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CS305 Computer Network Notes

计算机网络 Computer Network

南方科技大学 计算机科学与工程系 11812804 董正

第一章 计算机网络概述

  • 1.1 网络边缘 Network Edge
    • 1.1.1 接入网
      • 1.1.1.1 家庭接入 Home Network
      • 1.1.1.2 企业接入 Institutional Network (Ethernet)
      • 1.1.1.3 广域无线接入 Mobile Network
    • 1.1.2 物理媒体 Physical Media
  • 1.2 网络核心 Network Core
    • 1.2.1 分组交换 Packet Switching
    • 1.2.2 电路交换 Circuit Switching
    • 1.2.3 因特网结构: 网络的网络
  • 1.3 分组交换网中的时延、丢包和吞吐量
    • 1.3.1 时延
    • 1.3.2 排队时延和丢包
  • 1.3.4 吞吐量 Throughput
  • 1.4 协议层次 Protocol Layers
    • 1.4.1 分层的体系结构
    • 1.4.2 封装 Encapsulation
  • 1.5 网络安全 Network Security

第二章 应用层 Application Layer

  • 2.1 应用层协议原理 Principles of Network Applications
    • 2.1.1 网络应用程序体系结构 Application Architectures
    • 2.1.2 进程通信
    • 2.1.3 可供应用程序使用的运输服务
    • 2.1.4 因特网提供的运输服务
    • 2.1.5 应用层协议 Application-layer Protocol
  • 2.2 Web and HTTP
    • 2.2.1 HTTP 概况
    • 2.2.2 非持续连接和持续连接
    • 2.2.3 HTTP 报文格式
    • 2.2.4 Cookie
    • 2.2.5 Web 缓存
    • 2.2.6 条件 GET
  • 2.3 电子邮件 E-Mail
    • 2.3.1 电子邮件系统的组成
    • 2.3.2 SMTP
    • 2.3.3 邮件访问协议 Mail Access Protocol
  • 2.4 DNS: 因特网的目录服务
    • 2.4.1 DNS 提供的服务
    • 2.4.2 DNS 的工作原理
      • 2.4.2.1 分布式、层次数据库
      • 2.4.2.2 DNS 缓存
    • 2.4.3 DNS 记录和报文
  • 2.5 P2P
    • 2.5.1 P2P 体系结构的扩展性
    • 2.5.2 BitTorrent
  • 2.6 视频流与 CDN
    • 2.6.1 因特网视频 Video Streaming
    • 2.6.2 DASH
    • 2.6.3 内容分发网 CDN
  • 2.7 Socket 编程

第三章 运输层 Transport Layer

  • 3.1 运输层服务 Transport Layer Services
  • 3.2 多路复用与多路分解 Multiplexing & Demultiplexing
    • 3.2.1 无连接的多路复用与多路分解
    • 3.2.2 面向连接的多路复用与多路分解
  • 3.3 UDP
    • 3.3.1 UDP 的特性
    • 3.3.2 UDP 检验和
  • 3.4 可靠数据传输 Reliable Data Transfer
    • 3.4.1 构造可靠数据传输协议
      • 3.4.1.1 经完全可靠信道的可靠数据传输：rdt 1.0
      • 3.4.1.2 经具有比特差错信道的可靠传输策略：rdt 2.0
      • 3.4.1.3 rdt 2.1
      • 3.4.1.4 rdt 2.2
      • 3.4.1.5 经具有比特差错的丢包信道的可靠数据传输：rdt 3.0
    • 3.4.2 流水线可靠数据传输协议
    • 3.4.3 回退 N 步 Go-Back-N
    • 3.4.4 选择重传 Selective Repeat
  • 3.5 面向连接的运输: TCP
    • 3.5.1 TCP 连接
    • 3.5.2 TCP 报文段
    • 3.5.3 TCP 序号和确认号
    • 3.5.4 往返时间的估计与超时
    • 3.5.5 可靠数据传输
    • 3.5.6 流量控制 Flow Control
    • 3.5.7 TCP 连接管理 Connection Management
  • 3.6 拥塞控制原理 Principles of Congestion Control
    • 3.6.1 情况 1：两个发送方和一台具有无限大缓存的路由器
    • 3.6.2 情况 2：两个发送方和一台具有有限缓存的路由器
    • 3.6.3 情况 3：4 个发送方和具有有限缓存的多台路由器和多跳路径
  • 3.7 TCP 拥塞控制
    • 3.7.1 慢启动 Slow Start
    • 3.7.2 拥塞避免 Congestion Avoidance
    • 3.7.3 快速恢复 Fast Recovery
    • 3.7.4 TCP 吞吐量
    • 3.7.5 TCP 公平性
    • 3.7.6 明确拥塞通告：网络辅助拥塞控制

第四章 网络层: 数据平面 Network Layer: The Data Plane

  • 4.1 网络层概述
    • 4.1.1 转发和路由选择：数据平面和控制平面
    • 4.1.2 网络服务模型 Network Service Model
  • 4.2 路由器工作原理 Router
    • 4.2.1 路由器结构概述 Router Architecture
    • 4.2.2 输入端口处理和基于目的地转发
    • 4.2.3 交换
    • 4.2.4 输出端口处理
    • 4.2.5 排队
    • 4.2.6 分组调度
  • 4.3 网际协议 Internet Protocol
    • 4.3.1 IPv4 数据报格式
    • 4.3.2 IPv4 数据报分片
    • 4.3.3 IPv4 编址
    • 4.3.4 网络地址转换 NAT
    • 4.3.5 IPv6
  • 4.4 通用转发和 SDN

第五章 网络层: 控制平面 Network Layer: The Control Plane

  • 5.1 概述
  • 5.2 路由选择算法 Routing Algorithm
    • 5.2.1 链路状态路由选择算法 LS
    • 5.2.2 距离路由向量算法 DV
  • 5.3 因特网中自治系统内部的路由选择: OSPF
  • 5.4 ISP 之间的路由选择: BGP
    • 5.4.1 BGP 的作用
    • 5.4.2 通告 BGP 路由信息
    • 5.4.3 确定最好的路由
    • 5.4.4 BGP 通告路由选择
    • 5.4.5 Intra-AS 与 Inter-AS Routing 的比较
  • 5.5 SDN 控制平面
    • 5.5.1 SDN 结构
    • 5.5.2 SDN 控制器
    • 5.5.3 OpenFlow 协议
    • 5.5.4 数据平面与控制平面交互的例子
  • 5.6 ICMP: 因特网控制报文协议
  • 5.7 网络管理和 SNMP
    • 5.7.1 网络管理框架
    • 5.7.2 简单网络管理协议 SNMP

第六章 链路层和局域网 Link Layer and LANs

  • 6.1 链路层概述
    • 6.1.1 链路层提供的服务
    • 6.1.2 链路层在何处实现
  • 6.2 差错检测和纠正技术 Error Detection and Correction
    • 6.2.1 奇偶校验
    • 6.2.2 循环冗余检测 Cyclic Redundancy Check
  • 6.3 多路访问链路和协议 Multiple Access
    • 6.3.1 信道划分协议 Channel Partitioning Protocol
    • 6.3.2 随机接入协议 Random Access Protocol
      • 6.3.2.1 时隙 ALOHA
      • 6.3.2.2 ALOHA
      • 6.3.2.3 载波侦听多路访问 CSMA
      • 6.3.2.4 具有碰撞检测的 CSMA (CSMA/CD)
    • 6.3.3 轮流协议 Taking-Turns Protocol
    • 6.3.4 DOCSIS: 用于电缆因特网接入的链路层协议
  • 6.4 交换局域网 LANs
    • 6.4.1 链路层寻址和 ARP
    • 6.4.2 以太网
    • 6.4.3 链路层交换机
      • 6.4.3.1 交换机转发和过滤
      • 6.4.3.2 自学习 Self-Learning
      • 6.4.3.3 链路层交换机的性质
      • 6.4.3.4 交换机和路由器比较
    • 6.4.4 虚拟局域网
  • 6.5 链路虚拟化：网络作为链路层
  • 6.6 数据中心网络 Data Center Networking
  • 6.7 回顾：Web 页面请求的历程
    • 6.7.1 准备：DHCP、UDP、IP 和以太网
    • 6.7.2 仍在准备：DNS 和 ARP
    • 6.7.3 还是在准备：域内路由选择到 DNS 服务器
    • 6.7.4 Web 客户-服务器交互：TCP 和 HTTP

第七章 无线网络和移动网络 Wireless and Mobile Networks

  • 7.1 概述
    • 7.1.1 无线网络的组成
    • 7.1.2 无线网络的分类
  • 7.2 无线链路和网络特征
    • 7.2.1 无线和有线的差别
    • 7.2.2 信噪比和比特差错率
    • 7.2.3 码分多址 CDMA
  • 7.3 WiFi: 802.11 无线 LAN
    • 7.3.1 802.11 体系结构
    • 7.3.2 802.11 MAC 协议
    • 7.3.3 IEEE 802.11 帧
    • 7.3.4 在相同的 IP 子网中的移动性
    • 7.3.5 802.11 中的高级特色
    • 7.3.6 个人域网络：蓝牙和 ZigBee
  • 7.4 蜂窝因特网接入 Cellular Internet Access
    • 7.4.1 2G 蜂窝网体系结构：语音与电话网连接
    • 7.4.2 3G 蜂窝数据网：将因特网扩展到蜂窝用户
    • 7.4.3 走向 4G: LTE
  • 7.5 移动管理原理
    • 7.5.1 寻址
    • 7.5.2 路由选择到移动节点
      • 7.5.2.1 移动节点的间接路由选择 Indirect Routing
      • 7.5.2.2 移动节点的直接路由选择 Direct Routing