计算机网络概述

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一、网络概述

OSI参考模型（数据通信

1. 应用层: 所有能产生网络流量的程序

2. 表示层: 传输之前是否进行加密or压缩处理

3. 会话层: 区分来的数据是属于哪一个窗口的(会话),访问网站建立会话

   • 查看是否存在木马: netstat -n -b

4. 传输层: 可靠传输 流量控制

   • 可靠传输：在网络中丢包了,只要server没有收到client的包,则server一直发包,直到确定
   • 流量控制:
   • 不可靠传输: 一个包可以搞定的事情不需要建立会话(DNS)

5. 网络层:

   • 选择最佳路径(可以指定路径：静态路由)
     • 规划IP地址

6. 数据链路层 （ 如 交换机

   • 帧的开始和结束

   • 透明传输

   • 差错校验

7. 物理层

   • 网络设备接口标准

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排错:

1. 物理层: 网线2口,一口收,1口发,查看收发的字节数,判断是否是传输介质的问题

2. 数据链路层:

   1. MAC地址冲突
   2. 欠费
   3. 交换机和服务器的网卡接口 传输速度 不统一
   4. 计算机连接到错误的vlan(virtual local area network:虚拟局域网)

3. 网络层:

   1. 网段配置错误
   2. 网关配置错误 (路由器地址),所以无法访问其他网段
   3. 路由器不知道数据包要到达的地址(网段),导致丢包

4. 上面的就是程序员的问题了…

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数据封装过程

1. 应用层 : 原始数据
2. 传输层：TCP头 + （原始数据）= 数据段/消息
3. 网络层： IP头 + （TCP头 + 原始数据）= 数据包
4. 数据链路层：MAC头 + （IP 头 + TCP头 + 原始数据）+ 校验值 = 数据帧
5. 物理层 1010100101… = Bit

• client收到数据包后解包就行了

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网络性能

1. 速率

   连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送**数据位数(bit)**的速率：data rate / bit rate

   b/s kb/s Mb/s Gb/s

2. 带宽

   数字信道所能传送的最高数据率

   • 带宽影响的是数据从计算机发送到信道上的速率
   • 传播速度由信道的介质决定

3. 吞吐量

   吞吐量

   单位时间内通过某网络的数据量

4. 时延

   1. 发送时延 = 数据块长度 / 信道带宽

二、物理层

2.1 物理层基本概念

1. 主要任务:

   • 确定 传输媒体接口 的特性:

   1. 机械特性: 形状,大小,引线数
   2. 电气: 确定电压范围
   3. 功能特性：5v为1 0v为0
   4. 过程特性：建立连接时各个部分的工作步骤

2.2 数据通信的基础知识

1. 调制解调器：将数字信号（离散的01010)翻译成可沿着电话线传送的模拟信号（连续的）

   数据：运送消息的实体

   信号：数据的电气或电磁上的表现

   模拟信号：取值连续

   数字信号：取值离散

   码元： 使用波形表示数字信号时，代表不同的离散数值的基本波形称为码元

   例如: ^的波形代表十进制数字3,那么二进制为011,该码元携带了3bit的信息

   • 1码元可以携带n bit的信息量

2. 信道的概念

   1. 一般表示向一个方向传送信息的媒体
      • 单项通信（单工通信）：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
      • 双向交替通信（半双工通信）双方都可以收发,但不说同时收或者同时发
      • 双向同时通信（全双工通信）：通信的双方可以同时发送和接收信息

3. 基带信号 和 带通信号

   1. 基带信号（基本频带信号）

    > 计算机**输出的代表各种文字或者图像文件的数据信号**都属于基带信号,
    >
    > 因为传输距离近，所以基带信号的衰减不大，信号内容不会发生变化，所以距离近传输采用基带信号
    >
    > 计算机发出的都是基带信号：
    >
    > 例如：计算机到显示器，打印机等外设的信号
   

   1. 带通信号

    把**基带信号**经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段。以便在信道中传输
   
    > 调制方法:
    >
    > 1. 调幅 
    > 2. 调频
    > 3. 调相
   

4. 奈氏准则

   在信道无干扰的条件下（理想条件下），为了避免码间串扰,码元的传输速率有上限值

   理解：光纤的带宽高，则单位时间上传的数据密集比铜线密集,如果可能导致接收方无法识别码元（n bit）

5. 信噪比

   信道的极限信息传输速率C表示为：

   $C=W *log_{2}(1+S/N)$C=W∗log2​(1+S/N)

   • $W$W:信道带宽
   • $S$S:信道内所传信号的平均功率
   • $N$N: 信道内部的高斯噪声功率

2.3 物理层下的传输媒体

1. 导向传输媒体

   ​ 有线传输

2. 非导向传输媒体

   ​ 无限传输

1. 集线器（现在都用交换机）:

   广播信号,只起到信号方法和重发的作用,目的是扩大网络的传输范围,和集线器连接的计算机中2台通讯会占线，

2.4 信道复用 (复用->信道->分用)技术

1. 频分复用

   信道上用户的信号频率不同,接 收端通过频率来区分

   例如: 打电话

2. 时分复用

   按时间来将传送数据排序

   某时刻:所有人要传送的数据的一块按顺序在信道中排列成一帧,所有数据按照顺序组成n帧,接收端按照顺序收信号,

3. (统计时分复用): 同一时间随便去数据组成一帧,给数据帧中的每个人的数据加标记,接收端过滤

4. 波分复用 (按照光的频率复用:光的频分复用)

2.5 数字传输系统

1. e1 和 t1标准

2.6 宽带接入技术（接入internet

1. ADSL（Asymmertric digital subscriber line:非对称数字用户线路)

1. 利用DMT技术，低频留给传统电话用,高频给上网用,

   所以在电话线接入家里之前还有 电话分离器 把 电话信号接家里电话，其他信号分给家里电脑网卡,远端同理

2. DMT技术:

   高端频谱划分为许多的子信道,25个上行,249个下行信道,（人为调制频谱,应该能实现上下信道个数相同）每个信道的频率都不相同（频分复用）

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   多信道是怎么传串行的数据流的呢？，

   有转换器能实现并行和串行的数据转换，从而把数据分摊到多个信道上

3. 电话线能通过的频率有限,

三、数据链路层

1. 信道类型:

   点对点信道： 一对一的点对点通信方式

   广播信道：一对多的广播通信方式

2. 链路与数据链路：

   链路: 一条点对点的物理线路段,（如交换机和电脑相连的线就是链路）

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   数据链路：物理路线 + 通信协议来控制数据的传输，如果链路上有实现这些协议的硬件和软件,那么这条链路称为数据链路

   一般使用适配器（网卡）来实现协议的（硬件和软件）,一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这2层的功能

3. 帧

   网络层将来自传输层的数据段加上IP头封装成数据包，由数据链路层加上帧头+校验值+帧尾

3.1 封装成帧

3.2 透明传输

• 例如加上转义字符解决中间出现结束标记

3.3 差错控制(差错检测)