计算机网络(TCP/IP协议簇)_局域网的模型和标准主要是什么协议簇

参考模型

OSI 7层参考模型

• 第七层：应用层
• 第六层：表示层
• 第五层：会话层
• 第四层：运输层
• 第三层：网络层
• 第二层：数据链路层
• 第一层：物理层

TCP/IP 4层参考模型

• 第四层：应用层（对应OSI的第5-7层）
• 第三层：运输层
• 第二层：网络层
• 第一层：网络接口层（对应OSI的第1-2层）

普遍使用的模型
OSI的最下面两层（物理层，数据链路层）+TCP/IP的最上面三层（传输层，网络层，应用层）

• 第五层：应用层
• 第四层：运输层
• 第三层：网络层
• 第二层：数据链路层
• 第一层：物理层

主要协议

TCP

↑来自:https://blog.csdn.net/qq_42002936/article/details/88544422

UDP

[源IP地址,目的IP地址,0,17,UDP长度,]源端口,目的端口,长度,检验和

IP

↑来自:https://blog.csdn.net/qq_42002936/article/details/99703907

点对点协议PPP

• 格式
• F A C 协议 IP数据报 FCS F
• 7E FF 03 - - - 7E
• 1 1 1 2 [46,1500] 2 1

以太网

DIX Ethernet V2

• 格式
• (前同步码) 目的地址 源地址 类型 IP数据报 FCS
• 8 6 6 2 [46,1500] 4

物理层

数据通信系统

• 源系统（发送端，发送方）
• 传输系统（传输网络）
• 目的系统（接收端，接收方）

传输系统中的每一个节点，对一次传输来说，有输入端和输出端

信号

• 模拟信号（连续型号）：有许多不同的值，随着采样频率越高越精确
• 数字信号（离散信号）：只有0与1

信道

• 单工信道（单向信道）：永远只能单向通信
• 半双工信道（双向交替信道）：同时只能向一个方向传输信息
• 全双工信道（双向同时信道）：可以同时双向通信

信号调制

编码（基带调制）

将数字信号转换成另一种数字信号，以保证传输的准确

基本：用 正电平|正脉冲 表示1，用 负电平|负脉冲 表示0

• 不归零制：0即低电平，1即高电平
• 归零制：在发送的每个信号两边各加一个0，并且相邻两个信号不共用0
• 曼彻斯特：每个信号用两个电平表示；0：低->高，1：高->低
• 差分曼彻斯特：每个信号用两个电平表示，用电平的变化；初始：高->低，0：与上一位相同，1：与上一位相反

带通调制

数字型号转模拟型号，以在模拟信道中更好地传输

• 调幅( AM): 幅度
• 调频( FM): 频率
• 调相( PM): 相位
• 正交振幅调制( QAM):

信道的极限容量

• 频率范围（带宽）：信号发送速率
• 信噪比:$信噪比(dB)=10lo{g}_{10}(1+S/N)$
  • 香农公式：$C=Wlo{g}_2(1+S/N)$
    • 信道的宽度或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高
  • C：信道的极限信息传输速率
  • W：信道带宽
  • S：信道内所传信号的平均功率
  • N：信道内部的高斯噪声功率

传输媒体

• 有线（引导型传输媒体）
  • 双绞线：单位（MHz）
    • 无屏蔽双绞线
      • 3(16)，4类(20)，5类(100)，超5类（5E）(125)，6类(250)
    • 屏蔽双绞线
      • 7类(600)
  • 同轴电缆:该质量接近1GHz
  • 光缆（光纤）
    • 多模光纤
    • 单模光纤
• 无线（非引导型传输媒体）
  • 低频
  • 中频
  • 高频
  • 甚高频，特高频，超高频，极高频
  • 短波（高频）
  • 无线电微波：地面微波接力通信，卫星通信

信道复用

• 频分复用FDM: 频率
• 时分复用TDM: 时间
• 统计时分复用STDM:
• 波分复用WDM：光的频分复用
• 码分复用CDM：每个用户1个码片（mbit）；保证码片互不相同，且两两之间内积为0

其他

• 非对称数字用户线ASDL：对模拟电话用户线进行改造
• 光纤同轴混合网HFC
• FTTx技术

数据链路层

• 封装成帧：每一帧有最大长度限制，一次发送可能被封装为多帧
• 透明传输：每一帧都有相同的结束标志符EOF，当数据部分出现与EOF相同的编码时，进行转义（后加转义符，但同时也对原有的与转义符相同的也转义。保证帧的数据部分是透明的
• 差错检测：加入帧检验序列FCS，一般CRC
  • CRC：根据现有位数（比如n位）；双方事先商定除数P（总共n+1位，首位为1）；数据后面+n个0作为被除数M；P/Q 借位时，数字并不减少；将余数填入原本位0的位置

点对点协议PPP

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• 格式
• F A C 协议 IP数据报 FCS F
• 7E FF 03 - - - 7E
• 1 1 1 2 [46,1500] 2 1

以太网

DIX Ethernet V2

• 格式
• (前同步码) 目的地址 源地址 类型 IP数据报 FCS
• 8 6 6 2 [46,1500] 4

以太网交换机（第二层交换机）

• STP生成树协议
• 星形以太网
• 虚拟局域网VLAN

高速以太网

• 100BASE-T以太网
• 吉比特以太网
• 10吉比特以太网 和 更快的以太网

CSMA/CD协议

解决冲突

• 争用期 t=512bit 时间

1. 等到信道空闲，发送
2. 检测到碰撞
3. 重传次数=16，放弃
4. $k=min[重传次数,10]$，
5. $r=random(0,2^k-1)$
6. 等待r*t时间，( 碰撞) ->1

MAC子层

• MAC地址

网络层

• 网际协议IP
• 地址解析协议ARP
• 网际控制报文协议ICMP
• 网际组管理协议IGMP

IP地址分类

IPv4：将地址分为4个1字节，总共4字节。
IP地址为 <网络号> <主机号>

• A类：8+24，网络号最前面 0
• B类：16+16，网络号最前面 10
• C类：24+8，网络号最前面 110
• D类，E类

地址解析协议ARP

划分子网

<网络号> <子网号> <主机号>
子网掩码

构造超网（无分类编址CIDR）

<网络前缀> <主机号>

IP

↑来自:https://blog.csdn.net/qq_42002936/article/details/99703907

ICMP

• 分组网间探测PING

路由选择协议

• 内部网关协议IGP
  • 当有更短距离 或 来向的IP更长时，更新
  • 路由信息协议RIP：小型内网
    • TTL：距离向量
  • 开放最短路径优先OSPF：大型内网
    • TTL：传输时间
• 外部网关协议EGP
  • 边界网关协议BGP
    • 每个自治系统一个发言人

路由器

IPv6

IGMP

VPN,NAT,NAPT

• 虚拟专用网VPN：
  • 专用地址快：
    • 10.0.0.0/8
    • 172.16.0.0/12
    • 192.168.0.0/16
• 网络地址转换NAT：内网IP->外网IP
• 网络地址与端口号转换NAPT：内网IP:对内端口->外网IP:对外端口

其他

• 多协议标记交换MPLS

运输层

TCP

↑来自:https://blog.csdn.net/qq_42002936/article/details/88544422

三次握手

• [ SYN] seq=x
• [ SYN, ACK] seq=y, ack=x+1
• [ ACK] seq=x+1, ack=y+1

四次挥手

• [ FIN] seq=u
• [ ACK] seq=v, ack=u+1
• [ FIN, ACK] seq=w, ack=u+1
• [ ACK] seq=u+1, ack=w+1

流量控制

滑动窗口

cwnd拥塞窗口
ssthresh慢门限开始
拥塞控制

• 慢开始
  • ( 出现超时)->ssthresh=cwnd/2; cwnd=1
  • 每发送1轮cwnd*=2
• 拥塞避免
  • ( cwnd>=ssthresh)->
  • 每发送1轮cwnd++
• 快重传
  • 遇到连续3次对同一个包的确认,则断定后面的包丢失, 立即重传, 并用快恢复算法
• 快恢复
  • ssthresh=cwnd=cwnd/2
  • [ 之后将使用拥塞避免]

UDP

[源IP地址,目的IP地址,0,17,UDP长度,]源端口,目的端口,长度,检验和

应用层

端口

• 熟知端口: [0,1024) 2⁰,2¹⁰
• 登记端口: [1024,49152) 2¹⁰,2¹⁵+2¹⁴
• 暂时端口: [49152,65536) 2¹⁵+2¹⁴,2¹⁶

DNS

FTP

HTTP

SMTP

POP3 IMAP

MIME

DHCP

SNMP

数据加密

• 对称密钥密码体制
  • DES
  • AES
• 公开密钥密码体制（公钥密码体制）
  • RSA
• 数字签名

IDS