第一篇：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁版運(yùn)輸層知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
運(yùn)輸層
運(yùn)輸層之間的通信是進(jìn)程與進(jìn)程之間的，通過(guò)端口的
一、運(yùn)輸層協(xié)議概述
1、從通信和信息處理的角度看，運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)，它屬于面向通信部分的最高層，同時(shí)也是用戶功能中的最低層。
2、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣部分中的兩個(gè)主機(jī)使用網(wǎng)絡(luò)的核心部分的功能進(jìn)行端到端的通信時(shí)，只有位于網(wǎng)絡(luò)邊緣部分的主機(jī)的協(xié)議棧才有運(yùn)輸層，而網(wǎng)絡(luò)核心部分中的路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)都只用到下三層的功能。
3、兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程互相通信。
4、運(yùn)輸層的一個(gè)很重要的功能就是復(fù)用和分用。通過(guò)端口實(shí)現(xiàn)。
5、網(wǎng)絡(luò)層為主機(jī)之間提供邏輯通信，運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信
6、當(dāng)運(yùn)輸層采用面向連接的TCP 協(xié)議時(shí)，盡管下面的網(wǎng)絡(luò)是不可靠的（只提供盡最大努力服務(wù)），但這種邏輯通信信道就相當(dāng)于一條全雙工的可靠信道。當(dāng)運(yùn)輸層采用無(wú)連接的UDP協(xié)議時(shí)，這種邏輯通信信道是一條不可靠信道。
7、兩個(gè)對(duì)等運(yùn)輸實(shí)體在通信時(shí)傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元 TPDU
8、UDP 在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。雖然UDP 不提供可靠交付，但在某些情況下UDP 是一種最有效的工作方式；TCP 則提供面向連接的服務(wù)。
9、運(yùn)輸層的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)與網(wǎng)際層的IP數(shù)據(jù)報(bào)的區(qū)別：IP 數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過(guò)互連網(wǎng)中許多路由器的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，但 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)是在運(yùn)輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的。
10、硬件端口與軟件端口的區(qū)別：在協(xié)議棧層間的抽象的協(xié)議端口是軟件端口。路由器或交換機(jī)上的端口是硬件端口。硬件端口是不同硬件設(shè)備進(jìn)行交互的接口，而軟件端口是應(yīng)用層的各種協(xié)議進(jìn)程與運(yùn)輸實(shí)體進(jìn)行層間交互的一種地址。
11、端口用一個(gè)16 位端口號(hào)進(jìn)行標(biāo)志。
12、端口號(hào)只具有本地意義，即端口號(hào)只是為了標(biāo)志本計(jì)算機(jī)應(yīng)用層中的各進(jìn)程。在因特網(wǎng)中不同計(jì)算機(jī)的相同端口號(hào)是沒(méi)有聯(lián)系的。
13、端口的分類：熟知端口和登記端口號(hào)合稱為服務(wù)器端使用的端口號(hào)
? 熟知端口，數(shù)值一般為0~1023。
? 登記端口號(hào)，數(shù)值為1024~49151，為沒(méi)有熟知端口號(hào)的應(yīng)用程序使用的。使用這個(gè)范圍的端口號(hào)必須在IANA 登記，以防止重復(fù)。
? 客戶端口號(hào)或短暫端口號(hào)，數(shù)值為49152~65535，留給客戶進(jìn)程選擇暫時(shí)使用。
二、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP
1、UDP只是在IP 的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)之上增加了端口的功能和差錯(cuò)檢測(cè)的功能。
2、UDP 的主要特點(diǎn)
? UDP 是無(wú)連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接。
? UDP 使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，同時(shí)也不使用擁塞控制。? UDP 是面向報(bào)文的。
? UDP 支持一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信。? UDP 的首部開(kāi)銷小，只有8 個(gè)字節(jié)。
? UDP沒(méi)有擁塞控制，很適合多媒體通信的要求
3、發(fā)送方UDP 對(duì)應(yīng)用程序交下來(lái)的報(bào)文，在添加首部后就向下交付IP 層。UDP 對(duì)應(yīng)用層交下來(lái)的報(bào)文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報(bào)文的邊界。
4、UDP 的首部格式（每個(gè)部分各兩個(gè)字節(jié)）源端口（不需要回送時(shí)可填0），目的端口，長(zhǎng)度（包括數(shù)據(jù)部分，最小為8字節(jié)），檢驗(yàn)和（檢查用戶數(shù)據(jù)報(bào)是否有差錯(cuò)）
5、IP數(shù)據(jù)報(bào)首部檢驗(yàn)和與UDP數(shù)據(jù)報(bào)檢驗(yàn)和的區(qū)別：IP數(shù)據(jù)報(bào)只檢驗(yàn)首部，UDP則把首部和數(shù)據(jù)報(bào)部分一起檢驗(yàn)了。
6、偽首部與檢驗(yàn)和：為了計(jì)算檢驗(yàn)和在UDP首部之前再加入12字節(jié)的偽首部。偽首部不能向上遞交也不用向下傳送。接收方將UDP數(shù)據(jù)報(bào)與偽首部按二進(jìn)制反碼求和，正確的結(jié)果應(yīng)為全0，否則丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。
7、偽首部包括源IP，目的IP，一個(gè)全0字節(jié)，一個(gè)協(xié)議字段，2字節(jié)的UDP長(zhǎng)度
三、傳輸控制協(xié)議TCP
1、TCP 最主要的特點(diǎn)
? TCP 是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議。
? 每一條TCP 連接只能有兩個(gè)端點(diǎn)，每一條TCP 連接只能是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的（一對(duì)一）。? TCP 提供可靠交付的服務(wù)。?
TCP 提供全雙工通信。? 面向字節(jié)流。
2、TCP 連接是一條虛連接而不是一條真正的物理連接。
3、TCP 連接的端點(diǎn)：不是主機(jī)，不是主機(jī)的IP 地址，不是應(yīng)用進(jìn)程，也不是運(yùn)輸層的協(xié)議端口，而是套接字(socket)或插口，是端口號(hào)拼接到IP 地址后面構(gòu)成的。套接字socket =(IP地址: 端口號(hào))
192.168.1.1：80 TCP 連接::= {socket1, socket2}
= {(IP1: port1),(IP2: port2)}
4、同一個(gè)IP地址可以有多個(gè)不同的TCP連接，而同一個(gè)端口號(hào)也可以出現(xiàn)在多個(gè)不同的TCP連接中。
四、可靠傳輸?shù)墓ぷ髟?/p>
1、理想傳輸條件的兩個(gè)特點(diǎn)：傳輸信道不產(chǎn)生差錯(cuò)，無(wú)論發(fā)送發(fā)以多快的速度發(fā)送，接送方總來(lái)的及接受數(shù)據(jù)。在這種條件下不需要采取何種措施就可以實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。
2、停止等待協(xié)議：每發(fā)送完一個(gè)分組就停止發(fā)送，等待對(duì)方確認(rèn)。確認(rèn)后再發(fā)下一個(gè)分組
3、為了在出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)能夠繼續(xù)通信：在發(fā)送完一個(gè)分組后，必須暫時(shí)保留已發(fā)送的分組的副本；分組和確認(rèn)分組都必須進(jìn)行編號(hào)；超時(shí)重傳，超時(shí)計(jì)時(shí)器的重傳時(shí)間應(yīng)當(dāng)比數(shù)據(jù)在分組傳輸?shù)钠骄禃r(shí)間更長(zhǎng)一些。
4、確認(rèn)丟失和確認(rèn)遲到
5、使用確認(rèn)和重傳機(jī)制，我們就可以在不可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)可靠的通信。
6、可靠傳輸協(xié)議又稱為自動(dòng)重傳請(qǐng)求ARQ
7、信道利用率：U?TD
TD：分組發(fā)送時(shí)間；RTT：分組往返時(shí)間；TA：TD?RTT?TA發(fā)送確認(rèn)分組所需的時(shí)間
8、停止等待協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是信道利用率太低。
9、提高信道利用率的措施：采用流水線傳輸：發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多個(gè)分組，不必每發(fā)完一個(gè)分組就停頓下來(lái)等待對(duì)方的確認(rèn)
10、連續(xù)ARQ 協(xié)議：TCP 連接的每一端都必須設(shè)有兩個(gè)窗口——一個(gè)發(fā)送窗口和一個(gè)接收窗口。發(fā)送窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)可以連續(xù)發(fā)送出去，不需要等待對(duì)方的確認(rèn)，接收方采用累積確認(rèn)，對(duì)按序到達(dá)的最后一個(gè)分組確認(rèn)，表示：到這個(gè)分組為止的所有分組都已正確收到了。發(fā)送方每接收到一個(gè)確認(rèn)，就把發(fā)送窗口向前滑動(dòng)一個(gè)分組單位。
五、TCP 報(bào)文段的首部格式
1、源端口和目的端口字段——各占2 字節(jié)。端口是運(yùn)輸層與應(yīng)用層的服務(wù)接口。運(yùn)輸層的復(fù)用和分用功能都要通過(guò)端口才能實(shí)現(xiàn)。
2、序號(hào)字段——占4 字節(jié)。TCP 連接中傳送的數(shù)據(jù)流中的每一個(gè)字節(jié)都編上一個(gè)序號(hào)。序號(hào)字段的值則指的是本報(bào)文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。
3、確認(rèn)號(hào)字段——占4 字節(jié)，是期望收到對(duì)方的下一個(gè)報(bào)文段的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。
4、數(shù)據(jù)偏移（即首部長(zhǎng)度）——占4 位，它指出TCP 報(bào)文段的數(shù)據(jù)起始處距離TCP 報(bào)文段的起始處有多遠(yuǎn)，以四個(gè)字節(jié)為單位，其實(shí)就是首部長(zhǎng)度，最大60字節(jié)。
5、確認(rèn)ACK —— 只有當(dāng)ACK ? 1 時(shí)確認(rèn)號(hào)字段才有效。
6、復(fù)位RST(ReSeT)—— 當(dāng)RST ? 1 時(shí)，表明TCP 連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)（如由于主機(jī)崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新建立運(yùn)輸連接。
7、同步SYN —— 同步SYN = 1 表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求或連接接受報(bào)文
8、終止FIN(FINis)—— 用來(lái)釋放一個(gè)連接。FIN ? 1 表明此報(bào)文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運(yùn)輸連接。
9、窗口字段—— 占2 字節(jié)，用來(lái)讓對(duì)方設(shè)置發(fā)送窗口的依據(jù)，單位為字節(jié)。
10、檢驗(yàn)和—— 占2 字節(jié)。檢驗(yàn)和字段檢驗(yàn)的范圍包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分。檢驗(yàn)規(guī)則和UDP檢驗(yàn)和一樣。
11、緊急指針字段—— 占16 位，指出在本報(bào)文段中緊急數(shù)據(jù)共有多少個(gè)字節(jié)
12、MSS是TCP 報(bào)文段中的數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度
13、選項(xiàng)字段—— 長(zhǎng)度可變。包括：
? 窗口擴(kuò)大選項(xiàng)——占3 字節(jié)，? 時(shí)間戳選項(xiàng)——占10 字節(jié)，其中最主要的字段時(shí)間戳值字段（4 字節(jié)）和時(shí)間戳回送回答字段（4 字節(jié)）。用來(lái)計(jì)算往返時(shí)間，處理TCP序號(hào)超過(guò)2的32次方的情況，防止序號(hào)繞回，時(shí)間戳可以做個(gè)標(biāo)記 ? 選擇確認(rèn)選項(xiàng)
14、填充字段，填0，這是為了使整個(gè)首部長(zhǎng)度是4 字節(jié)的整數(shù)倍。
六、TCP 可靠傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)
1、TCP的滑動(dòng)窗口以字節(jié)為單位
2、窗口越大，發(fā)送方就可以在收到確認(rèn)之前發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，傳輸效率高，但是接收方必須來(lái)的及接收。
3、窗口的分類：發(fā)送窗口，可用窗口，未確認(rèn)窗口
4、A 的發(fā)送窗口并不總是和B 的接收窗口一樣大（因?yàn)橛幸欢ǖ臅r(shí)間滯后）。
5、TCP 要求接收方必須有累積確認(rèn)的功能，這樣可以減小傳輸開(kāi)銷。
6、緩存和窗口的關(guān)系：緩存一般大于窗口
7、發(fā)送緩存與接收緩存的作用
發(fā)送緩存用來(lái)暫時(shí)存放：
發(fā)送應(yīng)用程序傳送給發(fā)送方TCP 準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)； TCP 已發(fā)送出但尚未收到確認(rèn)的數(shù)據(jù)。
接收緩存用來(lái)暫時(shí)存放：
按序到達(dá)的、但尚未被接收應(yīng)用程序讀取的數(shù)據(jù)；
不按序到達(dá)的數(shù)據(jù)。
8、超時(shí)重傳時(shí)間的選擇： RTO ? RTTS + 4 ? RTTD
平均往返時(shí)間
新的RTTS?(1 ??)?(舊的RTTS)???(新的RTT 樣本)0 ??? 1推薦=0.125 RTT 的偏差的加權(quán)平均值
新的RTTD =(1 ??)?(舊的RTTD)+ ???RTTS?新的RTT 樣本? ?推薦=0.25
9、如何判定一個(gè)確認(rèn)報(bào)文段是對(duì)原來(lái)的報(bào)文段1 的確認(rèn)，還是對(duì)重傳的報(bào)文段2 的確認(rèn)？ 采用Karn算法:在計(jì)算平均往返時(shí)間RTT 時(shí)，只要報(bào)文段重傳了，就不采用其往返時(shí)間樣本。
修正的Karn算法:報(bào)文段每重傳一次，就把RTO 增大一些：
10、選擇確認(rèn)sack是解決：接收方收到了和前面的字節(jié)流不連續(xù)的兩個(gè)字節(jié)塊，怎樣讓發(fā)送方只發(fā)送沒(méi)有到達(dá)的數(shù)據(jù)段
11、使用SACK時(shí)要將TCP首部中的SACK位置1，然后再選項(xiàng)字段填入未接受到的斷塊的邊界值，每個(gè)邊界值占4個(gè)字節(jié)，確定一個(gè)斷塊要用兩個(gè)邊界值，所以選項(xiàng)字段最多只能指明4個(gè)字節(jié)塊的信息。另外還要一個(gè)選項(xiàng)指明是SACK選項(xiàng)，一個(gè)指明SACK占用的字節(jié)數(shù)
七、TCP 的流量控制：利用滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)流量控制
1、流量控制(flow control)就是讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快，既要讓接收方來(lái)得及接收，也不要使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。
2、丟失報(bào)文導(dǎo)致互等死鎖的解決辦法：持續(xù)計(jì)時(shí)器
? TCP 為每一個(gè)連接設(shè)有一個(gè)持續(xù)計(jì)時(shí)器。
? 只要TCP 連接的一方收到對(duì)方的零窗口通知，就啟動(dòng)持續(xù)計(jì)時(shí)器。
? 若持續(xù)計(jì)時(shí)器設(shè)置的時(shí)間到期，就發(fā)送一個(gè)零窗口探測(cè)報(bào)文段（僅攜帶1 字節(jié)的數(shù)據(jù)），而對(duì)方就在確認(rèn)這個(gè)探測(cè)報(bào)文段時(shí)給出了現(xiàn)在的窗口值。
? 若窗口仍然是零，則收到這個(gè)報(bào)文段的一方就重新設(shè)置持續(xù)計(jì)時(shí)器。? 若窗口不是零，則死鎖的僵局就可以打破了。
3、發(fā)送方的發(fā)送窗口不能超過(guò)接收方給的接收窗口的數(shù)值，TCP窗口的單位是字節(jié)。
4、考慮到傳輸效率，要解決TCP 報(bào)文段的發(fā)送時(shí)機(jī)的選擇: ? 長(zhǎng)度限制：第一種機(jī)制是TCP 維持一個(gè)變量，它等于最大報(bào)文段長(zhǎng)度MSS。只要緩存中存放的數(shù)據(jù)達(dá)到MSS 字節(jié)時(shí)，就組裝成一個(gè)TCP 報(bào)文段發(fā)送出去。? 自己要求：第二種機(jī)制是由發(fā)送方的應(yīng)用進(jìn)程指明要求發(fā)送報(bào)文段，即TCP 支持的推送(push)操作。
? 時(shí)間限制：第三種機(jī)制是發(fā)送方的一個(gè)計(jì)時(shí)器期限到了，這時(shí)就把當(dāng)前已有的緩存數(shù)據(jù)裝入報(bào)文段（但長(zhǎng)度不能超過(guò)MSS）發(fā)送出去。
八、TCP的擁塞控制
1、在某段時(shí)間，若對(duì)網(wǎng)絡(luò)中某資源的需求超過(guò)了該資源所能提供的可用部分，網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞——產(chǎn)生擁塞，即資源需求>可用資源
2、擁塞控制與流量控制的關(guān)系： 擁塞控制是一個(gè)全局性的過(guò)程，就是防止過(guò)多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中，這樣可以使網(wǎng)絡(luò)中的路由器或鏈路不致過(guò)載。
流量控制往往指在給定的發(fā)送端和接收端之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信量的控制。流量控制所要做的就是抑制發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，以便使接收端來(lái)得及接收。
3、擁塞控制要解決好網(wǎng)絡(luò)吞吐量與負(fù)載的關(guān)系
4、幾種擁塞控制方法：慢開(kāi)始和擁塞避免，快重傳和快恢復(fù)
5、發(fā)送方維持一個(gè)叫做擁塞窗口cwnd的狀態(tài)變量。擁塞窗口的大小取決于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，并且動(dòng)態(tài)地在變化。發(fā)送方讓自己的發(fā)送窗口等于或小于擁塞窗口。
6、發(fā)送方控制擁塞窗口的原則是：只要網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有出現(xiàn)擁塞，擁塞窗口就再增大一些，發(fā)送更多的分組。但只要網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞，擁塞窗口就減小一些，以減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)。
7、“擁塞避免”不能完全避免擁塞，只是說(shuō)在擁塞避免階段把擁塞窗口控制為較多按線性規(guī)律增長(zhǎng)，使網(wǎng)絡(luò)比較不容易出現(xiàn)擁塞。
8、快重傳算法：快重傳算法首先要求接收方每收到一個(gè)失序的報(bào)文段后就立即發(fā)出重復(fù)確認(rèn)。這樣做可以讓發(fā)送方及早知道有報(bào)文段沒(méi)有到達(dá)接收方。發(fā)送方只要一連收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn)就應(yīng)當(dāng)立即重傳對(duì)方尚未收到的報(bào)文段。
9、快恢復(fù)算法：當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)的確認(rèn)時(shí)，就執(zhí)行“乘法減小”算法，把慢開(kāi)始門限ssthresh減半，然后執(zhí)行加法增大。這是因?yàn)槿齻€(gè)確認(rèn)報(bào)文能夠到達(dá)發(fā)送端，網(wǎng)絡(luò)很可能沒(méi)有擁塞
10、發(fā)送窗口的上限值? Min [rwnd, cwnd]
接收方窗口rwnd和擁塞窗口cwnd
九、TCP 的運(yùn)輸連接管理
1、運(yùn)輸連接就有三個(gè)階段，即：連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。
2、TCP 連接的建立都是采用客戶服務(wù)器方式。主動(dòng)發(fā)起連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做客戶(client)。被動(dòng)等待連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做服務(wù)器(server)。
3、TCP用三次握手建立連接：A表示發(fā)送方，B表示接收方
（1）A 的TCP 向B 發(fā)出連接請(qǐng)求報(bào)文段，其首部中的同步位SYN = 1，并選擇序號(hào)seq = x，表明傳送數(shù)據(jù)時(shí)的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是x。
（2）B 的TCP 收到連接請(qǐng)求報(bào)文段后，如同意，則發(fā)回確認(rèn)。
B 在確認(rèn)報(bào)文段中應(yīng)使SYN = 1，使ACK = 1，其確認(rèn)號(hào)ack = x ? 1，自己選擇的序號(hào)seq = y。
（3）A 收到此報(bào)文段后向B 給出確認(rèn)，其ACK = 1，確認(rèn)號(hào)ack = y ? 1。A 的TCP 通知上層應(yīng)用進(jìn)程，連接已經(jīng)建立。
4、TCP的連接釋放：四次握手釋放連接。A表示發(fā)送方，B表示接收方（1）A 把連接釋放報(bào)文段首部的FIN = 1，其序號(hào)seq = u，等待B 的確認(rèn)。
（2）B 發(fā)出確認(rèn)，確認(rèn)號(hào)ack = u ? 1，而這個(gè)報(bào)文段自己的序號(hào)seq = v。TCP 服務(wù)器進(jìn)程通知高層應(yīng)用進(jìn)程。從 A 到B 這個(gè)方向的連接就釋放了，TCP 連接處于半關(guān)閉狀態(tài)。B 若發(fā)送數(shù)據(jù)，A 仍要接收。
（3）若B 已經(jīng)沒(méi)有要向A 發(fā)送的數(shù)據(jù)，其應(yīng)用進(jìn)程就通知 TCP 釋放連接。（4）A 收到連接釋放報(bào)文段后，必須發(fā)出確認(rèn)。
5、數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，通信的雙方都可釋放連接。
6、發(fā)送方確認(rèn)后必須等待2MSL 的時(shí)間后才能真正釋放連接理由如下： 第一，為了保證A 發(fā)送的最后一個(gè)ACK 報(bào)文段能夠到達(dá)B。
第二，防止“已失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段”出現(xiàn)在本連接中。A 在發(fā)送完最后一個(gè)ACK 報(bào)文段后，再經(jīng)過(guò)時(shí)間2MSL，就可以使本連接持續(xù)的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的所有報(bào)文段，都從網(wǎng)絡(luò)中消失。
整理者：福州大學(xué)張毅
第二篇：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁版網(wǎng)絡(luò)層知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
網(wǎng)絡(luò)層
一、網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù)
虛電路服務(wù)可靠通信應(yīng)當(dāng)由網(wǎng)絡(luò)來(lái)保證 數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)可靠通信應(yīng)當(dāng)由用戶主機(jī)來(lái)保證
網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡(jiǎn)單靈活的、無(wú)連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。
二、網(wǎng)際協(xié)議IP
1、與IP 協(xié)議配套使用的還有三個(gè)協(xié)議：
? 地址解析協(xié)議ARP ? 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP ? 網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP
2、網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備
? 中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。
? 物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。
? 數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。? 網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。
? 網(wǎng)橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。
網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)
3、互聯(lián)網(wǎng)可以由許多異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成
4、分類的IP 地址
IP 地址定義：就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或路由器）分配一個(gè)在全世界范圍是唯一的 32 位的標(biāo)識(shí)符。
5、IP 地址的編址方法
分類的 IP 地址，子網(wǎng)的劃分，構(gòu)成超網(wǎng)。
兩級(jí)的 IP 地址：IP 地址 ::= { <網(wǎng)絡(luò)號(hào)>, <主機(jī)號(hào)>} 分類的 IP 地址：A類，B類，C類地址都是單播地址 D類地址用于多播，E類地址保留
實(shí)際上 IP 地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。Ip地址不僅可以指明一個(gè)主機(jī)，還指明了主機(jī)所連接到的網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)分十進(jìn)制記法：192.168.1.1 一些特殊的ip地址：保留地址0.0.0.0
本地軟件環(huán)回測(cè)試地址127.0.0.1 不指派地址
128.0.0.0
192.0.0.0
6、ip地址與硬件地址的區(qū)別：IP地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)首部，硬件地址放在MAC幀首部，在網(wǎng)絡(luò)層及網(wǎng)絡(luò)層以上使用IP地址，在鏈路層及以下使用硬件地址
7、解析協(xié)議 ARP 每一個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè)ARP 高速緩存(ARP cache)，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由器的IP 地址到硬件地址的映射表，這個(gè)映射表還經(jīng)常動(dòng)態(tài)更新。
ARP 是解決同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP 地址和硬件地址的映射問(wèn)題。
8、如何知道同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)其他主機(jī)的mac地址？ A在局域網(wǎng)內(nèi)廣播arp請(qǐng)求分組，其他主機(jī)接收分組，IP地址與報(bào)文中一致的主機(jī)收下分組，并在自己的arp緩存中寫(xiě)入主機(jī)A的IP地址到mac地址的映射，并發(fā)送arp響應(yīng)報(bào)文，A收到響應(yīng)報(bào)文后在自己的arp緩存中寫(xiě)入主機(jī)B的IP地址到mac地址的映射。
9、生存時(shí)間，一般為10-20分鐘
10、若主機(jī)不在同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，arp映射表怎樣建立？交給連接不同網(wǎng)絡(luò)的路由器
11、使用ARP 的四種典型情況 發(fā)送方是主機(jī)，要把IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用ARP 找到目的主機(jī)的硬件地址。
發(fā)送方是主機(jī)，要把IP 數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用ARP 找到本網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)路由器的硬件地址。剩下的工作由這個(gè)路由器來(lái)完成。
發(fā)送方是路由器，要把IP 數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到本網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用ARP 找到目的主機(jī)的硬件地址。
發(fā)送方是路由器，要把IP 數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用ARP 找到本網(wǎng)絡(luò)上另一個(gè)路由器的硬件地址。剩下的工作由這個(gè)路由器來(lái)完成。12為什么不直接使用mac地址通信，要加上ip地址
為了完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通訊，mac地址比較復(fù)雜，ip方便用戶操作，提高CPU的效率，這樣在網(wǎng)絡(luò)傳輸中就可以由網(wǎng)卡來(lái)識(shí)別mac地址，不用再上傳到CPU識(shí)別
13、IP數(shù)據(jù)包格式
? 一個(gè)IP 數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。
? 首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共20 字節(jié)，是所有IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。? 在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長(zhǎng)度是可變的。
14、首部長(zhǎng)度——占4 位，可表示的最大數(shù)值是15 個(gè)單位(一個(gè)單位為4 字節(jié))因此IP 的首部長(zhǎng)度的最大值是60 字節(jié)。固定長(zhǎng)度為20字節(jié)
15、總長(zhǎng)度——占16 位，指首部和數(shù)據(jù)之和的長(zhǎng)度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為65535 字節(jié)?？傞L(zhǎng)度必須不超過(guò)最大傳送單元MTU
16、標(biāo)志(flag)：占3 位，目前只有前兩位有意義。
標(biāo)志字段的最低位是MF(More Fragment)。MF ? 1 表示后面“還有分片”。MF ? 0 表示最后一個(gè)分片。標(biāo)志字段中間的一位是DF(Don't Fragment)。只有當(dāng)DF ? 0 時(shí)才允許分片。
17、片偏移(13 位)指出：較長(zhǎng)的分組在分片后某片在原分組中的相對(duì)位置。片偏移以8 個(gè)字節(jié)為偏移單位。
18、生存時(shí)間(8 位)記為TTL(Time To Live)數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中可通過(guò)的路由器數(shù)的最大值。單位為跳數(shù)。數(shù)據(jù)報(bào)能在英特網(wǎng)中傳輸?shù)淖畲筇鴶?shù)為255個(gè)路由器
19、協(xié)議(8 位)字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)使用何種協(xié)議，以便目的主機(jī)的IP 層將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)處理過(guò)程
20、首部檢驗(yàn)和(16 位)字段只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部，不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)部分。采用累加法，以16位字為單位加
21、IP層分組轉(zhuǎn)發(fā)的流程：分組轉(zhuǎn)發(fā)算法
(1)從數(shù)據(jù)報(bào)的首部提取目的主機(jī)的 IP 地址D, 得出目的網(wǎng)絡(luò)地址為N。
(2)若網(wǎng)絡(luò)N 與此路由器直接相連，則把數(shù)據(jù)報(bào)直接交付目的主機(jī)D；否則是間接交付，執(zhí)行(3)。
(3)若路由表中有目的地址為D 的特定主機(jī)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。
(4)若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)N 的路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。
(5)若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。
(6)報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。
三、劃分子網(wǎng)
1、三級(jí)IP：IP地址::= {<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>, <子網(wǎng)號(hào)>, <主機(jī)號(hào)>}
2、劃分子網(wǎng)純屬一個(gè)單位內(nèi)部的事情。單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為沒(méi)有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。
3、從主機(jī)號(hào)借用若干個(gè)位作為子網(wǎng)號(hào) subnet-id，而主機(jī)號(hào)host-id 也就相應(yīng)減少了若干個(gè)位。
4、子網(wǎng)掩碼：使用子網(wǎng)掩碼(subnet mask)可以找出IP 地址中的子網(wǎng)部分。
5、默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：原來(lái)兩級(jí)IP時(shí)A、B、C類地址使用的網(wǎng)絡(luò)號(hào)
6、路由器的路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時(shí)給出該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼
7、不同的子網(wǎng)掩碼得出相同的網(wǎng)絡(luò)地址，但不同的掩碼的效果是不同的
8、在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法(1)從收到的分組的首部提取目的IP 地址D。(2)先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和D 逐位相“與”，看是否和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。
(3)若路由表中有目的地址為D 的特定主機(jī)路由，則將分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。
(4)對(duì)路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和D 逐位相“與”，若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。
(5)若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。
(6)報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。
9、無(wú)分類編址CIDR CIDR使用各種長(zhǎng)度的“網(wǎng)絡(luò)前綴”(network-prefix)來(lái)代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)。IP 地址從三級(jí)編址（使用子網(wǎng)掩碼）又回到了兩級(jí)編址。
IP地址::= {<網(wǎng)絡(luò)前綴>, <主機(jī)號(hào)>}
128.14.32.0/20
四、網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP：為了提高IP 數(shù)據(jù)報(bào)交付成功的機(jī)會(huì)
1、ICMP 允許主機(jī)或路由器報(bào)告差錯(cuò)情況和提供有關(guān)異常情況的報(bào)告。
2、作用：用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息?？刂葡⑹侵妇W(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息
3、ICMP 不是高層協(xié)議，而是IP 層的協(xié)議。
4、ICMP 報(bào)文作為IP 層數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)，加上數(shù)據(jù)報(bào)的首部，組成IP 數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。
5、ICMP 報(bào)文的格式：類型：1字節(jié)，代碼：1字節(jié)，檢驗(yàn)和：2字節(jié)；接下去四個(gè)字節(jié)與類型有關(guān)，數(shù)據(jù)部分（差錯(cuò)報(bào)文）：ip首部+ip數(shù)據(jù)報(bào)前8個(gè)字節(jié)
6、ICMP 報(bào)文的種類有兩種，即ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文和ICMP 詢問(wèn)報(bào)文。
7、ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文共有5 種：終點(diǎn)不可達(dá)、源點(diǎn)抑制、時(shí)間超過(guò)、參數(shù)問(wèn)題、改變路由（重定向）
8、不應(yīng)發(fā)送ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文的幾種情況
（1）對(duì)ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文不再發(fā)送ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。
（2）對(duì)第一個(gè)分片的數(shù)據(jù)報(bào)片的所有后續(xù)數(shù)據(jù)報(bào)片都不發(fā)送ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。（3）對(duì)具有多播地址的數(shù)據(jù)報(bào)都不發(fā)送ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。
（4）對(duì)具有特殊地址（如127.0.0.0 或0.0.0.0）的數(shù)據(jù)報(bào)不發(fā)送ICMP 差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。
9、ICMP 詢問(wèn)報(bào)文有兩種：回送請(qǐng)求和回答報(bào)文、時(shí)間戳請(qǐng)求和回答報(bào)文
10、ping報(bào)文就是icmp報(bào)文
五、因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議
1、路由選擇協(xié)議的核心就是理想的路由算法
2、從路由算法的自適應(yīng)性分類 靜態(tài)路由選擇策略——即非自適應(yīng)路由選擇 動(dòng)態(tài)路由選擇策略——即自適應(yīng)路由選擇
3、因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議。
4、自治系統(tǒng)AS 的定義：在單一的技術(shù)管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種AS 內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該AS 內(nèi)的路由，同時(shí)還使用一種AS 之間的路由選擇協(xié)議用以確定分組在AS之間的路由
5、因特網(wǎng)有兩大類路由選擇協(xié)議
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP(Interior Gateway Protocol)
即在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議，常用的有RIP，OSPF 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(External Gateway Protocol)不在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議，常用的有BGP
6、自治系統(tǒng)之間的路由選擇也叫做，域間路由選擇(interdomain routing)，在自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做，域內(nèi)路由選擇(intradomain routing)
7、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP（路由信息協(xié)議）：RIP 是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議?；赨DP的應(yīng)用層協(xié)議
? RIP 協(xié)議中的“距離”也稱為“跳數(shù)”(hop count)，因?yàn)槊拷?jīng)過(guò)一個(gè)路由器，跳數(shù)就加1。
? RIP 允許一條路徑最多只能包含15 個(gè)路由器。
? “距離”的最大值為16 時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)?？梢?jiàn)RIP只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。
? RIP 不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由。RIP 選擇一個(gè)具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕還存在另一條高速(低時(shí)延)但路由器較多的路由。
8、RIP 協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn)
? 僅和相鄰路由器交換信息。
? 交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。? 按固定的時(shí)間間隔交換路由信息，例如，每隔30 秒。
9、距離向量算法
收到相鄰路由器（其地址為X）的一個(gè)RIP 報(bào)文：
(1)先修改此RIP 報(bào)文中的所有項(xiàng)目：把“下一跳”字段中的地址都改為X，并把所有的“距離”字段的值加1。
(2)對(duì)修改后的RIP 報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項(xiàng)目加到路由表中。否則，若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則把收到的項(xiàng)目替換原路由表中的項(xiàng)目。否則，若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新，否則，什么也不做。
(3)若3 分鐘還沒(méi)有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路由器記為不可達(dá)路由器，即將距離置為16（距離為16表示不可達(dá)）。(4)返回。
10、RIP2 的報(bào)文由首部和路由部分組成
路由部分：地址族標(biāo)識(shí)符，路由標(biāo)記，網(wǎng)絡(luò)地址、該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼、下一跳路由器地址以及到此網(wǎng)絡(luò)的距離組成
11、RIP 協(xié)議的特點(diǎn)：好消息傳播的快，壞消息傳播的慢 網(wǎng)絡(luò)出故障的傳播時(shí)間往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間(例如數(shù)分鐘)
12、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF（開(kāi)放最短路徑優(yōu)先）
（1）向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息，這里使用的方法是洪泛法。
（2）發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信息?！版溌窢顟B(tài)”就是說(shuō)明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”(metric)。
（3）只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。
13、OSPF 的區(qū)域(area)：為了使OSPF 能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，OSPF 將一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干個(gè)更小的范圍，叫作區(qū)域。
14、每一個(gè)區(qū)域的路由器數(shù)量不超過(guò)200個(gè)，分成兩種區(qū)域，即主干區(qū)域和其他區(qū)域
15、劃分區(qū)域的好處就是將利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限于每一個(gè)區(qū)域而不是整個(gè)的自治系統(tǒng)，這就減少了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的通信量。
在一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的路由器只知道本區(qū)域的完整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，而不知道其他區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r。
OSPF 使用層次結(jié)構(gòu)的區(qū)域劃分。在上層的區(qū)域叫作主干區(qū)域(backbone area)。主干區(qū)域的標(biāo)識(shí)符規(guī)定為0.0.0.0。主干區(qū)域的作用是用來(lái)連通其他在下層的區(qū)域。
16、OSPF 不用UDP 而是直接用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送。OSPF 構(gòu)成的數(shù)據(jù)報(bào)很短。這樣做可減少路由信息的通信量，而
17、OSPF協(xié)議中如果到同一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)有多條相同代價(jià)的路徑，那么可以將通信量分配給這幾條路徑。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡。
18、OSPF 的五種分組類型：?jiǎn)柡?Hello)分組。數(shù)據(jù)庫(kù)描述分組。鏈路狀態(tài)請(qǐng)求分組。鏈路狀態(tài)更新分組，用洪泛法對(duì)全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。鏈路狀態(tài)確認(rèn)分組。
19、OSPF 還規(guī)定每隔一段時(shí)間，如30 分鐘，要刷新一次數(shù)據(jù)庫(kù)中的鏈路狀態(tài)。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大時(shí)，OSPF 協(xié)議要比距離向量協(xié)議RIP 好得多
20、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP：BGP 是不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息的協(xié)議。
六、IP 多播：可明顯地減少網(wǎng)絡(luò)中資源的消耗
1、多播使用組地址—— IP 使用D 類地址支持多播。多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址
2、因此TCP/IP 協(xié)議使用的以太網(wǎng)多播地址塊的范圍是：從00-00-5E-00-00-00 到00-00-5E-FF-FF-FF
3、IP多播需要兩種協(xié)議：網(wǎng)際組管理協(xié)議、IGMP多播路由選擇協(xié)議。
4、多播數(shù)據(jù)包和一般數(shù)據(jù)報(bào)的區(qū)別是其使用D類IP地址作為目的地址
5、IP多播的分類：在本局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行硬件多播（IP地址到mac地址的轉(zhuǎn)換看待）和在因特網(wǎng)的范圍進(jìn)行多播
七、虛擬專用網(wǎng)VPN：利用公用的英特網(wǎng)作為本機(jī)構(gòu)各專用網(wǎng)之間的通信載體。通過(guò)英特網(wǎng)傳送的數(shù)據(jù)要加密。
1、本地地址——僅在機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用的IP 地址，可以由本機(jī)構(gòu)自行分配，而不需要向因特網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)。
2、全球地址——全球唯一的IP地址，必須向因特網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)。
專用地址：只能用于一個(gè)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部通信，而不能用于和因特網(wǎng)上的主機(jī)通信，是本地地址
? 10.0.0.0 到10.255.255.255 ? 172.16.0.0 到172.31.255.255 ? 192.168.0.0 到192.168.255.255
3、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和外聯(lián)網(wǎng)：看結(jié)果是否屬于同一個(gè)機(jī)構(gòu)
八、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT
1、需要在專用網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的路由器上安裝NAT 軟件。裝有NAT 軟件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一個(gè)有效的外部全球地址IPG。
2、在專用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用專用IP地址，僅在連接到英特網(wǎng)上的路由器時(shí)使用全球IP地址。并且一定要使用全球IP才能和英特網(wǎng)連接
3、通過(guò)NAT地址轉(zhuǎn)換表可以把IP數(shù)據(jù)報(bào)上的舊目的IP地址轉(zhuǎn)換為新的目的IP地址
4、使用端口號(hào)的NAT也叫網(wǎng)絡(luò)地址與端口號(hào)轉(zhuǎn)換NAPT
九、本章中出現(xiàn)的幾個(gè)表
1、ARP緩存的映射表：主要內(nèi)容是同一局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)路由器的IP地址與MAC地址
2、路由表：主要內(nèi)容是目的網(wǎng)絡(luò)，距離，下一跳的路由器
3、NAT轉(zhuǎn)換表：主要內(nèi)容是內(nèi)部專用IP地址與公網(wǎng)全球IP地址
整理者：福州大學(xué)張毅
第三篇：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第五版謝希仁 縮寫(xiě)總結(jié)
ADSL非對(duì)稱數(shù)字用戶線路Asymmetric Digital Subscriber Line
API應(yīng)用程序編程接口 Application Programming Interface
ARP地址解析協(xié)議Address Resolution Protocol ATM異步傳輸模式Asynchronous Transfer Mode BGP邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議Border Gateway Protocol CATV有線電視Community Antenna Television CDM碼分復(fù)用Code Division Multiplexing CDMA碼分多址Code Division Multiple Access）CIDR無(wú)類域內(nèi)路由選擇Classless Inter-Domain Routing）
CRC循環(huán)冗余碼校驗(yàn)Cyclic Redundancy Check CSMA/CD載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/沖突檢測(cè) CSMA/CA載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/沖突避免 DES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)data encryption standard DHCP動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議Dynamic host configuration protocol）
DNS域名服務(wù)器Domain Name Server DSSS直接序列擴(kuò)頻Direct Sequence Spread Spectrum
DWDM密集波分復(fù)用Dense Wavelength Division Multiplexing
EGP外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議Exterior Gateway Protocol FDDI光纖分布式數(shù)據(jù)接口Fiber Distributed Data Interface）
FDM頻分多路復(fù)用Frequency Division Multiplexing
FHSS跳頻擴(kuò)頻技術(shù)Frequency Hopping Spread Sprectrum）
FIFO先入先出First In First Out FTP文件傳輸協(xié)議File Transfer Protocol HDSL高速數(shù)字用戶線High Speed Digital Subscriber Line
HFC光纖同軸電纜混合網(wǎng)Hybrid Fiber Coaxial HTML超文本標(biāo)記語(yǔ)言Hypertext Markup Language HTTP超文本傳輸協(xié)議Hyper Text Transport Protocol
ICMP網(wǎng)間控制報(bào)文協(xié)議Internet Control Messages Protocol
IEEE電氣與電子工程師協(xié)會(huì)Institute of Electrical and Electronic Engineers）IGMP因特網(wǎng)組管理協(xié)議Internet Group Management Protocol
IMAP因特網(wǎng)報(bào)文存取協(xié)議(Internet Message Access Protocol)
IP互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議Internet Protocol
IPsec網(wǎng)際協(xié)議安全I(xiàn)nternet Protocol Security ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織International Standardization Organization LAN 局域網(wǎng)local area network
LCP鏈路控制協(xié)議link control protocol）MAC介質(zhì)訪問(wèn)控制
MPLS多協(xié)定標(biāo)簽交換Multi Protocol Label Switch
NAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換Network Address Translation)NCP網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議Network Control Protocol）NVT網(wǎng)絡(luò)虛擬終端Network Virtual Terminal)OSPF最短路徑優(yōu)先Open Shortest Path First P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)peer-to-peer
PCM脈沖編碼調(diào)制pulseto-Point Protocol PPPoE以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議Point-to-Point Protocol over Ethernet）
RARP逆地址解析協(xié)議Reverse Address Resolution Protocol
RIP路由信息協(xié)議Routing Information Protocol RSVP資源預(yù)留協(xié)議Respondezsilvous plait RTSP實(shí)時(shí)流式協(xié)議Real Time Streaming Protocol SDH同步數(shù)據(jù)系列Synchronous Digital Hierarchy SET安全電子交易Secure Electronic Transaction SIP會(huì)話發(fā)起協(xié)議Session Initiation Protocol SMTP簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議Simple Message Transfer Protocol
SNMP簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議Simple Network Management Protocol）
SONET同步光纖網(wǎng)Synchronous Optical Network SSID服務(wù)集標(biāo)識(shí)符Service Set Identifier SSL安全插口層(Secure Sockets Layer STDM統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用Synchronous Time-Division Multiplexing）
STP屏蔽雙絞線Shielded Twisted Pair
TCP傳輸控制協(xié)議Transmission Control Protocol TDM時(shí)分復(fù)用Time Division Multiplex TELNET遠(yuǎn)程終端協(xié)議
TFTP簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議Trivial File Transfer Protocol URL統(tǒng)一資源定位符Uniform Resource Locator VLAN虛擬局域網(wǎng)Virtual Local Area Network VPN虛擬專用網(wǎng)Virtual Private Network WAN廣域網(wǎng)Wide Area Network
WDM波分復(fù)用Wavelength Division Multiplexing WLAN無(wú)限局域網(wǎng)Wireless Metropolitan Area Network
WMAN無(wú)限城域網(wǎng)Wireless Metropolitan Area Network
WPAN 無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)Wireless Personal Area Network
WWW 萬(wàn)維網(wǎng)World Wide Web 無(wú)新信息，不改變 相同下一跳，更新 新項(xiàng)目，添加進(jìn)來(lái)
相同下一跳，距離變短，更新 不同下一跳，距離變短，更新 不同下一跳，距離一樣，不改變 不同下一跳，距離變大，不改變
第四篇：河南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第六版(謝希仁)期末考試總結(jié)
網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的四個(gè)階段？
1.因特因特網(wǎng)草案2.建議標(biāo)準(zhǔn)3.草案標(biāo)準(zhǔn)4.因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
按網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類？
廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、個(gè)人區(qū)域網(wǎng)。
1.廣域網(wǎng)的作用范圍通常為幾十到幾千公里。是因特網(wǎng)的核心部分，任務(wù)是通過(guò)長(zhǎng)距離運(yùn)送主機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。連接廣域網(wǎng)各結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的鏈路一般是高速鏈路，具有較大通信容量。2.城域網(wǎng)的作用范圍一般是一個(gè)城市，約5-50km。城域網(wǎng)可以是一個(gè)或幾個(gè)單位所擁有,也可以是一種公用設(shè)施,用來(lái)將多個(gè)局域網(wǎng)進(jìn)行互連。目前很多城域網(wǎng)采用以太網(wǎng)技術(shù)。
3.局域網(wǎng)作用范圍較小1km左右。一般用微型計(jì)算機(jī)或工作站通過(guò)高速通信線路相連，學(xué)?；蚱髽I(yè)大都擁有許多互連的局域網(wǎng)，常稱為校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)。
4.個(gè)人區(qū)域網(wǎng)就是在個(gè)人工作地方把屬于個(gè)人使用的電子設(shè)備用無(wú)線技術(shù)連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，常稱為無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)。范圍大約在10m左右。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)? 速率、帶寬、吞吐量、時(shí)延、時(shí)延帶寬積、往返時(shí)間RTT、利用率。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素：
語(yǔ)法：數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。
語(yǔ)義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。同步：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)體表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。
協(xié)議與服務(wù)有何區(qū)別？有何關(guān)系？
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。由以下三個(gè)要素組成：（1）語(yǔ)法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。
（2）語(yǔ)義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。（3）同步：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。
協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)，而要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層提供服務(wù)。協(xié)議和服務(wù)的概念的區(qū)分：
1、協(xié)議的實(shí)現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見(jiàn)服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。
2、協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則。但服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層通過(guò)層間接口向上層提供的。上層使用所提供的服務(wù)必須與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務(wù)原語(yǔ)。
物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口有關(guān)的一些特性？ 機(jī)械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸。
電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。過(guò)程特性：指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。
一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分：源系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、目的系統(tǒng)。
通信的雙方信息交互方式：
單向通信：只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的交互。（無(wú)線電廣播、有線電廣播、電視廣播）。
雙向交替通信：通信雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送和接收，只能一方發(fā)送另一方接收。
雙向同時(shí)通信：通信雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。
香農(nóng)公式：信道的極限信息傳輸速率C=W㏒2（1+S/N）（b/s）W為信道帶寬（Hz）s為平均功率
N為高斯噪聲功率
公示表明：信道的帶寬或信道中的噪音比越大，信息的極限傳輸速率就越高。信噪比（dB）=10㏒10（S/N）(dB)
非引導(dǎo)型傳輸媒體的特點(diǎn)？ 1.無(wú)線傳輸可使用的頻段很廣 2.短波通信，靠電商層的反射。
3.微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要的地位。微波通信主要包括兩種方式：地面微波接力通信（信道容量很大，傳輸質(zhì)量高，投資少、見(jiàn)效快。）。衛(wèi)星通信（通信距離遠(yuǎn)，通信容量大、干擾小、穩(wěn)定，具有較大的傳播時(shí)延，覆蓋面廣，造價(jià)較高）
例3-1：要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC的生成多項(xiàng)式是P（X）=X4+X+1。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中最后一個(gè)1變成了0，問(wèn)接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中最后兩個(gè)1都變成了0，問(wèn)接收端能否發(fā)現(xiàn)？采用CRC檢驗(yàn)后，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是否就變成了可靠的傳輸？
答：作二進(jìn)制除法，1101011011 0000
10011 得余數(shù)1110，添加的檢驗(yàn)序列是1110.作二進(jìn)制除法，兩種錯(cuò)誤均可發(fā)展
僅僅采用了CRC檢驗(yàn)，缺重傳機(jī)制，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸還不是可靠的傳輸。
例：要發(fā)送的數(shù)據(jù)為101110。采用CRCD 生成多項(xiàng)式是P（X）=X3+1。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。
答：作二進(jìn)制除法，101110
000 10011 添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)是011
PPP協(xié)議的主要特點(diǎn)是什么？
PPP協(xié)議就是用戶計(jì)算機(jī)和JSP進(jìn)行通信時(shí)所使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。PPP協(xié)議需要滿足的需求：簡(jiǎn)單、封裝成幀、透明性、多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、多種類型鏈路、差錯(cuò)檢測(cè)、檢測(cè)連接狀態(tài)、最大傳輸單元、網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商、數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商。
PPP協(xié)議的組成：1.一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到鏈路的方法。2.一個(gè)用來(lái)建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議LCP。3.一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP，其中的每個(gè)協(xié)議支持不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層。
局域網(wǎng)的拓?fù)溆心膸追N，特點(diǎn)是什么？ 星形網(wǎng)，環(huán)形網(wǎng)，總線網(wǎng)。1.星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
是一種以中央節(jié)點(diǎn)為中心，把若干外圍節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)的輻射式互聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)適用于局域網(wǎng)，特別是近年來(lái)連接的局域網(wǎng)大都采用這種連接方式。這種連接方式以雙絞線或同軸電纜作連接線路。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、便于管理，通常以集線器（Hub）作為中央節(jié)點(diǎn)，便于維護(hù)和管理。缺點(diǎn)：中心結(jié)點(diǎn)是全網(wǎng)絡(luò)的可靠瓶頸，中心結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。
2.環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
各結(jié)點(diǎn)通過(guò)通信線路組成閉合回路，環(huán)中數(shù)據(jù)只能單向傳輸，信息在每臺(tái)設(shè)備上的延時(shí)時(shí)間是固定的。特別適合實(shí)時(shí)控制的局域網(wǎng)系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合使用光纖，傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸延遲確定。缺點(diǎn)：環(huán)網(wǎng)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)均成為網(wǎng)絡(luò)可靠性的瓶頸，任意結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障都會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，另外故障診斷也較困難。最著名的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是令牌環(huán)網(wǎng)（Token Ring）3.總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
是將網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接連接到公共總線上，結(jié)點(diǎn)之間按廣播方式通信，一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息，總線上的其它結(jié)點(diǎn)均可“收聽(tīng)”到。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布線容易、可靠性較高，易于擴(kuò)充，節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)殃及系統(tǒng)，是局域網(wǎng)常采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)：所有的數(shù)據(jù)都需經(jīng)過(guò)總線傳送，總線成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸；出現(xiàn)故障診斷較為困難。另外，由于信道共享，連接的節(jié)點(diǎn)不宜過(guò)多，總線自身的故障可以導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。最著名的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是以太網(wǎng)（Ethernet）。
計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)的連接是通過(guò)通信適配器，適配器本來(lái)是在主機(jī)箱內(nèi)插入的一塊網(wǎng)絡(luò)接口板，這種接口板簡(jiǎn)稱為網(wǎng)卡。適配器的作用：連接計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)串行傳輸并進(jìn)行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層物理層這兩層的功能。
1990年IEEE制定出星形以太網(wǎng)10BASE-T的標(biāo)準(zhǔn)802.3i?！?0”代表10Mb/s的數(shù)據(jù)率。BASE表示連接線上的信號(hào)是基帶信號(hào)，T代表雙絞線。
什么是無(wú)效的MAC幀？
幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)，用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS查出有差錯(cuò)，收到的幀的MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在46-1500字節(jié)之間?？紤]到MAC幀首部和尾部的長(zhǎng)度共有18個(gè)字節(jié)，可以得出有效的MAC幀長(zhǎng)度為64-1518字節(jié)之間。
網(wǎng)橋的工作原理和特點(diǎn)是什么？網(wǎng)橋與轉(zhuǎn)發(fā)器以及以太網(wǎng)交換機(jī)有何異同？
網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過(guò)濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)器工作在物理層，它僅簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，沒(méi)有過(guò)濾能力。以太網(wǎng)交換機(jī)則為鏈路層設(shè)備，可視為多端口網(wǎng)橋
PING指令原理：ping指令通過(guò)發(fā)送ICMP包來(lái)驗(yàn)證與另一臺(tái)TCP/IP計(jì)算機(jī)的IP級(jí)連接。應(yīng)答消息的接收情況將和往返過(guò)程的次數(shù)一起顯示出來(lái)。ping指令用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的連接性和可到達(dá)性。
端口的分類和作用是什么？
分類：運(yùn)輸層的端口號(hào)共分為兩大類：服務(wù)器端使用的端口號(hào)（最重要的一類叫做熟知端口號(hào)或系統(tǒng)端口號(hào)，另一類叫做登記端口號(hào)）、客戶端使用的端口號(hào)。
作用：端口的作用是對(duì)TCP/IP體系的應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行統(tǒng)一的標(biāo)志，使運(yùn)行不同操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的應(yīng)用進(jìn)程能夠互相通信
TCP的主要特點(diǎn)？
TCP是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議、每一條TCP連接只能有兩個(gè)端點(diǎn)、TCP提供可靠交付的服務(wù)、TCP提供全雙工通信、面向字節(jié)流。
基于TCP的FTP和基于UDP的簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議TFTP。
第五篇：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(謝希仁版)讀書(shū)筆記
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(謝希仁版)讀書(shū)筆記
楊林翰
第 1 章 概述
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代的作用：世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代。
網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為信息社會(huì)的命脈和發(fā)展知識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。
網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
發(fā)展最快的并起到核心作用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)：
網(wǎng)絡(luò)用于計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了打電話。
網(wǎng)絡(luò)能夠連接不同類型的計(jì)算機(jī)，不局限于單一類型的計(jì)算機(jī)。
所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都同等重要，因而大大提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。
計(jì)算機(jī)在進(jìn)行通信時(shí)，必須有冗余的路由。
網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地簡(jiǎn)單，同時(shí)還能夠非?？煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。
電路交換的特點(diǎn)：
電路交換必定是面向連接的。
電路交換的三個(gè)階段：建立連接、通信、釋放連接
電路交換傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)效率低：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性，這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。
分組交換的原理：
一、在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。
二、每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。
三、分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。
依次把各分組發(fā)送到接收端。
分組首部的重要性：
每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。
分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，分組就能傳送到最終目的地。
四、接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。
五、最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來(lái)的報(bào)文。
這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒(méi)有被丟棄。
結(jié)點(diǎn)交換機(jī)
在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中的輸入和輸出端口之間沒(méi)有直接連線。
結(jié)點(diǎn)交換機(jī)處理分組的過(guò)程是：
把收到的分組先放入緩存（暫時(shí)存儲(chǔ)）；
查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)；
把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。
主機(jī)和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的作用不同：
主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。
結(jié)點(diǎn)交換機(jī)對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付給目的主機(jī)。
分組交換的優(yōu)點(diǎn)：
高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。
靈活以分組為傳送單位和查找路由。
迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。
可靠完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。
分組交換帶來(lái)的問(wèn)題：
分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。
分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開(kāi)銷。
因特網(wǎng)時(shí)代：
因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段的演進(jìn)。
但這三個(gè)階段在時(shí)間劃分上并非截然分開(kāi)而是有部分重疊的，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)是逐漸的而不是突然的。因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段：
第一個(gè)分組交換網(wǎng) ARPANET 最初只是一個(gè)單個(gè)的分組交換網(wǎng)。
ARPA 研究多種網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)。
1983 年 TCP/IP 協(xié)議成為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
同年，ARPANET分解成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)：
ARPANET——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究用的科研網(wǎng)
MILNET——軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
1983~1984 年，形成了因特網(wǎng) Internet。
1990 年 ARPANET 正式宣布關(guān)閉。
因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段：
1986 年，NSF 建立了國(guó)家科學(xué)基金網(wǎng)。NSFNET。它是一個(gè)三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：
主干網(wǎng)
地區(qū)網(wǎng)
校園網(wǎng)
1991 年，美國(guó)政府決定將因特網(wǎng)的主干網(wǎng)轉(zhuǎn)交給私人公司來(lái)經(jīng)營(yíng)，并開(kāi)始對(duì)接入因特網(wǎng)的單位收費(fèi)。
1993 年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到 45 Mb/s（T3 速率）。
因特網(wǎng)發(fā)展的第三階段：
從1993年開(kāi)始，由美國(guó)政府資助的 NSFNET逐漸被若干個(gè)商用的 ISP 網(wǎng)絡(luò)所代替。
1994 年開(kāi)始創(chuàng)建了 4 個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn) NAP(Network Access Point)，分別由 4 個(gè)電信公司經(jīng)營(yíng)。
NAP 就是用來(lái)交換因特網(wǎng)上流量的結(jié)點(diǎn)。在NAP 中安裝有性能很好的交換設(shè)施。到本世紀(jì)初，美國(guó)的 NAP 的數(shù)量已達(dá)到十幾個(gè)。
從 1994 年到現(xiàn)在，因特網(wǎng)逐漸演變成多級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義
最簡(jiǎn)單的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接的、自治的計(jì)算機(jī)的集合。
因特網(wǎng)(Internet)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類——幾種不同的分類方法：
一、從網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類
電路交換
報(bào)文交換
分組交換
混合交換
二、從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類
廣域網(wǎng) WAN(Wide Area Network)
局域網(wǎng) LAN(Local Area Network)
城域網(wǎng) MAN(Metropolitan Area Network)
接入網(wǎng) AN(Access Network)
三、從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類
公用網(wǎng)(public network)
專用網(wǎng)(private network)
帶寬
“帶寬”(bandwidth)本來(lái)是指信號(hào)具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
現(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語(yǔ)，單位是“比特每秒”，或 b/s(bit/s)。
更常用的帶寬單位是
千比每秒，即 kb/s（103 b/s）
兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）
吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）
太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）
請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界，K = 210 = 1024
M = 220, G = 230, T = 240。
數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化
在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄。
時(shí)延(delay 或 latency)
發(fā)送時(shí)延（傳輸時(shí)延）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。
信道帶寬數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。常稱為數(shù)據(jù)在信道上的傳輸速率。
發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）/信道帶寬（比特/秒）
傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。
信號(hào)傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。
傳播時(shí)延=信道長(zhǎng)度（米）/信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）
處理時(shí)延交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。
結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延是處理時(shí)延中的重要組成部分。
處理時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。
有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延作為處理時(shí)延。
數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延和處理時(shí)延之和：
總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延 + 傳播時(shí)延 + 處理時(shí)延
容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念
對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。
提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的。
“分層”可將龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問(wèn)題，而這些較小的局部問(wèn)題就比較易于研究和處理。關(guān)于開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型 OSI/RM
只要遵循 OSI 標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。在市場(chǎng)化方面 OSI 卻失敗了。
OSI 的專家們?cè)谕瓿?OSI 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒(méi)有商業(yè)驅(qū)動(dòng)力；
OSI 的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來(lái)過(guò)分復(fù)雜，且運(yùn)行效率很低；
OSI 標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長(zhǎng)，因而使得按 OSI 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備無(wú)法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)；
OSI 的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個(gè)層次中重復(fù)出現(xiàn)。
兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
法律上的(be jure)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) OSI 并沒(méi)有得到市場(chǎng)的認(rèn)可。
是非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。
TCP/IP 常被稱為事實(shí)上的(be facto)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
劃分層次的必要性
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。
這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問(wèn)題（同步含有時(shí)序的意思）。
為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(network protocol)，簡(jiǎn)稱為協(xié)議。
b]網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素 ：
語(yǔ)法數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。
語(yǔ)義需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。
同步事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。
分層的好處 ：
各層之間是獨(dú)立的。
靈活性好。
結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi)。
易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。
能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。
層數(shù)多少要適當(dāng)
若層數(shù)太少，就會(huì)使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。
層數(shù)太多又會(huì)在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時(shí)遇到較多的困難。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。
體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。
實(shí)現(xiàn)(implementation)是遵循這種體系結(jié)構(gòu)的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問(wèn)題。
體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。
具有層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)
TCP/IP 是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。
最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒(méi)有具體內(nèi)容。
因此往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和 TCP/IP 的優(yōu)點(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。
五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)：
應(yīng)用層(application layer)
運(yùn)輸層(transport layer)
網(wǎng)絡(luò)層(network layer)
數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer)
物理層(physical layer)
實(shí)體、協(xié)議、服務(wù) 和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)
實(shí)體(entity)表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。
協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。
在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。
要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。
本層的服務(wù)用戶只能看見(jiàn)服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面的協(xié)議。
下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。
協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。
服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過(guò)層間接口提供的。
同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) SAP(Service Access Point)。
協(xié)議很復(fù)雜
協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計(jì)到，而不能假定一切情況都是很理想和很順利的。
必須非常仔細(xì)地檢查所設(shè)計(jì)協(xié)議能否應(yīng)付所有的不利情況。
應(yīng)當(dāng)注意：事實(shí)上難免有極個(gè)別的不利情況在設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí)并沒(méi)有預(yù)計(jì)到。在出現(xiàn)這種情況時(shí)，協(xié)議就會(huì)失敗。因此實(shí)際上協(xié)議往往只能應(yīng)付絕大多數(shù)的不利情況。
面向連接服務(wù)與 無(wú)連接服務(wù)
面向連接服務(wù)(connection-oriented)
面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個(gè)階段。
無(wú)連接服務(wù)(connectionless)
兩個(gè)實(shí)體之間的通信不需要先建立好連接。
是一種不可靠的服務(wù)。這種服務(wù)常被描述為“盡最大努力交付”(best effort delivery)或“盡力而為”。
應(yīng)用層的客戶-服務(wù)器方式
在 TCP/IP 的應(yīng)用層協(xié)議使用的是
客戶-服務(wù)器方式
計(jì)算機(jī)的進(jìn)程(process)就是運(yùn)行著的計(jì)算機(jī)程序。
為解決具體應(yīng)用問(wèn)題而彼此通信的進(jìn)程稱為“應(yīng)用進(jìn)程”。
應(yīng)用層的具體內(nèi)容就是規(guī)定應(yīng)用進(jìn)程在通信時(shí)所遵循的協(xié)議。
客戶和服務(wù)器
客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程。
客戶-服務(wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。
客戶是服務(wù)請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方。
客戶軟件的特點(diǎn)：
在進(jìn)行通信時(shí)臨時(shí)成為客戶，但它也可在本地進(jìn)行其他的計(jì)算。
被用戶調(diào)用并在用戶計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，在打算通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信。
可與多個(gè)服務(wù)器進(jìn)行通信。
不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。
服務(wù)器軟件的特點(diǎn)：
專門用來(lái)提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶的請(qǐng)求。
在共享計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)即自動(dòng)調(diào)用并一直不斷地運(yùn)行著。
被動(dòng)等待并接受來(lái)自多個(gè)客戶的通信請(qǐng)求。
一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持。
第7章網(wǎng)絡(luò)互連
一、TCP/IP體系中的運(yùn)輸層
UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。遠(yuǎn)地主機(jī)的運(yùn)輸層在收到UDP報(bào)文后，不需要給出任何確認(rèn)。
TCP則提供面向連接的服務(wù)。在傳送數(shù)據(jù)之前必須先建立連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后要釋放連接。TCP不提供廣播或多播服務(wù)。
強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：
(1)運(yùn)輸層的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)和網(wǎng)際層的IP數(shù)據(jù)報(bào)有很大的區(qū)別。IP數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過(guò)互連網(wǎng)中許多路由器的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，但UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)是在運(yùn)輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的，但運(yùn)輸層的這個(gè)邏輯信道并不經(jīng)過(guò)路由器(運(yùn)輸層看不見(jiàn)路由器)。IP數(shù)據(jù)報(bào)雖然經(jīng)過(guò)路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，但用戶數(shù)據(jù)報(bào)只是IP數(shù)據(jù)報(bào)中的數(shù)據(jù)，因此路由器看不見(jiàn)有用戶數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過(guò)它。
(2)TCP是運(yùn)輸層的連接，TCP報(bào)文段是在運(yùn)輸層抽象的的端到瑞邏輯信道中傳送，這種信道是可靠的全雙工信道。但這樣的信道卻不知道究競(jìng)經(jīng)過(guò)了哪些路由器，而這些路山器也根本不知道上面的運(yùn)輸層是否建立了TCP連接。當(dāng)IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸路徑中增加或減少了路由器時(shí)，上層的TCP連接都不會(huì)發(fā)生變化，出為上層的TCP根本不知道下層所發(fā)生的事情。
端口：
UDP和TCP都使用了與應(yīng)用層接口處的端口(port)與上層的應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行通信。端口的作用就是讓?xiě)?yīng)用層的各種應(yīng)用進(jìn)程都能將其數(shù)據(jù)通過(guò)端口向下交付給運(yùn)輸層，以及讓運(yùn)輸層知道應(yīng)當(dāng)將其報(bào)文段中的數(shù)據(jù)向上通過(guò)端口交付給應(yīng)用層相應(yīng)的進(jìn)程。從這個(gè)意義上講，端口是用來(lái)標(biāo)志應(yīng)用層的進(jìn)程。
端口用一個(gè)16bit端口號(hào)進(jìn)行標(biāo)志。對(duì)于不同的計(jì)算機(jī)，端口的具體實(shí)現(xiàn)方法可能有很大的差別，因?yàn)檫@取決于計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。
端口號(hào)分為兩類：一類熟知端口（well-known port），TCP/IP體系確定并公布的。一種新的應(yīng)用程序出現(xiàn)時(shí)，必須為它指派一個(gè)熟知端口，否則其他的應(yīng)用進(jìn)程就無(wú)法和它進(jìn)行交互。在應(yīng)用層中的各種不同的服務(wù)器進(jìn)程不斷地檢測(cè)分配給它們的熟知端口，以便發(fā)現(xiàn)是否有某個(gè)客戶進(jìn)程要和它通信。另一類則是一般端口，用來(lái)隨時(shí)分配給請(qǐng)求通信的客戶進(jìn)程。
TCP連接的端點(diǎn)稱為插口(socket)，或套接字、套接口。
關(guān)于socket的幾個(gè)意思：
(1)允許應(yīng)用程序訪問(wèn)連網(wǎng)協(xié)議的應(yīng)用編程接口API，也就是在運(yùn)輸層和應(yīng)用層之間的一種接口，稱為socket API，并簡(jiǎn)稱為socket。
(2)在socket API中使用的一個(gè)函數(shù)名也叫作socket。
(3)調(diào)用socket函數(shù)的端點(diǎn)稱為socket，如“創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)socket”。
(4)調(diào)用socket函數(shù)時(shí)其返回值稱為socket描述符，可簡(jiǎn)稱為socket。
(5)在操作系統(tǒng)內(nèi)核中連網(wǎng)協(xié)議的Berkely實(shí)現(xiàn)，稱為socket實(shí)現(xiàn)。
上面的這些socket的意思都和TCP連接的端點(diǎn)(指IP地址和端口號(hào)的組合)不同。
二、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP
用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議由于沒(méi)有擁塞控制，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會(huì)使源主機(jī)的發(fā)送速率降低。這對(duì)某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。很多的實(shí)時(shí)應(yīng)用(如IP電話、實(shí)時(shí)視頻會(huì)議等)要求源主機(jī)以恒定的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)丟失一些數(shù)據(jù)，但卻不允許數(shù)據(jù)有太大的時(shí)延。
UDP與應(yīng)用層之間的端口都是用報(bào)文隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)出隊(duì)列發(fā)生溢出時(shí)，操作系統(tǒng)就通知客戶進(jìn)程暫停發(fā)送；入隊(duì)列發(fā)生溢出時(shí)，UDP就丟棄收到的報(bào)文，但不通知對(duì)方。在服務(wù)端，UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的首部格式：
用戶數(shù)據(jù)報(bào)UDP有兩個(gè)字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段。首部字段由4個(gè)字段組成，每個(gè)字段都是兩個(gè)字節(jié)。各字段意義如下：
(1)源端口源端口號(hào)。
(2)目的端口目的端口號(hào)。
(3)長(zhǎng)度UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度。
(4)檢驗(yàn)和防止UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸中出錯(cuò)。
三、傳輸控制協(xié)議TCP
TCP報(bào)文段首部的前20個(gè)字節(jié)是固定的，后面有4N字節(jié)是根據(jù)需要而增加的選項(xiàng)(N必須是整數(shù))。因此TCP首部的最小長(zhǎng)度是20字節(jié)。
首部固定部分各字段的意義如下：
（1、2)源端口和目的端口各占2個(gè)字節(jié)。
(3)序號(hào)占4字節(jié)。TCP把在一個(gè)TCP連接中傳送的數(shù)據(jù)流中的每一個(gè)字節(jié)都編上一個(gè)序號(hào)，整個(gè)數(shù)據(jù)的起始序號(hào)在連接建立時(shí)設(shè)置。首部中的序號(hào)字段的值則指的是本報(bào)文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。例如，—報(bào)文段的序號(hào)字段的值是301，而攜帶的數(shù)據(jù)共有100字節(jié)。這就表明：本報(bào)文段的數(shù)據(jù)的最后—個(gè)字節(jié)的序號(hào)應(yīng)當(dāng)是400。下一個(gè)報(bào)文段的數(shù)據(jù)序號(hào)應(yīng)當(dāng)從40l開(kāi)姑，因而下一個(gè)報(bào)文段的序號(hào)字段值應(yīng)為401。
(4)確認(rèn)號(hào)占4字節(jié)，是期望收到對(duì)方的下一個(gè)報(bào)文段的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。例如，A正確收到了B發(fā)送過(guò)來(lái)的一個(gè)報(bào)文段，其序號(hào)字段的值是50l，而數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是200字節(jié)，因此，A期望收到B的下一個(gè)報(bào)文段的首部中的序號(hào)字段值為701。
(5)數(shù)據(jù)偏移占4bit，它指出TCP報(bào)文段的數(shù)據(jù)起始處距離TCP報(bào)文段的起始處有多遠(yuǎn)。這實(shí)際就是TCP報(bào)文段首部的長(zhǎng)度。注意，“數(shù)據(jù)偏移”的單位不是字節(jié)而是32bit字(即以4字節(jié)長(zhǎng)的字為計(jì)算單位)。由于4bit能夠表示的最大十進(jìn)制數(shù)字是15，因此數(shù)據(jù)偏移的最大值是60字節(jié)，這也是TCP首部的最大長(zhǎng)度。
(6)保留占6bit。
(7)緊急比特URG當(dāng)URG＝1時(shí)，表明緊急指針字段有效，相當(dāng)于高優(yōu)先級(jí)。例如，已經(jīng)發(fā)送了很長(zhǎng)的一個(gè)程序要在遠(yuǎn)地的主機(jī)上運(yùn)行。但后來(lái)發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題要取消，因此用戶發(fā)出中斷命令。如果不使用緊急數(shù)據(jù)，那將浪費(fèi)很多時(shí)間。
(8)確認(rèn)比特ACK只有當(dāng)ACK＝l時(shí)確認(rèn)號(hào)字段才有效。當(dāng)ACK＝0時(shí)，確認(rèn)號(hào)無(wú)效。
(9)推送比特PSH(PUSH)相當(dāng)于高優(yōu)先級(jí)的一個(gè)玩意。
(10)復(fù)位比特RST
(11)同步比特SYN
(12)終止比特FIN
(13)窗口占2字節(jié)。窗口字段用來(lái)控制對(duì)方發(fā)送的數(shù)據(jù)量，單位為字節(jié)。即用接收端的接收能力的大小來(lái)控制發(fā)送端的數(shù)據(jù)發(fā)送量。
(14)檢驗(yàn)和占2字節(jié)。
(15)選項(xiàng)長(zhǎng)度可變。TCP只規(guī)定了一種選項(xiàng)，即最大報(bào)文段長(zhǎng)度MSS。MSS告訴對(duì)方TCP：“我的緩存所能接收的報(bào)文段的數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度是MSS個(gè)字節(jié)”。當(dāng)沒(méi)有使用選項(xiàng)時(shí)，TCP首部長(zhǎng)度是20字節(jié)。
TCP傳輸?shù)目煽渴怯捎谑褂昧诵蛱?hào)和確認(rèn)。當(dāng)TCP發(fā)送—報(bào)文段時(shí)，它同時(shí)也在自己的重傳隊(duì)列中存放一個(gè)副本。若收到確認(rèn)，則刪除此副本。若在計(jì)時(shí)器時(shí)間到之前沒(méi)有收到確認(rèn)，則重傳此報(bào)文段的副本。TCP的確認(rèn)并不保證數(shù)據(jù)己由應(yīng)用層交付給了端用戶，而只是表明在接收端的TCP收到了對(duì)方所發(fā)送的報(bào)文段。
TCP有三種基本機(jī)制來(lái)控制報(bào)文段的發(fā)送。第一種機(jī)制是TCP維持一個(gè)變量，它等于最大報(bào)文段長(zhǎng)度MSS。只要發(fā)送緩存從發(fā)送進(jìn)程得到的數(shù)據(jù)達(dá)到MSS字節(jié)時(shí)，就組裝成一個(gè)TCP報(bào)文段。第二種機(jī)制是發(fā)送端的應(yīng)用進(jìn)程指明要求發(fā)送報(bào)文段，即TCP支持的推送(push)操作。第三種機(jī)制是發(fā)送端的一個(gè)計(jì)時(shí)器時(shí)間到了，這時(shí)就把當(dāng)前已有的緩存數(shù)據(jù)裝入報(bào)文段發(fā)送出去。
慢開(kāi)始和擁塞避免
對(duì)于每一個(gè)TCP連接，需要有以下兩個(gè)狀態(tài)變量：
(1)接收端窗口rwnd這是接收端根據(jù)其目前的接收緩存大小所許諾的最新的窗口值，是來(lái)自接收端的流量控制。
(2)擁塞窗口cwnd這是發(fā)送端根據(jù)自己估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)擁塞程度而設(shè)置的竊口值，是來(lái)自發(fā)送端的流量控制。
慢開(kāi)始算法的原理是這樣的。當(dāng)主機(jī)開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如果立即將較大的發(fā)送窗口中的全部數(shù)據(jù)字節(jié)都注入到網(wǎng)絡(luò)，那么由于這時(shí)還不清楚網(wǎng)絡(luò)的狀況，因而就有可能引起網(wǎng)絡(luò)擁塞。經(jīng)驗(yàn)證明，較好的方法是試探一下，即由小到大逐漸增大發(fā)送端的擁塞窗口數(shù)值。通常在剛剛開(kāi)始發(fā)送報(bào)文段時(shí)可先將擁塞窗口cwnd設(shè)置為一個(gè)最大報(bào)文段MSS的數(shù)值。而在每收到一個(gè)對(duì)新的報(bào)文段的確認(rèn)后，將擁塞窗口增加至多一個(gè)MSS的數(shù)值。用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口cwnd，可以使分組注入到網(wǎng)絡(luò)的速率更加合理。
例如，在一開(kāi)始．發(fā)送端先設(shè)置cwnd＝1，發(fā)送第一個(gè)報(bào)文段Mo，收到確認(rèn)后將cwnd從1增大到2，于是發(fā)送端可以接著發(fā)送M1和M2兩個(gè)報(bào)文段。再收到確認(rèn)后cwnd又從2增大到4，并可發(fā)送M3到M6共4個(gè)報(bào)文段。為了防止擁塞窗口cwnd的增長(zhǎng)引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，還需要另一個(gè)狀態(tài)變量慢開(kāi)始門限ssthresh。用法如下：
當(dāng)cwnd 當(dāng)cwnd>ssthresh時(shí)，停止使用慢開(kāi)始算法而改用擁塞避免算法。 當(dāng)cwnd=ssthresh時(shí)，既可使用慢開(kāi)始算法．也可使用擁塞避免算法。 具體的做法是： 擁塞避免算法使發(fā)送端的擁塞窗口cwnd每經(jīng)過(guò)—個(gè)往返時(shí)延RTT就增加一個(gè)MSS的大小(而不管在時(shí)間RTT內(nèi)收到了幾個(gè)ACK)。這樣，擁塞窗口cwnd按線性規(guī)律緩慢增長(zhǎng)，比慢開(kāi)始算法的擁塞窗口增長(zhǎng)速率緩慢得多。 快重傳和快恢復(fù) 快重傳的工作原理：即使不能收到某個(gè)ACK，也先傳后面的報(bào)文段，等到收到3個(gè)重復(fù)的ACK才認(rèn)為分組丟失（不必等待超時(shí)）。 快恢復(fù)算法：當(dāng)不使用快恢復(fù)算法時(shí)，發(fā)送端若發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞就將擁塞窗口降低為1，然后執(zhí)行慢開(kāi)始算法。但這樣做的缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)不能很快地到正常工作狀態(tài)?？旎謴?fù)算法可以較好地解決這一問(wèn)題，其具體步驟如下： (1)當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)的ACK時(shí)，就開(kāi)始慢開(kāi)始算法。 (2)與慢開(kāi)始不向之處是擁塞窗口cwnd不是設(shè)置為l，而是設(shè)置為ssthresh+3*MSS。理由是：發(fā)送端收到三個(gè)重復(fù)的ACK表明有三個(gè)分組已經(jīng)離開(kāi)了網(wǎng)絡(luò)，它們不會(huì)再消耗網(wǎng)絡(luò)的資源。這三個(gè)分組是停留在接收端的緩存中的。可見(jiàn)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中并不是堆積了分組而是減少了三個(gè)分組。因此，將擁塞窗口擴(kuò)大些并不會(huì)加劇網(wǎng)絡(luò)的擁塞。 (3)若收到的重復(fù)的ACK為n個(gè)(n>3)，則將cwnd設(shè)置為ssthresh+n*MSS。 (4)若發(fā)送窗口值還容許發(fā)送報(bào)文段．就按擁塞避免算法繼續(xù)發(fā)送報(bào)文段。 (5)若收到了確認(rèn)新的報(bào)文段的ACK，就將cwnd縮小到ssthresh。 在采用快恢復(fù)算法時(shí)，慢開(kāi)始算法只是在TCP連接建立時(shí)才使用。 TCP的重傳機(jī)制 將各個(gè)報(bào)文段的往返時(shí)延樣本加權(quán)平均，就得出報(bào)文段的平均往返時(shí)延RTT。每測(cè)量到一個(gè)新的往返時(shí)延樣本，就按下式重新計(jì)算一次RTT： RTT＝a×(舊的RTT)＋(1－a)×(新的往返時(shí)延樣本)(7—2) 0<=a<1，典型的a值為7／8。 顯然，計(jì)時(shí)器設(shè)置的超時(shí)重傳時(shí)間RTO應(yīng)略大于RTT，即：RTO=p×RTT 這里p是個(gè)大于1的系數(shù)。實(shí)際上，系數(shù)p是很難確定的。例如：發(fā)送出一個(gè)TCP報(bào)文段l，設(shè)定的重傳時(shí)間到了，還沒(méi)有收到確認(rèn)，于是重傳此報(bào)文段，即報(bào)文段2，經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間后，收到了確認(rèn)報(bào)文段ACK。問(wèn)題是：無(wú)法判定此確認(rèn)報(bào)文段是對(duì)原來(lái)的報(bào)文段1的確認(rèn)，還是對(duì)重傳的報(bào)文段2的確認(rèn)。 根據(jù)以上所述，Karn提出了一個(gè)算法：在計(jì)算平均往返時(shí)延RTT時(shí)，只要報(bào)文段重傳了，就不采用其往返時(shí)延樣本。 這樣得出的RTT就和重傳時(shí)間就較準(zhǔn)確。 但是，這又引起新的問(wèn)題。設(shè)想出現(xiàn)這樣的情況：報(bào)文段的時(shí)延突然增大了很多。因此在原來(lái)得出的重傳時(shí)間內(nèi)，不會(huì)收到確認(rèn)報(bào)文段。于是就重傳報(bào)文段。但根據(jù)Karn算法，不考慮重傳的報(bào)文段的往返時(shí)延樣本。這樣，重傳時(shí)間就無(wú)法更新。 對(duì)Karn算法進(jìn)行修正：報(bào)文段每重傳—次，就將重傳時(shí)間增大一些： 新的重傳時(shí)間=Y×(舊的重傳時(shí)間) 系數(shù)Y的典型值是2。當(dāng)不再發(fā)生報(bào)文段的重傳時(shí)，才根據(jù)報(bào)文段的往返時(shí)延更新平均往返時(shí)延RTT和重傳時(shí)間的數(shù)值。采用隨機(jī)早期丟棄RED進(jìn)行擁塞控制 上面的TCP擁塞控制并沒(méi)有和網(wǎng)絡(luò)層采取的策略聯(lián)系起來(lái)。 路由器采取尾部丟棄策略丟棄隊(duì)列尾部的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致上層的TCP進(jìn)入擁塞控制的慢開(kāi)始狀態(tài)，使TCP連接的發(fā)送端突然將數(shù)據(jù)的發(fā)送速率降低到很小的數(shù)值。更為嚴(yán)重的是，在網(wǎng)絡(luò)中通常有很多的TCP連接(它們有不同的源點(diǎn)和終點(diǎn))，這些連接中的報(bào)文段通常是復(fù)用在網(wǎng)絡(luò)層的IP數(shù)據(jù)報(bào)中傳送。在這種情況下，就可能會(huì)同時(shí)影響到很多條TCP連接，結(jié)果使這許多TCP連接在同一時(shí)間突然都進(jìn)入到慢開(kāi)始狀態(tài)。這在TCP的術(shù)語(yǔ)中稱為全局同步。全局同步使得全網(wǎng)的通信量突然下降了很多，而在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，其通信量又突然增大很多。 實(shí)現(xiàn)隨機(jī)早期丟棄（RED）的要點(diǎn)如下： 使路由器的隊(duì)列維持兩個(gè)參數(shù)，即隊(duì)列長(zhǎng)度最小門限THmin和最大門限THmax。對(duì)每一個(gè)到達(dá)的數(shù)據(jù)報(bào)都先計(jì)算平均隊(duì)列長(zhǎng)度LAV。若LAV 隨機(jī)就是先以概率P丟棄個(gè)別的數(shù)據(jù)報(bào)，讓擁塞控制只在個(gè)別的TCP連接上進(jìn)行，因而避免發(fā)生全局性的擁塞控制。TCP的運(yùn)輸連接管理 運(yùn)輸連接的三個(gè)階段：連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。 在連接建立過(guò)程中要解決以下問(wèn)題： (1)要使每一方能夠確知對(duì)方的存在。 (2)要允許雙方協(xié)商一些參數(shù)(如最大報(bào)文段長(zhǎng)度，最大窗口大小，服務(wù)質(zhì)量等)。 (3)能夠?qū)\(yùn)輸實(shí)體資源(如緩存大小，連接表中的項(xiàng)目等)進(jìn)行分配。 TCP的連接和建立都是采用客戶服務(wù)器方式。主動(dòng)發(fā)起連接建立的應(yīng)用過(guò)程叫做客戶(client)，而被動(dòng)等待連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做服務(wù)器(server)。設(shè)主機(jī)B中運(yùn)行一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程，它先發(fā)出—個(gè)被動(dòng)打開(kāi)（passive open）命令，告訴它的TCP要準(zhǔn)備接受客戶過(guò)程的連接請(qǐng)求。然后服務(wù)器進(jìn)程就處于“聽(tīng)”(listen)的狀態(tài)，不斷檢測(cè)是否有客戶進(jìn)程要發(fā)起連接請(qǐng)求。如有，即作出響應(yīng)。設(shè)客戶進(jìn)程遠(yuǎn)行在主機(jī)A中。它先向其TCP發(fā)出主動(dòng)打開(kāi)(active open)命令，表明要向某個(gè)IP地址的某個(gè)端口建立運(yùn)輸連接。 連接建立采用三次握手：A發(fā)送一個(gè)報(bào)文給B，B發(fā)回確認(rèn)，然后A再加以確認(rèn)。 為什么要發(fā)送這第三個(gè)報(bào)文段呢?這主要是為了防止已失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段突然又傳送到了主機(jī)B，因而產(chǎn)生錯(cuò)誤。所謂協(xié)議是指通信雙方關(guān)于如何進(jìn)行通信的一種約定。協(xié)議的三要素：語(yǔ)法，語(yǔ)義和時(shí)序（指數(shù)據(jù)應(yīng)傳誦或被接收機(jī)許找的時(shí)間，信息的排序，速率匹配等）。體系結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的分層，各層協(xié)議和層間接口的集合。OSI模型下三層為并聯(lián)，上四曾為串聯(lián)。傳輸數(shù)據(jù)的格式分別為：比特->幀->分組->TPDU->SPDU->PPDU->APDU。 面向連接的網(wǎng)絡(luò)：1.X.25和幀中繼：20世紀(jì)80年代，幀中繼frame relay的本質(zhì)是一個(gè)無(wú)錯(cuò)誤控制的，無(wú)流控制的，面向連接的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槭敲嫦蜻B接的，所以分組會(huì)按照發(fā)送的順序被遞交，非常類似于一個(gè)廣域的LAN，最重要的應(yīng)用是能將公司的多個(gè)辦公區(qū)域的LAN互相連接起來(lái)。2.ATM（Asynchronous Transfer Mode異步傳輸模式）:ATM已在電話系統(tǒng)中被廣泛使用，通常用于傳輸IP分組，現(xiàn)在主要被乘運(yùn)商用于內(nèi)部傳輸。 802.1 LAN的總體介紹和體系結(jié)構(gòu) 802.2 邏輯鏈路控制 802.3 以太網(wǎng) 802.4 令牌總線（在制造業(yè)暫時(shí)用過(guò)一段時(shí)間） 802.5 令牌環(huán)（IBM進(jìn)入LAN領(lǐng)域的一項(xiàng)技術(shù)） 802.6 雙隊(duì)列總線（早期的城域網(wǎng)） 802.7 關(guān)于寬帶技術(shù)的技術(shù)咨詢組 802.8 關(guān)于光纖技術(shù)的技術(shù)咨詢組 802.9 同步LAN（針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用） 802.10 虛擬LAN和安全性 802.12 需求的優(yōu)先級(jí)（Hewlett-Packard的AnyLAN） 802.13 不吉利的數(shù)字，沒(méi)人愿意使用。 802.14 有線調(diào)制器（已廢除） 802.15 個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（藍(lán)牙） 802.16 寬帶無(wú)線 802.17 彈性的分組環(huán)
點(diǎn)擊咨詢 