第一章
21世紀的一些重要特征就是數(shù)字化疹吃、網(wǎng)絡(luò)化和信息化锰霜，它是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代婴谱。
網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”冕屯，即電信網(wǎng)絡(luò)寂诱、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)。
計算機網(wǎng)絡(luò)向用戶提供最重要的功能：
連通性——計算機網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)用戶之間都可以交換信息安聘。
共享——資源共享痰洒。
網(wǎng)絡(luò)(network)由若干結(jié)點(node)和連接這些結(jié)點的鏈路(link)組成瓢棒。
結(jié)點——用于計算機網(wǎng)絡(luò)中，表示計算機或路由器丘喻。
鏈路——連接的線路脯宿。
互聯(lián)網(wǎng)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(network of networks)。
連接在因特網(wǎng)上的計算機都稱為主機(host)泉粉。
internet——互連網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）
Internet——當(dāng)前全球最大的连霉、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計算機網(wǎng)絡(luò)嗡靡，使用TCP/IP協(xié)議族作為通信規(guī)則跺撼。前身是美國的阿帕網(wǎng)APPRANET
n起源于美國的因特網(wǎng)現(xiàn)已發(fā)展成為世界上最大的國際性計算機互聯(lián)網(wǎng)
因特網(wǎng)發(fā)展三個階段
第一階段——從單個網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
第二階段——逐步建成了三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)
第三階段——逐漸形成了多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)
計算機網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)讨彼、互連網(wǎng)
計算機網(wǎng)絡(luò)：一些相互連接的計算機的集合歉井。
互連網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)：一些相互連接的計算機網(wǎng)絡(luò)的集合（網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)哈误，互連網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))由許多網(wǎng)絡(luò)通過路由器互連而成）哩至。
邊緣部分——由所有連接在因特網(wǎng)上的主機組成。這部分是用戶直接使用的蜜自，用來進行通信（傳送數(shù)據(jù)菩貌、音頻或視頻）和資源共享。
核心部分——由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成袁辈。這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交換）菜谣。
兩種通信方式
客戶服務(wù)器方式（C/S 方式——Client/Server）
客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進程⊥硭酰客戶是服務(wù)的請求方尾膊，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。
對等方式（P2P 方式——Peer to Peer）
因特網(wǎng)核心部分
在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器(router)荞彼。
路由器是實現(xiàn)分組交換(packet switching)的關(guān)鍵構(gòu)件冈敛，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能鸣皂。
電路交換
從通信資源的分配角度來看抓谴，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。
電路交換必定是面向連接的寞缝。 且利用率很低癌压。
電路交換的三個階段：
建立連接
通信
釋放連接
分組交換（存儲轉(zhuǎn)發(fā)）
報文：要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)
分組：先將報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段荆陆，每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組或包滩届。
每一個分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息被啼，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點交換機帜消。用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式棠枉，最后分組就能到達最終目的地。
因特網(wǎng)的核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互連起來的路由器組成泡挺，而主機處在因特網(wǎng)的邊緣部分辈讶。在因特網(wǎng)核心部分的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣的主機接入到核心部分則通常以相對較低速率的鏈路相連接娄猫。主機的用途是為用戶進行信息處理的贱除，并且可以和其他主機通過網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器的用途則是用來轉(zhuǎn)發(fā)分組的稚新，即進行分組交換的勘伺。
分組交換優(yōu)點
高效
靈活
迅速
可靠
分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延褂删。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷飞醉。無法確保通信時端到端所需的帶寬，在通信量較大時可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞屯阀。
最簡單定義：計算機網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接缅帘、自治的計算機的集合。
分類：
從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進行分類
廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network)
局域網(wǎng) LAN (Local Area Network)
城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area Network)
個人區(qū)域網(wǎng) PAN (Personal Area Network)
從網(wǎng)絡(luò)的使用者分類
公用網(wǎng)（public network）
專用網(wǎng)（private network）
速率
速率即數(shù)據(jù)率(data rate)或比特率(bit rate)是計算機網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個性能指標难衰。速率的單位是b/s钦无，或kb/s,Mb/s, Gb/s 等。
帶寬
“帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度盖袭，單位是赫（或千赫失暂、兆赫、吉赫等）鳄虱。
現(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語弟塞，單位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)拙已。
吞吐量
吞吐量/吞吐率(throughput)表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道决记、接口）的數(shù)據(jù)量。
吞吐量更經(jīng)常地用于對現(xiàn)實世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測量倍踪，以便知道實際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)系宫。
受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。
時延
對于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路建车，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率扩借。提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時延.
丟包率
丟包率即分組丟失率，是指在一定的時間范圍內(nèi)缤至，分組在傳輸過程中丟失的分組數(shù)量與總的分組數(shù)量的比率往枷。
具體：接口丟包率、結(jié)點丟包率凄杯、鏈路丟包率错洁、路徑丟包率、網(wǎng)絡(luò)丟包率等戒突。
在現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)擁塞是丟包的主要原因屯碴。因此，丟包率往往反映了網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況膊存。
利用率
信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過）导而。完全空閑的信道的利用率是零。
網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值隔崎。
信道利用率并非越高越好今艺。
若令?D0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時的時延，D
表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時延爵卒，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下虚缎，可以用下面的簡單公式表示D和?D0之間的關(guān)系：
1.6計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(network protocol)，簡稱為協(xié)議钓株，是為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則实牡、標準或約定。
三要素：語法轴合，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式创坞。
語義，即各個控制信息的具體含義受葛，包括需要發(fā)出何種控制信息题涨，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。
同步（或時序）总滩，即事件實現(xiàn)順序和時間的詳細說明纲堵，包括數(shù)據(jù)應(yīng)該在何時發(fā)送出去以及數(shù)據(jù)應(yīng)該以什么速率發(fā)送。
計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計算機網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合咳秉。l體系結(jié)構(gòu)是抽象的婉支，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運行的計算機硬件和軟件澜建。
物理層: 如何在物理媒體上傳送比特流
數(shù)據(jù)鏈路層:?相鄰節(jié)點間分組(幀)的傳輸
PPP, 以太網(wǎng)
網(wǎng)絡(luò)層:?如何將分組從源主機通過中間路由器傳送到目的主機
IP, 選路協(xié)議
運輸層:?提供不同主機上應(yīng)用程序間的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)
TCP, UDP
應(yīng)用層:如何通過應(yīng)用進程間的交互來完成特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用向挖。
FTP, SMTP, STTP
實體(entity) 表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。
協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合炕舵。
在協(xié)議的控制下何之，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。
要實現(xiàn)本層協(xié)議咽筋，還需要使用下層所提供的服務(wù)溶推。
本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。
下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。
協(xié)議是“水平的”辐赞，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則新思。
服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的堰燎。
1994年4月20日我國用64kbit/s專線正式連入因特網(wǎng)钾挟。
1.8兩個重要的新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
云計算
基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)
平臺即服務(wù)
軟件即服務(wù)
物聯(lián)網(wǎng)
對象識別
環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤
對象的自能控制
物理層協(xié)議的主要任務(wù)就是確定與傳輸媒體的接口的一些特性
機械特性
電器特性
功能特性
規(guī)程特性
數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：
源系統(tǒng)：源點闲礼、發(fā)送器
傳輸系統(tǒng)
目的系統(tǒng)：接收器棠众、終點
通信的目的是傳送消息。數(shù)據(jù)是信息的實體牵素。信號是數(shù)據(jù)的電氣或電磁表現(xiàn)。
編碼：將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的過程康二。
調(diào)制：將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程沫勿。
提高數(shù)據(jù)傳輸速率的途徑
要使用更好的傳輸媒體瘟判，使用先進的編碼和調(diào)制技術(shù)，但不管采用好的傳輸媒體和怎樣先進的調(diào)制技術(shù)左冬，數(shù)據(jù)傳輸速率總是受限的桐筏，不可能任意地提高，否則就會出現(xiàn)較多的差錯又碌。
傳輸方式
導(dǎo)引型傳輸媒體
雙絞線
屏蔽雙絞線 STP(Shielded Twisted Pair)
無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair)
同軸電纜
50 W 同軸電纜
75 W 同軸電纜
光纖
非導(dǎo)引型傳輸媒體
無線傳輸所使用的頻段很廣九昧。
短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差毕匀。
微波在空間主要是直線傳播铸鹰。
地面微波接力通信
衛(wèi)星通信
復(fù)用：通過一條物理線路同時傳輸多路用戶的信號
頻分復(fù)用：所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源。
時分復(fù)用：所有用戶在不同的時間占用同樣的頻帶寬度
統(tǒng)計時分復(fù)用：
將模擬電話信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號目前采用的都是脈沖編碼調(diào)制PCM (Pulse Code Modulation)技術(shù)皂岔，將一路模擬電話信號轉(zhuǎn)換為64 kbit/s的PCM數(shù)字脈沖信號蹋笼。
為了充分利用高速傳輸線路的帶寬，通常將多路PCM信號用TDM方法匯集成時分復(fù)用幀躁垛，按某種固定的復(fù)用結(jié)構(gòu)進行長途傳輸剖毯。
兩個互不兼容的PCM復(fù)用速率標準：即北美體制和歐洲體制
早期的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在許多缺點。主要由速率標準不統(tǒng)一和不是同步傳輸教馆。
傳統(tǒng)SDH/SONET傳輸網(wǎng)絡(luò)由光傳輸系統(tǒng)和交換結(jié)點的電子設(shè)備組成逊谋。
全光網(wǎng)AON (All Optical Network) 用光網(wǎng)絡(luò)結(jié)點代替原來交換結(jié)點的電子設(shè)備，組成以端到端光通道為基礎(chǔ)的全光傳輸網(wǎng)土铺，避免因光/電轉(zhuǎn)換所帶來的帶寬瓶頸胶滋，而路由器等電信號處理設(shè)備在邊緣網(wǎng)絡(luò)連接用戶終端設(shè)備板鬓。
接入：將端系統(tǒng)連接到邊緣路由器。接入技術(shù)解決的就是最終用戶接入本地ISP“最后一公里”的問題究恤。通常俭令，人們將端系統(tǒng)連接到ISP邊緣路由器的物理鏈路及相關(guān)設(shè)備的集合稱為接入網(wǎng)AN(access
network)。
通過撥號調(diào)制解調(diào)器接入（非帶寬接入）
–允許最高56Kbps接入速率(通常會更低)
–不能同時上網(wǎng)和打電話
–不提供持續(xù)連接
ADSL接入
上行和下行帶寬做成不對稱的部宿。
上行指從用戶到 ISP抄腔，而下行指從 ISP 到用戶。
ADSL 在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個 ADSL 調(diào)制解調(diào)器理张。
我國目前采用的方案是離散多音調(diào)?DMT?(Discrete Multi-Tone)調(diào)制技術(shù)赫蛇。這里的“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”的意思。
光纖接入
以太網(wǎng)接入
無線接入
信道類型：
點對點信道：這種信道使用一對一點對點通信方式涯穷。
廣播信道：這種信道使用一對多的廣播通信方式棍掐，因此過程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機很多拷况，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機的數(shù)據(jù)發(fā)送。
鏈路(link)是一條無源的點到點的物理線路段掘殴，中間沒有任何其他的交換結(jié)點赚瘦。
數(shù)據(jù)鏈路(data link) 除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸奏寨。若把實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上起意，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。
封裝成幀
封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部病瞳，然后就構(gòu)成了一個幀揽咕。確定幀的界限。首部和尾部的一個重要作用就是進行幀定界套菜。
透明傳輸
字節(jié)填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符亲善。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個轉(zhuǎn)義字符逗柴。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時蛹头，就刪除其中前面的一個。
為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃韵纺纾谟嬎銠C網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時渣蜗，必須采用各種差錯檢測措施。
在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列 FCS (Frame Check Sequence)旷祸。
循環(huán)冗余檢驗的原理
循環(huán)冗余檢驗 CRC 和幀檢驗序列 FCS并不等同耕拷。CRC 是一種常用的檢錯方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼托享。FCS 可以用CRC 這種方法得出骚烧，但 CRC 并非用來獲得 FCS 的唯一方法浸赫。 僅用循環(huán)冗余檢驗CRC差錯檢出技術(shù)只能做到無差錯接受。
可靠傳輸
要做到“可靠傳輸”就必須用到確認和重傳機制止潘。
停止等待協(xié)議
使用上述的確認和重傳機制掺炭，我們就可以在不可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)可靠的通信。這種可靠傳輸協(xié)議常稱為自動重傳請求ARQ(Automatic Repeat reQuest).ARQ 表明重傳的請求是自動進行的凭戴。接收方不需要請求發(fā)送方重傳某個出錯的分組 涧狮。
在發(fā)送完一個幀后，必須暫時保留已發(fā)送的幀的副本么夫。數(shù)據(jù)幀和確認幀都必須進行編號者冤。只要超過了一段時間還沒有收到確認，就認為已發(fā)送的幀出錯或丟失了档痪，因而重傳已發(fā)送過的幀涉枫。這就叫做超時重傳。超時計時器的重傳時間應(yīng)當(dāng)比數(shù)據(jù)在分組傳輸?shù)钠骄禃r間更長一些腐螟。
停止等待協(xié)議不適合發(fā)送時延小于往返時延的情況愿汰。優(yōu)點是簡單，缺點是信道利用率低乐纸。
流水線傳輸
發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多個分組衬廷，不必每發(fā)完一個分組就停頓下來等待對方的確認。由于信道上一直有數(shù)據(jù)不間斷地傳送汽绢，這種傳輸方式可獲得很高的信道利用率吗跋。
特點：
簡單
封裝成幀
透明性
多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議
多種類型鏈路
差錯檢測
檢測連接狀態(tài)
PPP協(xié)議組成
一個將IP數(shù)據(jù)包封裝到串行鏈路的方法。
鏈路控制協(xié)議LCP
網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP
PPP協(xié)議的幀格式
透明傳輸問題
當(dāng) PPP 用在同步傳輸鏈路時宁昭，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充（和 HDLC 的做法一樣）跌宛。 當(dāng) PPP 用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法积仗。
零比特填充
在發(fā)送端疆拘，只要發(fā)現(xiàn)有 5 個連續(xù) 1，則立即填入一個 0斥扛。接收端對幀中的比特流進行掃描入问。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5 個連續(xù)1時，就把這 5 個連續(xù) 1 后的一個 0 刪除稀颁，
由于用廣播信道連接的計算機共享同一傳輸媒體芬失，因此使用廣播信道的局域網(wǎng)被稱為共享式局域網(wǎng)。雖然交換式局域網(wǎng)在有線領(lǐng)域已完全取代了共享式局域網(wǎng)匾灶，但無線局域網(wǎng)仍然使用的是共享媒體技術(shù)棱烂。
媒體接入控制（MAC）
靜態(tài)劃分信道：頻分多址、時分多址阶女、碼分多址
動態(tài)接入控制：
隨機接入
受控接入
局域網(wǎng)
網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有颊糜，且地理范圍和站點數(shù)目均有限哩治。
局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層：
邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層。（與傳輸媒體無關(guān)）衬鱼。
媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層业筏。
為了通信的簡便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施
采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)鸟赫。
以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進行編號蒜胖，也不要求對方發(fā)回確認。
這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好抛蚤，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯的概率是很小的台谢。
以太網(wǎng)提供的服務(wù)
以太網(wǎng)的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付岁经。當(dāng)目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀朋沮，其他什么也不做。差錯的糾正由高層來決定缀壤。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳樊拓，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀，而是當(dāng)作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送塘慕。
載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測 CSMA/CD
最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站骑脱，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間 2t?（兩倍的端到端往返時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。
以太網(wǎng)的端到端往返時延 2t?稱為爭用期苍糠，或碰撞窗口。
經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞啤誊，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。
使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）。
每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)迄靠，存在著遭遇碰撞的可能性闺属。
當(dāng)連接很多站點時，以太網(wǎng)的平均吞吐量要比以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率小很多.
以太網(wǎng)的MAC幀格式
用集線器擴展以太網(wǎng)
優(yōu)點：使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信牡昆。
擴大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍姚炕。
缺點：碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高丢烘。
如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率柱宦，那么就不能用集線器將它們互連起來。
由于爭用期的限制播瞳，并不能無限擴大地理覆蓋范圍
在數(shù)據(jù)鏈路層擴展以太網(wǎng)
使用網(wǎng)橋掸刊。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉(zhuǎn)發(fā)赢乓。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能忧侧。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時石窑，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的
MAC 地址蚓炬，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個接口松逊。
使用網(wǎng)橋優(yōu)點
過濾通信量
擴大了物理范圍
提高了可靠性
可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率的局域網(wǎng)肯夏。
使用網(wǎng)橋缺點
存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延经宏。
在MAC 子層并沒有流量控制功能。
具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大熄捍。
網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)烛恤，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴余耽。
集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時缚柏，不對傳輸媒體進行檢測。
網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法碟贾。
若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞币喧，就必須停止發(fā)送和進行退避。
透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備袱耽。
網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下三個信息
在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外杀餐，還有幀進入該網(wǎng)橋的時間。
虛擬局域網(wǎng)
虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)朱巨，而不是一種新型局域網(wǎng)史翘！
簡化網(wǎng)絡(luò)管理。
控制廣播風(fēng)暴冀续。
增強網(wǎng)絡(luò)的安全性琼讽。
速率達到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。
有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)
一個移動站若要加入到一個基本服務(wù)集 BSS洪唐，就必須先選擇一個接入點 AP钻蹬，并與此接入點建立關(guān)聯(lián)。
移動站與AP建立關(guān)聯(lián)的方法
被動掃描凭需，即移動站等待接收接入站周期性發(fā)出的信標幀(beacon frame)问欠。
主動掃描，即移動站主動發(fā)出探測請求幀(probe request frame)粒蜈，然后等待從 AP 發(fā)回的探測響應(yīng)幀(probe response frame)顺献。
使用CSMA/CA協(xié)議
無線局域網(wǎng)不能使用CSMA/CD，而只能使用改進的CSMA協(xié)議薪伏。改進辦法就是把CSMA增加一個碰撞避免功能滚澜。
無線局域網(wǎng)不能簡單地搬用 CSMA/CD 協(xié)議。這里主要有兩個原因。
對于無線信道设捐，接收信號強度往往會遠遠小于發(fā)送信號強度借浊。如要在無線局域網(wǎng)的適配器上實現(xiàn)碰撞檢測，對硬件的要求非常高萝招。蚂斤。
即使我們能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測的功能，并且當(dāng)我們在發(fā)送數(shù)據(jù)時檢測到信道是空閑的槐沼，在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞（隱蔽站問題）曙蒸。
分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇（轉(zhuǎn)發(fā)表）
電信網(wǎng)的成功經(jīng)驗讓網(wǎng)絡(luò)負責(zé)可靠交付
虛電路服務(wù)
面向連接，建立虛電路岗钩，使用可靠傳輸協(xié)議(虛電路是邏輯上的連接)
因特網(wǎng)采用設(shè)計思路
網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡單靈活的纽窟、無連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報服務(wù)兼吓。
網(wǎng)絡(luò)在發(fā)送分組時不需要先建立連接臂港。每一個分組（即 IP 數(shù)據(jù)報）獨立發(fā)送，與其前后的分組無關(guān)（不進行編號）视搏。
網(wǎng)絡(luò)層不提供服務(wù)質(zhì)量的承諾审孽。即所傳送的分組可能出錯、丟失浑娜、重復(fù)和失序（不按序到達終點）佑力，當(dāng)然也不保證分組傳送的時限。
數(shù)據(jù)報服務(wù)
虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表
每臺中間路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時必須用一個新的VC號替代原來的VC號筋遭。
網(wǎng)際層協(xié)議IP
地址解析協(xié)議ARP
逆地址解析協(xié)議RARP
網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP
網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP
中間設(shè)備
物理層：轉(zhuǎn)發(fā)器
數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋或橋接器
網(wǎng)絡(luò)層：路由器
網(wǎng)絡(luò)層以上：網(wǎng)關(guān)
虛擬互連網(wǎng)
所謂虛擬互連網(wǎng)絡(luò)也就是邏輯互連網(wǎng)絡(luò)打颤，它的意思就是互連起來的各種物理網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性本來是客觀存在的，但是我們利用IP 協(xié)議就可以使這些性能各異的網(wǎng)絡(luò)從用戶看起來好像是一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)漓滔。使用虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的好處是：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)上的主機進行通信時瘸洛，就好像在一個網(wǎng)絡(luò)上通信一樣，而看不見互連的各具體的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)細節(jié)次和。
IP地址及編址方式
點分十進制記法：32位二進制代碼，每8位插入一個空格那伐，轉(zhuǎn)換成十進制踏施，提高可讀性。
分類編址
IP地址 ::= {<網(wǎng)絡(luò)號>,<主機號>} ::=代表“定義為”
IP地址的使用范圍
| 網(wǎng)絡(luò)類別 | 最大網(wǎng)絡(luò)數(shù) | 第一個可用的網(wǎng)絡(luò)號 | 最后一個可用的網(wǎng)絡(luò)號 | 每個網(wǎng)絡(luò)中最大的主機數(shù) |
| ——– | ——————- | —————— | ——————– | ———————- |
| A | 126（2^7-2） | 1 | 126 | 16777214 |
| B | 16383(2^14-1) | 128.1 | 191.255 | 65534 |
| C | 2,097,151 (221 - 1) | 192.0.1 | 223.255.255 | 254 |
劃分子網(wǎng)
三級的IP地址
IP地址 ::= {<網(wǎng)絡(luò)號>, <子網(wǎng)號>, <主機號>}
無分類編址CIDR
IP地址 ::= {<網(wǎng)絡(luò)前綴>, <主機號>}
在分類編址中罕邀，給定一個IP地址畅形，就確定了它的網(wǎng)絡(luò)號和主機號。但在無分類編址中诉探，由于網(wǎng)絡(luò)前綴是不定長日熬，IP地址本身并不能確定其網(wǎng)絡(luò)前綴和主機號。
使用子網(wǎng)掩碼(subnet mask)可以找出 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)部分(網(wǎng)絡(luò)前綴)肾胯。
CIDR 還使用“斜線記法” 竖席，它又稱為CIDR記法耘纱，即在 IP 地址面加上一個斜線“/”，然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的位數(shù)毕荐。
地址解析協(xié)議ARP
IP地址——>ARP——>物理地址
物理地址——>RARP——>IP地址
IP數(shù)據(jù)報由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成束析，首部前一部分是固定長度，共20字節(jié)憎亚，是所有IP數(shù)據(jù)報必須具有的员寇。
IP數(shù)據(jù)報分片
ICMP 不是高層協(xié)議，而是 IP 層的協(xié)議第美。
ICMP 報文作為 IP 層數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)蝶锋，加上數(shù)據(jù)報的首部，組成 IP 數(shù)據(jù)報發(fā)送出去什往。
前四個字節(jié)是統(tǒng)一的三個字段：類型扳缕、代碼、檢驗和
ICMP報文的種類
差錯報告報文
ICMP詢問報文
PING
PING用來測試兩個主機之間的連通性
PING 使用了 ICMP 回送請求與回送回答報文恶守。
PING 是應(yīng)用層直接使用網(wǎng)絡(luò)層 ICMP 的例子第献，它沒有通過運輸層的 TCP 或UDP。
靜態(tài)路由選擇策略——即非自適應(yīng)路由選擇兔港，其特點是簡單和開銷較小庸毫，但不能及時適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。
動態(tài)路由選擇策略——即自適應(yīng)路由選擇衫樊，其特點是能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化飒赃，但實現(xiàn)起來較為復(fù)雜，開銷也比較大科侈。
分層次的路由選擇協(xié)議
自治系統(tǒng)AS
自治系統(tǒng) AS 的定義：在單一的技術(shù)管理下的一組路由器载佳，而這些路由器使用一種AS 內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該AS 內(nèi)的路由，同時還使用一種 AS 之間的路由選擇協(xié)議用以確定分組在AS之間的路由臀栈。
因特網(wǎng)兩大路由選擇協(xié)議
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP
RIP三個要點：
? 僅和相鄰路由器交換信息蔫慧。
? 交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表权薯。
? 按固定的時間間隔交換路由信息姑躲，例如，每隔 30 秒盟蚣。
OSPF三個要點：
? 向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息黍析，這里使用的方法是洪泛法。
? 發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)屎开，但這只是路由器所知道的部分信息阐枣。“鏈路狀態(tài)”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”(metric)蔼两。
? 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時甩鳄，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。
外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP
劃分區(qū)域
劃分區(qū)域的好處就是將利用洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限于每一個區(qū)域而不是整個的自治系統(tǒng)宪哩，這就減少了整個網(wǎng)絡(luò)上的通信量娩贷。
轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇的區(qū)別
“轉(zhuǎn)發(fā)”(forwarding)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的 IP 數(shù)據(jù)報從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。
“路由選擇”(routing)則是按照分布式算法锁孟，根據(jù)從各相鄰路由器得到的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化情況彬祖，動態(tài)地改變所選擇的路由。
路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的品抽。而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的储笑。
在討論路由選擇的原理時，往往不去區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表的區(qū)別圆恤。
由輸入端口突倍、變換結(jié)構(gòu)、輸出端口
交換機與路由器的比較
交換機的優(yōu)點是即插即用盆昙，并具有相對高的分組過濾和轉(zhuǎn)發(fā)速度羽历。缺點是：大型交換機網(wǎng)絡(luò)要求交換機維護大的轉(zhuǎn)發(fā)表，主機中維護大的ARP表淡喜，并可能產(chǎn)生廣播風(fēng)暴秕磷，邏輯拓撲被限制為樹。
路由器的優(yōu)點是能提供更加智能的路由選擇炼团，并能隔離廣播域澎嚣。缺點是：路由器不是即插即用的，對每個分組處理時間通常比交換機更長瘟芝。
用隧道技術(shù)實現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)
IP多播的一些特點
? 多播使用組地址—— IP 使用 D 類地址支持多播易桃。多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址锌俱。
? 永久組地址——由因特網(wǎng)號碼指派管理局 IANA 負責(zé)指派晤郑。
? 動態(tài)的組成員
利用局域網(wǎng)的硬件多播
IP多播需要兩種協(xié)議
網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP
? IGMP 并非在因特網(wǎng)范圍內(nèi)對所有多播組成員進行管理的協(xié)議。
? IGMP 不知道 IP 多播組包含的成員數(shù)贸宏，也不知道這些成員都分布在哪些網(wǎng)絡(luò)上贩汉。
? IGMP 協(xié)議是讓連接在本地局域網(wǎng)上的多播路由器知道本局域網(wǎng)上是否有主機（嚴格講，是主機上的某個進程）參加或退出了某個多播組锚赤。
多播路由器選擇協(xié)議
? 多播轉(zhuǎn)發(fā)必須動態(tài)地適應(yīng)多播組成員的變化（這時網(wǎng)絡(luò)拓撲并未發(fā)生變化）。請注意褐鸥，單播路由選擇通常是在網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時才需要更新路由线脚。
? 多播路由器在轉(zhuǎn)發(fā)多播數(shù)據(jù)報時，不能僅僅根據(jù)多播數(shù)據(jù)報中的目的地址，而是還要考慮這個多播數(shù)據(jù)報從什么地方來和要到什么地方去浑侥。
? 多播數(shù)據(jù)報可以由沒有加入多播組的主機發(fā)出姊舵，也可以通過沒有組成員接入的網(wǎng)絡(luò)。
IPV6引進的主要變化
IPv6 仍支持無連接的傳送所引進的主要變化如下
更大的地址空間寓落。IPv6 將地址從 IPv4 的 32 位 增大到了 128 位括丁。
擴展的地址層次結(jié)構(gòu)。
靈活的首部格式伶选。
改進的選項史飞。
允許協(xié)議繼續(xù)擴充。
支持即插即用（即自動配置）
支持資源的預(yù)分配仰税。
IPv6 數(shù)據(jù)報的目的地址可以是以下三種基本類型地址之一：
1.單播(unicast) 單播就是傳統(tǒng)的點對點通信构资。
2.多播(multicast) 多播是一點對多點的通信。
3.任播(anycast) 這是 IPv6 增加的一種類型陨簇。任播的目的站是一組計算機吐绵，但數(shù)據(jù)報在交付時只交付其中的一個，通常是距離最近的一個河绽。
從IPV4到IPV6的過渡
雙協(xié)議棧
隧道技術(shù)
從通信和信息處理的角度看己单，運輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)，它屬于面向通信部分的最高層耙饰，同時也是用戶功能中的最低層纹笼。
運輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的主要區(qū)別
IP協(xié)議的作用范圍是提供主機之間的邏輯通信
TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）協(xié)議的作用范圍是提供進程之間的邏輯通信
運輸層的主要功能
運輸層為應(yīng)用進程之間提供端到端的邏輯通信（但網(wǎng)絡(luò)層是為主機之間提供邏輯通信）。
運輸層還要對收到的報文進行差錯檢測榔幸。
可靠數(shù)據(jù)傳輸
流量控制
擁塞控制
UDP 只在 IP 的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很少一點的功能允乐，即端口的功能和差錯檢測的功能。
UDP 在某些方面有其特殊的優(yōu)點
發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接
UDP 的主機不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表削咆。
UDP 用戶數(shù)據(jù)報只有 8 個字節(jié)的首部開銷牍疏。
網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降低。這對某些實時應(yīng)用是很重要的拨齐。
UDP的特點
UDP是無連接的鳞陨。
UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付瞻惋，同時也不使用擁塞控制厦滤，因此主機不需要維持具有許多參數(shù)的、復(fù)雜的連接狀態(tài)表歼狼。
由于 UDP 沒有擁塞控制掏导，因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降低。
UDP是面向報文的羽峰。
UDP支持一對一趟咆、一對多添瓷、多對一和多對多的交互通信。
TCP的主要特點：
? TCP 是面向連接的運輸層協(xié)議值纱。
? 每一條 TCP 連接只能有兩個端點(endpoint)鳞贷，每一條 TCP 連接只能是點對點的（一對一）。
? TCP 提供可靠交付的服務(wù)虐唠。
? TCP 提供全雙工通信搀愧。
? 面向字節(jié)流。
發(fā)送緩存和接收緩存
TCP 連接是一條虛連接而不是一條真正的物理連接疆偿。
一對一通信
TCP 把連接作為最基本的抽象咱筛。
每一條 TCP 連接唯一地被通信兩端的兩個端點所確定。即：
TCP 連接 ::= {(IP1: port1), (IP2: port2)}
UDP與TCP復(fù)用的區(qū)別
TCP報文段結(jié)構(gòu)
TCP 報文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分翁脆。
TCP 的全部功能都體現(xiàn)在它首部中各字段的作用眷蚓。
TCP 報文段首部的前 20個 字節(jié)是固定的，后面有 4N?字節(jié)是根據(jù)需要而增加的選項(N?必須是整數(shù))反番。因此 TCP 首部的最小長度是 20 字節(jié)沙热。
TCP的可靠傳輸
TCP在IP的不可靠的盡最大努力服務(wù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了一種可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，保證數(shù)據(jù)無差錯罢缸、無丟失篙贸、按序和無重復(fù)的交付。
由于TCP下面的傳輸數(shù)據(jù)的互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜枫疆，因此不能采用最簡單的停止等待協(xié)議來實現(xiàn)可靠傳輸爵川。
以字節(jié)為單位的滑動窗口
流量控制
?流量控制(flow control)就是讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快，既要讓接收方來得及接收息楔。
?利用滑動窗口機制可以很方便地在 TCP 連接上實現(xiàn)流量控制寝贡。
超時重傳時間的選擇
指數(shù)加權(quán)
karn算法（不采用重傳）
新的 RTTS = (1 - a) * (舊的 RTTS) + a * (新的 RTT 樣本)
RTO = RTTS + 4 *RTTD
新的 RTTD = (1 - b)?(舊的RTTD）+b|RTTS - 新的 RTT樣本|
快速重傳
如果網(wǎng)絡(luò)中的負載(load)，即發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)量值依，超過了網(wǎng)絡(luò)的容量圃泡，即網(wǎng)絡(luò)中能處理的分組數(shù)量，那么在網(wǎng)絡(luò)中就會發(fā)生擁塞(congestion)愿险。
所謂擁塞控制(congestion control)就是防止過多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中颇蜡，這樣可以使網(wǎng)絡(luò)中的路由器或鏈路不致過載。
開環(huán)控制和閉環(huán)控制
開環(huán)控制方法就是在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時事先將有關(guān)發(fā)生擁塞的因素考慮周到辆亏，力求網(wǎng)絡(luò)在工作時不產(chǎn)生擁塞风秤。
閉環(huán)控制是基于反饋環(huán)路的概念。
