计算机网络

概述

有三大类网络：电信网络、有线电视网络、计算机网络。
计算机网络发展的四个阶段：主机多终端式的发展阶段、有独立功能的多主机互连阶段、计算机网络标准化阶段、计算机网络的高速化、（服务）个性化、（业务）综合化、（网络）智能化发展
20世纪50年代中后期也称为面向终端的计算机网络阶段。
20世纪六十年代后期，为了完成资源共享、出现了有独立功能的多主机互连技术解决思路，形成了以通信子网为中心、各计算机通过通信线路连接相互交换信息的系统，真正有了“网”的概念。
分组交换技术是计算机网络形成与发展的主要标志。
第二阶段将计算机技术与通信技术相结合，并实现了远距离的数据通信。
第三代计算机网络的标准化趋势是计算机网络发展成熟的标志。
计算机网络的基本特征：具有共享能力、各计算机自制、网络协议支持、具有通信能力
虚拟：如果一个事物或过程实际上并不存在，但却表现出来了，就像实际存在一样。透明：一个事物或过程是实际存在的，但并没有表现出来。
资源子网：数据处理，数据存储，数据管理，数据输入输出。
通信子网：是由通信硬件、和通信软件组成；功能是：为网中用户共享各种网络资源提供必要的通信手段和通信服务。
虚拟局域网（VLAN）：是依靠网络软件建立起来的逻辑网络，相当部分的VLAN是临时性的。
主计算机的作用：负责网络中的数据处理、执行网络协议、网络控制和管理、管理共性数据库。
计算机网络的基本要素：网络端点设备、网络连接与互连设备、网络传输介质。数据终端设备（DTE）数据通信设备（DCE）通信子网
通信控制处理机（CCP）、前端处理机（FEP）接口信息处理机（IMP）：承担通信控制和管理工作，减轻主机负担。
协议是水平的，服务是垂直的。
网络体系结构是：分层结构、各层协议、功能和层间接口的集合。
网络协议的三要素是：语义、语法和同步。
七层OSI参考模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。网络接口层
通信主体是进程。
物理层：为通信双方的数据传输提供物理连接，并在物理连接上透明的传输比特流。传输单位是位。功能：建立、维持和拆除物理连接；位同步传输；物理层管理；实现四大特性的匹配：机械特性，电气特性，功能特性，过程特性。
数据链路层:帧是他的传输单位。主要任务是检验并校正物理层传输介质上产生的传输差错。
网络层：通信子网的最高层，用于控制和管理通信子网方式。传输单位：分组包
传输层是OSI中负责通信的最高层，是唯一总体负责数据传输和控制的层次。
客户-服务器方式/（C/S放松）对等连接方式（P2P方式）
电路交换的特点：通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。报文交换也是存储转发技术。
分组交换的特点：采用存储转发技术。主机为用户进行信息处理。路由器用来转发分组。
城域网采用以太网技术。
在高速链路上（高带宽链路上），比特不会传送的更快些。

应用层

具体内容就是：规定应用进程在通信时所遵循的协议。 大多数基于C/S方式。往往通过位于不同主机中的多个进程之间的通信和协同工作来完成的。
域名系统（DNS）--从域名中解析出IP地址。主机向本地域名服务器的查询一般都采用递归查询。本地域名服务器向根域名服务器的查询通常采用迭代查询。根域名服务器，顶级域名服务器，权限域名服务器，本地域名服务器。
文件传输协议（FTP）：使用TCP可靠的服务方式。 C/S 减少或者消除不同操作系统下处理文件的不兼容性。一个主进程，负责接受新的请求；若干从属进程，负责处理单个请求。熟知端口（21） 20 控制进程和数据传送进程。特点是强调可靠性
网络文件系统（NFS）：通过NFS，用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。至少有两个部分：一台服务器和一台（多台）客户机。
TFTP简单文本传输协议： UDP C/S 69 特点：每次传送的数据PDU中有512字节的数据，但最后一次可以不足512字节。每个文件块按序编号，从一开始。支持文本传送和非文本传送（ASCII和二进制）特点是强调传输速率
TELNET远程登录远程终端协议 TCP C/S 服务是透明的网络虚拟终端格式（NVT）：
电子邮件系统：构成组件是：用户代理（UA），邮件服务器，以及邮件发送协议（SMTP）和邮件读取协议（POP3）。
一个邮件服务器既可以作为客户，又可以作为服务器。电子邮件由信封和内容组成。
简单邮件传送协议SMTP TCP可靠传输通信三个阶段：连接建立，邮件传送，连接释放。
邮件读取协议POP3和IMAP：IMAP的缺点是如果用户没有将邮件复制到自己的PC机上，则邮件一直存放在IMAP服务器上。 SMTP限于传送7位的ASCII码。服务器会拒绝超过一定长度的邮件
通用互联网邮件扩充MIME包括5个新的邮件首部字段；定义了许多邮件内容的格式；定义了传送编码。
万维网WWW：是分布式超媒体系统，他是超文本系统的扩充。
用户点击鼠标后所发生的事件：
- 浏览器分析超链指向页面的URL。
- 浏览器向 DNS 请求解析www.ustb.edu.cn 的IP 地址。
- 域名系统 DNS 解析出北京科技大学服务器的 IP 地址。
- 浏览器与服务器建立TCP
- 连接浏览器发出取文件命令：GET /chn/yxsz/index.htm。
- 服务器给出响应，把文件index.htm 发给浏览器。
- TCP 连接释放。
- 浏览器显示“北京科技大学主页”文件 index.htm 中的所有文本。
超文本传送协议HTTP：面向事物的 C/S TCP 万维网高速缓存代表浏览器发出 HTTP 请求，因此又称为代理服务器(proxyserver)。使用高速缓存可减少访问internet服务器的时延
引导程序协议BOOTP C/S UDP 在协议软件中给这些参数赋值的动作叫做协议配置。连接到Internet的计算机的协议软件需要配置的项目：(1)IP 地址(2)子网掩码(3)默认路由器的IP地址(4)域名服务器的IP 地址
动态主机配置协议（简称DHCP)提供了即插即用连网的机制。 C/S UDP 67 68 现在是每一个网络至少有一个 DHCP中继代理，它配置了 DHCP服务器的IP地址信息。 DHCP协议称这段时间为租用期这种机制允许一台计算机加入新的网络和获取IP地址而不用手工参与。

①DHCP服务器被动打开UDP端口67，等待客户端发来的报文。②DHCP客户从UDP端口68发送DHCP发现报文。③凡收到 DHCP 发现报文的 DHCP 服务器都发出 DHCP 提供报文，因此 DHCP 客户可能收到多个 DHCP 提供报文。④DHCP 客户从几个DHCP服务器中选择其中的一个，并向所选择的DHCP服务器发送DHCP 请求报文。③被选择的DHCP服务器发送确认报文DHCPACK，进入已绑定状态，并可开始使用得到的临时IP地址了。DHCP客户现在要根据服务器提供的租用期T设置两个计时器T1和T2，它们的超时时间分别是0.5T和0.875T。当超时时间到就要请求更新租用期。HCP客户可随时提前终止服务器所提供的租用期，这时只需向DHCP服务器发送释放报文 DHCPRELEASE 即可。

网络管理：理包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，这样就能以合理的价格满足网络的一些需求，如实时运行性能，服务质量等。管理站也常称为网络运行中心(NetworkOperationsCenter，简称NOC)，是网络管理系统的核心。管理程序在运行时就成为管理进程。网络的每一个被管设备中可能有多个被管对象(ManagedObject)。在每一个被管设备中都要运行一个程序以便和管理站中的管理程序进行通信。这些运行着的程序叫做网络管理代理程序，或简称为代理(agent)。
五个管理功能域：故障管理，配置管理，计费管理，性能管理，安全管理。
SNMP网络管理组成 SNMP本身管理信息结构SMI（StructureofManagementInformation) 管理信息库MIB(ManagementInformation Base)。SNMP定义了管理站和代理之间所交换的分组格式。所交换的分组包含各代理中的对象（变量）名及其状态（值）。 SNMP负责读取和改变这些数值。
SMI定义了命名对象和定义对象类型（包括范围和长度）的通用规则以及把对象和对象的值进行编码的规则，以确保网络管理数据的语法和语义的无二义性。
SNMP管理进程定时向被管理设备周期性地发送探询信息。使用探询（至少是周期性地）以维持对网络资源的实时监视。
SNMP允许不经过询问就能发送某些信息。这种信息称为陷阱（中断），表示它能够捕捉“事件”。同时也采用陷阱机制报告特殊事件，使得SNMP成为一种有效的网络管理协议。
服务端UDP 162 客户端 UDP 162
协议、本地地址和本地端口号，这三个要素惟一地标识了网络连接的本地进程，而协议、远端地址和远端端口号则惟一地标识了网络连接的对端进程。这三项要素又称为三元组。由于三元组指定了一个完整的网络连接的半部分，称为半相关。

传输层

传输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。
运输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节（如网络拓扑所采用的路由选择协议等），使应用进程看见的就是好像在两个运输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道
把端口设为通信的抽象终点。端口号只具有本地意义，只是为了标志本计算机应用层中的各进程。
传输层网络端口就是传输层服务访问点TSAP。端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给传输层，以及让传输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。从这个意义上讲，端口是用来标志应用层的进程。
TCP是面向连接的运输层协议。提供可靠交付的服务。每一条TCP连接只能有两个端点（endpoint)，每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）。。通过TCP传送的数据，无差错、不丢失、不重复、并且有序到达。TCP提供全双工通信。TCP面向字节流：TCP把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串无结构的字节流。
TCP根据对方给出的窗口值和当前网络拥塞程度来决定一个报文段应包含多少个字节，形成TCP报文段。
TCP连接的端点是抽象的套接字。同一个IP地址可以有多个不同的TCP连接。同一个端口号也可以出现在多个不同的TCP连接中。TCP把连接作为最基本的抽象。
停止等待协议：每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组。出现差错：为每一个已发送的分组设置一个超时计时器。三点注意1.暂存分组副本；2.分组和确认分组需要编号；3.重传时间>平均往返时延
确认丢失和确认迟到。要点：停止等待。暂存。编号。超时重传。简单，但信道利用率太低。
连续ARQ协议和滑动窗口协议采用流水线传输方式。
发送窗口：发送方维持一个发送窗口，位于发送窗口内的分组都可被连续发送出去，而不需要等待对方的确认。发送窗口滑动：发送方每收到一个确认，就把发送窗口向前滑动一个分组的位置。 累积确认：接收方对按序到达的最后一个分组发送确认，表示：到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。
四种拥塞控制算法慢开始拥塞避免快重传快恢复
TCP连接有三个阶段：1.连接建立2.数据传送3.连接释放TCP的连接管理就是使TCP连接的建立和释放都能正常地进行。

网络层

层	中间设备
传输层及以上	网关 (gateway)
网络层	路由器 (router)
数据链路层	数据链路层网桥或桥接器(bridge),交换机(switch)
物理层	转发器 (repeater)

使用转发器或网桥不称为网络互连；网络互连使用路由器

分类的IP地址包括A类、B类和C类地址（单播地址），以及D类地址（多播地址）

A类：
地址范围：1.0.0.1-126.255.255.254 (0000 0001.00000000.00000000.00000000~01111110.111111111.11111111.11111110）地址范围：1.0.0.0-126.255.255.255 （这种写法是把全0全1都算进去了，其它几类类似）网络号范围： 1~126 （0000 0001 ~ 0111 1110）

B类：地址范围： 128.1.0.1-191.255.255.254网络号范围：128.1～191.255(可用范围)默认子网掩码：255.255.0.0或 0xFFFF0000(十六进制)

C类:地址范围： 192.0.1.1-223.255.255.254网络号段范围：192.0.1～ 223.255.255子网掩码：255.255.255.0 或 0xFFFFFF00 (十六进制)私有号段：192.168.0.0-192.168.255.255

D类:地址范围：224.0.0.1-239.255.255.254是多播地址。该类IP地址的最前面为"1110"，所以地址的网络号取值于224～239之间。一般用于多路广播用户。

数据链路层

HDLC协议：以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD。协议的要点是：发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线上出现了碰撞，就立即停止发送。然后按照退避算法等待一段随机时间后再次发送。因此，每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上各站点都平等地争用以太网信道。
PPP协议：