议ICMP ， 网际组管理协议IGMP

总结

4.2、网络层提供的两种服务

在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎样的服务（“ 面向连接 ”还是“ 无连接 ”）曾引起了长期的争论。

争论焦点的实质就是： 在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责 ？是 网络 还是 端系统 ？

面向连接的虚电路服务

一种观点：让网络负责可靠交付

这种观点认为，应借助于电信网的成功经验，让网络负责可靠交付，计算机网络应模仿电信网络，使用 面向连接 的通信方式。

通信之前先建立 虚电路 (Virtual Circuit)，以保证双方通信所需的一切网络资源。

如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点，不丢失、不重复。

发送方 发送给 接收方 的所有分组都沿着同一条虚电路传送

虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。

请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。

因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样

无连接的数据报服务

另一种观点：网络提供数据报服务

互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。

网络层向上只提供简单灵活的、 无连接的 、 尽最大努力交付 的 数据报服务 。

网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。

网络层不提供服务质量的承诺 。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。

发送方 发送给 接收方 的分组可能沿着不同路径传送

尽最大努力交付

如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的 主机中的运输层负责可靠交付（包括差错处理、流量控制等） 。

采用这种设计思路的好处是 ：网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。

互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用这种设计思路的正确性。

虚电路服务与数据报服务的对比

对比的方面 虚电路服务 数据报服务

思路 可靠通信应当由网络来保证 可靠通信应当由用户主机来保证

连接的建立 必须有 不需要

终点地址 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 每个分组都有终点的完整地址

分组的转发 属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发 每个分组独立选择路由进行转发

当结点出故障时 所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作 出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化

分组的顺序 总是按发送顺序到达终点 到达终点时不一定按发送顺序

端到端的差错处理和流量控制 可以由网络负责，也可以由用户主机负责 由用户主机负责

4.3、IPv4

概述

分类编制的IPv4地址

简介

每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是 网络号 net-id ，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是 主机号 host-id ，它标志该主机（或路由器）。

主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。

由此可见， 一个 IP 地址在整个互联网范围内是唯一的 。

A类地址

B类地址

C类地址

练习

总结

IP 地址的指派范围

一般不使用的特殊的 IP 地址

IP 地址的一些重要特点

(1) IP 地址是一种分等级的地址结构 。分两个等级的好处是：

第一 ，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。

第二 ，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

(2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口 。

当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为 多归属主机 (multihomed host)。

由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此 一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址 。

(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络 ，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。

(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

划分子网的IPv4地址

为什么要划分子网

在 ARPANET 的早期，IP 地址的设计确实不够合理：

IP 地址空间的利用率有时很低。

给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。

两级的 IP 地址不够灵活。

如果想要将原来的网络划分成三个独立的网路

所以是否可以从主机号部分借用一部分作为子网号

但是如果未在图中标记子网号部分，那么我们和计算机又如何知道分类地址中主机号有多少比特被用作子网号了呢？

所以就有了划分子网的工具： 子网掩码

从 1985 年起在 IP 地址中又增加了一个“ 子网号字段 ”，使两级的 IP 地址变成为 三级的 IP 地址 。

这种做法叫做 划分子网 (subnetting) 。

划分子网已成为互联网的正式标准协议。

如何划分子网

基本思路

划分子网纯属一个 单位内部的事情 。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。

从主机号 借用 若干个位作为 子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个位。

凡是从其他网络发送给本单位某个主机的 IP 数据报，仍然是根据 IP 数据报的 目的网络号 net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器。

然后 此路由器 在收到 IP 数据报后，再按 目的网络号 net-id 和 子网号 subnet-id 找到目的子网。

最后就将 IP 数据报直接交付目的主机。

划分为三个子网后对外仍是一个网络

优点

1.  减少了 IP 地址的浪费        2.  使网络的组织更加灵活        3.  更便于维护和管理

划分子网纯属一个单位内部的事情，对外部网络透明 ，对外仍然表现为没有划分子网的一个网络。

子网掩码

(IP 地址) AND (子网掩码) = 网络地址 重要，下面很多相关知识都会用到

举例

例子1

例子2

默认子网掩码

总结

子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。

路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把自己所在网络（或子网）的子网掩码告诉相邻路由器。

路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。

若一个路由器连接在两个子网上，就拥有两个网络地址和两个子网掩码。

无分类编址的IPv4地址

为什么使用无分类编址

无分类域间路由选择 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。

CIDR 最主要的特点

CIDR使用各种长度的“ 网络前缀 ”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。

IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址 。

如何使用无分类编址

举例

路由聚合（构造超网）

总结

IPv4地址的应用规划

给定一个IPv4地址快，如何将其划分成几个更小的地址块，并将这些地址块分配给互联网中不同网络，进而可以给各网络中的主机和路由器接口分配IPv4地址

定长的子网掩码FLSM（Fixed Length Subnet Mask）

划分子网的IPv4就是定长的子网掩码

举例

通过上面步骤分析，就可以从子网1 ~ 8中任选5个分配给左图中的N1 ~ N5

采用定长的子网掩码划分，只能划分出2^n个子网，其中n是从主机号部分借用的用来作为子网号的比特数量，每个子网所分配的IP地址数量相同

但是也因为每个子网所分配的IP地址数量相同，不够灵活，容易造成IP地址的浪费

变长的子网掩码VLSM（Variable Length Subnet Mask）

无分类编址的IPv4就是变长的子网掩码

举例

4.4、IP数据报的发送和转发过程

举例

源主机如何知道目的主机是否与自己在同一个网络中，是直接交付，还是间接交付？

可以通过 目的地址IP 和 源地址的子网掩码 进行 逻辑与运算 得到 目的网络地址

如果 目的网络地址 和 源网络地址 相同 ，就是 在同一个网络 中，属于 直接交付

如果 目的网络地址 和 源网络地址 不相同 ，就 不在同一个网络 中，属于 间接交付 ，传输给主机所在网络的 默认网关 （路由器——下图会讲解）,由默认网关帮忙转发

主机C如何知道路由器R的存在？

用户为了让本网络中的主机能和其他网络中的主机进行通信，就必须给其指定本网络的一个路由器的接口，由该路由器帮忙进行转发，所指定的路由器，也被称为 默认网关

例如。路由器的接口0的IP地址192.168.0.128做为左边网络的默认网关

主机A会将该IP数据报传输给自己的默认网关，也就是图中所示的路由器接口0

路由器收到IP数据报后如何转发？

检查IP数据报首部是否出错：

若出错，则直接丢弃该IP数据报并通告源主机

若没有出错，则进行转发

根据IP数据报的目的地址在路由表中查找匹配的条目：

若找到匹配的条目，则转发给条目中指示的吓一跳

若找不到，则丢弃该数据报并通告源主机

假设IP数据报首部没有出错，路由器取出IP数据报首部各地址字段的值

接下来路由器对该IP数据报进行查表转发

逐条检查路由条目，将目的地址与路由条目中的地址掩码进行逻辑与运算得到目的网络地址，然后与路由条目中的目的网络进行比较，如果相同，则这条路由条目就是匹配的路由条目，按照它的下一条指示，图中所示的也就是接口1转发该IP数据报

路由器是隔离广播域的

4.5、静态路由配置及其可能产生的路由环路问题

概念

多种情况举例

静态路由配置

举例

默认路由

举例

默认路由可以被所有网络匹配，但路由匹配有优先级，默认路由是优先级最低的

特定主机路由

举例

有时候，我们可以给路由器添加针对某个主机的特定主机路由条目

一般用于网络管理人员对网络的管理和测试

多条路由可选，匹配路由最具体的

静态路由配置错误导致路由环路

举例

假设将R2的路由表中第三条目录配置错了下一跳

这导致R2和R3之间产生了路由环路

聚合了不存在的网络而导致路由环路

举例

正常情况

错误情况

解决方法

黑洞路由的下一跳为null0，这是路由器内部的虚拟接口，IP数据报进入它后就被丢弃

网络故障而导致路由环路

举例

解决方法

添加故障的网络为黑洞路由

假设。一段时间后故障网络恢复了

R1又自动地得出了其接口0的直连网络的路由条目

针对该网络的黑洞网络会自动失效

如果又故障

则生效该网络的黑洞网络

总结

4.6、路由选择协议

概述

因特网所采用的路由选择协议的主要特点

因特网采用分层次的路由选择协议

自治系统 AS ：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。

自治系统之间的路由选择简称为域间路由选择，自治系统内部的路由选择简称为域内路由选择

域间路由选择使用外部网关协议EGP这个类别的路由选择协议

域内路由选择使用内部网关协议IGP这个类别的路由选择协议

网关协议 的名称可称为 路由协议

常见的路由选择协议

⑼ 计算机网络自顶向下方法读书笔记

link

Client发送一个特殊的 SYN报文段 （标志位SYN置为1）。随机产生一个初始序号值seq=x，发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，会为该TCP连接分配TCP缓存和变量。并向client发送允许连接报文段的ACK报文段（ACK标志位设置为1），报文段中SYN=1, ack=x+1，并随机产生一个服务端的初始序号seq=y。发送后，Server进入SYN_RCVD状态。

Client收到确认后，也要给该连接分配缓存和变量。将发送一个ACK报文段对服务器的允许连接的报文段进行确认。设置ack=y+1。因为连接已被建立了SYN被置为0。Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。以后每个阶段中SYN都将被置为0.

Client（也可以是server，后面流程相反）设置seq=u, 发送一个FIN报文段（FIN标志位设置为1），Client进入FIN_WAIT_1状态。表示client没有数据要发送给server了。

Server收到FIN后，发送一个ACK报文段给Client，ack=u+1，并随机产生一个服务端的初始序号seq=v, Server进入CLOSE_WAIT状态。表示“同意”client关闭请求

Server发送一个FIN报文段，用来请求关闭Server到Client的数据传送，同时包含ack=u+1，并随机产生一个服务端的初始序号seq=w，server进入LAST_ACK状态。

Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK报文段ack=w+1给Server， Server收到后进入CLOSED状态。client在等待了某个固定时间（两个最大段生命周期，2MSL）之后，没有收到服务器端的 ACK ，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入 CLOSED 状态。（目的是如果server由于网络原因没有收到最后的ACK，server将会再发送一个FIN，但若此时client已经CLOSED，则无法回复。因此引入了等待2MSL的流程）。自此就完成了四次挥手，主机中的连接资源也被释放。

其中 生存时间（TTL） 字段用来确保数据不会永远在网络中循环。每当一台路由器处理数据报时，该字段的值减1。若TTL字段减为0，则该数据报必须丢弃。

跨网络通信需要经过路由器，同一网络间的通信不需要。127只有127.0.0.1一个地址可用，代表当前计算机自己。255.255.255.255是 广播地址 。当一台主机向广播地址发出数据报时，该报文会交付给网络中的所有主机。