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计算机网络回顾

- 物理层
- - 调制与编码
  - 延时带宽积
  - 奈奎斯特定理
  - Shannon定理
  - Ethernet
  - 多路复用
- 链路层（LLC）
- - 信道利用率、吞吐率
  - Rdt
  - SW协议
  - GBN协议
  - SR协议
  - PPP协议
  - HDLC协议
- 链路层（MAC）
- - 冲突访问协议
  - 无冲突访问协议
- 网络层
- - 路由协议
  - 实例
  - DHCP协议
  - IPv4协议
  - IPv6协议
  - BGP协议
  - ICMP协议
  - ARP协议
- 传输层
- - UDP
  - TCP
- 应用层
- - DNS
  - HTTP
  - Cookie
  - SMTP/POP3
  - FTP

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物理层调制与编码
调制：数字数据 -> 数字信号，对应于基带传输
编码：数字数据 -> 模拟信号，对应于频带传输
模拟数据 -> 数字信号：PCM（音频编码）
模拟数据 -> 模拟信号：FDM（频分复用等）
延时带宽积
传播时间 * 带宽
L / R = D / V => L = (D / V) * R
奈奎斯特定理
信道传输速率不超过2B波特，B单位为HZ
V = 2B Baud/s
其中假设1Baud携带n位比特，则V = 2Bn b/s；
假设1Baud可表示m种情况，则V = 2Blog2(m) b/s；
Shannon定理
V = Blog(1+S/N)
1dB = 10log10(S/N)
Ethernet

逻辑拓扑：总线型
MAC层协议：CSMA/CD
编码方式：Manchester编码
下1上0
争用期51.2us
最小帧长64B、最大帧长1518B
根据CSMA/CD协议可计算最小帧长：
工作在10Mbps的Ethernet下，争用期为51.2us，由CSMA/CD要求：L/R >= 2d/v = 2t = 51/2us 得 L >= 64B，注意以太网帧包含头部14个字节：目的MAC地址、源MAC地址、类型以及4个字节的校验码FCS
注意，这里不包含前导码（8B），前导码的作用是用于发送端与接收端的时钟同步
传输介质
如何记忆？
带T的都是双绞线（Twisted）
带X、F的都是光纤
否则是铜线
- 10Base5
  媒介：同轴电缆
  最大段长：500m
  最多节点数：100
  拓扑结构：总线型
- 10Base2
  媒介：同轴电缆
  最大段长：185m
  最多节点数：30
  拓扑结构：总线型
- 10BaseT
  媒介：非屏蔽双绞线（Twist）
  最大段长：100m
  最多节点数：2
  拓扑结构：星型
- 10BaseFL
  媒介：光纤对
  最大段长：2000m
  最多节点数：2
  拓扑结构：点对点
- 100Base-T*
  双绞
  100m
- 100Base-FX/BX/SX
  光纤
  2000m
以太网类型
- 10Mbps
  半双工
- 100Mbps
  支持全双工、半双工
- 吉比特
  支持全双工、半双工
- 十吉比特
  仅支持全双工、光纤作为传输媒体

多路复用

TDM
CDM
FDM
WDM
统计复用（平分）

链路层（LLC）信道利用率、吞吐率
信道利用率V =( Win * L/R ) / (L/R + RTT + TAck)
吞吐率η = V * R
Rdt

Rdt 1.0
可靠信道上的传输
发送-接收
Rdt 2.0
引入校验、ACK/NAK、错误重传机制
- Rdt 2.1
  添加序列号；
  发送方判断ACK/NAK是否出错；
  接受方判断数据是否重复
  （出错即重传）
- Rdt 2.2
  在ACK中显示加入收到的序列号，去掉NAK
Rdt 3.0
引入超时重传机制

SW协议
GBN协议
发送窗口大小：1<= Wt <= 2^n - 1
接收窗口大小：1
确认方式：累积确认（做题时，要记住发送方每发一个都要确认一下）
SR协议
窗口大小满足：1<= Ws + Wr<= 2^n
一般来说：1<= Ws <= 2^(n-1)
确认方式：逐个确认
PPP协议
点对点链路层协议
面向字节（字节填充法）
可协商不用控制部分、地址部分
可动态协商IP
支持多种上层协议
全双工
HDLC协议
点对点链路层协议
面向比特（比特填充法，每5个1后，加一个0）
信息帧（I）、无序号帧（U）、监督帧（S）
全双工
链路层（MAC）冲突访问协议

ALOHA协议
不监听，随便发
冲突后随机等待
- 纯ALOHA：Ge^(-2G)
  一个节点以概率p发送
  最大发送概率为：Np(1-p)^2(N-1) = 1/2e
- 时隙ALOHA：Ge^(-G)
  冲突后，在下一个时隙以p的概率发送
  一个帧需要k次才能传输成功的概率：
  Pk = e^(-G) * (1 - e(-G))(k - 1)
  每个帧成功传输的次数期望为：
  E = ΣkPk = e^G
  最大发送成功概率为：Np(1-p)^(N-1) = 1/e
CSMA协议
- 1-坚持 CSMA
  忙则监听、空则发送
- 非坚持 CSMA
  闲则发送、忙则等随机时间后监听
- p-坚持 CSMA
  闲则以概率p发送，如果没有发送，则等待下一个时隙继续；忙则等待一个时隙后再监听，冲突仍然等待随机时间后发送
  发送期望为1/p
  Σkp*(1-p)^k = 1/p
CSMA/CD
先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发
随机：
停留[0，2^k - 1]个时隙，其中k为冲突次数，2^k-1若超过1023，则以1023计
CSMA/CA
预约信道、ACK帧、RTS/CTS
采用二进制指数退避
多用于以太网802.11

无冲突访问协议

polling
token passing
基本位图协议
二进制倒计数协议

网络层路由协议

LS
Dijkstra
存在震荡的可能
DV
Bellman-Ford

实例

OSPF（LS）
多个AS
发送Hello来发现和维持邻站的可达性
RIP（DV）
慢收敛
解决方案：毒性逆转、设置最大跳数

DHCP协议
主机可从DHCP服务器获取：
基于UDP
IP地址
默认网关
DNS服务器地址
子网掩码
客户端端口号68
服务器端口号67
（客户是人上人，于是大于67）
IPv4协议
20~60个字节头部
IPv6协议
40B的基本首部，无校验和，允许组播管理；ICMP新类型“Packet Too big”，用于源主机分片
16B的IP地址
不能出现两个::
BGP协议
网间路由协议
基于半永久TCP连接（故其为应用层协议）
四种报文：
OPEN：建立关系
KEEPALIVE：用来发送某一路由信息，列出要撤销的多条路由
UPDATE：用来确认打开报文并周期性地证实邻站关系
NOTIFICATION：发送检测到的差错
BGP（iBGP）会向所有内部路由器传播AS间可达性信息，内部路由器会根据内部路由选择协议选择合适的接口转发，一般来说，由热土豆路由（最近的网关路由器）决定
ICMP协议
对于IP分组，后续不发ICMP
对于ICMP差错报文不发ICMP差错报文
广播数据不发送ICMP差错报文
对具有特殊地址的IP数据包不发送ICMP差错报文，例如127.0.0.0或者0.0.0.0
ARP协议
传输层 UDP
TCP

三次握手、四次挥手
TCP传输策略
愚笨窗口综合征（1字节发送、1字节接收问题）
Nagle算法
Clark算法
拥塞控制
主要针对拥塞窗口
- TCP Tahoe V1
- TCP Reno V2
  快速重传，阈值减半，CongWin减半，拥塞避免（加性增）
  超时，阈值减半，CongWin减到1，慢开始，拥塞避免
流量控制
接受方回发窗口大小（单位为字节B），发送方窗口的大小应该为：min(CongWin, RecWin)
延迟模型
WS/R > RTT + S/R: delay = 2RTT + O / R
WS/R < RTT + S/R: delay = 2RTT + O / R + (O/WS - 1)
(RTT + S/R - WS/R)

应用层 DNS
基于UDP
端口号53

类别
- 根域名服务器
- 顶级域名服务器
- 权限域名服务器
- 本地域名服务器
RR
- MX
  name：邮件服务器别名
  value：邮件服务器域名
- NS
  name：域（例如edu.cn）
  value：该域权威域名解析服务器的主机域名
- A
  name：主机域名
  value：服务器ip地址
- CNAME
  name：服务器别名
  value：服务器真实域名
查询方式
- 迭代
- 递归