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计算机网络总结

分类: 文章 • 2024-02-28 08:53:10

计算机网络

计算机网络体系结构

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五层协议

  • 应用层 ：为特定应用程序提供数据传输服务，例如 HTTP、DNS 等。数据单位为报文。
  • 传输层 ：为进程提供通用数据传输服务。由于应用层协议很多，定义通用的传输层协议就可以支持不断增多的应用层协议。运输层包括两种协议：传输控制协议 TCP，提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据单位为报文段；用户数据报协议 UDP，提供无连接、尽最大努力的数据传输服务，数据单位为用户数据报。TCP 主要提供完整性服务，UDP 主要提供及时性服务。
  • 网络层 ：为主机提供数据传输服务。而传输层协议是为主机中的进程提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报封装成分组。
  • 数据链路层 ：网络层针对的还是主机之间的数据传输服务，而主机之间可以有很多链路，链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。
  • 物理层 ：考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差异。

OSI 其中表示层和会话层用途如下：

  • 表示层 ：数据压缩、加密以及数据描述，这使得应用程序不必关心在各台主机中数据内部格式不同的问题。
  • 会话层 ：建立及管理会话。 五层协议没有表示层和会话层，而是将这些功能留给应用程序开发者处理。

TCP/IP 它只有四层，相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层。 TCP/IP 体系结构不严格遵循 OSI 分层概念，应用层可能会直接使用 IP 层或者网络接口层。 TCP/IP 协议族是一种沙漏形状，中间小两边大，IP 协议在其中占据举足轻重的地位。
在向下的过程中，需要添加下层协议所需要的首部或者尾部，而在向上的过程中不断拆开首部和尾部。
路由器只有下面三层协议，因为路由器位于网络核心中，不需要为进程或者应用程序提供服务，因此也就不需要传输层和应用层。

三种交换结构

电路交换： 三个阶段：建立连接——通话——释放连接。在通话时，两用户之间占用端到端的资源，而由于绝大部分时间线路都是空闲的，所以线路的传输速率往往很低。
报文交换： 整个报文传送到相邻结点，全部存储下来之后查询转发表，转发到下一个结点。
分组交换： 组成：报文、首部、分组。采用存储转发技术 ，即收到分组——存储分组——查询路由（路由选择协议）——转发分组。优点：高效、灵活、迅速、可靠。缺点：时延、开销。关键构件：路由器。
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物理层

**、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。物理层记住两个重要的设备名称，中继器（Repeater，也叫放大器）和集线器。
中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关的超全总结：https://blog.csdn.net/qq_25606103/article/details/51288459

通信方式
根据信息在传输线上的传送方向，分为以下三种通信方式：

  • 单工通信：单向传输
  • 半双工通信：双向交替传输
  • 全双工通信：双向同时传输

信道复用技术

  • 频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)：所有用户在同样的时间占用不同的频率带宽资源。
  • 时分复用TDM(Time Division Multiplexing)则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。
  • 统计时分复用 STDM(Statistic TDM)是改进的时分复用，明显地提高信道的利用率。
  • 波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)：光的频分复用
  • 码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)常用的名词是码分多址 CDMA：有很强的抗干扰能力。

码分多址（CDMA）
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数据链路层

  1. 封装成帧
    将网络层传下来的分组添加首部和尾部，用于标记帧的开始和结束。

  2. 透明传输
    透明表示一个实际存在的事物看起来好像不存在一样。
    帧使用首部和尾部进行定界，如果帧的数据部分含有和首部尾部相同的内容，那么帧的开始和结束位置就会被错误的判定。需要在数据部分出现首部尾部相同的内容前面插入转义字符。如果数据部分出现转义字符，那么就在转义字符前面再加个转义字符。在接收端进行处理之后可以还原出原始数据。这个过程透明传输的内容是转义字符，用户察觉不到转义字符的存在。

  3. 差错检测
    目前数据链路层广泛使用了循环冗余检验（CRC）来检查比特差错。

  4. CSMA/CD 表示载波监听多点接入 / 碰撞检测。
    多点接入 ：说明这是总线型网络，许多主机以多点的方式连接到总线上。
    载波监听 ：每个主机都必须不停地监听信道。在发送前，如果监听到信道正在使用，就必须等待。
    碰撞检测 ：在发送中，如果监听到信道已有其它主机正在发送数据，就表示发生了碰撞。虽然每个主机在发送数据之前都已经监听到信道为空闲，但是由于电磁波的传播时延的存在，还是有可能会发生碰撞。
    记端到端的传播时延为 τ，最先发送的站点最多经过 2τ 就可以知道是否发生了碰撞，称 2τ 为 争用期 。只有经过争用期之后还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。
    当发生碰撞时，站点要停止发送，等待一段时间再发送。这个时间采用 截断二进制指数退避算法 来确定。从离散的整数集合 {0, 1, …, (2k-1)} 中随机取出一个数，记作 r，然后取 r 倍的争用期作为重传等待时间。

  5. PPP 协议

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