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一、计算机网络概述
1.1 计算机网络的分类
按照网络的作用范围:广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN);
按照网络使用者:公用网络、专用网络。
1.2 计算机网络的层次结构
TCP/IP 四层模型与 OSI 体系结构对比:
1.3 层次结构设计的基本原则
各层之间是相互独立的;
每一层需要有足够的灵活性;
各层之间完全解耦。
1.4 计算机网络的性能指标
速率:bps=bit/s
时延:发送时延、传播时延、排队时延、处理时延
往返时间 RTT:数据报文在端到端通信中的来回一次的时间。
二、物理层
物理层的作用:连接不同的物理设备,传输比特流。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。
物理层设备:
中继器【Repeater,也叫放大器】:同一局域网的再生信号;两端口的网段必须同一协议;5-4-
3 规程: 10BASE-5 以太网中,最多串联 4 个中继器,5 段中只能有 3 个连接主机;
集线器:同一局域网的再生、放大信号(多端口的中继器);半双工,不能隔离冲突域也不
能隔离广播域。
信道的基本概念:信道是往一个方向传输信息的媒体,一条通信电路包含一个发送信道和一
个接受信道。
单工通信信道:只能一个方向通信,没有反方向反馈的信道;
半双工通信信道:双方都可以发送和接受信息,但不能同时发送也不能同时接收;
全双工通信信道:双方都可以同时发送和接收。
三、数据链路层
3.1 数据链路层概述
数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络
层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供
可靠的传输。
该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
有关数据链路层的重要知识点:
数据链路层为网络层提供可靠的数据传输;
基本数据单位为帧;
主要的协议:以太网协议;
两个重要设备名称:网桥和交换机。
封装成帧:“帧”是数据链路层数据的基本单位:
透明传输:“透明”是指即使控制字符在帧数据中,但是要当做不存在去处理。即在控制字符
前加上转义字符 ESC。
3.2 数据链路层的差错监测
差错检测:奇偶校验码、循环冗余校验码 CRC
奇偶校验码–局限性:当出错两位时,检测不到错误。
循环冗余检验码:根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码。
3.3 最大传输单元 MTU
最大传输单元 MTU(Maximum Transmission Unit),数据链路层的数据帧不是无限大的,数据
帧长度受 MTU 限制.
路径 MTU:由链路中 MTU 的最小值决定。
3.4 以太网协议详解
MAC 地址:每一个设备都拥有唯一的 MAC 地址,共 48 位,使用十六进制表示。
以太网协议:是一种使用广泛的局域网技术,是一种应用于数据链路层的协议,使用以太网
可以完成相邻设备的数据帧传输:
局域网分类:
Ethernet 以太网 IEEE802.3:
以太网第一个广泛部署的高速局域网
以太网数据速率快
以太网硬件价格便宜,网络造价成本低
以太网帧结构:
类型:标识上层协议(2 字节)
目的地址和源地址:MAC 地址(每个 6 字节)
数据:封装的上层协议的分组(46~1500 字节)
CRC:循环冗余码(4 字节)
以太网最短帧:以太网帧最短 64 字节;以太网帧除了数据部分 18 字节;数据最短 46 字节;
MAC 地址(物理地址、局域网地址)
MAC 地址长度为 6 字节,48 位;
MAC 地址具有唯一性,每个网络适配器对应一个 MAC 地址;
通常采用十六进制表示法,每个字节表示一个十六进制数,用 - 或 : 连接起来;
MAC 广播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF。
四、网络层
网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接
的建立、保持和终止等。数据交换技术是报文交换(基本上被分组所替代):采用储存转发
方式,数据交换单位是报文。
网络层中涉及众多的协议,其中包括最重要的协议,也是 TCP/IP 的核心协议——IP 协议。IP
协议非常简单,仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP 协议的主要功能有:无连接数据报
传输、数据报路由选择和差错控制。与 IP 协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议
ARP、逆地址解析协议 RARP、因特网报文协议 ICMP、因特网组管理协议 IGMP。具体的协
议我们会在接下来的部分进行总结,有关网络层的重点为:
1.网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外,网络层还可以实现拥塞控制、网际互
连等功能;
2.基本数据单位为 IP 数据报;
3.包含的主要协议:
IP 协议(Internet Protocol,因特网互联协议);
ICMP 协议(Internet Control Message Protocol,因特网控制报文协议);
ARP 协议(Address Resolution Protocol,地址解析协议);
RARP 协议(Reverse Address Resolution Protocol,逆地址解析协议)。
4.重要的设备:路由器。
4.1 IP 协议详解
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