📜  最后一分钟笔记 – 计算机网络

📅  最后修改于: 2021-09-28 09:52:55             🧑  作者: Mango

请参阅此处所有主题的最后一分钟笔记。

OSI 层、数据单元和功能:

Layers Data Units Functions
Application Layer Data Mail Services,Directory Serices,FTAM
Presentation Layer Data Encryption/Decryption, Compression
Session Layer Data Session Establishment, Synchronization,Dialog Controller
Transport Layer Segments,Datagram Segementation
Network Layer Packets Traffic control,Fragmentation,Routing
Data Link Layer Frames Flow control,Error control,Access control
Physical Layer Bits Bit Synchronization,Bit rate control,Physical Topologies

图层及其用途——

物理层

网络拓扑:

  • 网状拓扑:
    在网状拓扑中,每个设备都通过特定的通道连接到另一个设备。如果假设有 N 个设备相互连接,那么连接 NC 2所需的链路总数。
  • 总线拓扑:
    总线拓扑是一种网络类型,其中每台计算机和网络设备都连接到一根电缆。如果连接 N 台设备,则需要 1 根电缆(称为主干电缆)和 N 条支线。
  • 星形拓扑:
    在星型拓扑中,所有设备通过电缆连接到单个集线器。如果 N 个设备相互连接,则没有。所需电缆数 N。
  • 环形拓扑:
    在此拓扑中,它形成一个环,将设备与其恰好两个相邻设备连接起来。

传输模式:

  • 单工模式:通信是单向的,就像在单向街道上一样。链路上的两个设备中只有一个可以发送,另一个只能接收。
  • 半双工模式:每个站都可以发送和接收,但不能同时进行。
  • 全双工模式:两个站可以同时发送和接收。

曼彻斯特编码:当有0和1的长序列时,接收端有问题。问题是由于缺乏传输而失去同步。

  • NRZ 级编码:当输入信号从“1”变为“0”或从“0”变为“1”时,信号的极性发生变化。它将第一位数据视为极性变化。
  • NRZ-Inverted/Differential encoding :在这种情况下,位间隔开始处的转换等于 1,如果位间隔开始处没有转换则等于 0。

数据链路层

  1. 流量控制
    N = 发件人的窗口大小。 (在 SR 中,发送方和接收方窗口相同)
    a = T p /T t

  2. 序列号 >=(发送方窗口大小)+(接收方窗口大小)
  3. TDM(轮询)的效率 = T t / (T poll + T t )
  4. 在 CSMA/CD 中,T t >= 2*T p
    因此,最小帧长 = 2*T p *B
  5. 在 CSMA/CD 中,效率 = 1/(1 + 6.44a)
  6. CSMA/CD 的回退算法
    等待时间 = 回退时间
    令 n = 冲突编号或重传序列号。
    那么,等待时间 = K * T时隙
    其中 K = [0, 2 n – 1 ]
  7. N = 站数
    早期代币重新插入:效率 = 1/(1 + a/N)
    延迟代币重新插入:效率 = 1/(1 + (N+1)a/N)
  8. 纯 Aloha 效率 = 18.4 %
    开槽 Aloha 效率 = 36.8%
  9. 无噪声和有噪声信道的最大数据速率(信道容量)
    • 无噪声信道:奈奎斯特比特率
      比特率 = 2 * 带宽 * log2(L)
      其中,L 是用于表示数据的信号电平数。
    • 噪音频道:香农容量
      容量 = 带宽 * log2(1 + SNR)
      其中,SNR 是信噪比
  10. 错误控制
    • 汉明码:是一组纠错码,可用于检测和纠正数据从发送方移动或存储到接收方时可能发生的错误。
      冗余位:
      2 r ≥ m + r + 1
      其中,r = 冗余位,m = 数据位
    • DLL 中的成帧:它为发送方提供了一种传输一组对接收方有意义的位的方法。
      字符/字节填充:当帧由字符组成时使用。如果数据包含 ED,则将字节填充到数据中以将其与 ED 区分开来。
      位填充:发送者填充一点以打破模式,即这里在数据中附加一个 0 = 0111 0 1。

网络层

类完整地址表

IPv4 报头数据报

IP 版本 6 报头格式

Internet 控制消息协议:由于 IP 没有用于发送错误和控制消息的内置机制。它依赖于 Internet 控制消息协议 (ICMP) 来提供错误控制。

  1. 源猝灭消息
  2. 参数问题
  3. 超时消息
  4. 目的地不可达

    DVR和LSR的区别

    开放最短路径优先 (OSPF) :开放最短路径优先 (OSPF) 是一种链路状态路由协议,用于使用自己的 SPF 算法找到源路由器和目标路由器之间的最佳路径。
    指定路由器(DR)和备份指定路由器(BDR)选举发生在广播网络或多路访问网络中。
    选举标准:

    1. 具有最高路由器优先级的路由器将被声明为 DR。
    2. 如果路由器优先级相同,则将考虑最高路由器。首先,考虑最高环回地址。如果未配置环回,则考虑路由器接口上的最高活动 IP 地址。

    路由信息协议(RIP) :是一种动态路由协议,它使用跳数作为路由度量来寻找源和目的网络之间的最佳路径。它是一个距离矢量路由协议,AD值为120,工作在OSI模型的应用层。 RIP 使用端口号 520。
    跳数

    1. 跳数是出现在源网络和目标网络之间的路由器数量。具有最低跳数的路径被认为是到达网络的最佳路由,因此被放置在路由表中。
    2. RIP 允许的最大跳数为 15,16 跳数被视为网络不可达。

    传输层

    TCP报头

    TCP拥塞控制算法
    当超时发生时算法进入慢启动阶段
    当 3 Duplicate 发生时,算法进入拥塞避免阶段

    TCP 3 次握手过程
    Step 1 (SYN) : 在第一步中,客户端想要与服务器建立连接,所以它发送一个带有 SYN(同步序列号)的段,它通知服务器客户端可能开始通信以及它以什么序列号开始段和
    第 2 步(SYN + ACK) :服务器响应客户端请求并设置 SYN-ACK 信号位。 Acknowledgement(ACK) 表示它收到的段的响应,SYN 表示它可能以什么序列号开始段
    第 3 步(ACK) :在最后一部分,客户端确认服务器的响应,并且它们都建立了可靠的连接,通过该连接它们将开始实际的数据传输。

    UDP报头

    请参阅 TCP 和 UDP 之间的差异

    应用层

    域名服务器:DNS 是主机名到 IP 地址的转换服务。 DNS 是在名称服务器层次结构中实现的分布式数据库。它是用于客户端和服务器之间消息交换的应用层协议。

    动态主机配置协议(DHCP)是一种应用层协议,用于提供:
    子网掩码(选项 1 – 例如,255.255.255.0)
    路由器地址(选项 3 – 例如,192.168.1.1)
    DNS 地址(选项 6 – 例如,8.8.8.8)
    供应商类别标识符(选项 43 – 例如,’unifi’ = 192.168.1.9 ##where unifi = 控制器)

    简单网络管理协议 (SNMP) :SNMP 是一种应用层协议,使用 UDP 端口号 161/162。SNMP 用于监控网络、检测网络故障,有时甚至用于配置远程设备。

    简单邮件传输协议 (SMTP) :SMTP 是一种应用层协议。要发送邮件的客户端打开到 SMTP 服务器的 TCP 连接,然后通过该连接发送邮件。 SMTP 服务器始终处于侦听模式。一旦它侦听来自任何客户端的 TCP 连接,SMTP 进程就会在该端口 (25) 上启动连接。成功建立 TCP 连接后,客户端进程立即发送邮件。

    文件传输协议(FTP) :文件传输协议(FTP)是一种应用层协议,用于在本地和远程文件系统之间移动文件。它运行在 TCP 之上,就像 HTTP 一样。为了传输文件,FTP 并行使用 2 个 TCP 连接:控制连接和数据连接。

    超文本传输协议 (HTTP) :是一种应用程序级协议,它使用 TCP 作为底层传输,通常在端口 80 上运行。 HTTP 是一种无状态协议,即服务器不维护有关过去客户端请求的信息。

    网络安全

    对于对称密钥:需要 n*(n-1)/2 个密钥。
    对于公钥:需要 2*n 个密钥(每个节点都有私钥和公钥)。

    密码学中的 RSA 算法
     \\ \textbf{\hspace{4cm}  Key generation:} \\ Select \hspace{0.2cm} p, q \hspace{5cm} p,q  \hspace{0.2cm}both \hspace{0.2cm} prime\\ calculate  \hspace{0.2cm} n = p*q \\ calculate  \hspace{0.2cm}\phi(n) = (p-1)*(q-1) \\ select  \hspace{0.2cm}integer  \hspace{0.2cm}e  \hspace{4cm} gcd(\phi(n),e)=1; 1<e<\phi(n)\\ calculate  \hspace{0.2cm} d\\ Public Key  \hspace{5cm} KU = {e,n}\\ PrivateKey    \hspace{4.7cm} KR = {d,n}
    RSA 示例

    Deffie Hellman 密钥交换
    R1 = g x mod p
    R2 = g y mod q
    两者都将具有相同的密钥 = g xy mod p。