《計算機網絡》_考研複試_概念&面試篇

前言：
本文作爲本人的考研複試收尾筆記，先梳理精煉全面的基本知識，其次在重點知識點旁邊附加了考察頻率最高的面試題（標註處）。大家可以用來自測，看是否真正掌握，如果對大家有幫助，希望大家點贊哦~(^▽ ^)

本文僅針對考研複試，祝大家複試順利，若本文有任何不對歡迎大家留言指正！ヽ(￣▽￣)و

PS：面試前，把本文讀一遍並重點看標記處即可

《數據庫》的這邊走：《數據庫》_考研複試_概念篇
《操作系統》的這邊走：《操作系統》_考研複試_概念篇
衝刺階段必背的英語問答題（附加艾賓浩斯記憶表）：考研複試_英語面試_必備的30個問題

參考書籍

王道《計算機網絡考研複習指導》

謝希仁《計算機網絡》第五版

第1章 計算機網絡體系結構

1.1 概念

互聯的、自治的計算機系統的集合

1.2 組成

按組成部分

硬件，軟件，協議

按組成部分

邊緣部分：用戶主機

核心部分：網絡，路由器

按功能組成

通信子網：由各種傳輸介質組成，實現數據傳輸功能

資源子網：由設備和軟件組成，實現資源共享功能

1.3 功能

數據通信（最基本、最重要）
資源共享（最本質、最終目的）

1.4 分類

按分佈範圍

廣域網（交換技術）

城域網

局域網（廣播技術）

個人網

按傳輸技術

點對點式（分組存儲轉發、路由選擇）

廣播式（公共信道）

按拓撲結構

星形、總線形、環形（多用於局域網）

網狀形（多用於廣域網）

按交換技術

電路交換：兩結點之間搭建一條專用通路用於數據傳輸；

報文交換（存儲-轉發式）：傳輸對象：報文
將用戶數據和控制信息封裝成報文，將整個報文傳送到相鄰結點，全部存儲後查找轉發表，轉發到下一結點，如此下去直到傳送到目的結點；

分組交換（存儲-轉發式）：傳輸對象：分組（包）
將用戶數據分成較小的數據塊，再加上控制信息封裝成分組，將單個分組傳送到相鄰結點，全部存儲後查找轉發表，轉發到下一結點，直到傳送到目的結點。

1.5 性能指標

帶寬、吞吐量、信道利用率、網絡利用率、往返時延RTT
時延=發送時延（傳輸時延）+傳播時延+處理時延+排隊時延

面試題考點：網絡時延由哪幾部分組成？各產生於何處？
答：
一般來講，網絡時延主要由傳輸時延和傳播時延組成，傳輸時延是將數據分組從第一個比特到最後一個比特全部推到鏈路上傳輸所花費的時間，傳播時延是數據分組在鏈路上傳輸所需要的時間；若鏈路擁塞的時候，分組還要經受排隊時延，這是分組在鏈路上等待傳輸所花費的時間。

1.6 體系結構與參考模型

1.6.1 網絡分層的目的和原則

網絡分層的目的

爲了降低協議設計和調試過程的複雜性，便於網絡的研究和實現。

網絡分層的原則

每一層實現一種相對獨立的功能；

層與層之間的交流盡可能少；

保持下層對上層的獨立性，上層單向使用下層提供的服務；

各層功能的定義要獨立於實現方法。

三個基本概念

協議：協議是“水平”的，協議是控制對等實體之間的通信規則；
協議三要素：語法、語義、同步
語法，定義了數據與控制信息的格式；
語義，定義了需要發出何種控制信息，完成何種響應動作以及作出何種響應；
同步，定義了事件實現順序的詳細說明；

接口：接口是同一結點、相鄰兩層交換信息的連接點；

服務：服務是“垂直”的，服務是下層通過接口爲上層提供的功能。

面試題考點：網絡協議的三個核心要素是什麼，各起什麼作用？

1.6.2 OSI參考模型

7層：物 數 網 傳 會 表 應（記憶口訣）

端到端：會 表 應

點到點：物 數 網 傳
（我這之前寫反了，竟然都沒人指出來，生氣氣[○･｀Д´･ ○]）

各層的功能

物理層：比特，任務是實現比特流的透明傳輸；

數據鏈路層：幀，任務是將網絡層傳來的IP數據報組裝成幀，該層的三大基本問題是封裝成幀、透明傳輸、差錯控制；

網絡層：數據報（包），任務是將分組從源端傳送到目的端，實現網絡中不同主機之間的數據通信；

傳輸層：報文段（段），任務是爲主機中兩個進程提供端到端的可靠的數據通信；

會話層：允許不同主機上的各個進程之間進行會話，包括建立、管理和終止進程間的會話；

表示層：實現數據壓縮、加解密等數據表示變換功能；

應用層：通過應用進程間的交互來完成特定網絡應用。

1.6.3 TCP/IP參考模型

4層及其協議棧：（由下往上）

網際接口層 ：HDLC/PPP

網絡層：ARP/IP/ICMP/IGMP

傳輸層：TCP/UDP

應用層：HTTP/FTP/DNS

OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較

相似之處：
1 都採用分層結構；
2 都基於獨立的協議棧；
3 都可以實現異構網絡的互聯。

不同之處：
1 OSI定義了三個主要概念：服務、協議和接口；TCP/IP模型在這三個概念上沒有明確區分；
2 OSI參考模型出現於協議之前，沒有偏向於特定協議，通用性好；TCP/IP模型產生與協議之後；
3 OSI參考模型在網絡層支持面向連接和無連接的通信，在傳輸層支持面向連接的通信；而TCP/IP模型在網絡層支持無連接的通信，在傳輸層支持面向連接和無連接的通信。（重點）

面試題考點：OSI，TCP/IP，五層協議的體系結構，並簡述各層的作用、協議、中繼設備

第2章 物理層

2.1 通信基礎

兩種數據傳輸方式

串行傳輸（適合遠距離）

並行傳輸

實現同步的兩種數據傳輸方式

異步傳輸：傳輸數據時設置發送和接受標誌，可以以不可預知的速率發送字符，但是接收端必須時刻處於接受狀態；

同步傳輸：通信雙方必須先建立同步（同步傳通信的數據速率較高，但是代價大）。

三種數據通信方式

串行傳輸（適合遠距離）

並行傳輸

數據通信模型

信源、信道、信宿

數據傳輸術語

碼元、速率、波特、帶寬

碼元傳輸速率、信息傳輸速率

面試題考點：波特和比特的區別?
答：波特是碼元傳輸的單位，說明每秒傳多少個碼元。
比特是信息量的單位，與碼元的傳輸速率"波特"是兩個完全不同的概念。
但是，信息的傳輸速率"比特/秒"與碼元的傳輸速率"波特"在數量上卻有一定的關係。

2.2 奈氏準則和香農定理

奈氏準則：帶寬受限，無噪聲條件下，爲避免碼間串擾，碼元傳輸速率有上限，但信息傳輸速率並未給出限制；
香農定理：帶寬受限，有噪聲條件下，對於一定信噪比和一定帶寬，信息傳輸速率的上限是確定的。

2.3 編碼與調製

編碼：數據 -> 數字信號

模擬數據 -> 數字信號：PCM編碼器（採樣、量化、編碼，F_採>=2F_max）

數字數據 -> 數字信號：數字發送器 （非歸零編碼、曼徹斯特編碼，差分曼徹斯特編碼）

調製：數據 -> 模擬信號

模擬數據 -> 模擬信號：放大器調製器

數字數據 -> 模擬信號：調製器（ASK、FSK、PSK、QAM）

2.4 三種數據交換方式

電路交換

優點：傳輸時延小、沒有衝突、實時性強；

缺點：獨佔式信道利用率低、建立連接時間長、靈活性差。

報文交換

優點：無需建立連接、信道利用率高；

缺點：轉發時延長、要求的緩存空間大。

分組交換（無連接的數據報、面向連接的虛電路）

優點：無需建立連接、信道利用率高、簡化了存儲管理、加速了傳輸；

缺點：存在發送時延、可能會存在分組失序、丟失、重複。

面試題考點：結合Internet,說說有連接服務和無連接的服務?
答：
面向連接服務具有連接建立、數據傳輸和連接釋放這三個階段。
面向連接服務是在數據交換之前，必須先建立連接。當數據交換結束後，則必須終止這個連接。在傳送數據時是按序傳送的，是可靠交付。

無連接服務，兩個實體之間的通信不需要先建立好一個連接，資源將在數據傳輸時動態地進行分配。
無連接服務的優點是靈活方便和比較迅速。但無連接服務不能防止報文的丟失、重複或失序。是一種不可靠的服務。

2.5 傳輸介質

導向傳輸介質

雙絞線：屏蔽雙絞線（STP）、非屏蔽雙絞線（UTP）

同軸電纜：粗同軸、細同軸

光纖：單模、多模

非導向傳輸介質

無線電波

微波：衛星通信

紅外線、激光

2.6 物理層接口特性及設備

物理層接口特性

機械特性：規定物理連接時所採用的的引線數目、引腳數目等情況；

電氣特性：規定線路上信號的電壓高速、傳輸速率等情況；

功能特性：指明某一電平的電壓表示何種意義；

規程特性：定義各條物理線路的工作規程和時序關係。

物理層設備（不可以分割衝突域和廣播域）

中繼器：信號整形放大再轉發（注意：5-4-3規則）

集線器：多端口的中繼器，每個端口連接同一個網絡的不同網段，且速率要相同。

第3章 數據鏈路層

3.1 功能

概述：主要作用是加強物理層傳輸比特流的功能，實現一條邏輯上無差錯的數據鏈路。
鏈路：指從一個結點到相鄰結點的一段物理線路，中間沒有任何交換結點.
數據鏈路：指在物理鏈路的基礎上，加上了一些通信協議和實現這些協議的軟硬件資源來控制這些數據的傳輸
主要功能：

1. 爲網絡層提供服務：三種（注意：有連接一定有確認！）；
2. 鏈路管理：主要用於面向連接；
3. 組幀：幀定界、幀同步、實現透明傳輸（透明傳輸，即不管傳輸的數據是什麼比特流，都可以在鏈路上進行傳送）；
4. 流量控制：實質是限制發送方的發送速率，使其發送速率不超過接收方的接受速率；
5. 差錯控制：
   位錯：指某些位發生錯誤，採用CRC發現位錯，通過ARQ重傳出錯的幀；
   幀錯：指幀的丟失、重複、失序，採用定時器和編號機制保證幀的正確交付。

3.2 組幀

組幀的原因：爲了在出錯時只重傳出錯的幀，而不重傳全部的數據，從而提高效率。
組幀的方法：字符計數法、字符填充的首尾定界符法、比特填充的首尾標誌法、違規編碼法。

3.3 差錯控制

引起差錯原因：隨機熱噪聲（固有）、衝擊噪聲（來自外界，主要原因）。

通常利用編碼技術進行差錯控制，可分爲：檢錯編碼、糾錯編碼
檢錯編碼：奇偶校驗碼、循環冗餘碼
糾錯編碼：海明碼

3.4 流量控制與可靠傳輸機制

流量控制

基本原理：由接收方控制發送方的發送速率，以使接收方有足夠的緩衝空間來接受幀。

兩種方法：
1.停止等待協議：發送方每發送一幀就要等待接收方的應答信號，若接收方不應答，則發送方必須等待。
2.滑動窗口協議：發送方和接收方分別維持發送窗口和接收窗口，以控制可以發送和接受的幀的序號。

3.從滑動窗口機制來看，根據窗口的大小不同，總的可以分爲三種：

1. 停止等待協議：發送窗口大小=1，接受窗口大小=1

2. 後退N幀協議：發送窗戶大小>1，接受窗口大小>1

3. 選擇重傳協議：發送窗戶大小>1，接收窗戶大小>1

可靠傳輸機制

確認：控制幀，接收方讓發送方知道哪些幀已被正確接受。

超時重傳：發送方在發送了某一數據幀後就開啓一個計時器，如果在一定時間內未收到接收方的確認幀，則重新發送該幀，直到發送成功爲止。

自動重傳機制分爲三種：停止等待ARQ、後退N幀ARQ、選擇性重傳ARQ。

數據鏈路層中流量控制機制和可靠傳輸機制密不可分！

單幀滑動窗口和停止等待協議

應用場合及解決方法：

1.接收端檢測到數據幀出錯/數據幀丟失：設置計時器。

2.數據幀正確而確認幀丟失或破壞：發送的幀交替的用0/1來標識，肯定確認分別用ACK0和ACK1來表示，收到的確認有誤時，重傳發送的幀。

情況說明：

1.若連續出現發送相同的數據幀，則說明出現了超時重傳；

2.若連續出現相同序號的確認幀，則說明接收方收到了重複的幀。

性能分析：信道利用率低

多幀滑動窗口和後退N幀協議

滑動窗口機制特點：

發送方：連續發送；

接收方：只按序接收，累積確認，確認序號最大的幀即可

窗口大小：

發送方：1<=W_T<=2ⁿ-1（若超過2ⁿ-1，接收方則無法區分新幀舊幀）

接收方：W_R=1

性能分析：連續發送時提高了信道利用率，但當信道誤碼率較大時不適合，必須重傳之前已正確傳送的幀。

多幀滑動窗口和選擇重傳協議

滑動窗口機制特點：

發送方：連續發送

接收方：逐一確認、只重傳錯幀、接收方有緩存

窗口大小：

發送方：1<=W_T<=2ⁿ

接收方：1<=W_R<=2ⁿ

且 W_T=W_R ；W_T+W_R<= 2ⁿ

性能分析：連續發送時，提高了信道利用率，適用於任何信道。

3.5 介質訪問控制

實現層：數據鏈路層中的介質訪問控制子層（MAC層）。
主要任務：爲廣播信道中的每個結點分配信道，使得各結點之間的通信不會發生互相干擾的情況。
常見方法：信道劃分介質訪問控制、隨機訪問介質訪問控制、輪詢訪問介質訪問控制

靜態劃分信道：信道劃分介質訪問控制

實現途徑：多路複用技術：將多個信號整合到一條物理物理信道上進行傳輸，使多個計算機共享信道資源，提高信道利用率

4種方法：FDM/TDM/WDM/CDM
FDM：共享信道的頻率；
TDM：共享時間；
WDM：光的頻分多路複用；
CDM：既共享信道的頻率，又共享時間，採用不同編碼來區分各路信號。

具體介紹CDM中的碼分多址（CDMA）：
原理：
每比特時間被分成m個更短的時間槽，稱爲碼片，每個站點被指定一個唯一的m位碼片序列。發送1時，站點發送碼片序列，發送0時，站點發送碼片序列的反碼。當兩個或多個站點同時發送時，各路數據線性相加。爲從信道中分離出各路信號，要求各個站點的碼片序列相互正交。
重點概念標識：
信號如何不打架：相互正交
信號如何合併：線性相加
信號如何分離：相加的數據與源站數據分別規格化內積

動態分配信道 - 隨機訪問介質訪問控制：

原理：
不同於靜態劃分信道，在隨機訪問協議中，所有用戶可以隨機發送信息，發送時可佔全部帶寬（不共享時間，也不共享空間）。當有多個用戶同時發送信號時，會產生幀的衝突（碰撞），故要採用一定的規則（隨機訪問介質訪問控制協議）來避免碰撞。

4種方法：ALOHA協議、CSMA協議、CSMA/CD協議、CSMA/CA協議
依次介紹4種方法：

ALOH協議：不聽就發，隨機重發

1. 純ALOHA協議：當網絡中任何一個結點要發送數據時，可以不進行任何檢測就發送數據。如果在一段時間內未收到確認，則認爲發生了衝突，發送站點等待一段隨機時間後再發送數據，直到成功。

2. 時隙ALOHA協議：在純ALOHA的基礎上，限制了發送的時間，把所有站點在時間上進行同步，將時間劃分爲若干個等長的時隙，規定只能在每個時隙的開始才能發送數據。該方法吞吐量比純ALOHA網絡的吞吐量大。

CSMA協議：在ALOHA的基礎上，增加了一個載波監聽裝置。

1. 1-堅持CSMA：首先偵聽信道，如果信道空閒則發送，如果信道忙則等待，並持續監聽直到信道空閒。如果發生衝突則等待隨機時間再重新監聽。

2. 非堅持CSMA：首先偵聽信道，如果信道空閒則發送，如果信道忙則放棄偵聽，等待隨機一段時間後再重複以上過程。

3. p-堅持CSMA：首先偵聽信道，如果信道忙則等到下一個時隙再偵聽，如果信道空閒，則以概率p發送數據，以概率1-p推遲到下一個時隙，如果下一個時隙信道仍然空閒則重複此過程。

CSMA/CD協議（重點）：（適用於半雙工或總線形網絡）
原理：先聽後發，邊聽邊發，衝突停發，隨機重發
CSMA：載波監聽
CD：碰撞檢測，即邊發送邊偵聽
重要概念：

1. 總線的傳播時延對CSMA/CD影響大：在A、B兩結點互發數據的過程中，A給B發送數據，B檢測到信道空閒，也開始發送數據，過程中A、B的數據發生碰撞，但他倆卻不知道，再過一段時間後，A、B檢測到碰撞然後停發。（因此採用CSMA/CD的以太網不可能進行全雙工通信，只能進行半雙工通信）。

2. 爭用期（碰撞窗口）：A在B後檢測到衝突，且A最多經過2T（T爲單程傳播時延）就可以檢測到。（具體2T怎麼來的看書哦~），每個站在發送數據之後一段時間內都有發生衝突的可能，只有經過爭用期（2T）還未衝突則可確定安全。

3. 最小幀長：存在這種情況：當A發送了一個很短的幀，並且發生了碰撞，不過由於這個幀太短了，發完了才檢測到碰撞，根本來不及停發。因此，要設置最小幀長。
   爲了確保發送站在發送數據的同時能檢測到可能存在的衝突需要在發完幀之前就能收到自己發送的數據，故：最小幀長=總線傳播時延×數據傳輸率×2。（以太網規定的最小幀長爲64B）

4. 二進制退避算法：在隨機重傳中使用該算法可以使重傳需要推遲的平均時間隨重傳次數的增大而增大，因而可降低發生碰撞的概率。

CSMA/CA協議：（適用於無線通信）
CA：碰撞避免（並非完全避免，是儘可能避免）
實現CA的三種機制：預約信道、ACK幀、RTS/CTS幀
基本思想：發送數據前先廣播給其他節點，要其他結點在某段時間內先不要發送數據，以免發送碰撞。

動態分配信道 - 輪詢訪問介質訪問控制：（令牌傳遞協議）

原理：在輪詢訪問中，用戶不能隨機的發送信息，而是要通過集中控制，以循環的方式輪詢訪問每一個結點，當某一個結點使用信道時，其他節點不可以使用信道。

3.6 局域網

主要特點：

地理範圍、站點數目有限；

所有站點共享帶寬；

低時延、低誤碼；

能進行廣播和組播。

決定其特點的三要素：

拓撲結構：星形、環形、總線形、星形和總線形的複合型；

傳輸介質：雙絞線（主要）、同軸電纜、光纖

介質訪問控制方式（最重要的要素）：CSMA/CD和令牌總線（總線形網絡）、令牌環（環形網絡）

三種特殊的局域網：

以太網（IEEE802.3）、令牌環（IEEE802.5）、FDDI（光纖局域網IEEE802.8）

IEEE802標準定義的局域網：

只對應於OSI參考模型的數據鏈路層和物理層，且將數據鏈路層分爲了LLC和MAC子層。MAC層提供對物理層訪問的接口，LLC層向網絡層提供服務。

以太網（IEEE802.3）：

拓撲結構：邏輯上總線形
通信方式：廣播式
介質訪問控制方法：CSMA/CD
提供服務：採用無連接的工作方式，提供不可靠的服務
MAC幀：MAC地址佔48位，最小幀長爲64B，故MAC幀中數據佔46到1500B，幀首尾部佔18B，故填充位佔0到46字節。FCS採用CRC，除了前導碼其他都要校驗。
高速以太網：
100BASE-T以太網（支持全雙工、半雙工，在半雙工下使用CSMA/CD協議）、吉比特以太網（同100BASE-T）、10吉比特以太網（只支持全雙工，不使用CSMA/CD協議）

3.7 廣域網

廣域網與局域網的區別：

在OSI中廣域網佔物理層、數據鏈路層、網絡層三層，局域網只佔物理層和數據鏈路層;

廣域網覆蓋範圍廣，通常跨區域，局域網範圍較小，通常在一個區域內；

廣域網強調資源共享，局域網強調數據傳輸。

3.7.1 PPP協議

協議簡介

串行線路的面向字節的協議;

只支持點對點通信，只支持全雙工通信，可用於同步/異步線路;

只保證無差錯傳輸，不保證可靠傳輸。

組成

鏈路控制協議（LCP）：用於建立、配置、測試和管理數據鏈路；

網絡控制協議（NCP）：PPP協議允許同時採用不同網絡層協議，爲不同網絡層協議建立和配置邏輯連接；

一個將IP數據報封裝到串行鏈路的方法。

PPP幀格式

組成：標誌F -> 地址A -> 控制C -> 協議 -> 數據信息 -> FCS -> 標誌F

標誌F：7E（01111110），若出現在數據信息中，要採用字符填充法，使用控制轉義字符7D（01111101）.

FCFS：校驗部分包括地址、控制、協議、信息.

3.7.2 HDLC協議

協議簡介

面向比特的協議;

只支持全雙工通信;

信息幀使用了編號和確認機制，能夠提供可靠傳輸.

3種站類型

主站：發出的幀是命令幀，控制鏈路操作；

從站：發出的幀是響應幀，受控於主站而進行操作；

複合站：既有主站功能又有從站功能.

兩種基本配置

非平衡配置：由一個主站控制整個鏈路的工作.

平衡配置：鏈路兩端的站都是複合站，各個複合站可以平等的發起數據傳輸，而不需要得到對方的允許.

三種數據操作方式

正常響應方式：非平衡結構，主站向從站發送數據，從站響應傳輸，但只有收到主站的允許後纔可以響應；

異步平衡方式：平衡結構，每個複合站都可以進行對另一站的數據傳輸；

異步響應方式：非平衡結構，從站即使未收到主站的允許也可以進行傳輸.

HDLC幀格式

組成：標誌F -> 地址A -> 控制C -> 數據信息 -> FCS -> 標誌F

標誌F：7E（01111110），在傳輸的數據中可能會含有和標誌字段相同的字段，而導致接收端誤以爲數據傳輸結束，爲了防止這種情況的發生，引入了位填充技術。

透明傳輸區間：採用比特填充法，包括地址、控制、信息、FCS.

FCFS：校驗部分包括地址、控制、信息.

HDLC分爲三類（根據控制字段劃分）

信息幀：進行數據傳輸/採用捎帶技術對數據信息確認；

監督幀：用於流量控制和差錯控制；

無編號幀：用於對鏈路進行建立、拆除等控制功能.

3.8 數據鏈路層設備

設備

網橋

交換機：一個多端口的網橋

網橋的基本特點：

網橋在數據鏈路層上實現不同局域網互連；

網橋能夠互連兩個採用不同數據鏈路協議、不同傳輸介質、不同傳輸速率的網絡；

網橋必須具備尋址和路徑選擇的能力；

網橋需要互連的網絡在數據鏈路層及以上採用相同的協議;

網橋可以分隔衝突域，不可以分割廣播域。

網橋分類（根據路徑選擇算法不同）

透明網橋（選擇的不是最佳路由）

源路由網橋（最佳網橋）

局域網交換機（以太網交換機）

原理：以太網交換機檢測從以太端口來的數據幀的源和目的地的MAC地址，然後與系統內部的動態查找表進行比較，若數據幀的MAC地址不在查找表裏，則將該地址加入查找表，並將數據幀發送給相應的數據端口.

特點：

1. 以太網的每個端口都與單臺計算機直接相連，並且一般都工作在全雙工方式下；

2. 以太網可以同時連接許多對端口，使得每對相互通信的主機都能像獨佔傳輸媒體一樣，無碰撞的傳輸數據；

3. 以太網交換機採用即插即用的方式，其內部的查找表也是通過自學習算法動態建立起來的.

虛擬局域網（VLAN）：利用以太網交換機可以實現VLAN，VLAN可以分隔衝突域和廣播域.

兩種交換模式：直通式、存儲轉發式

第4章 網絡層

4.1 功能

1. 異構網絡互聯。中繼系統：路由器
2. 路由選擇與分組轉發。由路由選擇算法構造路由表，選擇最佳路由轉發
3. 擁塞控制：網絡吞吐量隨着網絡負載的增大而下降。全局性問題，採用開環控制（靜態）或閉環控制（動態）兩種方法。

4.2 路由算法

靜態路由算法：網絡發生變化時，網絡管理員手工配置信息.
動態路由算法：路由器上的路由表項由相互連接的路由器之間彼此交換信息，動態更新，以適應變化的網絡。
動態路由算法可分爲：距離-向量路由算法（D-V算法）、鏈路狀態路由算法（L-S算法）.

距離-向量路由算法

原理：所有結點定期地將它們的整個路由表傳送給所有與之直接相鄰的結點.

路由表項包括：每條路徑的目的地、距離.

路由表項需要更新的情況：1.當新路由不存在當前結點的路由表中；2.新路由比當前使用的路由距離更小時.

鏈路狀態路由算法

原理：採用洪泛法向所有的路由器發送信息，發送的信息是與路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態.

路由表項需要更新的情況：只有當鏈路狀態發生變化時才更新.

4.3 層次路由

原理：將互聯網分成若干個自治系統（AS），每個自治系統決定內部協議.
路由選擇協議分爲兩大類：內部網關協議（IGP）、外部網關協議（EGP）.

4.4 IPv4

分組格式

版本：4或6；

首部長度：單位爲4B，固定首部爲20B，最大值爲60B；

總長度：單位爲1B，數據報的最大長度爲2¹⁶-1（65535）B，以太網的MTU爲1500B；

標識：計數器，每產生一個數據報就加1；

標誌：MF=1表示後面還要分片，MF=0表示後面沒有分片；DF=0表示允許分片，DF=1表示不允許；

片偏移：單位爲8B，某片在原分組中的相對位置；

首部校驗和：只校驗分組的首部，而不校驗數據部分；

生存時間TTL：路由器在轉發分組前先將TTL減1，若TTL被減爲0，則必須丟棄該分組；

協議：指出此分組攜帶的數據使用何種協議。TCP爲6，UDP爲17；

源地址字段、目的地址字段：4B.

IP數據報分片

中間路由分片，目的主機重組（使用IP首部中的標識、標誌、片偏移進行重組）

網絡地址轉換NAT

工作在傳輸層，實現專用網絡和公用網絡之間的信息交換。它使得整個專用網絡只需要一個全球IP地址就可以與因特網進行通信，由於專用網本地IP地址是可重用的，故大大節省了IP地址的消耗.

子網劃分

引入目的：二級IP地址的空間利用率很低，而且不夠靈活.

IP地址結構：網絡號、子網號、主機號.

注意：

CIDR的子網號爲全0或全1可以使用

不論是IPv4還是CIDR，子網中主機號爲全0或全1的地址都不能被指派.

子網掩碼

進行子網劃分時，用子網掩碼來表達對原網絡中主機號的借位.

無分類域間路由選擇（CIDR）

引入目的：在變長子網掩碼的基礎上，提出一種消除傳統A、B、C類網絡劃分，實現超網構造的一種IP地址劃分方法.

IP地址結構：網絡前綴、主機號.

路由聚合：把網絡前綴相等的連續IP地址組合成CIDR地址塊。這樣可以減小路由器中的路由表大小，有利於減小路由器之間的路由選擇信息的交換，提高路由轉發能力和網絡性能.

優點：網絡前綴長度較靈活。上層網絡的前綴長度較短，相應的路由表項較少，而內部又可採用延長網絡前綴的方法來靈活劃分子網.

協議

ARP：
地址解析協議，網絡層協議，實現IP地址到MAC地址的映射。
工作原理：
主機A向主機B發送IP數據報，先在A的ARP高速緩存中查看是否有B主機的IP地址，若有，則查出對應的硬件地址，再將此地址寫入MAC幀中；若沒有，則以廣播的方式發送給該局域網中的全部主機，主機B收到請求後作出響應，發出響應ARP分組，分組中包含主機B的IP到MAC地址的映射關係，主機A收到後再寫入ARP緩存中。

面試題考點：ARP協議的工作原理

DHCP：
動態主機配置協議，應用層協議，基於UDP，使用C/S工作方式
工作原理：
需要IP地址的主機啓動時向DHCP服務器廣播發送發現報文，這是該主機就成爲DHCP客戶，本地網絡上的所有主機都能收到此廣播報文，但只有DHCP服務器纔可以回答此廣播報文（回答報文稱爲提供報文），並進行相應的分配操作.

ICMP：
網際控制報文協議，IP層協議，ICMP作爲IP數據報的數據
工作原理：爲了提高IP數據報交付成功的機會，讓主機或路由器報告差錯和異常情況.
兩類：ICMP差錯報告報文、ICMP詢問報文
ICMP差錯報告報文：用於路徑上的路由器向源主機報告差錯和異常情況，共有5種類型：終點不可達，源點抑制，超時，參數問題，重定向.

4.5 IPv6

解決IP地址耗盡的主要措施

採用無類別編制CIDR，使IP地址分配更加合理；

採用網絡地址轉換NAT，以節省全球IP地址；

採用具有更大地址空間的IPv6.（從根本上解決了IP地址耗盡的問題）

IPv6主要特點（與IPv4的區別）

地址空間從32位增加到128位；

首部固定爲40B，靈活的首部格式：擴展首部；

支持即插即用（自動配置），無需DHCP；

IPv6無允許分片；

IPv6首部長度單位爲8B，IPv4是4B.

IPv4向IPv6的過渡技術

雙協議棧：在完全過渡到IPv6之前，使一部分主機或路由器裝有兩個協議棧，通過雙協議棧進行轉換；

隧道技術：將整個IPv6數據報封裝到IPv4數據報的數據部分，使得IPv6數據報可以在IPv4網絡中傳輸.

4.6 路由協議

域內路由和域間路由

內部網關協議：RIP、OFSP

外部網關協議：BGP

RIP

規定：
一條路徑最多隻能包含15個路由器，距離等於16時表示網絡不可達；
不支持變長子網掩碼和CIDR.

特點：
和誰交換？僅和相鄰路由器交換信息
交換什麼？交換自己的整個路由表；
多久交換？每隔30秒.

優點：實現簡單，開銷小，收斂快

缺點：
限制了網絡規模，最大距離爲15；
每次交換整個路由表，網絡規模越大，開銷越大；
存在“壞消息傳的慢”的現象

OSFP

規定：
支持變長子網掩碼和CIDR.

特點：
和誰交換？和所以路由器交換信息
交換什麼？和本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態；
多久交換？只有當鏈路狀態發生變化時.

面試題考點：常見的路由選擇協議，以及它們的區別

BGP

應用層協議，基於TCP，採用的是路徑向量路由選擇協議。

只能力求尋找一條能夠到達目的網絡比較好的路由.

4.7 IP組播

組播的概念

組播機制是讓源主機一次發送的單個分組可以抵達由一個組播地址標識的若干目的主機，並被他們正確接受.

注意：

組播僅用於UDP；

組播地址使用D類地址格式；

能夠運行組播的路由器稱爲組播路由器；

主機組播時僅發送一份數據，只有數據在傳送到分岔路徑上時纔將分組複製後繼續轉發;

主機可以選擇加入或離開一個組，故一臺主機可以同時屬於多個組；

主機使用因特網組管理協議（IGMP）管理組播路由器.

4.8 移動IP

移動IP技術

移動結點以固定的IP地址實現跨越不同網段的漫遊功能，並保證網絡權限在漫遊過程中不發生任何改變.

三種功能實體

移動結點：具有永久IP地址的移動結點；

歸屬代理（本地代理）：一個移動結點的永久居所叫“歸屬網絡”，在歸屬網絡中代表移動結點執行移動功能管理功能的實體稱爲“歸屬代理”；

外部代理：在外部網絡中幫助移動結點完成移動管理功能的實體.

兩種IP地址

主地址：移動主機在本地網時，使用的是主地址；

輔地址：移動結點到另一個網絡時，需要獲得一個臨時的輔地址.

移動IP通信過程

在移動IP中，每個移動結點都有一個唯一的本地地址，當移動結點移動時，它的本地地址是不變的。當移動結點在本地網時，按傳統TCP/IP方法進行通信，當移動結點移動到外地網絡時，移動結點需要向的本地代理註冊當前的位置地址，即：轉交地址，然後本地代理會採用隧道技術將截獲到的屬於該移動結點的IP分組通過隧道傳送到該轉交地址處，在轉交地址處解除隧道封裝，回覆原始IP分組，最後送到移動結點.
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4.9 網絡層設備

設備

路由器：一種具有多個輸入輸出端口的專用計算機.

路由器的任務

連接的不同的網絡，完成路由轉發

路由器的工作原理

當源主機要向目的主機發送數據報時，路由器首先檢查源主機和目的主機是否在同一個網絡上，如果在，則直接交付無須通過路由器，如果不在，則路由表按照轉發表指出路由器將要轉發的下一個路由器。

注意

如果一個存儲轉發設備實現了某個層次的功能，那麼它就可以互聯在該層次上使用不同協議的網段。路由器實現了網絡層、數據鏈路層、物理層，那麼它就可以互聯兩個網絡層、數據鏈路層和物理層不同的網段。但中繼器不可以互聯兩個物理層不同的網段，因爲中繼器是直通式設備，不是存儲轉發式.

路由器的組成

控制部分：路由選擇處理機（根據路由選擇協議構造路由表）

分組轉發部分：交換結構（關鍵）、一組輸入/輸出端口

路由器的任務

連接的不同的網絡，完成路由轉發

路由器的任務

連接的不同的網絡，完成路由轉發

路由表

標準的路由表有4個項目：目的網絡IP地址、子網掩碼、下一跳IP地址、接口

路由表示根據路由算法得出的，主要用途是路由選擇.

第5章 傳輸層

5.1 傳輸層提供的服務

5.1.1 功能

（注意與網絡層的區別）

1. 提供不同主機應用進程之間可靠的端到端邏輯通信；而網絡層提供的是不同主機之間不可靠的通信；
2. 複用和分用。複用指發送方不同的應用進程都可使用同一個傳輸層協議傳輸數據；分用是指接受方的傳輸層在剝去報文的首部後能把這些數據正確交付給目的應用進程；
3. 差錯檢驗（報文首部和數據部分）；而網絡層只檢查IP數據報的首部；
4. 提供兩種不同的傳輸協議：TCP和UDP；而網絡層無法同時提供兩種協議.

5.1.2 尋址與端口

端口的作用

用來標識主機中的應用進程；

傳輸層的SAP：端口；網絡層的SAP：IP地址；數據鏈路層的SAP：MAC地址

路由器和交換機是硬件端口，傳輸層採用的是軟件端口.

端口號

服務端使用的端口號：熟知端口號（0-1023/指派給TCP/IP的重要應用程序）、登記端口號（1024-49151）；

客戶端使用的端口號：僅在客戶進程運行時才動態選擇（49152-65535）.

套接字

網絡中採用發送方和接收方的套接字組合來識別端點，套接字可唯一的標識一臺主機和其上的一個進程.

5.2 UDP協議

UDP協議的概述

UDP只是做了傳輸協議能夠做的最少工作，僅在IP的數據報服務上增加了兩個最基本服務：複用和分用、差錯控制.

UCP協議的特點

無須建立連接。不會引人建立連接的時延，實時性更好；

無連接狀態。不用維護連接狀態也不用跟蹤參數；

分組首部開銷小。TCP首部佔20B，UDP僅佔8B；

沒有擁塞控制。更能滿足實時應用的需求；

盡最大努力交付，但不保證可靠交付；

是面向報文的。一次性交付一個完整報文，報文不分割，是UDP數據報處理的最小單位.

UDP的數據報格式

UDP首部和用戶數據組成。首部佔8B，由4個字段組成：
源端口（2B，可選，不需要時全0）、目的端口（2B，必選）、UDP長度（2B）、UDP校驗和（2B）.

UDP的校驗

12B僞首部

二進制反碼運算求和再取反

面試題考點： TCP與UDP的區別是什麼？

5.3 TCP協議

TCP協議的特點

面向連接

提供可靠交付的服務；

提供全雙工通信；

面向字節流.

TCP報文段

TCP報文段由TCP首部和TCP數據組成

固定首部爲20B，通常爲4B的倍數

重點字段：seq序號字段，ack確認號字段，ACK確認位字段，SYN同步位字段，FIN終止字段

TCP連接管理

TCP連接採用C/S方式，共三個的階段：連接建立、數據傳送、連接釋放

TCP連接的端點爲套接字；

每條TCP連接唯一的被通信兩端的兩個套接字確定；

TCP連接的建立：三次握手

step1：客戶機的TCP首先向服務器的TCP發送一個報文段。（報文段中，SYN=1，seq=x）

step2：服務器的TCP收到連接請求報文段後，如同意連接，就向客戶機發回確認報文段，併爲該TCP連接分配TCP緩存和變量。
（確認報文段中，SYN=1,seq=y，ACK=1，ack=x+1）

step3：當客戶機收到確認報文段後，還要向服務器給出確認，並且也要給該連接分配緩存和變量。
（確認報文段中，ACK=1，seq=x+1，ack=y+1）

TCP連接的釋放：四次握手

step1：客戶機打算關閉連接時，向其TCP發送一個連接釋放報文段，並停止發送數據，主動關閉TCP連接。
（FIN=1，seq=u）

step2：服務器收到連接釋放報文段後即發出確認。此時TCP連接處於半關閉狀態，若服務器要向客戶機發送數據，客戶機仍要接受。
（ACK=1，seq=v，ack=u+1）

step3：若服務器已經沒有要發送的數據，就通知TCP釋放連接。
（FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1）

step4：客戶機收到連接釋放報文段後，必鬚髮出確認。
（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1）

面試題考點：TCP三次握手和四次揮手的全過程

TCP可靠傳輸

使用機制：校驗、序號、確認、重傳

校驗：TCP的校驗機制和UDP相同；

序號：TCP首部的序號字段用來保證數據能有序提交到應用層（只保證有序發送，不保證有序到達）；

確認：TCP採用累積確認，確認號是期望收到對方下一個報文段的數據的第一個字節的序號；

重傳：
導致TCP重傳的兩種事件：超時和冗餘ACK

1. 超時：TCP每發送一個報文就要設置一個計時器，計時器設置的重傳時間到期但還未收到確認時，就要重傳這一報文段；

2. 冗餘ACK：每當比期望序號大的失序報文段到達時，就發送一個冗餘ACK，指明下一個期待的字節的序號。如：A發送了1、2、3、4、5，但是2丟失，於是在3、4和5到達時，B就連續發送3個對1的冗餘ACK，表示自己期望收到2號報文段，當發送方連續收到3個對同一個報文段的冗餘ACK，就可以知道在該報文段（1號）後的報文段（2號）已經丟失.

面試題考點：TCP的可靠性如何保證？

TCP流量控制

提供一種基於滑動窗口機制的流量控制協議。（與數據鏈路層流量控制的區別是：滑動窗口大小可以動態變化）

原理
接受方：根據自己接受緩存的大小，動態的調整發送方的發送窗口大小，這稱爲接受窗口（rwnd），即調整TCP報文段首部中的窗口字段值。
發送方：根據其對當前網絡擁塞程度的估計而確定的窗口值，這稱爲擁塞窗口（cwnd）。

發送窗口的上限 = min[ rwnd，cwnd ]

TCP擁塞控制

發送方如何維護擁塞窗口呢？
慢重傳和擁塞避免、快重傳和快恢復

慢開始和擁塞避免算法

基本術語：最大報文長度MSS、慢開始門限ssthresh

實現原理（舉例）：
初始時，cwnd=1，ssthresh=16；慢開始階段，cwnd=1，每經過一個RTT，cwnd呈指數增長；

cwnd增長到ssthresh時（cwnd=16），改用擁塞避免算法，cwnd每經過一個RTT就增加一個MSS的大小，呈線性增長；

若cwnd=24時網絡發送擁塞（檢測到超時），ssthresh減爲cwnd的一半爲12，cwnd重置1，並執行慢開始算法，當cwnd=12時採用擁塞避免算法.

快重傳和快恢復

使用情況：當發送方收到三個冗餘ACK時，直接重傳對方尚未收到的報文段，而不必等待其計時器超時.

實現原理：
發送端收到連續三個冗餘ACK時，ssthresh置爲出現擁塞時cwnd的一半，cwnd置爲ssthresh改變後的值，然後執行擁塞避免算法.

第6章 應用層

網絡應用模型

客戶機/服務器模型（C/S模型）

P2P模型

C/S模型:：Web、FTP、遠程登錄、電子郵件

客戶程序必須知道服務器程序的地址，服務器程序不需要知道客戶機程序的地址；

網絡中計算機地位不平等；

客戶機之間不直接通信；

服務器的性能好壞決定了整個系統的性能.

P2P模型

消除了對某個服務器的完全依賴；

多個客戶機之間可以直接共享文檔；

網絡中各個計算機爲對等方.

6.1 DNS

域名解析協議：採用UDP，53號端口

作用：將域名轉換爲IP地址（一個域名只能對應一個IP地址，一個IP地址可以對應多個域名），能夠使人更方便的訪問互聯網，而不用去記住能夠被機器直接讀取的地址串。

域名服務器分類：根域名、頂級域名、授權域名、本地域名

域名解析過程：遞歸（靠別人）、遞歸和迭代（靠自己）

www.abc.com：com爲一級域名，abc爲二級域名，www爲三級域名

6.2 FTP

FTP：採用TCP，2種端口（21號、20號）

作用：允許用戶在因特網上存取文件

端口：控制連接爲21號，數據連接爲20號
（控制連接會話期間始終保持，數據連接僅在傳輸數據時打開一會）

6.3 電子郵件

組成構件

用戶代理、郵件服務器、電子郵件使用協議（SMTP、POP3）

協議

SMTP（發送時）：採用TCP，25號端口

POP3（接收時）：採用TCP，110號端口

6.4 萬維網和HTTP協議

萬維網

URL：負責唯一標識萬維網上各種文檔資源，一般格式<協議://主機:端口/路徑>；

HTTP：使用TCP連接進行可靠傳輸，是客戶程序和服務器程序交互的協議；

HTML：一種文檔結構標記語言.

HTTP

特點：無狀態連接（通常使用Cookie跟蹤用戶的活動，Cookie由服務器產生，存儲在用戶主機中）；

連接方式：非持久連接、持久連接；

報文結構：請求報文（客戶發給服務器）、響應報文（服務器回答給客戶）

感覺HTTP這塊在面試時出題比較靈活，大家還是認真看一看這個知識點，分享一個講的比較全的博文（雖然我沒怎麼看懂o(╥﹏╥)o，但肯定是我的問題）：關於HTTP協議，一篇就夠了=

其他重點面試題

1.描述一下在瀏覽器中輸入www.baidu.com後執行的全部過程
答：

簡單版：
瀏覽器獲取輸入的域名www.baidu.com
瀏覽器向域名系統DNS請求解析www.baidu.com的IP地址
DNS解析出百度服務器的IP地址
瀏覽器與服務器建立TCP連接（默認端口80）
瀏覽器發出HTTP請求，請求百度首頁
服務器通過HTTP請求把首頁文件發給瀏覽器
TCP連接釋放
瀏覽器解析首頁文件，展示web界面

詳細版：參考這篇博文：在瀏覽器中輸入www.baidu.com後執行的全部過程

2.HTTP協議包括哪些請求？
答：

GET：請求讀取由URL所標誌的信息。
POST：給服務器添加信息（如註釋）。
PUT：在給定的URL下存儲一個文檔。
DELETE：請求服務器刪除指定的頁面。

3.HTTP中，POST與GET的區別
答：

Get是從服務器上獲取數據，Post是向服務器傳送數據
GET提交的數據會放在URL之後. POST方法是把提交的數據放在HTTP包的Body中；
GET提交的數據大小有限制（因爲瀏覽器對URL的長度有限制），而POST方法提交的數據沒有限制；
GET方式和POST方式獲取變量的值的方式不同；
GET方式提交數據，會帶來安全問題，比如一個登錄頁面，通過GET方式提交數據時，用戶名和密碼將出現在URL上，如果頁面可以被緩存或者其他人可以訪問這臺機器，就可以從歷史記錄獲得該用戶的賬號和密碼.

4.點對點協議和端到端工作在哪層?工作機制是什麼?
答：

 網絡層及以下各層採用點到點傳輸，網絡層以上採用端到端傳輸。

端到端與點到點是針對網絡中傳輸的兩端設備間的關係而言的。
端到端傳輸：指的是在數據傳輸前，經過各種各樣的交換設備，但對兩端設備來說就像它們是直接相連的一樣，鏈路建立後，發送端就可以發送數據，直至數據發送完畢，接收端確認接收成功。
優點：發送端不需要知道整個傳輸過程，只需要知道自己要傳給誰；
缺點：直到接收端收到數據爲止，發送端的設備一直要參與傳輸。

點到點傳輸：指的是發送端把數據傳給與它直接相連的設備，這臺設備在合適的時候又把數據傳給與之直接相連的下一臺設備，通過一臺一臺直接相連的設備，把數據傳到接收端。 
優點：發送端設備送出數據後，它的任務已經完成，不需要參與整個傳輸過程；
缺點：發送端發出數據後，不知道接收端能否收到或何時能收到數據。

5.IP組播有那些好處?
答：

Internet上產生的許多新的應用，特別是高帶寬的多媒體應用，帶來了帶寬的急劇消耗和網絡擁擠問題。
組播是一種允許一個或多個發送者發送單一的數據包到多個接收者（一次的，同時的）的網絡技術。
組播可以大大的節省網絡帶寬，因爲無論有多少個目標地址，在整個網絡的任何一條鏈路上只傳送單一的數據包。所以說組播技術的核心就是針對如何節約網絡資源的前提下保證服務質量。