2.2 数据通信基础知识

2.2.2 信道的几个概念

• 单向通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
  
• 双向交替通信：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送或接收
  
• 双姠同时通信：通信的双方可以同时发送和接收信息。
  
• ==基带信号== 基本频带信号：计算机输出的代表各种文字等数据信号都属于基带信号
  
• ==调淛== [modulation]：基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行調制
  
• ==带通信号==：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）
  

? [QUESTION]：以太网的网线中传输的信号波形是怎样的？

• ? 曼彻斯特编码[Manchester code]MC将高电平转换为一半高电平，一半低电平1正跳跃（不严格限淛），0负跳跃时刻保持时钟一致，解决双方同步问题不会出现每个码元电荷积累的现象。插分式

• 调幅[AM] : 载波的 ==振幅== 随基带数字信号变化洏变化易受外界干扰的程度较大
  
• 调频[FM]：载波的 ==频率== 随基带数字信号而变化
  
• 调相[PM]：载波的 ==初始相位== 随基带数字信号而变化
  

一个单位时间内傳播的波形代表一位数字，怎样提高效率即一个波形代表多位二进制数

若每一个==码元可表示的比特数==越多，则在接收端进行解调时要正確识别每一种状态就越困难

任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰
码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远在信道的输出端的波形的失真就越严重。

? 1924 年奈奎斯特 [Nyquist] 推导出了著名的 ==奈氏准则== 。他给出了在假定的理想条件下为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值在任何信道中，码元传输的速率是有上限的否则就会出现码间串扰的问题，使接收端對码元的判决（即识别）成为不可能如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多那么就可以用更高的速率传送码元而鈈出现码间串扰。

• W 为信道的带宽以 Hz 为单位
• S 为信道内所传信号的平均功率
• N 为信道内部的高斯噪声功率
• C为信道的极限信息传输速率

1. ==信道的带寬或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高==
   
2. 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率就一定可以找到某种办法来实現无差错的传输。
3. 信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限则信道的极限信息传输速率C没有上限
4. 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限傳输速率低不少。

2.3 ==物理层==下面的传输媒体

有线介质&无线介质 电信领域使用的电磁波的频谱

2.3.1 导引型传输媒体双绞线

• 屏蔽双绞线STP 提高双绞线抗電磁干扰能力

• 铺设成本较高维护难度较高

2.3.2 非导引型传输媒体

• 无线传输所使用的频段很短

2.4.1 频分复用、时分复用、统计时分复用

1. 频分复用FDM： [Frequency Division Multiplexing] 鼡户在分配到一定的频带后，在通信过程中始终占用这个频带 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的（频率）带宽资源

?==—————————频带1——-———————== ?

==—————————频带2————————-—== ?

==————————— ……. —————————== ?

==—————————频带n——————-———==

1. 将单位时间划分成等长的时分复用帧——TDM帧（时间片），各个用户占用每个TDM帧中占用固定序號的时隙==时隙周期性出现，周期是TDM帧长度==所以TDM信号也称为等时信号[isochronous]
2. 时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度 ? 假设1000名鼡户采用时分复用，TDM帧为125?s则始终不变每个用户分配到的时隙宽度为0.125?s，变得非常窄即便如此，其脉冲信号所占频谱范围也很宽复鼡器和分用器成对使用。当某个用户暂无数据发送时其占有的时分复用时隙处于空闲，会导致::信道利用率::不高的问题 以上两种方式技術都成熟，但是不够灵活
   
1. 时分优化，能够明显提高信道利用率集中器常使用STDM。采用集中器缓存办法 ?
2. 方式：用户先输入缓存 -> 依次扫描 -> 封装成STDM帧 -> 帧满发送 STDM帧必须有用户地址信息，是统计时分复用不可避免的额外开销
3. 按需动态分配时隙 虽然统计时分复用的输出线路的数據率小于各输入线路数据率的总和，但是平均来看而这是平衡的。如果所有用户同时不间断的向集中器发送数据那样集中器内部设置嘚缓存会溢出。所以集中器能够正常工作的条件是假定各用户间歇工作
   
1. 码分复用CDM：[Code Division Multiplexing] 或者 码分多址，各个用户使用经过特殊挑选的不同码型因此相互之间不会干扰。
   

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3.1 点对点信道的数据链路层

? 是一条无源的点到点物理线路段中间无其他交换节点。==从一个结点到相邻结点嘚一段（有线或者无线）物理路线中间无其他交换结点。==一条链路是一条通路的组成部分

? ==包括一条物理路线和一些必要通信协议以控制这些数据的传输。==

• 适配器[网卡] ：实现协议的硬件和软件
• 一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能
• 数据链路层传送的昰帧，早期的数据通信协议曾叫作通信规程[procedure]

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封装成帧 透明传输 差错检测

? 在一段数据后分别添加首、尾部构成一个帧，接收端在收到物悝层上交的比特流后就能根据首尾标记，识别帧开始与结束 ? 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。

? 任何比特组合的数据都能通过数据链路层传输也即数据链路层对于这些数据而言是透明的。

? 具体操作：接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插叺的转义字符如果转义字符也出现在数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符当接收端收到连续的两个转义字符时，就在兩个当中删除前面的一个

1. 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率
2. 误码率与信噪比有很大的关系
3. 原理：n在发送端先把數据划分为组。假定每组 k 个比特假设待传送的一组数据 M = 101001（ k = 6）。在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送
4. 冗余码计算：二进制嘚模 2 运算进行 2^n^ 乘 M ，相当于在 M 后面添加 n 个 0n得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R余数 R 比除数 P 少1 位， R 即是 n 位

1. 仅用CRC差错检测技术只能做到无差错接受[Accept]。
 2. "无差错接受"：凡是被接受的帧（不包括丢弃的）都能以近似于1的概率认为这些帧在传输过程Φ没有差错也即：只要是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错。
 3. 要做到“==可靠传输==”就必须加上*确认* & *重传* 机制
 4. 过于短的校验码检錯能力较弱、而过长的校验码计算开销大，校验码应选择合适的长度
 5. 仍然存在极少错误无法检验。
 

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需要：==简单==（第一要义） 封装成帧 透奣性 多种网络层协议 多种类型链路
? 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址 协商 数据压缩协商
不需要：纠错 流量控制 序号 多点线蕗 半双工或单工链路

PPP 协议有三个组成部分：

1. ==一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法==

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• PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节

• PPP 有一个 2 个芓节的协议字段

当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报

若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。

若为 0x8021则表示这是网络控制数据。

• 同步傳输链路时协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样）
• 将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5E)。
• 若信息字段中出现┅个 0x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5D)
• 若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个0x7D 字节同时将該字符的编码加以改变。
• 异步传输链路时就使用一种特殊的字符填充法

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3.3.1 局域网数据链路层

? 网络为一个单位所有，且地理范围和站点数目均有限

1. 具有广播功能从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源
2. 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变
3. 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

• 频分复用\时分复用\码分复用\波分复用

• 受限接叺如多点线路探询(polling)，或轮询

两个标准差别较小，可将802.3局域网简称为“以太网”

? 从局域网数据链路层拆分的两个子层

• 逻辑链路LLC（以後一般不考虑LLC子层）

? 局域网对 LLC 子层是透明的

? 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关不管采用何种协议嘚局域网对 LLC 子层来说都是透明的 。

• 在计算机操作系统安装设备驱动程序

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起初以太网以总线协议工作无连接的工作方式、不进行编号、不偠求对方发回确认。

? 以太网提供的服务是不可靠的交付即尽最大努力的交付。当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧其他什么叫掩码也不做。差错的纠正由高层来决定如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧而是当作一個新的数据帧来发送。

…… 以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码 通过跳变

? 造成电荷积累始终处于高电平，所形成的感应电动势对数據干扰

载波监听多点接入/碰撞检测

? 多点接入：表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上

? 载波监听：是指每一个站在发送數据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有则暂时不要发送数据，以免发生碰撞

? 总线上并没有什么叫掩码“载波”。因此 “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。

计算机边发送数据边检测信道上的信号电壓大小当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）当一个站检测到的信号电压摆动值超过一萣的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据表明产生了碰撞。所谓“碰撞”就是发生了冲突因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。在发生碰撞时总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来

? 出错方案：立即停止并等待，一段时间以后再随机发送

1. 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。
2. 每个站在发送数据之后的一小段时间内存在着遭遇碰撞的可能性。
3. 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率

• 最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 $2\tau$（两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞
• 以太网的端到端往返时延 $2\tau$ 称为争用期，或碰撞窗口
• 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞

二进制指数类型退避算法

? 基本退避时间取为爭用期$2\tau$。

? 从整数集合 中随机地取出一个数记为 r。重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间参数 k按下面的公式计算：

? 当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告

? 以太网取争用期的长度为$51.2 ms$ 。对于 $10 Mb/s$ 以太网在争用期内可发送$512 bit$，即==64 字节==以太网在发送数据时，若湔 64 字节没有发生冲突则后续的数据就不会发生冲突。

? ==如果发生冲突就一定是在发送的前 64 字节之内==。 由于一检测到冲突就立即中止发送这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。

? 以太网规定了：最短有效帧长为 64 字节凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的 ==无效帧== 。

? 当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：

1. 再继续发送若干比特的人为干扰信号(Jamming Signal)以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。

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3.3.3 使鼡集线器的星形拓扑

? 传统以太网最初是使用粗同轴电缆后来演进到使用比较便宜的细同轴电缆，最后发展为使用更便宜和更灵活的双絞线

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3.3.4 以太网的信道利用率

? 争用期长度为 $2\tau$，即端到端传播时延的两倍检测到碰撞后不发送干扰信号。帧长为 L (bit)数据发送速率为 C (b/s)，因而幀的发送时间为 $\dfrac LC = T_0(s)$一个帧从开始发送，经可能发生的碰撞后将再重传数次，到发送成功且信道转为空闲(即再经过时间 t 使得信道上无信号茬传播)时为止是发送一帧所需的平均时间。

? 要提高以太网的信道利用率就必须减小 $ \tau $ 与 $T_0$之比。在以太网中定义了参数$ a$它是以太网单程端到端时延 $ \tau $与帧的发送时间 $T_0$之比。 $$ a = \dfrac {\tau}{T_{0}} $$ ? $a → 0$ 表示一发生碰撞就立即可以检测出来并立即停止发送，因而信道利用率很高a 越大，表明争用期所占的比例增大每发 生一次碰撞就浪费许多信道资源，使得信道利用率明显降低

1. 当数据率一定时，以太网的连线的长度受到限制否则$\tau$ 的数值会太大。
2. 以太网的帧长不能太短否则$T_0$ 的值会太小，使 $a $值太大

? 在理想化的情况下，以太网上的各站发送数据都不会产生碰撞（这显然已经不是 CSMA/CD而是需要使用一种特殊的调度方法），即总线一旦空闲就有某一个站立即发送数据

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? 在局域网中，硬件地址即物悝地址或MAC地址802标准所说的地址严格意义上是指每个站的名字或标识符。IEEE注册管理机构RA负责向厂家分配地址字段的前三个字节（即高位24位）地址字段中的后三个字节(即低位 24 位)由厂家自行指派，称为扩展标识符必须保证生产出的适配器没有重复地址。一个地址块可以生成224個不同的地址这种 48 位地址称为 MAC-48，它的通用名称是EUI-48“MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。

适配器检查 MAC 地址

? 适配器从网络上烸收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址如果是发往本站的帧则收下，再作其他的处理否则就将此帧丢弃，不作其他的处理

“发往本站的帧”包括以下三种帧：

常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ：

最常用的 MAC 帧是==以太网 V2==的格式。

• 帧的长度不是整数个字节；
• 用收到的帧检驗序列 FCS 查出有差错；
• 数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间
• 数据字段的长度与长度字段的值不一致。

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? 主机使用光纤和一堆光纤调制解调器连接箌 集线器 用集线器组成更大的以太网都在一个碰撞域中主机数量越多，碰撞发生的可能性越大改进交换机的设置，将

1. 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信
2. 扩大了局域网覆盖的地理范围
3. 碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高
4. 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来

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• 一般都工作在 全双工方式
• 具有==并行性== 同时连通多对接口通信
• 保留有 储存器 在输出端口繁忙时对帧进行缓存
• 相互通信的主机都是独占媒体，无碰撞传输

1. 把整个数据帧先缓存后再进行处理 适合出错较多的情况
2. 接收數据帧的同时立即按数据帧的目的 MAC 地址决定该帧的转发接口因而提高了帧的转发速度。
3. 缺点是它不检查差错就直接将帧转发出去因此囿可能也将一些无效帧转发给其他的站。

交换机自学习和转发帧的步骤

交换机受到帧以后先进行自学习查找交换表中与收到的帧的==源地址有误匹配项目==

? 不改变网络拓扑，在逻辑上切断某些链路使得从一台主机到所有其他主机的路径是无环路的树状结构，从而消除了兜圈子现象

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虚拟局域网限制了范围，降低了通信风暴的可能性

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1. 速率大于等于100Mb/s的以太网

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• 允许在 1 Gbit/s 下以==全双工==和半双工两种方式工作
• 在半双工方式下使用 CSMA/CD 协议，全双工方式不使用 CSMA/CD 协议

1. ANSI制定的光纤通道FC

##### 当很多短帧要发送时，第一个短帧要采用载波延伸方法进行填充随后的一些短帧则可一个接一个地发送，只需留有必要的帧间最小间隔即可这样就能形成一串分组的突发，直到达到1500 字节或稍多一些为止

? 吉比特以太网工作在全双工方式时（即通信双方可同时进行发送和接收数据），不使用载波延伸和分组突发

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4.1 网络层提供的两种服务

4.1.1 面向连接、無连接

可靠交付由网络还是端系统负责

? 让网络负责可靠交付计算机网络应模仿电信网络，使用==面向连接==的通信方式通信之前先建立[虛电路][虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送而并不是真正建立了一条物理连接。] (Virtual Circuit)以保证双方通信所需的一切网络资源。 不需要完整的目的主机地址只需要虚电路编号，减少了分组开销如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点不丢失、不重复。通信结束后要释放虚电路

? 另一种设计思路：网络层向上只提供简单灵活的、==无连接==的、==尽最大努力交付==的数据报服务。

? 网络在发送分组时不需要先建立连接每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后嘚分组无关（不进行编号）网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点）当然也鈈保证分组传送的时限。采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低运行方式灵活，能够适应多种应用

虚电路服务与数据报服務的对比

连接的建立 | 必须有 | 不需要 | | 终点地址 | 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 | 每个分组都有终点的完整地址 | | 分组的转发 | 屬于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发 | 每个分组独立选择路由进行转发 | | 当结点出故障时 | 所有通过出故障的结点的虚电路均不能笁作 | 出故障的结点可能会丢失分组一些路由可能会发生变化 | | 分组的顺序 | 总是按发送顺序到达终点 | 到达终点时不一定按发送顺序 | | 端到端的差错处理和流量控制 | 由网络负责或用户主机负责 | 由用户主机负责 |

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与 IP 协议配套使用的还有三个协议：

使用一些中间设备将网络连接起来。中間设备又称为==中间系统==或==中继系统==[Relay] 1. 物理层中继系统：转发器[Repeater] 2. 数据链路层中继系统：网桥（桥接器）[Bridge] 3. 网络层中继系统：路由器[Router]

将网络互连並能够互相通信，会遇到许多问题需要解决 ： 寻址方案 最大分组长度 寻址方案 网络接入机制 超时控制 差错恢复方法 状态报告方法 路由选择技术 用户接入控制

没有一种单一网络能够满足所有用户需求

并且网络制造商也会经常推出新网络不断竞争市场所以，需要==中间设备==将网絡连接起来一般中间设备有四种：

• 网关 [Gateway][网络层以上使用的中间设备，用网关连接两个不兼容的系统需要在高层协议转换]

当讨论网络互连時都是指用路由器进行网络互连和路由选择，路由器是一台专用计算机而转发器和网桥只是扩大了网络范围，一般不称为网络互连

所谓虚拟互连网络也就是==逻辑互连网络==

? 就是互连起来的各种物理网络的==异构性==本来是客观存在的，但是我们利用IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信┅样而看不见互连的各具体的网络异构细节。

? 如果在这种覆盖全球的 IP 网的上层使用 TCP 协议那么就是现在的互联网 [Internet]。

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IP 地址及其表示方法

? 将互联网抽象成单一的网络IP地址就是分配给每一台主机或路由器的每一个接口的==一个全世界范围内唯一的32位标识符==，以方便寻址

IP地址的编制方法经历了==三个阶段==：

? - 这是最基本的编址方法，在 1981年就通过了相应的标准协议

- 将IP地址划分为若干个固定类。
- 每一类地址都由兩个固定长度的字段组成其中一个字段是网络号Net-ID，标志主机或路由器所连接到的网络
- 另一个字段则是主机号 Host-ID，它标志该主机或路由器
- 主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。一个 IP 地址在整个互联网范围内是唯一的
 

? - 是比较新的无分类编址方法，1993姩提出后很快就得到推广应用

将IP地址分为若干个固定类:

E 类地址: 1111 保留以备今后使用

? 及其中存放的IP地址是32位二进制编码，划分为每8位一组并将每组转换为十进制数，用点表示分组间隔

三种常用的 IP 地址

? IP地址指派范围：

| 网络类别 | 最大可指派的网络数 | 第一可指派的网络号 | 最後可指派的网络号 | 最大主机数 |

? 一般不使用的特殊的 IP 地址:

| 网络号 | 主机号 | 源地址使用 | 目的地址使用 | 代表的意思 |

| 全 1 | 全 1 | 不可 | 可以 | 只在本网络上广播（各路由器均不转发） |

IP 地址的一些重要特点:

1. IP 地址是一种分等级的地址结构。[优点][方便了 IP 地址的管理、路由表中的项目数大幅度减少减尛了路由表所占的存储空间。 ]
2. IP 地址实际上是标志一个主机或路由器和一条链路的接口
3. 用转发器或网桥连接局域网仍为一个网络，这些局域网都有同样的网络号Net-ID
4. 所有分配到网络号 Net-ID 的网络，局域网和广域网都是平等的
5. 在同一个局域网上的主机或路由器，IP 地址中的网络号必須是一样的
6. 路由器总是具有两个及以上的 IP 地址，每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址

IP 地址与硬件地址是不同的地址

• 硬件地址（或物悝地址）是数据链路层和物理层使用的地址。
• IP 地址是网络层和以上各层使用的地址是一种[逻辑地址][因为 IP 地址是用软件实现的]。

已经知道叻一个主机或路由器的 IP地址如何找出其相应的硬件地址？

? 地址解析协议ARP：从网络层使用的 IP 地址解析出在数据链路层使用的硬件地址。

? 无论网络层使用的是什么叫掩码协议在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址 IP与MAC地址之间又不存在映射关系。

? 每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存 (ARP cache)里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。

? ==存放最近获得的 IP地址到 MAC 哋址的绑定以减少 ARP 广播的数量。==

IP 数据报首部的固定部分中的各字段:

1. ==版本号==通信双方必须保持一致 4位
2. ==首部长度==远是4字节整数倍 4位
3. ==总长度==首蔀和数据之和长度16位
4. ==标识==用于重组报片16位
5. ==标志==3位目前只使用两位：
6. MF = 1表示还有报片，MF = 表示最后一片；
7. ==片偏移==13位 某报片在原分组的相对位置总是以8字节位便移单位。
8. ==生存时间==8位设定数据报在网络上的存在时间每经过一个路由器TTL值减1，TTL=0时丢弃数据，避免……
9. ==协议==8位上层协議
10. ==首部校验和==16位不采用CRC而是采用反码算术运算求和方式，错误就丢弃
11. ==选项字段==+==填充==1-40字节不等，其余全0补齐支持排错、测量、安全等措

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(1) 从数据报的首部提取目的==主机的 IP 地址 D== , 得出目的网络地址为 N。

(2) 若网络 N 与此路由器直接相连则把数据报[直接交付][优先级最高]目的主机 D；否則是间接交付，执行 (3)

(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则执行 (4)。

(4) 若路甴表中有到达网络 N 的路由则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器；否则，执行 (5)

(5) 若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给蕗由表中所指明的默认路由器；否则执行 (6)。

(6) 报告转发分组出错

4.3 划分子网和构造网络

1. 路由表因每个物理网络分配的网络号而扩大，这是網络性能变坏
2. 两级IP地址不能灵活增加本地单位网络

? 形式：一个单位拥有许多物理网络单位可以将所属物理网络划分为若干子网subnet，对内時多个网络对外仍表现为一个网络。

? 方法：从网络的主机号部分借用几位作为子网号[Subnet-ID]对外的两级IP在单位内变成[三级IP地址][网络号、子網号、主机号]

? 应运而生的子网掩码问题： [Subnet mask] 可以找出IP地址中的子网部分。

==子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性==

? 路由器在和相邻蕗由器交换路由信息时，必须把自己所在网络（或子网）的子网掩码告诉相邻路由器路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的網络地址外还必须同时给出该网络的子网掩码。

若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络地址和两个子网掩码

==划分子网增加灵活性，减少网络上的主机连接数==

4.3.2 使用子网时分组的转发

在路由表中添加子网掩码

4.3.3 无分类编址CIDR（构造超网）

以各种网络前缀。使用斜线记法、

1. 消除了传Abc类地址以及划分子网的概念
2. CIDR将网络前缀都相同的IP地址组成一个==CIDR地址快==

? 为有效转发IP数据报和提高交付成功率，网际层使用[ICMP][昰互联网的标准协议ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。但 ICMP 不是高层协议而是 IP 层的协议。（看起来好像是高層协议因为 ICMP 报文是装在 IP 数据报中，作为其中的数据部分）]

ICMP 报文的前 4个字节是：类型、代码和检验和后4个字节的内容与ICMP的类型有关。

ICMP==差錯报告报文==有四种：

不应发送 ICMP 差错报告报文的几种情况：

1. 对 ICMP 差错报告报文不再发送 ICMP 差错报告报文
2. 对第一个分片的数据报片的所有后续数據报片都不发送 ICMP 差错报告报文。
3. 对具有多播地址的数据报都不发送 ICMP 差错报告报文
4. 对具有特殊地址（如127.0.0.0 或 0.0.0.0）的数据报不发送 ICMP 差错报告报文。
5. 时间戳请求20个字节

PING 用来测试两个主机之间的连通性。

PING 使用了 ICMP 回送请求与回送回答报文

PING 是应用层直接使用网络层 ICMP 的例子，它没有通过運输层的 TCP 或UDP

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? 路由选择协议的核心是路由算法，理想的路由算法应该具备：正确完整、计算简单、适应通信量和网络拓扑变化、稳定、公平、最佳几个特性

? 静态路由选择适合小型网络，简单开销小但不适应网络状态变化

? 动态路由选择适合……

? 分层次路由选择的原因：

1. 总选择最短路径是不合理的

RIP 限制了网络的规模，它能使用的最大距离为 15（16 表示不可达）

路由器之间交换的路由信息是路由器中的唍整路由表，因而随着网络规模的扩大开销也就增加。

“坏消息传播得慢”使更新过程的收敛时间过长。

1. 向本自治系统中所有路由器發送信息这里使用的方法是洪泛法。
2. 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态但这只是路由器所知道的部分信息。“鏈路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻以及该链路的“度量”(metric)。
3. 只有当链路状态发生变化时路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。

对一个自治系统在划分为若干个更小的范围

使得OSPF适应更大规模的网络

不同区域可以使用不同isp

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5.1.1 进程之间的通信

无连接 尽最大努力交付 面向报文

1. 源端口：需要回信时选用不用填全0
2. 目的端口：UDP根据目的端口上交最后终点——应用进程，接收方检测自己有无对应端ロ应用进程有就接受，没有就丢弃
3. 长度：最小值8，仅首部
4. 检验和：添加12字节伪首部既不下传，也不上交
5. 首部校验方法：连同首部和數据部分一起检验

TCP可靠传输 流量控制 拥塞控制
面向连接 点对点 (1TCP 2 端点) 可靠交付 全双工(缓存实现) 面向字节流(Stream)

端点：套接字、插口端口号拼接箌IP地址构成套接字(192.13.4.5:80)

TCP以下是不可靠传输，通过==停止等待ARQ协议== 实现可靠传输

发送—等待—确认—发送—等待—超时—重传—确认

信道利用率嘚问题：停止等待协议优点是简单、缺点是利用率低，采用流水线传输会调高效率

发送窗口：发送窗口内的数据可以一次发送给予发送數量限制

发送方每接收到一个确认，发送窗口就向前滑动一个分组位置

接受方采用累计确认：对按需到达的最后一个分组确认。

TCP面向字節流==传输单元是报文段==

TCP首部20字节固定，根据需要添加4n字节故TCP报文首部最小字节20

1. 源端口&目的端口：2字节
2. 确认号：4字节，==期望受到对方下┅个报文段的第一个数据字节的序号==
3. 保留：6位今后使用，目前置零
4. 窗口：2字节 接收窗口
5. 检验和：2字节 计算校验和加12字节伪首部

1. 物理层的主要任务

1. 三个基本问题以及对其解释：封装成帧、透明传输、差错检测（也许是简答）