NOTE(期末复习笔记)

计算机网络

Chapter 1

重点：

• 1.3 数据交换的两种方式
  
  • 分组交换
  • 电路交换
• 1.4 时延计算、丢包、吞吐量
• 1.5 五层体系架构(因特网协议栈)
  
  • 每层的协议及每层的主要作用
  • 七层ISO与五层的区别
    
    • 表示层：使通信的应用程序能够解释交换数据的含义，包括数据加密、数据压缩、数据描述
    • 会话层：提供了数据交换的定界和同步功能，包括建立检查点和恢复方案

Chapter 2

重点：

• 2.2 HTTP
  
  • 无状态协议
  • 连接方式
    
    • 非持久连接(non-persistent)
      
      • 串行
      • 并行
    • 持久连接(persistent)
      
      • 流水线
  • web cache/proxy server
    
    • why use?
  • cookie
• 2.3 FTP
  
  • 两个并行的TCP连接
    
    • 控制链接(21端口)
      
      • 持久连接
    • 数据连接(20端口)
      
      • 非持久连接
  • 带外连接
    
    • 因为使用了一个分离的控制连接
• 2.4 SMTP
  
  • 邮件系统构成：用户代理、邮件服务器、简单邮件传输协议
  • 发送
    
    • SMTP
  • 收取
    
    • POP3
      
      • 下载并删除
      • 下载并保留
    • IMAP
    • HTTP
  • 与HTTP的比较
• 2.5 DNS
  
  • 查询方式
    
    • 迭代查询
    • 递归查询
  • 架构方式
    
    • 集中式设计
      
      • 缺点
    • 分布式设计：root、TLD、authenticated、local
      
      • why use local dns server
      • local dns server has the heaviest burder during iterated duerying
      • root dns server has the heavies burder during recursive duerying
• 2.6 P2P (just for scanning and comprehension)
  
  • optimistic unchoke：every 30 secs, randomly select another peer called B, starts sending chunks newly chosen peer may join top 4, and B is what we called optimistic unchoke

Chapter 3

重点：

• 3.2 多路复用与多路分解
  
  • UDP
    
    • UDP套接字由包含 目的IP地址目+ 的端口号 的二元组全面标识
    • 两个UDP报文段源报文段和/或源端口号不同，但目的IP地址和目的端口号相同，那么它们将通过相同的目的套接字定向到相同的目的进程
  • TCP
    
    • TCP套接字由四元组标识：源IP地址+源端口号+目的IP地址+目的端口号
    • 只有四元组完全相同，其才会通过相同的套接字定向到相同的目的进程
• 3.3 UDP
  
  • 检验和的计算
    
    • 回卷
  • UDP报文结构
  • why use UDP?
    
    • 应用层能够更好地控制要发送的信息和发送的时间
    • 无需建立连接，因此不会引入建立连接所需要的时延
    • 无连接状态，因此不需要维护连接的状态，可以将更多的资源分配给客户机
    • 分组首部开销小。TCP报文段的首部开销为20字节，而UDP报文段的首部开销只需8字节
• 3.4 可靠数据传输原理
  
  • 流水线差错恢复方法
    
    • GBN
      
      • 累积ACK，如果有个gap，不会发ACK
      • 可以一次发最多N个包
      • 超时，重发之前所有的包
      • 报文信息简单，占用带宽多
    • SR
      
      • 每发一个包回复一个ACK
      • 每一个未ACK的包都有计时器，超时之后发还没回复ACK的包，会重新传输
• 3.5 TCP
  
  • TCP连接
  • 报文段结构
  • 可靠数据传输
  • 流量控制
    
    • 流量控制：速度匹配服务，消除发送方使接收方缓存溢出的可能性， 即发送方的发送速率与接收方应用程序的读速率相匹配
    • 拥塞控制：因IP网络拥塞而扼制发送方发送
  • 连接管理(流程图)
    
    • 三次握手
    • 四次挥手
• 3.7 TCP拥塞控制
  
  • 加性增、乘性减(AIMD)
    
    • [congesion window > threshold]进入拥塞避免阶段(CA)，即加性增
  • 慢启动(Slow start)
  • 对超时事件作出的反应
    
    • Reno版本
      
      • 3次冗余ACK
        
        • threshold & congwin 都减半，维持拥塞避免状态不变
      • 超时重传
        
        • threshold降为一半，congwin降为1，进入慢启动阶段
    • Tahoe版本
      
      • 不论发送何种丢包，congwin都降为1，threshold降为一半，并进入慢启动阶段

Chapter 4

重点：

• 4.2 虚电路和数据报网络
  
  • 虚电路网络(VC)
    
    • 建立VC转发表
  • 数据报网络
    
    • ip地址转发表(最长前缀匹配)
  • 转发表的更新
    
    • VC:每建立或者拆除一条连接，都更新其转发表
    • 数据报：定时更新
• 4.3 路由器工作原理
  
  • 路由器组成
    
    • 输入端口
    • 输出端口
    • 交换结构
    • 路由处理器
• 4.4 IP协议：因特网中的转发和编址
  
  • 因特网网络层组件
    
    • IP协议
    • 选路协议
    • ICMP协议
  • fragment(IP分片)：使用 标志、标识、偏移量来表示
    
    • 问题：
      
      • 使路由器和端系统更为复杂，即必须将数据包分成适当大小的片并且需要重新组装
      • 可能引发致命的DoS攻击，例如Jolt2攻击、发送交迭的IP分片等等方式
  • IPv4编址
    
    • 子网的定义 P221
    • 地址分配策略：CIDR(无类别域间选路)
    • DHCP(动态主机配置协议)
      
      • DHCP服务器发现
      • DHCP服务器提供
      • DHCP请求
      • DHCP ACK
  • NAT(网络地址转换)
    
    • 妨碍P2P
      
      • uPnP(原理类似将NAT写死)
      • 中继服务器(skype)
  • ICMP(了解即可)
  • IPv6 (128bit)
    
    • IPv4 → IPv6
      
      • 双栈：but 会丢失一些字段
      • 建隧道
• 4.5 选路算法
  
  • LS(链路状态算法)
    
    • 计算过程(表格构造过程)：
      
      • 将邻居放入
      • 选取最短放入，并更新表格(有相同的最短路径随机选取一个放入)
    • 缺点：振荡
  • DV(距离向量算法)
    
    • 缺点：收敛时会发生环路
      
      • method：毒性逆转(善意的谎言)
  • LS VS DV
    
    • 报文复杂性
      
      • LS:一条链路费用改变，则必须向所有节点发送报文
      • DV:只有当改变最短时才更新
    • 收敛速度
      
      • LS:较快
      • DV:会出现环路，较慢
    • 健壮性
      
      • LS:各路由的计算相对分离，较为健壮
      • DV:一个节点可向任意或所有目的节点通告不正确的最低费用路径，引起大量流量流向故障路由器的现象
• 4.6 因特网中的选路
  
  • AS内部(intra-AS)
    
    • RIP (DV算法)
    • OSPF (LS算法)
  • AS间(inter-AS)
    
    • BGP
• 4.7 广播、多播(了解即可)
  
  • 广播
    
    • 泛洪机制：存在 环 和 广播风暴
    • 控制泛洪：能解决以上两问题
    • 生成树
  • 多播

Chapter 5

重点：

• 5.2 差错检测和纠错技术
  
  • 奇偶校验
    
    • 1 bit 奇偶校验
    • 二维奇偶校验
  • 检验和
  • 循环冗余
    
    • 能检测出 r+1 位个错误
    • 总是能检测出 奇数个比特 的错误
• 5.3 多路访问协议
  
  • 信道划分协议
    
    • TDM
      
      • 优点：
        
        • 消除了碰撞
        • 公平
      • 缺点：
        
        • 节点被限制于R/Nbps的平均速率，即使它是唯一有分组要发送的节点
        • 节点必须总是等待在传输序列中的轮次，即使它是唯一有帧要发送的节点
    • FDM
      
      • 优缺点同上
    • CDMA(码分多址) 主要用于蜂窝网络
  • 随机接入协议
    
    • SLOTTED ALOHA
    • ALOHA
    • CSMA/CD
  • 轮流协议
    
    • 轮询协议
    • 令牌传递协议
• 5.4 链路层编址
  
  • MAC地址(48 bit → 6 bytes)
  • ARP(地址解析协议)
• 5.5 以太网(Ethernet)
  
  • minimal packet size: 46 bytes
  • CSMA/CD工作流程
    
    • 适配器可以在任何时刻进行传输
    • 当侦听到链路中有适配器正在传输，绝不会传输(载波侦听)
    • 适配器传输过程中检测到另一适配器正在传输，则中止它的传输(碰撞检测)
    • 在重传之前，等待一个随机时间
• 5.6 链路层交换机
  
  • 交换机转发、过滤的过程
    
    • 若表中没有MAC地址表项，广播该帧
    • 表中有MAC地址表项，但为接入接口，丢弃该帧 (过滤)
    • 表中有MAC地址表项，不为接入接口，转发该帧 (转发)
  • 链路层交换机的优点
    
    • 消除碰撞
    • 异质的链路
    • 管理
• 5.7 PPP协议 (了解即可)

Chapter 6

重点：

• 6.2 无线链路和网络特征
  
  • 特征：
    
    • 递减的信号强度
    • 来自其他源的干扰
    • 多路径传播
• 6.3 WIFI
  
  • 由于 隐藏终端问题 以及 信号衰减问题，会导致链路层不能检测到碰撞信号，故采用CSMA/CA，碰撞避免
  • CSMA/CA
    
    • 如果初始时监听到信道空闲，它将在一个被称为分布式帧间间隔（Distributed Inter-Frame Space，DIFS）的短时间后发送
    • 否则该站点选取一个随机回退值，并且在侦听信道空闲时递减该值，若信道忙则保持不变
    • 当计数器键位 0 时，该站点发送整个数据帧并等待确认。接收方在接收到某一帧后，会等待一个短帧间间隔（SIFS）后才发送确认
    • 如果收到确认，则正常接收了，要再继续发送就从步骤②开始。若未收到确认，则发送方重新进入步骤②，选择一个更大的回退值
  • 隐藏终端问题 解决
    
    • 预约机制(RTS CTS)