計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)重點歸納——數(shù)據(jù)鏈路層
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lyh2006
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發(fā)表于 2010-08-14 23:13
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數(shù)據(jù)鏈路層
(一)數(shù)據(jù)鏈路層的功能:節(jié)點到節(jié)點地將網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報傳送通過路徑中的單段鏈路。 注1:提出這個點是為了使知識結(jié)構(gòu)體系完整。 注2:其他的基本常識: 兩種信道:廣播信道、點對點信道。 鏈路層提供的服務(wù):成幀(即(二)組幀)、鏈路訪問(即(五)介質(zhì)訪問控制)、差錯檢測和糾錯(即(三)差錯控制)。 (二)組幀:基本的模式為:幀首部+數(shù)據(jù)部分(大小不能超多mtu)+幀尾部。具體情況視各具體協(xié)議而定,拋開具體的協(xié)議談組幀沒有意義。 (三)差錯控制:1.檢錯編碼:2.糾錯編碼:注:這個點和組成的點是重合的。 (四)流量控制與可靠傳輸機(jī)制 1.流量控制、可靠傳輸與滑輪窗口機(jī)制 a)滑輪窗口機(jī)制:發(fā)送方連續(xù)發(fā)送窗口內(nèi)的所有分組。接收方可以累積確認(rèn)(只對按序到達(dá)的最后一個分組發(fā)送確認(rèn)。) 2.單幀滑動窗口與停止-等待協(xié)議:不論是否已有該分組,收到就確認(rèn)、超時重傳、分組和ack有編號。 3.多幀滑動窗口與后退N幀協(xié)議(GBN也稱滑動窗口協(xié)議):丟棄失序分組(使接受緩存簡單):序號、檢查、累積確認(rèn)、超時/重傳。 4.多幀滑動窗口與選擇重傳協(xié)議(SR):窗口長度必須小于或等于序號空間大小的一半。 注:這個點個人覺得不應(yīng)該放在這里,我手頭的兩本教材都是在運輸層詳細(xì)將這個點的。所以準(zhǔn)備放到運輸層復(fù)習(xí)。 (五)介質(zhì)訪問控制 問題背景:在廣播鏈路中,兩個以上的節(jié)點同時傳輸幀時,所有節(jié)點都會收到這些幀,即發(fā)生碰撞。多個節(jié)點同時活動時,多址訪問協(xié)議可確保廣播信道進(jìn)行有用的工作。多址訪問協(xié)議有如下三類: 1.信道劃分介質(zhì)訪問控制(信道劃分協(xié)議) 頻分多路復(fù)用(FDM)、時分多路復(fù)用(TDM)、波分多路復(fù)用(WDM,光的頻分復(fù)用)、碼分多路復(fù)用(CDMA)的概念和基本原理。 注:信道劃分協(xié)議這個點,想不出能出什么題?吹接⑽目s寫能知道中文,看到中文能知道大致是怎么一回事兒應(yīng)該就足夠了。 2.隨機(jī)訪問介質(zhì)訪問控制(隨機(jī)訪問協(xié)議) ALOHA協(xié)議:時隙ALOHA的效率公式,最大效率:1/e=0.37、0.37的概率空閑、0.26的概率碰撞;純ALOHA的效率是時隙的一半。 CSMA協(xié)議:載波偵聽多址訪問協(xié)議: CSMA/CD協(xié)議:帶碰撞檢測的載波偵聽多址訪問協(xié)議。 CSMA/CA協(xié)議:避免碰撞的載波偵聽多址訪問協(xié)議。 注1:即使使用了這些協(xié)議,因為傳播時延的存在,碰撞還是會產(chǎn)生。 注2:隨機(jī)訪問協(xié)議這個點,依然想不出單獨對這能出什么題。 3.輪詢訪問介質(zhì)訪問控制:(輪流協(xié)議) 令牌傳遞協(xié)議要點:有幀傳送時持有令牌、無幀傳送時轉(zhuǎn)發(fā)令牌、發(fā)送幀數(shù)超過最大幀數(shù)也要轉(zhuǎn)發(fā)令牌; 令牌傳遞協(xié)議的注意點:一個節(jié)點崩潰可能導(dǎo)致整個信道崩潰,一個節(jié)點釋放令牌出現(xiàn)故障時的恢復(fù)。 注:依然不知道能出什么題目。 (六)局域網(wǎng) 1.局域網(wǎng)的基本概念與體系結(jié)構(gòu): 注:局域網(wǎng)的重點在于以太網(wǎng)和無線wi-fi網(wǎng),復(fù)習(xí)這兩點時注意基本概念和體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該就可以了。 2.以太網(wǎng)與IEEE802.3:(mtu=1500字節(jié))、提供不可靠的無連接服務(wù)、使用csma/cd。 a)以太網(wǎng)綜述:使用802.3標(biāo)準(zhǔn);使用CSMA/CD協(xié)議;物理上是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),邏輯上是總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 b)CSMA/CD:機(jī)制: i.沒有使用時隙 ii.載波偵聽 iii.碰撞檢測,有碰撞就停止發(fā)送 iv.等待重傳 注:大致的工作流程也應(yīng)該熟悉。 c)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu): i.數(shù)據(jù)字段46(任何小于46+6+6+2+4=64的以太網(wǎng)幀都是無效幀,會被丟棄,所以如果ip數(shù)據(jù)報的長度不足46字節(jié),那么需要填充到46字節(jié))到1500字節(jié) ii.目的地址:6字節(jié)(mac地址) iii.源地址:6字節(jié)(mac地址) iv.類型字段:標(biāo)志上層使用什么協(xié)議。2字節(jié) v.循環(huán)冗余檢測:4字節(jié) 注:前同步碼并不是以太網(wǎng)幀的組成部分。 d)以太網(wǎng)的擴(kuò)展:802.3規(guī)定任意兩個站之間最多可經(jīng)過三個電纜網(wǎng)段 。10BASE-T以太網(wǎng)中主機(jī)與集線器(或交換機(jī)等連接設(shè)備)的最大距離為100m,即同一網(wǎng)段的兩主機(jī)的最大距離為200m。 注:此處倒是有可能出題。 3.IEEE 802.11:(Wi-Fi) a)802.11b、a、g的鏈路層幀結(jié)構(gòu)都相同,物理層有大區(qū)別。個人覺得注意相同點就好了。 b)802.11綜述:使用CSMA/CA協(xié)議;緲(gòu)件為基本服務(wù)集BBS,中心稱為接入點AP。 c)信道與關(guān)聯(lián): d)CSMA/CA協(xié)議: i.工作原理,或者說流程。 ii.預(yù)約機(jī)制:RTS和CTS e)幀結(jié)構(gòu): i.有效載荷與CRC字段。 ii.地址字段 iii.序號、持續(xù)期和幀控制字段 4.令牌環(huán)網(wǎng)的基本原理:lan的N個節(jié)點通過直接鏈路連接成一個環(huán)。令牌環(huán)的拓?fù)涠x了令牌的傳遞次序。一個節(jié)點獲得令牌另發(fā)送一個幀之后,幀沿整個環(huán)廣播。目的節(jié)點接受幀,發(fā)送節(jié)點則刪除幀。 (七)廣域網(wǎng) 1.廣域網(wǎng)的基本概念 2.PPP協(xié)議:點對點協(xié)議。 a)特點:簡單,只檢錯,不糾錯,具有透明性 b)PPP幀格式: i.標(biāo)志字段:用01111110 的一字節(jié)字段來作開始和結(jié)束。 ii.地址字段:唯一可能的值是:11111111 iii.控制字段:唯一可能的值:00000011(這兩個字段以后可能有其他值,現(xiàn)在只有固定值,所以可以不發(fā)送) iv.協(xié)議:上層網(wǎng)絡(luò)層使用的協(xié)議。 v.信息:最大1500字節(jié)。 vi.檢查和 c)PPP的字節(jié)填充問題:為了保持ppp的透明性,采用字節(jié)填充技術(shù)解決,其他字段出現(xiàn)標(biāo)志字段的值。當(dāng)其他字段出現(xiàn)標(biāo)志字段的值時,發(fā)送方在前面填充控制轉(zhuǎn)義字節(jié)01111101,接收方自行恢復(fù)。(一個轉(zhuǎn)義字符,表示出現(xiàn)01111110,連續(xù)兩個,表示出現(xiàn)01111101) d)PPP主要部分:成幀、鏈路控制協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 3.HDLC協(xié)議:高級數(shù)據(jù)鏈路控制 4.ATM網(wǎng)絡(luò)基本原理:異步傳送模式 注:考慮到網(wǎng)絡(luò)只有25分,前面又有局域網(wǎng),所以個人覺得如果在這部分出題,我又不會,我就只好認(rèn)栽了。 (八)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備 1.網(wǎng)橋 網(wǎng)橋的概念;網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層,將兩個LAN連起來(擴(kuò)展以太網(wǎng)),根據(jù)MAC地址來轉(zhuǎn)發(fā)幀,可以看作一個“低層的路由器”(路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址如IP地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā))。 網(wǎng)橋的優(yōu)點:過濾通信量、增大吞吐量、擴(kuò)大物理范圍提高可靠性、可互連不同物理層,不同mac層和不同速率的以太網(wǎng)。 2.局域網(wǎng)交換機(jī)及其工作原理:交換機(jī)和集線器在外觀上非常相似,而我們怎么分辨它們之間的區(qū)別呢?交換機(jī)(Switch)是工作在第二層即數(shù)據(jù)鏈路層的一種設(shè)備,它根據(jù)MAC地址對數(shù) 據(jù)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。集線器(HUB)是一種工作在物理層的設(shè)備,它并不提供數(shù)據(jù)交換的功能。它相當(dāng)于一根線纜,把各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接起來,而交換機(jī)卻能夠為任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間提供一條數(shù)據(jù)通道,防止了沖突的產(chǎn)生,能夠滿足目前用戶對數(shù)據(jù)高速交換的需求。 網(wǎng)絡(luò)層 (一)網(wǎng)絡(luò)層的功能 1.異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)【注:即謝希仁版的虛擬互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)】 2.路由與轉(zhuǎn)發(fā)【路由是過程性的,轉(zhuǎn)發(fā)是動作性的】注:路由即選路。 3.擁塞控制 注:和上一章的流量控制與可靠傳輸一起,在運輸層復(fù)習(xí)。 (二)路由算法 1.靜態(tài)路由與動態(tài)路由 靜態(tài)路由:隨著時間的流失,路由的變化非常緩慢。 動態(tài)路由:當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時改變選路路徑。易受選路循環(huán)、路由振蕩等問題的影響。 2.距離-向量路由算法(DV算法) a)是一個異步、迭代、自我終結(jié)的和分散式選路算法。 b)具體算法覺得也不會考。 c)計數(shù)到無窮問題,毒性逆轉(zhuǎn)不能解決這個問題。 3.鏈路狀態(tài)路由算法(LS算法) a)屬于全局選路算法。每個節(jié)點都知道整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所有鏈路的費用。 b)具體算法即求單源點最短路徑的Dijkstra算法,不過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該不會考這個算法的。 c)振蕩問題:知道什么是振蕩,通過隨機(jī)化路由器發(fā)送鏈路通告的時間來避免路由器的自同步,這樣就可以解決振蕩問題。 注:DV算法和LS算法的比較 4.層次路由(為后面的路由協(xié)議做準(zhǔn)備) (三)IPv4 1.IPv4分組 a)我手頭有的兩本書:謝希仁的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第四版和那本機(jī)械工業(yè)出版社出版譯文版的的自頂向下的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的術(shù)語和大綱列出的術(shù)語有很多都不同。這個IPv4分組,應(yīng)該是IP數(shù)據(jù)報分片,即:由于各鏈路層可能具有不同的MTU,所以網(wǎng)絡(luò)層可能要將一個完整的IP數(shù)據(jù)報分成幾個小的IP數(shù)據(jù)報(片) 2.IPv4地址與NAT a)IP地址:網(wǎng)絡(luò)號+主機(jī)號,使用點分十進(jìn)制記法,最長前綴匹配原則。 i.分類IP地址:ABCDE類地址的格式 1.A類:首位為0,7位網(wǎng)絡(luò)號,但只有126個可用網(wǎng)絡(luò)號,其中:網(wǎng)絡(luò)號字段全為0的是保留地址,網(wǎng)絡(luò)號01111111為本機(jī)測試用,不會出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上?捎弥鳈C(jī)號為二的二十四次方減去二,全1的主機(jī)號為廣播地址、全0的主機(jī)號也不用。 2.B類:前兩位為:10,14位網(wǎng)絡(luò)號。除128.0外,其他網(wǎng)絡(luò)號可用。主機(jī)號為全0或1的不可用 3.C類:前三位110,21為網(wǎng)絡(luò)號,除192.0.0外,其他網(wǎng)絡(luò)號可用。主機(jī)號為全0或1的不可用。 ii.不分類IP地址:無類別域際路由選擇(CIDR):a.b.c.d/x,x指出網(wǎng)絡(luò)號位數(shù)。 b)NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換):理解NAT轉(zhuǎn)發(fā)表: lan端:nat地址+端口號 對應(yīng) wan端:IP地址+端口號 3.子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼、CIDR a)子網(wǎng)掩碼:/20的地址塊的子網(wǎng)掩碼為11111111 11111111 11110000 00000000 。子網(wǎng)掩碼與IP地址相與就得到網(wǎng)絡(luò)號。 b)CIDR:無類別域際路由選擇。 4.ARP協(xié)議、DHCP協(xié)議與ICMP協(xié)議 a)ARP:地址解析協(xié)議。根據(jù)IP找硬件地址。 b)DHCP:動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議:為主機(jī)配置IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)路由器的IP地址、域名服務(wù)器的IP地址。 c)ICMP:網(wǎng)際控制報文協(xié)議。為了更有效的轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報和提高交付成功的機(jī)會而使用ICMP。有ICMP詢問報文和相應(yīng)的ICMP差錯報告報文兩種。 (四)IPv6 1.IPv6的主要特點: a)128位IP地址。 b)首部長度為8字節(jié)的整數(shù)倍。IPv4為4字節(jié)的整數(shù)倍。 2.IPv6地址:除了傳統(tǒng)的單薄和多播外還有一種任播地址:即任播終點是一組計算機(jī),但數(shù)據(jù)報只交付給其中一個。使用冒號十六進(jìn)制記法,允許零壓縮,即FF05:0:0:0:0:0:0:B3可寫成:FF05::B3 (五)路由協(xié)議 1.自治系統(tǒng) 2.域內(nèi)路由與域間路由 3.RIP路由協(xié)議:選路信息協(xié)議。距離也稱為跳數(shù),每經(jīng)過一個路由器,跳數(shù)就加1.RIP路徑最多只能包含15個路由器。運行在UDP上的應(yīng)用層協(xié)議。 4.OSPF路由協(xié)議:開放最短路徑優(yōu)先。使用IP數(shù)據(jù)報傳送。核心是一個使用鏈路狀態(tài)信息洪泛的鏈路狀態(tài)協(xié)議和一個Dijkstra最低費用路徑算法。運行OSPF的路由器知道全部網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。OSPF能做到負(fù)載平衡,RIP不能。OSPF使用層次結(jié)構(gòu)的區(qū)域劃分。OSPF支持CIDR。 注:RIP都是AS內(nèi)部路由協(xié)議,通常RIP用于小型AS,OSPF用于規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)。 5.BGP路由協(xié)議:邊界網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。BGP采用路徑向量路由選擇協(xié)議,可以較好的解決兜圈子問題。BGP支持CIDR。BGP使用TCP傳輸報文。為每個AS提供一種手段處理: a)從相鄰AS獲得子網(wǎng)可達(dá)性信息。 b)向該AS內(nèi)部的所有路由器傳播這些可達(dá)性信息。 c)基于該可達(dá)性信息和AS策略,決定達(dá)到子網(wǎng)的“好”路由。 (六)IP組播(IP多播) 1.組播的概念:使單個源節(jié)點能夠向其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的一個子集發(fā)送分組的拷貝。多播組。 2.IP組播地址:即D類地址。224.0.0.0至238.255.255.255是全球可用的多播組標(biāo)識符。 3.組播路由算法: a)使用一顆組共享樹進(jìn)行多播選路:使用基于中心方法構(gòu)造多播選路樹,從邊緣向中心 b)使用一顆基于源的樹進(jìn)行多播選路:從源向邊緣。“剪枝”:自身以及所有下有路由器都不屬于該多播組時,向上有路由器發(fā)送剪枝報文。 注:多播路由算法了解這兩個思想應(yīng)該就足夠了。 (七)移動IP 1.移動IP的概念:支持移動性的因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議統(tǒng)稱為移動IP 2.移動IP的通信過程: (八)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備 1.路由器的組成和功能: a)組成:輸出端口、輸入端口、交換機(jī)構(gòu)、選路處理器 b)功能:連接網(wǎng)絡(luò)(類似集線器、交換機(jī)等)+選路 2.路由表與路由轉(zhuǎn)發(fā):路由器根據(jù)路由表路由轉(zhuǎn)發(fā)。 |
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