計算機網絡知識複習重點

《計算機網絡》整理資料

第1章 概述

1、計算機網絡的兩大功能:連通性和共享;

2、因特網發展的三個階段:①從單個網絡 ARPANET 向互聯網發展的過程。②建成了三級結構的因特網。③逐漸形成了多層次 ISP(Internet service provider) 結構的因特網。

3、NAP(或稱爲IXP)網絡接入點:用來交換因特網上流量;向各ISP提供交換設施,使他們能夠互相平等通信

4、因特網的組成:

①邊緣部分:用戶利用核心部分提供的服務直接使用網絡進行通信並交換或共享信息;主機稱爲端系統,(是進程之間的通信)

兩類通信方式:

²  客戶服務器方式:客戶是服務的請求方,服務器是服務的提供方;客戶程序:一對多,必須知道服務器程序的地址;服務程序:可同時處理多個遠地或本地客戶的請求(被動等待);

²  對等連接方式(p2p):平等的、對等連接通信。既是客戶端又是服務端;

②核心部分:爲邊緣部分提供服務的(提供連通性和交換)(主要由路由器和網絡組成);核心中的核心:路由器(轉發收到的分組,實現分組交換)

交換——按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源:

²  電路交換:建立連接(佔用通信資源)→通話(一直佔用通信資源)→釋放資源(歸還通信資源)始終佔用資源;

²  報文交換:基於存儲轉發原理(時延較長);

²  分組交換:報文(message)切割加上首部(包頭header)形成分組(包packet);優點:高效(逐段佔用鏈路,動態分配帶寬),靈活(獨立選擇轉發路由),迅速(不建立連接就發送分組),可靠(保證可靠性的網絡協議);存儲轉發時造成時延;

後兩者不需要預先分配傳輸帶寬;

路由器處理分組過程:緩存→查找轉發表→找到合適端口;

3、計算機網絡的分類

l   按作用範圍:WAN(廣),MAN(城),LAN(局),PAN(個人);

l   按使用者:公用網,專用網;

l   按介質:有線網,光纖網,無線網絡;

l   按無線上網方式:WLAN,WWAN(手機);

l   按通信性能:資源共享,分佈式計算機,遠程通信網絡。 

6、計算機網絡的性能

1)      速率(比特每秒b/s):數據量/信息量的單位;

2)      帶寬(兩種):①頻域稱謂,赫茲Hz,信號具有的頻帶寬度;②時域稱謂,比特每秒(b/s),通信線路的最高數據率;兩者本質一樣,寬度越大,傳輸速率自然越高;

3)      吞吐量:單位時間內通過某個網絡(或信道、接口)的數據量。受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。 

4)       時延:

l  發送時延(傳輸時延):;發生在及其內部的發送器中

l  傳播時延:;發生在及其外部的傳輸信道媒體上;

l  處理時延:交換結點爲存儲轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。

l  排隊時延:結點緩存隊列中分組排隊所經歷的時延。(取決於當時的通信量);

數據的發送速率不是比特在鏈路上的傳播速率。

5)      時延帶寬積:時延帶寬積(體積)=傳播時延(長)X帶寬(截面積),以比特爲單位的鏈路長度;

6)      往返時間(RTT):簡單來說,就是兩倍傳播時延(實際上還包括處理時延,排隊時延,轉發時的發送時延);

7)      利用率:信道利用率→網絡利用率(全網絡的信道利用率的加權平均值),U爲利用率,D爲時延,因此利用率不是越高越好。減少方法:增大線路的帶寬。

7、非特徵性能:費用,質量,標準化,可靠性,可擴展性和可升級性,易於管理和維護。

8、計算機網絡體系結構

OSI/RM——開放系統互連參考模型(法律上的國際標準);

TCP/IP——事實上的國際標準

協議——爲進行網絡中的數據交換而建立的規則、標準或約定。三要素:語法(結構和格式),語義(動作),同步(順序);

分層的好處:①各層之間是獨立的;②靈活性好;③結構上可分割開;④易實現和維護;⑤能促進標準化工作。

五層體系結構:

l  應用層:爲用戶正在運行的程序提供服務;(HTTP,SMTP,FTP);

l  運輸層:負責進程之間的通信提供服務(TCP報文段,UDP用戶數據包)(複用和分用);

l  網絡層:負責分組交換網上的不同主句提供通信服務(IP);

l  數據鏈路層:將網絡層交下來的IP數據報組裝成幀,在兩個相鄰節點(主機和路由器之間或路由器之間)間的鏈路上“透明”地傳送幀中的數據;

l  物理層:透明地傳送比特流(雙絞線、同軸電纜等不在物理層)。

9、實體、協議、服務之間的關係

實體——任何可發送或接受信息的硬件或軟件進程;

協議——控制兩個對等實體(或多個實體)進行通信的規則的集合;(水平的)

在協議的控制下,兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(垂直的)

要實現本層協議,還需要使用下層所提供的服務

同一系統相鄰兩層的實體進行交互的地方,稱爲服務訪問點 SAP (Service Access Point) 

下面的協議對上面的服務用戶是透明的。

IP over Everything   Everything over IP

10、計算機網絡是一些互相連接的、自治的計算機的集合。

11、網絡體系結構兩層的實體間交換信息的位置稱爲SAP服務訪問點

12計算機網絡的各層及其協議的集合稱爲網絡的體系結構。

13、電路交換沒有采用存儲轉發機制的交換方式。

14網絡接口層、網際層、運輸層和應用層屬於TCP/IP體系結構的層次。

第2章 物理層

1、基本概念

機械特性(接口);電氣特性(電壓範圍);功能特性(電壓的意義);規程特性(順序)

2、數據通信系統(源系統→傳輸系統→目的系統)

l  數據(data)——運送消息的實體。

l  信號(signal)——數據的電氣的或電磁的表現。

l  “模擬的”(analogous)——代表消息的參數的取值是連續的。

l  “數字的”(digital)——代表消息的參數的取值是離散的。

l  碼元(code)——在使用時間域(或簡稱爲時域)的波形表示數字信號時,代表不同離散數值的基本波形。

3、信道

l  單向通信(單工通信)——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。

l  雙向交替通信(半雙工通信)——通信的雙方都可以發送信息,但不能雙方同時發送(當然也就不能同時接收)。

l  雙向同時通信(全雙工通信)——通信的雙方可以同時發送和接收信息。

l  基帶信號——來自信源的信號,爲使信道能夠傳輸低頻分量和直流分量,需要進行調製

l  基帶調製(僅對波形進行變換);

l  帶通調製(使用載波調製):①調幅;②調頻;③調相;

4、信道的極限容量

兩因素:

l  信道能夠通過的頻率範圍(碼間串擾)——加寬頻帶;

l  信噪比——信號的平均功率和噪聲的平均功率之比;

極限信息傳輸速率C = W log2(1+S/N)  b/s ;低於C即可實現無差錯傳輸

讓每個碼元攜帶更多比特的信息量;

5、傳輸媒體

導向型傳輸媒體:

l  雙絞線(衰減隨着頻率的升高而增大):① 屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair)(加強抗電磁干擾能力)② 無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair)

l  同軸電纜(用於傳輸較高速率的數據):①50 Ω 同軸電纜;②75 Ω 同軸電纜

l  光纜 :①多模光纖 ②單模光纖(光纖直徑下只有一個光的波長)

非導向型傳輸媒體:

l  短波通信(靠電離層的反射);

l  微波通信:①地面微波接力通信(中繼站);②衛星通信(較大的傳播時延);

6、信道複用技術

l  頻分複用:所有用戶在同樣的時間佔用不同的資源;

l  時分複用(同步):所有用戶在不同的時間用同樣的頻帶寬度;(更有利於數字信號的傳輸);

l  統計時分複用(異步):動態分配時隙;

l  波分複用:光的頻分複用;

l  碼分複用(碼分多址CDMA):不同的碼型;每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同,並且還必須互相正交(orthogonal)(相乘爲0,0爲-1)。在實用的系統中是使用僞隨機碼序列。

任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規格化內積都是1 ;

任何一個碼片向量和該碼片反碼的向量自己的規格化內積都是-1 ;

任何一個碼片向量和其他碼片向量的規格化內積都是0;

7、寬帶接入技術

l  ADSL

把 0~4 kHz 低端頻譜留給傳統電話使用,而把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網使用。

上行和下行帶寬不對稱;

極限傳輸距離與數據率以及用戶線的線徑都有很大的關係;

離散多音調 DMT ——頻分複用;

組成:數字用戶線接入複用器(DSLAM)、用戶線和用戶家中的一些設施;

l  光纖同軸混合網HFC

基於CATV網(樹型拓撲結構,模擬技術的頻分複用)改造的;

使用光纖模擬技術,採用光的振幅調製AM;

節點體系結構——模擬光纖連接,構成星形網;提高網絡的可靠性,簡化了上行信道的設計;

比CATV網更寬的頻譜,且具有雙向傳輸功能;

8IEEE802.310BASE-T標準規定從網卡到集線器的最大距離爲100米。

9、雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導線按一定密度相互絞合而成,這樣可降低信號干擾的程度。

10、當描述一個物理層接口引腳在處於高電平時的含義時,該描述屬於功能特性。

11、10BASE-T通常是指雙絞線

12假定某信道受奈氏準則限制的最高碼元速率爲20000碼元/秒。如果採用振幅調製,把碼元的振幅劃分爲16個不同等級來傳送,那麼可以獲得多高的數據率(b/s)?

答:C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s

13共有4個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列爲
A:(-1-1-1+1+1-1+1+1) B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)
C:(-1+1-1+1+1+1-1-1) D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)
現收到這樣的碼片序列S:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問哪個站發送數據了?發送數據的站發送的是0還是1?

解:S·A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1,   A發送1

S·B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1, B發送0

S·C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0,   C無發送

S·D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1,   D發送1

第3章 數據鏈路層(計算題:1 CRC2徵用期、最短幀長與時延

1、兩種信道:①點對點信道;②廣播信道。

2、鏈路(物理鏈路)之間沒有任何節點。

3、數據鏈路(邏輯鏈路)與鏈路不一樣,數據鏈路還加上實現通信協議的硬件(網絡適配器)和軟件。

4、幀——協議數據單元。

5、三個基本問題:

l  封裝成幀——加上首部和尾部進行幀定界;

l  透明傳輸——字節填充,加上轉義字符ESC(1B);

l  差錯檢測——循環冗餘檢驗CRC。進行模二運算得到的餘數(比除數少一位)作爲冗餘碼,數據加上冗餘碼在除以除數P,得到的餘數爲0即爲無差錯。

凡是接收端數據鏈路層接受的幀均無差錯(無比特差錯);

要做到“可靠傳輸”(即發送什麼就收到什麼)就必須再加上幀編號、確認和重傳機制。 

6、點對點協議PPP

l  特點:①簡單(這是首要的要求);②封裝成幀 (幀界定符);③透明性;④多種網絡層協議(IP、IPX) ;⑤多種類型鏈路(串並,同異,高低,電光,動靜);⑥差錯檢測(立即丟棄);⑦檢測連接狀態(短時間自動檢測);⑧最大傳送單元(數據部分的最大長度);⑨網絡層地址協商;⑩數據壓縮協商(不要求標準化)  。

l  不需要的功能:①糾錯(不可靠傳輸) ;②流量控制(由TCP負責) ;③序號(不是可靠傳輸,在無線時可用);④多點線路(不支持一主對多從) ;⑤半雙工或單工鏈路(只支持全雙工)。

l  組成:

一個將 IP 數據報封裝到串行鏈路的方法。

鏈路控制協議 LCP (Link Control Protocol)。(數據鏈路)

網絡控制協議 NCP (Network ControlProtocol)。——用於支持不同的網絡層協議  

 

l  幀格式

字節填充——轉義字符(0x7D);

零比特填充——51後加0

l  建立過程

物理鏈路→LCP鏈路→鑑別的LCP鏈路(PAP)→NCP鏈路(IP協議對應IPCP)

7、局域網數據鏈路層

l  局域網的特點:

網絡爲一個單位所擁有,且地理範圍和站點範圍均有限,具有廣播功能,,便於擴展,提高系統的R(可靠)A(可用)S(生存)。

l  局域網的拓撲:星形網,環形網(令牌環形),總線網(CSMA/CD和令牌傳遞),樹形網(頻分複用的寬帶局域網);

l  共享信道:① 靜態劃分信道 ② 頻分複用 ③ 時分複用 ④ 波分複用 ⑤ 碼分複用 ⑥ 動態媒體接入控制(多點接入)⑦ 隨機接入 ⑧ 受控接入 ,如多點線路探詢(polling),或輪詢。 

l  以太網的兩個標準——DIX Ethernet V2和IEEE 802.3

l  適配器的作用:① 進行串行/並行轉換。② 對數據進行緩存。③ 在計算機的操作系統安裝設備驅動程序。④ 實現以太網協議。 

CSMA/CD(載波監聽多點接入/碰撞檢測)協議

實施通信簡便的兩個措施:

①採用無連接的工作方式(不編號,不確認);

②曼切斯特編碼(一分爲二);

對點接入——總線型網絡;

載波監聽——發送前先監聽;

碰撞檢測(衝突檢測)——邊發送邊監聽,發送的不確定性;

半雙工通信

爭用期(碰撞窗口)——截斷二進制指數退避(動態退避)

最短有效幀長度爲64字節;

強化碰撞——人爲干擾信號;

幀間最小間隔爲9.6微秒;

8、使用廣播信道的以太網

l  集線器的星形拓撲

物理上星形網,邏輯上總線網;

多接口;

工作在物理層,簡單地轉發比特,不進行碰撞檢測;

l  以太網的信道利用率

成功發送一個幀佔用信道的時間=T(幀長除以發送速率)+τ;

參數a:,越小越好,幀長度要夠長;

極限信道利用率;

l  以太網的MAC層

名字指出我們所要尋找的那個資源,地址指出那個資源在何處,路由告訴我們如何到達該處;

RA——註冊管理機構;

OUI——組織唯一標識符(公司的);

EUI——擴展唯一標識符;

適配器檢測MAC幀中的目的地址是否發往本幀——單播,廣播,多播;

最常用的 MAC 幀是以太網 V2 的格式。

利用曼切斯特編碼來確定長度;

幀間最小間隔導致不需要幀結束定界符;

以太網不負責重傳丟棄的MAC幀;

9、在物理層擴展以太網

l  光纖擴展;

l  集線器擴展

優點:①使原來屬不同碰撞域的局域網上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信。②擴大局域網覆蓋的地理範圍。

缺點:①碰撞域增大了,但總的吞吐量並未提高。②如果不同的碰撞域使用不同的數據率,那麼就不能用集線器將它們互連起來。  

10、在數據鏈路層擴展以太網(網橋)

l  網橋作用(過濾)——根據 MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉發(存儲轉發)。

l  好處:①過濾通信量。 (隔離開碰撞域)②擴大了物理範圍。(增大工作站的數目)③提高了可靠性。(出現故障隻影響個別網段)④可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率(如10Mb/s 和 100 Mb/s 以太網)的局域網。

l  缺點:①存儲轉發增加了時延。 ②在MAC 子層並沒有流量控制功能。(緩存空間不夠造成溢出導致幀丟失)③具有不同 MAC 子層的網段橋接在一起時時延更大。④廣播風暴。  (網絡擁塞)

l  在轉發幀時,不改變幀的源地址;

l  透明網橋

自學習,即插即用(IEEE 802.1D)

組成:地址(源地址)+接口+時間(更新用的);

生成樹算法——任何兩個站之間只有一條路徑。。。

l  源路由網橋

發現幀記錄所有可能的路由傳送;

廣播;

最佳路由;

l  多接口網橋——以太網交換機

全雙工;

獨佔通信媒體,無碰撞地傳輸數據;

有存儲轉發,也有直通(不檢查差錯,但提高速率減少時延);

l  虛擬局域網(VLAN):由一些局域網網段構成的與物理位置無關邏輯組。同一VLAN的成員可以收到其他成員的廣播信息;

11、高速以太網(大於100Mb/s)

l   100BASE-T以太網:雙絞線;星形拓撲結構;IEEE 802.3的CSMA/CD;

l   吉比特以太網:全雙工和半雙工都可以;1Gb/s;

12、傳統以太網採用的協議是CSMA/CD

13HDLC監督幀、信息幀和無編號幀等三種幀結構。

14、採用T1線路傳輸的標準話路數是24

15如果每個碼元有8種可能的狀態值,波特率爲200的信道,其數據傳輸率爲600bps

16、HDLC透明傳輸數據011111010時,實際發送的數據爲0111110010

17PPP協議是數據鏈路層的協議。

18、要發送的數據爲101110。採用CRCD 生成多項式是P(X)=X3+1。試求應添加在數據後面的餘數。

答:作二進制除法,101110   000  10011 添加在數據後面的餘數是011

19、PPP協議使用同步傳輸技術傳送比特串0110111111111100。試問經過零比特填充後變成怎樣的比特串?若接收端收到的PPP幀的數據部分是0001110111110111110110,問刪除發送端加入的零比特後變成怎樣的比特串?

答:011011111 11111 00

011011111011111000

0001110111110111110110

000111011111 11111 110

20、在2000m長的總線上,數據傳輸率爲10Mbps,信號傳播速率爲200m/μs,採用CSMA/CD進行數據通信。

(1) 爭用期是多少?

(2) 最小幀長應該爲多少?

(3 ) 若A向B發送1000字節的數據,A是否必須在數據發送期間一直進行衝突檢測?爲什麼?

(1) 爭用期爲

(2) 最短幀長

(3) 不需要,只需在發送前25字節是需要進行衝突檢測。原因在於衝突只會出現在爭用期內(等價於發送25字節),爭用期內沒有衝突,則在傳輸完之前就一定不會發生衝突;過了爭用期,其他站點檢測信道時,會檢測到信道處於忙狀態,因此不會發送數據。

第4章 網絡層(計算題:1子網劃分;2路由選擇

1、虛電路服務和數據包服務的對比

對比的方面

虛電路服務

數據報服務

思路

可靠通信應當由網絡來保證

可靠通信應當由用戶主機來保證(盡最大努力交付

連接的建立

必須有

不需要

終點地址

僅在連接建立階段使用,每個分組使用段的虛電路號

每個分組都有終點的完整地址

分組的轉發

屬於同一條虛電路的分組均按照同一路由進行轉發

每個分組獨立選擇路由進行轉發(獨立發送

當節點出故障時

所有通過出故障的結點的虛電路均不能工作

出故障的結點可能會丟失分組,一些路由可能會發生變化

分組的順序

總是按發送順序到達終點

到達終點時不一定按發送順序

端到端的差錯處理和流量控制

可以由網絡負責,也可以由用戶主機負責

由用戶主機負責

2、虛擬互連網絡(IP網)

 使用路由器解決各種異構的物理網絡連接在一起的問題;

3、分類的IP地址

   IP地址由ICANN進行分配(中國向APINC);

分類的IP地址(已成歷史)

l A類地址(——50%)

網絡號全0表示本機,全1表示環回測試;——

主機號全0表示本主機的網絡地址,全1表示所有主機;——

l B類地址(——25%)

網絡號(128.0.0.0不可用)——;

主機號跟A類一樣——

l C類地址(——12.5%)

網絡號(192.0.0.0不可用)——;

主機號(同上)——

l 特點

路由器僅根據網絡號來轉發分組;

多歸屬主機——一個路由器至少要有兩個不同的IP地址(每個接口一個);

用網橋或轉發器連接的局域網仍屬於一個網絡(相同網絡號),用路由器才能連接不同網絡;

4、IP地址與硬件地址

   使用IP地址是爲了隱蔽各種底層網絡的複雜性而便於分析和研究問題;

   數據鏈路層看不到數據包的IP地址;

   路由器只根據目的IP地址的網絡號進行路由選擇;

5、ARP(地址解析協議)和RARP

ARP——IP地址轉爲MAC地址;

ARP cache——本局域網的主機和路由表的IP地址到MAC地址的映射表;

請求是廣播,響應是單播,一次請求響應,兩邊同時把雙方的信息寫進ARP cache;

不同局域網的主機,要通過路由器進行ARP查詢;

6、IP數據包的格式(首部20字節,固定的)

0         4         8                   16      19            24               31                        

版本

首部長度

區分服務

總長度

標識

標誌

片偏移

生存時間

協議

首部檢驗和

源地址

目的地址

可選字段(長度可變)

填充

數據部分

總長度——不少於576字節;

標識,標誌,片偏移——用於分片;

TTL(現爲跳數限制)——在經過路由器時才減1;

協議:

協議名

ICMP

IGMP

TCP

UDP

協議字段值

1

2

6

17

首部檢驗和——只檢驗首部,16位反碼運算相加再求反碼,檢驗時一樣,得到爲0即無差錯;

IP 首部的可變部分就是一個選項字段,用來支持排錯、測量以及安全等措施。

7、IP層轉發分組的流程

 從一個路由器轉發到下一個路由器(信息:目的網絡地址,下一跳地址);

   特定主機路由——對特定的目的主機指明一個路由,方便控制網絡和測試網絡;

   默認路由(0.0.0.0)——下一跳路由器的地址不在IP數據包裏,而在MAC幀裏(轉爲

  MAC地址);

   分組轉發算法:直接交付→特定主機路由→下一跳路由器→默認路由。

8、劃分子網(計算題)

 IP地址::={網絡號,子網號,主機號};

 不改變網絡號;

 子網掩碼:沒必要是連續的1;

 增加了靈活性,減少了連接在網絡上的主機總數;

 同樣的IP地址和不同的子網掩碼可以得出相同的網絡地址;

   使用子網時分組的轉發,增加了子網掩碼

   能解釋下面這幅圖:

9、CIDR(無分類編址)

IP地址::={網絡前綴,主機號};/後表示網絡前綴的位數;

最小地址(全0),最大地址(全1);

路由聚合——構成超網;

能解釋下面的這幅圖:

10、ICMP(網際控制報文協議)

l  差錯報文

3——終點不可達

4——源點抑制(Sourcequench),放慢發送速率 

11——時間超過,TTL=0

12——參數問題,首部參數有問題

5——改變路由(重定向)(Redirect) 

l  以下情況不發送差錯報文

對 ICMP 差錯報告報文不再發送 ICMP 差錯報告報文。

對第一個分片的數據報片的所有後續數據報片都不發送 ICMP 差錯報告報文。

對具有多播地址的數據報都不發送 ICMP 差錯報告報文。

對具有特殊地址(如127.0.0.0 或 0.0.0.0)的數據報不發送 ICMP 差錯報告報文。

l  詢問報文

8或0——回送請求和回答報文,測試目的站是否可達;

13或14——時間戳請求和回答報文,時鐘同步和測量時間;

l  應用

Ping——回送請求和回答報文;沒有經過TCP和UDP

Tracert——時間差錯報文和終點不可達報文(最後);

11、路由選擇協議

l  兩類

①靜態路由選擇策略(非自適應路由選擇);

②動態路由選擇策略(自適應路由選擇);

l  分層次的路由選擇協議

AS:

IGB(內部網關協議)——RIP(基於距離向量的路由選擇)和OSPF;域內路由選擇

EGB(外部網關協議)——BGP-4;域間路由選擇

12、路由器的構成

l  路由選擇

核心——路由選擇處理機;

l  分組轉發

組成——交換結構,輸入端口,輸出端口;

路由選擇

涉及到多個路由器

總是用軟件

轉發

只涉及到一個路由器

可用特殊硬件實現

路由器中的輸入或輸出隊列產生溢出是造成分組丟失的重要原因。 

交換結構三種方法:①通過存儲器;②通過縱向;③通過互連網絡;

13、IP多播(瞭解即可)

IP多播所傳送的分組需要使用多播IP地址;

多播數據包使用D類地址作爲目的地址;

14、VPN:1專用地址(可重用地址)包括10/8,172.16/12,192.168/16;2利用隧道技術實現VPN;

15、NAT:1安裝在路由器上;2將本地地址轉爲全球IP地址;

16已知A IP地址,但不知其MAC地址,欲將數據發送給A,則需要使用ARP協議。

17、網絡層的核心功能是路由

18、路由器在七層網絡參考模型各層中涉及網絡(第三)層。

19、IPv4網絡支持的傳播方式有單播、廣播和多播

20、僞首部的功能是校驗數據。

21RIP路由協議描述正確的是採用距離向量算法。

22在計算機局域網的構件中,本質上與中繼器相同的是集線器。

23在物理層擴展局域網是集線器。在數據鏈層擴展局域網是網橋。

2410.0.0.010.255.255.255172.16.0.0172.31.255.255192.168.0.0192.168.255.255三個地址段屬於專用地址。

25202.195.256.3165.138.75.0221.25.55.255都屬於不正確的主機IP地址。

26某單位規劃網絡需要1024IP地址,若採用無類型域間路由選擇CIDR機制,起始地址爲192.24.0.0。則該網絡的掩碼爲255.255.252.0

27RIP允許一條路徑最多隻能包含15個路由器。

28OSPF最主要的特徵就是使用鏈路狀態協議。

2992.168.15.14屬於子網192.168.15.19/28的主機地址。

30CSMA/CD協議的工作過程。提示:對CSMA/CD協議的工作過程通常可概括爲“發前先聽、邊發邊聽、衝突停發、隨機重發”。CSMA/CD 協議的工作過程詳述如下:某站點想要發送數據,必須首先偵聽信道,如果信道空閒,立即發送數據並進行衝突檢測;如果信道忙,繼續偵聽信道,直到信道變爲空閒,發送數據並進行衝突檢測。如果站點在發送數據過程中檢測到衝 突,立即停止發送數據並等待一隨機長的時間,重複上述過程。

31網絡的互連設備有哪些?分別有什麼作用和工作在什麼層次?提示:中繼器,工作在物理層,功能是對接收信號進行再生和發送,從而增加信號傳輸的距離。集線器是一種特殊的中繼器,可作爲多個網段的轉接設備。網橋工作於數據鏈路層,不但能擴展網絡的距離或範圍,而且可提高網絡的性能、可靠性和安全性。路由器工作於網絡層,用於連接多個邏輯上分開的網絡。橋路器是一種結合橋接器(bridge)和路由器(router)兩者功能的設備,它控制從一個網絡組件到另一個網絡組件(此時充當橋接器)和從網絡到因特網(此時充當路由器)的傳輸。網關又叫協議轉換器,工作於網絡層之上,可以支持不同協議之間的轉換, 實現不同協議網絡之間的互連。主要用於不同體系結構的網絡或者局域網與主機系統的連接。

32設某路由器建立了如下路由表:

目的網絡          子網掩碼            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

192.4.153.0      255.255.255.192      R3

*(默認)         ——             R4

 現共收到5個分組,其目的地址分別爲:

(1)128.96.39.10

(2)128.96.40.12

(3)128.96.40.151

(4)192.153.17

(5)192.4.153.90

分析:(1)分組的目的站IP地址爲:128.96.39.10。先與子網掩碼255.255.255.128相與,得128.96.39.0,可見該分組經接口0轉發。

(2)分組的目的IP地址爲:128.96.40.12。

① 與子網掩碼255.255.255.128相與得128.96.40.0,不等於128.96.39.0。

② 與子網掩碼255.255.255.128相與得128.96.40.0,經查路由表可知,該項分組經R2轉發。

(3)分組的目的IP地址爲:128.96.40.151,與子網掩碼255.255.255.128相與後得128.96.40.128,與子網掩碼255.255.255.192相與後得128.96.40.128,經查路由表知,該分組轉發選擇默認路由,經R4轉發。

(4)分組的目的IP地址爲:192.4.153.17。與子網掩碼255.255.255.128相與後得192.4.153.0。與子網掩碼255.255.255.192相與後得192.4.153.0,經查路由表知,該分組經R3轉發。

(5)分組的目的IP地址爲:192.4.153.90,與子網掩碼255.255.255.128相與後得192.4.153.0。與子網掩碼255.255.255.192相與後得192.4.153.64,經查路由表知,該分組轉發選擇默認路由,經R4轉發。

33某單位分配到一個B類IP地址,其net-id爲129.250.0.0.該單位有4000臺機器,分佈在16個不同的地點。如選用子網掩碼爲255.255.255.0,試給每一個地點分配一個子網掩碼號,並算出每個地點主機號碼的最小值和最大值。

分析: 4000/16=250,平均每個地點250臺機器。如選255.255.255.0爲掩碼,則每個網絡所連主機數=28-2=254>250,共有子網數=28-2=254>16,能滿足實際需求。

可給每個地點分配如下子網號碼

地點: 子網號(subnet-id) 子網網絡號   主機IP的最小值和最大值

1:    00000001           129.250.1.0    129.250.1.1---129.250.1.254  

2:    00000010           129.250.2.0    129.250.2.1---129.250.2.254

3:    00000011           129.250.3.0    129.250.3.1---129.250.3.254

4:    00000100           129.250.4.0    129.250.4.1---129.250.4.254

5:    00000101           129.250.5.0    129.250.5.1---129.250.5.254

6:    00000110           129.250.6.0    129.250.6.1---129.250.6.254

7:    00000111           129.250.7.0    129.250.7.1---129.250.7.254

8:    00001000           129.250.8.0    129.250.8.1---129.250.8.254

9:    00001001           129.250.9.0    129.250.9.1---129.250.9.254

10:  00001010           129.250.10.0   129.250.10.1---129.250.10.254

11:  00001011           129.250.11.0   129.250.11.1---129.250.11.254

12:  00001100           129.250.12.0   129.250.12.1---129.250.12.254

13:  00001101           129.250.13.0   129.250.13.1---129.250.13.254

14:  00001110           129.250.14.0   129.250.14.1---129.250.14.254

15:  00001111           129.250.15.0   129.250.15.1---129.250.15.254

16:  00010000           129.250.16.0   129.250.16.1---129.250.16.254

34一個自治系統有5個局域網,其連接圖如圖4-55示。LAN2至LAN5上的主機數分別爲:91,150,3和15.該自治系統分配到的IP地址塊爲30.138.118/23。試給出每一個局域網的地址塊(包括前綴)。

 分析:30.138.118/23--à30.138.0111 011

分配網絡前綴時應先分配地址數較多的前綴

題目沒有說LAN1上有幾個主機,但至少需要3個地址給三個路由器用。

本題的解答有很多種,下面給出兩種不同的答案:

                      第一組答案            第二組答案  

LAN1       30.138.119.192/29       30.138.118.192/27

LAN2      30.138.119.0/25        30.138.118.0/25

LAN3       30.138.118.0/24         30.138.119.0/24

LAN4       30.138.119.200/29       30.138.118.224/27

LAN5       30.138.119.128/26       30.138.118.128/27

35某單位分配到一個地址塊136.23.12.64/26。現在需要進一步劃分爲4個一樣大的子網。試問:

       (1)每一個子網的網絡前綴有多長?

       (2)每一個子網中有多少個地址?

       (3)每一個子網的地址是什麼?

  (4)每一個子網可分配給主機使用的最小地址和最大地址是什麼?

分析:(1)每個子網前綴28位。

(2)每個子網的地址中有4位留給主機用,因此共有16個地址。

(3)四個子網的地址塊是:

第一個地址塊136.23.12.64/28,可分配給主機使用的

   最小地址:136.23.12.01000001=136.23.12.65/28

   最大地址:136.23.12.01001110=136.23.12.78/28

第二個地址塊136.23.12.80/28,可分配給主機使用的

   最小地址:136.23.12.01010001=136.23.12.81/28

   最大地址:136.23.12.01011110=136.23.12.94/28

第三個地址塊136.23.12.96/28,可分配給主機使用的

   最小地址:136.23.12.01100001=136.23.12.97/28

   最大地址:136.23.12.01101110=136.23.12.110/28

第四個地址塊136.23.12.112/28,可分配給主機使用的

   最小地址:136.23.12.01110001=136.23.12.113/28

   最大地址:136.23.12.01111110=136.23.12.126/28

36設有路由器(網關)G1和G2,且它們相鄰,它們採用RIP協議交換路由信息,現假設網關G1的當前路由表爲表1所示,表2爲網關G2廣播的V-D報文,問G1收到G2廣播的V-D報文後,G1的路徑表如何修改,給出修改後的路由表。

     表1 G1當前路由表           表2 G2廣播的V-D報文


信宿

距離

下一跳

10.0.0.0

1

直接

20.0.0.0

5

G9

25.0.0.0

4

G2

30.0.0.0

6

G8

40.0.0.0

3

G2

55.0.0.0

4

G5

80.0.0.0

4

G5

信宿

距離

10.0.0.0

4

25.0.0.0

3

30.0.0.0

4

40.0.0.0

3

60.0.0.0

2

80.0.0.0

3

90.0.0.0

4

 

 

 

 


第5章 運輸層

1、進程之間的通信

①面向通信部分的最高層;

②用戶功能中的最低層;

③提供應用進程間的邏輯通信;

2、運輸層的端口

識別各應用層進程;

只具有本地意義;

端口範圍:①熟知端口(1~1023);②註冊(或登記)端口(1024~49151);③動態(或客戶、短暫)端口號(49152~65535);

3、UDP

l ①特點

②無連接;(減少開銷和發送時延)

③盡最大努力交付;

④面向報文;(對報文不分拆,不合並)

⑤沒有擁塞控制;

⑥支持一對一,一對多,多對一,多對多的交互通信;

⑦首部開銷小。(八個字節)

⑧無編號;

l 首部格式

檢驗和——加上僞首部和數據部分;

4、TCP

l  特點

進程到進程的通信;(點對點,每個進程都需要一個連接)

流交付服務;(無結構的字節流)

全雙工通信;(發送、接收緩存)

複用和分用;(發送——複用,接收——分用)

面向連接的服務;

可靠的服務。(無差錯,不丟失,不重複,按序到達)

l  套接字(socket)

IP地址加端口號;

TCP連接::={socket1,socket2};

5、可靠傳輸的工作原理

l  停止等待協議(等待確認後在發送)

在發送完一個分組後,必須暫時保留已發送的分組的副本。

分組和確認分組都必須進行編號。

超時計時器的重傳時間應當比數據在分組傳輸的平均往返時間更長一些。

自動重傳請求 ARQ;

簡單,但信道利用率太低;

l  連續ARQ協議

發送窗口,累積確認(對按序到達的最後一個分組發送確認)

6、TCP首部格式

  0                  8               16                  24                 31

源端口

目的端口

序號

確認號

數據偏移

保留

URG

ACK

PSH

RST

SYN

FIN

窗口

檢驗和

緊急指針

選項(長度可變)

填充

數據偏移——首部長度(最大60字節);

ACK——確認號有效;

PSH——立即收到響應;

RST——釋放鏈接;

SYN——連接請求和連接接受;

FIN——釋放運輸連接;

窗口——現在允許對方發送的數據量,窗口值是經常在動態變化着;(以字節爲單位)

檢驗和——也要加上僞首部;

緊急指針——窗口爲0也可以發送緊急數據;

選項:MSS(556字節);窗口擴大(通過左移來擴大);時間戳(計算RTT);

7、TCP可靠傳輸的實現

l  以字節爲單位的滑動窗口

窗口位置由後沿和前沿決定;

必須按序確認;

發送(接收)緩存>發送(接收)窗口>已發送(按序到達);

接收方要有累計確認的功能;

l  超時重傳時間的選擇

RTT往返時間;

加權平均往返時間,來一個算一個,一個一個來算;α對應新樣本;

RTO超時重傳時間略大於RTT;

重傳的報文段不採用其往返時間樣本,但每次重傳會增加RTO;

l  選擇確認SACK

首部選項加上SACK;(所需信息過多,可以忽略,選擇重傳未確認的數據塊)

8、TCP的流量控制

l  利用滑動窗口實現流量控制

發送方的發送窗口不能超過接收方給出的接受窗口的數值;

設置持續計時器來防止窗口由零變爲非零導致的僵局。

l  傳輸的效率(三種機制)

①維持一個等於MSS的變量來控制緩存;

②發送方的推送push操作;

③計時器期限到了就將緩存數據裝入報文段。

9、TCP的擁塞控制

擁塞控制是全局的控制,以網絡能夠承受現有的網絡負荷爲前提;

流量控制是端口的控制;

l  擁塞控制方法

①慢開始和擁塞避免:

慢開始:以MSS作爲發送窗口大小的初始值(擁塞窗口),每經過一個傳輸輪次(從發送到確認),cwnd就加倍;慢開始門限作爲慢開始和擁塞避免的轉換點;

擁塞避免:每一個RTT,cwnd只加1,(線性增長,加法增大);

出現擁塞時,慢開始門限設置爲當前窗口值的一半(乘法減小),cwnd設爲1;

②快重傳和快恢復:

快重傳:收到三個重複確認立即發送未被確認的報文段;

快恢復:乘法減小後執行加法增大;

l  RED隨機早期檢測

避免全局同步(多個TCP複用);

三個參數:①最小門限;②最大門限(最小門限的兩倍);③概率p;

P的計算方法:

10、TCP的運輸連接管理

採用客戶服務器的連接方式;

三個階段:

①連接建立;

三次握手,SYN報文不攜帶數據,但消耗序號;ACK報文不攜帶數據,不消耗序號;

②數據傳輸;

③連接釋放;

FIN段不攜帶數據,但消耗掉一個序號;

11、如果滑動窗口採用2比特進行編碼,則發送方滑動窗口最大的大小爲3

12、慢啓動是TCP協議採用的機制。

13TCP協議中發送窗口的大小應該是通知窗口和擁塞窗口的較小一個。

14採用簡單停止等待協議時,應該採用1bit來表示數據幀序號。

15端口的作用是什麼?爲什麼端口要劃分爲三種?提示:端口的作用是對TCP/IP體系的應用進程進行統一的標誌,使運行不同操作系統的計算機的應用進程能夠互相通信。熟知端口,數值一般爲0~1023,標記常規的服務進程;登記端口號,數值爲1024~49151,標記沒有熟知端口號的非常規的服務進程;客戶端口號或短暫端口號,數值爲49152~65535,留給客戶進程選擇暫時使用。

16試比較TCP和UDP的主要特點?提示:TCP是面向連接的運輸層協議。每一條 TCP 連接只能有兩個端點(endpoint),每一條 TCP 連接只能是點對點的(一對一)。 TCP 提供可靠交付的服務。TCP 提供全雙工通信。TCP面向字節流。 UDP 是無連接的,即發送數據之前不需要建立連接。UDP 支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信。UDP 使用盡最大努力交付,即不保證可靠交付,同時也不使用擁塞控制。 UDP 是面向報文的。UDP 沒有擁塞控制,很適合多媒體通信的要求。 UDP 的首部開銷小,只有 8 個字節。

17流量控制在網絡工作中有何意義?流量控制與擁塞控制有何異同之處?提示:流量控制是接收方讓發送方發送報文的速率放慢,以便與接收方來得及處理,不至於報文在接收方溢出,被丟棄而要重發,一定程度上可以緩輕網絡負載。流量控制與擁塞控制的關係密切,有些擁塞控制算法就是向發送端發送控制報文,並告訴發送端,網絡已經出現麻煩,必須放慢速率,這和流量控制是一樣的。但它們之間也有一些差別,擁塞控制是一個全局性的過程,涉及到所有的主機路由器等因素,更爲複雜。流量控制往往指在給定的發送方和接收端之間的點對點通信量的控制。

第6章 應用層

1、DNS

l 計算機用戶間接使用DNS;

l 使用UDP向域名服務器傳輸DNS請求報文;

l 結構:採用層次樹狀結構;域名只是邏輯概念;

l 域名服務器:

以區爲管轄單位;

根域名服務器→頂級域名服務器(TLD)→權限域名服務器→本地域名服務器;

域名解析過程:

主機向本地域名服務器的查詢採用遞歸查詢;(請求者身份向上遞歸)

本地域名服務器向根域名服務器的查詢採用迭代查詢;(常用)

l 高速緩存:

本地域名服務器和主機都會有;

有計時器(增加時間減少網絡開銷,減少時間提高域名轉換的準確性);

2、FTP

l 提供交互式的訪問,允許客戶指明文件的類型與格式,並允許文件具有存取權限。

l 基本工作原理

主要功能:減少或消除在不同操作系統下處理文件的不兼容性;

使用TCP可靠的運輸服務;使用客戶服務器方式;

服務器進程:①主進程:接受新的請求;②從屬進程:處理單個請求;

兩個並行的連接:①控制連接(端口21):會話期間一直打開;②數據連接(端口20):連接客戶端和服務器端的數據傳送進程。

l TFTP(端口號69):①使用UDP數據報;②只支持文件傳輸,不支持交互;③像停止等待協議

特點:(1) 每次傳送的數據 PDU 中有 512 字節的數據,但最後一次可不足 512 字節(文件結束的標誌,若是512的整數倍則發一個只有首部的數據報文)。(2) 數據PDU 也稱爲文件塊(block),每個塊按序編號,從 1 開始。(3)支持 ASCII 碼或二進制傳送。(4) 可對文件進行讀或寫。(5) 使用很簡單的首部。

3、TELNET(終端仿真協議):①客戶服務器方式;②傳輸的格式使用NVT;

4、萬維網:①信息儲藏所;②分佈式超媒體(hypermedia)系統,它是超文本(hypertext)系統的擴充。③C/S方式。

l 特點:

①利用統一資源定位符URL來標誌分佈在整個因特網上的萬維網文檔;

②利用http來實現萬維網上的各種鏈接;

③HTML可以是不同作者創作的不同風格的萬維網文檔都能在因特網上的各種主機上顯示出來;

④使用搜索引擎讓用戶能夠很方便地找到所需的信息;

l URL組成: <協議>://<主機>:<端口>/<路徑>;

l HTTP超文本傳送協議

面向事務的協議,可靠;

本身是無連接的;

http 1.0是無狀態的,每次請求有兩倍RTT的開銷;

http 1.1是持續連接,兩種工作方式:①非流水線方式:收到響應後再發出請求;②流水線方式:連續發送,只花費一個RTT時間;

http代理服務器(高速緩存)——存儲請求和響應;

報文結構(ASCII碼):

①請求報文=請求行(方法,URL,http的版本),首部行,實體主體;

②響應報文;=狀態行(http版本,狀態碼,簡單短語),首部行,實體主體;

Cookie——在服務器和客戶之間傳遞的狀態信息,

l Html超文本標記語言

製作萬維網網頁的標準語言;

實現動態文檔:①增加另一個應用程序;②增加一個機制(CGI);

CGI——通用網關接口;

Java技術組成:①程序設計語言;②運行環境;③類庫。

l 搜索引擎:①全文檢索;②分類目錄搜索引擎(人工);③元搜索引擎(多個引擎聚合)。

5、電子郵件

發送郵件的協議:SMTP

讀取郵件的協議:POP3 (客戶服務器)和 IMAP(聯機協議)

用戶代理 UA 就是用戶與電子郵件系統的接口,是電子郵件客戶端軟件。

電子郵件由信封(envelope)和內容(content)兩部分組成。

6、DHCP動態主機配置協議

協議軟件參數化;自動獲取;

需要配置的項目: (1) IP 地址  (2) 子網掩碼  (3) 默認路由器的 IP 地址 (4) 域名服務器的 IP 地址

7、簡單網絡管理協議 SNMP

並不是行政上的管理;

本功能包括監視網絡性能、檢測分析網絡差錯和配置網絡設備等。

8、TCP/IP體系結構中用於網絡管理的協議是SNMP(簡單網絡管理協議)

9、爲了能夠在電子郵件中傳輸漢字或圖形,需要在SMTP協議的基礎上增加一個附加的協議MIME

10、某電子郵件爲[email protected],則263.net代表郵箱服務器域名。

11OSI 的五個管理功能包括故障管理、配置管理、計費管理、性能管理和安全管理。

12、HTTP是通過TCP協議來承載傳輸。

13WWW服務依靠的協議是HTTP

14IP地址191.201.0.125的標準子網掩碼是255.255.0.0

15域名到IP地址的解析是由DNS服務器完成的。

16網絡管理工作於應用層。

17搜索引擎可分爲哪兩種類型?各有什麼特點?

     答:搜索引擎的種類很多,大體上可劃分爲兩大類,即全文檢索搜索引擎和分類目錄搜索引擎。

全文檢索搜索引擎是一種純技術型的檢索工具。它的工作原理是通過搜索軟件到因特網上的各網站收集信息,找到一個網站後可以從這個網站再鏈接到另一個網站。然後按照一定的規則建立一個很大的在線數據庫供用戶查詢。

用戶在查詢時只要輸入關鍵詞,就從已經建立的索引數據庫上進行查詢(並不是實時地在因特網上檢索到的信息)。

分類目錄搜索引擎並不採集網站的任何信息,而是利用各網站向搜索引擎提交的網站信息時填寫的關鍵詞和網站描述等信息,經過人工審覈編輯後,如果認爲符合網站登錄的條件,則輸入到分類目錄的數據庫中,供網上用戶查詢。

第7章 網絡安全

1、計算機網絡上的與通信有關的四種威脅:截獲;中斷;篡改;僞造;

2、主動攻擊:更改報文流;拒絕服務(DoS,DDoS);僞造連接初始化;

3、對稱祕鑰密碼體制

l DES——64位(56爲實際祕鑰,8位奇偶校驗);

l RSA:①設有公鑰和私鑰;②私鑰由公鑰決定,但不能由其推導;③加密方法的安全性取決於祕鑰的長度以及計算量;

4、數字簽名——報文鑑別;報文的完整性;不可否認;先解後加

5、RSA密鑰密碼體制所依據的原理是根據數論,尋找兩大素數比較簡單,而將它們的乘積分解開則極其困難。

6所謂常規密鑰密碼體制,即加密密鑰與解密密鑰是相同的密碼體制。這種加密系統又稱爲對稱密鑰系統。

7、公鑰密碼體制使用不同的加密密鑰與解密密鑰,是一種“由已知加密密鑰推導出解密密鑰在計算上是不可行的”密碼體制。

8現有最著名的公鑰密碼體制是RSA 體制,它基於數論中大數分解問題的體制,由美國三位科學家 Rivest, Shamir Adleman 1976 年提出並在 1978 年正式發表的。

9RSA算法被用於數字簽名

10數字簽名必須保證以下三點:報文鑑別、報文的完整性、不可否認。

11、目前常用的密鑰分配方式是設立密鑰分配中心KDC (Key Distribution Center)。

12、防火牆是由軟件、硬件構成的系統,是一種特殊編程的路由器,用來在兩個網絡之間實施接入控制策略。防火牆可用來解決內聯網和外聯網的安全問題。

13、計算機網絡上的通信面臨以下的四種威脅:截獲、中斷、篡改、僞造。

第8-10章

l 音視頻服務的分類:①流式存儲音視頻;②流式實況音視頻;③交互式音視頻。

l 無線以太網協議——IEEE 802.11;使用CSMA/CA協議(碰撞避免);

l IPV6——128字節(全球48位,子網16位,接口64位);

1、ATM網絡傳輸的信息基本單元稱爲信元。

2、IEEE 802.11協議爲提高信道利用率,採用了CSMA/CA協議。

3IPv6的地址位數爲128

4解決IP 地址耗盡問題的措施有哪些?提示:採用無類別編址CIDR,使IP地址的分配更加合理;採用網絡地址轉換NAT方法以節省全球IP地址;採用具有更大地址空間的新版本的IP協議(IPv6)

5、自組網絡是沒有固定基礎設施(即沒有 AP)的無線局域網。這種網絡由一些處於平等狀態的移動站之間相互通信組成的臨時網絡。

6、無線局域網不能使用 CSMA/CD,而只能使用改進的 CSMA 協議。改進的辦法是把 CSMA 增加一個碰撞避免(Collision Avoidance)功能。802.11 就使用 CSMA/CA 協議。而在使用 CSMA/CA 的同時,還增加使用停止等待協議。

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