网络与网际互联

Posted by Xsp on January 13, 2018

简介

  • 通信子系统:为分布式系统提供通信设施的软硬件组件
  • 主机:计算机或其他用网络进行通信的设备
  • 结点:网络上的所有计算机或交换设备

影响网络性能的参数

  • 延迟
  • 数据传输率,单位一般是 bit/s,注意和byte的区别。

网络类型

  • 个域网(Personal Area Network, APN)
  • 局域网(Local Area Network, LAN)
  • 广域网(Wide Area Network, WAN)
  • 城域网(Metropolitan Area Network, MAN)
  • 无线局域网(Wireless Area Network, WAN)

网络原理

数据包

长度有限的二进制序列。长度有限的原因:

  • 为可能到达的最大数据包分配足够的缓冲空间
  • 长消息传递为等待通信道路空闲会出现过度延迟

元素迟于播放时间到达目的地,就不在有用,将被接收进程丢弃。(P51,不太懂)?

交换模式

  • 广播
  • 电路交换
  • 包交换,
  • 帧中继,通过很快地交换小的数据包(帧)来解决延迟的问题。

协议

为了完成给定任务,进程间通信所要用到的一组周知的规则和格式。包括两个重要的部分

  • 必须交换的信息的顺序的归约
  • 消息中数据格式的归约

一个协议是由分别位于发送方和接收方的一对软件模块所实现的。

OSI 7层参考模型:

  • 应用层
  • 表示层
  • 会话层
  • 传输层
  • 网络层
  • 数据链路层
  • 物理层

端口:

  • 公共端口:小于1023,用于特权进程。
  • 已注册端口:1024~49151。IANA(Internet Assigned Numbers Authority,互联网号码分配局)拥有的服务描述。
  • 个人目的:~65535。实际上大于1023的端口都能用于个人目的,只是不能同时访问相应的已注册的服务。

数据包传递:

  • 数据报包传递。一次性过程,不需要计划,一旦传递,不再保存相关信息。
  • 虚电路包传递。先建立虚电路

路由

除了局域网以外,例如以太网,其他网络都需要的功能。局域网在所有相连的主机间两两都有直接连接。

大型网络一般采用自适应路由,即网络两点间通信的最佳路由会周期性地重新评估。这是由网络层程序的路由算法决定。 路由算法包括两个部分:

  • 决定路径
  • 监控流量和检测配置变化或故障来动态更新网络。

RIP(router information protocol)路由算法:

Send: Each t seconds or when Tl changes, send Tl on each non-faulty outgoing link.
Receive: Whenever a routing table Tr is received on link n:
for all rows Rr in Tr {
    if (Rr.link   n) {
        Rr.cost = Rr.cost + 1;
        Rr.link = n;
        if (Rr.destination is not in Tl) add Rr to Tl;  // add new destination to Tl
        else for all rows Rl in Tl {
            if (Rr.destination = Rl.destination and
                (Rr.cost < Rl.cost or Rl.link = n)) Rl = Rr;
                // Rr.cost < Rl.cost : remote node has better route
                // Rl.link = n : remote node is more authoritative
        }
    }
}

拥塞控制

避免数据包在网络中传递时经过拥塞结点而被丢弃,最好将数据包保存在发生拥塞前的结点中知道拥塞减少。

网际互联

注意一下几个概念的区别:

  • 路由器,转发数据包
  • 网桥
  • 集线器,
  • 交换机

局域网内部不需要路由器? 以太网是用于局域网的技术。

互联网协议

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议) UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)

ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议),将IP地址转换为物理地址,如果底层网络是以太网的话,就是转换为以太网地址。

链路-状态算法,开放最短路径优先(Open Shortest Path First,OSPF),基于Dijkstra 路径寻找算法,比RIP收敛速度更快。

每个拓扑区域中使用一个路由协议,区域中的路由器在维护路由表时相互合作。

解决路由表爆炸:

  • 对IP地址按照地理区域进行分配
  • 默认路由

网关和路由器的区别?

无类别域间路由

未注册的地址和网络地址转换(NAT,Network Address Translation)

  • 局域网中的计算机通过具有NAT功能的路由器访问互联网
  • 动态主机配置协议(DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol)