计算机网络 复习

2021/2/8

 

1. OSI七层模型，TCP/IP四层模型，五层模型

OSI：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层

TCP/IP：网络接口层，网际层，传输层，应用层

五层：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层

 

2. 三次握手（TCP建立连接）

第一次握手：

客户端发送SYN=1，seq=x（随机）的报文到服务端，并进入SYN-SENT（同步已发送状态）。（这里SYN是同步位，SYN=1表示连接请求或连接接受报文，这种报文不能携带数据）；

第二次握手：

服务端向客户端发送报文SYN=1，ACK=1，seq=y（随机），ack=x+1（虽然x是瞎说的，但是我要x+1表示确认），并进入SYN-RCVD（同步已确认接收）。（ACK是确认位，建立连接后的所有ACK都应为1）；

第三次握手：

客户端收到服务端的报文后，再发送报文ACK=1，seq=x+1（其实这个报文段可以携带数据了，但如果不携带，则不消耗序列号，所以下一个号仍是x+1），ack=y+1（对服务端y的确认），并进入连接已建立状态。随后服务器收到该报文后也会进入连接已建立状态。

 为什么是三次：防止已过期的请求报文突然传到服务器，产生错误的连接，服务器资源浪费。

 

3. 四次挥手（TCP连接释放）

四次：客，服，服，客

第一次挥手：FIN为终止位，表示释放连接请求，FIN=1的报文段无数据但也消耗一个序列号，seq=u是上一次传输的序列号+1，ack=v是上一次服务器发来的+1；

第二次挥手：由服务器发，所以v就是服务器之前发的+1，ack=u+1就是确认上一报文；

第三次挥手：第二次到第三次之间，客户端不给服务器发了，但是服务器仍可以给客户端发，seq=w就是表面这段时间可能又发了一些，w是最新上一个序列号+1；

第四次挥手：发送确认，服务器收到后彻底关闭，客户端等2个MSL（最长报文段寿命）后关闭。

为什么是四次：因为客户端停止给服务器发了，服务器可能还有给客户端没发完的。

 

4. 以太网MAC帧结构

1500字节就是在传输过程中的最大传输单元，也称为MTU，是指在传输数据过程中允许报文的最大长度。 

 

5. 点对点协议PPP帧

注：ppp（点对点）属于广域网范畴，MAC是局域网范畴；点对点链路属于广域网了，不再是以太网（局域网）所以不用ARP协议。

 

6. MAC地址，IP地址，ARP协议

（1）MAC地址：也称物理地址，硬件地址，只在局域网内标识一个网络接口

（2）IP地址：网络号+主机号，在互联网中标识一个网络节点

（3）ARP协议：知道IP地址寻找MAC地址，先ARP高速缓存表，再广播，收到的响应是单播；类似的有RARP，是MAC找IP。

 

7. IPv4地址

（1）分类编址

注意：A类网络号中0和127也不能用，所以再-2；B,C不用-2

（2）子网划分

直接分配一个B类网络有65534个主机，如果用不完会浪费，所以可以取出一部分主机号位，用于子网划分；

子网掩码 & IP地址 = 网络号；

默认子网掩码：A类网8个1，B类网16个1，C类网24个1

（3）无分类编址的IPv4

（4）划分ABC类是为了适应不同的网络规模，A类适用于大型网络，C类适用于小型网络 

 

8. IP数据报首部格式

 

 

9. 网际控制报文协议ICMP（IP层）

为了提高交付成功的机会，网际层使用ICMP协议；主机或路由器使用ICMP来发送差错报告报文和询问报文。

差错报告报文有：终点不可达，源点抑制，时间超过，参数问题，改变路由

询问报文有：回送请求和回答，时间戳请求和回答

 

10. 如何理解IP的不可靠和无连接

不可靠：指的是不能保证数据报能成功地到达目的地。发生错误时候，丢弃该数据包，发送 ICMP 消息给信源端。

无连接：IP 不维护关于后续数据报的状态信息。可能发过去到达顺序不一样。
 

11. TCP拥塞控制

第一组：慢开始+拥塞避免

第二组：快重传（要求接收方不是等到发送数据时捎带确认，而是收到后立即发送确认报文；发送方一旦收到三个累计确认报文段，就对该报文立即重传，而不是等超时）

+快恢复（门限值设置为当前窗口的一半，而不是降到1）

 

 

12. TCP可靠传输

滑动窗口+累计确认

 

13. TCP首部格式

TCP在发送数据时，是从缓存中取出一部分或全部字节并给其添加一个首部来使其成为TCP报文段后进行发送。

TCP首部如下：

 序号与确认号即seq，ack

 

14. 应用层协议

（1）HTTP超文本传输协议：用于客户端与服务器之间通信的万维网协议

                        

（2）DNS域名系统：将具有特定含义的主机名（域名）转为便于机器处理的IP地址

DNS报文主要使用运输层的UDP协议封装，端口号53；

域名查询方式有递归查询，迭代查询

（3）FTP文件传输协议

FTP客户与服务器之间建立两个并行的TCP连接；

21端口用于控制连接，传输FTP相关命令；

20端口用于数据连接，文件传输时才建立，传输结束就关闭，如果非主动模式则不一定是20端口。

（4）SMTP简单邮件传送协议

基于TCP连接，端口号25；只能传送ASCll码文本。

 

15. NAT网络地址转换协议

所有使用本地地址（私网IP地址）的主机在和外界通信时，都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址，才能和因特网连接。

 

16. 输入网址到网页显示的整个流程

（1）输入www.baidu.com之后，通过DNS域名系统将域名解析成IP地址

 先递归查询本地域名服务器，在迭代查询根、顶级、权限域名服务器

（2）基于http协议发送http请求报文

HTTP请求最开始处于应用层，然后逐层向下传输。具体来说，HTTP请求的传输过程如下：

1. 应用层：HTTP请求最开始处于应用层，由客户端发起，请求客户端与服务器之间进行通信。

2. 传输层：HTTP请求通过传输层的协议（如TCP或UDP）进行传输。如果使用TCP协议，需要在客户端和服务器之间建立TCP连接。TCP协议提供可靠的数据传输，并确保数据的顺序和完整性。

3. 网络层：HTTP请求通过网络层的IP协议进行传输。IP协议负责将数据包从一个网络节点传输到另一个网络节点，同时提供寻址和路由功能。如果客户端和服务器不在同一个网络中，则需要通过路由器进行传输。

4. 数据链路层：HTTP请求通过数据链路层的协议（如以太网协议）进行传输。数据链路层负责将数据包从一个物理节点传输到另一个物理节点，同时提供错误检测和纠正功能。

5. 物理层：HTTP请求最终通过物理层的传输介质（如网线、光纤等）进行传输。

（3）浏览器接收响应报文，在浏览器渲染成页面

 

17. TCP一方断开

如果TCP连接中，一方异常断开，则发送方发送数据后收不到确认包，会尝试重传几次，几次失败后会发送一个RST包，会收到对方状态为CLOSED或LISTEN。

 

2023/1/6

 

18. 计算机网络设备

（1）网卡：即网络适配器，具有独一无二的mac地址，将数据封装成以太网帧交给上层，是主机和网络数据传输的桥梁。是数据链路层的设备。

（MAC地址又叫物理地址，理论上是没法修改的，因为其是固化在网卡的ROM中，是全世界唯一的；但是在电脑上的MAC地址由于是使用了软MAC技术，即系统读取MAC地址后放在一个表中）

（2）交换机：是一个扩大网络的器材，通过建立MAC地址和端口的映射关系，能为子网络中提供更多的连接端口，这样一个网络就可以连接更多的计算机。是数据链路层的设备。

（3）DHCP服务器：即动态主机配置协议服务器，当电脑连网时，DHCP服务器从ip池中临时分配一个ip给我，每次上网时的ip可能不一样，下线后ip可能分配给之后上线的其他电脑

（4）NAT（网络地址转换，在路由器上）：即公有IP（世界公开的）和私有IP（DHCP分配的）相互转换，NAT解决了IP不足的问题也有效避免外部网络入侵。属于网络层。

（5）路由器：计算机通过网卡（网络接口）连接到路由器以访问物联网，路由器给计算机分配局域网上的一个私有ip，并通过NAT协议转化一个公有ip给计算机，还通过路由算法将数据包转发到网络的下一地址。路由器下游是调制解调器，将数字信号转成模拟信号在物理介质上进行传输。是网络层的设备。

 

19. 计算机网络性能指标

（1）速率

数字信道上传输比特的速率，也称比特率或数据率（b/s）

速率中的k是1000，存储容量中的k是1024

（2）带宽

表示一段通信线路传输数据的能力，即最高数据率（b/s）

（3）吞吐量

表示在单位时间内通过某个网络的数据量（b/s）

吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制，1Gb/s的带宽实际吞吐量可能只有700Mb/s

吞吐量和速率是一个概念，即实际值，带宽相当于最大值

（4）时延

发送时延（取决于网卡发送速率，信道带宽，和接口速率）

传播时延=信道长度/电磁波传播速率

处理时延

（5）时延带宽积

传播时延 * 带宽

（6）往返时间

（7）利用率

信道利用率：用来表示某条信道有百分之几有数据通过；不是越高越好，利用率高于50%时时延会急剧增加

网络利用率：全网络信道的加权平均

（8）丢包率

丢失的分组和总分组的比率（普通用户意识不到丢包）

 

2023/3/23

20. 公网ip和内网ip

（1）公网ip：公网IP地址是指计算机在公共互联网中的唯一标识，可以被任何一个网络访问到。如果需要查看计算机的公网IP地址，需要使用特殊的工具或服务来查询，例如网站 https://www.whatismyip.com 可以查询计算机的公网IP地址。或使用命令

curl ipconfig.me

（2）内网ip：内网IP是由本地网络管理员分配的IP地址，用于在局域网或内部网络中标识设备。

ipconfig

 

21. VPN的原理

（1）网卡：网卡（即网络适配器）是决定计算机请求发向哪里的设备。

在计算机中，每个网卡都有一个唯一的MAC地址（Media Access Control Address），它用于标识该网卡在网络中的唯一性。当计算机向网络中发送数据包时，它会将数据包发送到目标MAC地址。如果目标MAC地址与接收方计算机中任何一个网卡的MAC地址匹配，则该数据包将被该网卡接收并进行处理；否则，该数据包将被丢弃。

（2）网关：网关是一个网络的“出口”，当一个设备需要将数据包发送到另一个网络时，它会将数据包发送到网关的IP地址，然后，网关将数据包转发到目标网络。网关通常对应一个IP地址，该IP地址用于在不同网络之间进行数据包转发。

（3）VPN软件就是在计算机中创建了一个虚拟网络接口（VPN虚拟网卡），这个接口的默认网关设置为VPN服务器的ip地址，因此所有的请求都会先通过VPN加密隧道发送给VPN服务器，再由VPN服务器转发到目标服务器，VPN服务器接收了目标服务器的返回后转发回VPN客户端。

注：真实传输时，操作系统还是会先把虚拟网络接口路由到物理接口，然后通过本地路由器传输到网络，然后传输到VPN服务器。在本地到VPN服务器过程中，数据包IP是真实IP；但到了VPN服务器后，数据包IP被替换为VPN服务器分配的虚拟IP，然后传输到目标服务器。

默认网关：当计算机或网络设备发送数据包时，如果目标IP地址不在本地网络中，则该数据包将被发送到默认网关，并由默认网关负责将数据包路由到正确的目标网络或主机。默认网关通常是本地网络。

（4）使用VPN后公网ip和内网ip都会变化

公网ip变成VPN服务器的地址；

内网ip变成VPN为计算机分配的一个虚拟内网ip，这个ip通常位于VPN服务器所在网络中

 

22. 一个 HTTP 网络请求，从浏览器输入地址开始，到最终接收返回的页面，经历的完整流程

1. 用户在浏览器中输入网址，浏览器会首先查找本地缓存来获取网址对应的 IP 地址。如果缓存中没有对应的 IP 地址，则浏览器会向 DNS 服务器发送一个 DNS 查询请求，以获取对应网址的 IP 地址。

2. 浏览器根据 IP 地址与服务器建立 TCP 连接。TCP 是一种可靠的协议，它可以保证数据传输的可靠性。在建立连接之前，浏览器会通过三次握手的方式与服务器进行通信，确认连接的可靠性。

3. 通过建立的 TCP 连接，浏览器向服务器发送 HTTP 请求报文。HTTP 请求报文包含了请求行、请求头、请求体等信息，用来描述客户端需要的资源和服务。例如，请求行包括了请求方法（GET、POST等）、请求的资源路径、HTTP 协议版本等。

4. 服务器接收到 HTTP 请求报文后，根据请求报文中的资源路径等信息，从服务器中获取相应的资源，生成 HTTP 响应报文，并通过建立的 TCP 连接发送回客户端。HTTP 响应报文包括了状态行、响应头、响应体等信息，用来描述服务器提供的资源和服务。例如，状态行包括了响应状态码（200、404等）、HTTP 协议版本等。

5. 浏览器接收到 HTTP 响应报文后，解析报文中的内容，根据响应状态码等信息进行处理。如果状态码为 200，表示请求成功，浏览器会将响应体中的内容显示在页面上；否则，表示请求失败，浏览器会显示相应的错误信息。

6. 在浏览器接收到 HTTP 响应报文之后，如果响应头中包含了缓存信息，浏览器会将响应内容缓存起来，以便下次访问相同资源时可以直接从本地缓存中获取，提高访问速度。

 

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