ps：这个是针对速成课的笔记，如有帮助麻烦点个赞，谢谢！！！
计算机网络概述
互联网概述
定义：
- 网络：把许多计算机链接在一起
- 互联网：把许多网络通过路由器连接在一起，与网络相连的计算机常称为主机
互联网发展历程
1969年
从单个网络ARPANET向互联网发展
- ARPANET是第一个分组交换网
- 1990年，ARPANET正式宣布关闭
1985年
建成了三级结构的互联网
三级结构：
- 主干网
- 地区网
- 校园网（企业网）
1993年
全球范围的多层次ISP结构的互联网
- ISP是互联网服务提供者
（中国移动、中国联通、中国电信）
互联网的组成
从工作方式上划分为两大部分
1.边缘部分
由所有连接在互联网上的主机组成，由用户直接使用，用来进行通信（传达数据、音频或视频）和资源共享。
2.核心部分
由大量网络和链接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）
交换方式
电路交换、报文交换、分组交换
计算机网络课时1计算机网络概述 P1 - 05:02交换方式图文
1.电路交换（数据直通）
建立链接（拨号） - 数据传输（通话） - 释放连接（挂断）
从建立连接到释放连接，整个过程占用通信资源
网络资源利用率不高
2.报文交换
存储转发
3.分组交换（基于报文交换）
分组交换效率远远高于报文交换
计算机网络的类别
计算机网络性能指标
- 速率（数据的传送速率，即每秒传送多少个比特，也称为数据率或比特率）
- 带宽(最高传输数据量/单位时间)
- 吞吐量（实际传输数据量/单位时间）
- 时延 （延迟）
tips：区别吞吐量和带宽
- 续航 （带宽）：320KM
- 实际 （吞吐量）:280KM
时延种类
- 发送时延
- 传播时延
- 处理时延
- 排队时延
发送时延 = 数据帧长度（bit）/ 发送速率（bit/s）
发送时延 = 分组长度（b）/ 发送速率（bit/s）
传播时延 = 信道长度（m）/ 信号传播速率（m/s）
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
往返时间RTT :从发送端发送数据分组开始，到发送端收到接收端发来的相应确认分组为止，总共耗费的时间
1MB = 1*2^20 * 8 bit
- （光纤速率：2*10八次方 m/s）
- 1字节 = 8bit
- G与M等换算为2的十次方
计算机网络体系结构
定义
- 协议：规则的集合，由语法、语义和同步三部分组成
- 接口：接口是相邻两层交换信息的连接点
- 服务：服务是指下层为紧邻的上层提供的功能的调用。
- 注意：协议和服务在概念上是不一样的，只有本层协议的实现才能保证向上层提供服务
OSI参考模型（法律标准）
从下往上 / （物联网叔会使用）
- 应用层
- 表示层
- 会话层
- 运输层
- 网络层
- 数据链路层
- 物理层
TCP/IP参考模型（事实标准）
- 应用层
- 运输层
- 网际层
- 网络接口层
注：网络接口层 = 物理层 + 数据链路层
应用层 = 会话层 + 表示层 + 应用层
五层模型（教学使用）
- 应用层
- 运输层
- 网际层
- 数据链路层
- 物理层
协议数据单元：
- 应用层 - 报文
- 运输层 - 报文段（TCP）- 用户数据段 （UDP）
- 网络层 - IP数据报
- 数据链路层 - 帧
- 物理层 - 比特
曼彻斯特：
差分曼彻斯特：
差分曼彻斯特的特点
首先，明确差分曼彻斯特的两个铁律：
- 时钟信号 ：在每一个比特的正中间，必须有一次电平跳变。这是自同步能力的来源，与数据无关。
- 数据信号 ：用比特开始边界是否有跳变来表示数据。
-
- 比特开始时发生跳变 → 表示数字 0。
- 比特开始时无跳变 → 表示数字 1。
矛盾点 ：规则2说"比特开始是否有跳变"，这个"是否有"是跟谁比？答案是：跟前一个比特结束时的电平比。那么，第一个比特前面没有"前一个比特"，怎么办？
- 发送方如何编码第一个比特？
发送方在开始前，必须主动定义一个"初始参考电平" 。这个初始电平可以是高电平，也可以是低电平，由系统设计规定，但发送和接收双方必须事先知道 或能隐含确定。
编码过程：
假设我们要发送的第一个比特是 0，系统规定的初始电平为高电平。
- 第一步 ：看第一个比特的数据是
0还是1。
-
- 如果是
0，则要求在比特起始处发生跳变。 - 从"初始高电平"跳变到低电平。这就满足了"起始有跳变代表0"的规则。
- 如果是
- 第二步 ：在第一个比特的正中间，无论数据是什么，都必须有一次跳变。
-
- 此时电平是低，所以在正中间从低跳变到高。
-
结果：第一个比特
0的波形是：起始从高跳低，中间从低跳高。 -
曼彻斯特编码看中间
- 差分曼彻斯特编码看边界
信道的极限容量（计算题重点）
奈氏准则：在带宽为W（HZ）的低通信道中，若不考虑噪声影响，则码元传输的最高速率是2W（码元/秒）。传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N。单位为分贝（dB）。
香农公式：信道的极限信息传输速率，记作C。
物理层下面的传输媒体
传输媒体
- 导向型传输媒体（固定媒体）
- 同轴电缆
- 双绞线
屏蔽双绞线
无屏蔽双绞线
- 光纤
单模光纤（传输距离远）
多模光纤
ps:光纤抗干扰能力最强
2.非导向型传输媒体（自由空间）
- 无线电波
- 微波
- 红外线
- 大气激光
- 可见光
信道通用技术
频分复用 FDM
所有用户在相同时间占用不同的频带资源进行通信
时分复用 TDM
所有用户在不同时间占用相同的频带资源进行通信
波分复用WDM
光的频分复用。一根光纤上可传输多个频率相近的光载波信号。
码分复用CDM
码分多址（CDMA）。每个用户在同样的时间使用
同样的频带进行通信
相关题目举例
- 频分多路复用
- 描述 ：通过分割线路的可用频率带宽来实现多路复用的技术被称为频分多路复用。
- 原理 ：它将一条物理信道（具有很宽的频带）的总带宽，划分成多个不同频率 的、互不重叠的子频带。每个子频带构成一个独立的逻辑信道，分配给一路信号专用 。所有信号同时在不同的频段上并行传输。
- 比喻：将一条宽阔的大道（总带宽）用隔离栏分成多条并行的车道（子信道）。不同的车辆（信号）可以同时在各自的车道上行驶，互不干扰。
- 波分多路复用
- 描述 ：通过分割光纤的传输光波长（或频率）来实现多路复用的技术被称为波分多路复用。
- 原理 ：WDM本质上是光纤通信中的FDM ，只不过其频率高得多（光频）。它将光纤的巨大带宽资源，划分成多个不同波长 的光载波信道。每一路光信号被调制到一个特定的波长上，然后在同一根光纤中同时传输。
- 比喻：如同将一栋建筑的多个房间（不同波长）分配给不同的住户（信号）。大家共享同一个大楼结构（光纤），但通过各自独立的"颜色窗口"（波长）进出，互不影响。
- 码分多路复用
- 描述 ：通过为不同信号分配不同的正交编码序列，让它们共享线路的全部频率和时间资源来实现多路复用的技术被称为码分多路复用。
- 原理 ：这是最特殊的一种。它不分割时间，也不分割频率 。它让所有信号同时、同频 地进行传输。区分不同信号的依据是分配给每路信号一个唯一的、相互正交的编码序列。接收方用相应的编码序列（就像一把唯一的钥匙）才能从混合信号中"解"出自己想要的那一路信息。
- 比喻：在一个嘈杂的鸡尾酒会上，很多人（信号）在同时说话（共享时间和空间）。但你和你的朋友使用同一种你们才懂的语言（编码序列）交流。尽管周围充满了其他人的对话，你们仍然能清晰地听懂彼此。每种语言就是一种"编码"。
以太网的两个主要标准：
- DIX Ethernet V2
- IEEE 802.3标准
载波监听多点接入/碰撞检测
ps：错题注解
网络层
解决不同网络之间的一个通信为问题
网络层提供的两种服务
- 虚电路服务
- 数据报服务（IP服务）
关于两种服务的对比
网际协议IP
网际协议IP：是TCP/IP体系结构网际层中的核心协议。
IP地址：分配一个全世界范围内唯一的32位的标识符
IP地址换算方法：
- 32位二进制代码
- 每八位分成一组
- 将每八位二进制数转换成十进制数
- 采用点分十进制记法
分类的IP地址：
A类地址：
- 8位网络号，24位主机号
- 1.0.0.0 ~ 127.255.255.255
- 前一位是0
B类地址：
- 16位网络号，16位主机号
- 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
- 前两位是10
C类地址：
- 24位网络号，8位主机号
- 192.0.0.0~ 223.255.2555.255
- 前三位是110
A、B、C类网络属于单播地址
D类地址：
- 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
- 前四位是1110
E类地址：
- 240.0.0.0 ~ 247.255.255.255
- 前四位是1111
D、E类网络属于多播地址
地址掩码（子网掩码）
子网掩码：与IP地址一起使用，用于定义一个网络中哪些部分是网络地址，哪些部分是主机地址。
IP地址::={<网络号>，<主机号>}
地址掩码::={<11..11>,<00..00>}
- A类网络的地址掩码：255.0.0.0
- B类网络的地址掩码：255.255.0.0
- C类网络的地址掩码：255.255.255.0
无分类编址CIDR
- IP地址::={<网络号>,<主机号>}
- 网络号为n位，主机号为32-n位
记法：斜线记法，a.b.c.d/n
二进制IP地址的前n位是网络号
例如：128.14.35.7/20（前20位是网络号）
/20地址的地址掩码（也就是前 20 个位都设置为 1 ，剩下的 32 - 20 都是 0 ， 用来后面 AND (与运算)进行算网络地址的）
网络地址（重点）
网络地址=（二进制的IP地址） AND （地址掩码）
1 AND 1=1 其他情况全为0
地址解析协议
地址解析协议ARP：
通过IP地址找出其相应的MAC地址
逆地址解析协议RARP：
通过MAC地址找出其相应的IP地址
注：ARP是将字母少的转换成字母多的
RARP是将字母多的转换成字母少的
网际控制报文协议ICMP（选择题）
ICMP：差错报告
应用：分组网间探测PING
IPV6
128位，采用冒号十六进制记法
（要背）从IPv4向IPv6过渡：双协议栈 和隧道技术。
互联网的路由选择协议
内部网关协议IGP
- RIP协议
基于距离向量的路由选择协议
- OSPF协议
外部网关协议EGP
- BGP协议
1. RIP协议（重点）
（背） 路由器的构成：路由选择部分 和分组转发部分。
虚拟专用网VPN和网络地址转换协议
背
运输层
用户数据报协议UDP
- UDP的特点
主要特点记忆就是 UDP 是 不可靠 和无连接（相当于这个就是个广播，我只负责通知，你有没有收到不关我的事）
- UDP时首部格式
传输控制协议TCP概述（重点）
这里重点区背下来 UDP 和 TCP 的区别
口诀：帘膜可捅，留空成头（七个点）
帘（连接性 ）， 膜（通信模式），可（可靠性） ， 捅（通信方式），流（数据处理） ， 空（拥塞控制），成头（首部开销）
|-------------|-------------------|------------------|
| 对比维度 | UDP | TCP |
| 1. 连接性 | 无连接 | 面向连接 |
| 2. 通信模式 | 支持一对一、一对多、多对一和多对多 | 只能一对一 |
| 3. 可靠性 | 不可靠，尽最大努力交付 | 可靠交付（有确认、重传机制） |
| 4. 通信方式 | 无连接状态，发送即完毕 | 全双工通信（可同时双向传输） |
| 5. 拥塞控制 | 没有 | 有（动态调整发送速率） |
| 6. 首部开销 | 小（固定8字节） | 大（最小20字节，有可选项） |
| 7. 数据处理 | 面向报文（保留消息边界） | 面向字节流（无边界，按顺序读写） |
TCP的连接
TCP的连接：每一条TCP连接有两个端点。TCP连接的端点：套接字（socket）或插口。
TCP的首部格式
尤其要记住 ：
- 套接字（专业术语） 也就是 socket = ip 地址：端口号
- TCP 首部中的信息：序号（SEQ） ， 确认号（ack）（上一个传的序号+1 ， 也就是我表达我接下想收到的序号）
- ACK （确认位） SYN（同步位） 这里当 ACK 和 SYN 都为 1 时 就是 TCP 连接建立
- 当 SYN = 1 但是 ACK 为 0 则是发起 TCP 连接请求
可靠传输的工作原理
这里停止等待协议最重要的就是有超时重传操作
异常列举
- 对于发送端来说
- 传输丢失（通过超时重传进行重新发送来处理）
- 接收端的响应结果丢失（也是超时重传来实现）
- 对于接受端来说
- 响应的发射过程丢失（也是让发射端进行超时重传）
- 当响应的结果应为网络传输慢了，导致进行了超时重传那么对于发送端接受到第一次的响应（也就是超时的响应）会进行丢弃操作
TCP可靠传输的实现
TCP的流量控制和拥塞控制（重点）
背
- 拥塞窗口（cwnd）
- **慢方法：**开始为 1，当没有超过 ssthresh(慢开始门限值) && 连接没有超时 那么我们就进行 *2 操作
- 拥塞避免：当慢方法进行到 超过 or 到达 ssthresh 值 那么就进行到这个值就好了，后面进行逐渐+1
- 当进行连接超时的时候，则将这个值 / 2 设置为 ssthresh 的值 ，后面进行慢方法即可
- **快重传：**当遇到了分组丢失也就是 ACK 响应异常，也下一个点高度就设置成当前节点 / 2
- **快回复：**也就是进行快重传之后采用拥塞避免
流量控制：让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接受
拥塞控制：对资源的需求大于可用资源
TCP的拥塞控制方法：慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复
TCP的运输连接管理（重点）
三次握手（进行建立连接）
四次挥手（也就是结束连接）
【计算机网络】TCP三次握手四次挥手（超级详细）_三次握手和四次挥手-CSDN博客
应用层(非重点 ，背一些重点即可)
域名系统DNS
域名系统DNS：用来把人们使用的机器名字（域名）转换为IP地址。
文件传输协议
远程终端协议TELNET
远程终端协议TELNET：允许用户在其所在地通过TCP连接注册到远地的另一个主机上。
万维网WWW
电子邮件
动态主机配置协议DHCP
总结图（重点）
网络安全
网络安全问题概述
主动攻击：
- 中断
- 篡改
- 伪造
- 恶意程序
- 拒接服务（重点）
Dos ： 攻击者（单个） 通过自己的攻击机子通过发送大量恶意请求使得服务器繁忙（好防止）
DDOS：攻击者通过操作多态肉鸡来进行发送大量的恶意请求