考完研补充题目图片进来。
方老师课程还有一些细节不够到位,不影响学习,但是初期如果想得多了,会有一些迷惑,后续要把这些补进去文章里,让文章更加好。
这里做出细化,尤其是针对数字,计算,保证无误。
OSI模型会考,相比于5层模型,在应用层和传输层之间,多了表示层和会话层。
注意流量控制,在笔记里,我是把流量控制放在传输层了,但是实际上传输层,网络层,链路层都可以进行流量控制,区别在于:
计算题型二:
注意奈氏准则,香农定理,以及波特率。
波特率(调制速率)是码元传输速率,因此实际速率=码元大小×波特率
实际上奈氏准则公式里的2W就是带宽为W前提下的波特率,反过来算波特率也别忘了码元。
三+1种交换的区别:
三种交换模式的时间计算
数据报交换,假设忽略节点处理时间以及传播时延,只关注发送的时间,那么要按照流水线的思路分析。
假设有n段,那么总时间T=第一个节点发送完全部分组+其余n-1个节点逐级转发完最后一个分组的时间
以10年真题看,首先确定有1000个分组,每一个分组有1000B。第一个节点发送要80s,而之后还要转发3-1=2级,因此还要有2×0.08ms的时间,选C
如果用报文交换呢?每一级都要消耗全部分组的时间,也就是说要3×80s
如果用电路交换呢?已经建立好链接的前提下,就是一级的时间即80s
总的来说,电路交换是最快的,报文交换比电路交换灵活点,但是损耗太大了,而分组交换相当于细分程度很高的流水线,可以逼近电路交换的速度,同时兼顾完美的灵活性。
再论2013年真题,直接用上述思路,报文交换是800×2,而分组交换是800+1
具体做题的时候,先通过波形判断是R系的,还是曼彻斯特系的,之后再内部区分。
不同调制:
我们学的只是无确认的无连接服务,实际上链路层有三种功能,逐级递进
可靠传输到底在哪一层?
实际上可靠传输是很复杂的,因此实际中都是在传输层实现,正好和TCP一起,方老师是这样讲的,但是在408考纲里面,可靠传输极限情况下可以放在链路层,因此考出来的话,实际上链路+网络+传输,都可以可靠传输。
可靠传输分类:
具体的讲解仍然是放在传输层里面。
分类:
题型1:CDMA细节(14年真题)
一个bit用一个码片表示,下图长度为8
乍一看浪费了8倍的空间,别急,还有一个要求,就是多个站点之间的码片要正交,结合线性代数的知识可以知道,8维向量,正交的向量个数最多是8个,也就是说,极限情况下可以同时让8个站点使用8个正交的码片。
这个情况下是不存在浪费的,8bit的融合数据里面能包含8×1个bit
好了,继续分析码片的性质,1对应原始码片,要表示0,就把码片01翻转,此时有趣的现象来了,这操作相当于码片对应的向量前面给负号,并不改变正交性。
发送过程很简单:
向量
线性叠加为什么呢?根源在于所有码片是正交的,那么叠加后的数据乘以某个码片,只有对应码片才能有结果,其他码片的内积都是0,所以实际上叠8个都是可以的
所以CDMA,效果好,抗干扰,保密性好,且不浪费,优点突出。
举例14年真题
首先审好题,C收到A发的数据,也就是说要用A的码片去解析
ALOHA,很老,简陋
ALOHA采用ack机制,如果发送方没有收到ack,代表冲突了,则经过随机事件后重发
时隙ALOHA将时间对齐,规定发送帧必须在时间片开头发送,这样可以降低碰撞率
CSMA整个系列的都可以一起讲,最开始讲一下CSMA/CD,之后的进行简化就可以。
CSMA是弱化版CSMA/CD协议,有三种,区分一下:
上图只列出两种情况,其实还有一种冲突的情况,就是争用期内发生碰撞,此时这几个协议都会暂停一段时间再监听,注意,这个冲突是通过监听实现的,而不是ack
CSMA/CA,CA是Avoid,CD是Detect,区别在于CD只能检测,而CA只能避免:
11年真题:在随机访问控制里面,ALOHA是用ack的,CSMA全系里面,只有CSMA/CA用ack
20年真题:CA的监听是通过RTS实现的,在第一个RTS被回复之前,前面所有RTS消耗的时间就是监听消耗的时间,是最长的。这道题图里给的RTS是被回复的第一个RTS,前面其实还有RTS,只不过被隐藏在IFS1里面了,因此IFS1就是最长的。
前两种MAC方式,都是平等的,但是轮询需要有一个主机,控制整个系统。
缺点在于,轮询过程本身有消耗,其次主机万一坏了就尴尬了(单点故障)
令牌传递协议是轮询的优化,去除了主机控制,用令牌去代替。
注意,令牌环网是逻辑环网,实际上还是星形的物理拓扑。
发送过程就是令牌在不断转圈:
说白了,令牌永远都在按顺序转,只是把发送数据和商量的过程藏在了转的过程里。
虽然去掉了主机,但是仍然会有单点故障,让环路断掉,好在可以用备用机顶替。
线缆区分看后缀(19真题)
BASE5:同轴电缆(数字后缀)
BASE-T:双绞线
BASE-F:光纤
以太网协议区分:
以17年真题为例,首先确定是一个基站,然后确定<目的站,源站,剩余>,即<AP,S,D>,所以B
交换机两点:
以14年为例,首先无目标,则广播23端口
此时自学习,记录a1-1端口,因此ack有目标不需要广播
16年同理,因为自学习机制,H2会被记录,因此H4反馈ack的时候,交换机端口上只有H2所在端口会转发ack,但是注意H4在到达交换机之前,还经过一个Hub,这里无条件广播的。
这一章是重中之重,不会的话大题就没了。
注意SDN这个考点,22年新加入,细化了。
SDN说白了就是集中管理,并且将控制层单独抽离出来,进行软件层面的编辑,然后下放给数据层,进行转发控制
SDN控制层在中间,向上把北向接口提供给程序员,进行软件的设计,向下把南向接口提供给硬件设备,至于如何兼容,就要靠Openflow之类的南向接口协议了。
22年真题考的就是南向接口,那么如果要继续考,无非就是流表本身或者北向接口了。
首先是ABCDE类IP地址,其次是CIDR,最后就是子网划分。
注意,CIDR中,子网号没有特例,分3位就是8个子网,而网内主机号要去掉两个特例(10,11)
出于网络安全考虑,专门划分了一些IP地址专用于局域网,比如10,172,192中的一些IP地址,专用与本地,又叫可重用地址
看12年真题,网络内部全1,因此子网掩码为0的位,都要置1,不要只置最后一节(那样就会选到B)
18年真题,考虑两个特例,全0为本地,只能作为源地址,全1为网内广播,只能作为目的地址
19年真题考察变长子网号分配法
,类似于计组里面的指令条数计算,因为这里是2进制的,所以当前位使用0,留出1给下一级用,因此前3级子网号为0,10,110,然后第四级要终止了,所以不留了,全用光,为1110,1111,即4位子网号
思路拓展一下,如果是6个子网呢?那就要多分一级了,前4级给4个子网号,最后一级用2个子网号,总结一下,k级变长分配,可以制造k+1个子网号。
21年的子网划分考的比较难,但是本质上无非就是两种子网划分方法的情况,考虑变长形式,3个子网就分两级,那么题干给的10,既可以作为变长的第一级,即10,110,110分法,也可以作为变长的第二级,即0,10,11分法,此时已经可以把(0,11,110,111这4个选项排除了),为什么00错了呢?因为00只能是定长,就得分00,01,10,11,4个子网了
之前说过,如果MTU=1500,那么偏移位恰好是可以满足8的倍数的,因此数据可以装满1480B
但是在21年真题里面,MTU换了一下
因此需要在数据(780B)范围内进行对齐,对8取余,把余数剪掉剩下的就是可以被整除的长度了,这里余4,776B就是极限的IP数据部分
所以切分成3个IP数据报,776+20,776+20,8+20,第二个分片总长度为796(算上报头),后面还有分片,所以MF=1
类型区分:
选择题:
11年考路由表,明确路由表是针对网络的,所以为了到达所有子网,需要把那两个未达子网的目标网络号统筹起来,因此得到子网掩码是255.255.255.0,下一跳是目标路由器的IP接口,即~.2,选D。注意区分下一跳和接口字段,下一跳是目标,而接口字段通常隐藏,就是从哪个门出去的意思。
15年考最长前缀匹配原则
16年考了一道看起来挺吓人的,仔细分析。通过网关和子网掩码可以提取出网络号,发现H1,H2在一个局域网,H3和H4在一个局域网。注意,对于IP通信来说,同一个局域网段的(网络号相同),才可以进行链路层通信,否则必须走网络层路由器,也就是说H1和H3要通信,就得走路由器R2,但是R2上面只给了一个网关,是给H3和H4的网关,因此H1压根就走不了网络层,更别说和H3通信了。
16年又考了一道狠的,考察了访问广域网的过程。首先是局域网发出一个分组,然后经过网关的NAT转换,变成路由器转发端口的IP,问题来了,这个IP是多少呢?关键在于30的网络号,在主机号里忽略掉两个特例00和11,剩下的就是01和10,分别对应201.1.3.9和201.1.3.10,R1占了一个9,因此这里用10。这道题综合考察了互联网转发过程,NAT,和IP地址,挺好。
18年本质上考的是ARP原理,这道题只是考了其中的MAC地址转换过程
22年真题,考网关是什么?首先,网关是一个局域网内部的IP地址,因此网关的网络号就是局域网的网络号(子网掩码同理),其次,网关要连在路由器上,所以用距离本网络最近的路由器的端口当网关
若干大题
TODO,后面写
这一块能出大题,所以同样重点,不可以糊弄。
这些协议都是应用层协议
距离
向量算法,使用UDP路径
向量算法,需要保证稳定,因此使用TCP协议OSPF细化一下吧,总共分为两大阶段:
描述
分组,发送一个简化版的数据库给邻居请求
分组,反馈给路由器,表示邻居需要更新更新
分组的形式发送确认
分组的形式反馈补充一下:
选择题挺简单,最难的是16年真题,这道题考了“坏消息传的慢”的过程。
R1,R2此时都为(目标网络,2,R3),R3为(目标网络,16,-),题目告诉你,R3只向R2通告了,R1是不受影响的,所以R2会先变成(目标网络,16,-),之后又会收到R1的通告,变成(目标网络,2+1,R1),此后就是满收敛的过程了,没有继续深入考了。这道题的关键在于,R3只向R2通告,而题目说的R2更新,是包括R3,R1各自通告一次后的结果,如果只考虑R3那一次,就会选C,其实还有一次R1呢,这是命题人的目的。
还有就是,我的笔记里那个例子没有说明(a,b,c)到底是代表什么,所以我自己复习都没看懂,实际上应该是(目标网络号,距离,下一跳),后面补上
ACK是标记,用于表示是否是反馈,而ack是确认号
ack到底是多一位还是正好,实际上普遍是ack多一位,比如收到了100,那么就ack(101),这样比较方便,发送方直接把窗口起始位置调成ack的值就可以,非常直观。后面你看到方老师给的图,基本都是这样。
注意区分,题目给出“收到x号帧的确认”,这是一种文字性描述,代表已经收到了x,但是如果是“ack=x”,那么实际上只代表收到了x-1
题型1:传输过程分析,11,12年真题,这个简单
题型2:窗口大小限制(17年真题)
首先明确帧号(数据下标)默认从0开始,比如2bit编号,数据号就是0,1,2,3,而窗口大小,确实就是长度,从1开始
GBN和SR是统一看的,凡是采用窗口协议,nbit编码,那么两方窗口之和≤ 2 n 2^n 2n
GBN协议中,接收至少=1,那么发送端窗口尺寸最大 2 n ? 1 2^n-1 2n?1
考虑SR协议,两方窗口要相等才最好,因此单方窗口最大是 2 n ? 1 2^{n-1} 2n?1,最佳也应该是这个值。
举个极端的例子证明为什么窗口总和最大为 2 n 2^n 2n,以n=3举例,如果窗口大小为8(危险),那么最多同时发0-7,那么接下来0号帧就会有歧义:
关键是接收方无法确定确认帧是否丢失,所以窗口大小要让出一个来,不可以是 2 n 2^n 2n
17年真题直接秒了
题型3:信道利用率(超高频考点,基本每年)
本质上,是单个周期内,发送数据的时间占比(剩余的时间就是空闲时间)
停等协议最好计算,一个周期=发送一个帧+RTT
GBN协议和SR本质上是流水线,因此需要让流水线跑满才能保证信道利用率最大(反之,退化为停等)
此时就要考虑传播时延,你要保证在一帧的整个周期内
,数据帧发送是不间断的,即一个窗口的传输时间≥周期
,左右同乘数据率,则一个窗口的数据量≥一个周期内的最大数据传送量
以13年举例。
首先,桢长度不确定,取最小的极限情况,原因是如果帧更大,那么发送的数据量绝对满足流水线要求,但是反过来就不一定了,帧变小会导致窗口的数据量缩水,不见得可以满足。
之后计算一个周期发送的帧数量为10.4,也就是说窗口大小至少要有11,对应4bit编码
在看14年,先算一帧周期,0.08ms+2×50ms,约等于100ms,此时一个窗口的数据量为8Mb<10Mb的周期极限数据量,就知道跑不满流水线,此时效率为80%,因此实际速率是80Mb/s
15年,本质一样,你先算极限情况下一个周期可以发多少帧,单帧62.5ms,一个周期有9个帧,然后用效率卡一下是7.2个帧,也就是说至少8个帧,注意陷阱,GBN窗口大小限制
是
2
n
?
1
2^n-1
2n?1,所以最后是4bit编码
16题更简单,停等,设未知数套公式,信道利用率=传输时间/一帧周期
18年把确认帧改为1000B,因此周期公式要变长一点,所以周期是2000ms,但是注意,ACK虽然也是传输时延,但是并不是数据的传输时延,因此真正的数据发送时间只有800ms,结果为40%
关于ssthresh,cwnd在慢开始过程中是指数增长的,但是ssthresh并不是指数级,比如ss=12,但是cwnd原来是8,下一轮到底是从16开始进入拥塞避免还是从12呢?
很显然,是12,符合直觉,所以拥塞避免算法的开端一定是ssthresh。
关于下调,无论是拥塞还是3ACK,都代表ssthresh不合理,通通要腰斩。区别仅在于cwnd,拥塞下调的彻底,直接归1,慢开始,而3ACK要跳过慢开始,直接拥塞避免,因此从ssthresh开始,即cwnd=ssthresh(下调后的)
我们默认都是消耗序号的。
三次握手比较简单,四次挥手有一点细节。
就是断开连接的通知,FIN=1,而响应则FIN=0.
其次就是,被动方第一次是响应,第二次是断开,细节在于这两次实际上可以理解为一次通知分开了,为什么呢?一来,他们的ACK=1,二来他们的ack值相等,都是u+1,所以本质上算是一次的,只不过这里分开了,更加灵活。
前面说,TCP是面向字节流传输的,但是却是封装在数据报里面的,所以到底怎么传输的?
在窗口控制中,数据是以字节为单位的,比如一轮发送半个窗口的数据,而这些数据要传输,必然是要封装TCP报头的,如果1B数据就要一个TCP报头,很显然不合理,因此实际上是把一轮数据封装到TCP报头的,也就是一个TCP段。
所以这两者不冲突,面向字节流,指的是窗口单位是字节,而一轮GBN可以发送很多数据,这些数据被一次性打包到TCP报文里了。
再提一嘴段长
的概念,其实就是有效载荷,最大段长和MSS字段一致
题型1:TCP首部细节计算
ack与seq,段长的关系,seq代表第一个字节的下标,因此本段最后一个字节的下标为seq+段长-1
,因为ack要下一段的第一个字节,因此要再加一,正好和-1抵消,因此ack=seq+段长,所以ack为下一个段的第一字节,这种设定是非常优秀的,计算很简洁,如果选择题碰上了考的很细节的,不确定请务必画个图分析一下下标到底差多少。
09年真题,直接加
11年真题,1段的确认号=2段的seq,直接用3段seq-2段长度
13年真题,新的seq=收到的ack,而反馈的ack=收到的seq+段长,因此是2013,注意不要算成2014(如果真考出来可能就会有一批人错)
题型2:TCP建立连接/断开细节
三次握手中,前两次必然消耗序号,最经典的考法就是考两侧的seq和ack
进阶一点还会考第三次握手,假如第一次握手用的是seq,关键在于,第三次握手如果不带数据,就不会消耗序号,这句话其实有更深层次的统一性。如果你第三次握手不带数据,那么不消耗序号,发送第一个数据的时候,seq=seq+1,如果第三次握手带数据,则消耗序号,实际上你发送第一段数据的时候的seq也是seq+1,也就是说,无论你是否选择在第三次握手带数据,反正你第一次发数据的seq一定是第一次握手的seq+1
看20年真题,你无需管他到底第三次握手带不带数据,反正第一次发数据的seq=1000+1=1001,所以最后总数据=5000-1001+1=4000B,选C
4次挥手中,还会考C/S端的状态变化细节,就是那张图:
21年真题,直接秒了,三次挥手后C变成TIME-WAIT,选B,送分。
22年真题,考了2MSL的细节知识点,最短时间的条件是2,3次挥手无间隔,也就是说S端的close-wait时间段掐没了
题型2:拥塞控制:
其实过程已经很详细了,这里再稍微多点做题细节
首先需要明白cwnd变化的时机,就是在收到ack的一瞬间就变化,以09年真题为例,第4个RTT···收到应答时
,也就是说,这一瞬间cwnd已经变化了,所以在8的基础上线性增1即可,即9
其次注意发送窗口,拥塞窗口,接受窗口三者的关系,如14年真题,一看题干就是考你拥塞控制+两窗口取最小,拥塞控制结果为cwnd=12,但是rwnd=10,所以取10,选A
15年真题打烟雾弹,首先是拥塞控制初始阈值,其实就是ssthresh,然后还有一个接受窗口的隐含条件,即接收方有一个缓存,这个缓存剩余的空间就是反馈的rwnd,因为缓存数据没有被取走,所以rwnd是一直在减少的,cwnd又在增加,因此这道题考的绕了个弯,最后还是考这俩窗口的关系,最后rwnd=1,cwnd=16,取1,选A
注意“最快”,“最慢”的表述,有的题不告诉你ssthresh,让你求到达一个wnd的时间,比如17年是最快,所以慢开始,而20年是最慢,所以直接用拥塞避免线性增长。
需要区分1+4级机构:
16年真题,问的是域名服务器的DNS查询,因此用户那一次请求不算,从本地服务器算起,因此最少是0,最多的话,分了4段就是就是4次。具体过程为,先从根得到com的IP,然后从com得到xyz的IP,然后从xyz得到abc的IP,然后abc得到www的IP,此时已经可以直接访问www的IP了。
20年真题结合了HTTP协议考察上网过程,该过程包括了DNS解析+数据传输(TCP建立连接+网页数据传输),后者需要2个RTT,DNS解析最小和最大分别是0和3个RTT,因此选D
还需要再辨析一下TCP建立连接的消耗时间,从TCP三次握手过程来看,乍一看TCP建立连接要1.5个RTT,但是你要知道第三次握手是可以带数据的,也就是说第三次握手本身已经相当于开始与服务器进行交互了,所以第三次握手完全可以和http请求绑定在一起,从这个角度来看,建立TCP链接实际上只需要1个RTT,因此从建立连接到获取数据其实是2个RTT
两个要点:
不同版本的交互流程:
HTTP报文分析,注意如下字段:
从http协议开始,已经可以从头到脚把网络走一遍了:
14年真题本质上是在考这个,SMTP是应用层协议,如果不调用,那么后续就不可能用到了
15年真题考了HTTP报文,注意connection字段
16年真题考了HTTP传输过程,1.1协议下,问至少
,就要用流水线传输,因此选B
拓展一下,在流水线+1.1协议的前提下,窗口是会不断增长的,如果一个文件的大小小于一个窗口,那么一轮发送多少文件呢?答案是一个,即使窗口大于文件大小,一次最多也只能发送一个对象,不然无法区分,也就是说如果考的难一点,就会出现一个现象:刚开始文件越发越快,后面文件发送速度就饱和了,一个RTT一个对象。
本地域名服务器和代理服务器的区别,代理服务器是针对URL资源的,比如你的b站视频,网页,而本地域名服务器是针对<域名,IP>的键值对的。