计算机网络入门

计算机网络入门

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基础知识

  1. bps：bit per second

RIP协议

RIP（Routing Information Protovol，如有信息协议）是一种内部网关协议（IGP），同时是一种动态路由选择协议，用于自治系统（AS）内的如有信息的传递。RIP到达应用层，它操作更新路由器内的路由表，然后让处于网络层的路由器转发IP报文。

RIP特点：坏消息传得慢。

MSS

MSS（最大报文段长）是TCP协议定义的一个选项，MSS选项用于在TCP链接建立时，收发双方协商通信时每一个报文段所能承载的最大数据长度。

IP地址

判断IP地址属于哪一类

  1. A类网络的IP地址范围为：1.0.0.1 ~ 126.255.255.254；
  2. B类网络的IP地址范围为：128.1.0.1 ~ 191.255.255.254；
  3. C类网络的IP地址范围为：192.0.1.1 ~ 223.255.255.254；

Nyquist-Shannon 采样定理 & Shannon第二定理

先规范一下名词。Nyquist-Shannon 采样定理，常被叫做：Nyquist采样定理、Shannon采样定理、采样定理、Nyquist定理、奈奎斯特定理······这里我们使用“Nyquist-Shannon 采样定理”这个叫法。Shannon第二定理常被叫做：香农第二定理、香农定理······这里我们使用”Shannon第二定理“这个叫法。

下面简单介绍下这两个定理：

  1. Nyquist-Shannon 采样定理：计算无噪声情况下的极限数据传输速率。C = 2 * W * log2V。（V：信号状态数；W：信道带宽，单位Hz；C：传输速率，单位bps，即bit/s；）
  2. Shannon第二定理：计算有噪声信道极限数据传输速率。C = W * log2(1 + S/N)。（S：信号平均功率，单位瓦；N：噪音平均功率，单位瓦；S/N：信噪比，注意这里的单位不是dB；W：信道带宽，单位Hz；C：传输速率，单位bps，即bit/s；）（有时只给出了分贝数dB，此时要自己换算出S/N，分贝数dB = 10*log10(S/N)。）

IEEE 802.11

IEEE 802.11数据帧

数据帧（Data Frame）就是数据链路层的协议数据单元，它包括三部分：帧头、数据部分、帧尾。其中，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等；数据部分则包含网络层传下来的数据，比如IP数据包。

在发送端，数据链路层把网络层传下来的数据封装成数据帧，然后发送到链路上去；在接收端，数据链路层把收到的数据帧中的数据取出，然后上交给网络层。不同的数据链路层协议对应着不同的数据帧，所以数据帧有多种，比如PPP帧、MAC帧等，具体格式也有所差别。

数据帧的实际形式取决于网络的形式：数据帧究竟是哪种类型，完全取决于subtype（子类型）为，而与其它位是否出现在帧中无关。下面介绍一下通信中的一些缩写：

  1. DA: Destination or Target Address，目标地址。
  2. SA: Source Address，源地址。
  3. TA: Transmitter Address，转发器地址。
  4. RA: Receiver Address or Remote Address，接收器or远程地址
  5. SSID: Service Set Identifier，也可以写为ESSID，用来区分不同的网络，SSID可以看做是一个局域网的名称，只有SSID相同的电脑才能在局域网下相互通讯。
  6. AP: Access Point，WIFI中的无线接入点，一个AP是一个无线网络的创建者（比如发射WIFI信号的路由器），是网络的中心节点。
  7. STA: Station，STA站点，每一个连接到无线网络中的终端（比如手机、电脑）都可以称为一个STA。
  8. BSSID: Basic Service set Identifier，指STA的MAC地址在一个AP的基础网架构下，在这个区域中唯一地定义了一个编码。

IEEE 802.11数据帧有4种子类型，分别是:

  1. IBSS：这种帧地址1是RA/DA，地址2是SA，地址3是BSSID。img
  2. From AP：AP发送的帧；这种帧地址1是DA/RA，地址2是TA（BSSID），地址3是SA。img
  3. To AP：发送至AP的帧；这种帧地址1是RA（BSSID），地址2是SA，地址3是DA。img
  4. WDS：这种帧地址1是RA，地址2是TA，地址3是DA，地址4是SA。img

ISO/OSI参考模型和TCP/IP参考模型

层级 实体 概念 协议
应用层 RIP、BGP、FTP、IMPA、POP3、TFTP、HTTP、SNMP、SMTP、DNS、Telnet
表示层 TCP/IP协议没有这层 没有协议
会话层 TCP/IP协议没有这层 没有协议
传输层 网关 TCP、UDP
网络层 路由器（实现了网络模型的下三层） 广播域、子网；能隔离冲突域； IP、ICMP、OSPF、IGMP、ARP（在TCP/IP模型中是网络层，OSI模型中是数据链路层）
数据链路层 交换机（多端口网桥）、网桥 冲突域；能隔离冲突域； SLIP、CSLIP、PPP、RARP、MTU
物理层 集线器（多端口中继器、信号中继放大器、HUB）、中继器 网段；不能隔离冲突域 ISO 2110、IEEE 802、IEEE 802.2

模型3D图（本图并非严格意义上的ISO/OSI参考模型或TCP/IP模型）：

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协议简介

  1. RIP（应用层）：基于UDP，一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，通过广播UDP报文来交换路由信息。
  2. OSPF（网络层）：基于IP，一个内部网关协议，不使用传输协议，如UDP或TCP，而是直接使用IP包封装它的数据。
  3. BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议，应用层）：基于TCP，一个外部网关协议，用TCP封装它的数据。可以说BGP是最复杂的路由协议，它是应用层协议，其传输层使用TCP，默认端口号是179，可认为其连接是可靠的。
  4. FTP（应用层）：基于TCP，FTP使用控制连接和数据连接，控制连接存在于整个FTP会话过程中，数据连接在每次文件传输时才建立，传输结束就关闭。默认情况下FTP使用TCP 20端口进行数据连接，TCP 21端口进行控制连接。但是，是否使用TCP 20端口建立数据连接与传输模式有关，主动方式使用TCP 20端口，被动方式由服务器和客户端自行协商决定。
  5. ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议，网络层）：一个通过解析网络层地址来找寻数据链路层地址的网络传输协议，通过解析网络IP地址来定位MAC地址，在IPv4中非常重要，但是在IPv6中“邻居发现协议（NDP)”被设计用来代替ARP。OSI模型中ARP属于数据链路层；而在TCP/IP模型中，ARP属于网络层。
  6. PPP（Point to Point Protocol，点对点协议，数据链路层）：控制数据链路的建立，对广域网的IP地址进行分配和管理，允许同时采用多种网络层路由协议，能够配之和测试数据链路，有效进行错误检测。

RFC文档

根据RFC文档描述：

  • 0.0.0.0/32：可以作为本主机在本网络上的源地址。
  • 0.0.0.0/8：表示本网络中的全部主机。
  • 0.0.0.0/0：路由器配置中可用0.0.0.0/0表示默认路由。
  • 127.0.0.1：回送地址，以它为目的IP的数据将被立即返回到本机，不能作为源地址。
  • 255.255.255.255：广播地址，不能作为源地址。

多帧滑动窗口和后退N帧协议（GBN）

在后退N帧式ARQ（Automatic Repeat-reQuest，自动重传请求，是OSI模型中数据链路层的错误纠正协议之一）中，发送方不需要在收到上一帧的ACK后才开始发送下一帧，而是可以连续发送帧。当接收方监测到失序的信息帧后，要求发送方重发最后一个正确接收的信息帧之后的所有未确认帧；或者当发送方发送了N个帧后，若发现该N个帧的前一个帧在计时器超时后仍未返回确认信息，则该帧被判为出错或丢失，此时发送方就需再重传出错帧以及随后的N个帧。简单来说：接收帧只允许按顺序接收。

源站向目的站发送数据帧，当源站发完0号帧后，可以继续发送后序的1号帧、2号帧等。源站每发送一帧就要为该帧设置超时计时器。由于连续发送了许多帧，所以确认帧必须要指明是对哪一帧进行确认。为了减少开销，GBN协议还规定接收端不一定每收到一个正确帧就必须发回一个确认帧，而是可以在连续收到好几个正确的确认帧后，才对最后一个数据帧发确认消息，或者可以在自己有数据要发送时才将对以前正确收到的帧加以捎带确认。这就是说：对某一数据帧的确认就表明该数据帧和这以前所有的数据帧均已确认无误地受到了。

ACK(n+1)表示对第n号帧的确认，表示接收方已正确收到第n帧及之前的所有帧，下一次期望收到第n+1号帧（也可能是第0号帧）。接收端只按序接收数据帧。即便在有差错的2号帧之后又受到了6个正确帧，但接收端也必须将这些帧丢弃。接收端虽然丢弃了这些不按序的无出错帧，但应重复发送已经发送过的最后一个帧的确认帧ACK1（这是为了防止已经发送过的确认帧ACK1丢失）。

后退N帧协议的接收窗口为1，可以保证按序接收数据帧。若采用n个比特对帧编号，则其发送窗口的尺寸Wt应满足：1 <= Wt <= 2n-1。若发送窗口尺寸大小为2n-1，则会造成接收端无法分辨新帧和旧帧。

后退N帧协议一方面因连续发送数据帧提高了信道的利用率，另一方面，又在重传时必须把原来已正确发送的数据帧再传一次降低了信道利用率。因此，若信道的传输质量很差导致误码率较大时，后退N帧协议不一定优于停止等待协议。

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参考资料

  1. 百度百科
  2. 知乎
  3. 通信中的DA，SA，TA，RA分别是什么意思？
  4. 王道《2020年计算机专业基础综合考试真题思路分析》
  5. AP和STA模式分别是什么意思
  6. WIFI：802.11协议帧格式
  7. IP地址0.0.0.0表示什么
  8. 如何判断IP地址是A类B类还是C类？
  9. BGP漫谈
  10. RIP、OSPF等路由协议严格意义上讲属哪一层?
  11. ARP 属于哪层协议
  12. PPP协议的作用
  13. 3.4.3 多帧滑动窗口和后退N帧协议（GBN）
posted @ 2019-12-12 13:00  keep250  阅读(431)  评论(0)  编辑  收藏  举报