- 電路交換:採用面向鏈接的方式,在雙方進行通訊以前,須要爲通訊雙方分配一條專用的通訊電路。
- 優勢:傳輸數據的實時性強,時延小,交換設備成本較低,控制簡單。
- 缺點:平均鏈接創建時間長,信道利用低。
- 報文交換:以存儲轉發的方式,以報文做爲傳輸單元,整個報文直接發送。
- 優勢:無須預定傳輸帶寬,動態逐段利用傳輸帶寬對突發式數據通訊效率高,通訊迅速。
- 缺點:對於長報文而言時延高,實時性差。
- 分組交換:採用存儲轉發技術,將一個長報文先分割爲若干個較短的分組,而後把這些分組逐個地發送出去
- 優勢:在通訊前不須要創建鏈接,分組交換比電路交換的電路利用率高。因爲一個分組的長度每每遠小於整個報文的長度,比報文交換時延小。
- 缺點:增長了處理時間,控制負責,因必須攜帶一些控制信息形成額外開銷。
對於電路交換,當t = s時,鏈路創建 當t = s + x / b時, 發送完最後1 bit 當t = s + x / b + kd 時,全部的信息到達目的地。 對於分組交換,當t = x / b,發送完最後1 bit 爲到達目的地,最後一個分組需通過k-1個分組交換機的轉發, 每次轉發的時間爲p / c 總時間 t = x / b + ( k - 1 ) p / b + kd 當分組交換的時延小於電路交換 x / b + ( k - 1 ) p / b + kd < s + x / b + kd ( k -1 ) p / b < s
- 協議是控制對等實體之間通訊的規則,是水平的。服務是由下層向上層經過層間接口提供的,是垂直的。
- 協議的實現保證了可以向上一層提供服務,要實現本層協議還須要使用下層提供的服務。使用本層服務的實體只能看見服務而沒法看見下面的協議。下面的協議對上面的實體是透明的。
- 從傳輸性能上來看,單模光纖的性能優於多模光纖,固然價格也昂貴得多。因此單模光纖適合用於長距離、大容量的主幹光纜傳輸系統,而多模光纖主要用於中速率、近距離的光纜傳輸。
- 多模光纖在傳輸時會逐漸展寬,形成失真。單模光纖使光線一直向前傳播,而不會產生屢次反射。
- 頻分複用 FDM
用戶在分配到必定的頻帶後,在通訊過程當中自始至終都佔用這個頻帶。
可見頻分複用的全部用戶在一樣的時間佔用不一樣的帶寬資源(帶寬指頻率帶寬)- 時分複用 TDM
將時間劃分爲一段段等長的時分複用幀,每個用戶在每個時分複用幀中佔用固定序號的時隙。
時分複用的全部用戶時在不一樣的時間佔用一樣的頻帶寬度。
時分複用可能會形成線路資源的浪費。
時分複用更有利於數字信號的傳輸。- 碼分複用 CDM
更經常使用的名詞是碼分多址 CDMA
每個用戶能夠在一樣的時間使用一樣的頻帶進行通訊。
因爲各用戶使用通過特殊挑選的不一樣碼型,所以各用戶之間不會形成干擾。
信號有很強的抗干擾能力。
- ADSL 非對稱數字用戶線技術是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造,使它可以承載寬帶數字業務。
- FTTx 光纖到戶
- 進行數據串行傳輸和並行傳輸的切換
適配器和局域網之間的通訊時經過計算機主板上的I/O總線以並行傳輸方式進行的- 數據緩存
網絡上的數據率和計算機總線上的數據率並不相同。- 能實現以太網協議
屬於物理層協議
CSMA/CD的發送流程算法
- 先聽後發
載波監聽就是檢測信道,無論在發送前仍是發送中,每一個站都必須不停地檢測信道。- 邊聽邊發
碰撞檢測,即適配器邊發送數據邊檢測信道上的信號電壓的變化狀況,以便判斷本身在發送數據時其餘站是否也在發送數據。
衝突中止
隨機延遲後重發
發送數據前 先監聽信道是否空閒 ,若空閒則當即發送數據.在發送數據時,邊發送邊繼續監聽.若監聽到衝突,則當即中止發送數據.等待一段隨即時間,再從新嘗試.數據庫
二進制退避算法瀏覽器
這種算法讓發生碰撞的站在中止發送數據後,不是等待信道變爲空閒後就當即再發送數據,而是推遲一個隨機的時間。這樣避免了多個站重複衝突。 當衝突次數超過16次後,發送失敗,丟棄傳輸的幀,發送錯誤報告。
- 集線器不能打破衝突域
- 交換機能夠打破衝突域,不能分割廣播域
- 路由器能夠打破衝突域和分割廣播域
虛擬局域網是由一些局域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組,而這些網段具備某些共同的需求。每個VLAN的幀都有一個明確的標識符,指明發送這個幀的計算機屬於哪個VLAN。 每個VLAN的計算機可處在不一樣的局域網中,可是每一個計算機只能收到同一個虛擬局域網上的其餘成員所發出的廣播。避免了廣播風暴。
- 封裝成幀是分組交換的必然要求
- 透明傳輸避免消息符號與幀定界符號相混淆
- 差錯檢測防止有差錯的無效數據幀浪費後續路由上的傳輸和處理資源。
假定1km長的CSMA/CD網絡的數據率爲1Gb/s。設信號在網絡上的傳播速率爲200000km/s。求可以使用此協議的最短幀長。
對於1km電纜,單程傳播時延爲
$$1/200000=5μs$$
往返時延爲
$$10μs$$
爲了可以按照CSMA/CD工做,10μs能夠發送的比特數等於
$$1010^-61*10^9=10000b=1250B$$
即最短幀是10000位或1250字節長緩存
網絡層向上只提供簡單靈活的、無鏈接的、盡最大努力交付的數據報服務。網絡層不提供服務質量的承諾。
一旦IP數據報首部校驗和出錯就直接丟棄服務器
與IP協議配套使用的還有三個協議網絡
- 一個A類IP地址由1字節的網絡地址和3字節主機地址組成,網絡地址的最高位必須是「0」, 地址範圍從1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A類網絡有126個,每一個網絡能容納1億多個主機
- 一個B類IP地址由2個字節的網絡地址和2個字節的主機地址組成,網絡地址的最高位必須是「10」,地址範圍從128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B類網絡有16382個,每一個網絡能容納6萬多個主機 。
- 一個C類IP地址由3字節的網絡地址和1字節的主機地址組成,網絡地址的最高位必須是「110」。範圍從192.0.0.0到223.255.255.255。C類網絡可達209萬餘個,每一個網絡能容納254個主機。
- D類IP地址第一個字節以「1110」開始,它是一個專門保留的地址。它並不指向特定的網絡,目前這一類地址被用在多點廣播(Multicast)中。多點廣播地址用來一次尋址一組計算機,它標識共享同一協議的一組計算機。
- E類IP地址以「1111」開始,爲未來使用保留。
A、B、C類地址的網絡號字段分別爲一、二、3個字長,而在網絡號字段的最前面有1~3位的類別位,其數值分別規定爲0、十、110
A、B、C主機號字段一、二、3個字長
D類地址用於多播,前4位1110
E類地址保留之後用,前4位1111socket
網絡類別 | 最大可指派的網絡號 | 開始 | 結束 | 最大主機數 |
---|---|---|---|---|
A | 126(2^7-2) | 1 | 126 | 16777214 |
B | 16383(2^14-1) | 128.1 | 191.255 | 65534 |
C | 2097151(2^21-1-1) | 192.0.1 | 223.255.255 | 254 |
ARP是根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協議。
在IP數據報中,標識、標誌、片偏移和IP報文分片有直接的關係
在路由表中,對每一條路由最主要的是如下兩個信息:tcp
- 目的網絡地址
- 下一跳路由器
雖然互聯網的全部分組轉發都是基於目的主機所在的網絡,但在大多數狀況下都容許有這樣的特例,即對特定的目的主機指明一個路由。這種路由叫作特定主機路由。分佈式
- 1.從數據報的首部提取目的主機的IP地址D,得出目的網絡地址爲N
- 2.若N是與此路由器直接相連的某個網絡地址,則進行直接交付,不須要再進過其餘路由器,直接把數據報交付目的主機(這裏包括把目的主機地址D轉換爲具體的mac地址,把數據報封裝爲MAC幀,再發送此幀);不然就是間接交付,執行 3 。
- 3.若路由表中有目的地址爲D的特定主機路由,則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器;不然,執行 4 。
- 4.若路由表中有到達網絡N的路由,則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器;不然,執行 5 。
- 5.若路由表中有一個默認路由,則把數據報傳送給路由表中指明的默認路由器;不然,執行 6 。
- 6.報告分組轉發出錯。
IP地址與子網掩碼按位與(全1才1,其餘全0)
- A類 255.0.0.0
- B類 255.255.0.0
- C類 255.255.255.0
IP地址 ::= { <網絡前綴> , <主機號> } 性能
斜線記法,在IP地址後面加上斜線「/」,而後寫上網絡前綴所佔的位數。
128.14.32.7/20 = <u>10000000 00001110 0010</u>0011 00000111
A | B | C |
---|---|---|
最小地址 | 128.14.32.0 | 10000000 00001110 00100000 00000000 |
最大地址 | 128.14.47.255 | 10000000 00001110 00101111 11111111 |
上面的地址塊可記爲128.14.32.0/20
例如,地址192.199.170.82/27 這個地址包含32個IP地址(2^5=32) 找出地址掩碼中1和0的交界處發生在地址中的哪個字節,而後把主機號全0全1
因爲一個CIDR地址塊中有不少地址,因此在路由表中就利用CIDR地址塊來查找目的網絡。這種地址的聚合常稱爲路由聚合,它使得路由表中的一個項目能夠表示原來傳統分類地址的不少個路由。路由聚合也稱爲構成超網。能夠更加有效的分配IPv4的地址空間。
每個CIDR地址塊都包含了多個C類地址。
從匹配結果中選擇具備最長網絡前綴的路由。這叫作最長前綴匹配,這是由於網絡前綴越長,其地址塊就越小,於是路由就越具體。
目的IP地址D = 206.0.71.130 路由表中信息: A: 206.0.68.0/22 B: 206.0.71.128/25
D和A的掩碼22個1逐位與 與的結果是否跟D的前22位同樣 是同樣的
D和B也匹配
B的掩碼大於A 因此選擇B
- RIP是一種分佈式的基於距離向量的路由選擇協議,是互聯網的標準協議,其最大優勢就是簡單。
- RIP容許一條路徑最多隻能包含15個路由器。所以「距離」等於16時即至關於不可達。可見RIP只適用於小型互聯網。
- RIP不能在兩個網絡之間同時適用多條路由。RIP選擇一條具備最少路由器的路由(即最短路由),哪怕還存在另外一條高速但路由器較多的路由。
- 僅和相鄰路由器交換信息。若是兩個路由器之間的通訊不須要進過另外一個路由器,那麼這兩個路由器就是相鄰的。RIP協議規定,不相鄰的路由器不交換信息。
- 路由器交換的信息是當前本路由器所知道的所有信息,即本身如今的路由表。也就是說,交換的信息是:我到本自治系統中全部網絡的(最短)距離,以及到每一個網絡應通過的下一跳路由器。
- 按固定的時間間隔交換路由信息。例如,每隔30s,路由器根據收到的路由信息更新路由表。當網絡拓撲發生變化時,路由器也及時向相鄰路由器通告拓撲變化後的路由信息。
路由器在剛剛開始工做時,它的路由表是空的。而後路由器就得出到直接相連的幾個網絡的距離(定義爲1)。接着,每個路由器也只和數目很是有限的相鄰路由器交換並更新路由信息。但通過若干次的更新後,全部的路由器最終都會知道到達本自治系統中任何一個網絡的最短距離和下一跳路由器的地址。 RIP存在的一個問題是當網絡出現故障時,要通過比較長的時間才能將此信息傳送到全部的路由器。好消息傳播得快,而壞消息傳播得慢。小型網絡使用。 最大的優勢是實現簡單,開銷較小。
這個協議的名字是開放最短路徑優先OSPF。它是爲克服RIP的缺點開發出來的。
- OSPF最主要的特徵就是使用分佈式的鏈路狀態協議。
- 向本自治系統中全部路由器發送信息。這裏使用的方法是洪範法,路由器向全部相鄰的路由器發送信息,而每個相鄰又將此信息發往其全部的相鄰路由器。這樣整個區域中的全部路由器都獲得了這個信息的副本。
- 發送的信息就是與本路由器相鄰的全部路由器的鏈路狀態,但這只是路由器所知道的部分信息。所謂「鏈路狀態」就是說明本路由器都和哪些路由器相鄰,以及該鏈路的「度量」,也稱爲「代價」。
- 只有當鏈路狀態發送變化時,路由器才向全部的路由器用洪範法發送此信息。
因爲各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態信息,所以全部的路由器最終都能創建一個鏈路狀態數據庫,這個數據庫實際上就是全網的拓撲結構圖。這個拓撲結構圖在全網範圍內是一致的(這稱爲鏈路狀態數據庫的同步)。RIP不知道全網的拓撲結構。
OSPF的更新過程收斂得快是其重要優勢。直接用IP數據報傳送,數據報很短,減小路由信息的通訊量,沒必要分片。對於不一樣類型的業務可計算出不一樣的路由。
- 對地址爲X的相鄰路由器發來的RIP報文,先修改此報文中的全部項目:把下一跳中的地址改成X,並把全部的距離加1
- 對修改後的RIP報文中的每個項目:
- 若原來的路由表中沒有目的網絡N,則把該項目添加到路由表
- 不然
- 若下一跳路由器地址是X,則更新原來的項目(由於收到的是最新的)
- 不然(到達目的網絡N,但下一跳不是X)
- 若收到的項目中距離d小於路由表中的距離,更新(這樣收到的是最短的)
- 不然什麼都不作
- 若3分鐘未收到相鄰路由器的更新路由表,則標記此路由器爲不可達,距離置爲16。
- 返回
互聯網的規模太大,使得自治系統AS之間路由選擇很是困難。 自治系統AS之間的路由選擇必須考慮有關策略。
邊界網關協議BGP只能是力求尋找一條可以到達目的網絡且比較好的路由,而並不是要尋找一條最佳路由。BGP採用了路徑向量路由選擇協議。BGP是自治系統之間的路由選擇協議。將一個網絡分紅多個自治系統。
BGP中,每個自治系統的管理員要選擇至少一個路由器做爲該自治系統的「BGP發言人」(理論上來講任意計算機均可以做爲發言人,通常來講是在一個路由器上容許BGP協議的)。通常來講,兩個BGP發言人都是經過一個共享網絡鏈接在一塊兒的,而BGP發言人每每就是BGP邊界路由器,但也能夠不是BGP邊界路由器。
BGP發言人之間交換路由信息,先創建TCP鏈接(179端口的可靠鏈接),而後交換BGP報文以創建BGP會話,彼此成爲對方的領站或對等站。
212.56.132.0/24 212.56.133.0/24 212.56.134.0/24 212.56.135.0/24
132=10000100
133=10000101
134=10000110
135=10000111
易得前22位相同 聚合
212.56.132.0/22
一個自治系統有5個局域網,LAN2至LAN5上主機數分別爲:9一、150、三、15,LAN1鏈接2 3 4,當作3個主機。30.138.118/23
- 先分配主機數多的
地址塊00011110 10001010 01110110 00000000
- LAN3有150個主機加一個路由器 大於128小於256。
因此給8個主機號,掩碼24
00011110 10001010 01110110 xxxxxxxx- LAN2有91+1 7個主機號,掩碼25,第24位爲1(0分配給LAN3)
00011110 10001010 01110111 0xxxxxxx- LAN5 15+1,掩碼26,第25位爲1(0分配給LAN2)
00011110 10001010 01110111 10xxxxxx- LAN4 3+1 掩碼29
00011110 10001010 01110111 11000xxx- LAN1 3
00011110 10001010 01110111 11001xxx
- 硬件端口是不一樣硬件設備進行交互的端口,而軟件端口是應用層的各類協議進程與運輸實體進行層間交互的一種地址。當運輸層收到IP層交上來的運輸層報文時,就可以根據其首部中的目的端口號把數據交付應用層的目的應用進程。
- 端口只具備本地意義,它只是爲了標誌本計算機應用層中的各個進程在和運輸層交互時的層間藉口。在互聯網的不一樣計算機中,相同的端口號沒有關聯。
- UDP是無鏈接的。即發送數據以前不須要創建鏈接,減小了開銷和發送數據以前的時延。
- UDP使用盡最大努力交付。即不保證可靠交付,所以主機不須要維持複雜的鏈接狀態表。
- UDP是面向報文的。UDP對於報文僅僅在添加首部後就向下交付IP層,保留這些報文的邊界直接完整轉發。
- UDP沒有擁塞控制。所以網絡出現的擁塞不會使源主機的發送速率下降。
- UPD支持一對1、一對多、多對一和多對多的交互通訊。
- UDP的首部開銷小,只有8個字節,比TCP的20個字節要短。
- TCP是面向鏈接的運輸層協議。應用程序使用TCP協議以前,必須先創建TCP鏈接。在傳送數據完畢後,必須釋放已經創建的TCP鏈接。
- 每一條TCP鏈接只能有兩個端點,每一條TCP鏈接只能是點對點的(一對一)。
- TCP提供可靠交付的服務。經過TCP鏈接傳送的數據,無差錯、不丟失、不重複、按序到達。
- TCP提供全雙工通訊。TCP容許通訊雙方的應用進程在任什麼時候候都能發送數據。
- TCP面向字節流。TCP中的「流」指的是流入到進程或從進程流出的字節序列。「面向字節流」的含義是:雖然應用程序和TCP的交互是一次一個數據庫,但TCP把應用程序交下來的數據僅僅當作是一連串的無結構的字節流。TCP並不知道所傳送的字節流的含義。
套接字socket = (IP地址:端口號)
每一條TCP鏈接惟一地被通訊兩端的兩個端點(即兩個套接字)所肯定。
利用確認和重傳機制,在不可靠的傳輸網絡上實現可靠的通訊。
確認號:4字節,是指望收到對方下一個報文段的第一個數據字節的序號。
若確認號 = N,則代表:到序號N - 1爲止的全部數據都已正確收到。
滑動窗口
爲了提升信道利用率,TCP不使用中止等待協議,而是使用連續ARQ協議,意識就是能夠連續發出若干個分組而後等待確認,而不是發送一個分組就中止並等待該分組的確認。
流量控制
所謂流量控制就是讓發送方發送速率不要過快,讓接收方來得及接受。利用滑動窗口機制就能夠實現對發送方的流量控制。 發送發的發送窗口不能超過接收方給出的接收窗口的數值。
所謂擁塞控制就是防止過多的數據注入到網絡中,這樣可使網絡中的路由器或鏈路不致過載。擁塞控制所要作的都有一個前提,就是網絡可以承受現有的網絡負荷。擁塞控制是一個全局性的過程。
TCP進行擁塞控制的算法有四種 慢開始 擁塞避免 快重傳 快恢復
- A向B發出鏈接請求報文段,這時首部中的同部位SYN = 1,同時選擇一個初始序號seq = x。TCP規定,SYN報文段(SYN = 1)不能攜帶數據,但要消耗掉一個序號。這時,TCP客戶進程進入SYN-SENT(同步已發送)狀態。
- B收到鏈接請求報文後,發送確認。SYN和ACK置1,確認號ack = x + 1,爲本身選擇一個初始序號 seq = y。這個報文段也不能攜帶數據,消耗一個序號。服務端B進入SYN-RCVD(同步收到)狀態。
- A收到B的確認後,向B給出確認。確認報文段的ACK置1,確認號ack = y + 1,而本身的序號seq = x + 1。這個報文段能夠攜帶數據。但若是不攜帶數據則不消耗序號,在這種狀況下,下一個數據報文段的序號還是seq = x + 1。此時,A進入ESTAB-LISHED(已鏈接狀態)。當B收到A的確認後,也進入已鏈接狀態。
- A把鏈接釋放報文段首部的終止控制位FIN置1,其序號seq = u,它等於前面已傳送過的數據的最後一個字節的序號加1。這時A進入FIN-WAIT-1(終止等待1)狀態。
- B發出確認,確認號ack = u + 1,序號是v。B進入CLOSE-WAIT(關閉等待)狀態。而後通知TCP通知高層應用進程,這時TCP鏈接處於半關閉狀態。從B到A這個方向的鏈接並未關閉。
- A收到B的確認後,就進入FIN-WAIT-2(終止等待2)狀態,等待B發出的鏈接釋放報文段。
- 若B已經沒有要向A發送的數據,其應用進程就通知TCP釋放鏈接。這時B發出的鏈接釋放報文段必須使FIN = 1。假定B的序號爲w(在半關閉狀態可能又發送了數據)。B還須重複上次的確認號ack = u + 1。這時B就進入LAST-ACK(最後確認)狀態,等待A的確認。
- A發出確認,ACK置1,確認號ack = w + 1,序號seq = u + 1。而後進入TIME-WAIT(時間等待)狀態。通過2MSL後進入CLOSED。
- B只要收到了A發出的確認,就進入CLOSED狀態。B結束TCP鏈接的時間要比A早一些。
- 遞歸查詢
- 主機向本地域名服務器的查詢通常採用遞歸查詢。若是主機所詢問的本地域名服務器不知道被查詢域名的IP地址,那麼本地域名服務器就以DNS客戶的身份,向其餘根域名服務器繼續發出查詢請求報文,而不是讓該主機本身進行下一步的查詢。所以,遞歸查詢返回的查詢結果要麼是要查詢的IP地址,要麼報錯,表示沒法查詢到。
- 迭代查詢
- 本地域名服務器向根域名服務器的查詢一般是採用迭代查詢。當根域名服務器收到本地域名服務器發出的迭代查詢請求時,要麼給出所要查詢的IP地址,要麼告訴本地域名服務器:「你下一步應當向哪個域名服務器進行查詢」。而後讓本地域名服務器進行後續的查詢。
在進行文件傳輸時,FTP的客戶和服務器之間要創建兩個並行的TCP鏈接:控制鏈接和數據鏈接。控制鏈接在整個會話期間一直保持打開,FTP客戶所發出的傳送請求,經過控制鏈接發送給服務器端的控制進程,但控制鏈接並不用來傳送文件。實際用於傳輸文件的是數據鏈接。服務器端的控制進程在收到FTP客戶發送來的文件傳輸請求後就建立數據傳送進程和數據鏈接,用來鏈接客戶端和服務器端的數據傳送進程。數據傳送進程實際完成文件的傳送,在傳送完畢後關閉數據傳送鏈接並結束運行。因爲FTP使用了一個分離的控制鏈接,所以FTP的控制信息是帶外傳送的。
Telnet協議是TCP/IP協議族中的一員,是Internet遠程登陸服務的標準協議和主要方式。它爲用戶提供了在本地計算機上完成遠程主機工做的能力。使用23端口。
- 統一資源定位符URL是用來表示從互聯網上獲得的資源位置和訪問這些資源的方法。
<協議> :// <主機> : <端口> / <路徑>- 超文本傳送協議HTTP定義了瀏覽器怎樣向萬維網服務器請求萬維網文檔,以及服務器怎樣把文檔傳送給李蘭器。從層次的角度看,HTPP是面向事務的應用層協議,他是萬維網上可以可靠地傳送文件的重要基礎。
一個電子郵件系統應具備三個主要組成構件--用戶代理、郵件服務器、郵件發送協議(SMTP)和郵件讀取協議(POP3)
網絡管理包括對硬件、軟件和人力的使用、綜合與協調,以便對網絡資源進行監視、測試、配置、分析、評價和
簡單網絡管理協議SNMP中的管理程序和代理程序按客戶服務器方式工做。管理程序運行SNMP客戶程序,而代理程序運行SNMP服務器程序。在被管對象上運行的SNMP服務器程序不停地監聽來自管理站的SNMP客戶程序的請求(或命令)。一旦發現了,就當即返回管理站所需的信息,或執行某個動做(例如,把某個參數的設置進行更新)。在網管系統中每每是一個(或少數幾個)客戶程序與不少的服務器程序進行交互。
關於網絡管理有一個基本原理,這就是:
若要管理某個對象,就必然會給該對象添加一些軟件或硬件,但這種「添加」對原有對象的影響必須儘可能小些。