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CyC2018 committed Mar 25, 2018
1 parent 80d7bfc commit 2230c66
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66 changes: 28 additions & 38 deletions notes/计算机网络.md
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Expand Up @@ -20,9 +20,9 @@
* [扩展局域网*](#扩展局域网)
* [MAC 层*](#mac-层)
* [四、网络层*](#四网络层)
* [网际协议 IP 概述](#网际协议-ip-概述)
* [概述](#概述)
* [IP 数据报格式](#ip-数据报格式)
* [IP 地址编址](#ip-地址编址)
* [IP 地址编址方式](#ip-地址编址方式)
* [IP 地址和 MAC 地址](#ip-地址和-mac-地址)
* [地址解析协议 ARP](#地址解析协议-arp)
* [路由器的结构](#路由器的结构)
Expand Down Expand Up @@ -212,13 +212,13 @@ TCP/IP 协议族是一种沙漏形状,中间小两边大,IP 协议在其中

是对时分复用的一种改进,不固定每个用户在时分复用帧中的位置,只要有数据就集中起来组成统计时分复用帧然后发送。

<div align="center"> <img src="../pics//5999e5de-7c16-4b52-b3aa-6dc7b58c7894.png" width="800"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//5999e5de-7c16-4b52-b3aa-6dc7b58c7894.png" width="700"/> </div><br>

### 3. 波分复用

光的频分复用。由于光的频率很高,因此习惯上用波长而不是频率来表示所使用的光载波。

<div align="center"> <img src="../pics//21041ec2-babb-483f-bf47-8b8148eec162.png" width="800"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//21041ec2-babb-483f-bf47-8b8148eec162.png" width="700"/> </div><br>

### 4. 码分复用

Expand All @@ -240,7 +240,7 @@ TCP/IP 协议族是一种沙漏形状,中间小两边大,IP 协议在其中

码分复用需要发送的数据量为原先的 m 倍。

<div align="center"> <img src="../pics//92ad9bae-7d02-43ba-8115-a9d6f530ca28.png" width="800"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//92ad9bae-7d02-43ba-8115-a9d6f530ca28.png" width="600"/> </div><br>

# 三、数据链路层

Expand Down Expand Up @@ -275,7 +275,7 @@ TCP/IP 协议族是一种沙漏形状,中间小两边大,IP 协议在其中

可以按照网络拓扑对局域网进行分类:

<div align="center"> <img src="../pics//a6026bb4-3daf-439f-b1ec-a5a24e19d2fb.jpg" width="500"/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//a6026bb4-3daf-439f-b1ec-a5a24e19d2fb.jpg" width="600"/> </div><br>

## PPP 协议

Expand Down Expand Up @@ -355,29 +355,29 @@ MAC 地址是 6 字节(48 位)的地址,用于唯一标识网络适配器

# 四、网络层*

## 网际协议 IP 概述
## 概述

因为网络层是整个互联网的核心,因此应当让网络层尽可能简单。网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交互的数据报服务。

使用 IP 协议,可以把异构的物理网络连接起来,使得在网络层看起来好像是一个统一的网络。

<div align="center"> <img src="../pics//fe3d224c-8ffd-40f9-85b1-86ffe1393f6c.jpg" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//7b038838-c75b-4538-ae84-6299386704e5.jpg" width="500"/> </div><br>

与 IP 协议配套使用的还有三个协议:

1. 地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol)
2. 网际控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protocol)
3. 网际组管理协议 IGMP(Internet Group Management Protocol)

<div align="center"> <img src="../pics//163cf8b4-5f30-46c9-af00-316a71b3c890.jpg" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//0a9f4125-b6ab-4e94-a807-fd7070ae726a.png" width="400"/> </div><br>

## IP 数据报格式

<div align="center"> <img src="../pics//8681db55-0873-434b-aa98-83d07e8392ae.jpg" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//85c05fb1-5546-4c50-9221-21f231cdc8c5.jpg" width="700"/> </div><br>

- **版本** : 有 4(IPv4)和 6(IPv6)两个值;

- **首部长度** : 占 4 位,因此最大值为 15。值为 1 表示的是 1 个 32 位字的长度,也就是 4 字节。因为首部固定长度为 20 字节,因此该值最小为 5。如果可选部分的长度不是 4 字节的整数倍,就用尾部的填充部分来填充。
- **首部长度** : 占 4 位,因此最大值为 15。值为 1 表示的是 1 个 32 位字的长度,也就是 4 字节。因为首部固定长度为 20 字节,因此该值最小为 5。如果可选字段的长度不是 4 字节的整数倍,就用尾部的填充部分来填充。

- **区分服务** : 用来获得更好的服务,一般情况下不使用。

Expand All @@ -387,29 +387,29 @@ MAC 地址是 6 字节(48 位)的地址,用于唯一标识网络适配器

- **片偏移** : 和标识符一起,用于发生分片的情况。片偏移的单位为 8 字节。

<div align="center"> <img src="../pics//45c86855-9b18-4cf4-a9a7-f8b6eb78d133.png" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//23ba890e-e11c-45e2-a20c-64d217f83430.png" width="700"/> </div><br>

- **生存时间** :TTL,它的存在是为了防止无法交付的数据报在互联网中不断兜圈子。以路由器跳数为单位,当 TTL 为 0 时就丢弃数据报。

- **协议** :指出携带的数据应该上交给哪个协议进行处理,例如 ICMP、TCP、UDP 等。

- **首部检验和** :因为数据报每经过一个路由器,都要重新计算检验和,因此检验和不包含数据部分可以减少计算的工作量。

## IP 地址编址
## IP 地址编址方式

IP 地址的编址方式经历了三个历史阶段:

1. 分类
2. 子网划分
3. 无分类
1. 分类
2. 子网划分
3. 无分类

### 1. 分类

由两部分组成,网络号和主机号,其中不同类别具有不同的网络号长度,并且是固定的。
由两部分组成,网络号和主机号,其中不同分类具有不同的网络号长度,并且是固定的。

IP 地址 ::= {< 网络号 >, < 主机号 >}

<div align="center"> <img src="../pics//2ddd6132-60be-4a72-9daa-3d9756191f4a.png" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//cbf50eb8-22b4-4528-a2e7-d187143d57f7.png" width="500"/> </div><br>

### 2. 子网划分

Expand Down Expand Up @@ -437,48 +437,38 @@ CIDR 的地址掩码可以继续称为子网掩码,子网掩码首 1 长度为

网络层实现主机之间的通信,而链路层实现具体每段链路之间的通信。因此在通信过程中,IP 数据报的源地址和目的地址始终不变,而 MAC 地址随着链路的改变而改变。

<div align="center"> <img src="../pics//86b71296-0d1e-4a63-bcd9-54955b6b781b.jpg" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//66192382-558b-4b05-a35d-ac4a2b1a9811.jpg" width="700"/> </div><br>

## 地址解析协议 ARP

实现由 IP 地址得到 MAC 地址。

<div align="center"> <img src="../pics//1b4d6737-d834-46ed-8f9d-6f123e29c8dd.jpg" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//b9d79a5a-e7af-499b-b989-f10483e71b8b.jpg" width="600"/> </div><br>

每个主机都有一个 ARP 高速缓存,里面有本局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。

如果主机 A 知道主机 B 的 IP 地址,但是 ARP 高速缓存中没有该 IP 地址到 MAC 地址的映射,此时主机 A 通过广播的方式发送 ARP 请求分组,主机 B 收到该请求后会发送 ARP 响应分组给主机 A 告知其 MAC 地址,随后主机 A 向其高速缓存中写入主机 B 的 IP 地址到硬件地址的映射。

<div align="center"> <img src="../pics//8bc6fc2c-d198-4759-b06c-18d94d851e97.png" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//8006a450-6c2f-498c-a928-c927f758b1d0.png" width="700"/> </div><br>

## 路由器的结构

路由器从功能上可以划分为两大部分:路由选择和分组转发。
路由器从功能上可以划分为:路由选择和分组转发。

分组转发部分由三部分组成:交换结构、一组输入端口和一组输出端口。

<div align="center"> <img src="../pics//3a676c54-b559-4466-9b21-eb10f1e25879.jpg" width=""/> </div><br>

交换结构的交换网络有以下三种实现方式:

<div align="center"> <img src="../pics//7f82fd18-7f16-4125-ada6-bb6b795b4fda.png" width=""/> </div><br>
分组转发结构由三个部分组成:交换结构、一组输入端口和一组输出端口。

<div align="center"> <img src="../pics//c3369072-c740-43b0-b276-202bd1d3960d.jpg" width="600"/> </div><br>

## 路由器分组转发流程

1. 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D,得到目的网络地址 N。(路由表项是网络号而不是 IP 地址,这样做大大减少了路由表条目数量);

1. 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D,得到目的网络地址 N。
2. 若 N 就是与此路由器直接相连的某个网络地址,则进行直接交付;

3. 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由,则把数据报传送给表中所指明的下一跳路由器;

4. 若路由表中有到达网络 N 的路由,则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器;

5. 若路由表中有一个默认路由,则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器;

6. 报告转发分组出错。

<div align="center"> <img src="../pics//8d211911-0e62-4190-ab00-d8610adec4a0.jpg" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//1ab49e39-012b-4383-8284-26570987e3c4.jpg" width="800"/> </div><br>

## 路由选择协议

Expand All @@ -491,7 +481,7 @@ CIDR 的地址掩码可以继续称为子网掩码,子网掩码首 1 长度为
1. 内部网关协议 IGP(Interior Gateway Protocol):在 AS 内部使用,如 RIP 和 OSPF。
2. 外部网关协议 EGP(External Gateway Protocol):在 AS 之间使用,如 BGP。

<div align="center"> <img src="../pics//e0be6970-5b0e-44a2-bc71-df4d61c42b8f.jpg" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//276c31df-3b28-4ac2-b006-1e80fc86a64f.jpg" width="600"/> </div><br>

### 1. 内部网关协议 RIP

Expand Down Expand Up @@ -531,7 +521,7 @@ BGP 只能寻找一条比较好的路由,而不是最佳路由。它采用路

每个 AS 都必须配置 BGP 发言人,通过在两个相邻 BGP 发言人之间建立 TCP 连接来交换路由信息。

<div align="center"> <img src="../pics//eb6271de-22c9-4f4b-8b31-eab1f560efac.png" width=""/> </div><br>
<div align="center"> <img src="../pics//9cd0ae20-4fb5-4017-a000-f7d3a0eb3529.png" width="600"/> </div><br>

## 网际控制报文协议 ICMP

Expand Down
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