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1-概述

2024-09-20
julyfunnotes技术学习计网

part1: https://blog.csdn.net/weixin_50295745/article/details/129938124part2: https://blog.csdn.net/weixin_50295745/article/details/130569786 节点: 手机电脑路由器，链路: 有线和无线连接历史阶段1983 TCP/IP，分组交换网 ARPANET未商业化三级树形结构: 主干网 - 地区网 - 局域网ISP (Internet Service Provider).ISP 例如移动联通IXP 允许地区 ISP 交换不经过主干 ISP90 年代 www 出现树形: 主干 ISP - 主干 ISP（可互连接） - 地区 ISP - 本地 ISP - 校园网 / 公司 - 主机标准化机构不说了。边缘部分（终端，不负责转发数据）通信方式CS(Client/Server)P2P(Peer to Peer): 任何主机可以是客户端也可以是服务器分组交换打电话会独占链接，不适合网络传输。路由器存储转发过程:暂存收到的分组检查分组头部查找转发表（由路由器动态维护）按头部的目的地址，找到合适的接口转发出去 #qm what's 接口?分组交换缺点:排队延迟不保证带宽，不保证谁用的多谁用得少头部信息开销复用技术: #qm for what?频分复用 - 不同包调频时分复用 - 时间片轮转统计复用报文交换: 部分流水线化（太慢了）计网分类PAN (Personal Area Network) 10m 就是热点LAN (Local) 一公里，高速通信线路例如学校内MAN (Metropolitan) 城市WAN (Wide) 很远使用者: 分为公用网，专用网（校园公司网）把终端接入网络的网络: AN. 居民不太方便直接接入 ISP，需要一个路由器中转性能速率 bit/s 通常指额定速率，不是实际运行速率带宽 bit/s : 一个信道可通过的理论数据率，可以认为控制吞吐量: 就是实际带宽，还是 bit/s注意 1M bit/s 是 1e6，而 1MB 是 $2^20$时延发送时延 = 数据长度 / 速率传播时延 = 传播距离 / 传播速率 （光纤为 2 / 3 光速）排队时延处理时延三大类交换的区别报文交换可以一段路走到黑，也可以分开几段走分组交换数据报交换: 是最基本的分组交换虚电路交换: 不用分配带宽，不会占用固定线路（可交叉） #qm 啥玩意交换时间计算分组交换网络: 如果有 n 个交换节点，总时间 T = 第一个节点发送所有组数据 + 剩下 (n - 1) 节点转发完最后一组的时间 (因为至少要接收到一组数据才能开始转发)报文交换，每个节点都要消耗全部分组时间电路交换，建立好链接的前提下只有一个节点的时间时延带宽积传播时延 × 带宽。这是对于传输链路计算的，衡量链路是否被充分利用。可理解为发送端发出但未到达接收端的 bit 量（管道里滞留的信息量）往返时间 RTT从发送方送完数据到发送方收到接收方回复的时间。计算方式，在这里就是 $2 times "传播时延" + "校验时间" + "确认包的发送时延"$:计算有效数据率: $"有效数据率" = "数据长度" / "实际消耗总时间" = "数据长度" / "发送时间 + RTT"$，代表从开始发送到确认对方收到整个过程的速率。题目可能会直接给 RTT，让你计算有效数据率之类的。利用率信道利用率: 信道用多大比例的时间是被使用的。利用率也不是越高越好，$D_"网络当前时延" = D_(0 "空闲时延") / (1 - U_"利用率")$网络利用率: 全网络信道利用率的加权平均体系结构Arpanet 提出的抽象方法:抽象分层统一标准模块独立协议与划分层次ISO 提出了 OSI(open system interconnection) 7 层理想模型，但是实际上不采用。计网体系结构定义:定义层次定义层次内部协议，即这个层次要实现的功能协议只是规则，具体实现由厂商来做协议语法: 数据格式语义: 格式表达含义和功能同步: 完成一个任务需要的操作和时序，例如 TCP 的握手层内功能:差错控制: 可靠性流量控制: 发送速率必须使得接收端来得及接受分段和重装: 传输大数据时需要分段，接收端还原复用和分用: 发送端几个高层会话复用一个低层连接，接收端分用还原连接建立和释放: 交换数据前建立一条逻辑连接，数据传输完毕后释放物流分层示例:TCP/IP 四层模型不是严格的标准，现在通用的是五层模型:应用层: 进程间交换信息，为用户服务 | https传输层: 在两台主机的进程之间传输数据。上一层是用这个数据，传输层是传这个数据 | TCP（稳定链接，可靠数据） UDP （无连接，最快传输服务）网络层: 为不同主机提供通信服务，包括路由选择（通过算法为路由器生成转发表）和转发（依据转发表将分组发送到下一个路由器） | IP 协议，数据单位为 IP 数据报数据链路层: 实现相邻节点的可靠通信 | 以太网 or WiFi，数据单位为帧，做差错检验, MAC 地址物理层: 传输 bit | 协议规定物理接口的规格，几根引脚，如何链接应用层确定用法，传输层 tcp 确定进程，网络层 ip 确定主机，链路层从 bit 流中划分数据，物理层确定物理属性每一层都有一种数据传输单元 (PDU)，主机虽然不同，但协议和 PDU 封装解封规则一样.路由器不需要最上面两层，顺着下面三层解析 IP 就行。每多一层协议，↑就会多一层 header实体，协议，服务，服务访问点实体就是那一层东西协议: 同一层实体之间沟通的约定服务: 下层实体为上层实体提供功能接口服务上下层沟通需要用到交换服务原语 #qm接口就是服务访问点 SAP (Service Access Point)OSI 七层架构与上述架构的区别将应用层拆层了三个，又称资源子网应用层: app表示层: 统一不同系统之间的数据格式差异会话层: 建立进程之间的通信会话传输层: 运行精简的的 tcp & udp 为会话层提供服务底下三层: 通信子网流量控制在不同层的区别传输层 - https: 端到端流量控制网络层 - ip: 整个网络链路层: 两个相邻节点tcp 流量控制详细见: https://blog.csdn.net/qq_17347313/article/details/107283556考点PDU & 功能| 层 | PDU | 功能 | | --- | ------------------- | --------- | | 物理层 | bit | bit 传输 | | 链路层 | 保证帧内无差错 | | | 网络层 | 分组（数据报） | 路由，连接异构网络 | | 传输层 | tcp: 报文段 udp: 用户数据报 | | | 会话层 | | | | | | | | 应用层 | | 各种应用协议 |数据控制差错控制（内部校验），可靠传输，流量控制（点对点局部控制）：链路层网络层传输层都有拥塞控制：链路层没

2-物理层

2024-09-20
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功能：屏蔽不同传输媒体和通信手段之间的差异，为上层提供一个统一的 bit 传输服务至于怎么屏蔽就是物理层的协议，又称规程接口特性：机械特性：形状，引线数目，固定和锁定装置电气特性：电压，阻抗，速率(如 20kb/s)功能特性：某一个电气特性代表什么含义 - 比如每个引脚高电平代表什么，低电平代表什么过程特性：规定接口上发生的各种事件的时间顺序数据通信系统的模型三大部分：发送端 = 信源 + 发送器传输网络接收端 = 接收器 + 信image.png信道编码调制信道通信：源和终点时间传输信息信道：传输的通道。分为单工，半双工，全双工传输的内容：信息：你要表达的意思消息：信息的载体。如图片数据：消息的实体。例如比特和模拟数据信号：消息的载体。数字信号和模拟信号调制最开始产生的信号叫做基带信号，信号之间会干扰（比如频率相同）调制方法：基带调制：对基带信号进行波形变化，例如用高低电平表示 0 1带通调制：使用载波将基带信号的频率提高，并且变成模拟信号调制是变成模拟信号，编码是变成数字信号考点：数字信号和模拟信号的转换关系数字转数字使用数字发送器搭配若干数字信号编码数字转模拟调制器调制方法模拟转数字PCM （脉冲编码调制），例如 CD 采样采样（两倍频率才能无损），量化（分级），二进制编码（128 级为 7 为编码）模拟转模拟放大器和调制器模拟信号加载到再摸信号传输，如电话机 ☎️数字信号编码: 01 => 电平不归零制（NRZ）：用高低区分 01无时钟信息，需要搭配时钟使用否则无法区分连续的 0/1归零制（RZ）：每个周期末端归零表示同步信息如图为单极性归零原理：image.png曼彻斯特：用一个跳变表示一个比特。比如高跳低位 1，低跳高为 0。自带同步信息所以最常用差分曼彻斯特编码反向不归零制（NRZI） - 什么玩意image.pngk'j#跳过 调制：将 01 => 正弦波ASK: 用幅度区分 0 1FSK：用频率区分 0 1调相：用相位区分 0 1信道的极限容量奈氏定律: #跳过香农定律：若带宽 $W$，信号平均功率 $S$，高斯噪声功率 $N$ 则最高速率 $$ C = W log_2 (1 + S / N) ("bit" slash s) $$信噪比 (dB) = $10 log_10 (S slash N) ("dB")$#跳过 速率计算物理层下的传输媒介导引型：电磁波沿着固态媒体传播非导引型：自由空间传播（无线技术）频谱：image.png导引型传输媒体双绞线：两根铜线发射的电磁波相互抵消UTP: 无屏蔽双绞线STP: 屏蔽双绞线，贵且需要接地，抗干扰如何购买：image.png同轴电缆：绝缘保护套层 + 外导体屏蔽层 + 绝缘层（厚）+ 内导体，但不用了光纤：电转光 => 全反射传输 => 光转电。光纤是数字信号，亮暗为 01多模光纤：折射次数多，强度衰减快，搭配发光二级管这样的低质量光源，局域网连接用的多，远距离需要中继器单模光纤：折射角度极小光源：半导体激光器远距离传输BASE10: 同轴电缆BASE-T：双绞线BASE-F: 光纤非导引型传输媒体微波：不能绕行，会穿透电离层，接力方法：卫星同步卫星：GPS地轨道卫星：星链地面微波接力：蜂窝网络信道复用技术频分复用 FDM: 一个用户自始至终占用一个频带。容量小时分复用 TDM: 用户按照时间片轮转占用，每次占用全部频段。容量也小统计时分复用 STDM: #跳过波分复用：光信号分频k'j率补充: 中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关的区别https://blog.csdn.net/weixin_30297281/article/details/96976846?spm=1001.2101.3001.6661.1&utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7EBlogCommendFromBaidu%7EPaidSort-1-96976846-blog-21070807.235%5Ev43%5Epc_blog_bottom_relevance_base9&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7EBlogCommendFromBaidu%7EPaidSort-1-96976846-blog-21070807.235%5Ev43%5Epc_blog_bottom_relevance_base9&utm_relevant_index=1中继器: 仅放大信号集线器 HUB: 碰撞检测 + 再生整形放大，不记录 MAC，广播发送，工作于物理层网桥:是数据链路层设备，隔离子网。连接两个集线器交换机: 多对多通信路由器：网络层设

3-数据链路层

2024-09-20
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概述数据链路层负责将 bit 分成若干帧封装成帧 + 透明传输只有链路层加帧首和帧尾。因为只有这层用于定界，其他首部只是附带信息MTU: 最大传送单元定界符 + 字节填充法指定帧开始符和帧结束符 SOH 和 EOT。帧内数据的 SOH, EOT 和 ESC 前面都加 ESC0 比特填充：定界符不限长度 #qm也可以在物理层特殊编码（0 1 以外）表示帧定界。差错控制纠错码：海明码等，找到错误位置，用于频繁出错处（如无线链路）检错码：奇偶校验 / CRC 校验，错了就丢弃 + arq 重发 (arq: 确认+重传机制确保可靠)，用于光纤等image.png奇偶校验：奇偶校验核心就是补充校验位后让1的数量是奇/偶数个 比如奇校验，00101变成001011无差错和无错误：无差错是以接近 1 的概率无误PPP 协议用于两个节点之间建立点对点协议，适用于远程访问等场景PPP 子协议：LCP 链路控制协议 身份验证 链路管理 + NCP 网络控制协议 与网络层协议配合PPP 协议:image.png同步传输: 面向比特传输，定界符为 bit 序列。例如定界符是 01111110，则一旦发现五个连续 1，就插入一个 0，接收端遇到 5 个连续 1 就忽略后面的 0异步传输：以字节为单位，用字节填充法保证透明传输 (防止传输的内容对帧定界造成干扰)#跳过广播信道链路层一般称局域网 = 以太网。其实还有令牌环网和 FDDI。以太网适合多点接入的局域网本质上所有机器共享一条总线信道，一定会发生碰撞静态分配：适用于用户少的场景频分复用，时分复用 ...动态分配：bandwidth 会动态分配随机接入受控接入以太网为什么快：直接发帧，不建立逻辑连接和确认身份功能精简，消除比特差错，忽略传输差错曼彻斯特编码，自带同步信息便于广播只需要广播的时候附带目标 mac，只有 mac 地址匹配的才会做出响应网卡image.png功能：向上在操作系统中安装驱动，向下实现以太网协议CSMA / CD 协议 #在后面集线器和总线没啥区别，用 CDMA / CD 协议，半双工，在物理层工作；交换机摒弃 CSMA / CD，全双工，工作在链路层利用率分析image.pngimage.pngMAC 层IP 地址随着局域网变化而变化而 MAC 物理地址固化在适配器的 ROM (read-only) 上全球 48 位标准mac 帧是链路层帧的一种实现方式46 - 1500 字节的 MTU，总长度 64-1518B除了数据以外，有目标地址和原地址各占 6 字节2 字节表示上一层协议4 字节 FCS 校验码（比如使用 CRC）没有界定符，采用物理层前导码，尾部则是以太网强制两个帧之间有间隔image.pngmac 帧有以太网 V2 格式和 IEEE 的 802.3 格式，前者常用收发逻辑适配器收到一个帧检查目标 MAC 地址与自己是否匹配。如果不匹配，或出现 FCS 校验错误或者帧长度错误，就丢弃。单播帧 unicast：一对一广播帧 broadcast: 给局域网所有机器返送多播真 multicast 组播介质访问控制 MAC为了避免信道冲突，需要使用 Macimage.pngCDMA 协

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