计算机网络知识点全解
感觉看视频或者看ppt学都好慢，看来我还是适合直接看文本学，有一种知识连贯地直接地可控地输入的美丽感觉。
参考文章
核心阅读材料:https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/计算机网络.md
//总结得真的很好，很适合速成和面试复习
以及我们老师的ppt，不得不说真的很详细概述
网络的网络
网络是把主机连接起来，而互连网是把多种不同的网络连接起来，因此互连网是网络的网络。而互联网是全球范围的互连网
互联网基础结构发展的三个阶段
第一阶段（1969-1990）：从单个网络ARPANET 向互联网发展。（世界上第一个分组交换网）
1983年，TCP/IP协议称为ARPANET 上的标准协议
人们把1983年作为互联网的诞生时间
第二阶段：建成了三级结构的互联网 （主干，地区，校园）
第三阶段：全球范围的多层次 ISP 结构的互联网。
出现了互联网服务提供者ISP，提供接入到互联网的服务
主干ISP、地区ISP和本地ISP
互联网交换点IXP：允许两个网络直接相连并快速交换分组
内容提供者：在互联网上向所有用户提供视频等内容的公司，不向用户提供互联网的转接服务
标准发表：以RFC的形式，但并非所有的RFC文档都是互联网标准
ISP
互联网服务提供商ISP可以从互联网管理机构获得许多IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等连联网设备，个人或机构向ISP缴纳一定的费用就可以接入互联网。
目前的互联网是一种多层次 ISP 结构，ISP 根据覆盖面积的大小分为第一层 ISP、区域 ISP 和接入 ISP。互联网交换点 IXP 允许两个 ISP 直接相连而不用经过第三个 ISP。
互联网的组成
从互联网的工作方式上看，可以划分为两大块：
边缘部分： 由所有连接在互联网上的主机组成，由用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）。
主机之间的通信方式
客户-服务器（C/S）：客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
对等（P2P）:不区分客户和服务器。
典型交换技术
电报交换
电路交换主要用于电话通信系统，两个用户要通信之前需要建立一条专用的物理链路，并且在整个通信过程中始终占用该链路。由于通信的过程中不可能一直在使用传输线路，因此电路交换对线路的利用率很低，往往不到 10%。
分组交换（互联网的核心部分采用分组交换技术）
每个分组都有首部和尾部，包含了源地址和目的地址等控制信息，在同一个传输线路上同时传输多个分组互相不会影响，因此在同一条传输线路上允许同时传输多个分组，也就是说分组交换不需要占用传输线路。
在一个邮局通信系统中，邮局收到一份邮件之后，先存储下来，然后把相同目的地的邮件一起转发到下一个目的地，这个过程就是存储转发过程，分组交换也使用了存储转发过程。
报文交换
基于存储转发原理，但时延较长，现在已经很少用了。
三种交换方式的比较：
若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。
报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。
计算机网络的性能
速率
数据的传送速率，也称数据率或比特率
带宽
吞吐量
单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的 实际数据量
时延
总时延 = 排队时延 + 处理时延 + 传输时延 + 传播时延
排队时延
分组在路由器的输入队列和输出队列中排队等待的时间，取决于网络当前的通信量。
处理时延
主机或路由器收到分组时进行处理所需要的时间，例如分析首部、从分组中提取数据、进行差错检验或查找适当的路由等。
传输时延（发送时延）
主机或路由器传输数据帧所需要的时间。
其中 l 表示数据帧的长度，v 表示传输速率。
传播时延
电磁波在信道中传播所需要花费的时间，电磁波传播的速度接近光速。
其中 l 表示信道长度，v 表示电磁波在信道上的传播速度。
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
往返时间RTT
表示从发送方发送完数据，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。
利用率
当某信道的利用率增大时，时延会迅速增加。
计算机网络体系结构
五层协议
应用层 ：为特定应用程序提供数据传输服务，例如 HTTP、DNS 等协议。数据单位为报文。
传输层 ：为进程提供通用数据传输服务。由于应用层协议很多，定义通用的传输层协议就可以支持不断增多的应用层协议。运输层包括两种协议：传输控制协议 TCP，提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据单位为报文段；用户数据报协议 UDP，提供无连接、尽最大努力的数据传输服务，数据单位为用户数据报。
TCP 主要提供完整性服务，UDP 主要提供及时性服务。
网络层 ：为主机提供数据传输服务。而传输层协议是为主机中的进程提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报封装成分组。
数据链路层 ：网络层针对的还是主机之间的数据传输服务，而主机之间可以有很多链路，链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。
物理层 ：考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差异。
OSI
其中表示层和会话层用途如下：
表示层 ：数据压缩、加密以及数据描述，这使得应用程序不必关心在各台主机中数据内部格式不同的问题。
会话层 ：建立及管理会话。
五层协议没有表示层和会话层，而是将这些功能留给应用程序开发者处理。
TCP/IP
它只有四层，相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层。
TCP/IP 体系结构不严格遵循 OSI 分层概念，应用层可能会直接使用 IP 层或者网络接口层。
数据在各层之间的传递过程
在向下的过程中，需要添加下层协议所需要的首部或者尾部，而在向上的过程中不断拆开首部和尾部。
路由器只有下面三层协议，因为路由器位于网络核心中，不需要为进程或者应用程序提供服务，因此也就不需要传输层和应用层。
物理层
通信方式
根据信息在传输线上的传送方向，分为一下三种通信方式
单工通信：单向传输
半双工通信：双向交替传输
全双工通信：双向同时传输
带通调制
模拟信号是连续的信号，数字信号是离散的信号。带通调制把数字信号转换为模拟信号。
数据链路层
网络层
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、尽可能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。
与IP协议配套使用的还有三个协议：
地址解析协议ARP
网络控制报文协议ICMP
王继组管理协议IGMP
网际协议IP
IP数据报格式
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。因为固定部分长度为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
总长度：包括首部长度和数据部分长度
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，都要重新计算校验和，因此校验和不包含数据部分可以减少计算的工作量。
标识：在数据报长度过长从而发生分片的情况下，相同数据报的不同分片具有相同的标识符。
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。