(考研复试)计算机网络笔记

1 三网 电信网 有线电视网 计算机网 2 网络的功能 连通性 共享 3 网络发展 3 阶段 arpanet 三级结构因特网 围绕六 个大型计算机中心建设的计算机网络 主干网 地区网 校园网 多层次 ISP 因特网 4 因特网从工作方式上 边缘部分 用户直接使用 核 心部分 联通和交换作用 边缘部分的的各个主机的程序 直接运行的通信方式主要有 C S 客户服务器和 P2P 对等方 式 客户 主动向服务器发起通信 不需要特殊的硬件和 很复杂的操作系统 服务器一直运行等待客户程序 P2P 就 是两个主机不分服务器和客户机 只要建立连接就可以通 信 核心部分向边缘部分提供连通性 5 电路交换 电话机用 主叫和被叫之间建立一个连接 一直占用端到端的资源 建立连接 通话 释放链接 传 输效率低 适合传送大量的数据以淡化连接时间 分组交换 采用存储转发技术 划分为等长的数据段 加 上首部 首部中包含源地址 目的地址 序号等 各个分 组通过不同的物理链路到达目的地 不先建立连接就可以 向其他主机发送分组 高效 灵活 迅速 可靠 缺点 控制信息造成开销 报文交换 整个报文为单位 存储转发 6 广域网 城域网 局域网 个人局域网 7 性能指标 速率 带宽 两点之间能通过的最高数据率 吞吐量 时延 发送时延 传播时延 处理时延 排队时 延 时延带宽积 往返时间 RTT 利用率 8 协议三要素 语法 数据和控制信息的格式 语义 需要发出何种信息 何种响应 完成何种动作 同步 事件实现顺序的说明 9 分层的好处 1 各层之间独立 某层不需要下层的实现 只需要知 道借口 2 灵活性好 某一层发生变化 只要接口不变 其他 层不改变 3 结构上分开 各层采用最合适的技术实现 4 易于实现和维护 通常各层要完成的功能 差错控制 流量控制 分段和重 装 复用分用 连接建立和释放 10 OSI 七层 TCP IP 4 层 11 应用层 直接为用户的应用进程提供服务 表示层 为不同的进程的通信提供一种公共语言 并 定义交换数据的表示形式 会话层 维护两个会话实体之间的连接 运输层 负责向两个进程之间的通信服务 有传输控 制协议 TCP 用户数据报 UDP 一个主机有多个进程 所以 有复用 就是多个进层复用运输层 有分用 就是把运输 层收到的信息分别交付给相应的进程 网络层 不同主机之间提供通信服务 把运输层产生 的报文段或用户数据报封装成分组 数据链路层 为不同的结点 不仅仅是主机 还有路 由器 之间服务 封装成帧 物理层 透明比特流传输 决定多大的电压代表 0 和 1 插头有多少引脚等问题 考虑的是怎样才能连接各种计 算机的传输媒体上传输比特流 屏蔽各种硬件设备之间的 差异 注意用什么传输媒介不是物理层管的 12 协议数据单元 PDU 对等层之间的数据 服务数据单元 SDU 各层之间的交换数据 13 通信从交互信息的方式来看 有单向通信 半双工通 信 全双工通信 调制方法 调频 调相 调幅 14 信噪比 10lg S N dB S 是信号功率 N 是噪声功 率 香农公式 C Wlog2 1 S N W 是带宽 C 是极限传输 速率 15 导向传输媒介 双绞线 屏蔽 非屏蔽 同轴电缆 有线电视用 光缆 光缆中有多条光纤 光纤有单模多 模 16 非导向传输媒介 地面微波接力 卫星通信 17 时分复用 把一个帧分为几个时隙 每个用户占用固 定需要的时隙 频分复用 比如原本带宽是 1 4 把 1 2 给一个用户 2 3 给一个用户 用到复用器和分用器 波分 复用 光的频分复用 码分复用 码分多址 就是每个接 收器有一个和发送器协商好的码片序列 接收器把发送器 发出的二进制与自己的码片序列做内积 结果等于 0 则不 是和自己发送的 结果等于 1 则发送 0 结果等于 1 则发 送 1 各站之间的码片序列正交 18 电话信号的最高频率为 3 4KHZ 采样频率 8KHZ 18 1 宽带接入技术 AHSV DSL 对现有电话线进行改造 光纤同轴混合网 有线电视网的基础上改造 主干线路 改成用光纤 具有很高宽的频带 FTT HCN 光纤直接到 家 19 ADSL 特点 非对称数字用户线 在用户线两端安装 ADSL 调制解调器 不改变用户线 最大的好处是可以利用 现在的电话网中的用户线 20 数据链路层使用的信道有点对点信道和广播信道 21 数据链路层协议三个基本问题 封装成桢 透明传输 差错检测 21 封装成帧 IP 数据报成为帧的数据部分 加首部和尾 部 首部和尾部的重要作用是帧定界 透明传输 在数据 部分的 SOH 和 EOT 之前加入转义字符 ESC 差错检测 循环 冗余检验 CRC n 个 0 n 1 位除数得到的余数加在数据后 面 接收到的帧除以除数 余数为 0 就对 实现无比特差 错 无法实现可靠传输 数据链路层不具有确认和重传机 制 22 点对点协议 PPP 特点 简单 多种网络层协议 多种 类型链路 串行 并行 检查连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商 只支持全双工 没有序 号 1 字节 7E 定界符 2 字节无用 2 字节协议 最多 1500 字 节数据 2 字节效验码 1 字节定界符 透明传输 1 转义字符是 7D 把 7E 变成 7D 5E 把 7D 变成 7D 5D 把 03 变成 7D 23 2 遇见 5 个 1 直接一个 0 23 PPP 协议工作步骤 1 PC 和 ISP 链路建起来以后 PC 向 ISP 发送一系列 LCP 分组 配置 PPP 参数 接收方返 回配置确认帧 配置否认帧 配置拒绝帧 建立起 LCP 连 接 2 传送 LCP 分组协商协议和检测链路质量 3 PPP 链路两端的网络层控制协议根据网络层不同协议 互相交换网络层的网络控制分组 PPP 链路两端运行不同的 网络层协议 但是使用同一个 PPP 协议 24 局域网优点 广播功能 便于系统的扩展和演变 提 供系统的可靠性 局域网拓扑 星 环 总 树 25 前面的信道划分是静态划分 用户只要分配到了信道 就不会和其他用户冲突 但是局域网采用动态媒体接入控 制 信道不是在用户通信时候固定分配的 有随机接入 碰撞检测 和受控接入 令牌环 26 逻辑链路控制 LLC 媒体介入控制 MAC 27 网卡的重要功能 串并转换 速度匹配 27 1 以太网的简便 无连接 对数据帧不编号 不要求回 确认 尽最大努力交付 有错直接丢弃 采用曼切斯特编 码 28 CSMA CD 碰撞后推迟一段时间重发 设定一个链路传 播时间为 x 则往返时间为 2x 如果一个数据发出去 2x 时 间都没接收到碰撞信号 则肯定没有碰撞 所以 2x 叫做争 用期 规定为 51 2us 重传相隔时间为 0 1 2 k 1 当重传次数小于 10 的是时候 k 重传次数 当重传次数大 于 10 的时候 k 10 超过 16 次 则丢弃该帧 报告上层 对于 10Mb 的以太网 51 2us 可以发送 64 字节的数据 其 实发送器一遍等待检测信号 一遍发送数据 所以发送的 数据必须大于 64 字节 保证不在接受到信号以前就发出去 所以帧长最小 64 字节 29 传播时延越小 发送时间越大 利用率就高 30 MAC 帧结构 7 字节同步玛 1 字节定界符 6 字节目 的地址 6 字节源地址 2 字节类型 46 1500 字节数据 IP 数据报 4 字节检验 MAC 帧长度 64 1518 31 1 碰撞域 在一个碰撞域中 同一时刻只能有一个站 在发送数据 31 在物理层扩展以太网 集线器 扩大了碰撞域 32 在数据链路陈扩展以太网 网桥 交换机 连接 3 个 碰撞域 但是不扩大碰撞域 各个碰撞域内自行通信不影 响 优点 增大吞吐量 过滤通信量 扩大无力范围 提 高可靠性 连接不通物理层 不通 MAC 子辰和不通速率的 以太网 缺点 查找转发表增加时延 没有流量控制 容 易产生广播风暴 网桥转发帧的时候改变帧的目的地址 不改变源地址 33 透明网桥 自学习 A 发出的帧从接口 1 进入网桥 网 桥就记下从接口 1 可以到 A A 广播目的地址是 B 的帧 网 桥接到以后 发现没有 B 的转发表 就在除了 1 的接口外 的其他接口广播该帧 34 源路由网桥 源站用广播的方式向欲通信的目的站发送 一个发现帧 发现帧遍历整个网络 然后源站知道了整个 网络的拓扑 选出最佳路径 写在首部里面 35 虚拟局域网 在帧的源地址后面加 4 字节的标示符 虚 拟局域网限制了接受广播信息的工作站数 36 网桥不改变帧的源地址和目的地址 路由器会改变 37 网络层向上只提供无连接 尽最大努力交付的数据包服 务 不提供服务质量的承诺 38 网络层使用的服务 虚电路服务和数据报服务 39 网际协议 IP 配套的 ARP RARP ICMP IGMP 三阶段 分类 IP 子网划分 构成超网 IP 层抽象的互联网屏蔽了 下层这些很复杂的细节 全世界各种各样的网络使用不同 的硬件地址 用 IP 地址就屏蔽了这些差异 40 A 类可用网络号 2 7 2 全 0 表示本网络 127 表示回 环测试 主机有 2 24 2 全 0 表示本主机 全 1 表示广播 B 类没有 127 所以 B 类网络号有 2 14 1 个 同理 C 有 2 21 1 41 一个路由器至少连接到两个网络 而集线器或网桥只 能吧若干个局域网连接起来 实质上还是一个网络号 41 地址解析协议 ARP 步骤 1 ARP 进程广播 ARP 请求 我是 IP 我 MAC 为 我想知道 IP 为 的 MAC 地址 2 主机 B 看到 ARP 请求的 IP 地址就是自己的 IP 地址 就把 A 的 IP 和 MAC 写入高速缓存 再向 A 单播 ARP 响应分 组 3 A 收到响应分组后写入高速缓存 注 ARP 是解决同一局域网上的主机或者路由的 IP MAC 映射 问题 如果是跨网的 用 ARP 找到本网络上的一个路由器 的 MAC 接下来的工作交给路由器 42 IP 数据报 一共 20 字节 5 行 每行 4 字节 32 位 第一行 半版本 半首部长 4 字节为单位 1 区分 服务 2 总长 1 字节为单位 IP 数据报长度不小于 576 字 节 最大 65535 字节 第二行 2 标识 即序号 半标志 是否允许分片 是否后面还有分片 一个半字节片偏移 8 字节为单位 第三行 1 生存时间 跳数限制 1 协议 2 检验和 第四行 4 源地址 第五行 4 目的地址 43 路由表有两列 目的主机所在网络 下一跳地址 注 所谓下一跳地址 指的是路由器的某个接口的地址 有可 能是自己的接口 也有可能是别的路由器的接口 44 分组转发流程 主机从数据报首部提取目的主机地址 D 网络地址 N 2 若 N 和主机在同一个网络 直接交付 如果不在 就 交给路由器 3 路由器收到后 先查找是否有特定主机路由 如果没 有 就查找路由表 如果路由表没有 就用默认路由 如 果没有设置默认路由 就报告错误 45 一般来说子网号不能为全 1 和全 0 但是 CIDR 可以 46 子网划分的缺点 比如一个 B 类地址 原本可以容纳 的主机数为 2 16 2 个 也就是 65534 个 但是划分子网后 比如用 2 位来做子网 即 00 01 10 11 00 和 11 不能用 于是就身下 01 和 10 每个子网是 2 14 2 个 也就是 16382 两个子网也就是 32764 浪费了很多的主机号码 47 路由器转发划分子网的分组 1 提取 IP 地址 D 2 判断是不是直接交付 对路由器各个端口的网络进行 检查 把这些网络的子网掩码和 D 与 若匹配就交付 若 不匹配就查看特定主机路由 3 若还不行 就对路由表中的每一行的子网掩码与 D 与 指名下一跳路由器 4 若还不行 就看默认路由 48 CIDR 引入地址聚合的概念 最长前缀匹配 比如 有 两个地址块 A 和 B A 包含着 B 这时候一个给 B 的 IP 地 址 进入路由器 路由器用子网掩码与该 IP 与 得出的结 果符合 B 那么一定符合 A 那么规定 如果出现这种情况 采用最长前缀匹配 也就是子网号最长的 49 二叉线索树查找路由表 50 网际控制报文协议 ICMP ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文 回送请求和回答 时间戳请求和回答 51 差错控制报文 终点不可达 主机或路由器无法交付 数据 原点抑制 拥塞 时间超过 参数问题 路由器或 主机收到的数据报中首部字段不正确 丢弃该数据报 返 回参数问题报文 重定向 不产生 ICMP 报文 ICMP 本身 不是第一分片 多播 特殊地址 52 路由协议有 内部网关协议 RIP OSPF 外部网关协议 BGP 53 RIP 1 仅和相邻路由器交换信息 2 交换的信息 是本路由器的路由表 3 使用运输层 UDP 传输 4 坏消 息传递慢 R2 到 R1 为 1 R1 到网络 N 为 1 所以 R2 到 N 为 2 但是 R1 和 N 之间断开 R1 到网络 N 为无穷大 这时 候看到 R2 到 N 为 2 于是 R1 改成通过到 N 为 3 R2 看见 R1 到 N 变成了 3 自己改成 R2 到 N 变成 4 一次上涨 直 到 16 54 OSPF 1 和自制系统中的所有路由器交换信息 用 洪泛 2 交换的信息是与本路由器相邻的所有路由器 3 只有链路发生改变 路由器才洪泛发送次信息 不是 定期交换的 4 OSPF 用于规模很大的网络 将此网络划 分为若干个更小的区域 洪泛也只洪泛在小区域中 每个 区域区域边界路由器 诸多区域有一个主干区域 主干区 域里的路由器叫主干路由器 5 OSPF 用 IP 数据报不用 UDP 传输 6 两个路由器 OSPF 基本操作 先相互发问候 分组 建立连接 然后相互各数据库描述达到数据库同步 然后链路状态请求 链路状态更新 链路状态确认 55 BGP 只能力求寻找一条能够达到目的网络比较好的路 由 保证不兜圈子 不是最佳路由 每个 AS 选一个 BGP 发 言人 56 路由器的结构 路由选择部分和分组转发部分 交换 结构 通过存储器 通过总线 通过互联网络 输入端口 输出端口 57 1 多播地址只能用于目的地址 不能用于源地址 2 IGMP 让连接再本地局域网的多播路由器知道本局域 网是否有主机参加或退出某个多播组 58 IGMP 工作方式两个阶段 1 有新的主机加入多播组 的时候 主机发送 IGMP 报文 本地多播路由器收到报文后 转发给因特网上其他多播路由器 2 不时的查看多播组 看看多播组还在不在 59 多播路由选择协议 实际上就是要找出以源主机为根 节点的多播转发树 1 洪泛与剪除 主机只接受来自于 自己到源节点的最短路劲上的报文 2 隧道技术 适用 于多播组位置很分散 使多播打包成单博 单播到 R2 以后 R2 再多播 60 虚拟专用网 VPN 专用地址 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 因特网中对于目的地址是专用地址的一律不转发 这就要用到网络地址转换 NAT 一个 VPN 至少有一个合法 IP 的路由器 VPN 的数据通过这个路由器发出去 通过 NAT 路由器的通信不能由外部网的主机发起 61 系统端口号 0 1023 登记端口号 1024 49151 客户端使用端口号 49152 65535 62 UDP 首部 8 字节 源端口 目的端口 长度 检验和 各 2 字节 再加 12 字节伪首部 伪首部仅仅在计算检验 和的时候添加在里面 只计算检验和 绝对不发送 计算 完就扔 检验和 IP 只检查首部 而 UDP 检查全部 方法 和 IP 一样 每 2 字节为一个数字 全部加起来 得出的和 也是 2 字节 再取反 就是检验和 62 5 和 IP 一样 20 字节 TCP 首部 第一行 2 字节源端口 2 字节目的端口 第二行 4 字节序号 第三行 4 字节确认号 第四行 半字节数据偏移 即 TCP 首部大小 4 字节为单 位 第五行 检验和 2 字节 紧急指针 2 字节 指出紧急数据 的末尾在报文段中的位置 MSS 是每个 TCP 报文数据字段的最大长度 默认 536 字节 序号是本报文段发送的数据的第一个字节的序号 确认号是希望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的 序号 63 可靠传输 1 停止等待协议 2 连续 ARQ 协议 用 一个发送窗口 里面有 n 个分组 一起发送 收到的 n 号 确认 就确认 n 以前的分组都接受 如果失序 则把失序 的报文放进缓存 丢失报文的到来 发送缓存存放 TCP 准 备发送的数据和已发送但是未接受确认的数据 接收缓存 存放 到达还没交给上层的数据 失序到达的数据 64 流量控制 就是让发送方不要发的太快 让接收方来 得及接受 滑动窗口机制 B 告诉 A 我的接收窗口是 400 发送方的发送窗口就不能超过 400 也就是说 A 不能 一次发送超过 400 的数据 65 拥塞控制 就是防止过多的数据注入到网络中 使网 络中的路由器或链路不至过载 1 慢开始 每接受到一 个报文的确认 就把拥塞窗口 1 直到拥塞窗口大于门限 值 采用拥塞避免算法 每次一个 RTT 才把拥塞窗口 1 出现拥塞后 门限值设定为此时拥塞窗口的一半 拥塞窗 口归零 继续执行慢开始 2 快重传 接受完 M2 M3 没 出现却收到了 M4 于是返回 M2 的确认 又收到 M5 M6 返回两次 M2 的确认 收到 3 个重复确认就快重传 M3 和快 恢复 当发送方连续受到 3 个重复确认 把 ssthresh 设置 为 cwnd 的一半 把 cwnd 设置为 ssthresh 的值加 3 然后 重传报文 拥塞避免算法 66 发送窗口上限 接受窗口和拥塞窗口中的小者 接受窗口小于拥塞窗口的时候 接受能力限制发送方的最 大值 接受窗口大于拥塞窗口的时候 网络的拥塞限制发 送方窗口的最大值 67 TCP 三界阶段 连接建立 数据传送 连接释放 1 三次握手中 三次握手前两次都不能带数据 但是消 耗序号 最后一次握手 如果不带数据就不消耗序号 带 了数据就要消耗序号 前两次都有 SYN 1 来同步 后两次 都有 ACK 1 来应答 为什么主叫方要发起确认 即第三次 握手 为了防止已失效的连接请求报文段突然又传到了 B 2 连接释放 四次握手 客户机 A 发起 FIN 1 服务器 B 返回 2 次 第一次返回 ACK 1 表示 FIN 已经收到 连接处 于半关闭 然后传送一些数据 然后返回 FIN 1 同意关闭 然后 A 收到后返回 ACK 后三次都有 ACK 1 68 域名系统 DNS 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 递归查询 迭代查询 69 迭代查询 主机向本地域名服务器发送请求 本地域 名不知道 就向根域名服务器查询 根域名服务器不直接 告诉 IP 地址 而把顶级域名服务器的 IP 地址告诉本地域 名服务器 本地域名服务器向顶级域名服务器查询 顶级 域名服务器可以告诉 IP 地址 也可以告诉权限域名服务器 的 IP 地址 本地域名服务器再向权限域名服务器查询 如 果权限域名服务器找不到 会把其他权限域名服务器的告 诉本地域名服务器 所以权限域名服务器是查找时候的最 终战 70 文件传送协议 FTP TCP TFTP UDP 若要存取 修改一个文件 必须获得文件副本 修改也是在副本上修 改 FTP 主要功能是减少在不同操作系统下处理文件的不兼 容性 FTP 有两个进程 主进程负责接收新的请求 若干从 属进程负责处理单个请求 文件传输时 客户和服务器之 间有两个 TCP 连接 一个控制连接 一个数据连接 TFTP 每次传送 512 字节 传送方式是停止等待协议 71 远程终端协议 telnet telnet 定义数据和命令如何通 过因特网 屏蔽计算机和操作系统的差异 客户软件把用 户的命令转成 NVT 格式 72 万维网是一个分布式的超媒体系统 使用统一资源定位 符 URL 标志万维网文档 用超文本传送协议 HTTP 来实现万 维网上各种链接 HTTP 用 TCP 但是无连接无状态 HTTP1 0 每个文档都要用一个 TCP 都要三次握手 HTTP1 1 用一个 TCP 传送所有 有非流水线方式和流水线方式 同时有代理 服务器 把以前访问过的 URL 资源存在本地 主机访问时 候先在本地搜索 用超文本标记语言 HTML 屏蔽不同主机 之间的差异 73 搜索引擎有两类 全文检索搜索引擎 谷歌用 纯技 术性的 spider 程序爬到一个网站 通过该网站的链接查 询其他网站 然后建立一个在线数据库 分类目录搜索引 擎 百度用 各网站向搜索引擎提交网站信息的关键词和 网站描述来搜索 人工编辑放入分类目录中 查询时候不 需要关键词 只需要大类进小类 小类再小类 垂直搜索 引擎 针对特定领域特定人群 通过关键字 但是仅限于 一个行业知识的目录中查找 比如查找房子的面积 不会 找到房屋的政策 元搜索引擎 把用户的请求提交给其他 多个独立的搜索引擎 然后整理结果 74 简单邮件传送协议 SMTP SMTP 不使用中间邮件服务器 直接从发送方邮件服务器到接收方邮件服务器 SMTP 是推 邮局协议 POP3 网际报文存取协议 IMAP POP3 和 IMAP 都 是拉 但是 POP3 用户取出邮件以后就删除邮件 IMAP 一直 等到用户发出删除命令才删除 IMAP 最大的好处就是用户在 不同的计算机上读取邮件 通用因特网邮件扩充 MIME SMTP 不能传送许多文件以及文字 而 MIME 可以传送 包括多媒体在内的许多格式 75 动态主机配置协议 DHCP 配置 IP 地址 子网掩码 默认路由的 IP 域名服务器的 IP 地址 主机向 DHCP 服务 器广播发现报文 报文中目的地址是 255 255 255 255 源 地址是 0 0 0 0 DHCP 返回配置报文 使用 UDP 步骤 DHCP 等待客户端 收到 DHCP 发现报文 主机收到 DHCP 提 供报文而选择其中一个发送 DHCP 请求报文 被选择的 DHCP 返回确认并配置主机 租用期如果到了 DNCP 要求更新租 用期或停止使用 IP 而重新申请 IP 76 简单网络管理协议 SNMP 监视网络性能 检测分析网 络差错 配置网络设备等 由 SNMP 本身 管理信息结构 SMI 管理信息库 MIB 组成 77 UDP 是无连接 所以没有 LISTEN 和 ACCEPT 78 四种威胁 截取 被动攻击 中断 篡改 伪造 79 主动攻击三类