计算机网络(CS305)期末复习笔记

2022春季学期

数据段 segment

数据报 datagram

帧 frame

应用层

HTTP/1.0的响应时间

HTTP/1.1减少了一个RTT

DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol，使移动端设备可以加入网络，基于UDP

DHCP不仅可以分配IP地址，也可以分配第一跳的路由器地址，以及DNS服务器地址

SMTP

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

mailbox: 接收消息

queue: 发送消息

SMTP使用长连接

格式👇

IMAP

IMAP(Internet Mail Access Protocol)，用于对服务器上的邮件进行折叠，删除，访问等操作

P2P

区块链、快播都是P2P模式的应用

传统的C/S模式下，$N$个用户需要请求文件，只能利用服务器的带宽$u_s$，则有
$$
T=max\{\frac{NF}{u_s},\frac{F}{u_{min}}\}
$$
其中，$F$为文件大小，$u_{min}$为所有客户端中的最小带宽

而在P2P模式中，文件被分为许多块，存储于各个客户端内，每个客户端请求自己缺失的块，这样就可以利用上所有客户端的带宽

每个结点的地位都是对等的，既充当服务器，为其他结点提供服务，同时也享用其他结点提供的服务
$$
T=max\{\frac{NF}{\sum{u_i}},\frac{F}{u_{min}}\}
$$
优点：

下载速度快，人越多越快
不用担心服务器宕机，因为每个人都是服务器

Video Stream

DASH(Dynamic, Adaptive Stream over Http)

服务器把每段视频都用不同的码率存储
客户端周期性地测量带宽，请求当前带宽所能承受的最大码率的视频段

CDN(Content Distribution Network)

数百万量级的视频不可能全部存储在一个超大的服务器上：不安全、网络拥堵、….

CDN把很多视频副本分散存储在地理上相隔很远的服务器上

Socket

Socket在应用层和传输层之间

UDP

UDP Client

server_name='xxxx'
server_port=12000
client_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) //create socket object
message=raw_input('Input lowercase sentence:') //get user keyboard input
client_socket.sendto(message.encode(),server_name,server_port) //send message to server
modified_message,server_address=client_socket.recvfrom(2048) //get reply from server
print(modified_message.decode())
client_socket.close()

UDP Server

server_port=12000
server_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) //create socket object
server_socket.bind(('',server_port)) //bind the listening port
while True:
    message,client_address=server_socket.recvfrom(2048)
    modified_message=message.decode().upper()
    server_socket.sendto(modified_message.encode(),client_address)

UDP: 无连接的demultiplexing，只使用目标端口进行识别

TCP

TCP Client

server_name='xxxx'
server_port=12000
client_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) //Note:STREAM
client_socket.connect((server_name,server_port))
...

TCP Server

server_port=12000
server_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) //Note:STREAM
server.bind(('',server_port))
server_socket.listen(1) //server begins listening for TCP requests
while True:
    connection_socket,addr=server_socket.accept //wait for incoming request, then create new socket for connection
    sentence=connection_socket.recv(1024).decode()
    connection_socket.send(sentence.upper().encode())
    connection_socket.close()

有连接的demultiplexing，基于源IP，源端口，目标IP，目标端口发送给对应的socket

传输层

应用层负责主机间通信
传输层负责进程间通信

传输层把数据切分为数据段(segment)，接收后再组装起来送给应用层

UDP

报文格式👇，仅有8 byte固定长度的头部

校验和的目的是检测传输过程中的位错，但无法恢复

发送方将UDP数据段视为一系列16bits的整数，将他们相加，最后取反码即为校验和

.

溢出位要加到最后面
接收方重新计算校验和，比较是否一致

Reliable Data Transfer

一次只发送一个数据包，利用率Utilization很低

pipline可以提高利用率

关系图

前提条件：buffer无限

buffer有限，会发生丢包，传输层数据量>=应用层数据量

在重传的数据包中，有一些是因为超时重传而产生的非必须重传(只是延迟了，并没有丢失)

多个路由器，会造成雪崩效应

网络层

注意：源IP和目标IP没有变化，但源Mac和目标Mac发生了变化

四种延迟

处理延迟：检查位错+决定输出端口，在毫秒以内
排队延迟：取决于拥塞状况，是延迟的主要来源v
传输延迟(发送延迟)：是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间，发送延迟 = $L/R$ ，L为数据帧长度(bit)，R为信道带宽(bps)，在毫秒以内
传播延迟：电磁波在信道中传播花费的时间，传播延迟 = $d/v$，d为信道长度，v为传播速度(一般为$\frac{2}{3}c$)