電腦網路複習

面試時，面試官如果想考查你機算機網路學得怎麼樣，怎麼說也得問下TCP三次握手的過程吧?

so, 我4月24號就開始複習電腦網路，斷斷續續複習了3天吧。

ISP: Internet Service Provider 網際網路服務提供商

Eg: 中國電信、中國聯通和中國移動

路由器是一種專用電腦。路由器實現分組交換(packet switching)的關鍵構件。其任務是轉發收到的分組。

• 電路交換－－整個報文的比特流連續地從源點直達終點，好像在一個管道中傳送
• 報文交換－－整個報文先傳送到相鄰結點，全部存儲下來後查找轉發表，轉發到下一個結點
• 分組交換－－單個分組(這隻是整個報文的一部分)傳送到相鄰結點，存儲下來後查找轉發表，轉發到下一個結點

網路分類

• 廣域網－WAN(Wide Area Network)
• 城域網－MAN(Metropolitan Area Network) 範圍: 城市
• 區域網－LAN(Local Area Network) eg: 校園網 or 企業網
• 個人區域網－PAN(Personal Area Network) eg: 電腦用無線技術連接起來的網路(wifi)

OSI，TCP/IP，五層協議的體繫結構，以及各層協議

OSI分層      （7層）：物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。

TCP/IP分層（4層）：網路介面層、             網際層、運輸層、                       應用層。

五層協議     （5層）：物理層、數據鏈路層、網路層、運輸層、                       應用層。

結合OSI和TCP/IP產生了一個五層結構，分別為：物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層和應用層。Internet就是採用的TCP/IP協議

每一層的作用如下：

• 物理層：通過媒介傳輸比特,確定機械及電氣規範（比特Bit）
• 數據鏈路層：將比特組裝成幀和點到點的傳遞（幀Frame）
• 網路層：負責數據包從源到宿的傳遞和網際互連（包PackeT）
• 傳輸層：提供端到端的可靠報文傳遞和錯誤恢復（段Segment）
• 會話層：建立、管理和終止會話（會話協議數據單元SPDU）
• 表示層：對數據進行翻譯、加密和壓縮（表示協議數據單元PPDU）
• 應用層：允許訪問OSI環境的手段（應用協議數據單元APDU）

頻分復用：所有用戶在同樣的時間占用不同的頻率帶寬。

時分復用：所有用戶在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。

點對點通道的數據鏈路層的協議數據單元－－幀

數據鏈路層的三個基本問題:

1. 封裝成幀：給一段數據的前後分別添加首部和尾部，構成幀
2. 透明傳輸
3. 差錯檢測：迴圈冗餘檢驗CRC差錯檢測技術

幀的數據部分長度上限－－最大傳送單元MTU(Maximum Transfer Unit)

CRC是一種檢錯方法，FCS是添加在數據後面的冗餘碼。

PPP協議：用戶電腦和ISP進行通信時所使用的數據鏈路層協議。

PPP幀的格式：75頁

適配器(網卡)：負責把幀發送到區域網 及 從區域網接收幀

適配器接收和發送各種幀不使用電腦的CPU，適配器上面裝有處理器和存儲器(包括RAM和ROM)

廣播通信方式：當一臺電腦發送數據時，匯流排上的所有電腦都能檢測到這個數據。

CSMA/CD協議：一個站不可能同時邊發送和接收(但必須邊發送邊監聽通道)

發送的不確定性：每一個站在自己發送數據之後的一小段時間內，存在著遭遇碰撞的可能性。這一小段時間是不確定的，它取決於另一個發送數據的站到本站的距離。

爭用期（碰撞視窗）：乙太網的端到端往返時間2i

經過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發送不會發生碰撞。這時，就可以放心把這一幀數據順利發送完畢。

乙太網的爭用期確定為51.2us

乙太網規定了一個最短幀長64位元組，即512bit。如果發送的數據非常少，那麼必須加入一些填充位元組，使幀長不小於64位元組。

乙太網在發送數據時，如果在爭用期(共發送了64位元組)沒有發生碰撞，那麼後續發送的數據就一定不會發生衝突。
凡長度小於64位元組的幀都是由於衝突而異常中止的無效幀。

如果在爭用期內檢測出發生了碰撞，那麼還要再推遲一段時間再把這個暫時保留的幀和重傳一次。

適配器有過濾功能：從網路每收到一個MAC幀就先用硬體檢查MAC幀中的目的地址。如果是發往本站的幀則收下，否則就將此幀丟棄。

"發往本站的幀"包括以下三種幀：

• 單播(unicast)幀(一對一)：收到的幀的MAC地址與本站的硬體地址相同
• 廣播(broadcast)幀(一對全體)：發送給本區域網上所有的站點的幀(全1地址)
• 多播(multicast)幀(一對多)：發送給本區域網上一部分站點的幀

硬體地址(或稱為物理地址/MAC地址)。
在生產適配器時，這種6位元組的MAC地址已被固化在適配器的ROM中。

MAC幀的格式：92頁

集線器：使用集線器的乙太網在邏輯上仍是一個匯流排網，各站共用邏輯上的匯流排，使用的還是CSMA/CD協議。一個集線器有許多介面。

數據鏈路層擴展乙太網要使用網橋(bridge)。網橋工作在數據鏈路層，根據MAC幀的目的地址對收到的幀進行轉發和過濾。

網橋依靠轉發表來轉發幀。轉發表也叫做路由目錄 or 轉發資料庫。　95頁

透明網橋(transparent bridge)：目前使用得最多。不用人工配置轉發表，網橋就能工作。是一種即插即用設備。

網橋通過自學習演算法(self-learning)處理收到的幀(逐步建立起轉發表)，並且按照轉發表把幀轉發出去。　　98－重要

乙太網交換機實際上是一個多介面的網橋。

交換機最大優點：每個介面到主機的帶寬是10Mb/s。對於擁有N對介面的交換機的總容量為N*10Mb/s.

乙太網幀格式：102頁

虛擬區域網VLAN是由一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組，這些網段有共同的需求。虛擬區域網協議允許在乙太網的幀格式中插入一個4位元組的標識符，稱為VLAN標記(tag)。用來指明發送該幀的工作站屬於哪一個區域網。

A類地址網路號：126個，即2^7-2=126;

減2的原因：IP地址中全0表示"本網路"。網路號為127（0111 1111）保留作為本地軟體環回測試(loopback test)本主機的進程之間的通信之用。

A類地址主機號占3位元組，因此每一個A類網路中的最大主機數是2^24－2；
減2的原因：全0的主機號欄位表示該IP地址是"本主機"所連接到的單個網路地址；
（一主機的IP地址為5.6.7.8，則該主機所在的網路地址是5.0.0.0）
而全1表示"所有的"，因此全1的主機號欄位表示該網路上的所有主機。

路由器總是具有兩個或兩個以上的IP地址。即路由器的每一個介面都有一個不同網路號的IP地址。　121頁

ARP是地址解析協議，簡單語言解釋一下工作原理。

1、首先，每個主機都會在自己的ARP緩衝區中建立一個ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之間的對應關係。

2、當源主機要發送數據時，首先檢查ARP列表中是否有目的主機的IP地址。如果有，就在ARP高速緩存中查出對應的硬體地址，再把這個硬體地址寫入MAC幀，然後通過區域網把該MAC幀發往此硬體地址。

如果沒有，就向本網段的所有主機發送ARP數據包，該數據包包括的內容有：源主機IP地址，源主機MAC地址，目的主機的IP地址。

3、當本網路的所有主機收到該ARP數據包時，首先檢查數據包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，則忽略該數據包，如果是，則首先從數據包中取出源主機的IP和MAC地址寫入到ARP列表中，如果已經存在，則覆蓋，然後將自己的MAC地址寫入ARP響應包中，告訴源主機自己是它想要找的MAC地址。

4、源主機收到ARP響應包後。將目的主機的IP和MAC地址寫入ARP列表，並利用此信息發送數據。如果源主機一直沒有收到ARP響應數據包，表示ARP查詢失敗。

廣播發送ARP請求，單播發送ARP響應。

IP地址與子網掩碼相與&得到主機號

網際控制報文協議ICMP（Internet Control Message Protocol）
ICMP報文的種類有兩種，即ICMP差錯報文和ICMP詢問報文

ICMP詢問報文：

• 回送請求和回答：由主機或路由器向一個特定的目的主機發出的詢問。收到此報文的主機必須給源主機或路由器發送ICMP回答報文。
• 時間戳請求和回答：請某個主機或路由器回答當前的日期和時間。

PING：用來測試兩個主機之間的連通性。

ping是應用層直接使用網路層ICMP的一個例子。它沒有通過運輸層的TCP或UDP

RIP與OSPF

虛擬專用網

對於這些僅在機構內部使用的電腦就可以由本機構自行分配其IP地址。這就是說，讓這些電腦使用僅在本機構有效的IP地址（稱為本地地址），而不需要向網際網路的管理機構申請全球唯一的IP地址（稱為全球地址）。這樣就可以大大節約寶貴的全球IP地址資源。

專用地址(private address)：只能用於一個機構的內部通信，而不能用於和網際網路上的主機通信。即專用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。

在網際網路中的所有路由器，對目的地址是專用地址的數據報一律不進行轉發。

專用地址：

• 10.0.0.0到10.255.255.255
• 172.16.0.0到172.31.255.255
• 192.168.0.0到192.168.255.255

TCP和UDP的區別?

TCP提供面向連接的、可靠的數據流傳輸，而UDP提供的是非面向連接的、不可靠的數據流傳輸。

TCP傳輸單位稱為TCP報文段，UDP傳輸單位稱為用戶數據報。

TCP註重數據安全性，UDP數據傳輸快，因為不需要連接等待，少了許多操作，但是其安全性卻一般。

DNS功能變數名稱系統，簡單描述其工作原理。

功能變數名稱伺服器是保存網路中所有主機功能變數名稱和對應IP地址，並將功能變數名稱轉換為IP地址的伺服器。

面向連接和非面向連接的服務的特點是什麼？

面向連接的服務，通信雙方在進行通信之前，要先在雙方建立起一個完整的可以彼此溝通的通道，在通信過程中，整個連接的情況一直可以被實時地監控和管理。

非面向連接的服務，不需要預先建立一個聯絡兩個通信節點的連接，需要通信的時候，發送節點就可以往網路上發送信息，讓信息自主地在網路上去傳，一般在傳輸的過程中不再加以監控。

埠及對應的服務？

TCP對應的協議和UDP對應的協議

TCP對應的協議：

• FTP：定義了文件傳輸協議，使用21埠。
• Telnet：一種用於遠程登陸的埠，使用23埠，用戶可以以自己的身份遠程連接到電腦上，可提供基於DOS模式下的通信服務。
• SMTP：郵件傳送協議，用於發送郵件。伺服器開放的是25號埠。
• POP3：它是和SMTP對應，POP3用於接收郵件。POP3協議所用的是110埠。
• HTTP：是從Web伺服器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協議。

UDP對應的協議：

• DNS：用於功能變數名稱解析服務，將功能變數名稱地址轉換為IP地址。DNS用的是53號埠。
• SNMP：簡單網路管理協議，使用161號埠，是用來管理網路設備的。由於網路設備很多，無連接的服務就體現出其優勢。
• TFTP(Trival File Transfer Protocal)，簡單文件傳輸協議，該協議在熟知埠69上使用UDP服務。