南京邮电大学研究生计算机网络提纲

1、1、计算机网络的定义？n 定义：计算机网络是通过通信设施（利用通信网络和通信协议），将地理上分布的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换，资源共享，互操作和协同处理的系统。n 特点：资源共享，透明操作2、OSI参考模型和TCP/IP协议族的定义和关系？n 常见的网络标准主要有OSI参考模型和TCP/IP协议族。n 国际标准化组织ISO制定的国际标准 OSI 参考模型，描述规范，功能全面，但没有得到市场的认可。n 非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。n TCP/IP 常被称为事实上的国际标准。OSI参考模型是七层的结构：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层、

2、物理层。OSI参考模型中高层（上三层），面向信息处理。OSI参考模型中低层（下四层），面向数据通信。端系统具有七层功能。网络中间节点只有低三层功能TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、传输层、网际层和网络接口层。采取折衷的办法，综合 OSI /RM 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构来说明其工作原理。（从上至下）n 应用层(application layer) n 传输层(transport layer) n 网络层(network layer) n 数据链路层(data link layer) n 物理层(physical layer) 3、网络协议的组成要素？网络协

3、议主要包括三个方面：语法 数据与控制信息的结构或格式 。 语义 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 同步 事件实现顺序的详细说明。4、广域网和互联网之间的区别？由局域网和广域网组成互联网。相距较远的局域网通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网。5、现代通信网的组成包括哪几部分？在通信系统模型的基础上，现代通信网的组成包括三个部分：终端系统、交换系统和传输系统。其主要任务是提供面向信息的处理、交换和传送服务。传输系统又可分为：中继传输系统和用户传输系统。6、数据通信系统的模型包括哪几部分？一个通信系统可以划分为三大部分：源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、

4、目的系统（或接收端）n 数据终端设备（DTE）：简单数据终端、中央计算机系统n 数据电路终接设备（DCE）：信号转换设备（模拟、数字）n 信道：模拟信道、数字信道n 数据电路：信道两端DCE（物理链路）n 数据链路：数据电路加上 DTE 中的通信控制功能。（逻辑链路） 7、通信双方信息的交互方式有哪几种？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。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)。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。8、数字信号及编码中的相关概念（单极性/双极性、归零/不归零、绝对码/相对码等

5、）9、使用香浓公式计算信道的最高速率；n 信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。n 信噪比是没有单位的，但在实际应用中，常常以分贝为单位表示信噪比的大小。 其关系可表达为 （S/N）dB = 10 log10( S/N ) 香农公式表明：n 信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 n 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 n 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际

6、信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。n 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。10、数据电路和数据链路的概念11、数据链路层的通信流量控制技术主要有哪些？流量控制方法： 开关式流量控制: XON/XOFF, 硬件 协议式流量控制: ARQ自动重发请求 停止等待协议（Stop-and-Wait Protocol ） 滑动窗口协议（Slide Window Protocol ） （1）连续重传ARQ协议 （2）选择重传ARQ协议12、虚电路和数据报各自的优缺点和通信方式的区别？13、连续ARQ协议实现流量控制的原理？当发送完一个数据帧后，不是停

7、下来等待确认帧，而是继续发送若干数据帧；如果收到了接收方发来的确认帧，则发送方可以继续发送数据帧；如果出现差错，则从出现差错的数据帧开始全部连续重发。(1) 接收端只按序接收数据帧。虽然在有差错的 2号帧之后接着又收到了正确的 3 个数据帧，但接收端都必须将这些帧丢弃，因为在这些帧前面有一个 2 号帧还没有收到。虽然丢弃了这些不按序的无差错帧，但应重复发送已发送过的最后一个确认帧（防止确认帧丢失）。(2) ACK1 表示确认 0 号帧 DATA0，并期望下次收到 1 号帧；ACK2 表示确认 1 号帧 DATA1，并期望下次收到 2 号帧；依此类推。 在协议式流量控制方式中，确认序号 N(R)

8、 一般表示接收方希望接收的下一帧序号为 N(R) ，实际上同时也表示了对 N(R)1 帧及其以前各帧的确认。(3) 结点 A 在每发送完一个数据帧时都要设置该帧的超时计时器。如果在超时时间内收到确认帧，就立即将超时计时器清零，继续发送后续的数据帧。但若在所设置的超时时间到了而未收到确认帧，就要重传相应的数据帧（仍需重新设置超时计时器）。(4) 在重传 2 号数据帧时，虽然结点 A 已经发完了 5 号帧，但仍必须将 2号帧及其以后的各帧全部进行重传。连续 ARQ 又称为Go-back-N ARQ，即 “返回N帧的ARQ”，意思是当出现差错必须重传时，要向回走 N 个帧，然后再开始重传。发送端设置

9、发送窗口：发送窗口用来对发送端进行流量控制。发送窗口的大小 WT 代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。接收端设置接收窗口：在连续 ARQ 协议中，接收窗口的大小 WR = 1。只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃它。每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前（即向右方）滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。连续ARQ可以采用累积确认方法。发送窗口的最大值：当用 n 个比特进行编号时，则只有在发送窗口的大小WT2n-1时，连续 ARQ 协议才能正确运行。例如，当采用 3 bit 编码时，发送窗口的最大值是 7 而不是 8。 在实际应用中，有

10、模8和模128两种编码方式。模8采用3位编码，一般用于地面链路通信；模128采用7位编码，一般用于卫星链路通信。14、什么是汉明码的编码距离？其检错纠错的原理？汉明距离（d0）：一个有效编码集中，任意两个码字的码间距离的最小值。即一组编码中的最小码距。汉明距离与纠错检错能力如果要能检测 e 个差错，则编码集的汉明距离至少为 e + 1；如果要能纠正 t 个差错，则编码集的 汉明距离至少为 2 t + 1；如果要能检测 e 个差错，同时能纠正 t 个差错（ e > t ） ，则编码集的汉明距离至少为 e + t + 1；汉明码:纠正一比特差错的编码；n = k + r ，其中，每个校验位和

11、某几个特定信息位构成偶校验，形成 r 个监督关系式；使用 r 个校验位构造 r 个监督关系式来指示一位错码可能的 n 个位置，则n2r-115、HDLC帧的帧结构以及各种参数的含义？标志字段 F (Flag) 为 6 个连续 1 加上两边各一个 0 共 8 bit。在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。当连续传输两个帧时，前一个帧的结束标志字段 F 可以兼作后一帧的起始标志字段。当暂时没有信息传送时，可以连续发送标志字段，使收端可以一直和发端保持同步。HDLC 采用“零比特插入法”使一帧中两个 F 字段之间不会出现 6 个连续 1。以实现任意组合的比特流传送，或者说，就可实现数据链路层

12、的透明传输。零比特插入法: 在发送帧时，当一串比特流数据中出现 5 个连续 1 后，就立即自动插入一个 0。在接收帧时，先找到 F 字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现 5 个连续 1 时，就自动将其后的一个 0 删除，以还原成原来的比特流。地址字段 A不平衡配置：从站地址平衡配置：应答站地址控制字段 C: 说明帧的类型、功能信息帧 I：数据传送，包含信息字段；信息帧不仅携带发送信息，还携带确认信息，这样可以提高传送效率。监督帧 S：监视和控制数据传送；无编号帧 U：数据链路的控制和管理，异常情况的处理和恢复。也可能包含信息字段，说明故障情况。HDLC监视帧的作用：RR帧（Re

13、ceiver Ready接收端准备好）是一种标准应答，用于确认，并表示接收端已作好接收准备，发送方可继续发送信息帧。RNR帧（Receiver Not Ready接收端未准备好）用来确认前面发送的帧，同时通知远端停止发送任何帧，直到发送RR帧为止。REJ 帧（Reject 帧拒绝） 在连续ARQ方式中，用于拒绝收到出错的帧（出错重发）。SREJ 帧（Select Reject 选择拒绝）在选择ARQ方式中，用于要求选择重发出错的帧。无编号帧：无编号帧的控制字段中没有N(S) 、N(R) 序号，即可以不按照顺序接收。无编号帧的控制字段中有5位，可以实现32种编码，用来表示帧的控制功能，但实际只使

14、用了十几种。无编号帧一般用于链路控制和异常情况处理。信息字段 I 高层信息，长度可变帧校验序列 FCS 差错控制，CRC校验16、局域网的定义？局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统，它们在一个有限的地理范围进行资源共享和信息交换。就其技术性定义而言，它是通过特定类型的传输媒体（如电缆、光缆和无线媒体）和网络适配器（亦称为网卡）将计算机连接在一起，并受网络操作系统监控的网络系统。（百度而来）17、以太网介质访问控制的原理？什么事“争用期”？其长度是如何确定的？原理：CSMA/CD协议中每个站点在发送前对公共信道进行载波监听，未检测到其它站点发送数据则开

15、始发送。在发送过程中，同时对信道进行检测，以便及时发现可能的冲突。其长度是如何确定的？（看PPT）18、A/B/C类IP地址的编码规则？无分类编址CIDR的原理及编址特点？CIDR 最主要的特点：CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间。CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。 无分类的两级编址:无分类的两级编址的记法是： IP地址 := <网络前缀>, <主机号>CIDR 还使用“

16、斜线记法”(slash notation)，它又称为CIDR记法，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的比特数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中比特 1 的个数）。CIDR 将网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR地址块”。 CIDR 地址块:128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212个地址（斜线后面的 20 是网络前缀的比特数，所以主机号的比特数是 12）。这个地址块的起始地址是 128.14.32.0。128.14.32.0/20 地址块的最小地址：128.14.32.0128.14.32.0/20 地址块的最大地址：128.14.47.255全

17、 0 和全 1 的主机地址一般不使用。CIDR 记法的其他形式:19、ICMP报文的种类？IP数据报首部中各字段的含义？IPV6中数据报地址的类型有哪些？和IPv4相比的改变和优越性？ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。版本占 4 bit，指IP协议的版本 目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)首部长度占 4 bit，可表示的最大数值是 15 个单位(一个单位为 4 字节)因此 IP 的首部长度的最大值是60字节。服务类型占 8 bit，用来获得更好的服务这个字段以前一直没有被人们使用8比特的服务类型字段，在非正式场合下可以称为TOS（Typ

18、e Of Service），它规定了数据报的处理方式。该字段最初被分为如下所示的5个子字段：其中，D代表低时延需求，T代表高吞吐量要求，R代表高可靠性要求，C代表低费用要求。总长度占 16 bit，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU。标识(identification)占 16 bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。当数据报需要分片时，此标识表示同一个数据报的分片。标志(flag)：3 bit，D0：MF，D1：DF，D2保留， DF位用来表示数据报是否允许分片，DF=1不分片；MF位表示是否有后续分片，M

19、F=0表示是最后一片。片偏移(13 bit)指出：较长的分组在分片后某分片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。生存时间(8 bit)记为 TTL (Time To Live)表示数据报在网络中的寿命，其单位为秒。在目前的实际应用中，常以“跳”为单位。协议(8 bit)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议,以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程. 协议字段的作用: 协议字段指出应将数据部分交给哪一个进程首部检验和(16 bit)字段只检验数据报的首部不包括数据部分。这里不采用 CRC 检验码,而采用简单的“反码算术求和”计算方法。源地址和目的地址都各占 4 字节

20、，32bit 的IP地址可选字段的长度是 可变的，140 字节，用于增加IP数据报的控制功能。填充字段保证IP首部长度是 4 字节的整倍数IPv6的主要变化：n 更大的地址空间。IPv6 将地址从 IPv4 的 32 bit 增大到了 128 bit， n 扩展的地址层次结构。 n 灵活的首部格式。 n 改进的选项。 n 允许协议继续扩充。 n 支持即插即用（即自动配置） n 支持资源的预分配。 具体变化：版本(version) 4 bit。它指明了协议的版本，对 IPv6 该字段总是 6。通信量类(traffic class) 8 bit。这是为了区分不同的 IPv6 数据报的类别或优先级。

21、目前正在进行不同的通信量类性能的实验。流标号(flow label) 20 bit。 “流”是互联网络上从特定源点到特定终点，需要特别处理的一系列数据报。 “流”所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。有效载荷长度(payload length) 16 bit。它指明 IPv6 数据报除基本首部以外的字节数（所有扩展首部都算在有效载荷之内），其最大值是 64 KB。下一个首部(next header) 8 bit。它相当于 IPv4 的协议字段或可选字段。跳数限制(hop limit) 8 bit。源站在数据报发出时即设定跳数限制。路由器在转发数

22、据报时将跳数限制字段中的值减1。当跳数限制的值为零时，就要将此数据报丢弃。源地址 128 bit。是数据报的发送站的 IP 地址。目的地址 128 bit。是数据报的接收站的 IP 地址。IPv6 的改进:IPv6 首部仅有6个域，2个地址， IPv4 首部中有10个固定域、2个地址和一些选项。IPv6取消了IPv4的首部长度、服务类型、标识符、标志、分片偏移和首部校验和，修改了首部长度、协议类型和生存时间的定义，增加了通信量类别、流标号。大大提高了路由器的处理效率。IPv6 的地址空间：IPv6 数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：(1) 单播(unicast) 单播就是传统的点

23、对点通信。(2) 多播(multicast) 多播是一点对多点的通信。(3) 任播(anycast) 这是 IPv6 增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付给其中的一个，通常是距离最近的一个。结点与接口：IPv6 将实现 IPv6 的主机和路由器均称为结点。IPv6 地址是分配给结点上面的接口。一个接口可以有多个单播地址。一个结点接口的单播地址可用来惟一地标志该结点。冒号十六进制记法(colon hexadecimal notation)：IPv6地址是128位，足以支持未来的需求。每个 16 bit 的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔，共8个域。 68E6:8

24、C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF零压缩(zero compression)，即一连串连续的零可以为一对冒号所取代。 FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成：FF05:B3 一个IPv6地址中，零压缩只能使用一次。兼容点分十进制记法：兼容IPv4的点分十进制表示。 0:0:0:0:0:0:128.10.2.1 再使用零压缩即可得出： :128.10.2.1CIDR 的斜线表示法仍然可用。60 bit的前缀 12AB00000000CD3 可记为： 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 或12AB:CD30:0:

25、0:0:0/60或12AB:0:0:CD30:/60 20、Dijkstra算法求给定网络的最小路径生成树（具体过程看PPT）21、RIP协议的工作过程及其优缺点？工作过程见PPT交换路由信息的过程RIP 协议的优缺点：n RIP 存在的一个问题是当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。n RIP 协议最大的优点就是实现简单，开销较小。n RIP 限制了网络的规模，它能使用的最大距离为 15（16 表示不可达）。n 路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。 22、OSPF协议的工作过程及其优缺点？工作过程看PPT理解。（注意与RIP区别）优缺点：n 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