计算机网络学习笔记

第一章 计算机网络概述

局域网 覆盖范围小 自己花钱购买设备 宽带固定 自己维护
Internet ISP 有自己的机房 对网民提供访问Internet连接
广域网 距离较远 花钱买带宽、租服务 不用自己维护

1.1数据包和数据帧

​ url解析过程实例

数据修改mac地址，一步一步转到目标ip
每台路由器的路由表中都记录有连接到同一台交换机的不同主机的ip、mac地址等等，在数据帧从源主机发送过程中，其包含的mac当前地址和下一跳地址会不断修改，在到达不同的路由时，路由器能够根据目标ip所在网段来给数据包指定mac地址，最终实现与目标主机的交互。

1.2OSI参考模型

应用层 所有能产生网络流量的程序
表示层 在传输之前是否进行加密 或 压缩处理 二进制 ASCII
表示层错误举例:

在更改语言之后，会看到网页出现乱码，这就是出现了表示层问题。服务器发送过来的编码格式与我当前网页的解码格式不一致，就会导致网页乱码问题。

会话层 查看木马

cmd中使用netstat -n命令查看当前会话
netstat -nb能够看到建立会话的程序，一下就能找出来木马。

传输层 可靠传输 流量控制 不可靠传输

主机访问DNS服务器，只需要一个包就够了，不需要建立会话，这种类型称为不可靠传输。
qq聊天时也是使用的不可靠传输

网络层 负责选择最佳路径 规划ip地址

数据链路层 定义了帧的开始和结束 透明传输 差错校验(不纠正)

物理层 接口标准 电器标准 如何在物理链路层传输更快的速度

每一层较为独立，每一层的变化不会影响其他层，从物理层到应用层，每一层都为上一层提供服务。

1.3OSI参考模型和网络排错

1. 物理层故障 查看连接状态 发送和接收的数据包
2. 数据链路层故障 MAC地址冲突 ADSL欠费 网速协商一致 计算机连接到错误的VLAN
3. 网络层故障 配置了错误的ip地址 子网掩码 配置错误网关 路由器没有配置到达目标网络的路由
4. 应用层故障 应用程序配置错误

1.4OSI参考模型和网络安全

1. 物理层安全 外面的网线接到内部交换机
2. 数据链路层安全 ADSL账号密码 VLAN 交换机端口绑定MAC地址
3. 网络层安全 在路由器上使用ACL控制数据流量包
4. 应用层安全 开发的应用程序没有漏洞

1.5TCP/IP协议和OSI参考模型

FCS为校验核

第二章物理层

2.1物理层基本概念

1. 机械特性
2. 电气特性
3. 功能特性
4. 过程特性

2.2数据通信的基础知识

信道一般表示向一个方向传送信息的媒体。所以平常的通信线路往往包含一条发送信息的信道和一条接收信息的信道

信道

单向通信 只能由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）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送

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。例：打电话

基带信号和带通信号

基带信号 像计算机输出的代表各种文字或图像的数据信号都属于基带信号。它直接表达了要传输的信息的信号，比如说话的声音也是基带信号。

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再信道中传输。

因此，距离近用基带信号，如从计算机到监视器、打印机等外设的信号都是基带传输。

调制方法

调幅 调频 调相

常用编码

单极性不归零 双极性不归零 单极性归零码 双极性归零码 曼彻斯特编码

信道的极限容量

香奈法则：没有信号干扰的情况下，码元的传输速率有上限

香农公式：有信号干扰 无差错传输速率，S/N为信噪比

2.3物理层下面的传输媒体

光纤的分类及工作原理。

2.4信道复用技术

1.频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）

电话通信中的频分复用技术，通过一级一级的汇总，最终能产生更多的语音信号。

2.时分复用 （Time Division Multiplexing）

线路上的数据按照一定的顺序来发送数据

可能会造成资源浪费，如下图

3.统计时分复用

发的时候没有规律，凑够一个帧就发，但在内容上加上标记

4.波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）

2.5数字传输系统

脉码调制PCM也就是我们所说的广域网，已经提前铺设好了，这样在两个相距较远的局域网直接通信时，可以通过两个局域网的路由器接到广域网中，实现远距离通信。

PCM有两个互不兼容的国际标准，即北美的24路PCM（简称T1）和欧洲的30路PCM（简称E1）采用时分复用，我国采用E1标准。

2.6宽带接入技术

ADSL（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）

使用DMT技术，将频率主要分为三个部分，一部分用传统电话，一部分用于上行信道（向服务器请求数据），一部分用于下行信道（从服务器下载数据），下行信道最多，其特性是流量非对称。

第三章 数据链路层

3.1数据链路层基本概念

下图是数据链路层的简单模型

应用层准备数据—>运输层将其分段—>网络层加ip地址—>链路层加数据帧头帧尾
到了物理层之后，如何频分多路复用、时分多路复用等等、充分利用线路带宽，这是上面物理层已经解决的问题。

数据链路层不关心物理层速度，不关心是模拟信号还是数字信号，不关心是光纤、铜线，带宽是1M还是10M。

数据链路层在上图中的作用概述起来是这样的：

物理层将数据传到数据链路层之后，数据链路层判断是否数据出错，如果数据正确，拆掉帧头帧尾，传到路由器的网络层，网络层根据ip地址选择路径，决定从路由器的哪个出口出去。随后再传到数据链路层，数据链路层修改MAC地址等信息，加上帧头帧尾，最后发给物理层进行传输。

数据链路层的信道类型

点对点信道：使用一对一的点对点通信方式

广播信道：使用一对多的广播通信方式，过程较复杂。广播信道上的主机数目多，必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。

链路与数据链路

链路：点到点的物理线路段，中间没有其他任何的交换结点

数据链路：除了物理线路，还有通信协议控制数据的传输。

帧

把网络层信息加上帧头帧尾，加上物理层地址，加上校验值

3.2数据链路层解决的三个基本问题

1. 封装成帧

2. 透明传输

在数据段中出现了与帧头帧尾同样的二进制串，会造成误判。

ESC相当于转义字符，在收到数据之后去掉这些标识，跟没加一样。

3. 差错控制

针对传输过程中可能发生的比特差错，不纠错，有错误就丢，没错误就发。

加上额外的帧检验序列CRC（循环冗余检验）。

CRC的计算过程如下图，除数是随机选取的一个值，在被除数后要补上比除数位数少一位数目的0，在下面例子中就是4位除数，补3个0.。之后在计算时，进行的不是减法，而是做异或运算，最终求出循环冗余码001

在数据链路层收到这样的数据时，再进行除法的异或运算，但此时被除数后补上的不再是000，而是之前求出来并发送过来的CRC（001），判断最终余数是否为0即可确定数据是否发生了错误。

帧检验序列FCS

CRC是一种常用的检错方法，而FCS时添加在数据后面的冗余码

FCS可以用CRC方法的出，也可以用其他检验方法得出

3.3两种情况下的数据链路层

使用点对点信道的数据链路层 PPP

广域网使用PPP协议，通常用在用户拨号接入因特网，全世界使用最多的协议

PPP协议的透明传输：转义法、零比特填充法（只要发现5个连续1，就立即填入一个0）

使用广播信道的数据链路层

局域网 使用广播信道的数据链路层 什么协议？

下图中是总线型连接的拓扑结构，数据包发送到各个主机，主机判断目的MAC地址不是本机MAC地址后自动丢弃，是本机MAC地址则接受，当然也可以通过抓包工具捕获到这些数据包，因此说这种网络是不安全的。

当然，这样的方式也使得广播特性的总线实现了一对一的通信。

使用CSMA/CS（载波监听多点接入/碰撞检测）协议

多点接入：表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上

载波监听：就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号以免发生碰撞。