天津大学计算机网络复习提纲

1、.第一章三网：电信网络、有线电视网络和计算机网络 the Telecommunication networks, Cable television networks and Computer networks网络最主要的功能：连通性和共享性 Connectivity and Sharing网络：由若干结点和连接这些节点的链路组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机、路由器等组成。composed by the nodes and the links of these nodes. Can be a computer, hubs, switches, routers, etc. 互联网：网

2、络和网络可以通过路由器连起来，构成一个覆盖范围更大的网络 : network and the network can be connected through a router, constitute a greater network coverage 因特网：世界上最大的互连网。网络把计算机连接起来，因特网把网络连接起来。the worlds largest Interconnected Network。Network connect the computers, the Internet connect interconnected networks. 主机：连接在因特网上的计算机。Co

3、mputers which connected on the Internet. 计网的组成：按工作方式分为两部分：边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信）和资源共享。核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的According to the working style: Edges - consists of all the Host connected to the Internet. This part is the user use,directly used to communicate and resource

4、sharing. Core part - made up of a large number of network and connect the network router. This section is to provide service for the edges provide connectivity and exchange 按逻辑结构分为以下两大子网：资源子网负责全网的数据处理，即向网络用户提供各种网络资源与网络服务，其主要包括主机和终端，主机通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接，而终端是用户访问网络的界面。 通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成

5、，其主要完成网络数据传输、转发等通信处理任务。通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络节点。通信线路为通信处理机之间以及通信处理机与主机之间提供通信信道。According to the logical structure: Resource subnet - to be responsible for the entire network data processing, that is, to the network users with a variety of network resources and network services, mainly including the Ho

6、st and the terminal, the Host through high-speed communication lines connected to the communication subnet communication control processor, and the end user is access to the network interface. Communication subnet - by communication control processor, communication lines, and other communications eq

7、uipment, its main network data transmission, such as forwarding communication processing task. Communication control processor is referred to as nodes in the network topology. Communication lines between communication processor and communication processor and provide a communication channel between

8、the hosts. 三种计算机分组交换方式比较a)电路交换（Circuit Switching）整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传输；在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源，所以资源利用率低b)报文交换（Message Switching）整个报文传送到相邻节点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点；通信线路利用率高、出错后纠错效率高等优点，被计算机与通信界广泛采用。存储转发是该技术的核心。c)分组（包）交换（Packet Switching）单个分组（只是整个报文的一部分）传送到相邻节点，存储下来后查找转发表，转发到下一个节点；分组交换的优点

9、高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。 High efficiency Dynamic allocation of transmission bandwidth, the communication link is a period of time.FlexibilityLookup routing and the packets as the transmission unit .Rapidit can quickly send pac

10、kets to other hosts without establishing a connection at first.ReliabilityGuarantee the reliability of the network protocol, and the distributed routing protocol make the network have a sound survivability.计算机网络是利用通信线路(连网设备)将地理上分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来，按照某种协议进行数据通信，以实现资源共享的信息系统。最简单计算机网络两个结点（计算机）一条链路Co

11、mputer network is the information system that uses the communication lines (networking equipment) to connect the geographically dispersed computer systems and realizes the information resources sharing according to some protocol for data communication.计网的分类：1.按不同作用范围划分1.classified by scope (distance

12、)个人区域网 PAN局域网 LAN城域网 MAN广域网 WAN因特网 Internet2. 按不同使用者划分 Classified by various users公用网（Public Networks）专用网（Private Networks）3. 按信息交流对象划分(TCP/IP协议为基础) Classified by information exchange objects (based on TCP/IP protocol )Internet（互联网、网际网或英特网）Intranet （内联网）Extranet (内联外延网)拓扑结构一个网络中各个节点之间互连的几何构形，即指各个节点之

13、间互相连接方式。基本的网络拓扑结构有星型、环型、总线型等三种。任何一种网络系统都规定了它们各自的网络拓扑结构。The three basic topology of the network are Star, Bus and Ring type.分组时延的组成与原理1. 处理时延: Processing delay:检查比特差错决定输出链路Check bit errorDecide output link2.排队时延Queuing delay等待输出链路传输的时间取决于路由器拥塞的等级Waiting for output link to transmitDepending on the lev

14、el of congestion in router3. 发送（传输）时延: Send delayR= 发送速率 (bps)L= 数据帧长度 (比特)发送比特进入链路的时间= L/R4. 传播时延: Propagation delayd = 信道长度s = 在信道中传播速度 (2x108 m/sec)传播时延 = d/s时延与网络利用率的关系根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。若令 D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示 D 和 D0之间的关系：协议的三个基本要素Three basic elemen

15、ts of a protocol语法(Syntax)：怎么讲？语法包括数据格式、编码及信号电平等。data format, encoding and signal levelo 语义(Semantics)：讲什么？语义包括用于协调同步和差错处理的控制信息。control information for coordinating synchronization and error handling.o 同步(Synchronous/Time)：何时讲？同步包括速度匹配和事件实现排序。speed matching and event implementation sorting.计算机网络的体系结

16、构a)OSI参考模型共有7层，由低层至高层分别为物理层 physical layer数据链路层 data link layer网络层 network layer传输层 transport layer会话层 session layer表示层 presentation layer应用层 application layerb)TCP/IP包括4层：应用层Application layer- 对应OSI上三层传输层Transport layer 网络层 Network layer 网络接口层Network interface layer- 对应OSI下两层第二章1.傅立叶级数的功能作用 2.尼奎斯特定

17、理（无噪音信道情况）若任一个信号已通过了一个带宽为H的低通滤波器，则只要每秒2H次采样，过滤后信号可被完全重构。且若信号包含V个离散级数，则：最大数据传输率=2Hlog2V3.香农定理（有噪音信道情况）香农(Shannon)在尼奎斯特定理的基础上，得到一条带宽为H Hz、信噪比为S/N的有噪声信道的最大数据传输率为：最大数据传输率=Hlog2（1+S/N）其中，S为信号功率，N为噪声功率。分贝（dB）=10lg(S/N)4.数据通信系统的基本模型a)源点：源点设备产生待传输的数据 b)发送器：格式转换、编码成适合传输的信号 （典型的发送器是调制器）c)传输系统：传输线路（可能是一条线路，也可能

18、是一个网络系统） d)接收器：接收信号并转换为目的设备可识别的数据格式 （典型的接收器是解调器）e)终点：接收数据并对其进行所需要的处理5.信道的三种通信方式a)单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。b)双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。c)双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。6.基带信号（即基本频带信号）来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基

19、带信号进行调制(modulation)。 带通信号把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。 7.最基本的二元制调制方法a)调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 b)调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。c)调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。8.信道复用技术a)频分复用用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源b)时分复用时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧

20、中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。c)统计时分复用统计时分复用又称为异步时分复用，它使用STDM帧来传送复用数据，但每个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器中的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器中的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存并将输入数据放入STDM帧，对没有数据的缓存就跳过去，当一个帧数据放满就发送出去。因此，STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙，所以可以提高线路的利用率。9.CDMA的基本原理与计

21、算第三章1.物理层的基本作用主要任务a)物理层的基本作用是：要尽可能屏蔽掉传输媒体（介质）的差异，使物理层上面的数据链路层只需考虑完成本层的协议和服务而不用考虑网络的具体传输媒体（介质）是什么。b)物理层的主要任务是：利用某种传输介质和通信技术，以通信接口规程（物理层协议）实现并约束二进制比特流的传输。2.物理层特性a)机械特性 接线器形状、大小、排列等b)电气特性 电缆线路上的电压变化范围 c)功能特性 某一电平的电压的表示含义d)规程特性 各种可能事件的出现顺序3.导向的传输媒体（介质）a)双绞线屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)无屏蔽双绞线 UTP (Un

22、shielded Twisted Pair)b)同轴电缆同轴电缆 (Coaxial Cable)是局域网中应用较为广泛的一种传输介质。它由内、外两个导体组成，内导体是单股或多股线，呈圆柱形的外导体通常由编织线组成并围裹着内导体，内外导体之间使用等间距的固体绝缘材料来分隔，外导体用塑料外罩保护起来。 c)光缆（光纤）利用光线在光纤中的折射原理（全反射现象）4.物理链路逻辑链路链路(link)：一个结点到相邻结点的一段物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。 数据链路(data link)：除物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路

23、。5.数据链路层使用的信道主要有以下两种类型a)点对点信道 这种信道使用一对一的点对点通信方式b)广播信道 这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送6.循环冗余检验的原理计算在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。 假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。 用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0

24、。得到的 (k + n) 位的数除以事先双方选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少1 位，即 R 是 n 位。模2运算加法不进位、减法不借位第四章1.局域网（LAN）的定义特点a)定义局域网（LAN）是由众多处于相近物理空间内的信息点，通过相关高速链路介质与网络设备连接构成的网络。b)特点网络为一个单位或组织所拥有地理范围和站点数目均有限（10km以内）传输速率高误码率低2.局域网（以太网）拓扑结构a)星形网b)总线网c)环形网d)树形网3.以太网的两个标准DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。IE

25、EE 的 802.3 标准。DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网4.局域网的体系结构为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网

26、对 LLC 子层来说都是透明的5.基本类型a)传统以太网 802.3 同轴电缆Ethernet802.3a 细缆Ethernet802.3i 双绞线802.3j 光纤b)快速以太网FE802.3u 双绞线，光纤c)千兆以太网GEIEEE802.3z 屏蔽短双绞线、光纤IEEE802.3ab 双绞线d)万兆以太网10GEIEEE802.3ae 单模光纤6.IEEE 802.3布线介质标准a)10Base5 粗同轴b)10Base2 细同轴c)10BaseT 双绞线 d)10BaseF MMFe)100BaseT 双绞线f)100BaseF MMF/SMFg)1000BaseX 屏蔽短双绞线/MM

27、F/SMFh)1000BaseT 双绞线7.网卡（适配器）的作用a)网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。b)适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件。 c)适配器的重要功能：进行串行/并行转换。对数据进行缓存。在计算机的操作系统安装设备驱动程序。实现以太网协议。8.CSMA/CD介质访问控制技术a)CSMA/CD特点先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发b)基本原理（基本过程）归纳: 步骤1：适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部，组成以太网帧，放入适配器的缓存

28、中，准备发送。 步骤2：若适配器检测到信道空闲（96个比特时间内没有检测到信道上有信号）, 就发送这个帧，若检测到信道忙，则继续检测直到信道转为空闲（加上96比特时间）, 然后发送这个帧。 步骤3：在发送过程中继续检测信道，若未检测到碰撞，则顺利把帧发送完毕。若检测到碰撞，则中止数据的发送，发送人为干扰信号。 步骤4：在中止发送后，适配器执行指数退避算法，等待一个随机比特时间(即r倍的512比特时间)后，返回步骤2c)CSMA/CD编码（曼彻斯特编码） 9.令牌总线网-Token Bus(IEEE802.4)令牌总线是一种在总线拓扑中利用“令牌”(token)作为控制结点访问公共传输介质的确定

29、型介质访问控制方法。任何一个结点只有在取得令牌后才能使用共享总线去发送数据（令牌是一种特殊结构的控制帧，用来控制结点对总线的访问权）。其它结点只能接收信息。为了保证逻辑闭合环路的形成，每个结点都动态地维护着一个连接表，该表记录着本结点在环路中的前继、后继和本结点的地址，每个结点根据后继地址确定下一占有令牌的结点。令牌传递规定由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个逻辑环。环中令牌的传递顺序与结点在总线上的物理性置无关。令牌帧中有一个目的地址，接收到令牌帧的结点可以在令牌持有最大时间内发送一个或多个帧。10.令牌环网-Token Ring (IEEE8

30、02.5)令牌环网是一种确定型的介质访问控制方法，用于环型网络中。其采用一种称为令牌(token)的控制帧来解决网络中各节点对传输介质有序访问问题, 不会发生任何介质访问冲突。每个节点访问介质的机会是均等的,且访问介质的时间是可测算的；令牌环网提供一种分布式的优先级调度机制来支持节点访问优先级调整和调度，从而保证具有较高优先级的节点能够获得所需的传输带宽；在物理层采用点到点的信号传输方式，传输距离要比采用广播式信号传输方式的总线形网络远得多；Token Ring的缺点是当环路上接入的站数很多时，即使只有两个站在进行通信，也要等到令牌传过来时才能发送帧，时间响应长；令牌维护算法比较复杂，要求可靠

31、性高，因而Token Ring的组网费用和硬件价格都高于Ethernet；传输速率规定为4/16Mb/s，高速令牌环也仅达到100Mb/s的速率，目前它是一种非主流的局域网；11.局域网工作层次网卡（适配器）中继器Repeater（物理层）集线器Hub（物理层）网桥Bridge（数据链路层）交换机Switch（数据链路层 - 以太网关键设备） 12.以太网的优点a)可扩展的（从 10 Mb/s 到 10 Gb/s）b)灵活的（多种传输媒体、全/半双工、共享/交换）c)易于安装d)稳健性好第五章网络层提供的两种服务：面向连接服务虚电路服务Connection-Oriented Service V

32、irtual Circuit Service 无连接服务数据报服务Connectionless ServiceDatagram Service虚拟互连网络：所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。The virtual interconnection network which is called logical interconnection network，which means interconnecting various physical net

33、work，and heterogeneity is existence objective.使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具体的网络异构细节。 IP与硬件地址的转换：arp工作原理：不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。 每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表（其动态更新解决了网络环境变化问题）。当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发

34、送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。IP地址的编址方法（分类，子网，超网）：分类的 IP 地址这是最基本的编址方法 The IP address classification子网的划分这是对最基本的编址方法的改进The division of subnet构成超网这是比较新的无分类编址方法。Super network (CIDR)ICMP协议的作用：ICMP本身是网络层的一个协议；但报文不是直接传给链路层，而是要封装成IP数据报，然后再传给

35、数据链路层。从协议体系上看，ICMP的差错和控制信息传输只是要解决IP协议可能出现的不可靠问题，它不能独立于IP协议而单独存在，因此我们把它看作是IP协议的一个部分归于IP协议的体系中。The ICMP itself is a network layer protocol; But the message is not directly to the link layer, but want to encapsulate IP datagram, and then to the data link layer. Look from the protocol architecture, ICMP

36、 errors and control information transmission is just to solve the problem of possible unreliable IP protocol, it could not exist alone, independent of IP so we see it as a part of the IP protocol to TCP/IP protocol of the system. arp的四种使用情况：1.发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。 2.发送方是主机

37、，要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。3.发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。 4.发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。1.The sender is the host, sending IP datagram to another host in this net. Then use ARP to find the destin

38、ation hosts hardware address .2.The sender is the host , sending IP datagram to another host in other nets. Then use ARP to find the routers hardware address in this net. The rest of the work are done by the router.3.The sender is the router， sending IP datagram to another host in this net. Then use

39、 ARP to find the destination host hardware address .4.The sender is the router， sending IP datagram to another host in other nets. Then use ARP to find the routers hardware address in this net. The rest of the work are done by the router.RIP OSPF工作原理的理解与比较区别RIP工作原理：路由信息协议 RIP 是内部网关协议 IGP中最先得到广泛使用的协议

40、。RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。OSPF的特征：最主要的特征是分布式的链路状态协议，而不是距离向量协议。所有的路由器都维护一个链路状态数据库（路由器到子网的链路状态和可以到达的邻居路由器）。 当网络中链路状态改变时，通过洪泛法（flooding）方法把更新的本地链路状态信息广播到区域或自治系统中的每个路由器。每一个路由器用链路状态数据库中的数据，计算出到每个目的地最短路径。比较区别：OSPF：只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。RIP：不管网络拓扑有无发生变化，

41、路由器之间都要定期交换路由表信息 与RIP相比，1.OSPF 规定每隔一段时间，如 30分钟，要刷新一次数据库中的链路状态。 2.由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因此当互联网规模很大时，OSPF 协议要比距离向量协议 RIP 好得多。 3.OSPF 没有“坏消息传播得慢”的问题，据统计，其响应网络变化的时间小于 100 ms。4.指定的路由器:多点接入的局域网采用了指定的路由器的方法，使广播的信息量大大减少。指定的路由器代表该局域网上所有的链路向连接到该网络上的各路由器发送状态信息。RIP路由表路由转发的计算：书p149 例45 PP

42、T第八章P109简单的超网计算：这是啥第六章运输层的地位与作用：地位:中间层 : Interlayer 作用：运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。运输层还要对收到的报文进行差错检测。运输层提供（需要有）两种不同的运输协议，即面向连接的 TCP 和无连接的 UDP。The transport layer provides the logical end-to-end communication between application processes (but the network layer provides the logical communi

43、cation between the hosts).Transport layer should also deal with the received messages for error detecting.The transport layer provides two different transport protocols, i.e., the connection-oriented TCP protocol and the connectionless UDP protocol.tcp，udp两种协议的比较 UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到 UDP 报文

44、后，不需要给出任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 是一种最有效的工作方式。 TCP 则提供面向连接的服务。TCP在传送数据前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。TCP 不提供广播或多播服务。由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。 运输层的 UDP 用户数据报与网际层的IP数据报有很大区别。IP 数据报要经过互连网中许多路由器的存储转发，但 UDP 用户数据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送。 TCP 报文段是在运输层抽象的端到端逻辑信道中传送，这种信道

45、是可靠的全双工信道。但这样的信道却不知道究竟经过了哪些路由器，而这些路由器也根本不知道上面的运输层是否建立了TCP 连接。端口的概念与作用：端口就是运输层服务访问点 TSAP，它实际指的是运输层的协议端口号，是软件接口而不是硬件接口。端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给运输层，以及让运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。Port is the transport layers service access point TSAP, and actually refers to the transport layers protocol port number and a software interface instead of hardware interface.The role of port is to make