本文基于2019 王道考研 計算機網(wǎng)絡(luò): 2019 王道考研 計算機網(wǎng)絡(luò)
個人筆記總結(jié)
第一章：王道考研 計算機網(wǎng)絡(luò)筆記 第一章：概述&計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
第二章：王道考研 計算機網(wǎng)絡(luò)筆記 第二章：物理層
第三章：王道考研 計算機網(wǎng)絡(luò)筆記 第三章：數(shù)據(jù)鏈路層
后續(xù)章節(jié)將陸續(xù)更新…
第四章大綱：
一、網(wǎng)絡(luò)層功能
網(wǎng)絡(luò)層提供主機與主機之間的邏輯通信
1. 路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)
也就是網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備路由器本身的功能：
實現(xiàn)讓數(shù)據(jù)在路由器之間走最佳的路徑
2. 實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)
通過路由器可以把不同的網(wǎng)絡(luò)連接起來形成一個大的互聯(lián)網(wǎng)
3. 擁塞控制
擁塞控制要和流量控制區(qū)分開：
- 擁塞控制是全局性的問題,，涉及到網(wǎng)絡(luò)當中所有主機,、路由器，以及導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降的所有因素
- 流量控制解決就是因為發(fā)送方發(fā)送的太快,，接收方來不及接收的問題
擁塞控制分為兩種：
開環(huán)控制：是靜態(tài)的,，在網(wǎng)絡(luò)開始之前就先把所有能產(chǎn)生擁塞的因素考慮大，預(yù)先控制閉環(huán)控制：是動態(tài)的,，預(yù)先不考慮,，網(wǎng)絡(luò)運行時自動調(diào)整實現(xiàn)擁塞控制
二、數(shù)據(jù)交換方式
數(shù)據(jù)交換的由來：
通過網(wǎng)絡(luò)核心路由器可以實現(xiàn)遠距離通信,，將多種多樣的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),；
那么如何使數(shù)據(jù)通過路由器從源主機到目的主機呢？具體的實現(xiàn)就需要數(shù)據(jù)交換技術(shù)
為什么需要數(shù)據(jù)交換,？
- 減少鏈路條數(shù)和長度
- 減少單個交換設(shè)備的流量
為了解決以上問題,，就利用交換設(shè)備互聯(lián)形成交換網(wǎng)絡(luò)，也是現(xiàn)在最常用的數(shù)據(jù)交換方式
1. 電路交換
特點：獨占資源,，只要建立了連接,，就會占用那一部分鏈路資源
- 比如A和B打電話，即使兩個人不說話,，資源也被會兩個人占用
優(yōu)點：
- 通信時延?。褐灰B接建立好，有數(shù)據(jù)就會通過交換設(shè)備發(fā)出去
- 有序傳輸：建立好連接后,，數(shù)據(jù)按序發(fā)送,，按序接收
- 沒有沖突：因為獨占連接，不會有第三方的接入
- 實時性強：通信雙方的鏈路一旦建立成功,，雙方便可隨時進行通信
缺點：
- 建立連接時間長
- 線路獨占,，使用效率低
- 靈活性差,；如果一個設(shè)備宕機，則該鏈路崩潰,，無法進行通信
- 無差錯控制能力,；發(fā)送數(shù)據(jù)時，交換設(shè)備并不會對數(shù)據(jù)檢錯或者糾錯,，只是單純的把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去
2. 報文交換
優(yōu)點：
- 無需建立連接
- 存儲轉(zhuǎn)發(fā),，動態(tài)分配線路；不需要事先約定好一個路徑,，而是可以隨機動態(tài)的分配線路,，尋找一個最佳路徑
- 線路的可靠性較高：如果其中一臺交換設(shè)備出現(xiàn)了問題，可以從其他路徑到目的主機
- 線路利用率很高：報文交換過程中,，通信雙方不是固定的占有一整條通信線路,，而是在不同的時間一段一段的占用線路
- 多目標服務(wù)：一個報文可以同時發(fā)往多個目的地址
缺點：
- 有存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延
- 報文大小不定，需要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有較大緩存空間
3. 分組交換
優(yōu)點：
-
無需建立連接 -
存儲轉(zhuǎn)發(fā),，動態(tài)分配電路 -
線路可靠性較高：分組較短,，出錯幾率減小 -
線路利用率高：報文交換過程中，通信雙方不是固定的占有一整條通信線路,，而是在不同的時間一段一段的占用線路 -
相對于報文交換，存儲管理更容易：對交換設(shè)備的緩存大小要求低,，因為分組大小很小 -
相對于報文交換方式,，總共傳輸時延小，因為分組交換是一種并行轉(zhuǎn)發(fā)分組的過程,，而報文交換串行轉(zhuǎn)發(fā)分組的過程 
缺點：
- 有存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延：每個交換設(shè)備都得把分組存起來再轉(zhuǎn)發(fā)出去
- 需要額外的信息量：每個報文進行分組后,，分組需要附加一些額外的信息，主要包括源地址,、目的地址,、報文編號等信息，最后再接受端拼合起來
- 亂序到達主機,，要對分組排序重組
分組交換分為兩種：
數(shù)據(jù)報方式
虛電路方式
對比：
三種方式對比
三,、路由算法和路由協(xié)議
1. 路由算法
路由算法的分類：
2. 路由選擇協(xié)議
當今采用分層次的路由選擇協(xié)議
原因：
- 因特網(wǎng)規(guī)模很大
- 許多單位不想讓外界知道自己的路由選擇協(xié)議，但還想連入因特網(wǎng)
因此將因特網(wǎng)分為很多小的團體：自治系統(tǒng)AS
-
定義：在單一的技術(shù)管理下的一組路由器,，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之間的路由協(xié)議以確定在AS之間的路由。 -
一個AS內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)都屬于一個行政單位來管轄,，一個自治系統(tǒng)的所有路由器在本自治系統(tǒng)內(nèi)都必須連通,。 -
自治系統(tǒng)內(nèi)采用的協(xié)議對外界來說透明，而且可以使每個路由器的路由表不過與龐大
由此將路由選擇協(xié)議分為了兩種：
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP：用于一個AS內(nèi)使用的,，例如：RIP,、OSPF外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP：用于AS之間使用,，例如：BGP
1. RIP協(xié)議及距離向量算法
RIP協(xié)議是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，用于一個自治系統(tǒng)AS內(nèi)使用
1. RIP協(xié)議（應(yīng)用層協(xié)議）
2. RIP協(xié)議報文格式
3. RIP協(xié)議特點
4. 距離向量算法
2. OSPF與鏈路狀態(tài)算法
1. OSPF協(xié)議
2. 鏈路狀態(tài)路由算法
3. OSPF的區(qū)域
4. OSPF分組
5. 特點
3. BGP協(xié)議
1. BGP協(xié)議（應(yīng)用層協(xié)議）
2. BGP協(xié)議交換信息的過程
3. BGP協(xié)議報文格式
4. 特點
5. BGP-4四種報文
三種協(xié)議對比
四,、IP數(shù)據(jù)報
1. 格式（首部）
IP數(shù)據(jù)包頭部詳細格式：
協(xié)議對應(yīng)的字段值：
2. IP數(shù)據(jù)報分片
需要分片的原因：鏈路層有可封裝的數(shù)據(jù)上限MTU,，以太網(wǎng)的MTU是1500字節(jié)；如果所傳送的數(shù)據(jù)報文長度超過某鏈路MTU的值,，就需要分片
分片的方法需要結(jié)合IP數(shù)據(jù)報首部的標識,、標志、片偏移三個字段來理解
例題：
五,、IPv4地址
- 路由器可以分割廣播域：因此路由器的每個接口IP地址都不同
- 網(wǎng)橋不能分隔廣播域：因此網(wǎng)橋的每個接口IP地址都相同
1. 分類IP地址(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT)
特殊的IP地址：
網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT
在ABC三類地址當中取出來一部分地址作為私有IP地址,，特點：
-
無法直接和外部進行通信，外部也不知道私有地址的存在 -
私有IP地址常用于本地網(wǎng)/專用網(wǎng),，比如單位,，學校機房等
NAT就是進行私有IP地址和共有IP地址的轉(zhuǎn)換，解決以上問題
-
只能在本地網(wǎng),、專用網(wǎng)中使用,，在廣域網(wǎng)當中，路由器以及其他主機無法識別該IP地址 -
路由器對目的地址是私有IP地址的數(shù)據(jù)報一律不進行轉(zhuǎn)發(fā) -
專用網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)建立通信的過程就是通過網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT實現(xiàn)的
2. 子網(wǎng)的劃分
子網(wǎng)劃分：
子網(wǎng)掩碼：由一系列連續(xù)的1和連續(xù)的0所構(gòu)成的二進制數(shù)
- 主機號部分所對應(yīng)的位全為0
- 其他部分所對應(yīng)的位全為1
3. 構(gòu)成超網(wǎng)（無分類編址CIDR）
六,、重要協(xié)議
1. ARP協(xié)議
實現(xiàn)MAC地址和IP地址的映射
1. 發(fā)送數(shù)據(jù)的過程
交換機沒有MAC地址,，路由器每個端口有一個MAC地址，每個主機有一個MAC地址
2. ARP協(xié)議
2. DHCP協(xié)議（應(yīng)用層協(xié)議）
實現(xiàn)動態(tài)獲取IP地址
3. ICMP協(xié)議
ICMP,、IGMP協(xié)議處于網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層之間的協(xié)議,，起橋梁作用
- ICMP是為了更有效的轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報和提高成功交付的機會
1. ICMP差錯報文
2. ICMP詢問報文
3. ICMP應(yīng)用
4. IGMP協(xié)議與組播路由協(xié)議
1. IP數(shù)據(jù)報的三種傳輸方式
2. IP組播地址
3. 硬件組播
4. IGMP協(xié)議與組播路由協(xié)議
1. IGMP協(xié)議
2. 組播路由選擇協(xié)議
七、IPv6
1. 數(shù)據(jù)格式
2. IPv6對比IPv4
3. IPv6地址表示與類型
4. IPv6過渡IPv4的策略
八,、移動IP
移動IP要與動態(tài)IP區(qū)分開
- 動態(tài)IP：通過使用DHCP協(xié)議在一個局域網(wǎng)內(nèi)部的一臺主機就可以動態(tài)的獲得一個IP地址
- 移動IP：由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）制定的一種網(wǎng)上傳輸協(xié)議標準,。它設(shè)計的目的，是為了讓移動設(shè)備用戶,，能夠從一個網(wǎng)上系統(tǒng)中,，移動到另一個網(wǎng)上系統(tǒng)，但是設(shè)備的IP地址保持不變,。這能夠使移動節(jié)點在移動中保持其連接性,，實現(xiàn)跨越不同網(wǎng)段的漫游功能
1. 相關(guān)術(shù)語
2. 通信過程
九、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備——路由器
路由器
路由選擇+分組轉(zhuǎn)發(fā)
三層設(shè)備的區(qū)別
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