由于此次复习目的为应对保研面试专业面部分，所以不会涉及计算内容
概要
网络体系结构
各模型之间的关系就像是寄送物品，层层添加包裹/拆开包裹并转达
OSI七层模型：
物理层（比特）：实现相邻结点之间比特（0或1）的传输。
数据链路层（帧）：确保相邻节点之间的链路逻辑上无差错。（差错控制，流量控制）
网络层（数据报）：把“分组”从源节点转发到目的节点。（路由选择，分组转发，拥塞控制，网际互连，其他功能如：差错控制，流量控制，连接建立与释放，可靠传输管理）
传输层（报文段）：实现端对端，即进程到进程的通信，端指端口（复用和分用，其他功能）
会话层：管理进程间会话（会话管理，当通信失效时从检查点继续恢复通信）
表示层：解决不同主机上信息表示不一致的问题（数据格式转换）
应用层（报文）：实现特定的网络应用
注：各层的差错控制、流量控制并不一样
TCP/IP模型：
网络接口层：实现相邻节点间的数据传输（为网络层传输“分组”）
网络层，传输层，
应用层：实现特定的网络应用
拓扑结构
星型，总线型，环形，树型
物理层
交换方式
电路交换
过程
建立连接（尝试占用通信资源）
通信（一直占用通信资源）
释放连接（归还通信资源）
优缺点
报文交换
过程
报文=控制信息+用户数据
以报文形式传输，中间过程结点进行存储转发
优缺点
分组交换
过程
在报文交换的基础上，将发送数据拆成多个分组
优缺点
虚电路（基于分组交换）
过程
建立连接（虚拟电路）
通信（分组按序，按已建立好的既定路线发送，通信双方不独占线路）
释放连接
该层设备
中继器
对信号进行再生和还原，对衰减信号进行放大。
中继器两端的网络部分是网段而不是子网，且两个网段一定要是同一个协议
中继器不会存储转发
集线器
对信号进行再生放大转发
不能互联两个物理层不同的网段。
四种特性
机械特性
电气特性
功能特性
规程特性
三种通信方式
- 单工（只能单方通话）
- 半双工（你说一句我说一句）
- 全双工（自由通话）
数据传输方式
- 串行传输（将表示一个字符的8位二进制按由低到高位的顺序依次发送）
- 并行传输（将表示一个字符的8位二进制同时通过8条信道发送）
- 同步传输（放在一起发送）
- 异步传输（分成几组发送）
数据链路层
传输数据的两种链路
- 点对点链路（应用：PPP协议，常用于广域网）
- 广播式链路（早期的总线以太网，无线局域网，常用于局域网，经典拓扑结构：总线型）
透明传输
不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送
- 字符计数法
- 字符填充法
- 零比特填充法
- 违规编码法
流量控制
控制发送速率，使接收方有足够的缓冲空间来接收每一个帧
- 停止-等待协议（发送完一帧就停止，等待对方确认）
- 滑动窗口协议（解决流量控制：收不下就不确认，想发也发不了，可靠传输：发送方自动重传）
可靠传输
发送端发啥，接收端收啥
信道划分介质访问控制
只有随机访问介质访问控制可能会产生冲突
频分复用
不同频率的数据叠加在一起互不影响
时分复用
将一个TDM帧划分成几组分给不同用户
波分复用
光的频分复用
码分复用
- 多个站点同时发送数据的时候，要求各个站点芯片序列相互正交，规格化内积为0
- 两个向量到了公共信道上，线性相加
- 数据分离：合并的数据和源站规格化内积
ALOHA协议
- 纯ALOHA协议（想发就发）
- 时隙ALOHA协议（把实践分成若干个相同的时间片，若发生冲突，就要等下一个时间片开始再发送）
CSMA协议
CS：载波监听，检查一下总线上是否有其他计算机在发送数据
MA：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
信道空闲，发送完整帧
信道繁忙：推迟发送
1-坚持CSMA：忙则一直监听，直到空闲马上传输。如果有冲突，则等待一个随机长的时间再监听
非坚持CSMA:忙则等待一个随机的时间再监听
p-坚持CSMA：忙则一直监听，直到信道空闲再以p概率发送。若冲突，则等到下一个时间槽开始再监听并重复上述过程。
CSMA/CD
CD:碰撞检测，边发送边监听是否存在发送后的碰撞
碰撞后的重传：二进制指数规避算法：
最小帧长：如果有个很短的帧在所有数据发送完之后才返回报错信息，就没法停止发送。
CSMA/CA
CA：冲突避免
为什么要有CSMA/CA:无线局域网中，1.无法做到360°全面检测碰撞2.隐蔽站：可能A和C同时向B发送数据帧
局域网
拓扑结构
常用总线型拓扑
常用介质
双绞线，同轴电缆，光纤，电磁波（无线）
介质访问控制方法
CSMA/CD（常用于总线型局域网）,令牌总线（常用于总线型局域网），令牌环（用于环形局域网）
参考模型
物理层，数据链路层=逻辑链路层LLC子层（负责识别网络层协议，然后对他们进行封装）+介质访问控制MAC子层（数据帧的封装）
以太网
基带总线局域网规范
以太网络使用CSMA/CD，提供无连接（发送方和接收方无“握手过程”）、不可靠（不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责）的服务，只实现无差错的接收，不实现可靠传输。
计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器。
VLAN
虚拟局域网，是一种将局域网内的设备划分成与物理位置无关的逻辑组的技术，这些逻辑组有某些共同的需求。每个VLAN是一个单独的广播域/不同的子网。
交换机上生成的各VLAN互不相通，若想实现通信，需要借助：路由器或三层交换机
广域网
通信子网主要使用分组交换技术
PPP和HDLC都可以实现透明传输，都只支持全双工链路，都可以实现差错检测，但不纠正差错
PPP协议
点对点协议是目前使用最广泛的数据链路层协议，只支持全双工链路。
组成部分
- 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
- 链路控制协议LCP：建立并维护数据链路连接（身份验证）
- 网络控制协议NCP：PPP支持多个网络层协议，每个不同的网络层协议都要一个相应的NCP来配置，为网络层协议建立和配置逻辑连接。
HDLC协议
主站，从站，复合站。只支持全双工链路。
两者区别
| PPP | 面向字节 | 2B协议字段 | 无 | 不可靠 |
|---|---|---|---|---|
| HDLC | 面向比特 | 无 | 有编号机制和确认机制 | 可靠 |
该层设备
网桥
网桥根据MAC帧的目的地址对帧进行转发和过滤。当网桥收到一个帧时，并不向所有接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口，或者是把它丢弃（即过滤)。
可以互联两个物理层和链路层不同的网段。
优点
过滤通信量,增大吞吐量。
扩大了物理范围。
提高了可靠性。
可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网。
透明网桥
“透明”指以太网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，是一种即插即用设备—-自学习。
源路由网桥
在发送帧时，把详细的最佳路由信息（路由最少/时间最短）放在帧的首部中。
方法:源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧。
交换机
直通式交换机
查完目的地址(6B）就立刻转发。
延迟小，可靠性低，无法支持具有不同速率的端口的交换。
存储转发式交换机
将帧放入高速缓存，并检查否正确，正确则转发，错误则丢弃。
延迟大，可靠性高，可以支持具有不同速率的端口的交换。
冲突域和广播域
冲突域
在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。简单的说就是同一时间内只能有一台设备发送信息的范围。
广播域
网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。简单的说如果站点发出一个广播信号，所有能接收收到这个信号的设备范围称为一个广播域。
网络层
IP数据报在传输过程中，首部字段变化的为TTL，首部检验和
该层设备
路由器
可以互联两个不同网络层协议的网段。
转发
达到路由器输入链路之一的数据报如何转发到该路由器的输出链路之一。
路由选择
控制数据报沿着从源主机到目的主机的端到端路径中路由器之间的路由方式。
路由算法
静态路由算法
管理员手工配置路由信息
动态路由算法
全局性
链路状态路由算法 OSPF
所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息。
分散性
距离向量路由算法 RIP
路由器只掌握物理相连的邻居及链路费用
IPv4
特殊IP地址
私有IP地址
路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律不进行转发
协议栈
ARP,IP,ICMP,IGMP
ARP
解决下一跳走哪的问题
A广播请求B分组的mac地址，B收到后单播返回自己的mac地址
四种经典情况
- 主机A发给本网络上的主机B:用ARP找到主机B的硬件地址;
- 主机A发给另一网络上的主机B:用ARP找到本网络上一个路由器（网关）的硬件地址;
- 路由器发给本网络的主机A:用ARP找到主机A的硬件地址;
- 路由器发给另一网络的主机B:用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。
ICMP
支持主机或路由器的差错报告和网络探询。
差错报告报文
不应发送ICMP报文的情况
ICMP查询报文
RIP
RIP协议要求网络中每一个路由器都维护从它自己到其他每一个目的网络的唯一最佳距离记录（即一组距离）。
OSPF
BGP
BGP所交换的网络可达性的信息就是要到达某个网络所要经过的一系列AS。当BGP发言人(一般为边界路由器：一个自治系统边界和外界相连的路由器)互相交换了网络可达性的信息后，各BGP发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各AS的较好路由。
三种协议比较
NAT
在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。
实现专用网到英特网的地址转换。
IPv6
IPv6向IPv4过渡需要用到双栈协议和隧道协议
组播
单播传输
组播传输
同一个组播组内的设备都是同一个组播地址(D类地址)
- 组播数据报也是“尽最大努力交付”，不提供可靠交付，应用于UDP。
- 对组播数据报不产生ICMP差错报文。
- 并非所有D类地址都可以作为组播地址。
IGMP
IGMP协议让路由器知道本局域网上是否有主机（的进程)参加或退出了某个组播组。
工作阶段：
- 某主机要加入组播组时，该主机向组播组的组播地址发送一个lGMP报文，声明自己要称为该组的成员。
本地组播路由器收到IGMP报文后，要利用组播路由选择协议把这组成员关系发给因特网上的其他组播路由器。 - 本地组播路由器周期性探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还是组播组的成员。
只要有一个主机对某个组响应，那么组播路由器就认为这个组是活跃的;如果经过几次探询后没有一个主机响应，组播路由器就认为本网络上的没有此组播组的主机，因此就不再把这组的成员关系发给其他的组播路由器。
组播路由选择协议
组播路由选择协议目的是找出以源主机为根节点的组播转发树。
移动IP
移动IP技术是移动结点(计算机/服务器等)以固定的网络IP地址，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证了基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。
传输层
端口号只有本地意义，在因特网中不同计算机的相同端口是没有联系的。
套接字唯一标识了网络中的一个主机和它上面的一个进程。
套接字Socket=(主机IP地址，端口号)
功能
- 传输层提供进程和进程之间的逻辑通信。
- 复用和分用
复用和分用
复用:应用层所有的应用进程都可以通过传输层再传输到网络层。（QQ和微信都可以使用同一个协议来传送数据）
分用:传输层从网络层收到数据后交付指明的应用进程。（收到数据后要知道是发给QQ还是微信）
协议栈
TCP,UDP
TCP
传送数据之前必须建立连接，数据传送结束后要释放连接。不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的面向连接的传输服务，因此不可避免增加了许多开销:确认、流量控制、计时器及连接管理等。
可靠，面向连接，时延大，适用于大文件。
UDP
传送数据之前不需要建立连接,收到UDP报文后也不需要给出任何确认。
不可靠，无连接,时延小，适用于小文件。
分用时，找不到对应的目的端口号，就丢弃报文，并给发送方发送ICMP“端口不可达”差错报告报文。
UDP的主要特点:
- UDP是无连接的，减少开销和发送数据之前的时延。
- UDP使用最大努力交付，即不保证可靠交付。
- UDP是面向报文的，适合一次性传输少量数据的网络应用。
- UDP无拥塞控制，适合很多实时应用。
两者区别
应用层
DHCP
用于动态配置IP地址
协议栈
HTTP,FTP,DNS
参考文献：