⭐1.1停止等待协议 S-W#

stop-wait

1. 滑动窗口机制#

   发送窗口 = 1，接收窗口 = 1

2. 帧编号#

   仅需 1 bit 给帧编号

   • 数据帧的组成：首 数据部分(可长可短) 尾
     确认帧的数据部分很短/为空
     首尾主要是：帧定界信息，校验码、帧类型(确认帧/反向传输的数据)、帧序号(0/1)

• 正常情况#

  发送方 发送给 接收方；接收方 对数据进行“差错控制” 没有问题发送ACK给发送方，同时接收窗口右移；发送方接收到ACK也右移 继续发送数据。

• 异常情况#

  数据帧丢失：超时重传机制；
  确认帧丢失：超时重传，接收方收到重复帧→丢弃重复帧，并重新返回ACK；
  重复数据帧：接收方通过帧序号判断收到重复数据帧→丢弃重复帧、返回重复帧的ACK
  数据帧有差错：接收方检测到差错→接收方将此帧“丢弃”，且不会返回ACK。导致超时重传

⭐1.2 后退N帧协议 GBN -累积确认#

go back N

1. 滑动窗口机制#

   发送窗口 ＞ 1，接收窗口 = 1

2. 确认机制#

   确认帧：“累积确认”，连续收到多个数据帧返回最后一个帧的ACK，表示收到i号帧及之前的所有帧

3. 重传机制#

   超时重传：若发送方超时未收到$ACK_i$，则重传i号帧 及其之后的所有帧

4. 帧编号#

   $W_T + W_R \leq n$

• 正常情况#

  发送窗口连续传输数据，接收到最后一个数据 → 返回“累积确认”ACK2

• 异常情况#

  数据帧丢失：发送最后收到的ACK，发送窗口移动
  确认帧丢失：发送方全部超时重传 → 但是接收方全都已经收到过了 → 丢弃重复帧，重传ACK

⭐1.3 选择重传协议 SR -差错帧返回“NCK”#

Selective Repeat

1. 滑动窗口机制#

   发送窗口 ＞ 1，接收窗口 ＞ 1。$W_R \leq W_T$

2. 确认机制#

   确认帧：每一帧返回$ACK_i$

3. 重传机制：超时重传 + 请求重传
   超时重传：超过时间，发送方重新传Data
   请求重传：NAK 否认帧：若接收方检测到$Data_i$有“差错” → 则丢弃该帧，返回发送方$NAK_i$，请求重传
   不必等到计时器超时再重传，而是收到NCK就立即重传 → 提升效率

4. 帧编号#

   $W_T + W_R \leq n,W_R \leq W_T$（接收窗口小于发送窗口）

• 正常情况#

• 异常情况#

  数据帧丢失：超时重传

  
  数据帧检测出差错而被丢弃：返回给发送方 NAK → 发送方重传帧、重置计时器

  
  确认帧丢失

1.4 对于可靠传输/流量控制机制的信道利用率分析#

发送信道的信道利用率：发送完当前数据到发送下一次数据（发送数据的占比）
ARQ 自动重传请求协议：包括这3个协议

1. S-W协议#

   

2. GBN协议、SR协议#

   分母：第一次发送 ~ 可以发送下一组（分母中数据传输时间只取1个）
   利用率不会大于1。若N=5，信道一直有发送的数据填充，$\alpha=1$

• 例1
• 例2

2.1 信道划分#

1. 时分复用 TDM
2. 频分复用 FDM
3. 码分复用 CDM

随机访问#

1. ALOHA协议
   • 纯ALOHA：准备好数据帧，就立即发送；
   • 时隙ALOHA协议：准备好的数据要等到一个时隙的开始才发送；若发生冲突，分别随机等一段时间后发送
   

   
2. CSMA协议：发送数据之前，先监听信道是否空闲，只有空闲时才发送数据（网络适配器要安装“载波监听装置”）
   • 1-坚持CSMA协议
   • 非坚持CSMA协议
     优点：使各节点错开发送数据，降低冲突概率；
     缺点：信道空闲时，可能不会被立即里哟个，导致信道利用率降低
   • p-坚持CSMA协议
     折中方法，降低冲突概率、提高信道利用率
3. CSMA/CD协议：用于早期有线以太网（总线型）Collusion Detection
   

   
   - 接收方：依次检查检查若 帧小于最短帧长、不是发给自己的、CRC检错 帧有差错 → 丢弃帧
4. CSMA/CA协议：用于IEEE 802.11 无线局域网（WIFI）

轮询访问#

令牌传递协议

• 获得令牌的节点会持有令牌帧，想要发送数据时，把令牌帧转换为数据帧
   数据帧 = 令牌号 + 源地址&目的地址 + 数据部分 + 是否已接收(false/true)

• 按固定方向遍历每个节点
   是目的地址：复制数据部分，已接收=true
   回到源地址：检查已接受。true：发送成功；false：发送失败，尝试重传
  

  

IP数据报/分组 的构成#

首部（20B 固定部分+0~40B 可变部分） + 数据部分
以下是首部固定部分的组成

1. 第一行

   

2. 分片组装问题

   标识	标志	片偏移
   16bit	3bit	13bit
   检查是否来自同一个IP数据报	最低位MF=1（是否还有更多分片More Fragment）次低位DF=1（不允许被分片Don’t Fragment）	被分片前的位置，×8B为单位

   • 标识相同、源地址相同 → 分片原同属于一个IP数据报

   • 

   • 生存时间TTL、协议、首部校验

   • 32 bit的源地址、32 bit的目的地址

分片问题#

解释

IP地址的分类#

1. 最初的分类（A/B/C/D/E）
   判断目的IP类别 → 是否跟当前源IP地址的网络号相同 → 看前面的网络号 → 加上MAC地址封装成帧 不同网络的转发过程、 同一个网络的转发过程

2. 子网划分 & 子网掩码
   源地址、目的地址 & 源IP、目的IP → 是否属于同一个子网 → 跟子网掩码相与后 是否等于目的网络号 → MAC帧转发给目的主机 子网内、 不同子网 有子网划分&无子网划分的网络之间

1. 无分类编制 CIDR 网络前缀 + 主机号
   • 子网划分：定长子网划分、变长子网划分 解答
2. 路由聚合
   • 会减小路由表的大小，但会引入无效地址
   • 最长前缀匹配原则
     例
   • ⭐综合过程
3. 网络地址转换 NAT
   NAT路由器包含传输层，普通路由器只包含网络层及以下。
   • 过程

ARP协议#

1. 过程
2. 集线器广播/交换机通过MAC表转发

DHCP协议#

1. 发现报文 Discover的组成、非DHCP服务器过程（端口号才发现错误/丢弃）
2. 提供报文 Offer
3. 请求报文 Request
4. 确认报文 ACK

ICMP协议（网际控制报文协议）#

• ICMP报文的常见分类
  1. 差错控制报告：直接传输数据报，有问题就反馈给发送方
  2. 询问报文：传送之前，先询问接收方，确保网络通畅
• 怎么区分分类？ ICMP最先1B
  1. 差错控制报告
     1. 终点不可达
        路由器返回：目的IP地址不可到达，路由器返回ICMP报文告诉发送方终点不可达；目的主机的端口不存在：目的主机告诉发送方进程不存在
     2. 时间超过
        路由器返回：IP数据报的TTL=0，被丢掉；目的主机返回：IP数据报被分片，但是规定时间内分片没有到齐 → 全部丢弃
     3. 参数问题
        检测出IP首部错误/参数不合法，路由器把IP数据报丢弃
     4. 改变路由（重定向）
        路由器告诉发送方：对于某目的网络，发送到另一个路由器更近，下一次发送到该目的网络时 改变路由
  2. 询问报文
     1. Echo Request、Echo Reply（回送请求/回送回答ping）
        过程：源地址发送ICMP请求，目的地址返回ICMP回答 告诉当前道路是否通畅
     2. 时间戳请求、时间戳回答
        过程：源地址的时间xx，目的地址收到时间戳的时间yy，发送ICMP报文的时间是zz
• 不必反馈ICMP差错报告报文的情况

RIP#

应用层

1. 定时更新过程/触发响应
2. 路由表 = 目的网络 + 距离 + 下一跳路由器
3. 路由表更新过程
   1. 初始路由表
   2. 每次给邻居发送RIP Response报文：目的网络号不变，距离+1，下一路由器 → 转发来的路由器
   3. 每隔30s，更新
      
   4. 慢收敛现象
      超过180s没收到邻居路由器 → 设为16，认为不可达
      更新：但还会通过其他Router路由表形成环路，直到 TTL=0 才丢弃
      
      更新 → 左脚踩右脚（R3通过R4可以到Net2，R4通过R3可以到Net2）
      
      发现错误：每次迭代距离+1，直到加到16才知道不可达 - 重新接入路由器
      下一个30s，更新 ：每一对Router的周期可以不同
4. RIP的优缺点

OSPF#

网络层，边带权

1. 建立单链表
   
2. 基础
   • 洪泛法：转发到除了入口之外的出口（不回流）
     检测到邻居的变化 → 洪泛最新的链表信息
   • Dijstra算法：每次看总共的最短路径
3. 怎么生成路由表？
   构造本地链路状态数据库 LSDB（临界表） → Dijkstra算法计算最短路径 → 根据结果，构造路由表
   若网络拓扑变化 → 引起洪泛 → 基于新的网络重新计算路由表
   
4. “区域”划分：系统过大，洪泛压力过大，Dijsktra运算开销也过大
   
5. （选学）具体过程
   HELLO 问候分组：每10s发送，超过40s说明另据不存在
   DD 数据库描述分组：告诉对方自己有的信息
   LSR 链路状态请求分组：想要对方的哪些信息
   LSU ；链路状态更新分组：响应请求，给对方发送需要的信息
   LSAck 链路状态确认分组：告诉对方已经收到需要的数据
   • LSU分组可能引发的洪泛

BGP协议#

应用层，基于TCP协议

1. eBGP：发送BGP报文[目的网络，所属AS，下一跳路由器]
   iBGP：BGP报文不修改 → 根据内部网关协议IGP，找到到达下一跳Router最短路径的路由器。
2. BGP路由选择
   1. 本地偏好值最高（优先级）
   2. AS跳数最少
   3. 热土豆路由
   • 网络内部协议不同的处理：
     RIP协议
     OSPF协议
3. BGP的4种报文
   • OPEN报文