計算時延時延的定義：傳輸時延（發(fā)送時延 ） 發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點進入到傳輸媒體所需要的時間。 發(fā)送時延=數(shù)據(jù)塊大?。╞it ）/信道帶寬（bit/s）傳播時延 電磁波在信道中需要傳

計算時延

時延的定義：

傳輸時延（發(fā)送時延 ） 發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點進入到傳輸媒體所需要的時間。 發(fā)送時延=數(shù)據(jù)塊大?。╞it ）/信道帶寬（bit/s）

傳播時延 電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。

傳播時延=信道長度/在信道的傳播速率

處理時延 交換結(jié)點為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進行一些必要的處理所花費的時間。

排隊時延 結(jié)點緩存隊列中分組排隊所經(jīng)歷的時延。

排隊時延的長短往往取決于網(wǎng)絡中當時的通信量。 時延帶寬積 = 傳播時延 帶寬

網(wǎng)絡協(xié)議組成要素

? 語法 數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式 。

? 語義 需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。 ? 同步 事件實現(xiàn)順序的詳細說明。

分層好處與缺點

好處：

? 各層之間是獨立的。

? 靈活性好。

? 結(jié)構(gòu)上可分割開。

? 易于實現(xiàn)和維護。

? 能促進標準化工作。

缺點：

有些功能會在不同層重復出現(xiàn)，因而產(chǎn)生了額外開銷。

若層數(shù)太少，就會使每一層的協(xié)議太復雜。

層數(shù)太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務時遇到較多的困難。

幾個概念

? 實體(entity) 表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。

? 協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合。

? 在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。

? 要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務。

? 本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協(xié)議。

? 下面的協(xié)議對上面的服務用戶是透明的。

? 協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則。

? 服務是“垂直的”，即服務是由下層向上層通過層間接口提供的。 ? 同一系統(tǒng)相鄰兩層的實體進行交互的地方，稱為服務訪問點 SAP (Service Access Point)。 差錯檢測，冗余碼計算

1）什么是差錯檢測

? 在傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯：1 可能會變成 0 而 0 也可能變成 1。

? 在一段時間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率 BER (Bit Error

Rate) 。

? 誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。

? 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在計算機網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)時，必須采用各種差錯檢測措施。

2）循環(huán)冗余檢驗的原理

? 在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗 CRC 的檢錯技術(shù)。

? 在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組 k 個比特。

? 假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù) M = 101001（現(xiàn)在 k = 6）。我們在 M 的后面再添加供差錯檢

測用的 n 位冗余碼一起發(fā)送。

3）冗余碼的計算

? 用二進制的模 2 運算進行 2n 乘 M 的運算，這相當于在 M 后面添加 n 個 0。 ? 得到的 (k n ) 位的數(shù)除以事先選定好的長度為 (n 1) 位的除數(shù) P ，得出商是 Q 而

余數(shù)是 R ，余數(shù) R 比除數(shù) P 少1 位，即 R 是 n 位。

舉例：

? 現(xiàn)在 k = 6, M = 101001。

? 設(shè) n = 3, 除數(shù) P = 1101，

? 被除數(shù)是 2nM = 101001000。

? 模 2 運算的結(jié)果是：商 Q = 110101，

余數(shù) R = 001。

? 把余數(shù) R 作為冗余碼添加在數(shù)據(jù) M 的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM R 即：101001001，共 (k n ) 位。

圖示：

CSMA/CD協(xié)議

CS,MA,CD 分別表示載波監(jiān)聽，多點接入，碰撞檢測

? “多點接入”表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上。

? “載波監(jiān)聽”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發(fā)

送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。

? 總線上并沒有什么“載波”。因此， “載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他

計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。

? “碰撞檢測”就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。

? 當幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。 ? 當一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同

時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。

? 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。

2）CSMA/CD的重要特性

? 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工

通信）。

? 每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。

? 這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。

3）爭用期

? 最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間 2 （兩倍的端到端往返時延）就

可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。

? 以太網(wǎng)的端到端往返時延 2 稱為爭用期，或碰撞窗口。 ? 經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。

4）CSMA/CD原理

A 、工作站發(fā)送數(shù)據(jù)時，先偵聽信道是否有載波，如果有，則表示信道忙，繼續(xù)偵聽，直至檢測到空閑，并立即發(fā)送數(shù)據(jù)。

B 、在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中進行沖突檢測，若在沖突窗口內(nèi)未發(fā)生沖突，則表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功，否則立即停止發(fā)送，并采用二進制回退算法，等待一個隨機時間后再重復發(fā)送過程。

C 、對于接受方，則根據(jù)數(shù)據(jù)包的校驗和正確與否，物理地址是否為自己，來決定是否將數(shù)據(jù)交給上層協(xié)議。

IP 地址與硬件地址

物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而IP 地址是網(wǎng)絡層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址。

IP 地址是放在IP 數(shù)據(jù)報的首部，而硬件地址則存放在MAC 幀的首部。在網(wǎng)絡層和網(wǎng)絡層以上使用的是IP 地址，而數(shù)據(jù)鏈路層及以下使用的是硬件地址。當IP 數(shù)據(jù)報放入數(shù)據(jù)鏈路層的MAC 幀中以后，整個IP 數(shù)據(jù)報就成為MAC 幀的數(shù)據(jù)，因而在數(shù)據(jù)鏈路層看不見數(shù)據(jù)報的IP 地址。

ARP 工作原理：

(1)ARP進程在本局域網(wǎng)上廣播發(fā)送一個ARP 請求分組。

(2)在本局域網(wǎng)上的所有主機上運行的ARP 進程都收到此ARP 請求分組

(3)主機B 在ARP 請求分組中見到自己的IP 地址，就向主機A 發(fā)送ARP 響應分組，并寫入自己的硬件地址。

(4)主機A 收到主機B 的ARP 響應分組后，就在其ARP 高速緩存中寫入主機B 的IP 地址到硬件的映射。

常用端口號

FTP:21 TELNET:23

SMTP:25

DNS:53

TFTP:69

HTTP:80

SNMP:161

SNMP(trap):162

流量控制

? 流量控制(flow control) 就是讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快，既要讓接收方來得及接收，

也不要使網(wǎng)絡發(fā)生擁塞。

? 利用滑動窗口機制可以很方便地在 TCP 連接上實現(xiàn)流量控制。

? TCP 為每一個連接設(shè)有一個持續(xù)計時器。

? 只要 TCP 連接的一方收到對方的零窗口通知，就啟動持續(xù)計時器。

? 若持續(xù)計時器設(shè)置的時間到期，就發(fā)送一個零窗口探測報文段（僅攜帶 1 字節(jié)的數(shù)據(jù)），

而對方就在確認這個探測報文段時給出了現(xiàn)在的窗口值。

? 若窗口仍然是零，則收到這個報文段的一方就重新設(shè)置持續(xù)計時器。 ? 若窗口不是零，則死鎖的僵局就可以打破了。

擁塞控制

1）一般原理

? 在某段時間，若對網(wǎng)絡中某資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分，網(wǎng)絡的性能

就要變壞——產(chǎn)生擁塞(congestion)。

? 出現(xiàn)資源擁塞的條件：

對資源需求的總和 > 可用資源 (5-7)

? 若網(wǎng)絡中有許多資源同時產(chǎn)生擁塞，網(wǎng)絡的性能就要明顯變壞，整個網(wǎng)絡的吞吐量將隨

輸入負荷的增大而下降。

2）擁塞控制和流量控制的關(guān)系

? 擁塞控制所要做的都有一個前提，就是網(wǎng)絡能夠承受現(xiàn)有的網(wǎng)絡負荷。

? 擁塞控制是一個全局性的過程，涉及到所有的主機、所有的路由器，以及與降低網(wǎng)絡傳

輸性能有關(guān)的所有因素。

? 流量控制往往指在給定的發(fā)送端和接收端之間的點對點通信量的控制。

? 流量控制所要做的就是抑制發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，以便使接收端來得及接收。

3）慢開始算法的原理

? 在主機剛剛開始發(fā)送報文段時可先設(shè)置擁塞窗口 cwnd = 1，即設(shè)置為一個最大報文段

MSS 的數(shù)值。

? 在每收到一個對新的報文段的確認后，將擁塞窗口加倍，即增加一個 MSS 的數(shù)值。 ? 用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口 cwnd ，可以使分組注入到網(wǎng)絡的速率更加合

理。

4）設(shè)置慢開始門限狀態(tài)變量ssthresh

? 慢開始門限 ssthresh 的用法如下：

? 當 cwnd < ssthresh 時，使用慢開始算法。

? 當 cwnd > ssthresh 時，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。

? 當 cwnd = ssthresh 時，既可使用慢開始算法，也可使用擁塞避免算法。

? 擁塞避免算法的思路是讓擁塞窗口 cwnd 緩慢地增大，即每經(jīng)過一個往返時間 RTT 就

把發(fā)送方的擁塞窗口 cwnd 加 1，而不是加倍，使擁塞窗口 cwnd 按線性規(guī)律緩慢增長。

5）當網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞時

? 無論在慢開始階段還是在擁塞避免階段，只要發(fā)送方判斷網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞（其根據(jù)就是沒

有按時收到確認），就要把慢開始門限 ssthresh 設(shè)置為出現(xiàn)擁塞時的發(fā)送方窗口值的一半（但不能小于2）。

? 然后把擁塞窗口 cwnd 重新設(shè)置為 1，執(zhí)行慢開始算法。

? 這樣做的目的就是要迅速減少主機發(fā)送到網(wǎng)絡中的分組數(shù)，使得發(fā)生擁塞的路由器有足

夠時間把隊列中積壓的分組處理完畢。

6）乘法減小

? “乘法減小“是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段，只要出現(xiàn)一次超時（即出現(xiàn)一次

網(wǎng)絡擁塞），就把慢開始門限值 ssthresh 設(shè)置為當前的擁塞窗口值乘以 0.5。

? 當網(wǎng)絡頻繁出現(xiàn)擁塞時，ssthresh 值就下降得很快，以大大減少注入到網(wǎng)絡中的分組數(shù)。

7）加法增大

? “加法增大”是指執(zhí)行擁塞避免算法后，在收到對所有報文段的確認后（即經(jīng)過一個

往返時間），就把擁塞窗口 cwnd 增加一個 MSS 大小，使擁塞窗口緩慢增大，以防止網(wǎng)絡過早出現(xiàn)擁塞。

8）發(fā)送方窗口的上限值

? 發(fā)送方的發(fā)送窗口的上限值應當取為接收方窗口 rwnd 和擁塞窗口 cwnd 這兩個變量

中較小的一個，即應按以下公式確定：

發(fā)送窗口的上限值 = Min [rwnd, cwnd] (5-8)

? 當 rwnd < cwnd 時，是接收方的接收能力限制發(fā)送窗口的最大值。

? 當 cwnd < rwnd 時，則是網(wǎng)絡的擁塞限制發(fā)送窗口的最大值。 擁塞控制的方法：，慢開始、擁塞避免、快重傳和快恢復

TCP 三次握手

1）A 的 TCP 向 B 發(fā)出連接請求報文段，其首部中的同步位 SYN = 1，并選擇序號 seq = x，表明傳送數(shù)據(jù)時的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號是 x 。

2）B 的 TCP 收到連接請求報文段后，如同意，則發(fā)回確認。B 在確認報文段中應使 SYN = 1，使 ACK = 1，其確認號ack = x 1，自己選擇的序號 seq = y。

3）A 收到此報文段后向 B 給出確認，其 ACK = 1，確認號 ack = y 1。A 的 TCP 通 知上層應用進程，連接已經(jīng)建立。B 的 TCP 收到主機 A 的確認后，也通知其上層應用進程：TCP 連接已經(jīng)建立。

遞歸查詢和迭代查詢

? 主機向本地域名服務器的查詢一般都是采用遞歸查詢。如果主機所詢問的本地域名服務

器不知道被查詢域名的 IP 地址，那么本地域名服務器就以 DNS 客戶的身份，向其他根域名服務器繼續(xù)發(fā)出查詢請求報文。

? 本地域名服務器向根域名服務器的查詢通常是采用迭代查詢。當根域名服務器收到本地

域名服務器的迭代查詢請求報文時，要么給出所要查詢的 IP 地址，要么告訴本地域名服務器：“你下一步應當向哪一個域名服務器進行查詢”。然后讓本地域名服務器進行后續(xù)的查詢。

URL 的格式

URL

統(tǒng)一資源定位符是用來表示從因特網(wǎng)上得到的資源位置和訪問這些資源的方法。