计算机网络原理

liuqiang 2021年01月12日 37次浏览

计算机网络原理

  1. 计算机网络概述
  2. 网络应用
  3. 传输层
  4. 网络层
  5. 数据链路层与局域网
  6. 物理层
  7. 无线与移动网络
  8. 网络安全基础

流量控制:协调发送方与接收方的数据发送与接收速度
在通信过程中,接收方设置 接收窗口字段 来将窗口大小通知给发送方

网络拥塞:太多的主机以 太快的速度向网络中发送太多的数据,超出了网络处理能力,导致大量数据分组拥挤在中间设备队列中等待转发,网络性能显著下降的现象。
网络层拥塞:用户对网络资源(包括链路带宽、存储空间、处理器能力等)的总需求超过了网络固有的容量

TCP拥塞控制: 控制网络拥塞

通过合理调度规范、调整向网络中发送数据的主机数量发送速率数据量,以避免或消除已发生的拥塞

TCP拥塞控制的算法

  • 慢启动
  • 拥塞避免
    组合出现
  • 快速重传
  • 快速恢复

拥塞窗口(CongWin) MSS
阈值:临界值

  1. 慢启动

在TCP连接建立时,每经过1个RTT的时间,拥塞窗口增大一倍

慢启动.png

  1. 拥塞避免

当拥塞窗口大于等于阈值时,每经过1个1RTT,拥塞窗口的值加1

拥塞避免.png

  1. 快速重传

接收端收到3次重复确认,则推断被重复确认的报文段已经丢失,于是立即发送被重复确认的报文段

  1. 快速恢复
    1. 新的阈值和新的拥塞窗口 调整为当前拥塞窗口的一半

怎么算是报文段丢失?

造成报端端丢失.png

窗口调整的基本策略

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AIMD (Additive Increase,Multiplicative Decrease ): 网络未发生拥塞时,逐渐加性 增大窗口
网络拥塞时,乘性减小 窗口

网络层

大范围的运输公司:从广东到河北

  1. 转发
  2. 路由选择
  3. 连接建立
    任务:将数据从源主机送达到目的主机

数据链路层:

小范围的运输公司省内的物流

分组交换网络:

  • 数据报网络(无连接):按照目的主机地址进行路由选择的网络
  • 虚电路网络(面向连接)
    • 先建立连接
    • 每个分组包含一个短的虚电路号
      参考

异构网络的互连:协议转换构建虚拟互连网络

路由器:最典型的网络层设备;具有多个输入端口和多个输出端口的 专用计算机
获取与维护路由信息以及转发分组

输入端口:查找,转发,到达分组 缓存排队功能

输出端口:缓存排队,从队列中取出分组进行数据链路层数据帧的封装,发送。

  1. 先到先服务(FCFS)调度策略
  2. 按优先级调度、按IP数据报的服务类型调度

路由处理器功能:

  1. 路由协议的运行
  2. 路由计算
  3. 路由表的更新维护

网络层

网络拥塞:用户对网络资源(包括网络带宽,存储空间和处理能力等)的总需求超过了网络固有的容量、

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当网络负载较小时,吞吐量的增长与负载基本呈线性关系,分组平均延迟增长缓慢
当网络负责超过膝点时,吞吐量随负载增长的速度放缓,分组平均延迟增长较快;
当网络负载超过崖点时,吞吐量随负载的增加不再增长,反而急剧下降,分组平均延迟急剧上升。

网络负载在 膝点 附件时,吞吐量和分组平均延时达到理想的平衡,网络的使用效率最高

网络出现拥塞意味着负载暂时大于网络资源的处理能力,因此对于网络拥塞的解决一般可从两个方面进行:
增加网络资源(拥塞预防)或者减下网络负载(拥塞消除)。

发生拥塞的原因:

1)缓冲区容量有限
2)传输线路的带宽有限
3)网络结点的处理能力有限
4)网络中某些部分发生了故障

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流量感知路由:权值根据网络负载 动态 调整,可以将网络流量引导到不同的链路上

准入控制: 针对 虚电路网络 的拥塞预防技术。
基本思想: 对新建虚电路审核,如果建立的虚电路会导致网络变得拥塞,那么网络拒绝建立该新虚电路。

流量调节:在网络发生拥塞时,通过调整发送方发送数据的速率来消除拥塞。

流量调节:在网络发生拥塞时,通过调整发送方发送数据的速率来消除拥塞。
问题一:路由器如何感知发生了拥塞?
通过路由器输出端口的排队时延。
流量调节:在网络发生拥塞时,通过调整发送方发送数据的速率来消除拥塞。
问题二:路由器感知到拥塞时,如何通知其上游结点,并且使上游结点降低发送速率?
抑制分组:感知到拥塞的路由器选择一个被拥塞的数据报,给该数据报的源主机返回一个抑制分组。
背压:抑制分组在从拥塞结点到源结点的路径上的每一跳,都发挥抑制作用。

负载脱落:有选择地主动丢弃一些数据报,来减轻网络负载,从而缓解或消除拥塞。

IPv4协议:Internet网络层最核心的协议。
定义了如何封装上层协议(如UDP、TCP)的报文段;
定义了Internet网络层寻址(IP地址)以及如何转发IP数据报等内容;
两个版本:IPv4和IPv6
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分类地址
|类型|前缀长度|前缀|字节数|
|-------|-------|-------|-------|
|A类|8位|0XXXXXXX| 0-127|
|B类 |16位|10XXXXXXXXXXXXXX| 128-191|
|C类 |24位|110----| 192-223|
|D类 |-|-| 224-239|
|D类 |-|-| 240-255|

路由选择算法:

分类标准
1.
链路状态 LS
2.

全局式路由选择算法