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計算機網路第七版謝希仁重點總結

發布時間:2024-03-28 21:14:05

Ⅰ ipv4的0x0800什麼意思

就是代表IP協議網路。
在二層mac幀里表示,因為除了IP協議網路外,還有ATM網路,FDDI網路等,網路類型。

計算機網路基礎簡答題!only2!

最簡單的定義是:一些相互連接的、自治的計算機的集合。
從計算機與通信技術相結合的廣義觀點:計算機技術與通信技術相結合,實現遠程信息處理和進一步共享資源的系統。
從物理機構:計算機網路又可以定義為在協議控制下,由若干計算機、終端設備、數據傳輸設備和通信控制處理機等組成的系統集合。
一個計算機網路應當有三個主要的組成部分:
1.若干個主機。他們向個用戶提供服務。
2.一個通信子網。他有依稀專用的終點交換機和連接這些節點的通信鏈路所組成。
3.一系列的通信協議。

計算機網路的功能是為用戶提供交流信息的途徑,提供人際通信手段,讓用戶可以做遠程信息處理,可以在本地也可以跨地域地共享軟體、硬體和數據資源,提高可靠性,節省費用,便於擴充以及協同處理等

Ⅲ 計算機網路總結:計算機網路重點知識總結

《計算機網路》課程總結

目錄

一、 對老師的印象

二、 對計算機網路的認識

三、 計算機網路實踐課程的學習歷程與收獲

四、灶悉叢 計算機網路筆記整理

五、 總結

對老師的印象

一、 整體印象

對於老師的印象應該追溯到上個學期,上個學期選了短學期的課《數據結構課程設計》,當時選擇這門課的時候並沒有考慮自己是否對它了解

只是為了單純的湊學分。但是通過第一節課的了解,感覺天都塌了下來。這個課的基礎是C 語言和《數據結構》,這兩門課我其實都沒有學過,我感覺老師說的真的很對,沒有學過這些就可以退掉這門課,我們果斷退掉了這門課。當時對老師的印象就是很嚴格,要求很高,後來我們想想其實是對課程本身的一種恐懼感。

二、二次印象

老師真是太敬業啦,其實從老師進教室的那一刻就看出老師挺著肚子,有了寶寶。當時就想,老師都這樣了為什麼還要來上課,很是佩服老師的敬業精神。而且以前陸大嚴格的影響全都被老師的講課的內容所掩蓋,我沒有上過老師的課,但第一次上老師的就感覺老師教的很好,其實大學里好多老師的學歷很高,但有些老師真的不會講課,至少讓大部分同學感覺他講的不好。但是我感覺老師在講課方面很有自己的想法。

三、對同學的態度

在《計算機網路課程設計》的實驗課上,老師給我們操作演示,為每一個學生悉心指導,我覺得老師真的很親民,對於網路的搭建,老師給我們演示了web 服務的構建,DNS 伺服器和FTP 的設置,以及最終的客戶端設置,很少有老師這樣耐心指導。最後老師收作業的方式也是很好,避免了有的同學投機,我覺得很不錯。

對計算機網路的認識

一、定義

計算機網路,是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備,通過通信線路連接起來,在網路操作系統,網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下,實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

二、發展歷程

1. 第一代計算機網路

其實計算機的發展速度遠超過人們的想像,在20世紀50年代,人們利用通信線路,將多台終端設備連接到一台計算機上,構成「主機-終端」系統,這里的終端不能夠單獨進行數據處理,僅能完成簡單的輸入輸出,所有數據處理和通信處理任務均由計算機主機完成。現在的終端指的就是一台獨立的計算機,不僅可以輸入輸出,還可以處理數據。其實這個時期並不算是真正的計算機網路,應該稱為偽計算機網路。

2. 第二代計算機網路

到了上個世紀60年代,獨立的終端有了處理數據的能力,例如美國的

ARPAnet 網路。第二代計算機網路主要用於傳輸和交換信息,因為沒有成熟的操作系統,資源共享不高。

3. 第三代計算機網路

70年代,出現了許多協議,比如TCP/IP協議。其主要特徵就是所有的計算機遵守同一種網路協議,突出資源共享(硬體、軟體和數據)。

4. 第四代計算機網路

90年代開始,微電子技術、大規模集成電路技術、光通技術和計算機技術不斷發展,為計算機網路技術的發展提供了有力的支持。信息綜合化和傳輸高速化是第四代計算機網路的特點。

三、網路傳輸媒體

網路傳輸媒體也稱,傳輸介質或傳輸媒介。就好像一條條水管,所有的自來水從自來水廠到家裡,都要經過水管,水管相當於一種媒介。分為有線傳輸和無線傳輸。在傳輸過程中要盡可能保證信號的真實性,所以對於有線傳輸的材質等要求比較高。

四、網路拓撲

由於在大二時沒有學《網路技術基礎》,所以這個學期同時學《網路技術基礎》和《計算機網路》,前一門課是後一門課的基礎,在學習網路拓撲機構的時候,了解到其實總體分為,星型和匯流排型,對於這個為了更好的理解拓撲結構,我們搭建了一個小型的網路。可以實現三個實驗室,每個實驗室中的計算機可以相互通信,不同實驗室中計算機不可以通信,其實可以形成了樹型結構。以下是我利用思科的一個軟體做的一個網路拓撲結構:

計算機網路課程設計的學習過程與收隱櫻獲

一、小組的建立

1. 一開5個人,對於實驗任務一直不太理解,只知道要配置三個伺服器,分別是DNS 伺服器配置、FTP 配置、WEB 伺服器配置,一個客戶端的配置。在還有一周的時間就要叫作業的時候,我們重新組隊,進行認真分析。

2. 實驗內容對於實驗的能容,每個配置都講了很多,比較詳細。但最讓人不能理解的就是必須在Windows server 2003系統下進行操作,這就帶來了一個問題,只能在實驗室做,其實我們的能力有限,在實驗室的兩節課根本不夠。我們通過學習老師的操作過程,大致了解了配置方法,但是並沒有真正理解最後的內在關系。我們在周一晚課時,去實驗室進行實驗。在操作的過程中,我們不斷遇到各種問題,我們通過網路查資料,翻看老師的課件和實驗例子,不斷的改進,後來我突然明白了他們的內在聯系。

3. 具體的原理:首先要配置web 和ftp ,在設置IP 地址時要選擇自身計算機的IP 地址,web 需要建立一個網站首頁,其實就是一個簡單的html 文件。ftp 可以傳輸文件,所以要在設置ftp 的電腦上新建一個路徑,按照老師的要求將小組作業存放在這個路徑下。此時可以通過訪問web 和ftp 的IP 進行網頁的瀏覽和作業的檢查。但是IP 地址不方便記憶,所以要通過DNS 伺服器為每個IP



置域名。DNS 設置域名是從後往前設置的,依次是新建域,新建區域,新建主機,例如 ,這樣就可以通過域名進行訪問。最後就是客戶端,其實這個是最簡單的,只需要將首選DNS 伺服器的IP 地址改成配置DNS 伺服器的那台計算機的IP 地址就可以啦,這樣就可以在任何一台電腦上訪問web 和ftp 。

4. 收獲:最大的收獲就是一定要去做,親自動手去做才能發現問題。實踐去做才能有所收獲,在最後成功的那一刻,會有一種成就感。這種成就感是無法被任何其他事情所代替,困難問題是有,但這不是一個奮斗的年紀嗎?

計算機網路筆記整理

總結

一、認識

對於計算機的認識是在小學開始,但從小學到大學基本上沒有什麼深刻的認識改變。只是特別淺層次的認識,比如可以用計算機打字,可以上網查資料,可以玩游戲,可以看視頻,可以聽歌等等。隨著計算機的快速發展,網路的搭建使計算機的價值得到了最大的體現。計算機網路到底怎麼連接計算機的,到底是什麼組成了那個看不見的網路。

二、收獲

1. 首先我知道計算機網路的分類組成,知道區域網,城域網,廣域網是什麼意思。知道學校其實就是一個區域網,我們每天都會用到的172.18.20.5無線網其實就是區域網。

2. 知道計算機之間是通過傳輸媒體完成傳輸,有形媒介和無形媒介,知道雙絞線是什麼,我們宿舍里用的網線就是雙絞線,裡面有八根線,每兩根在一起。

3. 計算機的數據在傳輸過程中其實要經過一個復雜的程序,從一個用戶到另一個用戶,數據分別要經過應用層,表示層,會話層,傳輸層,網路層,數據鏈路層,最終的物理層。

4. 所有的資源共享得益於遵照相同的協議,例如TCP/IP協議,不同的層次之間也會有一個標準的協議進行傳輸。

5.了解IP 地址的組成,網路號,主機號,A 類、B 類、C 類。路由器IP 地址的配置,網路傳輸過程中的加密等問題。

Ⅳ 2019年同等學力申碩計算機綜合試題解析--計算機網路

本文解析的原文出處都是《計算機網路第七版謝希仁》

一、填空題

1.  乙太網的爭用期是指(乙太網的端到端往返時間2 ),乙太網發送數據使用(曼切斯特)編碼

解析: 第一空出處教材P88,第七段第三句: 「因此乙太網的端到端往返時間2 稱為爭用期」

第二空原話出處教材p86,第二段第一句:「 乙太網發送的數據都使用曼切斯特編碼 的信號」

2.  一個廣域網傳輸比特率是4Kbps,傳播時延為20ms,若採用停-等協議效率是50%,幀長至少為(160)位

解析: 停止等待協議概念出處P213,

傳播時延為20ms,則往返時延rtt為40ms,效率即為信道利用率,設分組時延為T, , 忽略不計,把已知數據代入公式求出

幀長度為 (式子中有單位轉換),因此幀長度最少為160位。

3.  一個網段的網路號為130.10.3.0/21,子網掩碼可以寫為(255.255.248.0)

解析:用位與的方法即可求出。

4.  TCP協議中發送窗口的大小應該由(擁塞)窗口和(接收)窗口中較小的一個決定

二、 選擇題

1. 數據鏈鏈路層採用後退N幀協議,若發送窗口大小是16,那至少需要(C)位序號才能保證不出錯

A. 7 

B.6  

C.5 

D.4

解析: 發窗口的大小  ,n代表序號位數,n位序號要減去0的組合,最大窗口只有n個1表示為 ,因此該題選C

2. 一台主機的IP地址為152.68.70.3,子網掩碼為255.255.224.0,必須路由器才能與該主機通信的是(A)

A.152.68.62.23

B.152.68.67.15

C.152.68.85.220

D.152.68.90.30

解析: 根據子網掩碼可知網路號是19位,主機IP為152.68.70.3,與子網掩碼按位求與,其網路號為152.68.64.0,把子網掩碼與選項中ip按位求與得到,A的網路號為152.68.32.0,其他選項的網路號為152.68.64.0,因此A與題干中ip不在一個網路,因此要路由器通信。

3.  對分片後的數據進行重組的是(B)

A.中間主機

B. 目的主機

C. 核心路由器

D.下一跳路由器

解析: IP協議規定,只有最終的目的主機才可以對分片數據報進行重組,這樣做有兩個好處:首先,在目的主機上進行重組減少了路由器的計算量,當轉發一個IP數據報時,路由器不需要知道它是不是個分片;其次,路由器可以為每個分片獨立選擇路由,每個分片到達目的地所經過的路徑可以不同。

4.  CIDR地址塊192.168.10.0/20所包含的IP地址范圍是(D)

A.192.168.10.0-192.168.12.255

B.192.168.10.0-192.168.13.255

C.192.168.10.0-192.168.14.255

D.192.168.10.0-192.168.15.255

解析: 根據題干192.168.10.0/20可以得到

子網掩碼是 ,

IP地址的二進製表示為:

因此原題干IP范圍為

192.168.10.0-192.168.15.255

5. 一個由25台計算機組成的通信網路,網路中任意兩台計算機之間的往返時延為20ms,他們之間採用UDP協議進行請求和響應,如果40ms內未收到響應,該計算機立即重傳請求,但很快網路發生崩潰,解決辦法是(D)

A.增加超時計時器時間

B.增加路由中隊列長度

C.在接收方使用滑動窗口機制防止緩沖區溢出

D.超時後重傳請求時,使用二進制指數退避演算法

解析: P88,二進制指數退避演算法用來確定碰撞後重傳時機,這種演算法讓發生碰撞的站在停止發送數據後,不是等待信道變為空閑後就立即再發送數據,而是推遲一個隨機的時間。

三、名詞解釋

1.BGP協議

解析: (P164第三段和第四段)

BGP邊界網關協議,是不同AS的路由器之間交換路由信息的協議。BGP力求尋找一條能夠到達目的網路且比較好的路由,而並非要尋找一條最佳路由。BGP採用路徑向量路由選擇協議。

2.DHCP協議

解析: (P295-P296)

動態主機配置協議DHCP提供了一種機制,即插即用連網,這種機制允許一台計算機加入新的網路和獲取IP地址而不用手工參與。DHCP對於運行客戶軟體和服務軟體器軟體都適用。DHCP使用客戶伺服器方式。DHCP伺服器分配給DHCP客戶的IP是臨時的,因此DHCP客戶只能在一段有限時間內使用這個分配到的IP地址。

四、計算

1. 一台路由器收到一個1500位元組的IPv4分組,IP頭部為20位元組,如果需要將該分組轉發到一個MTU為500位元組的鏈路上,

1)該IP分組共分成幾個分片,長度分別為多少位元組

2)最後一個分片的片偏移是多少位元組

解析:

(1)IP頭部20個位元組,而轉發mtu500位元組,因此數據量只有480位元組。1500個位元組分成4組,前三組都是480+20 = 500位元組,其中數據長度為480位元組,共用了1440個位元組,原來的數據量為1500-20=1480,因此第四組長度為 1480-1440 +20= 60位元組,其中數據長度為40位元組。

(2)最後一個分片的片偏移了三個分組,mtu大小為500位元組,ip佔20個位元組,每片大小最大為480,片偏移必須為8位元組的整數倍。

第一個片偏移是:0/8 = 0,第二個片偏移是:480/8=60;

第三個片偏移是:480*2/8=960/8=120, 第四個片偏移是:480*3/8=1440/8=180, 因此得到答案180。

2. 一個TCP連接使用256Kbps鏈路,其端到端的傳輸時延為128ms,實際吞吐量是128Kbps,若忽略數據封裝開銷及接收方響應分組的發送時間,發送窗口大小是多少位元組

解析: 實際吞吐量為128Kbps,使用的是256Kbps的鏈路,則說明信道利用率只有50%

ms,發送窗口大小即發送分組長度的大小,根據信道利用率公式: , 其中 忽略不計,rtt代入公式求出分組時間T=256ms,

則窗口大小為

3. 客戶端C和S之間建立一個TCP連接,該連接總是以1KB的最大段長發送TCP段,C有足夠數據發送,當擁塞窗口為32KB時,收到了三個重復的ACK報文,如果接下來4個RTT時間內TCP段的傳輸是成功的,那麼在當四個RTT時間內發送的TCP段都得到ACK,擁塞窗口大小是多少?採用了怎樣的擁塞機制?

解析: (P234-P235)有題干可知MSS=1KB,當收到3個重復確認時,就知道接收方確實沒有收到最近發的那個報文段,立即使用 快重傳 ,此時不是用慢啟動而是使用 快恢復 演算法,接下來的 第一個rtt ,發送放調整門限ssthresh = cwnd /2 = 32/2 = 16KB,於此同時設置擁塞窗口cwnd = ssthresh = 16KB。之後並開始執行 擁塞避免演算法 ,因此接下來的連續 3個rtt 都是連續加法增大,因此最終擁塞窗口cwnd = 16+3*MSS = 19KB

因此該擁塞機制過程為: 快重傳 → 快恢復 → 擁塞避免

Ⅳ 運輸層知識要點——謝希仁《計算機網路》

為了在計算機網路中有條不紊地交換數據,就必須遵守一些事先約定好的規則。這些規則明確規定了所 交換數據的格式 以及有關的 同步 問題。

同步的含義:在一定條件下應當發生什麼事件,因而含有時序的意思。

網路協議:為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。

網路協議由以下三個要素組成:

   1)語法:即數據與控制信息的結構或格式

   2)語義:即需要發出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種反應

   3)同步:即事件實現順序的詳細說明

一、運輸層協議的概述

   1.1 進程之間的通信

   1.2 運輸層的兩個主要協議

   1.3 運輸層的埠

二、用戶數據報協議UDP

   2.1 UDP概述

   2.2 UDP的首部格式

三、傳輸控制協議TCP概述

   3.1 TCP的最主要的特點

   3.2 TCP的連接

四、可靠傳輸的工作原理

   4.1 停止等待協議

   4.2 連續ARQ協議

五、TCP報文段的首部格式

六、TCP可靠傳輸的實現

   6.1 以位元組為單位的滑動窗口

   6.2 超時重傳時間的選擇

   6.3 選擇確認SACK

七、TCP的流量控制

   7.1 利用滑動窗口實現流量控制

   7.2 必須考慮傳輸效率

八、TCP的擁塞控制

   8.1 擁塞控制的一般原理

   8.2 幾種擁塞控制方法

   8.3 隨機早期檢測RED

九、TCP的運輸連接管理

   9.1 TCP的連接建立

   9.2 TCP的連接釋放

   9.3 TCP的有限狀態機

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1.1 進程之間的通信

1.只有主機的協議棧才有運輸層,而網路核心部分中的路由器在轉發分組時都只用到了下三層的功能

2.兩個主機進行通信就是兩個主機中的應用進程互相通信。從運輸層的角度看,通信的真正端點並不是主機而是主機中的進程。(IP協議能把分組送到目的主機)

網路層時為主機之間提供邏輯通信,而運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。

3.運輸層一個重要功能——復用、分用。 (應用進程復用、分用運輸層)

1.2 運輸層的兩個主要協議

1.UDP—User Datagram Protocol 用戶數據報協議(無連接):DNS/RIP/DHCP/SNMP/NFS

TCP—Transmission Control Protocol 傳輸控制協議(面向連接):SMTP/TELNET/HTTP/ FTP

1.3 運輸層的埠

問題:為了使運行不同操作系統的計算機的應用進程能夠互相通信,就必須使用統一的方法(而這種方法必須與特定操作系統無關)對TCP/IP體系的應用進程進行標識。

為什麼不用進程號來區分?(第一,不同操作系統的進程標識符不同;第二,用功能來識別,而不是進程,例如郵件服務功能,而不管具體是哪個進程)

解決方案:在運輸層使用協議埠號,即埠。軟體埠是應用層的各種協議進程與運輸實體進行層間交互的一種地址。(埠號只具有本地意義,只是為了標識本計算機應用層中各個進程在和運輸層交互時的層間介面。)

埠分為兩大類:

1)伺服器使用的埠號:熟知埠號或系統埠號(0~1023);登記埠號(1024~49151)

2)客戶端使用的埠號:49152~65535

2.1 UDP概述

1.UDP只在IP的數據報服務至上增加了很少一點功能,就是復用、分用以及差錯檢測功能

2.特點

   1)無連接

   2)盡最大努力交付

   3)面向報文 (不合並、不拆分、保留這些報文的邊界)

   4)UDP沒有擁塞控制

   5)UDP支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信

   6)UDP的首部開銷小,只有8位元組

應用進程本身可以在不影響應用的實時性的前提下,增加一些提高可靠性的措施,如採用前向糾錯或重傳已丟失的報文。

2.2 UDP的首部格式

1.traceroute 讓發送的UDP用戶數據報故意使用一個非法的UDP埠號,接收方丟棄報文,並由ICMP(網路控制報文協議)發送「埠不可達」差錯報文給發送方。

2.計算檢驗和。IP數據報的校驗和只檢驗IP數據報的首部,但UDP的校驗和是把首部和數據部分一起都檢驗。(12位元組的首部+真正的首部+數據來進行校驗和的計算)

   Q1.為什麼計算校驗和要加12位元組的偽首部

   Q2.計算校驗和的原理是什麼?

3.1 TCP的最主要的特點

1.面向連接的運輸層協議(建立連接、傳輸數據、釋放連接)

2.點對點,每一條TCP連接只能有兩個端點

3.可靠交付(無差錯、不丟失、不重復、並且按序到達)

4.全雙工通信。TCP連接的兩端都設有發送緩存和接收緩存。

5.面向位元組流。(流指的是流入到進程或從進程流出的位元組序列;面向位元組流:TCP把應用程序交下來的數據看成是一連串的無結構位元組流。 接收方的應用程序必須有能力識別接收到的位元組流,把它還原成有意義的應用層數據。 因此TCP可以根據窗口值和當前網路狀況調整發送的報文長度。劃分短一點,或者積累到足夠多再發送出去。)

3.2 TCP的連接

1.TCP把連接作為最基本的抽象。

2.每一條TCP連接有兩個端點。TCP連接的端點叫作套接字。

   套接字soket = (IP地址:埠號)

每一條TCP連接唯一地被通信兩端的兩個端點(即兩個套接字)所確定。

   TCP連接 ::= {socket1, socket2}

理想的傳輸條件有以下兩個特點:

   1)傳輸信道不產生差錯

   2)不管發送方以多快的速度發送數據,接收方總是來得及處理收到的數據

實際的網路並不具備,因此:

   1)出現差錯時,讓發送方重傳

   2)接收方來不及處理時,及時告訴發送方適當降低發送數據的速度

4.1 停止等待協議

1.「停止等待」就是沒發送完一個分組就停止發送,等待對方的確認,在收到確認後再發送下一個分組。

2.超時重傳。在每發完一個分組就設置一個超時計時器,如果在超時計時器之前收到對方的確認,就撤銷已設置的超時計時器。如果未收到,就認為剛才的分組丟失,並重傳。

3.三種情況:A發送的分組出錯、丟失;B發送的確認丟失;B發送的確認遲到

確認丟失:B丟棄重復的分組,向A重傳確認

確認遲到:A丟棄重復的確認,B丟棄重復分組,並向A重傳確認

4.常稱為自動重傳請求ARQ,重傳時自動進行的(超時即重傳)

5.缺點:信道利用率太低

   U=Td/(Td+RTT+Ta)

為了提高傳輸效率,發送方不使用停止等待協議,而是採用流水線傳輸。流水線傳輸就是發送發可連續發送多個分組,不必等每發完一個分組就停頓下來等待對方的確認。(連續ARQ協議和滑動窗口協議)

4.2 連續ARQ協議

1.位於發送窗口內的分組都可連續發送出去,而不需要等待對方的確認。

2.累積確認:接收方不必對收到的分組逐個發送確認,而是在收到幾個分組後,對按序到達的最後一個分組發送確認。

3.缺點:Go-back-N (發送前5個分組,第3個分組丟失,後面三個要重傳)

1.源埠和目的埠

2.序號。 每個位元組都按順序編號。

3.確認號。 期望收到對方下一個報文段的第一個數據位元組的序號。

若確認號=N,則表明:到序號N-1為止的所有數據都已正確收到。

4.數據偏移。 指出TCP報文段的數據起始處距離TCP報文段的起始處有多遠(也即TCP報文段首部長度)。由於首部中還有長度不確定的選項欄位,因此數據偏移欄位是必要的。

5.窗口。窗口欄位明確指出了現在允許對方發送的數據量。窗口值是經常在動態變化著。

6.1 以位元組為單位的滑動窗口

1.發送緩存用來暫存:

   1)發送應用程序傳送給發送方TCP准備發送的數據;

   2)TCP已發送但未收到確認德爾數據

2.接收緩存用來存放:

   1)按序到達的、但尚未被接收應收程序讀取的數據;

   2)未按序到達的數據

3.注意三點:

   1)A的發送窗口是根據B的接收窗口設置的,但是在同一時刻,由於網路傳輸的滯後,A的發送窗口並不總是B的接收窗口一樣大

   2)TCP通常對不按序到達的數據是先臨時存放在接收窗口中,等到位元組流中所缺少的位元組收到後,再按序交付上層的應用進程

   3)TCP接收方有累計確認功能(不能過分推遲發送確認,否則會導致發送方不必要的重傳)

6.2 超時重傳時間的選擇

1.超時重傳時間設置太短,會引起很多不必要的重傳;如果設置太長,使網路的空閑時間增大,降低傳輸效率。

2.新的RTTs = (1-a)x(舊的RTTs) + ax(新的RTT樣本),其中RTT樣本的時間為:記錄一個報文段發出的時間,以及收到相應的確認時間,時間差就是報文段的往返時間RTT。

3.RTO = RTTs + 4 x RTTd,其中RTO為超時重傳時間,RTTd是RTT的偏差的加權平均值。

新的RTTd = (1-b) x (舊的RTTd)+ b x |RTTs - 新的RTT樣本|

4.一個問題:發送一個報文段,設定的重傳時間到了,還沒有收到確認。於是重傳報文段。經過一段時間,收到了確認報文段。現在的問題是:如何判定此確認報文段是對先發送的報文段的確認,還是對後來重傳的報文段的確認?

1)解決方法1,在計算加權平均值RTTs時,只要報文段重傳了,就不採用其往返時間樣本。

引入的問題:報文段的時延突然增大的情況

2)解決方法2,報文段每重傳一次,就把超時重傳時間RTO增大一些(一般是2倍)。當不在發生報文段的重傳時,再根據加權平均計算。

6.3 選擇確認SACK

SACK文檔並沒有指明發送發應當怎樣響應SACK。因此大多數的實現還是重傳所有未被確認的數據塊。

7.1 利用滑動窗口實現流量控制

1.流量控制:就是讓發送方的發送速率不要太快,要讓接收方來得及接收。

2.利用滑動窗口機制可很方便地在TCP連接上實現對發送方的流量控制。發送方的發送窗口不能超過接收方給出的接收窗口的數值。

3.死鎖情況:B向A發送了零窗口的報文段後不久,B又有了一些緩存空間,因此B向A發送rwnd = 400.然而該報文段在傳送過程中丟失。A一直等待B發送的非零窗口的通知,B也一直等待A發送的數據。( 窗口通知不超時重傳?為什麼? )

解決方法:TCP為每個連接設有一個持續計時器。只要一方收到對方的零窗口通知,就啟動計時器。計時器到期後,發送一個零窗口探測報文段,而對方就在確認這個探測報文段時給出了現在的窗口值。若仍為零,收到報文段的一方重新設置持續計時器。

7.2 必須考慮傳輸效率

1.應用程序把數據傳送到TCP的發送緩存後,剩下的發送任務就由TCP來控制了。

2.三種不同的機制來控制TCP報文段的發送時機:

   1)TCP維持一個變數,它等於最大報文段長度MSS,只要緩存中的存放的數據達到MSS,就組裝成一個TCP報文段發送出去

   2)由發送方的應用進程指明要求發送報文段,即TCP支持推送操作

   3)發送方設置一個定時器

3.問題一、若用戶只發送一個位元組,則非常浪費帶寬。

解決方法:若發送應用程序把要發送的數據逐個位元組地送到TCP的發送緩存,則發送方就把第一個數據位元組先發送出去,把後面到達的數據位元組都緩存起來。當發送方收到對第一個數據字元的確認後,再把發送緩存中的所有數據組裝成一個報文段發送出去。(採用收到確認就發送+並開始緩存的方式;同時當到達的數據已達到發送窗口大小的一半或已達到報文段的最大長度時,就立即發送一個報文段。)

4.問題二、糊塗窗口綜合症。接收緩存已滿,應用程序一次只讀取一個位元組,然後向發送方發送確認。

解決方法:讓接收方等待一段時間,使得接收緩存已有足夠空間容納一個最長的報文段,或者等到接收緩存已有一半空閑的空間。則接收方就發出確認報文。

8.1 擁塞控制的一般原理

1.擁塞的定義:對資源的需求 > 可用資源。 在計算機網路中的鏈路帶寬、交換結點中的緩存和處理機等,都是網路中的資源。

2.擁塞解決不能靠解決某一個部分的問題。因為這會將瓶頸轉移到其他地方。問題的實質往往是整個系統的各個部分不匹配。只有所有部分都平衡了,問題才會得到解決。

3.擁塞控制與流量控制的比較。

   1)擁塞控制:防止過多的數據注入到網路中,這樣可以使網路中的路由器或鏈路不致過載。

   擁塞控制有個前提:網路能夠承受現有的網路負荷

   擁塞控制是一個全局性過程。(發送擁塞時,不知道在某處、什麼原因造成的)

   2)流量控制:點對點通信量的控制,是個端到端的問題

   流量控制:抑制發送端發送數據的速率,以便使接收端來得及接收。

4.尋找擁塞控制的方案無非就是使不等式 「對資源的需求 > 可用資源 」不再成立的條件。但是必須考慮該措施帶來的其他影響。

5.計算機網路是個復雜的系統。從控制理論的角度來看擁塞控制,可以分為開環控制和閉環控制兩種方法。

   1)開環控制:設計網路時事先將有關發生擁塞的因素考慮周到,力求網路在工作時不產生擁塞。但一旦系統運行起來,就不再中途改正。

   2)閉環控制:基於反饋環路。

   步驟一、監測網路系統以便檢測到擁塞在何時、何處發生;

   步驟二、把擁塞發生的信息傳送到可採取行動的地方

   步驟三、調整網路系統的運行以解決出現的問題

8.2 幾種擁塞控制方法(只考慮網路擁塞程度,即假設接收方總是有足夠大的緩存空間)

1.慢開始和擁塞避免

1)發送方維持一個擁塞窗口。

   擁塞窗口的大小取決於網路的擁塞程度,並且動態地在變化。

   控制擁塞窗口的原則是:只要網路沒有出現擁塞,擁塞窗口增大;如果網路出現擁塞,則減小。

2)慢開始的思路:由小到大逐漸增大擁塞窗口數值。每收到一個對新的報文段的確認,把擁塞窗口增加至多一個MSS的數值。(沒經過一個傳輸輪次,擁塞窗口cwnd就加倍)

輪次:把擁塞窗口所允許發送的報文段都連續發送出去,並收到了對已發送的最後一位元組的確認。

慢開始的「慢」並不是指cwnd的增長速率慢,而是指TCP開始發送報文段時先設置cwnd=1(一個MSS數值)。

3)慢開始門限ssthresh

   為防止擁塞窗口增長過大,引入一個慢開始門限ssthresh。

   當cwnd < ssthresh時,使用上述的慢開始演算法

   當cwnd > ssthresh時,停止使用慢開始演算法而改用擁塞避免演算法

4)擁塞避免演算法

思路:讓擁塞窗口cwnd緩慢增大,即沒經過一個往返時間RTT就把發送方的擁塞窗口cwnd增加1,而不是加倍。

5)慢開始門限的設置

只要發送方判斷網路出現擁塞(沒有按時收到確認),就把慢開始門限ssthresh設置為出現擁塞時發送方窗口值的一半,然後把擁塞窗口cwnd重置為1,執行慢開始演算法。

6)乘法減小和加法增大

乘法減小:網路出現擁塞時,把慢開始門限ssthresh減半(當前的ssthresh的一半),並執行慢開始演算法。

加法增大:執行擁塞避免方法

2.快重傳和快恢復

1)快重傳(盡快重傳未被確認的報文段)

首先,要求接收方每收到一個失序的報文段後就立即發出重復確認。(如接收方收到了M1和M2後都分別發出了確認,但接收方沒有收到M3但接著收到了M4。此時接收方立即發送對M2的重復確認。)

其次,發送方只要一連收到三個重復確認,就應當立即重傳對方尚未收到的報文段M3.

2)快恢復

要點一、當發送方連續收到三個重復確認,就執行「乘法減小」演算法,把慢開始門限ssthresh減半。

要點二、由於發送方認為網路很可能沒有發生擁塞(因為收到了連續的重復確認),把cwnd設置為慢開始門限ssthresh減半後的值,然後開始執行擁塞避免演算法

慢開始演算法只在TCP連接建立時和網路出現超時才使用。

3.發送方的窗口

發送方窗口的上限值 = Min [rwnd, cwnd]

8.3 隨機早期檢測RED(IP層影響TCP層的擁塞控制)

1.網路層的分組丟棄策略

網路層的策略對TCP擁塞控制影響最大的就是路由器的分組丟棄策略。

如果路由器隊列已滿,則後續到達的分組將都被丟棄。這就叫做尾部丟棄策略。

2.全局同步

由於TCP復用IP,若發生路由器中的尾部丟棄,就可能會同時影響到很多條TCP連接,結果就使許多TCP連接在同一時間突然都進入到慢開始狀態。全局同步使得全網的通信量突然下降了很多,網路恢復正常後,其通信量又突然增大很多。

3.隨機早期檢測RED

使路由器的隊列維持兩個參數,即隊列長度最小門限THmin和最大門限THmax。當每一個分組到達時,RED就先計算平均隊列長度Lav。RED演算法是:

1)若平均隊列長度小於最小門限THmin,則把新到達的分組放入隊列進行排隊

2)若平均隊列長度超過最大門限THmax,則把新到達的分組丟棄

3)若平均隊列長度在最小門限THmin和最大門限THmax之間,則按照某一概率p將新到達的分組丟棄。

隨機體現在3),在檢測到網路擁塞的早期徵兆時(即路由器的平均隊列長度超過一定的門限值時),就先以概率p隨機丟棄個別的分組,讓擁塞控制只在個別的TCP連接上進行,因而避免發生全局性的擁塞控制。

4.平均隊列長度Lav和分組丟棄概率p

Lav = (1-d) x (舊的Lav) +d x (當前的隊列長度樣本)

p = ptemp / (1- count x ptemp)

ptemp = pmax x (Lav - THmin) / (THmax - THmin)

TCP時面向連接的協議。

運輸連接就有三個階段:連接建立、數據傳送和連接釋放

運輸連接的管理:使運輸連接的建立和釋放都能正常地進行。

在TCP連接建立過程中要解決以下三個問題:

   1)要使每一方能夠確知對方的存在

   2)要允許雙方協商一些參數(如最大窗口值、是否使用窗口擴大選項和時間戳等等)

   3)能夠對運輸實體資源(如緩存大小、連接表中的項目等)進行分配

9.1 TCP的連接建立

1.TCP規定,SYN=1報文段不能攜帶數據,但消耗一個序號

2.TCP規定,ACK=1報文段可以攜帶數據,如果不攜帶數據則不消耗序號

3.為什麼A還要發送一次確認?為了防止已失效的連接請求報文突然又傳送到B,因而產生錯誤。

「已失效的連接請求報文段」

A發出第一個連接請求報文段,在網路中滯留超時,又發出了第二個連接請求。但B收到第一個延遲的失效的連接請求報文段後,就誤認為是A又發出了一次新的連接請求。於是就向A發出確認報文段,同意建立連接。假定不採用三次握手,那麼只要B發出確認,新的連接就建立。此時A不會理睬B的確認,也不會發數據,但B一直等A發送數據,B的許多資源就浪費了。

採用三次握手,A不會向B發送確認,因此B就知道A並沒有要求建立確認。

9.2 TCP的連接釋放

1.TCP規定,FIN報文段基石不攜帶數據,也消耗一個序號

2.第二次握手後,TCP通知高層應用程序,因而從A到B這個方向的連接就釋放,TCP連接處於半關閉狀態

3.為什麼A在TIME-WAIT狀態必須等待2MSL的時間

  1)為了保證A發送的最後一個ACK報文段能夠到達B。因為ACK可能丟失,此時B可能會超時重傳,然後A重傳確認,並重新啟動2MSL計時器

  2)防止「已失效的連接請求報文段」出現在本連接中。可以使本連接持續時間內所產生的所有報文段都從網路中消失。

9.3 TCP的有限狀態機

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