Chapter 1 概述
計算機網絡：
通過同一種技術相互連接起來的一組自主計算機的集合
計算機網絡vs分佈式系統：
分佈式系統建立在網絡之上，具有高度的內聚性和透明性
服務、接口、協議：
服務是爲緊鄰上層提供的功能調用，服務通過服務訪問點提供
接口是相鄰層之間的交往規則
協議是通信雙方實現相同功能的相應層之間的交往規則
OSI協議
物理層：提供比特流服務，形成數據傳輸的實體。（中繼器、集線器）
數據鏈路層：建立相鄰節點的數據鏈路。（二層交換機、網橋）
網絡層：路由、中繼、排序。（三層交換機、路由器）
傳輸層：爲上層提供端到端、透明、可靠的數據傳輸服務。（Socket）
會話層
表示層
應用層：（HTTP）
IP協議
互聯網層：IP
傳輸層：TCP、UDP
應用層：TELNET、FTP、SMTP、DNS、NNTP、HTTP
主機至網絡層：沒有明確規定
Chapter 2 物理層
數據傳輸理論
波特率、信元、比特率
最大傳輸率：
奈奎斯特限制 2Hlog2V b/s
香農限制 Hlog2(1+S/N) b/s
香農限制是針對信道的質量提出的上限，而奈奎斯特限制是針對所採用的調頻技術所能達到的上限。在香農限制範圍內，通常採用儘量複雜的調頻技術，以達到最大帶寬。對於計算題，限制取兩者小值。
FDM：頻分複用，與調相結合。QPSK、QAM等
TDM：時分複用，劃分時槽。
CDMA：採用正交碼，爲每個發送端口分配一個正交向量，調製解調時與相應的矩陣相乘即可得相應位的數據。
【計算題】
交換時間的計算
Dcs = S + x/b + k*d (d=l/v)
Dps = x/b + d + ts + P/b + d + ts + P/b + d + ...
= x/b + k*d + (k-1)ts + (k-1)P/b
電路交換和包交換即是虛電路建立時間S與存儲轉發(k-1)ts+(k-1)P/b所需時間的比較。
帶寬計算
df = cdλ/λ2 = cf2*dλ
頻率越高、頻率差值越大，帶寬越大
海拔越高，實時交互越難
ASDL
1.1MHz頻譜分成256條獨立信道，每條4kHz，1-5用作語音信號，剩下250條，兩條分別用作上行控制和下行控制，其餘數據傳輸。
SONET 同步光網絡
ATM 異步傳輸模式
有線電視網
54M-550M 有線電視頻道
5-42M 上行信道 高端作爲下行信道，一般到750M
ADSL vs 有線電視網
有效帶寬、拓撲結構、可靠性、安全性
3G
W-CDMA：工作在5MHz，並與GSM協同工作
CDMA2000：使用一段5MHz帶寬，不能與GSM協同工作
TD-SCDMA：中國3G標準，工作在1.6GHz
Chapter 3 數據鏈路層
字節填充
位填充（每5個1後自動添加0） 【計算題】 3.5
物理層編碼違例法
錯誤控制
錯誤檢查和重傳：ARQ、循環碼
前向糾錯：海明碼
【計算題】
海明碼
循環碼
6中數據鏈路協議
無限制單工協議：無錯誤控制、無流控制
單工停等協議：簡單流控制，無錯誤控制（若數據丟失，可能造成死鎖）
有噪聲信道的單工協議：增加定時器，可重發，有錯誤控制、有流控制
一位滑動窗口協議
N回退
選擇重傳
【計算題】 不同傳輸協議的傳輸率計算
HDLC高級數據鏈路控制：可進行流量控制
PPP：ADSL使用，沒有流量控制，停等協議
注意：兩者都使用了位填充方式，首位flag均爲01111110，數據逢5個1補0
Chapter 4 MAC 介質訪問控制子層
CSMA Carrier Sense Multiple Access 載波檢測多路訪問
ALOHA 分槽ALOHA 1-持續CSMA 非持續CSMA p-持續CSMA
CSMA/CD帶衝突檢測的CSMA：即發現衝突即刻停止發送數據，鏈路上會有傳輸週期、競爭週期和空閒
【問題】
什麼是CSMA/CD？如何有效地控制？
時槽寬度爲2t，對電纜很長而幀長很短的情況不適用。
無衝突協議：
位圖協議、二進制倒計數協議
【計算題】
4.20 二元指數後退算法
4.21 最小幀長度的計算
交換機分割衝突域，路由器分割廣播域
802.11MAC層
【問題】爲什麼802.11不能使用CSMA/CD？解釋一下802.11MAC層協議。
802.11的物理層是半雙工的，不能一邊傳輸一遍檢測數據。同時，每個站的監測範圍有限，存在隱藏站和暴露站的問題。
隱藏站，監測範圍內沒有衝突的站可能正在接受檢測範圍外的發送數據。
暴露站，檢測範圍內的站的發送數據可能會影響本站不會衝突的數據發送。
DCF（分佈式協調功能）：沒有用到任何中心控制手段
PCF（點協調功能）：使用基站來控制單元內的所有活動
【問題】什麼是CSMA/CA？如何有效的工作？
採用RTS和CTS的單邊握手信息來獲取信道。其他站在接受到信息後根據包中的聲明計算沉默時間，通過爲自己建立虛擬信道的方式實現沉默。規定每個分片或數據幀正確到達後要回應ACK。
802.16MAC層
【問題】什麼是FDD和TDD？給出兩個具體的例子來解釋
802.16的物理層是頻分全雙工和時分全雙工的，這使得資源的分配是以時槽、頻帶的分配爲基礎的。
基站週期性的往外發送幀。每一幀包含多個時槽。前面的時槽用於下行流量，然後一段防護時間，最後用於上行。每個方向上所用的是草數量可以動態改變，以便符合每個方向上的流量。對於不同頻率，可採用不同的時分控制，以達到上下行流量的動態分配。
【問題】在802.16中使用的是什麼MAC層協議？它們支持全雙工嗎？
802.16的MAC層支持全雙工。每一幀由一些子幀構成，其中前面兩個子幀是下行流和上行流的映射圖。這些映射圖指明瞭哪個時槽中是什麼內容，以及哪些時槽是空閒的。下行流映射圖也包含了各種系統參數，以通知那些剛剛上線的新站。上行信道的分配方案與服務質量問題相關。定義4類服務如下：
1.位速率爲常數的服務：分配特定額時槽給每個連接
2.位速率可變的實時服務：基站定期詢問是否需要信道
3.位速率可變的非實時服務：基站不定期詢問，並把長期不要求的站放到多播組中讓其參與競爭。
4.盡力投遞服務：分配競爭時槽，站採用二元指數後退算法競爭時槽。
【問題】藍牙支持兩種主從連接，它們分別是什麼？作何用？
微微網是一箇中心化的TDM系統，主節點控制了時鐘，它決定了每個時槽中哪個設備可以進行通信。
ACL（異步無連接鏈路）——數據的到達不是確定時刻的；幀如果丟失，要求重傳。盡力投遞，對於從節點，與主節點之間只可以有一條ACL鏈路。
SCO（面向連接的同步鏈路）——每個方向中的固定時槽中分配；幀永遠不會被重傳。主要用於實時數據，比如電話連接。一個從節點與它的主節點可以有多達3條SCO鏈路。
vlan的需求
1.基於網絡性能的考慮。縮小廣播域，提高傳輸效率。
2.安全性。各個虛擬網之間數據必須通過路由器轉發，爲高級的安全控制提供可能。
3.組織結構。抑制網絡上的廣播風暴，增加網絡的安全性，集中化管理控制。
Chapter 5 網絡層
【計算題】Dijkstra算法
【計算題】
DVR 距離矢量路由：相鄰節點交換完整的路由表；信息發佈以週期爲標誌（無窮計算問題）
LSR 鏈路狀態路由：節點自身維護完整的路由表，但只發送自己到相鄰節點的路由信息。這些包通過其他節點重新計算後再轉發；信息發佈以大事件爲標誌
【計算題】
chord節點的加入、離開和查找
預處理：
1.每一個在線節點具有唯一的標示hash(my-IP-address)。
2.對於可共享的資源，建立（name, my-IP-address），存儲到successor(hash(name))中
處理：
1 找到successor(hash(name))
1.1 預處理：創建指取表（finger table）( k + 2i(mod 2m)，successor[k + 2i(mod 2m)] )
註明：1 k是每一個節點在線的ID號；
2 即使k + 2i(mod 2m)不在線，也爲它建立表項。
3 m是表項的數目。
1.2 加入與離開：只需要根據資源的查詢算法先找出後繼，再讓後繼通知我誰是前驅，最後由我通知後繼、前驅我的加入即可；指取表的更新由更新的節點主動查詢完成。離開類似。
1.3 資源的查詢從本地myID開始：
問題1——你的後繼有資源嗎？（ myID<hash(name)< successor(myID) ）
動作2——找到一個小於hash(name)但最接近於hash(name)的開始，並請求它繼續搜索。
2到successor(hash(name))裏查找（name, my-IP-address）。
虛電路中的擁塞控制
1.如果太忙，一開始就拒絕服務
2.調整路由路徑
3.在建立之初，主機與子網進行協商，預留資源
數據包子網擁塞控制
1.設置警告位，通過捎帶發送回去
2.顯式的發送抑制分組（對於線路延遲較長的不可行）
3.逐跳抑制分組（把警告發送到相鄰節點，相鄰節點減少數據輸出，增大緩存，並將抑制分組沿迴路轉發）
隨機的早期檢測
在實際耗盡所有緩衝區空間之前就開始丟棄分組。
QoS技術
1.過度提供資源：代價昂貴，在能夠準確預測情況下實用
2.緩衝能力：增加延遲、消除抖動
3.流量整形：調節數據傳輸的平均速率（以及突發性），文件傳輸受限
4.漏桶算法：強迫輸出模式保持嚴格的均勻速率，不管通信流量的突發性程度如何
5.令牌桶：系統定期生成令牌，一旦有分組和令牌，則儘快將其發送出去。輸出流可能有突發性數據。系統可以通過令牌的發放停止輸出流量，但也會可能造成緩存溢出。相關計算公式：容量+令牌生成速率*時間=輸入速率*時間
6.資源預留
7.准入控制：設定流規範，並在請求時將其轉化爲預留值
8.分組調度：公平排隊
【計算題】令牌桶、漏桶的流量計算
IPv4頭
版本、IHL、服務類型、總長度、標識、分段標誌、更多分段標識、分段偏移、生命期、協議、頭部校驗和、源地址、目的地址、選項
【計算題】5.35 分段方法
A類 0-7位-24位
B類 10-14位-16位
C類 110-21位-8位
D類 1110-28位 多播地址
保留 1111-
特殊地址
00000000000000000000000000000000 主機
00...00 主機號 本網絡主機
11111111111111111111111111111111 本地廣播
Network 111111111111111111111111 遠程廣播
127 **************************** 迴環 發送數據給本地網絡，且不會被輸出到線路上
本地地址（NAT使用）
10.0.0.0 - 10.255.255.255/8
172.16.0.0 - 172.31.255.255/12
192.168.0.0 - 192.168.255.255/16
NAT
子網地址+原端口 <--> 本地端口號
映射，通常如果原端口號如無重複，則與本地端口號相同。
【計算題】5.41 IP聚集表項
IPv6
版本、流量類別、流標籤、淨荷長度、下一個頭、跳數限制、源地址、目標地址
OSPF
分級路由
區域間的數據轉發必須通過骨幹區域。
算法強迫OSPF 在建立起一個星形配置結構，其中骨幹區域是中心點（集線器），其他區域是向外的輻射點。
在一個區域內，所有路由器擁有同樣的鏈路狀態表，並運行同樣的最短路徑算法。
【問題】爲何需要ARP？何時使用ARP？
目的：解析某個目的IP地址的MAC地址，以便將本地的IP分組合理地封裝成數據幀
時機：當本地的緩存中沒有目的IP對應的下一跳MAC地址時，向全LAN廣播詢問
【問題】一個數據包發送到遠程網絡中的過程，要考慮到MAC層
Chapter 6 傳輸層
傳輸層與數據鏈路層區別
時延變化、重發的定時器動態管理、最大2^16個會話同時傳輸，窗口大小動態調整
尋址、連接的建立和斷開、子網緩存能力的處理、不同連接需要不同的處理
【問題】6.18 爲什麼要使用獨立的端口號而不適用進程號來標示會話？
UDP適用情況
1.客戶-服務器，如遠過程調用，DNS（傳輸量較少）
2.實時傳輸協議（不需要重傳）
RTP使用UDP，而不是用TCP
1.寧可丟包，不要延遲
2.服務器端不用維護連接狀態，因此可支持更多的客戶端
3.UDP頭部小，帶寬利用率高
4.支持多播
TCP擁塞控制
【計算題】帶閥值的慢啓動算法（接收方窗口、擁塞窗口、閥值），即取“發送方認爲沒有問題的窗口”與“接收方認爲沒有問題的窗口”中較小的那個窗口，閥值的作用是一旦超時，則記錄閥值爲超時窗口大小的一半，下次增長時，到達閥值後線性增長。
TCP定時器
【計算題】動態調整重傳時間
RTT=αRTT+(1-α)M
方差 D=αD+(1-α)|RTT-M|
Timeout = RTT + 4*D
Chapter 7 應用層
DNS - UDP
E-Mail ( SMTP, POP3 ) - TCP
WWW (HTTP) -TCP
Voice over IP - RTP - UDP
Simple Network Management Protocol - UDP 遠程控制
Chapter 8 網絡安全
Diffie Hellman協議
終於完成啦~~~
偶信春哥，祝俺明天考得好些吧~~
哦~今天網絡考完了，實在太簡單啦~虧我這麼認真地複習，咳~
