A. 2019-07-07 計算機網路 自頂向下方法 第六章1
在鏈路層中，由兩種信道，第一種是廣播信道，用於連接有線區域網，衛星網和混合光纖同軸電纜。第二種類型的鏈路層信道是點對點通信鏈路，著在注入長距離鏈路連接的兩台路由器之間。
差錯糾正類似於差錯檢測，區別在於接收方不僅能監測珍重出現的比特差錯，而且能夠准確地確定幀中的差錯出現的位置（並因此糾正這些差錯）。
在典型的計算機結構，鏈路層的主體部分位於網路適配器。網路適配器有時也成為網路介面卡，位於網路適配器核心的是鏈路層控制器，該控制器通常是一個實現了許多鏈路層服務。鏈路層控制器的許多功能是用硬體實現的，越來越多的網路適配器被綜合進主機的主板，即所謂的區域網在主板配置。
盡管大部分鏈路層是在硬體中實現的，但部分鏈路層是在運行於主機CPU中的軟體中實現的。
廣播鏈路能夠讓多個發送和接收節點都連接到相同的，單一的，共享的廣播信道上。當任何一個節點傳輸一個幀時，信道廣播該幀，每個其它節點都收到一個副本。
多路訪問協議用於規范節點在共享的廣播信道上的傳輸行為。
當所有節點同時接到多個幀，傳輸的幀在所有的接收方處碰撞，所有幀都丟失。
多路訪問協議可以分為三類——信道劃分協議，隨機接入協議和輪流協議。
TDM和FDM都是信道劃分協議，而CDMA則是碼分多址，如果配置恰當，可以同時接收節點而不被干擾。
隨機接入協議在每一次碰撞後等待隨機時間再發。
時隙ALOHA是一個很簡單的隨機接入協議，而AHOHA效率是時隙ALOHA的一半。
載波偵聽多路訪問（CSMA）會在開始之前監測是否有人說話，而如果其他人同時開始說話，則停下。
輪流協議
輪詢協議的問題有很多，比如效率低下，比如若調配節點出問題則崩盤。
輪流協議中還有令牌協議。
並不是主機或路由器具有鏈路層地址，而是它們的適配器（即網路介面）具有鏈路層地址。因此，具有多個網路介面的主機或路由器將具有與之相關聯的多個鏈路層地址。因此，具有多個網路介面的主機或路由器將具有與之相關聯的多個鏈路層地址，就像他也具有多個與之相關聯的IP地址一樣。重要的是鏈路層交換機並不具有於它們的介面相關聯的鏈路層地址。
MAC地址長度為6資金額，有2的48次方可能的地址。
通過軟體改變一塊適配器 的MAC地址現在是可能的。
適配器的MAC地址具有扁平結構，而且不論適配器到哪裡用都不會變化。帶有乙太網介面的便攜機其總具有相同的MAC地址。
當適配器收到一個幀時，將檢查該幀中的目的MAC地址和自己的MAC地址是否匹配。若匹配，則取出數據，否則丟棄該幀。
因為存在網路層地址（如IP地址）和鏈路層地址（MAC地址），所以需要在它們之間進行轉換，這就是地址解析協議。
在發送主機中的ABP模塊將去在相同區域網上的任何IP地址作為輸入，然後返回相應的MAC地址。
DNS和ABP有些類似，DNS為在網際網路中個任何地方的主機解析主機名，而ABP只為在同i一個自網上的主機和路由器介面解析IP地址。
每台主機或路由器在其內存中都有一個ABP表。該表包含了IP地址到MAC地址的映射關系。該ABP表也包含一個壽命值（TTL）
當ABP表中補辦和對應IP地址，則發送一個ABP分組，所有同一子網內的適配器都可以收到，然後每個ABP模塊檢查自己的IP地址是否匹配，若匹配，返回一個響應ABP分組。
ABP可以說是跨越網路層和鏈路層的協議。
若向別的子網發送，則鏈路層地址為路由器介面的地址，然後由路由器轉到網路層進行處理。
使用匯流排拓撲的乙太網是一種廣播區域網，即所有傳輸的幀傳送到於該匯流排連接的所有適配器並被其處理。
盡管乙太網幀的負載是一個IP數據報，但是乙太網也能承載其他網路層分組。
乙太網的MTU是1500位元組，目的地址源地址是MAC地址。
所有乙太網技術都向網路層提供無連接，不可靠服務。
轉發器是一種物理層設備，它能在輸入端接收信號並在輸出端再生該信號。
基於交換機的以太區域網中，不會有碰撞，因此沒有必要使用MAC協議。
交換機對於對於子網中的主機和路由器是透明的，這就是說，某主機，路由器向另一個主機路由器定址一個幀，順利的將該鎮發送進區域網，並不知道該交換機會接收該幀並將它轉發到另一個節點。
交換機的過濾和轉發藉助於交換機表，交換機表中一個表項應包括——一個MAC地址，通向該MAC地址的交換機介面，表項存儲的時間。
交換機轉發分組是通過MAC地址而不是IP地址。
若表中不存在相應MAC地址，則廣播該幀的副本。
交換機是自學習的。對於每個進入交換機的入幀，交換機在表中存儲——該幀的源地址欄位中MAC地址，該幀到達的介面，當前時間。
交換機是即插即用的，但是對於廣播風暴沒有任何保護措施。
虛擬區域網跨越通過一個單一的物理區域網基礎設施定義多個虛擬區域網。
B. 我們回顧在本書中使用的某些術語
我們在回顧在本書中使用的某些術語。前面講過運輸層的分組名字是報文段，數據鏈路層的分組名字是幀。網路層的分組名字是什麼？前面講過路由器和鏈路層交換機都被稱為分組交換機。路由器與鏈路層交換機的根本區別是什麼?
網路層的分組名字是數據報。
路由器和鏈路層交換機的根本區別是它們服務於不同的網路層協議.
鏈路層交換機基於鏈路層幀中的欄位值做出轉發決定, 服務於第二層鏈路層;
路由器基於網路層數據報中的首部欄位值做出轉發決定, 服務於第三層網路層.
2.我們注意都網路層功能可被大體分為成數據平面功能和控制平面功能。數據平面的主要功能是什麼？控制平面的主要功能呢？
數據平面：主要是轉發。當有數據報進入路由器中，數據平面負責根據路由轉發表把數據報從輸入鏈路轉發到合適的輸出鏈路。
控制平面：控制平面的主要功能是填充路由表, 也就是決定一個數據報應該轉發到哪裡。
3.我們對網路層執行的轉發功能和路由選擇功能進行區別. 路由選擇和轉發的主要區別是什麼?
轉發功能是根據路由選擇在路由器內部進行數據包的埠移動。用硬體實現。
路由選擇是指確定分組從源到目的地所採取的端到端路徑的網路范圍處理過程.。用軟體實現。
4.路由器中轉發表的主要作用是什麼?
數據報到達路由器時，首部的一個或多個欄位在轉發表中索引，根據索引結果找到輸出埠。
5. 我們說過網路層的服務模型"定義發送主機和接收主機之間的端到端分組的傳送特性".網際網路的網路層的服務模型是什麼? 就主機到主機數據報的傳遞而論, 網際網路的服務模型能夠保證什麼?
服務模型是網際網路的網路層提供了單一的服務, 稱為盡力而為服務。什麼也不能保證，就主機到主機數據報的傳遞而論, 網際網路的服務模型什麼也保證不了, 傳送的分組既不能保證以它們發送的順序被接收, 也不能保證它們最終交付; 既不能保證端到端時延, 也不能保證有最小的帶寬。
C. 計算機網路自頂向下方法讀書筆記
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Client發送一個特殊的 SYN報文段 （標志位SYN置為1）。隨機產生一個初始序號值seq=x，發送給Server，Client進入SYN_SENT狀態，等待Server確認。
Server收到數據包後由標志位SYN=1知道Client請求建立連接，會為該TCP連接分配TCP緩存和變數。並向client發送允許連接報文段的ACK報文段（ACK標志位設置為1），報文段中SYN=1, ack=x+1，並隨機產生一個服務端的初始序號seq=y。發送後，Server進入SYN_RCVD狀態。
Client收到確認後，也要給該連接分配緩存和變數。將發送一個ACK報文段對伺服器的允許連接的報文段進行確認。設置ack=y+1。因為連接已被建立了SYN被置為0。Client和Server進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，隨後Client與Server之間可以開始傳輸數據了。以後每個階段中SYN都將被置為0.
Client（也可以是server，後面流程相反）設置seq=u, 發送一個FIN報文段（FIN標志位設置為1），Client進入FIN_WAIT_1狀態。表示client沒有數據要發送給server了。
Server收到FIN後，發送一個ACK報文段給Client，ack=u+1，並隨機產生一個服務端的初始序號seq=v, Server進入CLOSE_WAIT狀態。表示「同意」client關閉請求
Server發送一個FIN報文段，用來請求關閉Server到Client的數據傳送，同時包含ack=u+1，並隨機產生一個服務端的初始序號seq=w，server進入LAST_ACK狀態。
Client收到FIN後，Client進入TIME_WAIT狀態，接著發送一個ACK報文段ack=w+1給Server， Server收到後進入CLOSED狀態。client在等待了某個固定時間（兩個最大段生命周期，2MSL）之後，沒有收到伺服器端的 ACK ，認為伺服器端已經正常關閉連接，於是自己也關閉連接，進入 CLOSED 狀態。（目的是如果server由於網路原因沒有收到最後的ACK，server將會再發送一個FIN，但若此時client已經CLOSED，則無法回復。因此引入了等待2MSL的流程）。自此就完成了四次揮手，主機中的連接資源也被釋放。
其中 生存時間（TTL） 欄位用來確保數據不會永遠在網路中循環。每當一台路由器處理數據報時，該欄位的值減1。若TTL欄位減為0，則該數據報必須丟棄。
跨網路通信需要經過路由器，同一網路間的通信不需要。127隻有127.0.0.1一個地址可用，代表當前計算機自己。255.255.255.255是 廣播地址 。當一台主機向廣播地址發出數據報時，該報文會交付給網路中的所有主機。
D. 計算機網路自頂向下方法多久看完
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計算機網路自頂向下方法 【第一章 計算機網路及網際網路】 原創
2021-12-08 14:43:31
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目錄
1.1 什麼是網際網路
1.1.1 具體構成描述
1.1.2 服務描述
1.1.3 網路協議
1.2 網路邊緣
1.2.1 接入網
1.3 網路核心
1.3.1分組交換
1.3.2 電路交換
1.3.3 報文交換
1.4 交換網中的時延，丟包和吞吐量
1.5 協議層次及其服務模型
1.1 什麼是網際網路
我們可以用兩種方式描述網際網路
1.1.1 具體構成描述
端系統(主機)：與網際網路相連的設備
端系統通過通信鏈路和分組交換機連接到一起
通信鏈路由不同的物理媒體組成，傳播速度用bit/s來計算
分組：當一台端系統要向另一台端系統發送數據時，發送端系統將數據分段，並為每段加上頭部位元組，由此形成的信息包叫分組
分組通過網路發送到接收端系統，在那裡被裝配成初始數據
分組交換機從它的一條入通信鏈路接收到達的消息，並從它的一條出通信鏈路轉發該條消息
最著名的分組交換機：路由器和鏈路層交換機
路由器通常用作網路核心
鏈路層交換機常用在接入網
一個分組所經歷的一系列的通信鏈路和分組交換機稱為通過網路的路徑
端系統通過**網際網路服務供應商(ISP)**接入網際網路中
每個ISP本身就是一個由多台分組交換機和通信鏈路組成的網路，各ISP為端系統提供了不同類型的網路接入
端系統，分組交換機和其他網路部件都需要運行一系列的協議
網際網路最重要的協議TCP/IP
IP協議定義了路由器和端系統之間交換的分組格式
在這里插入圖片描述
1.1.2 服務描述
分布式應用程序： 應用程序涉及在多個相互交換數據的端系統，故稱他們分布式應用程序。
與網際網路相連的端系統都有一個套接字介面，該介面規定了運行在端系統上的程序請求在網際網路基礎設施向另一個端系統上特定的目的程序交付數據的方式
網際網路套接字介面是一個發送程序必須遵守的規則合集
1.1.3 網路協議
在網際網路中，任何兩個以上的遠程通訊實體的所有活動都受協議的制約
協議定義了在兩個通訊實體之間交換的報文的格式和順序，以及報文的發送或接收一條報文或其他時間所採取的動作
1.2 網路邊緣
位於網路邊緣的主機又分為兩類：客戶和伺服器
客戶通常是桌面PC，智能手機等
伺服器是更強大的機器，用於存儲和發布Web頁面，郵件等
1.2.1 接入網
接入網：是將端系統物理連接到其邊緣路由器的網路
邊緣路由器 是端系統到任何其他遠程端系統的路徑上的第一台路由器
家庭接入有兩種最流行的類型：數字用戶線(DSL)和電纜
1.3 網路核心
網路核心： 又端系統的分組交換機和鏈路構成的網狀網路
1.3.1分組交換
端系統之間彼此交換報文，報文可以執行一種控制功能，也可以包含數據
為了從源端系統向目的端系統發送一個報文，源將上報文劃分為較小的數據塊，稱為分組
分組以鏈路的最大傳輸速率的速度通過通信鏈路
多數分組交換機在鏈路的輸入端使用存儲轉發傳輸，是指在交換機開始向輸出鏈路傳輸該分組的第一個比特之前，必須接受到整個分組
每台分組交換機和多個鏈路連接，對於每條相連的鏈路，該分組交換機具有一個輸出緩存，它用於存儲路由器准備發往那條鏈路的分組
如果該鏈路正在傳輸其他分組，那麼該分組必須在輸出緩存等待，這叫排隊時延
一個到達的分組可能發現輸出緩存已經滿了的情況，此時將出現分組丟包的情況
每個端系統都有一個IP地址。當源主機向目的主機發送一個分組時，源在該分組的首部包含了目的主機的IP地址
1.3.2 電路交換
電路交換：在這個發送者可以發送信息之前，電話網路必修要先在發送者和接受者之間建立一條連接。這是條真正的連接，在發送者和接受者之間的交換機都是維持著的。
當網路把這個電路建立好之後，在這個網路中的鏈路的傳輸速率也是維持好的。所以發送者可以以穩定的速率傳輸數據給接收者
鏈路中的電路是通過頻分復用FDM和時分復用TDM來實現的
對於FDM，鏈路的頻譜由跨越鏈路創建的所有連接共享。在連接期間鏈路為每條連結專用一個頻率。
在電話網路中，這個頻寬通常是4kHz，該頻段的寬度稱為帶寬
對於TDM，時間被劃分為固定的幀，每個幀又被劃分為固定數量的時隙
電路交換和分組交換的區別：
電路交換的三個步驟：
建立連接（分配通信資源）
通話（一直佔用通信資源）
釋放連接（歸還通信資源）
1.3.3 報文交換
報文交換
一個應用發送信息的整體就是一個報文。
在數據交換過程中，要以整個信息作為一個整體，一次性轉發到下一個鄰接路由器上，路由器再把整個報文接收到，再決定這個報文怎麼轉發，從哪個介面轉發出去，直至目的主機。
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1.4 交換網中的時延，丟包和吞吐量
我們希望網際網路服務在任意兩個端系統之間隨心所欲的瞬間移動數據而沒有任何數據損失，但那時不可能的，
所以計算機網路要限制在端系統之間的吞吐量：每秒能夠傳送的數據量
當一個分組從一個節點到另一個節點，該分組在沿途的每個節點經受了不同的時延：節點處理時延，排隊時延，傳輸時延，傳播時延，這些時延累加就是節點總時延
節點處理時延： 檢查分組首部和決定將該分組導向何處需要的時間
排隊時延： 在隊列中，當分組在鏈路上等待傳輸時，經受排隊時延
傳輸時延： 路由器推出整個分組需要的時間
傳播時延： 將分組傳播到另一個節點需要的時間
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到達分組時發現隊列滿了。由於沒有地方存儲這個分組，路由器將丟棄該分組，形成丟包
一個節點的性能不止可以從時延看出來，也可以從丟包率看出來
吞吐量
吞吐量表示在單位時間內通過某個網路（或信道、介面）的數據量
吞吐量被常用於對現實世界中的網路的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網路；吞吐量受網路帶寬或額定速率的限制。
時延帶寬積
時延帶寬積 = 傳播時延 × 帶寬
若發送端連續發送數據，則在所發送的第一個bit即將到達終點時，發送端就已經發送了時延帶寬積個bit；
鏈路的時延帶寬積又稱為以bit為單位的鏈路長度。
往返時間RRT
在許多情況下，網際網路上的信息不僅僅單方向傳輸，而是雙向交互；
我們有時候很需要知道雙向交互一次所需的時間。
利用率
信道利用率： 用來表示某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據通過）
網路利用率： 全網路的信道利用率的加權平均；
利用率並非越高越好，當某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也會迅速增加，如下圖所示；
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丟包率
丟包率即分組丟失率，是指在一定的時間范圍內，傳輸過程中丟失的分組數量與總分組數量的比率；
分組丟失的兩個主要原因：分組誤碼，結點交換機緩存隊列滿（網路擁塞）。
1.5 協議層次及其服務模型
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E. 《計算機網路-自頂向下方法》第四章-網路層 要點
網路層的作用：實現主機到主機的通信服務，將分組從一台發送主機移動到一台接收主機。
1、轉發涉及分組在單一的路由器中從一條入鏈路到一條出鏈路的傳送。
2、路由選擇涉及一個網路的所有路由器，它們經路由選擇協議共同交互，以決定分組從源到目的地結點所採用的路徑。計算這些路徑的演算法稱為路由選擇演算法。
每台路由器都有一張轉發表，路由器通過檢查到達分組首部欄位的值來轉發分組，然後使用該值在該路由器的轉發表中索引查找。路由選擇演算法決定了插入路由器轉發表中的值。
路由選擇演算法可能是集中式的，或者是分布式的。但在這兩種情況下，都是路由器接收路由選擇協議報文，該信息被用於配置其轉發表。
網路層也能在兩台主機之間提供無連接服務或連接服務。同在運輸層的面向連接服務和無連接服務類似，連接服務需要握手步驟，無連接服務不需要握手。但它們之間也有差異：
1、 在網路層中，這些服務是由網路層向運輸層提供的主機到主機的服務。在運輸層中，這些服務則是運輸層向應用層提供的進程到進程的服務。
2、 在網路層提供無連接服務的計算機網路稱為數據報網路；在網路層提供連接服務的計算機網路稱為虛電路網路。
3、 在運輸層實現面向連接的服務與在網路層實現連接服務是根本不同的。運輸層面向連接服務是在位於網路邊緣的端系統中實現的；網路層連接服務除了在端系統中，也在位於網路核心的路由器中實現。（原因很簡單：端系統和路由器都有網路層）
虛電路網路和數據報網路是計算機網路的兩種基本類型。在作出轉發決定時，它們使用了非常不同的信息。
IP地址有32比特，如果路由器轉發表採用「蠻力實現」將對每個可能的目的地址有一個表項。因為有超過40億個可能的地址，這種選擇完全不可能（即使用二分查找也十分慢）。
我們轉發表的表項可以設計為幾個表項，每個表項匹配一定范圍的目的地址，比如有四個表項
（你可能也會考慮到，IP地址有32比特，如果每個路由器設計為只有2個表項，那麼也只需要有32個路由器就可以唯一確定這40億個地址中的一個。）
最長前綴匹配規則，是在轉發表中尋找最長的匹配項，並向與最長前綴匹配相關聯的鏈路介面轉發分組。這種規則是為了與網際網路的編址規則相適應。
1、輸入埠
「使用轉發表查找輸出埠」是輸入埠最重要的操作（當然還有其他一些操作）。輸入埠執行完這些所需的操作後，就把該分組發送進入交換結構。如果來自其他輸入埠的分組當前正在使用交換結構，一個分組可能會在進入交換結構時被暫時阻塞，在輸入埠處排隊，並等待稍後被及時調度以通過交換結構。
2、交換結構
交換結構的三種實現方式
3、輸出埠
分組調度程序 處理在輸出埠中排隊的分組
4、路由選擇處理器
</br>
</br>
IP協議版本4，簡稱為IPv4；IP協議版本6，簡稱為IPv6。
如上圖所示，網路層有三個主要的組件
1、IP協議
2、路由選擇協議
3、ICMP協議 (Internet Control Message Protocol, 網際網路控制報文協議)
</br>
不是所有鏈路層協議都能承載相同長度的網路層分組。有的協議能承載大數據報，而有的協議只能承載小分組。例如，乙太網幀能夠承載不超過1500位元組的數據，而某些廣域網鏈路的幀可承載不超過576位元組的數據。
一個鏈路層幀能承載的最大數據量叫做最大傳送單元(Maximun Transmission Unit, MTU)
所以鏈路層協議的MTU嚴格限制著IP數據報的長度。這也還不是主要的問題，問題在於發送方與目的地路徑上的每段鏈路可能使用不同的鏈路層協議，且每種協議可能具有不同的MTU。
舉個例子：假定從某條鏈路收到一個IP數據報，通過檢查轉發表確定出鏈路，並且該出鏈路的MTU比該IP數據報的長度要小。那麼如何將這個過大的IP分組壓縮進鏈路層幀的有效載荷欄位呢？
解決辦法是，將IP數據報中的數據分片成兩個或更多個較小的IP數據報，用單獨的鏈路層幀封裝這些較小的IP數據報；然後向輸出鏈路上發送這些幀。每個這些較小的數據報都被稱為片(fragment)。
路由器完成分片任務。同時，為了使得網路內核保持簡單，IPv4設計者把數據報的重組工作放到端系統中，而非放到網路路由器中。
前提：一個4000位元組的數據報(20位元組IP首部加上3980位元組IP有效載荷)到達一台路由器，且必須被轉發到一條MTU為1500位元組的鏈路上。假定初始數據報貼上的標識號為777。
這意味著初始數據報中3980位元組數據必須被分配到3個獨立的片(其中的每個片也是一個IP數據報)
IP分片：
IP地址有32比特，分為網路號和主機號。
IP地址的網路部分（即網路號）被限制為長度為8、16或24比特，這是一種稱為分類編址的編址方案。具有8、16和24比特子網地址的子網分別被稱為A、B和C類網路。
但是它在支持數量迅速增加的具有小規模或中等規模子網的組織方面出現了問題。一個C類(/24)子網僅能容納多大2^8 - 2 = 254台主機(2^8 = 256, 其中的兩個地址預留用於特殊用途)，這對許多組織來說太小了。然而一個B類(/16)子網可支持多達65534台主機，又太大了。這導致B類地址空間的迅速損耗以及所分配的地址空間的利用率低。
廣播地址255.255.255.255。當一台主機發出一個目的地址為255.255.255.255的數據報時，該報文會交付給同一個網路中的所有主機。
某組織一旦獲得了一塊地址，它就可以為本組織內的主機與路由器介面逐個分配IP地址。既可手工配置IP地址，也可以使用動態主機配置協議(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)自動配置。DHCP還允許一台主機得知其他信息，如它的子網掩碼、它的第一跳路由器地址(常稱為默認網關)與它的本地DNS伺服器的地址。
由於DHCP具有能將主機連接進一個網路相關方面的自動能力，它又被稱為即插即用協議。
DHCP是客戶-伺服器協議。客戶通常是新達到的主機，它要活的包括自身使用的IP地址在內的網路配置信息。在最簡單的場合下，每個子網將具有一台DHCP伺服器。如果在某子網中沒有伺服器，則需要一個DHCP中繼代理(通常是一台路由器)，這個代理知道用於該網路的DHCP伺服器的地址。
DHCP協議工作的4個步驟：
網路地址轉換(Network Address Translation, NAT)
ICMP通常被認為是IP的一部分，但從體系結構上將它是位於IP之上的，因為ICMP報文是承載在IP分組中的。即ICMP報文是作為IP有效載荷承載的，就像TCP與UDP報文段作為IP有效載荷被承載那樣。
眾所周知的ping程序發送一個ICMP類型8編碼0的報文到指定主機。看到該回顯請求，目的主機發回一個類型0編碼0的ICMP回顯回答。大多數TCP/IP實現直接在操作系統中支持ping伺服器，即該伺服器不是一個進程。
新型IPv6系統可做成向後兼容，即能發送、路由和接收IPv4數據報，要使得已部署的IPv4系統能夠處理IPv6數據報，最直接的方式是採用一種雙棧方法。
1、鏈路狀態(Link State, LS)演算法：屬於全局式路由選擇演算法，這種演算法必須知道網路中每條鏈路的費用。費用可理解為鏈路的物理長度、鏈路速度，或與該鏈路相關的金融上的費用。鏈路狀態演算法採用的是Dijkstra演算法。
2、距離向量(Distance-Vector, DV)演算法：屬於迭代的、非同步的和分布式的路由選擇演算法。
「迭代的」，是因為此過程一直要持續到鄰居之間無更多信息要交換為止。
「非同步的」，是因為它不要求所有結點相互之間步伐一致地操作。
「分布式的」，是因為每個結點都要從一個或多個直接相連鄰居接收某些信息，執行計算，然後將其計算結果分發給鄰居。
DV演算法的方程：
其中，dx(y)表示從結點x到結點y的最低費用路徑的費用，c(x, v)是結點x到結點v的費用，結點v指的是所有x的相連結點，所以x的所有相連結點都會用minv方程計算。
（N是結點（路由器）的集合，E是邊（鏈路）的集合）
為了減少公共網際網路的路由選擇計算的復雜性以及方便企業管理網路，我們將路由器組織進自治系統。
在相同AS中的路由器全都運行同樣的路由選擇演算法，且擁有彼此的信息。在一個自治系統內運行的路由選擇演算法叫做自治系統內部路由選擇協議。
當然，將AS彼此互聯是必需的，因此在一個AS內的一台或多台路由器將有另外的任務，即負責向在本AS之外的目的地轉發分組。這些路由器被稱為網關路由器。
分為自治系統內部的路由選擇和自治系統間的路由選擇
1、網際網路中自治系統內部的路由選擇：路由選擇信息協議(Routing Information Protocol, RIP)
2、網際網路中自治系統內部的路由選擇：開放最短路優先(Open Shortest Path First, OSPF)
3、自治系統間的路由選擇：邊界網關協議(Broder Gateway Protocol, BGP)
為什麼要使用不同的AS間和AS內部路由選擇協議？
實現廣播的方法
1、無控制洪泛。該方法要求源結點向它的所有鄰居發送分組的副本。當某結點接收了一個廣播分組時，它復制該分組並向它的所有鄰居（除了從其接收該分組的那個鄰居）轉發之。
致命缺點： 廣播風暴 ，如果圖具有圈，那麼每個廣播分組的一個或多個分組副本將無休止地循環。
2、受控洪泛。用於避免廣播風暴，關鍵在於正確選擇何時洪泛分組，何時不洪泛分組。受控洪泛有兩種方法：序號控制洪泛、反向路徑轉發(Reverse Path Forwarding, RPF)
3、生成樹廣播。雖然序號控制洪泛和RPF能避免廣播風暴，但是它們不能完全避免冗餘廣播分組的傳輸。
多播：將分組從一個或多個發送方交付到一組接收方
每台主機有一個唯一的IP單播地址，該單播地址完全獨立於它所參與的多播組的地址。
網際網路網路層多播由兩個互補組件組成：網際網路組管理協議(Internet Group Management Protocol, IGMP)和多播路由選擇協議
IGMP只有三種報文類型：membership_query報文，membership_report報文，leave_group報文。
與ICMP類似，IGMP報文也是承載在一個IP數據報中。
網際網路中使用的多播路由選擇
1、距離向量多播路由選擇協議
2、協議無關的多播路由選擇協議
F. 【山外筆記-計算機網路·第7版】第02章：物理層
[學習筆記]第02章_物理層-列印版.pdf
本章最重要的內容是：
（1）物理層的任務。
（2）幾種常用的信道復用技術。
（3）幾種常用的寬頻接入技術，主要是ADSL和FTTx。
1、物理層簡介
（1）物理層在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流，而不是指具體的傳輸媒體。
（2）物理層的作用是盡可能地屏蔽掉傳輸媒體和通信手段的差異。
（3）用於物理層的協議常稱為物理層規程（procere），其實物理層規程就是物理層協議。
2、物理層的主要任務 ：確定與傳輸媒體的介面有關的一些特性。
（1）機械特性：指明介面所用接線器的形狀和尺寸、引腳數目和排列、固定和鎖定裝置等。
（2）電氣特性：指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的范圍。
（3）功能特性：指明某條線上出現的某一電平的電壓的意義。
（4）過程特性：指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。
3、物理層要完成傳輸方式的轉換。
（1）數據在計算機內部多採用並行傳輸方式。
（2）數據在通信線路（傳輸媒體）上的傳輸方式一般都是串列傳輸，即逐個比特按照時間順序傳輸。
（3）物理連接的方式：點對點、多點連接或廣播連接。
（4）傳輸媒體的種類：架空明線、雙絞線、對稱電纜、同軸電纜、光纜，以及各種波段的無線信道等。
1、數據通信系統的組成
一個數據通信系統可劃分為源系統（或發送端、發送方）、傳輸系統（或傳輸網路）和目的系統（或接收端、接收方）三大部分。
（1）源系統：一般包括以下兩個部分：
（2）目的系統：一般也包括以下兩個部分：
（3）傳輸系統：可以是簡單的傳輸線，也可以是連接在源系統和目的系統之間的復雜網路系統。
2、通信常用術語
（1）通信的目的是傳送消息（message），數據（data）是運送消息的實體。
（2）數據是使用特定方式表示的信息，通常是有意義的符號序列。
（3）信息的表示可用計算機或其他機器（或人）處理或產生。
（4）信號（signal）則是數據的電氣或電磁的表現。
3、信號的分類 ：根據信號中代表消息的參數的取值方式不同
（1）模擬信號/連續信號：代表消息的參數的取值是連續的。
（2）數字信號/離散信號：代表消息的參數的取值是離散的。
1、信道
（1）信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。
（2）一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道。
（3）單向通信只需要一條信道，而雙向交替通信或雙向同時通信則都需要兩條信道（每個方向各一條）。
2、通信的基本方式 ：
（1）單向通信又稱為單工通信，只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。如無線電廣播、有線電廣播、電視廣播。
（2）雙向交替通信又稱為半雙工通信，即通信的雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送/接收。
（3）雙向同時通信又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發送和接收信息。
3、調制 （molation）
（1）基帶信號：來自信源的信號，即基本頻帶信號。許多信道不能傳輸基帶信號，必須對其進行調制。
（2）調制的分類
4、基帶調制常用的編碼方式 （如圖2-2）
（1）不歸零制：正電平代表1，負電平代表0。
（2）歸零制：正脈沖代表1，負脈沖代表0。
（3）曼徹斯特：編碼位周期中心的向上跳變代表0，位周期中心的向下跳變代表1。也可反過來定義。
（4）差分曼徹斯特：編碼在每一位的中心處始終都有跳變。位開始邊界有跳變代表0，而位開始邊界沒有跳變代表1。
5、帶通調制的基本方法
（1）調幅（AM）即載波的振幅隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於無載波或有載波輸出。
（2）調頻（FM）即載波的頻率隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於頻率f1或f2。
（3）調相（PM）即載波的初始相位隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於相位0度或180度。
（4）多元制的振幅相位混合調制方法：正交振幅調制QAM（Quadrature Amplitude Molation）。
1、信號失真
（1）信號在信道上傳輸時會不可避免地產生失真，但在接收端只要從失真的波形中能夠識別並恢復出原來的碼元信號，那麼這種失真對通信質量就沒有影響。
（2）碼元傳輸的速率越高，或信號傳輸的距離越遠，或雜訊干擾越大，或傳輸媒體質量越差，在接收端的波形的失真就越嚴重。
2、限制碼元在信道上的傳輸速率的因素
（1）信道能夠通過的頻率范圍
（2）信噪比
3、香農公式 （Shannon）
（1）香農公式（Shannon）：C = W*log2(1+S/N) (bit/s)
（2）香農公式表明：信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率就越高。
（3）香農公式指出了信息傳輸速率的上限。
（4）香農公式的意義：只要信息傳輸速率低於信道的極限信息傳輸速率，就一定存在某種辦法來實現無差錯的傳輸。
（5）在實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農的極限傳輸速率低不少,是因為香農公式的推導過程中並未考慮如各種脈沖干擾和在傳輸中產生的失真等信號損傷。
1、傳輸媒體
傳輸媒體也稱為傳輸介質或傳輸媒介，是數據傳輸系統中在發送器和接收器之間的物理通路。
2、傳輸媒體的分類
（1）導引型傳輸媒體：電磁波被導引沿著固體媒體（雙絞線、同軸電纜或光纖）傳播。
（2）非導引型傳輸媒體：是指自由空間，電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。
1、雙絞線
（1）雙絞線也稱為雙扭線， 即把兩根互相絕緣的銅導線並排放在一起，然後用規則的方法絞合（twist）起來。絞合可減少對相鄰導線的電磁干擾。
（2）電纜：通常由一定數量的雙絞線捆成，在其外麵包上護套。
（3）屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted Pair）：在雙絞線的外面再加上一層用金屬絲編織成的屏蔽層，提高了雙絞線抗電磁干擾的能力。價格比無屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted Pair）要貴一些。
（4）模擬傳輸和數字傳輸都可以使用雙絞線，其通信距離一般為幾到十幾公里。
（5）雙絞線布線標准
（6）雙絞線的使用
2、同軸電纜
（1）同軸電纜由內導體銅質芯線（單股實心線或多股絞合線）、絕緣層、網狀編織的外導體屏蔽層（也可以是單股的）以及保護塑料外層所組成。
（2）由於外導體屏蔽層的作用，同軸電纜具有很好的抗干擾特性，被廣泛用於傳輸較高速率的數據。
（3）同軸電纜主要用在有線電視網的居民小區中。
（4）同軸電纜的帶寬取決於電纜的質量。目前高質量的同軸電纜的帶寬已接近1GHz。
3、光纜
（1）光纖通信就是利用光導纖維（簡稱光纖）傳遞光脈沖來進行通信。有光脈沖為1，沒有光脈沖為0。
（2）光纖是光纖通信的傳輸媒體。
（3）多模光纖：可以存在多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。光脈沖在多模光纖中傳輸時會逐漸展寬，造成失真，多模光纖只適合於近距離傳輸。
（4）單模光纖：若光纖的直徑減小到只有一個光的波長，則光纖就像一根波導那樣，可使光線一直向前傳播，而不會產生多次反射。單模光纖的纖芯很細，其直徑只有幾個微米，製造起來成本較高。
（5）光纖通信中常用的三個波段中心：850nm，1300nm和1550nm。
（6）光纜：一根光纜少則只有一根光纖，多則可包括數十至數百根光纖，再加上加強芯和填充物，必要時還可放入遠供電源線，最後加上包帶層和外護套。
（7）光纖的優點
1、無線傳輸
（1）無線傳輸是利用無線信道進行信息的傳輸，可使用的頻段很廣。
（2）LF，MF和HF分別是低頻（30kHz-300kHz）、中頻（300kHz-3MH z）和高頻（3MHz-30MHz）。
（3）V，U，S和E分別是甚高頻（30MHz-300MHz）、特高頻（300MHz-3GHz）、超高頻（3GHz-30GHz）和極高頻（30GHz-300GHz），最高的一個頻段中的T是Tremendously。
2、短波通信： 即高頻通信，主要是靠電離層的反射傳播到地面上很遠的地方，通信質量較差。
3、無線電微波通信
（1）微波的頻率范圍為300M Hz-300GHz（波長1m-1mm），但主要使用2~40GHz的頻率范圍。
（2）微波在空間中直線傳播，會穿透電離層而進入宇宙空間，傳播距離受到限制，一般只有50km左右。
（3）傳統的微波通信主要有兩種方式，即地面微波接力通信和衛星通信。
（4）微波接力通信：在一條微波通信信道的兩個終端之間建立若干個中繼站，中繼站把前一站送來的信號經過放大後再發送到下一站，故稱為「接力」，可傳輸電話、電報、圖像、數據等信息。
（5）衛星通信：利用高空的人造同步地球衛星作為中繼器的一種微波接力通信。
（6）無線區域網使用ISM無線電頻段中的2.4GHz和5.8GHz頻段。
（7）紅外通信、激光通信也使用非導引型媒體，可用於近距離的筆記本電腦相互傳送數據。
1、復用（multiplexing）技術原理
（1）在發送端使用一個復用器，就可以使用一個共享信道進行通信。
（2）在接收端再使用分用器，把合起來傳輸的信息分別送到相應的終點。
（3）復用器和分用器總是成對使用，在復用器和分用器之間是用戶共享的高速信道。
（4）分用器（demultiplexer）的作用：把高速信道傳送過來的數據進行分用，分別送交到相應的用戶。
2、最基本的復用
（1）頻分復用FDM（Frequency Division Multiplexing）
（2）時分復用TDM（Time Division Multiplexing）：
3、統計時分復用STDM （Statistic TDM）
（1）統計時分復用STDM是一種改進的時分復用，能明顯地提高信道的利用率。
（2）集中器（concentrator）：將多個用戶的數據集中起來通過高速線路發送到一個遠地計算機。
（3）統計時分復用使用STDM幀來傳送數據，每一個STDM幀中的時隙數小於連接在集中器上的用戶數。
（4）STDM幀不是固定分配時隙，而是按需動態地分配時隙，提高了線路的利用率。
（5）統計復用又稱為非同步時分復用，而普通的時分復用稱為同步時分復用。
（6）STDM幀中每個時隙必須有用戶的地址信息，這是統計時分復用必須要有的和不可避免的一些開銷。
（7）TDM幀和STDM幀都是在物理層傳送的比特流中所劃分的幀。和數據鏈路層的幀是完全不同的概念。
（8）使用統計時分復用的集中器也叫做智能復用器，能提供對整個報文的存儲轉發能力，通過排隊方式使各用戶更合理地共享信道。此外，許多集中器還可能具有路由選擇、數據壓縮、前向糾錯等功能。
1、波分復用WDM （Wavelength Division Multiplexing）
波分復用WDM是光的頻分復用，在一根光纖上用波長來復用兩路光載波信號。
2、密集波分復用DWDM （Dense Wavelength Division Multiplexing）
密集波分復用DWDM是在一根光纖上復用幾十路或更多路數的光載波信號。
1、碼分復用CDM （Code Division Multiplexing）
（1）每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。
（2）各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，因此各用戶之間不會造成干擾。
（3）碼分復用最初用於軍事通信，現已廣泛用於民用的移動通信中，特別是在無線區域網中。
2、碼分多址CDMA （Code Division Multiple Access）。
（1）在CDMA中，每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片（chip）。通常m的值是64或128。
（2）使用CDMA的每一個站被指派一個唯一的m bit碼片序列（chip sequence）。
（3）一個站如果發送比特1，則發送m bit碼片序列。如果發送比特0，則發送該碼片序列的二進制反碼。
（4）發送信息的每一個比特要轉換成m個比特的碼片，這種通信方式是擴頻通信中的直接序列擴頻DSSS。
（5）CDMA系統給每一個站分配的碼片序列必須各不相同，並且還互相正交（orthogonal）。
（6）CDMA的工作原理：現假定有一個X站要接收S站發送的數據。
（7）擴頻通信（spread spectrum）分為直接序列擴頻DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）和跳頻擴頻FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）兩大類。
早起電話機用戶使用雙絞線電纜。長途干線採用的是頻分復用FDM的模擬傳輸方式，現在大都採用時分復用PCM的數字傳輸方式。現代電信網，在數字化的同時，光纖開始成為長途干線最主要的傳輸媒體。
1、早期的數字傳輸系統最主要的缺點：
（1）速率標准不統一。互不兼容的國際標准使國際范圍的基於光纖的高速數據傳輸就很難實現。
（2）不是同步傳輸。為了節約經費，各國的數字網主要採用准同步方式。
2、數字傳輸標准
（1）同步光纖網SONET（Synchronous Optical Network）
（2）同步數字系列SDH（Synchronous Digital Hierarchy）
（3）SDH/SONET定義了標准光信號，規定了波長為1310nm和1550nm的激光源。在物理層定義了幀結構。
（4）SDH/SONET標準的制定，使北美、日本和歐洲三種不同的數字傳輸體制在STM-1等級上獲得了統一，第一次真正實現了數字傳輸體制上的世界性標准。
互聯網的發展初期，用戶利用電話的用戶線通過數據機連接到ISP，速率最高只能達到56kbit/s。
從寬頻接入的媒體來看，寬頻接入技術可以分為有線寬頻接入和無線寬頻接入兩大類。
1、非對稱數字用戶線ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line）
（1）ADSL技術是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬頻數字業務。
（2）ADSL技術把0-4kHz低端頻譜留給傳統電話使用，把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網使用。
（3）ADSL的ITU的標準是G.992.1（或稱G.dmt，表示它使用DMT技術）。
（4）「非對稱」是指ADSL的下行（從ISP到用戶）帶寬都遠遠大於上行（從用戶到ISP）帶寬。
（5）ADSL的傳輸距離取決於數據率和用戶線的線徑（用戶線越細，信號傳輸時的衰減就越大）。
（6）ADSL所能得到的最高數據傳輸速率還與實際的用戶線上的信噪比密切相關。
2、ADSL數據機的實現方案 ：離散多音調DMT（Discrete Multi-Tone）調制技術
（1）ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個ADSL數據機。
（2）「多音調」就是「多載波」或「多子信道」的意思。
（3）DMT調制技術採用頻分復用的方法，把40kHz-1.1MHz的高端頻譜劃分為許多子信道。
（4）當ADSL啟動時，用戶線兩端的ADSL數據機就測試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質量。
（5）ADSL能夠選擇合適的調制方案以獲得盡可能高的數據率，但不能保證固定的數據率。
3、數字用戶線接入復用器DSLAM （DSL Access Multiplexer）
（1）數字用戶線接入復用器包括許多ADSL數據機。
（2）ADSL數據機又稱為接入端接單元ATU（Access Termination Unit）。
（3）ADSL數據機必須成對使用，因此把在電話端局記為ATU-C，用戶家中記為ATU-R。
（4）ADSL最大的好處就是可以利用現有電話網中的用戶線（銅線），而不需要重新布線。
（5）ADSL數據機有兩個插口：
（6）一個DSLAM可支持多達500-1000個用戶。
4、第二代ADSL
（1）ITU-T已頒布了G系列標准，被稱為第二代ADSL，ADSL2。
（1）第二代ADSL通過提高調制效率得到了更高的數據率。
（2）第二代ADSL採用了無縫速率自適應技術SRA（Seamless Rate Adaptation），可在運營中不中斷通信和不產生誤碼的情況下，根據線路的實時狀況，自適應地調整數據率。
（3）第二代ADSL改善了線路質量評測和故障定位功能。
5、ADSL技術的變型 ：xDSL
ADSL並不適合於企業，為了滿足企業的需要，產生了ADSL技術的變型：xDSL。
（1）對稱DSL（Symmetric DSL，SDSL）：把帶寬平均分配到下行和上行兩個方向，每個方向的速度分別為384kbit/s或1.5Mbit/s，距離分別為5.5km或3km。
（2）HDSL（High speed DSL）：使用一對線或兩對線的對稱DSL，是用來取代T1線路的高速數字用戶線，數據速率可達768KBit/s或1.5Mbit/s，距離為2.7-3.6km。
（3）VDSL（Very high speed DSL）：比ADSL更快的、用於短距離傳送（300-1800m），即甚高速數字用戶線，是ADSL的快速版本。
1、光纖同軸混合網HFC （Hybrid Fiber Coax）
（1）光纖同軸混合網HFC是在有線電視網的基礎上改造開發的一種居民寬頻接入網。
（2）光纖同軸混合網HFC可傳送電視節目，能提供電話、數據和其他寬頻交互型業務。
（3）有線電視網最早是樹形拓撲結構的同軸電纜網路，採用模擬技術的頻分復用進行單向廣播傳輸。
2、光纖同軸混合網HFC的主要特點：
（1）HFC網把原有線電視網中的同軸電纜主幹部分改換為光纖，光纖從頭端連接到光纖結點（fiber node）。
（2）在光纖結點光信號被轉換為電信號，然後通過同軸電纜傳送到每個用戶家庭。
（3）HFC網具有雙向傳輸功能，而且擴展了傳輸頻帶。
（4）連接到一個光纖結點的典型用戶數是500左右，但不超過2000。
3、電纜數據機 （cable modem）
（1）模擬電視機接收數字電視信號需要把機頂盒（set-top box）的設備連接在同軸電纜和電視機之間。
（2）電纜數據機：用於用戶接入互聯網，以及在上行信道中傳送交互數字電視所需的一些信息。
（3）電纜數據機可以做成一個單獨的設備，也可以做成內置式的，安裝在電視機的機頂盒裡面。
（4）電纜數據機不需要成對使用，而只需安裝在用戶端。
（5）電纜數據機必須解決共享信道中可能出現的沖突問題，比ADSL數據機復雜得多。
信號在陸地上長距離的傳輸，已經基本實現了光纖化。遠距離的傳輸媒體使用光纜。只是到了臨近用戶家庭的地方，才轉為銅纜（電話的用戶線和同軸電纜）。
1、多種寬頻光纖接入方式FTTx
（1）多種寬頻光纖接入方式FTTx，x可代表不同的光纖接入地點，即光電轉換的地方。
（2）光纖到戶FTTH（Fiber To The Home）：把光纖一直鋪設到用戶家庭，在光纖進入用戶後，把光信號轉換為電信號，可以使用戶獲得最高的上網速率。
（3）光纖到路邊FTTC（C表示Curb）
（4）光纖到小區FTTZ（Z表示Zone）
（5）光纖到大樓FTTB（B表示Building）
（6）光纖到樓層FTTF（F表示Floor）
（7）光纖到辦公室FTTO（O表示Office）
（8）光纖到桌面FTTD（D表示Desk）
2、無源光網路PON （Passive Optical Network）
（1）光配線網ODN（Optical Distribution Network）：在光纖干線和廣大用戶之間，鋪設的轉換裝置，使得數十個家庭用戶能夠共享一根光纖干線。
（2）無源光網路PON（Passive Optical Network），即無源的光配線網。
（3） 無源：表明在光配線網中無須配備電源，因此基本上不用維護，其長期運營成本和管理成本都很低。
（4）光配線網採用波分復用，上行和下行分別使用不同的波長。
（5）光線路終端OLT（ Optical Line Terminal）是連接到光纖干線的終端設備。
（6）無源光網路PON下行數據傳輸
（7）無源光網路PON上行數據傳輸
當ONU發送上行數據時，先把電信號轉換為光信號，光分路器把各ONU發來的上行數據匯總後，以TDMA方式發往OLT，而發送時間和長度都由OLT集中控制，以便有序地共享光纖主幹。
（8）從ONU到用戶的個人電腦一般使用乙太網連接，使用5類線作為傳輸媒體。
（9）從總的趨勢來看，光網路單元ONU越來越靠近用戶的家庭，即「光進銅退」。
3、無源光網路PON的種類
（1）乙太網無源光網路EPON（Ethernet PON）
（2）吉比特無源光網路GPON（Gigabit PON）
G. 如何學習 計算機網路自頂向下方法
《計算機網路自頂向下方法》是2009年機械工業出版社出版的圖書，作者是庫羅斯。本書是當前世界上最為流行的計算機網路教科書之一，採用了作者獨創的自頂向下的方法來講授計算機網路的原理及其協議，即從應用層協議開始沿協議棧向下講解，強調應用層範例和應用編程介面，使讀者盡快進入每天使用的應用程序環境之中進行學習和「創造」。本書的講解以網際網路為例，學以致用；注重教學法，深入淺出地重點講解計算機網路的基本原理。
第4版全面關注了網路安全問題；更新並擴展了無線網路的覆蓋范圍，增加了有關802.11（WiFi）、802.16（WiMAX）和蜂窩網路的新內容；增強了P2P應用程序的內容，包括文件共享協議、BitTorrent等文件分發協議以及Skype的IP話音等新型多媒體應用；更新了區域網和多媒體網路的章節，以反映這些領域中理論與實踐的變化；第1章中增加了有關端到端吞吐量分析的新材料；全面修訂並增加了新的課後5-7題，以及附加了循序漸進的Ethereal實驗。
H. 計算機網路自頂向下方法--網路層
R1. 我們回顧一下本書中使用的某些術語。前面講過，運輸層的分組名稱是報文段，數據鏈路層的分組名字是幀。網路層的分組名字是什麼？前面講過，路由器和鏈路層交換機都稱為分組交換機。路由器和鏈路層交換機間的根本區別是什麼？回想我們對數據報網路和虛電路網路都使用術語路由器。
R2. 在數據報網路中，網路層最重要的兩個功能是什麼？在虛電路網路中，網路層的3個最重要的功能是什麼？
R3. 路由選擇和轉發的區別是什麼？
R4. 在數據報網路和虛電路網路中，路由器都使用轉發表嗎？如果是，描述用於這兩類網路的轉發表。
R5. 描述某些網路層能為單個分組提供的某些假想的服務。對於分組流進行相同的描述。網際網路的網路層為你提供了這些假想服務嗎？ATM的CBR服務模型提供了該假想服務嗎？ATM的ABR服務模型提供類該假想服務嗎？
R6. 列出某些得益於ATM的CBR服務模型的應用。
R7. 討論為什麼在高速路由器的每個輸入埠都存儲轉發表的影子副本。
R8. 4.3節中討論了3類交換結構。列出並簡要討論每一類交換結構。哪一種（如果有的話）能夠跨越交換結構並行發送多個分組？
R9. 描述在輸入埠會出現分組丟失的原因。描述在輸入埠如何消除分組丟失（不使用無限大緩存區）。
R10. 描述在輸出埠出現分組丟失的原因。通過增加交換結構速率，能夠防止這種丟失嗎？
R11. 什麼是HOL阻塞？它出現在輸入埠還是輸出埠？
R12. 路由器有IP地址嗎？如果有，有多少個？
R13. IP地址223.1.3.27的32比特二進制等價形式是什麼？
R14. 考察使用DHCP獲得它的IP地址，網路掩碼，默認路由器和其本地DNS伺服器的IP地址的主機。列出這些值。
R15. 假設在一個源主機和一個目的主機之間有3台路由器。不考慮分片，一個從源主機發送給目的主機的IP報文將通過多少個埠？為了將數據報從源移動到目的地需要檢索多少個轉發表？
R16. 假設某應用每20ms生成一個40位元組的數據塊，每塊封裝在一個TCP報文中，TCP報文再封裝在一個IP數據報中。每個數據報的開銷有多大？應用數據所佔的百分比是多少？
R17. 假設主機A向主機B發送封裝在一個IP數據報中的TCP報文段。當主機B接收到該數據報時，主機B中的網路層應該如何知道它應當將該報文段（即數據報的有效載荷）交給TCP而不是UDP或某個其他東西呢？
R18. 假定你購買了一個無線路由器並將其與電纜數據機相連，並且你的ISP動態地為你連接的設備（即你的無線路由器）分配一個IP地址。還假定你家有5台PC，均使用802.11以無線方式與該無線路由器相連。怎樣為這5台PC分配IP地址？該無線路由器使用NAT嗎？為什麼？
R19. 比較IPv4和IPv6首部欄位。它們有某些欄位是相同的嗎？
R20. 有人說當IPv6通過IPv4路由器建隧道時。IPv6將IPv4隧道作為鏈路層協議。你同意這種說法嗎？為什麼？
R21. 比較和對照鏈路狀態和距離向量路由選擇演算法？
R22. 討論網際網路的等級制組織是怎樣使得其能夠擴展為數以百萬計用戶的。
R23. 每個自治系統使用相同的AS內部路由選路演算法是必要的嗎？為什麼？
R24. 考慮圖4-37。從D中的初始表開始，假設D收到來自A的下面的通告：
D中的表會改變嗎？如果是，怎樣變化？
R25. 比較RIP和OSPF使用的通告。
R26. 填空：RIP通告通常宣稱到各目的地的跳數。另一方面，BGP則是通告到各目的地的_____？
R27. 為什麼在網際網路中用到了不同類型的AS間與AS內部選路協議？
R28. 為什麼策略考慮對於AS內部協議（如OSPF和RIP）與對於AS間路由選擇協議（如BGP）一樣重要呢？
R29. 定義和對比下列術語：子網，前綴和BGP路由。
R30. BGP是怎樣使用NEXT-HOP屬性的？它是怎樣使用AS-PATH屬性的？
R31. 描述一個較高層ISP的網路管理員在配置BGP時是如何實現策略的。
TODO----HERE
4.6.32 通過多個單播實現廣播抽象與通過支持廣播的單個網路（路由器）實現廣播抽象之間有什麼重要區別嗎？
答：N次單播效率低，需要知道接收者的地址，消耗大。但是使用廣播的話可以通過洪泛方法發送消息。
4.6.33 對於我們學習的3種一般的廣播通信方法（無控制洪泛，受控洪泛和生成樹廣播），下列說法正確嗎？可以假定分組不會因緩存溢出而丟失，所有分組以它們發送的順序交付給鏈路。
a.一個節點可能接收到同一個分組的多個拷貝。
b.一個節點可能跨越相同的出鏈路轉發多個分組的拷貝。
答：無控制洪泛：a對，b對。受控洪泛：a對，b錯。生成樹廣播:a錯，b錯。
4.6.34 當一台主機加入一個多播組時，它必須將其IP地址改變為它所加入的多播組的地址嗎？
答：對錯誤。
4.6.35 IGMP和廣域多播選路協議所起的作用是什麼？
答：IGMP運行在一台主機與其直接相連的路由器之間。IGMP允許主機指定路由器要加入的組播網。然後由組播路由器與運行組播路由協議的其他組播路由器一起工作。
4.6.36 在多播選路場合中，一棵組共享的樹與一顆基於源的樹之間有什麼區別？
答：一個組共享的樹來為組中所有發送方分發流量，一個是為每個獨立的發送方構建一顆特定源的選路樹。
I. 計算機網路：自頂向下設計方法第一章
1.3 網路核心
網路核心，即互聯了網際網路端系統的分組交換機和鏈路的網狀網路。
電路交換
定義
電路交換（circuit switching）：每個主機都直接與一個交換機直接相連，各個交換機之間有物理線纜，如果兩台主機要傳送信息，其對應的交換機之間必須有一條預留電路。假定每個交換機都有n條電路，那麼連接期間該連接獲得鏈路帶寬的1/n。
電路交換網路中的多路復用
1、頻分多路復用（Frequency-Division Multiplexing，FDM）
2、時分多路復用（Time-Division Multiplexing，TDM）
例子
從主機A到主機B經一個電路交換網路發送一個640,000 比特的文件需要多長時間？
所有鏈路是1.536 Mbps
每條鏈路使用具有24個時隙的TDM
創建端到端電路需500 msec
計算結果：Time=640000/(1.536Mbps/24)+0.5s=10.5s
分組交換
分組交換（packet swiitching）：各種應用在完成任務時要交換報文，報文包含協議要求的內容。主機會把較大的報文分組並發送到分組交換機。交換機使用存儲轉發傳輸機制，簡單地說就是接受一個報文的全部分組後才輸出，這樣就會產生存儲轉發時延。同時，對於每個輸出鏈路，分組交換機還為之生成一個輸出緩存或輸出隊列，因為同一時刻只能向一條鏈路輸出一組信息，其他信息只能在隊列中等待，這樣會產生排隊時延。如果隊列已滿，新到達的報文分組無法入隊，就會產生丟包。
端到端時延
假定在源主機和目的主機之間有N-1台路由器（那麼實際有N條小路徑），並且該網路是無擁塞的（因此排隊時延是微不足道的），處理時延為dproc，每台路由器和源主機的輸出速率是 R bps，每條鏈路的傳播時延是dprop，節點時延累加起來得到端到端時延：
dend-end = N（dproc + dtrans + dprop）
dtrans = 分組長度L / R
計算機網路中的吞吐量
吞吐量：單位時間內通過某個網路（或信道、介面）的數據量，是瓶頸鏈路（bottleneck link，即找速度最短的那一條鏈路）的傳輸速率。
吞吐量分為瞬時吞吐量（instancous throughput）和平均吞吐量（average throughput），我們可以把他們類比為以前物理學過的瞬時速度和平均速度。