网络工程师学习笔记(共11章)-第2部分

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　　使用UDP协议包括：TFTP、SNMP、NFS、DNS

　　UDP使用底层的互联网协议来传送报文，同IP一样提供不可靠的无连接数据报传输服务。它不提供报文到达确认、排序、及流量控制等功能。

　　2、UDP的报报文格式

　　每个UDP报文分UDP报头和UDP数据区两部分。报头由四个16位长（8字节）字段组成，分别说明该报文的源端口、目的端口、报文长度以及校验和。

　　3、UDP协议的分层与封装

　　在TCP/IP协议层次模型中，UDP位于IP层之上。应用程序访问UDP层然后使用IP层传送数据报。IP层的报头指明了源主机和目的主机地址，而UDP层的报头指明了主机上的源端口和目的端口。

　　4、UDP的复用、分解与端口

　　UDP软件应用程序之间的复用与分解都要通过端口机制来实现。每个应用程序在发送数据报之前必须与操作系统协商以获得协议端口和相应的端口号。

　　UDP分解操作：从IP层接收了数据报之后，根据UDP的目的端口号进行分解操作。

　　UDP端口号指定有两种方式：由管理机构指定的为著名端口和动态绑定的方式。

　　六、可靠的数据流传输TCP

　　1、TCP/IP的可靠传输服务五个特征：面向数据流、虚电路连接、有缓冲的传输、无结构的数据流、全双工的连接。

　　2、TCP采用了具有重传功能的肯定确认技术作为可靠数据流传输服务的基础。

　　3、为了提高数据流传输过程的效率，在上述基础上引入滑动窗口协议，它允许发送方在等待一个确认之前可以发送多个分组。滑动窗口协议规定只需重传未被确认的分组，且未被确认的分组数最多为窗口的大小。

　　4、TCP功能

　　TCP定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数据和确认信息的格式，以及计算机为了确保数据的正确到达而采取的措施。

　　5、TCP连接使用是一个虚电路连接，连接使用一对端点来标识，端点定义为一对整数（host；port）其中host是主机的IP地址，port是该主机上TCP端口号。

　　6、TCP使用专门的滑动窗口协议机制来解决传输效率和流量控制这两个问题，TCP采用的滑动窗口机制解决了端到端的流量控制，但并未解决整个网络的拥塞控制。

　　7、TCP允许随时改变窗口小，通过通告值来说明接收方还能再接收多少数据，通告值增加，发送方扩大发送滑动窗口；通告值减小，发送方缩小发送窗口。

　　8、TCP的报文格式

　　报文分为两部分：报头和数据，报头携带了所需要的标识和控制信息。

　　确认号字段指示本机希望接收下一个字节组的序号；

　　顺序号字段的值是该报文段流向上的数据流的位置，即发送序号；

　　确认号指的是与该报文段流向相反方向的数据流。

　　9、TCP使用6位长的码位来指示报文段的应用目的和内容

　　URG紧急指针字段可用；ACK确认字段可用；PSH请求急近操作；RST连接复位；SYN同步序号；FIN发送方字节流结束。

　　10、TCP的三次握手

　　为了建立一个TCP连接，两个系统需要同步其初始TCP序号ISN。序号用于跟踪通信顺序并确保多个包传输时没有丢失。初始序号是TCP连接建立时的起始编号。

　　同步是通过交换携带有ISN和1位称为SYN的控制位的数据包来实现的。

　　握手可由一方发起也可以双方发起，建立就可以实现双向对等地数据流动，没有主从关系。

第3章　局域网技术

　　主要内容：1、局域网定义和特性

　　2、各种流行的局域网技术

　　3、高速局域网技术

　　4、基于交换的局域网技术

　　5、无线局域网技术及城域网技术

　　一、局域网定义和特性

　　局域网（Local　Area　Network）即LAN：将小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络。

　　1、局域网三个特性：（1）高数据速率在0。1…100Mbps（2）短距离0。1…25Km（3）低误码率10…8…10…11。

　　2、决定局域网特性的三个技术：（1）用以传输数据的介质（2）用以连接各种设备的拓扑结构（3）用以共享资源的介质控制方法。

　　3、设计一个好的介质访问控制协议三个基本目标：（1）协议要简单（2）获得有效的通道利用率（3）对网上各站点用户的公平合理。

　　二、以太网Ethernet　IEEE802。3

　　以太网是一种总路线型局域网，采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD介质访问控制方法。

　　1、载波监听多路访问

　　CSMA的控制方案：（1）一个站要发送，首先需要监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。（2）如果介质是空闲的，则可以发送。（3）如果介质忙，则等待一段间隔后再重试。

　　坚持退避算法：

　　（1）非坚持CSMA：假如介质是空闲的，则发送；假如介质是忙的，等待一段时间，重复第一步。利用随机的重传时间来减少冲突的概率，缺点：是即使有几个站有数据发送，介质仍然可能牌空闲状态，介质的利用率较低。

　　（2）1…坚持CSMA：假如介质是空闲的，则发送；假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，立即发送；假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。缺点：假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免的。

　　（3）P…坚持CSMA：假如介质是空闲的，则以P的概率发送，而以（1…P）的概率延迟一个时间单位，时间单位等于最大的传播延迟时间；假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，重复第一步；假如发送被延迟一个时间单位，则重复第一步。

　　2、载波监听多路访问/冲突检测

　　这种协议广泛运用在局域网内，每个帧发送期间，同时有检测冲突的能力，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，通知总线上各站冲突已经发生，这样通道的容量不致因白白传送已经损坏的帧而浪费。

　　冲突检测的时间：对基带总线，等于任意两个站之间最大的传播延迟的两倍；对于宽带总线，冲突检测时间等于任意两个站之间最大传播延迟时间的四倍。

　　3、二进制退避算法：

　　（1）对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参量为L=2；

　　（2）退避间隔取1…L个时间片中的一个随机数，1个时间片等于2a；

　　（3）当帧重复发生一次冲突时，则将参量L加倍；

　　（4）设置一个最大重传次数，则不再重传，并报告出错。

三、标记环网Toke　Ring　IEEE802。5

　　1、标记的工作过程：

　　标记环网又称权标网，这种介质访问使用一个标记沿着环循环，当各站都没有帧发送时，标记的形式为01111111，称空标记。当一个站要发送帧时，需要等待空标记通过，然后将它改为忙标记011111110。并紧跟着忙标记，把数据发送到环上。由于标记是忙状态，所以其他站不能发送帧，必须等待。发送的帧在环上循环一周后再回到发送站，将该帧从环上移去。同时将忙标记改为空标记，传至后面的站，使之获得发送帧的许可权。

　　2、环上长度用位计算，其公式为：存在环上的位数等于传播延迟（5μs/km）×发送介质长度×数据速率＋中继器延迟。对于1km长、1Mbps速率、20个站点，存在于环上的位数为25位。

　　3、站点接收帧的过程：当帧通过站时，该站将帧的目的地址和本站的地址相比较，如地址相符合，则将帧放入接收缓冲器，再输入站，同时将帧送回至环上；如地址不符合，则简单地将数据重新送入环。

　　4、优先级策略

　　标记环网上的各个站点可以成不同的优先级，采用分布式高度算法实现。控制帧的格式如下：P优先级、T空忙、M监视位、预约位

　　四、光纤分布式数据接口FDDI　ISO9314

　　1、FDDI和标记环介质访问控制标准接近，有以下几点好处：

　　（1）标记环协议在重负载条件下，运行效率很高，因此FDDI可得到同样的效率。

　　（2）使用相似的帧格式，全球不同速率的环网互连，在后面网络互加这一章将要讨论这个问题

　　（3）已经熟悉IEEE802。5的人很容易了解FDDI

　　（4）已经积累了IEEE802。5的实践经验，特别是将它做集成电路片的经济，用于FDDI系统和元件的制造。

　　2、FDDI技术

　　（1）数据编码：用有光脉冲表示为1，没有光能量表示为0。FDDI采用一种全新的编码技术，称为4B/5B。每次对四位数据进行编码，每四位数据编码成五位符号，用光的存在和没有来代表五位符号中每一位是1还是0。这种编码使效率提高为80％。为了得到信号同步，采用了二级编码的方法，先按4B/5B编码，然后再用一种称为倒相的不归零制编码NRZI，其原理类似于差分编码。

　　（2）时钟偏移：　FDDI分布式时钟方案，每个站有独立的时钟和弹性缓冲器。进入站点缓冲器的数据时钟是按照输入信号的时钟确定的，但是，从缓冲器输出的信号时钟是根据站的时钟确定的，这种方案使环中中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。

　　3、FDDI帧格式：

　　由此可知：FDDI　MAC帧和IEEE802。5的帧十分相似，不同之处包括：FDDI帧含有前文，对高数据率下时钟同步十分重要；允许在网内使用16位和48位地址，比IEEE802。5更加灵活；控制帧也有不同。

　　4、FDDI协议

　　FDDI和IEEE802。5的两个主要区别：

　　（1）FDDI协议规定发送站发送完帧后，立即发送一幅新的标记帧，而IEEE802。5规定当发送出去的帧的前沿回送至发送站时，才发送新的标记帧。

　　（2）容量分配方案不同，两者都可采用单个标记形式，对环上各站点提供同等公平的访问权，也可优先分配给某些站点。IEEE802。5使用优先级和预约方案。

　　5、为了同时满足两种通信类型的要求，FDDI定义了同步和异步两种通信类型，定义一个目标标记循环时间TTRT，每个站点都存在有同样的一个TTRT值。

五、局域网标准

　　IEEE802委员会是由IEEE计算机学会于1980年2月成立的，其目的是为局域网内的数字设备提供一套连接的标准，后来又扩大到城域网。

　　1、服务访问点SAP

　　在参考模型中，每个实体和另一个实体的同层实体按协议进行通信。而一个系统内，实体和上下层间通过接口进行通信。用服务访问点SAP来定义接口。

　　2、逻辑连接控制子层LLC

　　IEEE802规定两种类型的链路服务：无连接LLC（类型1），信息帧在LLC实体间，无需要在同等层实体间事先建立逻辑链路，对这种LLC帧既不确认，也无任何流量控制或差错恢复功能。

　　面向连接LLC（类型2），任何信息帧，交换前在一对LLC实体间必须建立逻辑链路。在数据传送方式中，信息帧依次序发送，并提供差错恢复和流量控制功能。

　　3、介质访问控制子层MAC

　　IEEE802规定的MAC有CSMA/CD、标记总线、标记环等。

　　4、服务原语

　　（1）ISO服务原语类型

　　REQUEST原语用以使服务用户能从服务提供者那里请求一定的服务，如建立连接、发送数据