计 复习提纲

• 基础知识
• • OSI model：
  • TCP/IP model:
  • 协议与对应层：
  • 设备与层极：
  • 分层的优缺点：
  • 络层IP的重要性：
• 物理层
• • 电路交换与包交换(具体计算见谢书1-10)
  • 复用
  • 链路特性(带宽，有线，无线，广播)
  • 时延计算
  • 吞吐率R，文件大小F，总传输时间为T：
• 链路层
• • 四个主要任务
  • 多址接入协议原则：
  • ALOHA
  • 时隙ALOHA
  • 以太 基础：
  • 因特 校验和
  • CRC冗余校验
  • CSMA/CD
  • CSMA/CA：
  • 无线 络：
  • 802.11协议
  • 802.11帧字段
  • 隐藏终端解决方案：
  • 交换机的自学习：
  • DHCP协议：
  • 生成树算法：
  • 链路与 络的几个对比：
• 络层
• • 服务
  • 虚电路ATM 络：
  • 数据 IP 络
  • 路由有效检测
  • IP地址分类与表达
  • 全局路由算法
  • 分布式路由算法
  • LS与DV的复杂度对比
  • BGP
  • IPv4 文格式
  • IPv6 文格式与IPv4对比
  • IP分片
  • NAT原理与优缺点
  • ICMP的用途：
  • 移动IP：
  • 组播相关概念
• 传输层
• • 基本服务
  • TCP与UDP的服务对比
  • 端口 与套接字
  • 回退N步GBN协议
  • 选择重传SR协议
  • TCP 文段
  • TCP 可靠数据传输
  • 往返时间RTT的估算
  • TCP建链与TCP拆链
  • TCP流量控制
  • TCP拥塞控制
  • TCP 效率评估：
• 应用层
• • HTTP
  • DNS
• 络安全
• • 对称密钥加密
  • 公私钥加密
  • MAC
  • 数字签名
  • IPsec
  • TLS

基础知识

OSI model：

• 应用层，，，运输层， 络层，链路层，物理层

TCP/IP model:

• 应用层：为应用进程提供服务
• 运输层：为两个进程提供可靠或不可靠的传输与复用服务
• 络层：做全球寻址
• 链路层：做局部寻址
• 物理层：透明的传递bits

协议与对应层：

• 应用层：DHCP,，HTTP
• 运输层：TCP,UDP
• 络层：IP
• 链路层：ICMP，

设备与层极：

• 主机：5层
• 交换机：2-3层
• 路由器：3层

分层的优缺点：

• 优点：灵活，简单
• 缺点：更多的，不同层级或许之间的

络层IP的重要性：

• 保证了上下层的迅速更新
• 原则：

物理层

电路交换与包交换(具体计算见谢书1-10)

• 电路交换：建立链接、传输，传播，拆除链接
  • 复用：频分复用/时分复用
  • 优点：可靠性强，只要连接建立就不受拥堵的影响。
  • 缺点：建立链接拆除连接麻烦；对效率低下；对提出了高要求
• 分组交换：线路被占暂存；包被单独对待；包含有附带信息(地址)
  • 复用：
  • 优点：简化交换机，实现；；，不依赖于某一特定链路。
  • 缺点：不保证数据一定可达。
• 注：带宽即频率范围

复用

• 时分复用TDM：实现简单
• 频分复用FDM：需要一定的技术支撑
• 空分复用：wifi
• 码分多址CDMA：利用互不相通的正交序列，接受时进行两两相乘的内积然后相加除以位数即是发送的数据。
• ：；结果不可靠；除极端条件都十分有效。

链路特性(带宽，有线，无线，广播)

时延计算

• 传输时延(transmission):由和决定，将数据推出交换机的时延
• 传播时延(progagation):由决定，数据在链路上传播的时间（一般在 2 1 0 8 3 1 0 8 m / s 2*10^8 – 3*10^8 m/s 2/span>108/span>3/span>108m/s）
• 排队时延(W):由包到达的平均速率A和队列的平均长度L决定： W = L / A W=L/A W=L/A
• 处理时延：现在不考虑。

吞吐率R，文件大小F，总传输时间为T：

• R = F / T R=F/T R=F/T

链路层

四个主要任务

• 分帧
• 决定链路使用权
• 可靠传输
  • 通常只在无线中实现，由交换机完成，例如直接传两遍，或者查错重传
• 检查错误与纠正
  • 有线：直接丢掉，由端系统要求重传
  • 无线：要求重传

多址接入协议原则：

• 一个节点发时吞吐量：R Mb/s
• n个点发时吞吐量：R/n Mb/s
• 分散鲁棒
• 简单低廉

ALOHA

• 没有时隙的概念，随时发送数据
• 有新来的帧，立即传输之，若碰撞，则等待一个帧间隔后以P的概率立即重传
• 效率 n p ( 1 p ) 2 （ n 1 ） np(1-p)^{2（n-1）} np(1/span>p)2（n/span>1），翻了两倍的原因在于 t 0 t_{0} t0/span>传输成功的要求在于， t 0 1 t_{0}-1 t0/span>/span>1与 t 0 t_{0} t0/span>时刻都不能有任何节点传输数据，最大效率为时隙的一半 1 / 2 e 1/2e 1/2e

时隙ALOHA

• 没有载波监听，想发就发
• 每个节点的时钟同步
• 一个时隙发送一个帧
• 当一个节点想要发送一个帧时，它等到下一个时隙开始时发送
• 当一个时隙发生两个帧的碰撞时，发送方在时隙结束之前会得知
• 一次完整的传输过程：
  • 等到时隙开始时传输一个帧
  • 若成功则准备传下一个帧，否则则在之后的每个时隙内以P的概率重传，直到重传成功
• 若设每个节点都在以p的概率试图传一个帧，共n个节点，那么一个节点的效率即是 p ( 1 p ) n 1 p(1-p)^{n-1} p(1/span>p)n/span>1,时隙ALOHA的效率则是 n p ( 1 p ) n 1 np(1-p)^{n-1} np(1/span>p)n/span>1(若设链路吞吐量为单位一，此项也是ALOHA的吞吐量),最大效率为1/e
• 经常有以时隙ALOHA为底子创新的题，操作为点，冲突作边，构造图G，求最小点染色即可。

以太 基础：

• 最小帧间隔 96 bits
• 最小帧大小 512+64 bits（基于2d来判断）
• 尖刺信 48 bits
• 最长链路长度 2500 m
• 帧格式：8B前导码，6B目标MAC，6B源MAC，2B类型，46-1500B数据，4B crc校验
• 帧同步：首尾各一个8bits哨兵，发送方对数据进行修改，使其不会出现尾哨兵，接收方先判断起始与结束，之后对数据按同样的方法还原即可

因特 校验和

• 一组，遍历相加，最后若结果超过16bits则右移16bits后互相加，如此往复，直至小于16bits为止
• 最后取反码，结束。

CRC冗余校验

• 目标：
• D：数据
• R：校验位r bits
• G：约定好的生成多项式 r + 1 bits
• 公式： R = r e m i n d e r ( D &lt; &lt; r ) / G R=reminderquad (D&lt;&lt;r)/G R=reminder(D<<r)/G
• 注意：运算是（异或），只要保证首位是1，且位数是r+1位即可上1
• 检验时，将D|R除以G，若余数为0则无措，否则有错

CSMA/CD

• 先监听/等待尖刺信 ，若链路空闲且空闲时间达到最小帧间隔96 bits，后发送
• 发送后持续监听链路，若发生碰撞立即停止数据发送并发送一个48 bits 的尖刺，之后以 0 – k 的随机时间间隔重新发送，设该数据已经碰撞了m次，则 k = 2 m 1 k=2^m-1 k=2m/span>1(k的单位是发送 512 bits 进入以太 所需的时间)
• 若已过k时间而 络仍被占用，则继续等待直至 络空闲且空闲时间达到96 bits

CSMA/CA：

• 发送数据后。
• 若线路空闲，则等待一个最短帧间隔96 bits后发送数据
• 否则随机选择一个值k，当检测到线路空闲时，递减该值，否则不变
• 当k=0时，发送整个数据(需要等待最小帧间隔吗
• 若未收到确认，则重新进入选k阶段，此时在一个更大范围内选择

无线 络：

• 组织方式：单跳/多跳，自组织/架构
• 特性：信 递减，容易干扰，多路传播，广播媒介，半双工
• 信噪比SNR与比特错误率BER：
  • 给定调制速率，SNR越高，BER越低
  • 给定SNR，调制速率越高，BER越高
  • 由于SNR难以控制，所以调制技术往往动态选择
• 对抗BE：
  • 加强辐射
  • 加强
  • 通知

802.11协议

• 基本构件模块：基本服务集BSS，包含多个无线站点和一个中央基站AP
• 每个无线站点都有一个6B的MAC地址
• 基础设施：多个AP通过交换机练到一个更大的 络
• 一个AP 对应一个信道 对应一个SSID
• 共有11个信道，其中最大不重合信道集合为：{1，6，11}
• 设备连入AP：
  • 被动扫描
    • AP周期性的发送信标帧
    • 主机选取
    • AP响应
  • 主动扫描
    • 主机探测
    • AP回应信标帧
    • 主机选取
    • AP响应
• 设备连入子 ：
  • 由AP发送DHCP请求，为设备分配IP地址等信息

802.11帧字段

• 由三个地址构成
  • 目的无线站点MAC地址
  • 上一跳的MAC地址
• 运行
  • 强调AP是
  • 当一个到达AP时，AP将自己的MAC地址填入地址2，将路由器接口填入地址3，转变为结构后，将其发给目标无线站点，无线站点于是知道了路由器的MAC地址
  • 当一个到达AP时，地址1已经由无线站点填入路由器地址，AP将自己的MAC地址填入地址2，于是转变为发送给路由器。

隐藏终端解决方案：

• 先发送，预约线路
• 接收方返回，则预约成功，此时收到CTS的各个节点都不再尝试发送
• 发送
• 接收方返回，此时其他节点可以发送数据

交换机的自学习：

• 注： 桥就是单接口的交换机
• 初始化为空
• 每当一个帧 时，若无记录，则记录它的MAC地址，到达端口，到达时间
• 有,超过此时间则删去表项；（我们称这种状态为）
• 要传递一个不知道目标端口的帧，则将其放入除源端口外的所有端口。
• 设计理念：

DHCP协议：

• 主机请求，多个服务器响应，主机选择其中一个
• 内容包括：

生成树算法：

• 开始：广播自己为root
• 收到其他人的广播提议(Y,D,Z),Z提议Y为ROOT，且Z距离Y为D；之后开始检查是否放弃自己认定的root。
• 若放弃，则检查自己与Y的距离是否小于D+1,并决定是否更换最短路
• 一段时间后，再无异议，此后root会不断地广播自己
• 当有一段时间未收到root的广播后，将发起自己为root的提议进行重构。
• 注意：生成树算法是的，在数据中心不被接受

链路与 络的几个对比：

• 选路：

  络	链路
  基于所有链接	基于生成树
  有地址聚合	无地址聚合
  路由算法	基于交换机自学习

• 地址

  Ip	MAC
  32 bits	48bits
  自设置	硬编码
  不可移动	可移动
  全球寻址	局部寻址

络层

服务

• 路由，转发，建立链接（虚电路）

虚电路ATM 络：

• 有链接的服务，可靠

• 建立链接： 络层决定路劲，并为路径上的每一段链路决定VC ，路劲上的路由器添加一个表项：

  入接口	VC	出接口	VC

• 传递数据：路由器将包头VC 填入出口VC

• 拆除链路：路由器删除表项

数据 IP 络

• 路由器不用存储任何链路状态信息，尽力交付，无连接，有冗余的头部信息，
• 只有路由与转发服务，其余只是尽力而为
• 地址聚合

路由有效检测

• global state 有效 Leftrightarrow /span>无环路，无死路
• 检测：跳出特定IP地址组；将下一跳用箭头标记出来（一个节点只有一个出链路）
• 死路：某点无出路
• 环路：独立连通量

IP地址分类与表达

• A类：8位 络
• B类：16位 络
• C类：24位 络
• D类：多播使用
• E类：实验室用
• CIDR表达：IP地址/ 络 位数

全局路由算法

• 指知道整张图所有信息的算法
• link state LS算法
• 自己看例题去
• OSPF：向所有路由器广播自己的信息。

分布式路由算法

• 指每个节点迭代，分布的进行计算，已知信息只有自已与周围的几个节点的算法，
• DV 算法，自己看例题去
• 无穷计数问题就是用了老旧的信息造成的
• RIP：仅仅向

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