[计算机网络] 【谢希仁】考前突击复习二、三、四章
文章目錄
- 中繼系統
- RIP應用層 OSPF網絡層 BGP應用層
- 物理層
- 時延與利用率的關系
- 碼元速率與信息速率
- 物理層：奈氏準則與香農定理
- 對比
- 物理層：編碼與調制
- 編碼
- 調制
- 物理層： 信道復用技術
- 頻分復用FDM
- 時分復用TDM
- 統計時分復用STDM
- 波分復用WDM
- 碼分復用CDM
- 數據鏈路層
- 兩種類型信道
- 封裝成幀
- 透明傳輸
- 字節填充
- 差錯檢測
- 循環冗余檢驗CRC
- 點對點協議PPP
- PPP幀格式(語法、語義)
- 透明傳輸(字符填充)
- 透明傳輸(0比特填充)
- PPP協議的工作狀態
- 使用廣播信道的數據鏈路層
- 局域網的數據鏈路層
- 局域網的優點
- 媒體共享技術
- 數據鏈路層的兩個子層
- 適配器的作用
- CSMA/CD協議
- 工作流程
- 爭用期
- 截斷二進制指數退避算法
- 最短有效幀長
- 最小幀長計算
- 以太網信道利用率
- 以太網的MAC層
- MAC層的硬件地址
- MAC幀的格式
- 在物理層擴展以太網
- 碰撞域
- 用集線器擴展以太網的優缺點
- 在數據鏈路層擴展以太網
- 以太網交換機的特點
- 廣播域
- 交換方式
- 以太網交換機的自學習功能
- 網絡廣播風暴
- 生成樹協議
- 虛擬局域網VLAN
- 基于交換機端口的方法
- 基于計算機網卡的MAC地址的方法
- 基于協議類型的方法
- 基于IP子網地址的方法
- 基于高層應用或服務的方法
- 虛擬局域網使用的以太網幀格式
- VLAN的優點
- 網絡層
- 兩種服務
- 網際協議IP
- 配套協議
- 虛擬互聯網絡的意義
- 分類的IP地址
- IP地址與硬件地址
- 地址解析協議ARP
- IP數據報的格式
- 路由器分組轉發算法
- 劃分子網
- 子網掩碼
- 使用子網時的分組轉發
- 無分類編址CIDR
- 構成超網
- 最長前綴匹配
- 網際控制報文協議ICMP
- ICMP報文的格式
- ICMP差錯報告
- 不應發送ICMP差錯報告報文的情況
- ICMP詢問報文
- PING采用的ICMP協議格式
- 內部網關協議IGP---RIP
- “距離”的定義
- RIP的特點
- 路由表的建立
- RIPv2報文格式
- 好消息傳播得快，壞消息傳播得慢
- 內部網關協議IGP---OSPF
- OSPF的區域
- OSPF直接用IP數據報傳送
- 外部網關協議EGP---BGP
- BGP發言人
- BGP交換路由信息
- BGP-4的四種報文
- 路由器的構成
- 路由器的結構
- 轉發表和路由表的區別
- 輸入端口對線路上收到的分組的處理
- 輸出端口對分組的處理
- 分組丟棄
- IPv6的基本首部
- 區別
- IPv6的擴展首部
- IPv6的地址
- 冒號十六進制記法
- 零壓縮
- IPv6地址分類
- 從IPv4向IPv6過渡
- 雙協議棧
- 隧道技術
- ICMPv6
- 虛擬專用網VPN
- 內聯網和外聯網
- 網絡地址轉換NAT
- 轉換過程
- 網絡地址與端口號轉換NAPT
中繼系統
物理層：轉發器(中繼器)、集線器
數據鏈路層：網橋、橋接器
網絡層：路由器
網絡層以上的：網關
RIP應用層 OSPF網絡層 BGP應用層
物理層
時延與利用率的關系
碼元速率與信息速率
物理層：奈氏準則與香農定理
對比
物理層：編碼與調制
生成數字信號為編碼，生成模擬信號為調制。
編碼
調制
物理層： 信道復用技術
頻分復用FDM
時分復用TDM
統計時分復用STDM
波分復用WDM
碼分復用CDM
數據鏈路層
兩種類型信道
點對點信道
廣播信道
封裝成幀
幀是數據鏈路層的基本傳輸單元
透明傳輸
字節填充
差錯檢測
循環冗余檢驗CRC
點對點協議PPP
PPP協議非常簡單：每收到一個幀，進行CRC檢驗，如果CRC檢驗正確，就收下這個幀，反之，就丟棄這個幀，其他什么也不做。
PPP幀格式(語法、語義)
透明傳輸(字符填充)
透明傳輸(0比特填充)
PPP協議的工作狀態
使用廣播信道的數據鏈路層
局域網的數據鏈路層
局域網的優點
媒體共享技術
靜態劃分信道
頻分復用、時分復用、波分復用、碼分復用
動態媒體接入控制
隨機接入、受控接入
數據鏈路層的兩個子層
為了使數據鏈路層能更好地適應多重局域網標準，IEEE 802委員會就將局域網的數據鏈路層拆成兩個子層：
邏輯鏈路控制LLC、媒體接入控制MAC
與接入到傳輸媒體有關的內容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無關。
不管采用何種協議的局域網，對LLC子層來說都是透明的。
適配器的作用
CSMA/CD協議
以太網發送的數據都使用曼徹斯特編碼。
工作流程
爭用期
截斷二進制指數退避算法
最短有效幀長
最小幀長計算
以太網信道利用率
以太網的MAC層
MAC層的硬件地址
在局域網中，硬件地址又稱物理地址，或MAC地址。如果連接在局域網上的主機或路由器安裝有多個適配器，那么這樣的主機或路由器就有多個“地址”。
MAC幀的格式
數據字段長為：46字節----1500字節
在物理層擴展以太網
使用光纖、集線器進行擴展
碰撞域
又稱為沖突域，是指網絡中一個站點發出的幀會與其他站點發出的幀產生碰撞或沖突的那部分網絡，碰撞域越大，發送碰撞的概率越高
用集線器擴展以太網的優缺點
優點：
①使原來屬于不同碰撞域的以太網上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信。
②擴大了以太網覆蓋的地理范圍。
缺點：
①碰撞域大了，但總的吞吐量并為增大。
②如果不同的碰撞域使用不同的數據流，那么就不能用集線器將他們互連起來。
在數據鏈路層擴展以太網
使用網橋、以太網交換機進行擴展
以太網交換機的特點
①以太網交換機實質上就是一個多接口的網橋。
②每個接口都直接與一個主機或另一個以太網交換機相連，并且一般都是工作在全雙工方式
③以太網交換機具有并行性
④相互通信的主機都是獨占傳輸媒體，無碰撞地傳輸數據
⑤以太網交換機的接口有存儲器，能在輸出端口繁忙時把進來的幀進行緩存
⑥以太網交換機是一種即插即用設備，其內部的幀交換表是通過自學習算法自動地建立起來的
⑦以太網交換機使用了專用的交換結構芯片，用硬件轉發，其轉發速率要比使用軟件轉發的網橋快很多
⑧以太網交換機性能好，而且價格并不貴
優點：
①增加了總容量
②即插即用
③支持多種速率的接口
廣播域
數據鏈路層的概念，任何一個站發送一個廣播幀，所有能夠收到這個幀的設備的集合，交換機的每個端口是一個獨立的碰撞域
交換方式
以太網交換機的自學習功能
網絡廣播風暴
生成樹協議
虛擬局域網VLAN
基于交換機端口的方法
基于計算機網卡的MAC地址的方法
基于協議類型的方法
基于IP子網地址的方法
基于高層應用或服務的方法
虛擬局域網使用的以太網幀格式
VLAN的優點
網絡層
兩種服務
面向連接和無連接服務
網際協議IP
配套協議
1、地址解析協議ARP
2、網際控制報文協議ICMP
3、網際組管理協議IGMP
虛擬互聯網絡的意義
分類的IP地址
IP地址就是給每個連接在互聯網上的主機或路由器分配一個在全世界范圍時唯一的32位的標識符。
網絡號+主機號
IP地址與硬件地址
**硬件地址(或物理地址)**是數據鏈路層和物理層使用的地址。
IP地址是網絡層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址。
經過路由器時：源IP和目的IP都不變，而源MAC和目的MAC都要變
地址解析協議ARP
通信時使用了兩個地址：IP地址和MAC地址
**ARP的作用：**從網絡層使用的IP地址，解析出在數據鏈路層使用的硬件地址。
主機與主機、主機與路由器、路由器與路由器、路由器與主機
IP數據報的格式
首部+數據
版本：IP協議的版本，目前的IP協議版本號為4 IPv4
首部長度：可表示15個單位(每一個單位是4字節)
區分服務：提供不同等級的服務質量
總長度：16bit，首部+數據，單位為字節，最大長度為65535字節
標識：所有IP分片的標識與原始IP標識一致
標志：最高位無意義，中間位DF(1，不允許分片；0，允許分片)，最低位MF(1，后面還有；0，后面沒了)
片偏移：某片在原始IP中的相對位置，以8字節為單位
生存時間：TTL，指示數據報在網絡中可通過的路由器數的最大數目
協議：使用何種協議，00：IP；01：ICMP；06：TCP；17：UDP
首部檢驗和：16bit，只檢驗數據報的首部，不檢驗數據部分。采用16位二進制反碼求和算法
填充：使IP數據報為4字節的整數倍
路由器分組轉發算法
劃分子網
三級IP，從主機號借用若干位作為子網號。網絡號+子網號+主機號
優點：
①減少了IP地址的浪費
②使網絡的組織更加靈活
③更便于維護和管理
子網掩碼
使用子網掩碼可以找出IP地址中的子網部分。
規則：
子網掩碼長度=32bit
子網掩碼左邊部分為一連串的1，對應網絡號+子網號
子網掩碼右邊部分為一連串的0，對應主機號
使用子網時的分組轉發
無分類編址CIDR
構成超網
前綴長度不超過23位的CIDR地址塊都包含了多個C類地址。他們合起來構成了超網。
最長前綴匹配
網際控制報文協議ICMP
ICMP是互聯網的標準協議，允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告。但ICMP不是高層協議，因為ICMP報文是裝在IP數據包中，作為其數據部分，所以是IP層協議。
ICMP報文的格式
ICMP差錯報告
分類：終點不可達、時間超過、參數問題、改變路由
不應發送ICMP差錯報告報文的情況
①對ICMP差錯報告報文不再發送ICMP差錯報告報文。
②對第一個分片的數據報片的所有后續數據報片都不發送ICMP差錯報告報文。
③對具有多播地址的數據報都不發送ICMP差錯報告報文。
④對具有特殊地址(127.0.0.0或0.0.0.0)的數據報不發送ICMP差錯報告報文。
ICMP詢問報文
回送請求和回答報文
時間戳請求和回答報文
PING采用的ICMP協議格式
內部網關協議IGP—RIP
RIP是一種分布式的、基于距離向量的路由選擇協議，要求網絡中每一個路由器都要維護從它自己到其他每一個目的網絡的距離記錄。
“距離”的定義
RIP的特點
路由表的建立
RIPv2報文格式
RIP是一個運行在UDP上的應用層協議，為網絡層路由提供服務
好消息傳播得快，壞消息傳播得慢
內部網關協議IGP—OSPF
Open Shortest Path First 開放最短路徑優先
OSPF的區域
OSPF直接用IP數據報傳送
外部網關協議EGP—BGP
BGP是不同自治系統的路由器之間交換路由信息的協議，尋找一條能夠到達目的網絡且比較好的路由，不是尋找一條最佳路由。
BGP發言人
BGP交換路由信息
BGP-4的四種報文
①**打開報文：**用來與相鄰的另一個BGP發言人建立關系
②**更新報文：**用來發送某一路由的信息，以及列出要撤銷的多條路由
③**保活報文：**用來確認打開報文和周期性地證實鄰站關系
④**通知報文：**用來發送檢測到的差錯
路由器的構成
路由器的主要作用：
①連通不同的網絡。
②選擇信息傳送的線路。
路由器的結構
具有多個輸入端口和多個輸出端口，用來轉發分組。
轉發表和路由表的區別
輸入端口對線路上收到的分組的處理
輸出端口對分組的處理
分組丟棄
IPv6的基本首部
①更大的地址空間。128 位
②擴展的地址層次結構。
③靈活的首部格式。IPv6定義了許多可選的擴展首部
④改進的選項。
⑤允許協議繼續擴充。
⑥支持即插即用。
⑦支持資源的預分配。
⑧IPv6首部改為8字節對齊。
①版本：指明了協議的版本，這里是6
②通信量類：區分不同的IPv6數據報的類別或優先級
③流標號：所有屬于同一個流的數據報都具有相同的流標號
④有效載荷長度：除基本首部外的字節數，最大是64KB
⑤下一個首部：相當于IPv4的協議字段或可選字段
⑥跳數限制
⑦源地址：數據報的發送站的IP地址
⑧目的地址：數據報的接收站的IP地址
區別
①IPv6不允許在中間路由器上進行分片和重組。這些只能由源主機和目的主機執行。提升IP轉發的速度
②運輸層協議和鏈路層協議執行校驗和，所有IPv6中的檢驗和被刪除
③把原來IPv4首部中選項的功能都放在擴展首部中，途中經過路由器不做處理
IPv6的擴展首部
IPv6把原來IPv4首部中選項的功能放在擴展首部中，并將擴展首部留給路徑兩段的源站和目的站的主機來處理。數據報途中經過的路由器都不處理這些擴展首部(只有一個首部例外，即逐跳選項擴展首部)，這樣就大大提高了路由器的處理效率
逐跳選項、路由選擇、分片、鑒別、封裝安全有效載荷、目的站選項
IPv6的地址
冒號十六進制記法
零壓縮
IPv6地址分類
從IPv4向IPv6過渡
雙協議棧
隧道技術
ICMPv6
地址解析協議ARP和網際組管理協議IGMP協議的功能都已被合并到ICMPv6中
虛擬專用網VPN
內聯網和外聯網
網絡地址轉換NAT
轉換過程
網絡地址與端口號轉換NAPT
總結
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