计算机网络学习笔记

Posted 2022-12-13 Hot Autumn

TCP/IP体系结构总共四层：把最上面三次统称应用层，数据链路层和物理层称网际接口层。

1. 应用层

主要协议：FTP、DNS、HTTP、WWW、TELNET、SMTP等

应用层和传输层直接通过套接字连接，即套接字作为应用层和传输层之间的接口。

套接字的数据结构中主要有：本地IP、目的IP、本地端口、目的端口等。

2. 传输层：端到端（即进程之间，通过端口）通信。

主要协议：UDP和TCP

1)     上传：自动去掉首部，然后将数据部分交给上层，应用层。

当收到下层传来的包后，把首部和数据部分一起检验。

2)     下传：在应用层传下来的报文前面加上UDP首部或TCP首部，这些首部主要包含有源端口、目的端口、检验和等（不含IP地址）。作为数据部分交给下一层，网络层。

3) PS：如果UDP想要达到TCP的可靠性传输，因为UDP是不具有拥塞控制的功能的，故而对传输层以下的层做工作是徒劳的，可以通过修改会话层，从而让UDP也能可靠性传输.

3. 网络层：（主机之间）

主要协议：IP、ARP、RARP、ICMP、OSPF、IPX、RIP、（路由器）

无连接、尽最大努力交付（不可靠），传送的分组可能出错、丢失、重复、失序

1)     上传：自动去掉IP头，将IP数据报的数据部分交给上一层，传输层。

当收到下层传来的IP数据报后，只检验IP数据报的首部。

2)     下传：将上层传来的包后，加上IP头（主要包括源IP地址、目的IP地址等）。作为数据部分交给下一层，数据链路层。

此外，还需要根据计算目的IP地址的硬件地址（MAC地址）：通过ARP协议得到MAC地址：

A.     若目的主机是本网络上的另一个主机，用ARP找到目的主机的硬件地址；

B.     若目的主机是另一个网络上的，用ARP找到本网络上一个路由器的硬件地址，剩下的工作交给那个路由器完成。

4. 数据链路层：

主要协议：PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC（网桥、交换机）

不可靠传输，虽然接受的帧均无差错，但无法应对“帧丢失、帧重复、帧失序”

1)     上传：自动去掉首部和尾部，将数据部分交给上层，网络层。

当收到下层传上来的数据帧后，会用循环冗余检验是否出错，保证无差错接受。

2)     下传：将上层传来的，加上首部（其中有目的地MAC地址，由上层ARP协议计算得到）和尾部（其中有冗余码，即添加的帧检测序列），即封装成帧，交给下一层，物理层。

5. 物理层：

传输比特流。（注意：传输用到的物理介质在物理层之下）

TCP 和 UDP

TCP（Transmission ControlProtocol，传输控制协议）、UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）区别：

1. TCP是面向连接的协议，也就是，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。TCP建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次挥手。UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接。
2. TCP是字节流模式的；UDP是数据报模式的。
3.  UDP由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
4. TCP是可靠交付，保证数据准确性，通过滑动窗口控制流量大小，通过超时重传保证可靠传输；UDP使用尽最大努力交付，不保证可靠交付。
5.  TCP有拥塞控制（慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复）；UDP没有拥塞控制。
6. TCP对系统资源要求较多，UDP较少。

慢开始：由小到大增大拥塞窗口（指数增大）。（遇到拥塞或者达到设置的慢开始门限值停止）

拥塞避免：让拥塞窗口缓慢增大，每次增加1。

无论是在慢开始还是拥塞避免阶段，只要网络出现了拥塞，就将慢开始门限值设置为拥塞时的一半。同时把拥塞窗口设置为1，同时执行慢开始算法开始增长。（PS：慢开始门限用于慢开始增长的上限，当慢开始增长达到门限时，就开始拥塞避免的算法增长）

快重传：发送方只要一连收到三个重复确认，应当立即重传对方尚未尚未收到的报文段。

快恢复：遇到拥塞后，并不把拥塞窗口设置为1，而是设置与减半后的慢开始门限值一样，并且此时执行拥塞避免算法开始增长。

万维网

用 URL（统一资源定位符）来标识万维网上的各种文档；

用 HTTP（超文本传输协议）来实现万维网上各种链接（HTTP协议是无状态的）；

用 html（超文本标记语言）将不同风格的万维网文档都能在主机屏幕显示出来。

使用 HTTP 的 URL：

http://<主机>:<端口>/<路径>

HTTP的默认端口号是80，通常可以省略。如果省略路径，就指到某个主页。

在浏览器中访问一个链接的过程：比如是http://www.tsinghua.edu.cn/chn/yxsz/index.htm

A.    浏览器分析链接指向页面的URL。

B.     浏览器向DNS请求解析www.tsinghua.edu.cn的IP地址。

C.     域名系统DNS解析出清华大学服务器的IP地址为116.111.4.100。

D.    浏览器与服务器建立TCP连接。

E.     浏览器发出取文件命令：GET /chn/yxsz/index.htm。

F.     服务器www.tsinghua.edu.cn给出响应，把文件index.htm发送给浏览器。

G.    释放TCP连接。

H.    浏览器显示那个页面。

 

 

域名解析 DNS

（1）域名服务器：完成域名地址到IP地址转化的计算机。

（2）域名服务器上运行着一个数据库系统；

（3）数据库中保存着域名地址与IP地址。

（4）用户主机需要把域名地址转化为IP地址时向域名服务器提出查询请求；

（5）域名服务器根据用户请求进行查询并把结果返回给用户主机。

 

一个域名某一时刻只能对应1个IP；

一个IP可以对应多个域名；