计算机网络

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计算机网络

前言：题型解析

题型 题数 分值占比
选择题 16 24
填空题 10 10
名词解释 10 10
简答题 3 24
计算题 2 22
应用题 1 10

第一章 概述部分

  1. 三网：电信网络、有线电视网络、计算机网络 p1

  2. 互联网的两个基本特点：连通性和共享 p2

  3. 所谓的共享即资源共享：可以是信息共享、软件共享也可以是硬件共享 p3

  4. ARPANET：Internet的前身，美国。p5

  5. ISP：（Internet Service Provider）互联网服务提供者。 p6

  6. RFC：（Request For Comments）互联网标准发布的文档形式。 p9

  7. 互联网的组成：边缘部分、核心部分。 p10 小题

  8. 通信方式(边缘部分)：客户-服务器方式（C/S方式）、对等方式（P2P方式）。 p11

  9. 交换技术(核心部分)：电路交换、报文交换、分组交换 p17 小题

  10. 计算机网络的性能指标：速率、带宽、吞吐量、时延 p21

  11. 带宽：单位，比特每秒（bit/s） p21

  12. 时延： p22

    • 发送时延：

    $$
    发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）
    $$

    • 传播时延：

    $$
    传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）
    $$

- 处理时延：主机或路由器在收到分组时的处理时间
- 排队时延：分组在经过网络传输时，进图路由器后在队列中的排队时间
- 总时延：

$$
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
$$

  1. OSI/RM：（Open System Interconnection Reference Model）开放系统互连基本参考模型 p27

  2. 协议：p29 简答，填空

    • 三要素：语法、语义、同步

  3. OSI和TCP/IP的体系结构 p31

计算机网络体系结构

  1. PDU：（Protocol Data Unit）协议数据单元，指对等层次之间传送的数据单位。 p33

  2. 各层对应数据单元名称：p31

    • 应用层：报文/数据/消息
    • 运输层：报文段
    • 网络层：分组/数据报
    • 数据链路层：帧
    • 物理层：比特

  3. 协议和服务的区别与联系 p34

    • 区别：协议是控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合，是水平的。

      服务是下层通过层间接口向上层提供的功能，是垂直的。

    • 联系：协议的实现保证了能够向上一层提供服务，要实现本层协议还需使用下层提供的服务。

第二章 物理层

  1. 特性：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性 p41

  2. 信号：模拟信号、数字信号。 p43 小题

  3. 通信方式：单工通信、半双工通信、全双工通信。 p43

  4. 信道的极限容量： p45

    • 奈氏准则：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。

    • 香农公式：信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。

      ​ C=W log2(1+S/N)（bit/s）

      C：信道的极限信息传输速率

      W：信道的带宽（以Hz为单位）

      S：信道内所传信号的平均功率

      N：信道内部的高斯噪声功率

  5. 传输介质：p47

    抗干扰能力强的应选屏蔽双绞线和光纤

    • 双绞线：p47
      • STP：屏蔽双绞线
      • UTP：非屏蔽双绞线
    • 同轴电缆：p48
    • 光缆：单模光纤、多模光纤 p49
    类别 传输质量 传输距离 价格 颜色
    多模光纤 低 近 便宜 橙
    单模光纤 高 远 贵 黄

  6. ISM：Industrial、Scientific、Medical(工业、科学、医药)，即所谓的工、科、医频段。 p53

  7. 信道复用技术：p53

    • FDM：频分复用
    • TDM：时分复用
    • WDM：波分复用
    • CDM：码分复用

  8. 多路复用的速率体系：北美和日本的T1速率（1.544Mbit/s），欧洲的E1速率（2.048Mbit/s）互不兼容 p59

  9. 宽带接入技术：p60

    • ADSL技术：非对称数字用户线
    • HFC网：光纤同轴混合网
    • FTTx技术：光纤到x

第三章 数据链路层

  1. 信道类型：点对点信道，广播信道。 p69

  2. 三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测。 p71

  3. CRC：循环冗余检验。 p74

  4. 差错处理：检错（CRC），纠错（海明码）. p75

  5. PPP：point-to-point protocol . 点对点协议。 p76

  6. PPP的组成： p78

    • 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
    • 一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP。
    • 一套网络控制协议NCP。

  7. 零比特填充：如何填/删？ p80

    ​ 在发送端，先扫描整个信息字段（通常用硬件实现，但也可用软件实现，只是会慢些）。只要发现有5个连续1，则立即填入一个0.因此经过这种零比特填充的数据，就可以保证在信息字段中不会出现6个连续1。（六个连续的1表示一个帧的开始或结束）

    ​ 接收端在收到一个帧时，先找到标志字段F以确定一个帧的边界，接着再用硬件对其中的比特流进行扫描。每当发现5个连续1时，就把这5个连续1后的一个0删除，以还原成原来的信息比特流。这样就保证了透明传输：在所传送的数据比特流中可以传送任意组合的比特流，而不会引起对帧边界的错误判断。

  8. 拓扑类型：星形网，环形网，总线网。 p82

  9. CSMA/CD：以太网协议。 p85

  10. 以太网帧：p96. p97.

    • MAC帧格式：

    MAC帧格式

    • 帧尾(FCS)作用：校验
    • 前同步码（前导码）作用：实现位同步

  11. STP：生成树协议 p101

    作用：防止链路层环路

  12. VLAN：虚拟局域网。 p101

    作用：限制了接收广播信息的计算机数，使得网络不会因传播过多的广播信息（即所谓的“广播风暴”）而引起性能恶化。

第四章 网络层

  1. 中间设备： p116

    • 物理层使用的中间设备叫做转发器。升级版为集线器
    • 数据链路层：网桥或桥接器。（交换机）
    • 网络层：路由器
    • 网络层以上：网关

  2. IP地址：p119

    类别 网络号 主机号 最大网络数 IP地址范围 单个网段最大主机数
    A 8 24 126(27-2) 1.0.0.1-127.255.255.254 16777214
    B 16 16 16384(214) 128.0.0.0-191.255.255.255 65534
    C 24 8 2097152(221) 192.0.0.0-223.255.255.255 254

  3. IP地址 简答题：p119???

    • IP地址是否合法？
    • 广播地址？网络号？主机地址？

  4. ARP：地址解析协议 p124

    作用：地址映射。通过IP地址找出其对应的硬件地址。

  5. IP数据报的格式： p128

    生存时间字段：防止分组在网络中无限循环。

  6. 子网掩码： p137

    • 默认子网掩码：

      • A类：255.0.0.0
      • B类：255.255.0.0
      • C类：255.255.255.0

    • 问题：前缀为/30，包含多少IP，多少主机IP

      IP数：232-30 = 22 = 4个

      ​ IP地址位数为32位，除去前缀还有2位，可分配2的平方个IP

      主机数：4 - 2 = 2 个

      ​ IP地址中全0和全1为特殊地址，全0表示本主机，全1表示该网络上的所有主机

  7. VLSM：变长子网掩码。 p142

  8. CIDR：无分类域间路由选择。 p142

  9. 最长前缀匹配： p145

    在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果，应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。

  10. ICMP：网际控制报文协议。 p149

    • PING：
      • 作用：用来测试两台主机之间的连通性
      • 原理：
    • traceroute：
      • 作用：跟踪一个分组从源点到终点的路径。
      • 原理：TTL，生存时间

  11. 路由协议： p152

    • 分类：???

  12. 内部网关协议RIP与OSPF对比： p153???

  13. RIP的特点： p154

  14. 仅和相邻路由器交换信息；who

  15. 路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己现在的路由表；what

  16. 按固定的时间间隔交换路由信息；when

  17. IPV6：地址长度128比特 p171

  18. 私有（专有）地址范围： p185

类别 范围
A类 10.0.0.0-10.255.255.255（或10.0.0.0/8，又称为24位块）
B类 172.16.0.0~172.31.255.255（或172.16.0.0/12，又称为20位块）
C类 192.168.0.0~192.168.255.255（或192.168.0.0/16，又称为16位块）

  1. NAT：网络地址转换。 p187

    DHCP：动态主机配置协议，分配ip。

    NAT和DHCP：家用路由器，应用题

  2. 课后题：p197 199

4-20 设某路由器建立了如下路由表

目的网络 子网掩码 下一跳
128.96.39.0 255.255.255.128 接口m0
128.96.39.128 255.255.255.128 接口m1
128.96.40.0 255.255.255.128 R2
128.4.153.0 255.255.255.192 R3
* （默认） - R4

现共收到5个分组，其目的地址分别为：

（1）128.96.39.0

（2）128.96.40.12

（3）128.96.40.151

（4）192.4.153.17

（5）192.4.153.90

试分别计算其下一跳

1
2
3
4
解：用目的IP地址和路由表中的子网掩码相与，若结果出现在路由表中的目的网络中，则转发相应的下一跳，若没有出现在路由表中的目的网络中，则转发到默认站R4.(1与1相与为1,1与0,0与1,0与0都为0)
十进制转化二进制：除二取余，逆序排列
二进制转化十进制：补齐位数，0或1乘以2的0次方，1次方。。。相加
（1）

​ 4-37 某单位分配到一个地址块136.23.12.64/26.现在需要进一步划分为4个一样大的字网。试问：

（1）每个子网的网络前缀有多长？

（2）每一个子网中有多少个地址？

（3）每一个子网的地址块是什么？

（4）每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么？

1
2
3
4
5
6
7
8
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10
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12
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17
18
19
20
(1)原来网络前缀是26位，需要再增加2位，才能划分4个一样大的子网。因此每个子网的网络前缀是28位
(2)每个子网的地址中有32-28=4位留给主机用，因此共有2的4次方即16个地址（可用的有14个）
(3)地址中的前三个字节分别记为B1,B2,B3则136.23.12.64/26=B1.B2.B3.01000000/26
四个子网的地址块是：
B1.B2.B3.01000000/28=136.23.12.64/28,
B1.B2.B3.01010000/28=136.23.12.80/28,
B1.B2.B3.01100000/28=136.23.12.96/28,
B1.B2.B3.01110000/28=136.23.12.112/28,
(4)136.23.12.64/28,
		最小地址：B1.B2.B3.01000001=136.23.12.65,
		最大地址：B1.B2.B3.01001110=136.23.12.78,
   136.23.12.80/28,
   		最小地址：B1.B2.B3.01010001=136.23.12.81
   		最大地址：B1.B2.B3.01011110=136.23.12.94
   136.23.12.96/28,
   		最小地址：B1.B2.B3.01100001=136.23.12.97
   		最大地址：B1.B2.B3.01101110=136.23.12.110
   136.23.12.112/28,
  		最小地址：B1.B2.B3.01110001=136.23.12.113
   		最大地址：B1.B2.B3.01111110=136.23.12.126

4-41 假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目（这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”）：

目的网络 距离 下一跳路由器
N1 7 A
N2 2 C
N6 8 F
N8 4 E
N9 4 F

​ 现在B收到从C发来的路由信息（这两列分别表示“目的网络”和“距离”）：

目的网络 距离
N2 4
N3 8
N6 4
N8 3
N9 5

​ 试求出路由器B更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
先把收到的路由信息中的距离加一：
		N2		5
		N3		9
		N6		5
		N8		4
		N9		6
路由器B更新后的路由表如下：
		N1	7	A	无新信息，不改变
		N2	5	C	相同的下一跳，更新
		N3	9	C	新的项目，添加进来
		N6	5	C	不同的下一跳，距离更短，更新
		N8	4	E	不同的下一跳，距离一样，不改变
		N9	4	F	不同的下一跳，距离更大，不改变

第五章 运输层

  1. 网络寻址实现： p203
运输层 port 端到端
网络层 IP 主机之间
数据链路层 MAC 相邻两个节点
  1. TCP、UDP对比？ p207
对比 UDP TCP
协议名称 用户数据报协议 传输控制协议
是否面向连接 无连接 面向连接
是否支持广播或多播 支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信 每一条TCP连接只能有两个端点，只能是点对点（一对一）的
是否提供可靠传输服务 尽最大努力交付（不可靠交付） 可靠交付
对应用层报文的处理 面向报文 面向字节流
流量控制和拥塞控制 不使用流量控制和拥塞控制 使用流量控制和拥塞服务
首部开销 首部开销小，仅8字节 首部最小20字节，最大60字节
  1. port：端口，socket：套接字 p207
  2. 熟知端口号或系统端口号：0~1023 p207
  3. UDP报文格式：p217

img

  1. TCP报文格式

img

  1. 相同字段：源端口、目的端口、校验和 p217
  2. TCP的四个计时器：重传计时器、坚持计时器、保活计时器、时间等待计时器。 p225
  3. TCP的流量控制：滑动窗口技术。 p227
  4. TCP的拥塞控制方法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。 p232
  5. TCP，建立连接：3次握手，释放连接：4次握手。 p238 非大题
  6. 课后题：p247 248

第六章 应用层

  1. DNS：域名系统 p252
  2. WWW：万维网 p264
  3. URL：统一资源定位符 p266
  4. HTTP：超文本传输协议 p267
  5. HTML：超文本标记语言 p274
  6. 电子邮件协议： p284
    • SMTP：简单邮件传送协议
    • POP：邮局协议
  7. DHCP：动态主机配置协议， p295