漫游计算机网络之协议篇

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29 分钟
漫游计算机网络之协议篇
漫游计算机网络之协议篇

其实也是期末复习罢了,只不过取了一个花里胡哨的标题。

本文将自顶向下的梳理计算机网络中每层的协议。

应用层#

应用层专注为用户提供特定的功能,一般一类服务就对应了一个协议,所以协议繁多。同时,应用层驱动下层工作,但不关心数据是如何传输的,工作在操作系统的用户态。

1. 有什么协议?#

DNS 、FTP 、HTTP 、SMTP 、DHCP 、Telnet 、BGP 、RIP 等。

提醒自己用:DHCP 、 BGP 、 RIP 协议我在网络层中已经讲了,但是它们都是工作在应用层的协议!

补充:协议工作在哪一层其实并不太重要,有关说法也众说纷纭,把 BGP 和 RIP 划分到应用层的依据是他们分别使用了 TCP 和 UDP 协议,既然协议是为上一层提供服务的,那么他俩就应该是应用层协议。我这边也只是梳理一下方便记忆,还需要自行建立理解。

2. 注意点#

  • DNS:域名解析协议;
    • 作用是提供域名和 IP 之间的映射关系;
    • 传输层使用 UDP ;
    • 采用 C/S 方式;
  • SMTP:简单邮件传输协议;
    • 作用是将邮件从发送方客户端发送到邮件服务器,或由一个邮件服务器发送到另一个邮件服务器;是异步传输,收发并不同步;
    • 传输层使用 TCP ;
  • POP3:邮局协议;
    • 用于从邮件服务器上接收(拉取)邮件到客户端。只负责接收邮件;与 SMTP 协议一起工作,实现异步的邮件传输;
    • 传输层同样使用 TCP ;
  • IMAP:互联网邮件访问协议;
    • 比 POP 3 更强,支持多设备的同步管理;
    • 传输层同样使用 TCP ;
  • HTTP:超文本传输协议;
    • 传输层使用 TCP ;
    • 采用 C/S 方式;
  • DHCP:动态主机配置协议;
    • 用于在主机没有被分配 IP 地址时,向 DHCP Server 请求 IP 地址等网络配置信息;
    • 传输层使用 UDP ;
    • 采用 C/S 方式;
  • RIP:路由信息选路协议;
    • 采用距离矢量选路 DVR 构建路由表;
    • 传输层使用 UDP ;
  • BGP:边界网关协议;
    • 采用路径矢量选路 PVR 构建路由表;
    • 传输层使用 TCP ,可靠传输;

3. 应用场景#

电子邮件系统:

  1. 邮件服务器和邮件服务器之间一定使用 SMTP ;
  2. 客户端发送邮件至邮件服务器,使用 SMTP / HTTP ;
  3. 客户端从邮件服务器接收(拉取)邮件,使用 POP3 / IMAP / HTTP ;

访问网站的一个典型过程:

  1. 浏览器分析 URL ;
  2. 浏览器通过 DNS 获得 IP 地址;
  3. 浏览器根据 IP 地址,和服务器建立 TCP 连接;
  4. 浏览器发送 HTTP Request 请求;
  5. 服务器发送一个响应的 Web Page 给浏览器;
  6. 释放 TCP 连接;
  7. 浏览器呈现前端页面;

用到了 TCP + DNS + UDP(DNS 协议的传输层用到了 UDP 协议) + HTTP 协议;

传输层#

传输层提供的是端到端的可靠、高效、节省开销的服务,事实上提供的是进程(Process)到进程的通信。

1. 有什么协议?#

TCP、UDP 协议;

其中:

  • TCP 协议为上层的 STMP 、IMAP 、POP3 、HTTP 、BGP 协议服务;
  • UDP 协议为上层的 DNS 、 DHCP 、RIP 协议服务;

2. TCP 协议#

TCP 协议提供端到端的、面向连接的、面向字节流的可靠传输服务;

  1. 什么是面向连接?

TCP 是面向连接的,这就意味着它只能“一对一”连接,两个主机之间通过 Socket ,即四元组(源地址,源端口,目的地址,目的端口)唯一确定连接。

  1. 什么是面向字节流?

应用层的消息可能会被 TCP 分成多个 TCP 报文,即 TCP 不保留消息的边界!

2.1 TCP 报文格式#

  • TCP Header:20 Bytes + Option 字段!!!
  • MSS:Maximum Segment Size,最大报文段长度,只包含 TCP Payload ,即数据部分,不包括 TCP Header ;
  • 伪头部:共 12 Bytes ,包括源 IP 地址、目的 IP 地址等;并不参与实际的传输,仅用于 TCP Checksum 的计算;

2.2 TCP 的连接建立#

连接建立即 3 次握手:

  1. 客户端向服务器发送 SYN 包,其中 Seq = x ;
  2. 服务器向客户端发送 SYN + ACK 包,其中 Seq = y ,ACK = x + 1 ;
  3. 客户端向服务器发送 ACK 包,其中 Seq = x + 1 , ACK = y + 1 ;

需要注意的是,单独的 ACK 包并不占用 Seq 的字节,即对于下一个要发送的 TCP 报文,其 Seq 还是等于 x + 1 ;而 SYN 和 FIN 包虽然不携带数据,但需要占用 1 个字节;

2.3 TCP 的连接释放#

连接释放即 4 次挥手 or 3 次挥手:

  1. 客户端向服务器发送的 FIN 包,其中 Seq = x ;
  2. 服务器向客户端发送 ACK 包,其中 Seq = y ,ACK = x + 1 ;
  3. 服务器向客户端发送 FIN 包,其中 Seq = y ,ACK = x + 1 ;
  4. 客户端向服务端发送 ACK 包,其中 Seq = x + 1 ,ACK = y + 1 ;

第 2 次和第 3 次事实上可以合并为 1 次握手,具体取决于服务器上层是否还有数据需要发送。

2.4 TCP 协议的功能#

  • 重传;
  • 滑动窗口;
  • 流量控制;
  • 拥塞控制;

详见《漫游计算机网络之技术篇》。

3. UDP 协议#

UDP 无 ACK 、无差错控制(这个是可选的)、无流量控制、无拥塞控制,无连接、不可靠。为 IP 协议提供了一个接口,并加上端口号,实现复用。

3.1 和 TCP 有什么区别?#

比较项TCPUDP
是否面向连接✅ 是(需三次握手建立连接)❌ 否(无连接,直接发送)
可靠性✅ 可靠(有确认 ACK、重传、顺序控制)❌ 不可靠(不确认、不重传、不保证顺序)
是否保留消息边界不保留保留
是否支持一对多不支持,一对一,面向连接支持广播和组播,可以实现一对多
传输顺序✅ 保证顺序❌ 不保证顺序
拥塞控制✅ 有(慢启动、拥塞避免等)❌ 没有
流量控制✅ 有(滑动窗口)❌ 没有
首部开销📦 大(20 字节起)📦 小(8 字节)
速度🐢 较慢(因为各种控制)⚡ 较快(无握手/控制)
适用场景文件传输、网页浏览、邮件(需要可靠性)音视频、语音通话、DNS 查询(需要实时性)

3.2 报文格式#

  • UDP Header:8 Bytes !!!
    • Src Port Number :16 bits ;
    • Dest Port Number : 16 bits ;
    • Total Length : 16 bits ;
    • Checksum : 16 bits ;
  • UDP Data:应用层有多少传多少,不会对数据进行分片,如果超出最大可发送的长度就不会发送;
  • 伪报头:和 TCP 类似,UDP 同样会在差错检测计算校验和时添加一个伪报头,包括源 IP 地址、目的 IP 地址等,共 12 Bytes ;

网络层#

网络层是处理端到端通信的最底层。

1. 有什么协议?#

  1. IP 协议(真王朝了),以及 IPv4 和 IPv6 ,可以说统治了整个网络层。
  2. 在 IP 协议之下,有 ARP 和 RARP 协议;
  3. 在 IP 协议之上,有 OSPF 、ICMP 和 IS-IS 协议;

关于 RIP 和 BGP 协议的问题已经在前文中阐述,并且按照前文的理解,IP 协议既然也为 OSPF 协议提供服务,那么 OSPF 协议应该属于传输层协议。不过说白了,由于 TCP/IP 的统治力,界限未必一定要搞得很分明。

简单来说:

  • RIP 、BGP 、OSPF 协议是 Routing Protocol ,即路由协议,用来计算最优路径并更新路由表;
  • 而 IP 协议 严格来说是 Routed Protocol ,即可被路由协议,或者称其为路由的载体,将上层上层打包为 IP 包,根据路由表进行转发;

2. 有什么功能?#

  • Internetworking 网络互联;
  • Addressing 编址;
  • Routing 路由;
  • Packeting 组包;
  • Fragmenting 分片;

3. 提供的服务?#

3.1 无连接的服务 —— 数据报 Datagram#

  • 无连接;
  • 每个包需要携带完整的目的地 IP 地址;
  • 包可能乱序到达;

3.2 面向连接的服务 —— 虚电路 Virtual Circuit#

  • 面向连接的;
  • 在正式传输数据前,先建立一条从源路由器到目的路由器之间的路径;

3. IPv4 协议#

3.1 IPv4 报文格式#

考试会提供报文格式,这里再复习一遍几个比较重要的字段:

  • IHL(IP Header Length):报文头长度,实际的头长度是 IHL ×\times 4 ,即这 4 bits 表示的范围是 5 ~ 15 ,实际头长度范围是 20 Bytes ~ 60 Bytes ;
  • Type of Service:知道这里的后 2 bits 是显式拥塞控制位即可;
  • Total Length:注意包括头长度 + 数据长度;
  • DF:不分片标志,DF = 1 则表示不分片,一般为 0 ;
  • MF:更多段标志,同一个 IP 包,除最后一个分片外,MF = 1 ;
  • Fragment Offset:分片后的数据在原始数据中的位置,即偏移量,注意实际偏移量必须是 8 的整数倍,这 13 bits 的内容 ×\times 8 = 实际偏移量;
  • Checksum:只对 IP Header 进行校验;

3.2 IPv4 地址#

IPv4 地址共 32 bits ;

3.2.1 分类 IP 地址#

网络号 + 主机号。

3.2.2 特殊的 IP 地址#

主要在计算 IP 地址块数时,减去网络号和网络等广播地址;

3.2.3 私有 IP 地址#

用于 NAT 中。

3.2.4 子网与子网掩码#

简单来说,就是向主机号借若干位,作为子网号,将 1 个较大的网分为若干个子网。对外界是不可见的。

子网掩码:一般为 255.255.224.0 这种形式,不过写成前缀长度的形式 /19 似乎也没问题。

路由时,如何得到子网地址?

将目的 IP 与子网掩码进行按位与的操作即可。

3.2.5 无类别地址 CIDR#

形如 a.b.c.d/x ;

3.2.6 路由聚合#

使用 CIDR 除了可以用来表示一个子网,也可以将多个子网聚合为一个超网;不过,将多个地址数较少的网合并为一个大网,会使地址空间被放大。

对于路由时,一个目的 IP 地址与多个不同前缀长度网络匹配时,选择前缀最长的那个网络进行转发,这就是最长匹配原则。

4. IPv6 协议#

大概了解即可:

  • IPv6 的地址长度为 128 bits ;
  • IPv6 Header 头长度固定为 40 Bytes ;
  • IPv6 的扩展头位于 Payload ,即数据部分;

5. ARP 地址解析协议#

用于解决从网络层的 IP 地址到数据链路层的 MAC 地址的映射关系问题。即已知 IP 地址,需要获得 MAC 地址。

6. RARP 协议#

上述的逆向,即已知 MAC 地址,需要获得 IP 地址,已经被淘汰了。

7. ICMP 因特网控制报文协议#

包括差错报告报文、控制报文和查询报文。

8. IS-IS 协议#

IS-IS 协议,全称 Intermediate System-Intermediate System ,为 IGP(内部网关协议)之一,属于链路状态协议,使用 LSP 链路状态选路工作。

8.1 IS-IS 协议 vs. OSPF 协议#

比较项IS-ISOSPF
起源OSI 协议(CLNP),更早IP 协议(IETF)
网络层协议原生支持 CLNP,后支持 IPv4/IPv6 等多种协议只支持 IP 协议
封装方式使用 OSI 网络层直接封装,不依赖 IP运行在 IP 层,使用协议号 89
灵活性更易扩展,适合大规模网络设计固定,结构清晰
应用领域常用于运营商、ISP、MPLS 网络企业网、数据中心常见

介质访问控制子层#

1. 有什么协议?#

  • IEEE 802.3(经典以太网,CSMA/CD);
  • IEEE 802.11(Wifi,CSMA/CA);
  • IEEE 802.1g(VLAN);

2. 有什么功能?#

解决广播式链路(即共享通信介质)的通信环境下介质访问控制问题,共享介 质的通信环境包括有线通信环境和无线通信环境。

3. Ethernet 以太网#

3.1 10M 经典以太网#

  • 传输介质:Coaxial Cable 或 Twisted Pair(一般使用的是 UTP5),常见的有 10Base5-Thick 和 10Base-T ;
  • 拓扑结构与设备:
    • 同轴电缆采用 Bus 总线型;
    • 到双绞线后引入集线器 Hub ;
    • 由于电缆长度有限,所以引入中继器 Repeater;
  • 编码方式:Manchester 编码;
  • 共享信道协议:使用 1 - 坚持的 CSMA/CD 技术;
    • 注意,经典以太网中,认定信道空闲的方式有说区别:需要监听到信道在 IFG(Inter Frame Gap, 帧间隙)时间内均空闲,才认为空闲;
  • 最大最小帧长:
    • 数据部分长度范围为 46 Bytes ~ 1500 Bytes ;
    • 加上 18 Bytes 的控制字段,所以总长度为 64 Bytes ~ 1518 Bytes ;
    • 如果不满足最小长度,则需要用 Pad 字段补齐;

3.2 百兆以太网/快速以太网#

  • 传输介质:双绞线或光纤,常见的有 100Base-T4 和 100Base-TX ;
  • 工作方式:
    • 100Base-T4 :使用 4 对 UTP3 双绞线,半双工;
    • 100Base-TX :使用 2 对 UTP 5 双绞线,全双工;
  • 编码方式:不再使用 Manchester 编码,而是使用 8B/6T(三电平)或 4B/5B + MLT-3 ;
  • 共享信道协议:如果采用 Hub 连接,则为半双工模式,且仍需要 CSMA/CD 技术;

3.3 G 比特以太网#

  • 传输介质:双绞线或光纤;
  • 工作方式和设备:Hub 或 Switch ,对应半双工或全双工的工作方式;
  • 共享信道协议:如果采用 Hub 连接,仍需 CSMA/CD 技术,但存在问题,由于速度更快,电缆的最大长度相应减少;
  • 流量控制:发送 Pause 帧;

3.3.1 解决电缆长度限制的方法#

  • Carrier Extension 载波扩展:在原来帧的尾部再添加一个 Extension 字段,将帧长度扩展至 512 Bytes ;
  • Frame Burst 帧突发:如果对于有大量需要连续发送的帧的情况,帧的发送往往用队列存储,发送方可以将需要连续发送的帧拼成一个帧进行发送;

3.4 10G 比特以太网#

  • 传输介质:电缆较短的一般用的是双绞线(6a UDP),长距离一般使用光纤;
  • 应用环境:高速的本地骨干网、高性能企业网络、数据中心等;
  • 工作方式和设备:彻底抛弃了 Hub ,只有全双工工作模式,不再需要 CSMA/CD 技术;

3.5 以太网一图流#

4. Wireless 无线通信 IEEE 802.11#

4.1 共享信道协议#

CD ,即冲突检测已经不再适用!

  • Point coordination function(PCF, 点协调):
    • 基站控制,进行轮询 Polling ;
  • Distributed coordination function(DCF, 分布式协调):
    • 没有中心控制,实行 CSMA/CA ;

4.2 CSMA/CA#

详见《漫游计算机网络之技术篇》。

4.3 监听方式#

  • 物理监听;
  • 虚拟监听:
    • 每个站点都记录一个 NAV(Network Allocation Vector, 网络分配向量);
    • 每个帧都携带一个 NAV;
    • NAV 表示这个数据帧将预计占用信道多长时间,通过 NAV 来确定退避时间,减少冲突;

4.4 可靠性 —— 段突发#

短帧出错概率小,所以采用 Fragment burst 段突发 的方式,将较长的帧分为小的 Fragment进行发送,来提高可靠性;

4.5 节省电量#

一直监听信道会造成电量浪费。

4.5.1 省电模式#

  1. 客户端进入省电模式:
    • 终端设备(如笔记本、手机)告诉 AP(无线接入点)自己要进入省电状态。
    • 然后设备会关闭无线网卡部分模块,不再一直监听信道。
  2. AP 缓存数据(buffer traffic):
    • 当有数据要发给该客户端时,AP 会暂时缓存这些数据。
  3. Beacon 帧广播:
    • AP 会周期性发送 Beacon 帧(例如每 100ms),
    • 其中包含一个 Traffic Indication Map(TIM),指示哪些客户端有待接收的数据。
  4. 客户端唤醒并检查 Beacon:
    • 客户端周期性唤醒接收 Beacon 帧,看看 TIM 中是否有自己的标识。
  5. 发送 PS-Poll 帧:
    • 如果 TIM 表示有数据,客户端就发送一个 PS-Poll(Power Save Poll)帧 请求接收数据。
  6. AP 发送缓存数据:
    • AP 收到 PS-Poll 后立即发送缓存数据给客户端。

4.5.2 APSD 增强型省电机制#

  1. 客户端进入 APSD 模式(也处于省电状态);
  2. 客户端主动发送数据帧(比如语音包);
  3. AP 在接收到数据帧后,立即发送之前缓存的数据(无需 PS-Poll);
  4. 客户端周期性发送语音包(如每 20ms),正好触发 AP 同步传送下行数据;

4.6 QoS —— 帧间隔 and TXOP#

详见《漫游计算机网络之技术篇》。

5. VLAN 虚拟局域网#

5.1 为什么需要 VLAN ?#

目的好处
隔离广播将单一的大广播域拆分成多个小广播域,减少网络风暴与 CPU 占用
提高安全性不同部门/业务放在不同 VLAN,相互默认不可直接访问
灵活部署逻辑分段代替物理布线;用户搬工位只要改端口 VLAN 设置即可
简化管理基于功能或安全策略(而非地理位置)来组织网络

5.2 IEEE 802.1Q 协议#

在以太网帧头插入 4 字节字段,携带 12 位 VLAN ID ;

第一个遇到的支持 VLAN 的网桥/交换机给帧加上 VLAN 字段,最后一个去掉 VLAN 字段。

注:

  • 终端设备对 VLAN Tag 无感知,即只需要网桥/交换机支持 VLAN ;
  • 集线器 Hub 由于工作在物理层,因此无法识别 VLAN 的标记。

数据链路层#

1. 有什么协议?#

  • 面向局域网 LAN 的:
    • IEEE 802.3(Ethernet);
    • IEEE 802.11(Wifi);
  • 面向广域网 WAN 的:
    • PPP 协议;
    • HDLC 协议;

2. 有什么功能?#

  • 差错控制;
  • 流量控制;
  • 编址(MAC 地址)和介质访问控制(应用于共享信道);
  • 成帧 Framing ;

2.1 Framing 成帧#

  • 字符计数法;
  • 字节填充法;
  • 比特填充法;
  • 物理层编码违例;

字节填充法如下图所示:

比特填充法如下图所示:

只需要知道:

  • PPP 协议使用字节填充法;
  • HDLC 协议使用比特填充法,HDLC等协议差错校验和成帧的顺序是:
    • 发送方处理步骤:
      • 计算并添加校验码 -> 0比特填充 -> 添加收尾标记01111110
    • 接受方处理步骤:
      • 收到物理层的01比特串 -> 首先根据首尾标记位提出帧 -> 删除发送方添加的零比特,就是进行比特删除 -> 最后,进行差错校验
  • 如果物理层采用 Manchester 编码,则可以使用物理层编码违例方式;

2.2 差错控制#

详见《漫游计算机网络之技术篇》。

2.3 流量控制#

详见《漫游计算机网络之技术篇》。

3. 提供的服务?#

  • Connectionless services 无连接的服务;
    • Unacknowledged connectionless services:大多数局域网LAN使用无确认;
    • Acknowledged connectionless services:无线通信;
  • Acknowledged connection-oriented services 面向连接的服务;

4. HDLC 协议#

HDLC 协议,即 High-level Datalink Control ,高级数据链路控制协议;

4.1 特点#

  • 可靠,面向连接;
  • 包含流量控制(GBN ARQ or SR ARQ)和差错控制功能(CRC);
  • 同步串行链路传输;
  • 不支持链路和网络参数协商;
  • 不支持认证;

4.2 帧格式#

从上图也可见,HDLC 采用零比特填充;

注:监督帧就是单独的 ACK 或 NAK ;

5. PPP 协议#

PPP 协议,即 Point-to-Point Protocol ,点对点协议;

5.1 特点#

  • 只支持点到点;
  • 无连接,无确认;
  • 采用字节填充法;
  • 适配多种网络层协议;
  • 支持身份认证;
  • 物理层可以采用异步和同步传输;

5.2 帧格式#

注:

  • 其中用红线❌掉的都是可以省略的部分;
  • Checksum 使用 CRC 校验来检错;

6. HDLC vs. PPP 协议#

物理层#

物理层涉及的主要是一些标准,包括对速率、传输介质、编码方式和调制方式的规定。

1. 基本概念#

1.1 带宽 Bandwidth#

带宽最早用来指模拟信号具有的频段宽度,即信道能够有效传输信号的频率范围,对应的单位就是 HzHz ,e.g. 语音电话线 300 ~ 3400 Hz ,对应带宽 3.1 KHz ;

现在这个概念被扩展到数字信号上,带宽指的事实上就是最大数据率。

1.2 数据率/比特率/传输速率#

指的就是数据的传送速率,单位 bpsbps ,e.g. 百兆以太网数据率为 100 Mbps ;

1.3 吞吐量 Throughput#

在单位时间内通过某个网络的数据量,或者说网络可以传送的数据位数。单位:b/sb/s(其实就是 bpsbps);

其与数据率是不同的,数据率是可用带宽,而吞吐量是一个实际链路工作过程中的测试指标,往往数据率。

1.4 负载 Load#

单位时间内注入网络的数据位数,单位:bpsbps 。

1.5 码元速率/调制速率/波特率 and 采样速率#

每秒钟传输的码元数,单位 BaudBaud ,和比特率有以下转换关系:

Bit Rate=Baud Rate×log2V,V为信号级数Bit\space Rate = Baud\space Rate\times log_2{V},V \text{为信号级数}

一个例外是 Manchester 编码,其用 2 个码元代表 1 个 bit ,所以 Bit Rate = 12\frac{1}{2} Baud Rate 。

关于采样速率是否与前者相同的问题,理论上来说,采样速率应该指的是对模拟信号的采样过程,而波特率已经是数字信号了。不过似乎题目中有时也会把两者混为一谈,比如:

1.6 带宽时延积 bandwidth-delay product#

表示充满整个网络的比特数。带宽时延积 = tprop×Bandwidtht_{prop} \times Bandwidth ;

1.7 单工/半双工/全双工#

  • 单工 Simplex:信息只进行单向的传输,e.g. 收音机;
  • 半双工 Half-Duplex:同一节点,在同一时刻只能作为发送方或接收方,e.g. 对讲机;
  • 全双工 Full-duplex:同一节点在同一时刻可以既发又收,e.g. 打电话;

1.8 同步/异步传输#

2. 信道最大传输速率计算#

CNyquist=2Blog2V,CShannon=Blog2(1+SN),SNdb=10log10SNC_{Nyquist} = 2Blog_2{V},C_{Shannon}=Blog_2(1 + \frac{S}{N}),\frac{S}{N}_{db} = 10log_{10}{\frac{S}{N}} ;

3. 计算采样率#

Nyquist 指出,对于一个带宽为 BB 的基带信号,需要 2B2B sample/s 的采样率才能够完全重构。

4. 传输介质#

  • 有线传输介质:
    • 双绞线 Twisted Pair:既能传模拟信号(电话线),又能传数字信号(以太网);
    • 同轴电缆 Coaxial Cable:和双绞线相比,屏蔽性能和带宽更好;
    • 光纤 Fiber Optics:带宽大,抗干扰能力好;
  • 无线传输介质:
    • 无线电:一句话,频率越高,波长越短,传播距离越短,超高频需要在视线范围内传播;
    • 微波:直线传输,适合长距离,需要地面中继站 Repeater 进行整形和放大;
    • 红外线和可见光通信:略;
    • 卫星通信:通信卫星相当于微波通信中中继站 Repeater 的作用,只不过在大气层以外;

5. 数字调制技术#

ASK ,FSK ,PSK ,QAM ,QPSK 等。

6. 物理层协议#

参数包括:

  • Mechanical Features 机械特性:接口形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等;
  • Electrical Features 电气特性:电缆线上的电压范围;
  • Functional Features 功能特性:某条线上出现的某一电平的电压保持何种意义;
  • Procedure Features 过程特性:对于不同功能的各种可能事件的出现顺序;

e.g. RS-232 协议。

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漫游计算机网络之协议篇
https://blog.yokumi.cn/posts/journey-through-computer-network-protocols/
作者
Yokumi
发布于
2025-06-09
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0
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3.1 10M 经典以太网
3.2 百兆以太网/快速以太网
3.3 G 比特以太网
3.4 10G 比特以太网
3.5 以太网一图流
4. Wireless 无线通信 IEEE 802.11
4.1 共享信道协议
4.2 CSMA/CA
4.3 监听方式
4.4 可靠性 —— 段突发
4.5 节省电量
4.6 QoS —— 帧间隔 and TXOP
5. VLAN 虚拟局域网
5.1 为什么需要 VLAN ?
5.2 IEEE 802.1Q 协议
5
数据链路层
1. 有什么协议?
2. 有什么功能?
2.1 Framing 成帧
2.2 差错控制
2.3 流量控制
3. 提供的服务?
4. HDLC 协议
4.1 特点
4.2 帧格式
5. PPP 协议
5.1 特点
5.2 帧格式
6. HDLC vs. PPP 协议
6
物理层
1. 基本概念
1.1 带宽 Bandwidth
1.2 数据率/比特率/传输速率
1.3 吞吐量 Throughput
1.4 负载 Load
1.5 码元速率/调制速率/波特率 and 采样速率
1.6 带宽时延积 bandwidth-delay product
1.7 单工/半双工/全双工
1.8 同步/异步传输
2. 信道最大传输速率计算
3. 计算采样率
4. 传输介质
5. 数字调制技术
6. 物理层协议
文章目录
1
应用层
1. 有什么协议?
2. 注意点
3. 应用场景
2
传输层
1. 有什么协议?
2. TCP 协议
2.1 TCP 报文格式
2.2 TCP 的连接建立
2.3 TCP 的连接释放
2.4 TCP 协议的功能
3. UDP 协议
3.1 和 TCP 有什么区别?
3.2 报文格式
3
网络层
1. 有什么协议?
2. 有什么功能?
3. 提供的服务?
3.1 无连接的服务 —— 数据报 Datagram
3.2 面向连接的服务 —— 虚电路 Virtual Circuit
3. IPv4 协议
3.1 IPv4 报文格式
3.2 IPv4 地址
4. IPv6 协议
5. ARP 地址解析协议
6. RARP 协议
7. ICMP 因特网控制报文协议
8. IS-IS 协议
8.1 IS-IS 协议 vs. OSPF 协议
4
介质访问控制子层
1. 有什么协议?
2. 有什么功能?
3. Ethernet 以太网
3.1 10M 经典以太网
3.2 百兆以太网/快速以太网
3.3 G 比特以太网
3.4 10G 比特以太网
3.5 以太网一图流
4. Wireless 无线通信 IEEE 802.11
4.1 共享信道协议
4.2 CSMA/CA
4.3 监听方式
4.4 可靠性 —— 段突发
4.5 节省电量
4.6 QoS —— 帧间隔 and TXOP
5. VLAN 虚拟局域网
5.1 为什么需要 VLAN ?
5.2 IEEE 802.1Q 协议
5
数据链路层
1. 有什么协议?
2. 有什么功能?
2.1 Framing 成帧
2.2 差错控制
2.3 流量控制
3. 提供的服务?
4. HDLC 协议
4.1 特点
4.2 帧格式
5. PPP 协议
5.1 特点
5.2 帧格式
6. HDLC vs. PPP 协议
6
物理层
1. 基本概念
1.1 带宽 Bandwidth
1.2 数据率/比特率/传输速率
1.3 吞吐量 Throughput
1.4 负载 Load
1.5 码元速率/调制速率/波特率 and 采样速率
1.6 带宽时延积 bandwidth-delay product
1.7 单工/半双工/全双工
1.8 同步/异步传输
2. 信道最大传输速率计算
3. 计算采样率
4. 传输介质
5. 数字调制技术
6. 物理层协议