计算机网络

计算机网络

应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层


互联网中传送的数据单元为分组
每个分组的长度 = 1024bit+一些由必要的控制信息组成的首部
首部中包含诸如目的地址、源地址等重要控制信息,这样才能在互联网中独立的选择传输路径,并被正确的交付到分组传输的终点。

分组交换

采用存储转发技术,把一个报文划分为几个分组后再进行传送。通常我们把要发送的整块数据称为一个报文。

优点:
1.高效:在分组传输的过程中动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用
2.灵活:为每一个分组独立地选择最合适的转发路由
3.迅速:以分组作为传送单位,可以不先建立连接就能向其他主机发送分组
4.可靠:保证可靠性的网络协议;分布式多路由的分组交换网,使网络有很好的生存性

缺点:
1.分组在路由器存储转发时需要排队,会造成一定的时延。
2.各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销,整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制。

应用层

http协议。熟知端口80。https 端口443。

请求行:
请求方法get/路径/http版本。1.1
请求域名 www.baidu.com
connection。 发送请求之后是否断开连接。close/keep-alive
user-agent。 浏览器版本。
accept-language 接受语言。cn
//回车

SMTP. FTP.

应用层和运输层中间有一层关于http和tcp的安全通道

安全套接字层SSL:作用在端系统应用层的HTTP和运输层之间,为通过TCP传输的应用层数据提供安全保障。多用于HTTP协议。 也可用于任何应用层的协议。

运输层安全TLS:基于SSL3.0基础之上设计,为所有基于TCP的网络应用提供安全数据传输服务

在网络层以上使用的中间设备叫做网关,用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。

运输层

提供应用进程间的逻辑通信提供端对端的逻辑通信
提供可靠传输服务

TCP协议:传输控制协议
3次握手 4次放手
特点:1.面向连接
2.每一条tcp连接只能点对点(一对一)
3.提供可靠交付的服务
4.提供全双工服务
5.面向字节流
UDP协议:用户数据报协议
特点:1.无链接
2.尽最大努力
3.面向报文
4.无拥塞控制
5.支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信
6.首部开销小,(只有4个字段 源端口、目的端口、长度、检验和)
套接字:点分十进制32位/4字节的ip地址和16位/2字节的端口又冒号或者逗号相连
IP地址的作用是为了找到对方的计算机端口是为了找到对方计算机的应用进程

端口:熟知端口 http:80 https:443
登记端口
暂时使用的端口号
端口的最大数量为2^16-1 = 65535位

可靠传输的工作原理

1.停止等待协议
缺点:信道利用率低
U = Td/(Td + RTT + Ta)
举例:当RTT=20ms 分组长度为1200bit 发送速率为1Mbit/s的时候 信道利用率为5.66% 当发送速率提升为10Mbit/s的时候信道利用率为5.96*10^-4。总结:信道在绝大多数时间都是空闲的。

2.连续ARQ协议(滑动窗口协议)
多个分组同时发送提高信道利用率

可靠传输的实现

1.以字节为单位的滑动窗口
2.超时重传时间的选择(超时计时器设置)
3.选择确定SACK

可靠传输的流量控制
1.利用滑动窗口实现流量控制
2.tcp的传输效率

可靠传输的拥塞控制

在网络层以上使用的中间设备叫做网关,用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。

网络层(IP层)

计算机和电话的区别是有很强的差错处理能力

提供简单灵活的、无连接的、提供不可靠的传输,只能提供尽最大努力的数据报服务。不提供服务的承诺,不保证分组交付的时限,所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序。进程之间通信的可靠性由运输层负责。

接收tcp发送的报文
提供主机间的逻辑通信

Ipv4 由点分十进制32位/4字节地址(点分十进制记法)

Ip地址定义为 ::={<网络号><主机号>}
一个网络号在整个互联网范围内必须是唯一的
一个主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的
所以:一个ip地址在整个互联网范围内是唯一的
IP地址的全0 表示”这个(this)”意思是本网络
网络号为127保留作为本地软件环回测试即本主机的进程之间的通信之用,不会把数据报发送到任何网络

Ipv6 由128位地址组成(冒号十六进制记法)
如:68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF
十六进制记法中,允许把数字前面的0省略。(0000为0)

特点:1.更大的地址空间
2.灵活的首部格式
3.改进的选项
4.支持即插即用
5.互斥资源的预分配
6.首部改为8字节对齐

Ipv4到ipv6过渡1.双协议栈
2.ICMPv6

网络层使用的中间设备叫做路由器

数据链路层

链路是从一个结点到相邻结点的一段物理线路
数据链路是在链路的基础上增加了一些必要的硬件(如网络适配器)和软件(如协议的实现)
使用的信道主要有点对点信道和广播信道
数据单元是帧
基本问题:封装成帧、透明传输和差错检测

数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器

物理层

主要任务:与传输媒体的接口有关的一些特性,如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性
一个数据通信系统可划分为三大部分:源系统、传输系统和目的系统
通信的的目的是传送消息。如:话音、文字、图像、视频等都属于消息
数据是运送消息的实体
信号是数据的电气或电磁的表现

物理层使用的中间设备叫做转发器

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