计算机网络复习

1、网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。 计算机网络的功能：（1）连通性（2）共享网络由若干个结点和连接这些结点的链路组成。以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 以大写字母I开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。（可能简答）因特网的组成（1）边缘部分：由所有连接在因特网上的主机形成，这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享（2）核心部分：

2、由大量网络和连接这些网络的路由组成。这部分是为边缘提供服。 边缘通信方式（1）客户服务器方式（2）对等方式数据交换的方式：（1）电路交换（2）报文交换（3）分组交换。（重点）电路交换的特点：（1）电路交换必定是面向连接的。（2）电路交换的三个阶段：建立连接>通信>释放连接（3）它的一个重要特点就是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。分组交换的特点：（1）分组交换采用的是存储转发技术。若把发送的整个数据称为一个报文的话，分组交换在发送之前，需将较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段（2）每一个数据段前面添加上首部构成分组（3）分组交换网以“分组”作为数据传输

3、单元依次把各分组发送到接收端分组交换的优点：高效、灵活、迅速、可靠。 报文交换特点：（1）报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了（可能简答）电路交换的主要特点：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道传送。报文交换的主要特点：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。分组交换的主要特点：单个分组先传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。几种不同类别的网络（1）广域网（2）域域网（3）局域网（4）个人区域网计算机网络的性能指标（1）速率（2）宽带（3）吞吐量（4）时延（5）时延带宽积（6）往返时间RTT（7

4、）利用率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延时延带宽积 = 传播时延 *带宽网络协议的组成要素（1）语法（2）语义（3）同步计算机网络的拓扑结构（1）总线型（2）星型（3）树型（4）环型（5）网状编码的方法是让每一个码元携带更多比特的信息量。（可能简答题）OSI七层：（1）物理层：主要是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传

5、递比特流。（2）数据链路层。在通信实体之间建立数据链路连接， 传送以帧为单位的数据，采用差错控制，流量控制方法。（3）网络层：通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径。（4）运输层：是向用户提供可靠的端到端服务，透明的传送报文。（5）会话层：组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换。（6）表示层：处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。（7）应用层：应用层是OSI参考模型中的最高层。确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。 五层体系：（1）应用层是体系结构中的最高层，直接为用户应用进程服务。（2）运输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。（3）网络层负责为分组交换网

6、上的不同主机提供通信服务。（4）数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装撑帧，在两个相邻节点间的链路上“透明”地传送帧的数据。（5）物理层的任务就是透明地传送比特流物理层（可能简答题）物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性（1）机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义（4）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。信道的通信方式：（1）单向通道（2）双向交替通信（3）双向同时通信。分组交换采用存储转发技术，通常我们把

7、要发送的整块数据称为一个报文。常用编码方式：不归零制、归零制、曼彻斯特编码、差分曼特斯特编码。曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变表示0，位周期中心的向下跳变表示1，但也可反过来定义。差分曼特斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有变跳表示0，而位开始边界没有跳变表示1。导向传输媒体：（1）双绞线（2）同轴电缆（3）光缆非导向传输媒体：（1）无线传输（2）地面微波接力通信（3）卫星通信信道复用技术：（1）频分多路复用、时分复用和统计时分复用（2）波分复用（3）码分复用ADSL 非对称数字用户线数据链路层数据链路层使用的信道类型（1）点对点信道（2）广播信道数据链路层的三个基本问题：（

8、1）封装成帧（2）透明传送（3）差错检测封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。解决透明传输问题：一、当 PPP 用在异步传输时使用字节充填法（1）将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5E)。（2）若信息字段中出现一个 0x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5D)。（3）若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。 （可能大题计算题）二、当 PPP 用在同

9、步传输链路时，协议规定采用硬件来完成零比特填充法（1）PPP 采用零比特填充法使一帧中两个 F 字段之间不会出现 6 个连续 1。即在发送端，当一串比特流数据中有 5 个连续 1 时，就立即填入一个 0。（2）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，就将其后的一个 0 删除，以还原成原来的比特流相关例题P109 3-10（可能大题）循环冗余校验的原理差错检测（1）在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。（2）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（3）在发送端，先把数据划分

10、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。得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (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。在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS 循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS并不等同。CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。FCS 可以用 CRC

11、这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。在接收方对接收到的帧进行CRC校验。把收到的帧除以同样的P(模2运算)，得出余数R。(1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受(accept)。(2) 若余数 R ¹ 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。相关例题：P109 3-07PPP协议的帧格式以太网的两个标准（1）DIX Ethernet V2（2）IEEE 802.3IEEE使用了以下命名标准，它有三个部分：（1）速率：表示每秒兆位的数据速率。（2）信号：表示信道上传输的是基带信号或宽带信号。（3）PHY：表示物理介质的质地，以及早期版本中电缆段的最

12、大长度，四舍五入到最近的100米的倍数。T-双绞线以太网，F-光纤以太网，X10Base-2（细缆以太网802.3a: 1985）10Base-T（双绞线以太网802.3i:1990）100Base-TX（使用5类UTP的快速以太网802.3u:1995）100Base-FX（使用光纤的快速以太网802.3u:1995 ）1000Base-T/TX(使用双绞线的千兆以太网：802.3ab:1999)集线器在物理上是星型网，在逻辑上是总线网，集线器共享带宽，是一种广播工作模式。只能工作在半双工模式下。冲突域（物理分段）：连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以

13、太网上竞争同一带宽的节点集合。广播域：接收同样广播消息的节点的集合。在集线器各端口都在一个冲突域。也在一个广播域内，交换机是每个端口都有独立的冲突域。 隔离广播域的方法：（1）路由器（2）虚拟局域网以太网交换机的特点：（1）以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。（2）交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。（3）以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率高。CSMA/CD的工作原理：（1）想发送信息的接点首先“监听”信道，看是否有信号在传输。如果信道空闲，就立即发送。（2）如果信道忙，则继续监听，

14、当传输中的针最后一比特通过后，在继续等待一段时间，以提供适当的针间间隔，然后开始传送。（3）发送信息的站点在发送过程中同时监听信道，检测是否有冲突发生。（4）当发送数据的节点检测到冲突后，就立即停止该次数据传输，并向信道发送长度为4字节的“干扰”信号，以确保其他节点也发现该冲突，等待一段随即时间，再尝试重新发送。网络层网络层提供的两种服务：（1）虚电路服务（2）数据报服务Ip地址=<网络号:主机号>IP地址长度为32位，点分十进制地址。IP地址中的前5位用于标识IP地址的类别：A类地址的第一位为0；B类地址的前两位为10；C类地址的前三位为110；D类地址的前四位为1110；E类地

15、址的前五位为11110。A类地址是从：55；B类IP地址是从：55；C类IP地址是从：55；D类IP地址不标识网络;地址范围：55 。E类IP地址暂时保留；地址范围：55；直接广播地址：A类、B类与C类IP地址中主机号全1的地址为直接广播地址受限广播地址：网络号与主机号的32位全为1的地址为受限广播地址回送地址：含网络号为127的分组。IP 地址的一些重要特点（1）IP 地址是一种

16、分等级的地址结构。（2）实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。（3）用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。（4）所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。（可能简答题）互联网为什么使用ip地址通信而不使用硬件地址通信？（1）MAC地址只能在以太网中，以太网不是唯一的网络，在网络中还存在着许多其他的网络类型（2）如果没有ip地址的统一，要使这些异构网络能够互相通信就必须要进行非常复杂的硬件地址转化工作。因此几乎是不可能的事。（3）互联网对各种物理网络的

17、地址的“统一”就必须通过上层软件来实现。也就是ip层完成。（4）连接到因特网的主机都拥有统一的ip地址它们之间的通信就像连接在同一个网络上那样简单方便，因为调用 ARP 来寻找某个路由器或主机的硬件地址都是由计算机软件自动进行的。地址解析协议ARP是从ip地址到物理地址，逆地址解析协议RARP是从物理地址到iP地址Ip数据报的格式（可能大题）P128例4-1对应习题P185 4-22ARP高速缓存得作用（1）为了减少网络上的通信量，主机 A 在发送其 ARP 请求分组时，就将自己的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 请求分组。当主机 B 收到 A 的 ARP 请求分组时，就将主机 A 的

18、这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓存中。这对主机 B 以后向 A 发送数据报时就更方便了。划分子网：从两级ip地址到三级ip地址Ip地址=<网络号>，<子网号>，<主机号>子网掩码：从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。使用子网掩码(subnet mask)可以找出 IP 地址中的子网部分。 子网掩码是一个重要属性：（1）子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把自己所在网络（或子网）的子网掩码告诉相邻路由器。（2）路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的网

19、络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。（3）若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络地址和两个子网掩码。（可能大题）子网划分P184 4-21（可能简答题）为什么ICMP报文丢失后不再发送ICMP差错报。设计者想避免由于传输过多的差错报文而造成互联网拥塞。ICMP 报文的前 4 个字节是统一的格式，共有三个字段：即类型、代码和检验和。接着的 4 个字节的内容与 ICMP 的类型有关。ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。ICMP差错报文的5种形式及类型的值（1）终点不可达 3（2）源点抑制 4 （3）时间超过 11（4）参数问题 12 （5）改变路

20、由5ACMP询问报文有两种（1）回送请求和回答报文: 用于测试目的站是否可达 0或8 如ping 命令（2）时间戳请求和回答报文:用于时间同步或测量时间 13或14。Ping命令：（1）PING 用来测试两个主机之间的连通性。（2）PING 使用了 ICMP 回送请求与回送回答报文。（3）PING 是应用层直接使用网络层 ICMP 的例子，它没有通过运输层的 TCP 或UDP。Traceroute是检测到达目的地所经过的所有路由器，从而判断在哪个路由出了问题。内部网关协议RIP协议的三个要点（1）仅和相邻路由器交换信息。（2）交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。（3）按固

21、定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。（可能大题）RIP更新路由表：P186 4-41 4-42内部网关协议OSPF的基本特点（1）“开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。（2）“最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法SPF。（3）OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。（4）是分布式的链路状态协议。运输层运输层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。（掌握UDP）UDP的主要特点：（1）UDP 是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。（2）UDP 使用尽最大努力交付，

22、即不保证可靠交付（3）同时没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求。（4）UDP 是面向报文的。（5）UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。（6）UDP 的首部开销小，只有 8 个字节TCP的主要特点：（1）TCP 是面向连接的运输层协议。（2）每一条 TCP 连接只能有两个端点(end point)，每一条 TCP 连接只能是点对点的（一对一）。（3）TCP 提供可靠交付的服务。（4）TCP 提供全双工通信。（5）面向字节流。 常用熟知的端口号：（1）ftp 21（2）telnet 23 （3）smtp 25 （4）dns 53 （5）tftp 69（6）http 80（7）sn

23、mp 161（8）snmp（trap） 162停止等待协议：（1）无差错情况（2）超时重传（3）确认丢失和确认迟到。超时重传注意的问题：（1）在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本。（2）分组和确认分组都必须进行编号。（3）超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。停止等待协议优点是简单，但缺点是信道利用率低。连续ARQ协议的工作原理：TCP 报文的首部格式（1）一个TCP报文段分为首部和数据两部分。TCP首部由固定首部（20个字节）和可选的附加选项组成。（2）无任何数据的TCP报文段也是合法的，它通常被用于确认或控制消息。（3）TCP的全部功能都体现在它首部

24、中各字段的作用。（1）源端口和目的端口字段各占 2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。 （2）序号字段占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的编号。（3）确认号字段占 4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。 （4）数据偏移（即首部长度）占 4 位，指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是 32 位字（以 4 字节为计算单位）。 （5）保留字段占 6 位，保留为今后使用，但目前应置为 0。 （6）紧急

25、 URG 当 URG = 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉发送方TCP有紧急数据已至发送缓存，应优先传送(相当于高优先级的数据)。 （7）确认 ACK 仅当 ACK = 1 时确认号字段才有效。TCP连接建立后，所有报文段的ACK=1！ （8）推送 PSH (PuSH) PSH=1时，数据尽快推送（9）复位 RST (ReSeT) 当 RST = 1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。 （10）同步 SYN 同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文。 （11）终止 FIN (FINis) 用来释放一个连接

26、。FIN = 1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。 （12）窗口字段 通知对方：自己的接收缓存的剩余容量，以便让对方设置发送窗口，单位为字节。（13）检验和 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部（14）紧急指针 占16位，指出本报文段中紧急数据的字节数（紧急数据在本报文段数据的最前面）。紧急指针+序号=最后一个紧急数据的编号。（15）选项字段 长度可变。TCP 最初只规定了一种选项，即最大报文段长度 MSS。MSS用以通知对方，自己缓存所能接收的TCP报文段数据部分的最大长度。默认

27、值是536。（16）填充字段 这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍。 TCP可靠传输的工作原理（1）TCP发送的报文段是交给IP层传送的，但IP层只能提供尽最大努力服务，也就是说，TCP下面的网络是不可靠的。因此，TCP必须采用适当的措施才能使得两个运输层之间的通信变得可靠。有确定重传机制 流量控制和拥塞控制运输连接有三个阶段：（1）TCP连接的建立（2）数据传送（3）连接释放（可能大题）TCP连接的建立：三次握手（1）客户端的TCP向服务器发出连接请求报文，其首部中的同部位SYN=1,并选择序号seq=x （2）服务器的TCP收到连接后，如同意则发回确证。服务器在确证报文段中应使SYN

28、=1,使ACK=1,其确认号ack=x+1,自己选择的序号seq=y;（3）A收到此报文段后向B给出确认，其ACK=1,确认号ack=y+1。客户端发回服务端，客户和服务端的TCP通知上层AP，此致双向连接都建立好了（相关例题）P232 5-23拥塞控制的一般原理:某段时间对某一网络资源的需求超过该资源所能提供的可用部分，网络性能就要变坏产生拥塞拥塞条件：对资源需求的总和>可用资源拥塞表现为网络整体的性能下降。 产生拥塞的原因是方方面面的（1）路由器来不及处理分组而丢包。（2）缓存容量不够。（3）网络数据流量超过链路带宽。控制拥塞方法（1）慢开始和拥塞避免（2）快重传和快恢复（可能大题）

29、慢开始和拥塞避免（1）发送方维持一状态变量：cwnd（拥塞窗口）。cwnd大小根据拥塞程度动态变化。若不考虑接收窗口rwnd，发送方令自己的发送窗口等于cwnd。发送方控制cwnd的原则是：只要网络没有出现拥塞，则逐渐增大cwnd；一旦出现拥塞，则减小cwnd。慢开始算法得寸进尺：（1）主机刚开始发送时先设置cwnd = 1，即设置为一个MSS的数值。（2）每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口加 1，即增加一个 MSS 。（3）用这样的方法逐步增大发送端的cwnd，使分组注入到网络的速率更加合理。设置慢开始门限状态变量ssthresh：（1）当 cwnd < ssthresh 时，

30、使用慢开始算法。（2）当 cwnd > ssthresh 时，停用慢开始算法而改用拥塞避免算法。（3）当 cwnd = ssthresh 时，两者皆可使用。拥塞避免算法“步步为营”：让cwnd 缓慢地增大，即：每经过一个传输轮次，发送方cwnd 加 1，而不是加倍，cwnd线性增长。慢开始与拥塞避免的区别：（1）慢开始：cwnd(x)=2x（2）拥塞避免： cwnd(x)=x当网络出现拥塞时：无论慢开始或拥塞避免阶段，只要发送方判断出现拥塞（未按时收到确认），则：（1）ssthresh 设置为出现拥塞时的发送窗口值的一半（但不能小于2）。（2）cwnd 重置为 1，执行慢开始算法。 目的

31、：迅速减少发送到网络中的分组数，使发生拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的分组处理完毕。当 TCP 连接进行初始化时，将拥塞窗口置为 1。图中的窗口单位不使用字节而使用报文段。假定设置 ssthresh = 16。不考虑接收窗口因素，发送窗口等于拥塞窗口。在执行慢开始算法时，拥塞窗口 cwnd 的初始值为 1，发送第一个报文段 M0收到确认 ，cwnd 加 1（此时=2）。于是可以接着发送 M1 和 M2 两个报文段。 接收端共发回两个确认。cwnd 加 2，即 增大到 4，并可接着发送后面的 4 个报文段。 每经过一个传输轮次，cwnd加倍，即随着传输轮次按指数规律增长。 当拥塞窗口 cwn

32、d 增长到慢开始门限值 ssthresh 时（即当 cwnd = 16 时），就改为执行拥塞避免算法，拥塞窗口按线性规律增长。 假定拥塞窗口的数值增长到 24 时，网络出现超时，表明出现拥塞更新 ssthresh = 12（即发送窗口数值 24 的一半），cwnd再重新设置为 1，并执行慢开始算法。 cwnd = 12 时改为执行拥塞避免，cwnd线性增长。 相关例题：P 233 5-39乘法减小“是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要出现一次超时（即出现一次网络拥塞），就把慢开始门限值 ssthresh 设置为当前的拥塞窗口值乘以 0.5。当网络频繁拥塞时，ssthresh下降很快，以大

33、大减少注入到网络中的分组数。加法增大：“加法增大”是指执行拥塞避免算法后，在收到对所有报文段的确认后（即经过一个传输轮次），就把cwnd增加一个 MSS 大小，使其缓慢增大，防止过早出现拥塞。应用层域名系统概述：域名是用来标识网络上的主机，它与主机的IP地址相对应，一台主机可以有多个域名。（1）域名采用层次结构的命名树作为主机的名字，由字符和点分号组成，如，成员名最长不超过63字符，全名不超过255字符。（2）域名只是个逻辑概念，并不代表计算机所在的物理地点。（3）域名系统DNS是分级的分布式数据库系统，用来查找域名与IP地址的对应关系。（4）查询域名的应用程序叫解析器，存储域名与IP地址对应关系的服务器叫域名服务器。（5）DNS报文传输层可采用TCP或UDP协议，端口号均为53号。因特网的域名结构：（1）因特网采用了层次树状结构的命名方法（2）任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个惟一的层次结构的名字，即域名。（3）域名的结构由若干个分量组成，各分量之间用点隔开： .三级域名.二级域名.顶级域名（4）各分量分别代表不同级别的域名。（5）域名系统不规定域中段的个数，域名中段的个数与命名体系相关（6）重要的域名位于右端，最左边为主机名。域名服务器有以下四种类型：（1）根域名服务器（2）顶级域名服务器