[网络协议]2022.1.19-2022.1.30计算机网络学习

因为自己技术不足，同时选择了考公而失去了进大厂最好的一次机会。后续觉得人生就是要闯，公务员也不是躺平的，也是要工作的，既然如此，为什么不选择去社会历练，选择更有挑战的生活，目标进大厂，自己的学历不会拖后腿，缺的是硬实力，目前在个中小企业工作，每天争取学习2小时以上，把之前由于懒惰而失去的知识点重新捡起，同时补充自己开发技术栈，相信自己既然有能力考取研究生，肯定可以达到目标。记录一条重零开始，社招进大厂的经历。

参考课程

• 《计算机网络微课堂》：https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb

从1.19开始，每天下班尽量学习两个小时，到今天1.30，把计算机网络的课程看了，感受就是老师讲的很清晰，不知我当初本科的老师讲的如何，可能也讲的不错，只是自己懒惰，不听课；这老师还有习题练习，是考研408的题目，个人感觉，这个课程也挺合适考研的同学听，听完再去刷题，会有新的感受。

同时记了点笔记，现在把笔记梳理下。

计算机网络总体概述

三种交换方式

1. 电路交换
2. 报文交换
3. 分组交换
   

性能指标

1. 速率

• 速率中的数据量MB=2^20B
• 数据率MB/S=10^6b/S

2. 宽带
3. 吞吐量
4. 时延
   发送时延+传播时延+处理时延
5. 时延带宽积
6. 往返时间
7. 利用率
8. 丢包率

网络体系结构

法律上：OSI七层
实际上是：TCP/IP四层

方便讲解：原理体系结构

为什么要分组

• 物理层：解决使用何种信号来传输比特问题
• 数据链路层：解决分组再一个网络上传输问题
• 网络层：解决多个网络桑传输路由问题
• 运输层：解决进程之间基于完了过的通信问题
• 应用层：解决通过应用进程的交互来实现特定网络应用问题

专用术语：

• 实体
• 协议
• 服务

物理层

解决使用何种信号来传输比特问题

四个特性：

• 机械特性
• 电气特性
• 功能特性
• 过程特性

传输方式

• 计算机网络：串行传输

• 计算机内部：并行传输

• 同步传输

• 异步传输

• 单工

• 半双工

• 全双工

编码与调制

编码：把信号转成数字信号

• 不归零编码
• 归零编码
• 曼彻斯特编码：跳变表示信号发生变化
• 差分曼彻斯特编码：跳变为始终，码元开始处是否变化表示数据，不变是1

调制：把信号转成模拟信号

1. 调幅
2. 调频
3. 调相

混合调制：正交振幅调制QAM（调幅+调相结合）

信道极限容量：
使用奈氏准则+香农公式

数据链路层

三个重要问题（点对点）

• 封装成帧
• 差错检测
• 可靠传输

差错检测

• 奇偶校验
• CRC循环冗余校验

可靠传输

• 停止等待协议
• 超时重传
• 确认丢失
• 回退N帧协议
• 选择重传协议

点对点协议

媒体接入控制

• 频分服用
• 时分服用
• 波分服用
• 码分服用
  码片挑选原则：

1. 码片序列必须各不相同
2. 码片序列必须正交

A与D正交获得1--------------->发送了1
B与D正交获得-1------------->发送了0
C与D正交获得0--------------->没发

动态接入控制

随机接入
CSMA/CD
多址接入载波监听碰撞检测

MAC地址：网卡地址

IP地址

ARP协议

IP------->MAC

集线器和交换机的区别

• 集线器是群体发送的
• 交换机是有针对性的

交换机的自学习

• 有-------->转发
• 无-------->洪范
• 经过就放入储存表

以太网交换机的生成树协议STP：自动计算并构建一个逻辑上没有环路的网络

虚拟局域网VLAN

目的：隔离广播域，路由器可以实现，可是贵，因此使用VLAN技术

在交换机上实现（打标签，去标签转发）
处理IEEE 802.1Q帧

交换机端口类型

• Access端口：连接主机接口
• Trunk端口：连接交换机之间的接口

网络层

解决问题：向上层提供怎样的服务；寻址问题；路由选择问题

两种服务

1. 面向连接的虚电路服务
2. 无连接的数据报服务（因特网）

IPV4地址

分类地址

• 主机号全1：广播地址
• 主机号全0：网络地址

划分子网的IPV4

子网掩码+IPV4地址
使用子网掩码把一个网络划分多个

无分类编址IPV4

消除ABC类，使用CIDR斜线记法

例：128.14.35.7/20
20网络前缀，32-20=12位主机号

路由聚合：使用CIDR把IP聚合

默认网关：默认路由器IP

路由协议：

• 内部
  • RIP基于跳数，距离
  • OSPF基于链路状态
• 外部
  • BGP边界网关协议

RIP原理

跳数衡量网络距离

OSPF原理

最短路径优先算法
每个路由器产生链路状态报告
‘

BGP原理

构建一个并非最佳的线路，不兜圈即可

网际控制报文协议ICMP

五种：

1. 终点不可达
2. 源点抑制
3. 时间超过
4. 参数问题
5. 改变路由

应用：

• 分组网间探测ping
• 路由跟踪tracert

虚拟专用网VPN与网络地址转换NAT

• VPN----->构建私有网
• NAT------>私有网------>公有网（路由器实现）

运输层

• TCP
• UDP

为应用进程提供服务

UDP和TCP对比

TCP流量控制

目的：'让发送方别发太快
方法：接收窗口，发送窗口
注意：零窗口通知----->持续计时器----->零窗口探测报文

TCP拥塞控制

• 慢开始
• 拥塞避免
• 快重传
• 快恢复
  慢开始，拥塞避免过程：
  慢开始（指数开始）------>慢开始门限ssthresh------->拥塞避免（线性）----->拥塞（发生超时）-------->拥塞窗口减到1，ssthresh/=2

改进：
添加快重传+快恢复
不等超时重传，立即重传
重传拥塞窗口不回到1，回到/2的阶段

TCP超时重传时间选择复杂

TCP可靠传输的实现

滑动窗口

‘## TCP连接建立

三次握手

1. SYN = 1 ，seq = x
   SYN=1表示普通的请求报文，不能携带DATA，但是会消耗一个序号，seq=x是进程选择的初始序号
2. SYN = 1，ACK=1，seq = y，ack = x+1
   SYN = 1，ACK=1是TCP连接请求确认报文，seq = y是接收方进程选择的初始序号，ack = x+1是对第一个请求报文的确认
3. ACK=1,seq=x+1,ack=y+1
   同理

四次挥手

1. A对B发送 FIN=1,ACK=1,seq=u,ack=v
   FIN=1,ACK=1是释放请求报文，不能携带DATA，但是消耗一个序号，seq = u是进程序号，ack=v是对之前对方数据的确认，下一个想获得v的数据
2. B对A发送ACK=1,seq=v,ack=u+1
   ACK=1普通的请求报文，seq=v是对对方请求的回应，ack=u+1是确认对方的数据
3. 等待一段时间，这段时间A对B关闭了，而B还可以向A发送，中间可能还有发送数据。等待完毕B对A发送FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1
   seq=w是因为中间可能还发送数据，发送完的序号为w，ack=u+1是对之前A发送释放的再次回应，这次B向A发送释放
4. A对B发送ACK=1,seq=u+1,ack=w+1，送达B，B关闭，等2MSL A对B释放
   seq=u+1是回应上面的ack=u+1，ack=w+1是对上面的数据确认

== TCP报文首部格式
20字节+最大40字节拓展

• 源端口
• 目的端口
• 序号：就上文的seq
• 确认号：就上文的ack
• ACK：标记确认请求连接
• 偏移：数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远，单位4字节
• SYN：标记普通请求报文
• FIN：释放连接报文标记
• RST：=1异常，需要释放；拒绝非法报文，拒绝打开连接
• PSH：=1尽快上交进程
• URG：=1，紧急指针有效
• 紧急指针：紧急数据长度

应用层

• C/S模式
• P2P
  区别：有无明确的服务请求者，服务提供者

动态主机配置DHCP

DHCP服务器提供

DNS

域名服务器
解析过程：

• 递归
• 迭代

FTP文件传输协议

电子邮件

SMTP：用户代理发送给发送方服务器，发送方服务器发送给接收方服务器
注：SMTP只接收ASCⅡ码，中文等要用MIME转换
POP3：用户代理从接收方服务器读取

基于万维网的电子邮件

接收方和发送方同属一个服务器使用HTTP发送和读取

接收方和发送方不属于同一个服务器，则在不同服务器间使用SMTP发送

WWW万维网

万维网文档

• HTML
• CSS
• JS

HTTP

• 1.0非持续连接
• 1.1持续连接；流水线发送

Cookie：对无状态的HTTP状态化的技术