计算机网络复习

哈工深计算机网络课程复习导图（有些内容不考就没写），基本包含所有协议。当然，还是建议根据个人情况进行增删。

计算机网络

• 应用层
  • 作用：
    • 任务是通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。
    • 应用层协议精确定义位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和交互的规则。
  • 域名系统：... . 三级域名 . 二级域名 . 顶级域名
  • 协议
    • 实现复制文件
      • 文本传送协议FTP
        • 减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。
        • 使用TCP连接。
      • 网络文件系统NFS
        • 在网络上传送的只是少量的修改数据。
      • 简单文件传送协议TFTP
        • 很小且易实现的文件传送协议。
        • 使用客户服务器方式，使用UDP方式。
    • 远程终端协议TELNET
      • 使用网络虚拟终端NVT格式。
    • 万维网
      • 使用统一资源定位符URL来标志万维网的各种文档。
      • 超文本传送协议HTTP
        • 定义了万维网浏览器和万维网服务器之间传送的报文类型、格式和序列等规则。
        • HTTP本身无连接，但使用面向连接的TCP进行可靠传输。
        • HTTP是面向正文的，因此每个字段都是ASCII码。
      • 超文本标记语言HTML
        • 使万维网各种文档都能显示出来，且让用户清楚超链接的位置。
        • 一些拓展：
          • 可拓展语言XML
            • 设计宗旨是为了传输数据，是HTML的补充。
          • 可拓展超文本标记语言XHTML
            • 将HTML和XML合起来了，新的浏览器都支持XHTML。
          • 层叠样式表CSS
            • 用于为HTML文档定义布局。
            • HTML用于结构化内容，CSS用于格式化结构化的内容。
      • 其他说明：
        • 文档分类：
          • 静态万维网文档：放在服务器不变。
          • 动态万维网文档：访问服务器时才由服务器创建。
          • 活动万维网文档：将程序交给浏览器运行。
    • 电子邮件
      • 简单邮件发送协议SMTP
        • 客户服务器式，基于TCP。
        • 基于万维网的电子邮件
          • 发送、接收使用HTTP，传输使用SMTP。
        • 通用互联网邮件补充MIME
          • 进一步增强了SMTP
      • 邮件读取协议
        • 邮局协议第三个版本POP3
          • 本地保存邮件。
        • 网际报文存取协议IMAP
          • 网络保存邮件。
    • 动态主机配置协议DHCP
      • 给连接到互联网的计算机的协议软件配置参数。
      • 使用客户服务器式，采用请求/应答方式工作。
• 运输层
  • 作用：
    • 为应用层提供端到端的服务。
  • 端口号，可作为通信的终点。
  • 协议：
    • 用户数据报协议UDP
      • 在IP数据报基础上增加：复用分用、差错检测。
      • 首部开销小，8个字节。
      • 面向数据报，应用层给一个发一个，不合并拆分。
      • 计算检验和添加12字节的伪首部，首部和数据都算。
    • 传输控制协议TCP
      • 在不可靠的IP网络服务上提供可靠交付。
      • 套接字=（IP地址：端口号）
      • 实现可靠传输的方法;
        • 停止等待协议（改进：流水线传输）：停止等待、编号、自动重传请求。
        • 连续ARQ协议：滑动窗口协议、累计确认、Go-Back-N。
        • 其中：
          • 超时重传时间RTO用Karn方法计算。
      • 首部固定20个字节，后面可加4n个字节。
      • 流量控制：
        • 滑动窗口（死锁：持续计时器）
        • 糊涂窗口综合征：Nagle算法、接收方等待。
      • 拥塞控制：
        • 慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。
        • 主动队列管理QAM：有全局同步的问题，还没解决。
      • 运输管理：
  • 其他：
    • 复用和分用。
• 网络层
  • 作用：
    • 负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务；
    • 选择合适的路由。
  • IP地址（32位，因为是IPv4）。 点分十进制法。
    • A类地址、B类地址、C类地址
    • 子网划分
      • 固定长度子网。（子网掩码、三级编址）
      • 变长子网：无分类域间路由选择CIDR。 （网络前缀、两级编址、最长前缀匹配）
  • 协议：
    • 网际协议IP
      • 地址解析协议ARP
        • 解析出数据链路层使用的硬件地址。
      • 网际控制报文协议ICMP
        • 为了更有效的转发IP数据报和提高交付成功的机会。 （IP数据报报文主体）
        • 允许主机和路由器报告差错情况和提供有关异常的情况。
        • 应用：PING（用来测试两台主机之间的联通性）； Traceroute（用来跟踪一个分组从源点到终点的路径）；
      • 网际组管理协议IGMP
    • 路由选择协议
      • 内部网关协议IGP （自治系统内部）
        • 路由信息协议RIP （最先广泛使用）
          • 分布式的、基于距离向量的路由选择协议，要求每一个路由器都要维护自己到其他每一个网络的距离纪录。
          • 特点：
            • 距离最大为16（认为不可达），只适用于小型网络。
            • 距离向量算法，只选择一条最短路径。
            • 每个路由信息需要20个字节，RIP数据报最大长度20×25+4=504字节。
            • 固定时间间隔交换全部路由信息。
            • 仅和相邻路由器交换信息，好消息传播的快、坏消息传播的慢。
        • 开放最短路径优先OSPF
          • 是采用分布式的链路状态协议。
          • 特点：
            • 划分区域，在区域内洪泛法交换路由信息，更新过程收敛快。
            • 只在路由表发生变化时才交换变化信息。
            • 直接使用IP数据报进行传送。
      • 外部网关协议EGP （自治系统之间）
        • 边界网关协议BGP （最常用）
          • 力求寻找一个能到达目的网络的比较好的路由，而不是最佳路由。
          • 支持CIDR。
          • 刚开始交换所有信息，但是之后只交换变化信息。
  • 其他：
    • IP数据报首部固定部分20个字节。
      • 检验和只计算首部的16位二进制求和。
    • 提供既简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。
• 数据链路层
  • 作用：
    • 将网络层叫下来的数据组装成帧；在接收端提取数据再上交到网络层。
  • 三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测。
    • 循环冗余检验CRC（帧检验序列FCS求余数）实现“无比特差错”
  • 协议：
    • 点对点协议PPP（点对点信道）
      • 包含了物理层和网络层的内容。
      • PPP组成：
        • 网络控制协议NCP
        • 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
        • 链路控制协议LCP
      • 异步传输字符填充法、同步传输比特填充。
    • CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测协议）（广播信道） 只能半双工通信。
      • 二进制指数类型退避算法。
  • 以太网MAC层硬件地址（48位）。
    • 是固化在适配器ROM中的地址。
  • 计算：以太网的信道利用率（参数a）。
  • 重要：
    • 传输单位：帧。长度64~1518字节，首部18字节。
    • 适配器：将计算机连接到局域网上。
• 物理层
  • 作用：
    • 确定与传输媒体的接口有关的一些特性，尽可能屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异。
  • 注：传输媒体本身不属于物理层范围。
  • 其他：
    • 集线器。
• 网络安全
  • 安全的计算机网络目标：
    • 保密性
    • 端点鉴别
    • 信息的完整性
    • 运行的安全性
  • 密码体制
    • 对称密钥密码体制
      • 一对一双向保密。
    • 公钥密码体制
      • 公钥加密私钥解密，多对一单向保密；
      • 私钥加密公钥保密，数字签名；
  • 数字签名必须保证：
    • 进行报文鉴别防伪造。
    • 检查报文档的完整性防篡改。
    • 不可否认。
  • 鉴别
    • 报文鉴别
      • 包含了端点鉴别和完整性鉴别。
      • 密码散列函数
    • 个体鉴别
      • 中间人攻击
  • 密钥分配
    • 对称密钥分配
    • 公钥分配
• 其他
  • 计算机网络的性能指标
    • 发送时延（也叫传输时延）、传播时延、排队时延、处理时延。
    • 往返时间RTT
    • 时延带宽积：表示链路可容纳多少个比特。
  • 分组交换的优点：
    • 高效、灵活、迅速、可靠。
  • 中间设备？
    • 应用层/传输层：网关（gateway）
    • 网络层：路由器（router）（有时也叫网关）
    • 数据链路层：网桥或桥接器（bridge）
    • 物理层：转发器（repeater）
  • TCP/IP协议组：
• UDP与TCP的对比
• 为什么不直接使用硬件地址？
  • 因为不同网络使用不同的硬件地址，而进行这样的硬件地址转换非常复杂，几乎不可能实现。（就是一开始没人管导致硬件地址滥用，最后统一不起来。） 而全球唯一的IP地址将这个复杂的问题解决了。