计算机网络笔记

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　　 参考书：An Introduction to Computer Networks (Peter L Dordal)

• Local Area Network (LAN): 物理上的网络，链接，家庭，学校或者公司中的设备。例如 wifi
• Internet Protocol (IP): 将 LAN 连接成 Internet
• layers: LAN 是 link layer, IP 是 internet work layer, TCP 是 transport layer
• 以上三个 layer 加上 application layer 叫做 4 layer model
• 每个 layer 就是一个 programming interface 和 library，只和上面和下面的 layer 直接交流
• 每层 layer 调用下一层的 layer。软件调用 TCP 库发送数据，TCP 调用 IP 库，IP 库使用 LAN。软件库不会直接使用 IP 或者 LAN
• LAN 也可以细分为两层，底层是纯物理的，模拟电路数字电路，光纤，导线。上面一层是数据层面的对包的操作。
• data rate：数据（比特）传输的速率
• throughput：净传输量，考虑 overhead 等
• bandwidth：可以是以上两个中的一个，但本书主要指 data rate。这个词是从无线电来的。
• goodput：aplication-layer throughput
• Kbps 和 Mbps 中的 b 是 bits，K 是 $10^3$, M 是 $10^6$。
• KB 和 MB 是 1024 bytes 和 1024*1024 bytes，新符号也记为 KiB 和 MiB
• packet 是传输过程中的一个整体，每个 packet 的 header 中有 delivery information (address)，类比快递的包裹
• 最大的 packet 大小由 LAN 决定，Ethernet 是 1500 byte
• 大包的 LAN 如何传输数据到小包 LAN 呢？这个由 IP 来解决
• 一般来说，每一个 layer 会在包前面加一个 header。Ethernet header 一般 14 byte，IP header 一般 20 byte，TCP 20 bytes

1. 杂

　　 参考这篇文章。

• packet-switched network 使用 package 可以让不同设备间在同一条线路上通讯。这种叫做方式 connectionless
• 如果一条线路只给两个设备传输信息，就是 dedicated
• the Internet 基本上是一个 connectionless network.
• circuit-switched network 例如电话网络，当两个人通话时，communication circuit (path) 被设立起来在通话过程中专门给两个人使用。
• router（路由器）在两个或者多个 packet-switched network 之间传递信息。router 查看 packet 的 IP 地址，决定传递 packet 的最佳路线，并向该路线发送 packet。
• router 是一种常见的 gateway
• wide area network (WAN) 是地理上长距离的 private 网络，将若干个 LAN 连接起来。例如公司用 WAN 将不同的分公司连接起来。通常使用 router 将 LAN 连接成 WAN。
• virtual private network (VPN) 是一个程序，在一个没那么安全的网络上（例如 internet）创建一个安全加密的连接。VPN 使用 tunneling protocols 在一端加密然后在另一端解密。地址同样被加密。VPN 是 point-to-point connection
• Ethernet 以太网，是一种连接 LAN 的传统技术（LAN 基本上就是用 Ethernet），对应的 layer 是 link layer。 IEEE 802.3 系列标准
• Power line networking: 基本上就是用墙上的电源插座传递上网信号，基本可以达到 Gigabit 网线的一半
• Media Access Control (MAC) 地址是硬件的地址，每个设备有一个永远不变的 MAC 地址（烧在硬件里面的）。例如 00:70:40:42:8A:60。前三个数字通常是制造商的编号

2. Wi-Fi

• wireless LAN (WLAN)，IEEE 802.11 系列标准规定 WLAN 使用 Ethernet protocol，简称 wifi
• dynamic host configuration Protocol (DHCP) 例如公司的像衣柜一样的服务器，用于动态给各个设备分发 IP 地址
• Access point (AP) 就是发出 wifi 的设备。可以单独购买，连接路由器，发射无线网络。但是一般的做法是直接买无线路由器
• dual band 路由器有两个 AP
• WLAN client 或 wifi client 就是连接到 wifi 的设备。可以假设这些设备有隐形的 port 和 cable
• wifi 加密方式：WEP (淘汰), WPA, WPA2 (最安全)。后两者的两种加密方式为 Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) 和 Advanced Encryption Standard (AES)

3. 路由器

• 严格来说我们可以将两台电脑直接用网线连起来，但是需要使用特殊的 crossover cable，以及手动设置 IP 地址，比较麻烦，所以常见的做法还是把所有设备通过路由器相连。
• 基本所有市场上的路由器都有 web interface，即用浏览器设置
• 路由器上只有一个 WAN 接口，用来连接墙上的插头（如果不需要 internet 则不需要连接）
• 路由器有多个 LAN 接口，许多路由器有 4 个 LAN 口
• 如果需要更多 LAN 接口，可以使用 switch 或者 hub 来完成，一般家用路由器可以最多连接 250 个设备
• Ethernet 一般有两种，Ethernet (理论 13 MB/s，实际约 8 MB/s) 和 Gigabit Ethernet (150 MB/s，实际约 45-100MB/s)
• 一般使用的网线是 category 5 (CAT5)，其实大部分是 CAT5e，支持 Gigabit。CAT6 和 CAT5 的性能基本差不多
• 要使用 Gigabit Ethernet，路由器，电脑和网线都需要支持才行。如果连接路由器的一台设备是 Gigabit，另一台是普通 Ethernet，速度就会等于后者的速度
• hub 将所有的 LAN 端口 share 一个 channel，而 switch 给每个端口一个 channel
• hub 连接的设备越多，速度越慢，而 switch 不会变。现在基本用 switch。
• reset 按钮用户恢复默认设置
• 连接好以后，可以在浏览器中输入 IP 地址 92.168.x.1 访问浏览器设置页面，x 一般是 0, 1, 2, 3, 10 或者 11

路由器设置

• 登录用户名一般是 admin，密码一般是 admin, password, default 或者 1234. 也可以查看说明书或者机身
• 在 windows 上要查看 router 的 ip，在 cmd 用 ipconfig 命令，会在显示 Default Gateway
• login 以后注意要改密码
• 设置板块一般有 Wireless, WAN, LAN, password, System
• Wireless 板块：设置 wifi 名称和密码
• WAN 设置：大部分时候使用默认，除非 ISP 网络提供商有特殊要求
• LAN 设置：可以设置路由器的 IP 地址。可以设置设备的本地 IP 地址范围。也可以设置 DHCP reservation list，该列表中 IP 地址是静态的。