计算机网络抱佛脚自用

https://www.runoob.com/w3cnote/summary-of-network.html

图片说明

计算机网络

edge and core

网络边缘：主机上的应用程序（Client-Server/Peer-to-peer）
网络核心：路由器

交换方法

circuit switching; message switching(不考虑）; packet-switching

电路交换
dedicated resource 资源专用
最大特点: 独占线路. 这样可以保证性能, 但别人想来就占线了, 因此要记得断开连接. 一定程度不公平.
为了增加效率，使用TDM,FDM 等partition
需要首先建立 circuit: 因此是一种面向连接的服务
不需要header
面向连接: 只适合点对点通信, 不适合多点通信
Establish, Transfer, Teardown.

分组交换

目前用的最多
数据流 -> 分成数据端 + header + tail -> package
不partition，一个包用全部带宽，本质上是一种按需分配(statistical Multiplexing)独占带宽的TDM
核心技术: store and forward 存储转发技术
没有占线问题，但buffer一旦用完,会出现丢包/溢出/重新传输等问题
数据报分组交换

虚电路分组交换
routers maintain per-call state

物理层

编码，解码，调制，解调
各种编码方式（归零，不归零，曼彻斯特）
各种调制方式（调频，调幅，调相）
借道复用（FDM,TDM,WDM,CDM)

数据链路层

图片说明

作用：传输可靠数据帧；访问共享信道
信道类型：点到点；广播信道
点到点信道

组帧+差错控制
为了可靠，将比特流拆分成离散的帧，为每个帧计算一个称为校验和的短令牌
主流拆分方法：字节填充的标志字节法；比特填充的标志比特法；物理层违禁编码法
差错控制：纠错码（海明码）;检错码（奇偶校验，校验和，循环冗余校验CRC）;超时计时器

停等协议

收到接收方确认帧后，才发下一个数据帧
超时重发
使用序号避免重复接收一个帧（0,1两个即可）
双工方法：
1. 两条链路单工运行
2. 只用一条链路，通过kind区分数据帧和确认帧
3. 捎带确认 piggybacking
  滑动窗口协议
在任何时刻，发送方总是维持着一组序号，接收方也维持着一组序号，大小不定。
管道化
- 最大窗口为 2BD+1
- 窗口的最大尺寸不应超过序号空间的一半
为了处理中途出错：
1. go-back-n（接收方窗口=1）;
2. SR 选择重传（接收方窗口>1）
可以引入NAK在超时前就触发重传
使用累计确认减少需要发送的ack数目

效率比较

停止等待协议（stop-and-wait）
就是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。
回退n帧的ARQ
也叫做GBN，发信侧不用等待收信侧的应答，持续的发送多个帧，假如发现已发送的帧中有错误发生，那么从那个发生错误的帧开始及其之后所有的帧全部再重新发送。复杂度低，但是不必要的帧会再重发，所以大幅度范围内使用的话效率是不高的
选择性重传ARQ
发信侧不用等待收信侧的应答，持续的发送多个帧，假如发现已发送的帧中有错误发生，那么发信侧将只重新发送那个发生错误的帧。
特点：相对于GDN 复杂度高，但是不需要发送没必要的帧，所以效率高。
所以信道利用率最高的是选择性重传ARQ > 回退n帧的GBN > 停止等待协议（stop-and-wait）

MAC子层

介质访问控制策略

局域网中目前广泛采用两种介质访问控制策略，第一种是争用型介质访问控制，又称随机型介质访问控制，如CSMA/CD；第二种是确定型介质访问控制，又称有序的介质访问控制，如Token(令牌)方式；
在无线局域网中，介质访问控制策略工作方式为DCF(分布控制)和PCF(中心控制)
经典以太网MAC子层协议

MAC地址，or 硬件地址/物理地址，长度是48比特（6字节）(每个字节之间的分隔符并没有严格要求可以说冒号 or 减号)，由16进制的数字组成。
最小帧长限制的原因

二进制指数后退的 CSMA/CD

交换式以太网
改进：单根线缆 => 集线器 hub
然而逻辑上仍然是同一个冲突域。改进：交换机 Switch
传统以太网(10Mbps)，快速以太网(100Mbps)，千兆以太网(1000Mbps)，万兆以太网(10000Mbps)帧结构完全相同，且最小帧长均为64B，最大帧长均为1518B
拓扑结构
- 普通以太网：总线型；
- 快速以太网：星型。（快速是指100Mbps及其以上）
  集线器
  不能识别MAC地址。
  集线器不管有多少个端口，所有端口都共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待；只能工作在半双工模式下。
  交换机
  冲突域是第一层物理层的概念，用第二层及其以上的设备才可以分离冲突域；
  广播域是第二层数据链路层的概念，用第三层及其以上的设备才可以分离广播域。
  交换机属于第二层的设备，所以 可以分离冲突域，但不能分离广播域
  无划分vlan下，交换机所有接口属于同一个广播域；划分vlan下，每个vlan属于一个广播域。
  交换机每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，交换机可以工作在半双工模式下也可以工作在全双工模式下。

网络层

功能：路由+转发，实现网络主机之间点到点互联
服务：虚电路（ATM, X.25）；数据报(IP)
IP: 提供的是一种无连接、不可靠但尽力而为的数据报传输服务，将数据报从原主机传送到目的主机。
其他协议：ICMP(通常被认为是IP层的一部分,Internet控制报文协议);ARP;RARP
IP地址
IP地址：32位，全球唯一，具有层次性
IP地址=网络号+主机号
无类域间IP地址（CIDR地址）：主要用于防止路由表爆炸，应用路由聚合思想
多接口主机：同时连接到多个网络，有多个IP地址的主机
由中继器、网桥、交换机连接的网络属于同一LAN，网络号相同
分类法IP地址

有效性:
A类: 1.0 -- 127
B类: 128.0 --- 191
C类: 192.0 --- 223
私有:
A类: 10.~
B类: 172.16 --- 172.31
C类: 192.168.~

特殊IP地址

回环地址：本地回环地址指的是以127开头的地址(127.0.0.1 ~ 127.255.255.254), 通常用127.0.0.1来表示
0.0.0.0
常用于寻找自己的IP地址，例如在我们的RARP，BOOTP和DHCP协议中，若某个未知IP地址的无盘机想要知道自己的IP地址，它就以255.255.255.255为目的地址，向本地范围（具体而言是被各个路由器屏蔽的范围内）的服务器发送IP请求分组。
一般的广播地址（直接广播地址）能够通过某些路由器（当然不是所有的路由器），而受限的广播地址不能通过路由器。
一个网络内至少提供地址个数：主机数+3 （全0+全1+网关地址）
NAT 网络地址转换

路由表的设置
```
route add--使用本命令，可以将新路由项目添加给路由表。
例如，如果要设定一个到目的网络209.98.32.33的路由，其间要经过5个路由器网段，
首先要经过本地网络上的一个路由器，其IP为202.96.123.5，子网掩码为255.255.255.224，
那么你应该输入以下命令：
route add 209.98.32.33 mask 255.255.255.224 202.96.123.5 metric 5
route add '目标ip' mask '下一跳掩码' '下一跳ip' metric '距离'
```
路由表的建立--建立动态路由的路由算法

距离矢量算法DV
DV算法也被叫做Bellman-FOrd算法，用于RIP协议。
每个路由器维护一张表，列出已知到每个路由器最佳距离。邻居之间互相交换信息更新这张表。

DV算法的最大问题是“好消息传的快，坏消息传的慢”。这引发了无穷计数问题，几乎无法解决，导致被链路状态路由算法替代（link state routing）
链路状态路由
分发链路状态包采用的是泛洪法的思想，但是我们需要控制规模
控制规模的方法是为每个数据包添加一个序号。只处理新的数据包。忽视重复和过时的数据包。
为了避免序号出现意外错误，加入“年龄”字段使得保存的信息定期超时被丢弃。
OSPF开放最短路径优先(Open Shortest Path First)，是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。与RIP相对，OSPF是链路状态路由协议，而RIP是距离向量路由协议。

传输层

为应用程序实现端到端的通信（传输层是进程到进程，俗称端到端。网络层是主机到主机，俗称点到点。）
服务：面向连接（TCP)，无连接(UDP)
在TCP协议中，有1024个端口是保留给常用服务器的应用端口，又因为端口是从0开始算的所以是0-1023，端口号最大为2^16-1=65535
UDP
基本上就是IP上披了个皮。没有拥塞控制、重传等功能。一个应用是域名系统DNS（幂等，重复安全）。
TCP
Socket = ip + port
三次握手

四次挥手

整体流程

窗口管理

拥塞控制
skip

应用层

有四个使用的是TCP，其余的都是UDP，大家一般记住这四个是实用的TCP
这四个是：文件传送FTP，电子邮件SMTP（simple mail transport protocol），远程终端接入Telnet，万维网http。

DNS

使用UDP。有递归，迭代两种方法。
图片说明

FTP

控制信息使用21端口，数据连接对应20端口。两个并行TCP连接.
控制连接存在于整个FTP会话过程中，数据连接在每次文件传输时才建立.
当客户端向服务器发出连接请求时，客户端与服务器的21端口建立控制连接，并告诉服务器自己的另一个端口号码，用于建立数据连接。接着服务器就用自己的20端口与客户端所提供的端口号进行数据连接，由于FTP使用了两个不同的端口号，所以数据连接和控制连接不会混乱（注意20和21都是服务器端的端口）

SMTP与POP3

SMTP用于发送邮件，POP3用于读取邮件。
用户向邮件服务器以及邮件服务器之间发送邮件时采用SMTP协议。SMTP是建立在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于系统之间的邮件信息传递，并提供有关来信的通知。
用户--ftp--> 邮件服务器 -----smtp ---> 邮件服务器 ---ftp---> 用户

HTTP

采用client-server模式，TCP进行传输。是web的应用层协议。world wide web使用URL来定位整个Internet上的WWW文档。

错误码

100-199 指定client端相应的某些动作。
200-299 表示请求成功
300-399 用于已经移动的文件并且包含在定位头信息中
400-499 指定client端错误
500-599 server端错误

HTTP2.0

HTTP 2.0 所有通信都在一个 TCP 连接上完成。(长连接)
HTTP 2.0 浏览器可以在发现资源时立即分派请求，指定每个流的优先级，让服务器决定最优的响应次序。
HTTP 2.0 支持服务器到客户端的主动推送机制。
HTTP/2.0 通过支持首部字段压缩（头部减小）和在同一连接上发送多个并发消息，让应用更有效地利用网络资源，减少感知的延迟时间