计算机网络
2021-03-03 18:05:42 2 举报AI智能生成
总结在考研期间学习的计算机网络知识，在未来会随着学习的深入而迭代更新内容
作者其他创作
大纲/内容
应用层
网络应用模型
Client/Server 客户/服务器模型
Web应用程序、FTP应用、电子邮件应用等
P2P (peer-to-peer) 对等式网络模型
电驴、Bittorrent、PPlive等
DNS（域名系统）
层次域名空间
层次树状结构
域名服务器
本地域名服务器
授权（权限）域名服务器
负责一个区的服务器
域abc.com === 区abc.com
顶级域名服务器
顶级域名分类
国家顶级域名 nTLD/ccTLD(country-code)
通用顶级域名 gTLD
基础结构顶级域名 infrastructure domain
新顶级域名 New gTLD
我国类别划分的二级域名
类别域名
ac（科研机构）
com（企业）
edu（教育）
gov（政府）
mil（军方）
net（互联网运营商）
org（非营利）
行政区域名
适用于各省、自治区、直辖市（北京，bj）
根域名服务器
任播(anycast)技术：就近原则
IPV4：a.rootservers.net，b.rootservers.net，...，m.rootservers.net（13个）
解析器
递归查询
主机向本地域名服务器查询
迭代查询
本地域名服务器向根域名服务器查询
UDP/53；从域名解析出IP地址
文件传送协议
FTP（File Transfer Protocol）
数据连接端口：20
控制连接端口：21
主进程接受新请求，然后分配给若干从属进程
当下流行FTP服务软件：vsftpd（安全）
Port与Passive模式区别：客户端用户是否指定数据端口
NFS、SMB、FTP差异
NFS，TCP/2049，一种基于远程过程调用（RPC）的分布式文件系统架构，吞吐能力强
SMB，TCP/139、445，共享计文件、打印机、串行端口和通讯等资源，也提供认证的进行进程间通信机能
FTP，TCP/20、21，用户认证，大部分操作基于下载和上传，无法远程操作
TFTP，UDP/69，无交互，操作简单，无法读取目录，只能下载和上传
TELNET（远程终端协议）
Telnet，TCP/23，Internet远程登录服务的标准协议和主要方式
SSH，TCP/22，为建立在应用层基础上的安全协议，专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议
由于telnet安全问题（明文传输等），且SSH功能几乎完全覆盖Telnet，已很少使用telnet
DHCP（动态主机配置协议）
用于内部网或网络服务供应商自动分配IP地址，便于管理
DHCP，UDP/67、68，主机发送请求消息到DHCP服务器的67号端口，DHCP服务器回应应答消息给主机的68号端口
WWW（万维网）
统一资源定位符URL
<协议>://<主机>:<端口>/<路径>
HTTP，TCP/80，超文本传输协议，无状态的
1.0：非持久连接
1.1
非持久连接
持久连接：
非流水线：1 请求/RTT
流水线（默认）：n 请求/RTT
HTML，超文本标记语言
CGI，通用网关接口，定义了Web应用程序的输入与输出的动态文档的标准
万维网、因特网（Internet）、互联网（internet）
存储在因特网计算机中、数量巨大的文档的集合
前身是五角大楼的ARPAnet，是互联网的一种
世界上相互成网、相互连接的计算机总称
电子邮件
电子邮件系统
UA，用户代理或电子邮件客户端软件
UA ——SMTP——> 邮件服务器（发送方）——SMTP——> 邮件服务器（接收方）——POP3/IMAP——UA
邮件发送/读取协议（SMTP/POP3或IMAP）
SMTP，TCP/25（非SSL），SSL/465或994
POP3，TCP/110（非SSL），SSL/995
UA读后，服务端删除该邮件
IMAP，TCP/143（非SSL），SSL/993
UA远程读
POP2，TCP/109
多用途网络邮件扩充（MIME）与SMTP：7位ASCII编码传输二进制对象
SNMP（简单网络管理协议）
//TODO
计算机网络概述
将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统
一些互联的，自治的计算机系统的集合
计算机网络组成
功能组成
通信子网
传输介质、通信设备、网络协议
资源子网
实现共享功能的设备及其软件的集合
工作方式
边缘部分
核心部分
组成部分
硬件
软件
协议
计算机网络功能
数据通信
资源共享
软件共享、数据共享、硬件共享
分布式处理
提高可靠性
通过网络各台计算机互为替代机
负载均衡
计算机网络的标准化工作
RFC(Request For Comments)成为因特网标准
1. 因特网草案（Internet Draft）
1->2：email to rfc-editor@rfc-editor.org
2. 建议标准（Proposed Standarrd）
2->4：网上评论
3. 草案标准(Draft Standard)：已取消
4. 因特网标准(Internet Standard)
相关组织
ISO 国际标准化组织：OSI参考模型、HDLC
ITU 国际电信联盟：前身国际电话电报咨询委员会CCITT
IEEE 国际电气电子工程师协会：802标准
性能指标
Bandwidth 带宽
与“最高速据率”同义，表示通信线路允许通过的信号频带范围
Delay 时延
总时延 = 发送/传输时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
发送/传输时延
从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需要的时间
传播时延
一个比特从链路的一端传播到另一端所需的时间，即 传播时延 = 信道长度/电磁波在信道上的传播速度
处理时延
数据在交换节点存储转发所花费的时间
排队时延
在路由器的输入和输出队列里等待的时间
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 x 信道带宽
RTT, Round-Trip Time 往返时延
从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认为止（视接收端收到数据马上响应确认）
Throughput 吞吐量
单位时间内网络的数据量
Speed 速率
数据传输率
计算机网络分类
分布范围
WAN
广域网
MAN
城域网
LAN
局域网
PAN
个人局域网
计算机网络与多处理系统：若中央处理器之间距离非常近（1m的数量级甚至更小），通常称之为多处理系统，而非计算机网络
传输技术
广播式网络
点对点式网络
拓扑结构
星型网络
总线型网络
环形网络
网状形网络
使用者
Public Network
公用网
Private Network
专用网
交换技术
电路交换网络
报文交换网络
存储-转发网络
分组交换网络
也称包交换网络
传输媒介
有线网络
双绞线网络
同轴电缆网络
...
无线网络
蓝牙
微波
无线电
...
计算机网络体系结构
横向的分层
SDU 服务数据单元
为完成用户所要求的功能而应传送的数据（当前层的数据部分）
PCI 协议控制单元
控制协议操作的信息（当前层网络的协议部分）
PDU 协议数据单元
对等层次之间传送的数据单位（当前层的数据和协议部分的总和）
n-PCI + n-SDU = n-PDU = (n-1)-SDU
第 n + 1 层收到的 PDU 作为第 n 层的SDU， 加上第 n 层的PCI就是第 n 层的PDU
体系结构的定义
计算机网络的各层及其协议的集合
是计算机网络及功能的定义，是抽象的
计算机网络的三个概念
协议
在网络中数据交换的规则(或标准、或约定)的集合
组成
语法
传输数据的格式
语义
所要完成的功能
需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种应答
同步(时序)
规定了执行各种操作的条件、时序关系等
事件实现顺序的详细说明
接口
同一结点内相邻两层间交换信息的连接点
SAP(Service Access Point)服务访问点，是第 n+1 层使用第 n 层服务的逻辑接口，是抽象的
服务
指下层为相邻的上层提供的功能调用
服务方式的分类
面向连接服务与无连接服务
可靠服务与不可靠服务
有应答服务与无应答服务
在OSI中存在一些原语
作用
上层使用相邻下层服务的一些命令
分类
请求 Request
响应 Response
证实 Confirmation
指示 Indication
计算机网络参考模型
ISO/OSI参考模型
层次结构
应用层 Application layer
用户与网络界面
表示层 Presentation Layer
信息表示方式，如编码、数据压缩、加密、解密、抽象的数据结构
会话层 Session Layer
不同主机之间的进程会话控制，如建立、管理、终止、恢复会话，以及实现数据同步等
传输层 Transport Layer
端到端
网络层 Network Layer
对分组进行路由选择
差错控制、流量控制、拥塞控制、网际互连
数据链路层 Data Link Layer
成帧、差错控制、流量控制、传输管理
物理层 Physical Layer
透明的传输原始比特流
TCP/IP模型
层次结构
应用层
HTTP、SMTP、POP3、TELNET、SSH、FTP、...
TFTP、DNS、SNMP、...
传输层
TCP
Transmission Control Protocol
UDP
User Datagram Protocol
网际层
IP、IPX、ICMP、IGMP、OSRF、ARP、RARP...
网络接口层
二者的对比
面向对象的思想
OSI参考模型精确定义了 协议、接口、服务
TCP/IP未明确区分
模型与协议的出现顺序
OSI参考模型产生于协议发明前
TCP/IP的模型则是对现有模型的描述
异构网的互联问题
TCP/IP将网际协议(IP)作为单独的重要层次
OSI认识到网际协议IP的重要性后，才在网络层划分出一个子层来完成
对可靠性的思考
OSI在网络层支持无连接和面向连接通信，而传输层仅有面向连接的通信
TCP/IP认为可靠性是端到端的问题，在网际层仅有无连接，而传输层有TCP、UDP
教科书的模型
综合TCP/IP与OSI两者的优点
体系结构
应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
口诀
物联网传音
接际传用
物联网传话试音
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