電腦網路知識點數彙總複習

 

面試時，面試官如果想考查你機算機網絡學得怎麼樣，怎麼說也得問下TCP三次握手的過程吧?

so, 我4月24號就開始複習電腦網絡，斷斷續續複習了3天吧。

 

ISP: Internet Service Provider 網際網路服務供應商

Eg: 中國電信、中國聯通和中國行動

# 

路由器是一種專用電腦。路由器實作分組交換(packet switching)的關鍵構件。其任務是轉發收到的分組。

• 電路交換－整個訊息的位元流連續地從來源點直達終點，好像在一個管道中傳送

• 封包交換－整個訊息先傳送到相鄰結點，全部儲存下來後尋找轉發表，轉送到下一個結點

• ##分組交換－單一分組(這只是整個封包的部份)傳送到相鄰結點，儲存下來後找轉發表，轉送到下一個結點

 

##網路分類

廣域網路－WAN(Wide Area Network)
城域網路－MAN(Metropolitan Area Network) 範圍: 城市
#區域網路－LAN(Local Area Network) eg: 校園網路or 企業網路
個人區域網路－PAN(Personal Area Network) eg: 電腦用無線技術連接起來的網路( wifi)
 

OSI，TCP/IP，五層協定的體系結構，以及各層協定

OSI分層     （7層） ：實體層、資料鏈結層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。

TCP/IP分層（4層）：網路介面層、             網層、運輸層、                       應用層。

五層協定     （5層）：

實體層、資料鏈結層、網路層、運輸層、                       應用層

。 結合OSI和TCP/IP產生了一個五層結構，分別為：物理層、資料鏈結層、網路層、傳輸層和應用層。 Internet就是採用的TCP/IP協定

每一層的作用如下：

物理層：透過媒介傳輸位元,決定機械及電氣規格（比特Bit）
資料鏈結層：將
• 位元組裝成幀

  和點到點的傳遞（幀Frame）

網路層：負責
• 封包

  從來源到宿的傳遞和網路互連（套件PackeT）

傳輸層：提供端對端
• 的可靠封包傳遞與錯誤復原

  （段落Segment）

會話層：建立、管理和終止會話（會話協定資料單元SPDU）
表示層：對資料進行翻譯、加密和壓縮（表示協定資料單元PPDU）
#應用層：允許存取OSI環境的手段（應用協定資料單元APDU）
 

頻分複用：所有使用者在相同的時間佔用不同的頻寬。

時分複用：所有使用者在不同的時間佔用相同的頻帶寬度。

 

點對點通道的資料鏈結層的協定資料單元－訊框

資料鏈結層的三個基本問題:

封裝成訊框：將一段資料的前後分別加入首部和尾部，構成影格
#透明傳輸

2. ##錯誤偵測：循環冗餘檢定CRC錯誤偵測技術

3. 幀的資料部分長度上限－最大傳送單元MTU(Maximum Transfer Unit)

CRC是一種檢錯方法，FCS是添加在資料後面的冗餘碼。

 

PPP協定

：使用者電腦與ISP進行通訊時所使用的資料鏈結層協定。

PPP訊框的格式：75頁

 

適配器(網卡)

：負責把訊框傳送到區域網路及從區域網路接收訊框

適配器接收和發送各種幀不使用電腦的CPU

，適配器上裝有處理器和記憶體(包括RAM和ROM)

 

廣播通訊

方式：當一台電腦發送資料時，總線上的所有電腦都能偵測到這個資料。

CSMA/CD協定：一個站不可能同時邊發送和接收(但必須邊發送邊監聽頻道

)

 

發送的不確定性：每一個站在自己發送資料之後的一小段時間內，存在著遭遇碰撞的可能性。這一小段時間是不確定的，它取決於另一個發送資料的站到本站的距離。

爭用期（碰撞視窗）：乙太網路的端對端往返時間2i

#

經過爭用期這段時間還沒有偵測到碰撞，才能肯定這次發送不會發生碰撞。這時，就可以放心把這一幀資料順利發送完畢。

 

乙太網路的爭用期確定為51.2us

乙太網路規定了一個最短幀長64字節，即512bit。如果發送的資料非常少，那麼必須加入一些填充字節，使幀長不小於64位元組。

乙太網路在傳送資料時，如果在爭用期(共發送了64位元組)沒有發生碰撞，那麼後續發送的資料就一定不會發生衝突。
凡長度小於64位元組的訊框都是由於衝突而異常中止的無效訊框。

如果在爭用期內偵測出發生了碰撞，那麼還要再推遲一段時間再把這個暫時保留的幀和重傳一次。

 

適配器有過濾功能：從網路每收到一個MAC訊框就先用硬體檢查MAC訊框中的目的位址。如果是發往本站的訊框則收下，否則就將此訊框丟棄。

"發送到本站的訊框"包含以下三種訊框：

• #單播(unicast)訊框(一對一) ：收到的訊框的MAC位址與本站的硬體位址相同

• 廣播(broadcast)訊框(一對全體)：傳送給本區域網路上所有的網站的訊框(全1位址)

• 多重播放(multicast)訊框(一對多)：傳送至本區域網路上一部分網站的訊框

 

硬體位址(或稱為實體位址/MAC位址)。
在生產適配器時，這種6位元組的MAC位址已被固化在適配器的ROM中。

MAC訊框的格式：92頁

 

集線器：使用集線器的乙太網路在邏輯上仍是一個總線網路，各站共享邏輯上的匯流排，使用的還是CSMA/CD協定。一個集線器有許多介面。

 

資料鏈結層擴充乙太網路要使用橋接器(bridge)。網橋工作在資料鏈結層，根據MAC訊框的目的位址對收到的訊框進行轉送和過濾。

網橋依賴轉發表來轉送訊框。轉發表也叫做路由目錄 or 轉送資料庫。　95頁

 

透明網橋(transparent bridge)：目前使用得最多。不用人工配置轉發表，網橋就能運作。是一種即插即用設備。

網橋透過自學習演算法(self-learning)處理收到的訊框(逐步建立起轉發表)，並且依照轉發表把幀轉送出去。　　98－重要

 

乙太網路交換器其實是一個多重介面的網橋。

交換器最大優點：每個介面到主機的頻寬是10Mb/s。對於擁有N對介面的交換器的總容量為N*10Mb/s.

乙太網路封包格式：102頁

 

虛擬區域網路VLAN是由一些區域網路網段構成的與實體位置無關的邏輯群組，這些網段有共同的需求。虛擬區域網路協定允許在乙太網路的訊框格式中插入一個4位元組的標識符，稱為VLAN標記(tag)。用來指明發送該訊框的工作站屬於哪一個區域網路。

 

A類別位址網路號碼：126個，即2^7-2=126;

減2的原因：IP位址中全0表示「本網絡"。網路號碼為127（0111 1111）保留作為本地軟體環回測試(loopback test)本主機的進程之間的通訊之用。

 

A類別位址主機號佔3位元組，因此每個A類網路中的最大主機數是2^24－2;
減2的原因：全0的主機號碼欄位表示該IP位址是"本主機"所連接到的單一網路位址；
（一主機的IP位址為5.6.7.8，則該主機所在的網路位址是5.0.0.0）
而全1表示"所有的"，因此全1的主機號碼欄位表示該網路上的所有主機。

路由器總是具有兩個或兩個以上的IP位址。即路由器的每一個介面都有一個不同網路號碼的IP位址。　121頁

 

ARP是位址解析協議，簡單語言解釋一下工作原理。

1、首先，每個主機都會在自己的ARP緩衝區中建立一個ARP列表，以表示IP位址和MAC位址之間的對應關係。

2、當來源主機要傳送資料時，先檢查ARP清單中是否有目的主機的IP位址。如果有，就在ARP快取中查出對應的硬體位址，再把這個硬體位址寫入MAC幀，然後再透過區域網路把該MAC幀發送到此硬體位址。

如果沒有，就傳送ARP封包給本網段的所有主機，該封包包含的內容有：來源主機IP位址，來源主機MAC位址，目的主機的IP位址。

3、當本網路的所有主機收到該ARP封包時，首先檢查封包中的IP位址是否為自己的IP位址，如果不是，則忽略該封包，如果是，則首先從封包中取出來源主機的IP和MAC位址寫入到ARP清單中，如果已經存在，則會覆蓋，然後將自己的MAC位址寫入ARP回應包中，告訴來源主機自己是它想要找的MAC位址。

4、來源主機收到ARP回應包後。將目的主機的IP和MAC位址寫入ARP列表，並利用此資訊傳送資料。如果來源主機一直沒有收到ARP回應封包，表示ARP查詢失敗。

廣播發送ARP請求，單播發送ARP回應。

 

 

IP位址與子網路遮罩相與&得到主機號碼

網際控制封包協定ICMP（ Internet Control Message Protocol）
ICMP封包的種類有兩種，即ICMP錯誤訊息和ICMP詢問訊息

ICMP詢問訊息：

• 回送請求和回答：由主機或路由器向一個特定的目的主機發出的詢問。 收到此訊息的主機必須傳送ICMP回答封包給來源主機或路由器。

• 時間戳請求和回答：請某個主機或路由器回答目前的日期和時間。

PING：用來測試兩個主機之間的連結性。

ping是應用程式層直接使用網路層ICMP的範例。它沒有通過運輸層的TCP或UDP

 

RIP與OSPF

 

虛擬專用網路

對於這些僅在機構內部使用的電腦就可以由本機構自行指派其IP位址。這就是說，讓這些電腦使用僅在本機構有效的IP位址（稱為本地位址），而不需要向因特網的管理機構申請全球唯一的IP位址（稱為全球地址）。這樣就可以大幅節省寶貴的全球IP位址資源。

 

專用位址(private address)：只能用於一個機構的內部通信，而不能用於和因特網路上的主機通訊。即專用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。

在網際網路中的所有路由器，對目的位址是專用位址的資料封包一律不進行轉送。

專用位址：

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