複試篇 計算機網路

2021-10-04 17:29:24 字數 4806 閱讀 7348

通訊體系結構:

(1)體系結構:計算機網路的各層及其協議的集合

(2)osi五層結構模型:應用層–運輸層–網路層–資料鏈路層–物理層

(3)運輸層最重要的協議是tcp/ip協議,網路層最重要的協議是ip。

物理層:

(1)調製與解調:來自信源的訊號叫做基帶訊號,基帶訊號中一般都是含有大量的低頻成分,而通道多數只允許一定範圍的高頻訊號通過。所以在訊號傳輸過程中,會把低頻訊號調製為高頻訊號。這類調製需要使用載波來調劑,使用載波的調製稱為載波調製。

(2)帶通調製方法:調幅、調頻、調相

(3)數字通訊的優點是,雖然xinhao

訊號在通道上傳輸時會不可避免的失真,但是在接收端只要我們從失真的波形中能夠識別出原來的訊號,那麼這種失真對通訊質量就沒有影響。

(4)碼分復用:也稱為分碼多重進接(cdma)

原理:每乙個位元時間再化為為m個短的間隔,稱為碼片m。這種方法規定不同站點間的碼片序列是唯一的,且相互正交。

eg:假設碼片為8,s、t為站點.指派給s的碼片序列為(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1),那麼如果s站點想傳送1,則應該傳送的碼片序列為00011011 ,而當s想傳送0,則傳送的序列為11100100,。而t的碼片序列是(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1),那麼s和t就是正交的。而且,s*s =1,碼片序列與碼片序列自身的反碼內積為0.因此,可以用這個方法來去除雜訊。

若x站要收到s發過來的訊號,t是傳輸中的雜訊。假設收到的訊號為x,那麼x = s+t,用s站的碼片序列與x內積,就可以去除雜訊t

優點:各使用者之間不會造成干擾、具有很強的抗干擾能力、將乙個位元切分為碼片,也使站點的傳送頻寬增加了。

資料鏈路層

(1)區域網屬於資料鏈路層的範疇,並不屬於網路層。因為網路層是不同的網路間通過路由來進行通訊(資料報、分組或包),而區域網是在同乙個網路裡面,不需要經過路由。

(2)三個基本問題:封裝成幀、透明傳輸、差錯檢測

(3)封裝成幀:網路層的資料報經過資料鏈路層,新增上首部和尾部構成幀,然後在資料鏈路層中傳輸。首部和尾部有幀界定的作用。

首部有幀開始符soh,尾部有幀結束符eot(這兩種字元都是固定的,且不能從鍵盤上輸入),當傳送發生故障的時候,可以根據接收端收到的幀是否有結束符,從而判斷是否是完整的幀,若沒有,則丟棄該幀。

(4)透明傳輸

定義:在資料鏈路層無論傳送什麼樣位元的組合的資料,都能夠按照原樣無差錯的通過資料鏈路層,哪怕資料中有幀結束符。(當資料中碰巧出現與幀界定符一樣的字元時候,要採取有用的措施來解決這個問題)

實際:若按照原來的思路,一旦資料中有幀結束符時候,則接收方掃瞄到該處就認為已經是乙個完整的幀了,會造成資料接收的不完整。

解決辦法:利用位元組填充或者字元填充。在結束符前面加上轉義字元。接收方在把資料報到網路層之前把轉移字元去掉。

或者利用零位元填充,主要是根據幀界定符的特徵01111110,可以在資料中的連續五個一後面加0

(5)差錯檢測

位元差錯檢測:

利用迴圈冗餘校驗:將要傳送的的資料分組(實際上就是幀,這也就是為什麼要封裝成幀的原因,方便進行差錯檢測),每組k位元,要想在這k位元後面新增上n為冗餘碼。傳送方和接收方雙方先約定乙個長度為n+1位的除數p,然後用k位元除以p(模2除法,實際上就是異或)。將得到的n位餘數新增到k位元後面。接收方收到幀後,用碼列除以p,若得到的餘數為0,則認為傳輸沒有差錯,若不為0,則有差錯,丟棄該幀。

(6)確認和重傳。在一些通訊質量較差的無線通訊中,會使用確認重傳機制。

(7)點對點ppp協議:

用處:使用者計算機和isp進行通訊時候所使用的資料鏈路層協議

(8)區域網的資料鏈路層

乙太網:

乙太網幾乎成了區域網的同義詞。

要解決的問題:乙太網在同一時間只允許一台計算機傳送資料,怎麼樣協調匯流排上各計算機的工作是乙太網要解決的乙個重要問題。

乙太網採用防止衝突的協議:csma/cd—載波監聽、衝突檢測

要點:①準備傳送:介面卡從網路層獲得乙個分組,加上首部和尾部,封裝成幀,放到乙太網的快取中。傳送前,先檢測通道。

②:檢測通道:若檢測到通道忙,則一直檢測,直到空閒為止。若檢測到通道空閒,再等待乙個最小間隙時間(乙太網規定的,目的是為了讓接收方可以有時間清理快取),若通道還是空閒,則傳送這個幀。

③:在傳送過程中要邊傳送邊監聽。這裡有兩種可能性

1.傳送成功:在乙個爭用期內若還沒檢測到衝突,則這個幀肯定可以傳送成功,再回到第一步。

2.傳送失敗:在爭用期內檢測到衝突。這時候立即停止傳送資料,然後介面卡執行指數規避演算法(在【1。。。2^k】裡面選擇乙個數r,r為要繼續等到的爭用週期數,k為重傳次數),若重傳16次還不成功,則丟棄該幀,然後向上報告。

乙太網的mac層

資料鏈路層中的幀實際上就是mac幀,包含有在同乙個區域網內的目的位址,原位址,資料等資訊。

單播–一對一

廣播–一對全部

多播–一對一部分

網路層網際網路採用的設計思路:網路層向上只提供簡單靈活的、無連線的、盡最大努力交付的資料報服務,網路層不提供服務質量的承諾。而將可靠服務交給主機來做(主機中的運輸層負責,運輸層有差錯處理和流量控制)。

ip位址放在ip資料報的首部,而硬體位址則放在mac的首部。在網路層及以上使用ip位址,在資料鏈路層及以下使用mac位址

分組妝髮的過程:分組**實際上是路由的**。在網路層根據ip位址,找到下一跳路由器,如果目的主機在此路由器直接相連的網路中,則用arp進行mac位址轉換,然後再找到主機。如果不是,則要再尋找下一跳路由器,最終按照上面的方法找到主機,期間進行了多次的arp解析。

劃分子網:

背景:有時候單位想多開乙個網路的時候,用兩級ip位址達不到這個,因為兩級ip位址只規定了網路號,再開的話要重新申請乙個網路號。還有乙個問題,用分類網路時候,有時候主機並沒有那麼多,主機號則不需要占用那麼多位,有點浪費資源。

劃分子網後ip位址變成了**結構,把ip位址的主機號再劃分,不改變ip位址原來的網路號。

icmp:允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告

應用:ping

ip多播:伺服器只傳送一次,然後路由器進行複製**到多個主機,節省資源。

多播資料報和一般ip資料報的區別就是它使用d類位址作為目的位址,並且首部中的協議字段值是2,表明使用網際組管理協議igmp

ip多播可以分為兩種,一種是在區域網範圍內的硬體多播,另外一種則是在網際網路範圍內進行多播

vpn(virtual private network)虛擬專用網

一般內網的伺服器只允許連上內網的主機訪問。但是由於某些場景,例如出差等也需要訪問到內網,所以需要搭建一條專門的鏈路,叫做vpn,實際上是利用公網來訪問內網,只是為了安全性,在資料的加密上下了功夫。在機構內部用專用的位址,在通訊的時候,通過路由器來傳輸,路由器將資料加密後,再用全球性的ip位址來通訊

運輸層網路層的ip協議雖然已經把分組經源主機傳送到目的主機,該分組也僅僅是停留在主機層次,通訊的實際是兩台主機的程序間進行通訊,這個要靠運輸層去實現。

總的來說,運輸層是為主機間的應用程序提供邏輯通訊(邏輯通訊的意思是兩個程序好像是通過運輸層而直接傳輸的,但實際並不是,還有經過諸如網路層,資料鏈路層等)

udp特點:

無連線、盡最大努力交付、面向報文、沒有擁塞控制、支援一對

一、一對多、多對一和多對多通訊、首部開銷小

tcp最主要特點:

(1)面向連線。傳輸資料要建立連線,資料傳輸完畢要釋放連線

(2)tcp是一對一的

(3)提供可靠服務

(4)面向位元組流。tcp並不關心應用程序一次把多大的報文傳送到tcp快取中,而是根據對方**的視窗值和網路擁塞的程度來決定乙個報文應該包含多少個位元組(udp傳送的報文長度是應用程序直接給出的)

利用確認和重傳機制,就可以在不可靠的傳輸網路上實現可靠的通訊。(自動重傳請求arq協議)

tcp的運輸鏈結管理

鏈結建立:三次握手

為什麼不是兩次握手:防止已失效的連線請求報文在後面傳送到b,b以為a要傳送資料,因此返回確認報文,並且一直在等a,而a並不想跟b傳輸資料,造成b的資源白白浪費

資料傳送

鏈結釋放:四次揮手

四次揮手後面還要等待2min,目的是為了防止a發給b的確認丟失。如果a沒有等待2min,就直接進入到close狀態,那麼a就無法再接收到b發過來的重傳請求,b也就無法進入close狀態。

應用層(2)超文字傳輸協議http:在運輸層使用tcp協議

(3)超文字標記語言:html

**伺服器:

全球資訊網快取記憶體,**伺服器把最近的一些請求和響應存在本地磁碟中,當有相同的請求到達時候,直接從磁碟返回即可,不需要再按照url來訪問網際網路,避免通訊鏈路過載。

利用cookie在伺服器中存放使用者的資訊:

當使用應用程式(瀏覽器)來訪問某個cookie伺服器的時候,伺服器會在http響應報文中為該客戶端分配乙個cookie識別碼,然後客戶端會儲存下來(主機名:cookie識別碼),若再次訪問該伺服器的時候,http請求報文會攜帶這個cookie傳送給伺服器,伺服器就可以得知是同乙個使用者在操作,從而做一些迎合客戶的動作。

動態全球資訊網文件:

提前寫好放在伺服器中的文件是靜態文件,只要收到請求便返回,靈活性不高。而動態則是收到請求後根據請求來返回具體的內容,需要編寫用於生成文件的應用程式。

動態主機配置協議 dhcp

在協議軟體中給引數賦值的動作叫做協議配置

鏈結到網際網路的計算機協議軟體需要配置的專案包括『:

ip位址、子網掩碼、預設路由器的ip位址、網域名稱伺服器的ip位址

利用dhcp協議可以實現上述配置的自動化,實現計算機即插即聯網

系統呼叫使用順序:

伺服器端:socket -> bind -》 listen -> accept -> recv -> send -> close

客戶端:socket -> connect -> send -> recv -》 close

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