電腦網路核心基礎知識總覽

第一章——概述 電腦網路效能指標 1、速率，傳輸資料速率，也叫資料率、位元速率，單位有：b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s 2、頻寬，最高傳輸速率，即為速率最高值，單位與速率相同 3、輸送量，單位時間通過某個網路通道或介面的資料量，單位b、kb、Mb、Gb、Tb 4、時延，發送時延（主機或路由器發送資料所需時間）、傳播時延（電磁波在通道中傳輸所需時間）、處理時延、排隊時延 5、時延頻寬積=傳播時延*頻寬 6、往返時間RTT 7、利用率有通道利用率與網路利用率 電腦網路體繫結構 OSI：開放系統互聯基本參考模型，Open Systems Interconnection Reference Model 協議：為了進行網路中的資料交換而建立的規則、標準或約定稱為網路通訊協定。 分層帶來的好處： 1、各層獨立，將大問題分解成多個獨立的小問題 2、靈活性好，只要保證介面不變，內部實現可以修改並不影響上下層 3、結構上易於分開 4、易於實現與維護 5、促進標準化工作 五層結構（七層結構是在應用程式層下增加展示層與會話層，更多是一種理論的結構，實際多以五層結構表示） 1、應用程式層 2、傳輸層 3、網路層 4、資料連結層 5、物理層
第二章——物理層 物理層的主要任務就是確定與傳輸媒體介面有關的一些特性，包括： 1、機械特性 2、電氣特性 3、功能特性 4、過程特性 資訊互動方式 1、單工通訊 2、半雙工通訊 3、全雙工系統通訊 通道複用技術 1、頻分服用——使用者在同樣時間佔用不同資源 2、時分複用——所用使用者在不同時間佔用相同資源 3、波分複用——光的頻分複用 4、碼分複用
第三章——資料連結層 資料鏈路：除了代表物理層的一條物理線路外，還包括一些控制資料轉送的通訊協定，二者結合起來就是資料鏈路 網路介面卡：資料連結層協議一般是由網路介面卡實現的，它實現了資料連結層與物理層兩層的功能。它的主要作用是實現電腦與外界區域網路通訊。 資料連結層的協議資料單元：幀 點對點的資料鏈路通訊步驟（點對點的資料鏈路、使用廣播通道的資料鏈路是兩種主要的資料鏈路）： 1、節點A把該節點網路層交下來的IP資料報添加首部與尾部封裝成幀 2、節點A把封裝好的幀通過物理層鏈路發送給節點B 3、節點B在檢查接收到的幀無差錯時，上交給B節點的網路層，否則，丟棄此幀 資料連結層協議要解決的三個基本問題： 1、封裝成幀——幀開始符SOH，結束符EOT 2、透明傳輸——防止傳輸文本出現SOH或EOT，造成錯誤開始或錯誤結束 3、差錯檢測——廣泛使用CRC迴圈冗餘檢測 PPP點對點通訊協定 (PPP)是資料連結層使用最多的協議，他提供不可靠的資料報服務；因為資料連結層不必要提供比網路層IP協議更多的功能，所以PPP協議不需要錯誤修正，不需要序號，不需要流量控制，簡單就是PPP協議首要的要求與最大特點 乙太網路：當今使用最廣泛的區域網路規範，使用CSMA/CD技術，並以10M/S的速率運行在各種電纜上 CSMA/CD協議：載波監聽多點接入/碰撞檢測
CSMA/CD核心要點：
1、“多點接入”，許多電腦以多點接入方式互聯到一條匯流排上，同一時刻只有一台電腦可以佔用匯流排傳輸資料
2、“載波監聽”，每個站（電腦）都必須不停檢測通道是否在傳輸資料，沒有被佔用才能獲得發送權
3、“碰撞檢測”，邊發送邊監聽，如果檢測到有匯流排有兩個站同時傳輸資料，立即停止傳輸
MAC地址：乙太網路的物理地址 橋接器：可轉寄、過濾幀，可串連不同物理層、MAC子層與不同乙太網路，可在資料連結層擴充乙太網路，缺點是增加時延。 集線器：可轉寄位元流，工作在物理層，在物理層擴充乙太網路
第四章——網路層 IP地址有關知識參看 IP地址分類與子網路遮罩http://blog.csdn.net/zhangliangzi/article/details/51263337 位址解析通訊協定ARP：將主機和路由器的IP位址解析到硬體地址。 ARP機制：每個主機都有一個ARP快取，裡面有本區域網路中各主機、路由器的IP地址到硬體地址的映射表，而且這個映射表還經常動態更新。 網際控制報文協議ICMP：提供主機或路由器詢問情況、報告差錯或異常情況。 ICMP報文類型：1、差錯報告報文2、詢問報文 ICMP應用：使用ping命令，在應用程式層越過傳輸層直接使用ICMP協議回送請求與回送回答報文，測試主機之間連通性。 路由器分組轉寄演算法（網路層操作）： 從資料報首部提取出目的主機的IP地址，根據IP地址類別（A、B、C、D類），提取出網路地址      1、若網路地址N就是與路由器相連的網路地址，則直接將資料報交付給該網路的目的主機。（這裡包括了網路介面軟體通過ARP協議將IP地址轉化為MAC地址，將資料報封裝成鏈路層MAC幀，通過物理層線路發送此幀到目的主機的過程）      2、若網路地址不是與路由器相連的網路地址，則查詢路由表              2.1、若路由表中有目的地址為資料報IP地址的特定主機路由，則將資料報發送給路由表指定的下一跳路由              2.2、若路由表中有到達目標網路地址為N的路由，則將資料報發送給路由表指定的下一跳路由              2.3、若路由表中有一個預設路由，則將資料報發送給路由表中的預設路由              2.4、報告分組轉寄錯誤
第五章——運輸層 概述：雖然IP層將分組資料送到目的主機，但嚴格講，電腦網路中的兩個主機通訊其實是兩個主機上的應用進程通訊，通訊的端點不是主機而是主機上的應用進程。網路層提供主機間的邏輯通訊，運輸層提供連接埠間的邏輯通訊。 UDP的主要特點： 1、UDP是面向不需連線的運輸層協議，發送資料前不用建立串連，可靠性降低但提高效率 2、UDP是提供最大努力的交付服務 3、UDP是面向報文的，即一次發送一個報文，不合并、不拆分，但如果資料過長會在網路層IP分區傳輸，影響網路層效率 4、UDP無法避免網路擁塞時的資料丟失，但保證了發送資料的穩定速率 5、UDP支援一對一、一對多、多對多的通訊 6、UDP首部較短只有8位元組，較TCP的20位元組（只包括固定欄位長度）減小了開銷。 UDP首部欄位： 1、源連接埠 2、目的連接埠 3、長度，資料報的長度 4、校正和，驗證傳輸資訊是否有錯，有錯就丟棄 TCP的主要特點： 1、TCP是連線導向的運輸層協議。使用TCP之前必須建立TCP串連，就跟打電話一樣，接通後才能通話 2、TCP串連是點對點的，只能有兩個連接埠 3、TCP提供可靠的服務，無差錯、不丟失、不重複、按序到達，而運輸層以下都是不可靠的儘力提供最大努力的服務。 4、TCP提供全雙工系統通訊，通訊兩端都設有發送緩衝與接收緩衝，可在空閑時發送或接受 5、TCP面向位元組流 通訊端（Socket）= IP地址:連接埠號碼 TCP報文首部欄位：
主要首部欄位解釋： 1、序號：該報文段的資料區段第一個位元組占整條報文資料區段的位置 2、確認號：期望收到的下一個報文段的序號（如：上一個報文段序號位600，資料區段長度為100，在正確接收後，這次期望接受的資料序號為700） 3、視窗大小：指出允許對方發送的資料量，可動態變化 4、校正和：驗證資料完整性與正確性 5、緊急指標：指出本報文欄位中緊急資料的尾部位置，注意：當視窗為0時也可以發送緊急資料 6個控制位解釋： 1、ACK起應答作用，佔1位；僅當ACK=1時，確認號欄位才有效，ACK=0時，確認號無效 2、