计算机网络知识点总结-M12软件工程

1、一、概论1计算机网络：一些互相连接的，自治的计算机的集合。 按网络的作用范围进行分类：广域网WAN（通信子网主要使用分组 交换技术；将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。）、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN； 按网络的使用者进行分类：公用网、专用网；2网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则，标准或约定。 要素：语法、语义、同步； 标准：使用便于人来阅读和理解的文字描述、 使用让计算机能够理解的程序代码；协议的三要素语法：数据域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：时间实现顺序的详细说明协议各层要完成的功能：差错控

2、制流量控制分段和重装复用和分用连接建立和释放3计算机网络的体系结构计算机网络体系结构：计算机网络层次结构模型和各层协议的集合叫做计算机网络体系结构。（1）、OSI七层结构：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层（2）、TCP/IP四层结构：应用层、传输层、网际层（解决不同网络的互联问题）、网络接口层（3）、综合优点的五层模型：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层（4）、五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能：所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。五层协议的体系结构：应用层、运

3、输层、网络层、数据链路层、物理层各层的主要功能：（1）应用层应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent),来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。(2）运输层任务是负责主机中两个进程间的通信。因特网的运输层可使用两种不同的协议。即面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP。面向连接的服务能够提供可靠的交付。无连接服务则不能提供可靠的交付。只是best-effort-delivery.(3)网络层网络层负责为分组选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的

4、分组能够交付到目的主机。（4）数据链路层数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧（frame)，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。（5）物理层物理层的任务就是透明地传输比特流。“透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，接收端如何识别出这是“1”而不是“0”。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接。计算机网络采用层次结构模型好处:(1).各层之间是独立的(2).灵活性好(3).结构上可分割开(4).易于实现和维护(5).能促进标准化工作4、在网络边缘的端系统中运行的程

5、序之间的通信方式通常可划分为两大类：n 客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式n 对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式（1）客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。n 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。n 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。（2）对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。n 只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。n 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共

6、享文档。 特点n 对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。例如主机 C 请求 D 的服务时，C 是客户，D 是服务器。但如果 C 又同时向 F提供服务，那么 C 又同时起着服务器的作用5、电路交换、分组交换、报文交换（1）电路交换的特点：电路交换必定是面向连接的；电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接。电路交换传送计算机数据效率低n 计算机数据具有突发性。n 这导致通信线路的利用率很低。（2）分组计划优点n 高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 n 灵活 以分组为传送单位和查找路由。n 迅速 不必先建立连接就能向其他主机

7、发送分组。n 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。 缺点n 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 n 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。 6、体系结构n 计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 n 体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。n 实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。n 体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。 n TCP/IP 是四层的体系结构：应

8、用层、运输层、网际层和网络接口层。五层协议的体系结构：应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 7、计算机网络的性能指标（1）速率：即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等n 速率往往是指额定速率或标称速率。 （2）“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）。n 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 （3）吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（

9、或信道、接口）的数据量。n 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。n 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 （4）传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。n 也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。 发送时延 = 数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）n 传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 n 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。 传播时延 = 信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）n 处理时延 交换结

10、点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 n 排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。n 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延（5）时延带宽积时延带宽积 = 传播时延 带宽n 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。 （6）利用率信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。n 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。n 信道利用率并非越高越好。 n 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。 n 若令 D0 表示网络空闲时的时延，D 表示

11、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： U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。 n 二、物理层1、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，即： n 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。n 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。n 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。n 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2、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。n 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

12、方同时发送(当然也就不能同时接收)。n 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。 3、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。n 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）。 n 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。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。 n 最基本的二元制调制方法有以下几种：n 调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 n 调

13、频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。n 调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。 4、（1）导向传输媒体n 双绞线：屏蔽双绞线 STP无屏蔽双绞线 UTP同轴电缆（50 W 同轴电缆75 W 同轴电缆）n 光缆 （2）非导向传输媒体n 无线传输所使用的频段很广。n 短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。n 微波在空间主要是直线传播。 5、局域网的拓扑结构 星型拓扑构型、环型拓扑构型、总线型拓扑结构、树型拓扑结构。6、使用集线器的星形拓扑 这种以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub)。双绞线使用RJ45水晶头链接，

14、不是使用RJ11水晶头。10BASE-T：10Mb/s的数据率，系带信号，T代表双绞线；10BASE-5：10Mb/s的数据率，系带信号，5代表粗缆，每一段电缆最大长度为500米；10BASE-2：10Mb/s的数据率，系带信号，2代表细缆，每一段电缆最大长度为200米，实际为185米。7、信道复用技术复用是通信技术中的基本概念。常用的复用是波分复用、频分复用FDM和时分复用TDM。（1）频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。（2） 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帧中占用固定序号的时隙。（3）波分复用WDM就是光的频分

15、复用。（4）码分复用CDM各用户使用经过特殊挑选的不同码型，各用户之间不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。传播时间、传输时间的概念与计算，给定传输数据的大小以及传播距离进行相关计算。三、数据链路层差错检测差错控制数据链路层中的链路控制包括以下功能：链路管理；帧同步；流量控制；差错控制；数据链路层三个基本问题：-封装成帧前后分别添加首部和尾部，构成一个帧。帧的数据

16、部分的长度上限-最大传送单元MTU（以太网1500字节）透明传输用字节填充或字符填充解决透明传输的问题差错控制广泛采用循环冗余检验CRC：1、数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：n 点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。n 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 2、数据链路(data link) 除了物理线路外，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。n 现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。n

17、 一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。 3、三个基本问题（1） 封装成帧n 封装成帧(framing)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。确定帧的界限。n 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 （2）透明传输n 发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。n 字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。n 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当

18、接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。 （3）差错检测n 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。n 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。n 误码率与信噪比有很大的关系。循环冗余检验CRC的原理n 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。n 在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。 n 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。 n 用二进制的模 2 运算

19、进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。n 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。 n 现在 k = 6, M = 101001。n 设 n = 3, 除数 P = 1101，n 被除数是 2nM = 101001000。 n 模 2 运算的结果是：商 Q = 110101，余数 R = 001。n 把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM + R 即：101001001，共 (k + n) 位。 帧检验序列

20、FCSn 在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。n 循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS并不等同。n 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。n FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。 接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验n (1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受(accept)。n (2) 若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。n 仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无差错接受(accept)。n “无差错接受”是指

21、：“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧），我们都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。n 要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。 4、点对点协议 PPP（1）PPP 协议应满足的需求简单这是首要的要求 封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商（2）PPP 协议不需要的功能纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路 （3）PPP 协议有三个组成部分 n 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。n 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol

22、)。n 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。 PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。 （4）当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法n 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)。 n 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)。n 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。 （5）PPP 协议用在 SONET/SDH 链

23、路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送）。这时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。n 在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除。如：传送的帧序列为011101111111111110011100，则经过位填充后变成的序列是，01110111110111110110011100。 5、局域网的数据链路层n 局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。 n 局域网具有如下的一些主要优点：n 具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网

24、上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。 n 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。n 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。6、适配器n 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”。 n 适配器的重要功能：n 进行串行/并行转换。n 对数据进行缓存。n 在计算机的操作系统安装设备驱动程序。n 实现以太网协议。 7、CSMA/CD 协议n CSMA/CD协议规则:发前先侦听，空闲即发送，边发边检测，冲突时退避n CSMA/CD协议要点：多点接入、载波监听、碰撞测试（边发送边监听）。以

25、太网的介质访问控制CSMA/CD原理如下：CSMA/CD局域网访问机制是先听后说，边说边听。当总线型网络上某个站点要发送数据时，先检测总线上是否有数据传送，如果有，则继续监测；如果没有数据传送，则此站点进入发送。在发送过程中，站点同时继续进行冲突检测。一旦检测到冲突，立即停止发送，并向总线上发送一串阻塞信号，通知各个站点总线上发生冲突。然后等待一个指数退避的随机时间间隔，重新使用CSMA算法进行发送。即发送前载波侦听，发送中冲突检测，出现冲突后多次重发。8、集线器、中继器、网桥、交换机、路由器，这些网络互连设备分别工作在OSI的哪个层次？它们的作用是什么？（1）、集线器（HUB）创建一个冲突域

26、和一个广播域。（2）、网桥分割冲突域，但创建了一个大的广播域，它们使用硬件地址对网络进行过滤。（3）、交换机实际上只是智能化的多端口网桥，它们分割冲突域，默认时创建了一个大的广播域。交换机使用硬件地址对网络进行过滤。（4）、路由器分割广播域（和冲突域），并使用逻辑寻址对网络进行过滤。集线器、中继器：工作者物理层，其功能有：扩展LAN物理长度；对信号有再生功能；转发帧。网桥：是工作在物理层和数据链路层的连接设备。工作在物理层时它重新生成接收到的信号；工作在数据链路层时，主要作用是根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧并自动建立它的转发表功能；能使用生成树算法建立无回路拓扑。交换

27、机：工作于数据链路层，作用是根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。路由器：网络层的连接设备。作用是在互连网中完成路由选择的功能。9、虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。 虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。网络层提供两种类型的的服务，即：虚电路服务和数据报服务。10、网络互连的中间设备中间设备又称为中间

28、系统或中继(relay)系统。物理层：转发器(repeater)、HUB。数据链路层：网桥或桥接器(bridge)、第二层交换机。网络层：路由器(router)、第三层交换机。网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。网络层以上：网关(gateway)。二进制指数类型退避算法n 发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。n 确定基本退避时间，一般是取为争用期 2t。n 定义重传次数 k ，k 10，即 k = Min重传次数, 10n 从整数集合0,1, (2k -1)中随机地取出一个数，记为 r。重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。n 当重传达 16

29、 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。 最短有效帧长n 如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内。 n 由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。 n 以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。 强化碰撞n 当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：n 立即停止发送数据；n 再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。 11、MAC 帧的格式n 最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。n 目的地址字段 6 字节 源地址字段 6 字节n

30、 类型字段 2 字节，类型字段用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的 MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议。n 数据字段 46 1500 字节，数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段最小长度 64 字节 - 18 字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度n FCS 字段 4 字节当数据字段的长度小于 46 字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。在帧的前面插入的 8 字节中的第一个字段共 7 个字节，是前同步码，用来迅速实现 MAC 帧的比特同步（为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比 MAC 帧还多 8 个字节）。第

31、二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是MAC 帧。1）无效的 MAC 帧n 数据字段的长度与长度字段的值不一致；n 帧的长度不是整数个字节；n 用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错；n 数据字段的长度不在 46 1500 字节之间。n 有效的 MAC 帧长度为 64 1518 字节之间。n 对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。 2）帧间最小间隔n 帧间最小间隔为 9.6 ms，相当于 96 bit 的发送时间。n 一个站在检测到总线开始空闲后，还要等待 9.6 ms 才能再次发送数据。n 这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理，做好接收下一帧

32、的准备。 四、网络层网络层提供两种类型的的服务，即：虚电路服务和数据报服务。1、虚拟互连网络的意义n 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。n 使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。2、分类 IP 地址n 每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。IP 地址 := , （1）、IP地址的概念，表示方法（二进制

33、与十进制）;（2）、IP地址的分类；IP地址默认子网掩码；（3）、地址解析协议IPv6地址的表示方法IP数据报的格式l一个IP数据报由首部和数据两部分组成。l首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。掌握住IP数据包包头各个部分的含义以及作用（详细内容参见教材）。3、子网的划分和子网掩码（1）、子网掩码的概念及作用子网掩码是一个应用于TCP/IP网络的32位二进制值，它可以屏蔽掉ip地址中的一部分，从而分离出ip地址中的网络部分与主机部分，基于子网掩码，管理员可以将网络进一步划分为若干子网。（2）、如何用子网掩码得到

34、网络/主机地址子网掩码是如何分离出ip地址中的网络地址和主机地址的呢？过程如下：a.将ip地址与子网掩码转换成二进制；b.将二进制形式的ip地址与子网掩码做与运算，将答案化为十进制便得到网络地址；c.将二进制形式的子网掩码取反；d.将取反后的子网掩码与ip地址做与运算，将答案化为十进制便得到主机地址。例：给定IP地址种类，主机数，求其子网掩码，网络号等等。（3）、例子假设有一个IP地址：192.168.0.1；子网掩码为：255.255.255.0化为二进制为：IP地址11000000.10101000.00000000.00000001子网掩码11111111.11111111.111111

35、11.00000000将两者做与运算得：11000000.10101000.00000000.00000000将其化为十进制得：192.168.0.0这便是上面ip的网络地址，主机地址以此类推。由于观察到上面的子网掩码为C类地址的默认子网掩码（即未划分子网），便可直接看出网络地址为ip地址的前三部分，即前三个字节。（4）、子网掩码的分类a.缺省子网掩码：即未划分子网，对应的网络号的位都置1，主机号都置0。A类网络缺省子网掩码：255.0.0.0；B类网络缺省子网掩码：255.255.0.0C类网络缺省子网掩码：255.255.255.0b.自定义子网掩码：将一个网络划分为几个子网，需要每一段使

36、用不同的网络号或子网号，实际上我们可以认为是将主机号分为两个部分：子网号、子网主机号。形式如下：未做子网划分的ip地址：网络号主机号做子网划分后的ip地址：网络号子网号子网主机号即ip地址在化分子网后，以前的主机号位置的一部分给了子网号，余下的是子网主机号。（5）、如何划分子网及确定子网掩码在动手划分之前，一定要考虑网络目前的需求和将来的需求计划。划分子网主要从以下方面考虑:1.网络中物理段的数量（即要划分的子网数量）2.每个物理段的主机的数量确定子网掩码的步骤：第一步：确定物理网段的数量，并将其转换为二进制数，并确定位数n。如：你需要8个子网，8可用二进制值为000-111，共3位,即n=3

37、；第二步：按照你ip地址的类型写出其缺省子网掩码。如C类，则缺省子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000；第三步：将子网掩码中与主机号的前n位对应的位置置1，其余位置置0。若n=3且为C类地址：则得到子网掩码为11111111.11111111.11111111.11100000化为十进制得到255.255.255.224；B类地址：则得到子网掩码为11111111.11111111.11100000.00000000化为十进制得到255.255.224.0；A类地址：则得到子网掩码为11111111.11100000.00000000.00000000

38、化为十进制得到255.224.0.0另：由于网络被划分为8个子网，占用了主机号的前3位，若是C类地址，则主机号只能用5位来表示主机号，因此每个子网内的主机数量（2的5次方）230，8个子网总共所能标识的主机数将小于254。（6）、相关判断方法如何计算子网数量？从子网掩码入手，主要有两个步骤：.观察子网掩码的二进制形式，确定作为子网号的位数n；如有这样一个子网掩码：255.255.255.224其二进制为：11111111.11111111.11111111.11100000可见n=3,2的3次方为8，说明子网地址可能有如下8种情况：000、001、010、011、100、101、110、111

39、如何计算总主机数量，子网内主机数量？总主机数量子网数量子网内主机数量子网掩码为255.255.255.224，划分8个子网，每个子网内最多有多少个主机？由于网络被划分为8个子网，占用了主机号的前3位，且是C类地址，则主机号只能用5位来表示主机号，因此子网内的主机数量（2的5次方）230.计算ip地址范围通过一个自定义子网掩码，可以得到这个网络所有可能的ip地址范围（地址块）。具体步骤：（1）.写出二进制子网地址；（2）.将子网地址化为十进制；（3）.计算子网所能容纳主机数；（4）.得出ip范围（起始地址：子网地址1；终止地址：子网地址主机数）设一个子网掩码为：255.255.255.224，可

40、知其最多可以划分8个子网，子网内主机数为30，那么所有可能的ip地址及计算流程如下：子网子网地址（二进制）子网地址实际ip范围1号：11001010.01110000.00001010.00000000，202.112.10.0，202.112.10.1-202.112.10.302号：11001010.01110000.00001010.00100000，202.112.10.32，202.112.10.33-202.112.10.623号：11001010.01110000.00001010.01000000，202.112.10.64，202.112.10.65-202.112.10.9

41、44号：11001010.01110000.00001010.01100000，202.112.10.96，202.112.10.97-202.112.10.1265号：11001010.01110000.00001010.10000000，202.112.10.128，202.112.10.129-202.112.10.1586号：11001010.01110000.00001010.10100000，202.112.10.160，202.112.10.161-202.112.10.1907号：11001010.01110000.00001010.11000000，202.112.10.19

42、2，202.112.10.193-202.112.10.2228号：11001010.01110000.00001010.11100000，202.112.10.224，202.112.10.,225 -202.112.10.254CIDR 还使用“斜线记法”(slash notation)，它又称为CIDR记法，即在 IP 地址面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中 1 的个数）。如：128.14.35.7/20 表明网络前缀占20位，主机号占12位。4、几种常用协议的作用ARP(AddressResolutionProtocol，完成IP地址到

43、MAC地址的映射。地址解析协议)是获取物理地址的一个TCP/IP协议。某节点的IP地址的ARP请求被广播到网络上后，这个节点会收到确认其物理地址的应答，这样的数据包才能被传送出去。IP协议：实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。RARP：使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。RARP(逆向ARP)经常在无盘工作站上使用，以获得它的逻辑IP地址。ICMP：允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告，从而提高IP数据报交付成功的机会。DHCP：使用DHCP 可以使客户端自动的获得IP 地址。使用DHCP 可以消除手工配置TCP/IP出现的一些配

44、置故障。在TCP/IP协议中，A给B发送IP包，在报头中需要填写B的IP为目标地址，但这个IP包在以太网上传输的时候，还需要进行一次以太包的封装，在这个以太包中，目标地址就是B的MAC地址.计算机A是如何得知B的MAC地址的呢？解决问题的关键就在于ARP协议。5、ICMP 协议的作用及特点作用：ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP协议的特点：ICMP本身是网络层的一个协议，不是高层协议；ICMP差错报告采用路由器-源主机的模式，路由器在发现数据报传输出现错误时只向源主机报告差错原因；ICMP不能纠正差错，差错处理需要由高层协议去完成；ICMP 报文作为IP层

45、数据报的数据，加上数据报的首部，组成 IP 数据报发送出去；ICMP并不能保证所有的IP数据报都能够传输到目的主机。6、无分类编址 CIDRCIDR 最主要的特点n 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。n 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。n IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。 IP地址 := , CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR 地址块” n 128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212

46、个地址（因为斜线后面的 20 是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是 12 位）。n 这个地址块的起始地址是 128.14.32.0。n 在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20 地址块”。n 128.14.32.0/20 地址块的最小地址：128.14.32.0n 128.14.32.0/20 地址块的最大地址：128.14.47.255n 全 0 和全 1 的主机号地址一般不使用。构成超网n 前缀长度不超过 23 位的 CIDR 地址块都包含了多个 C 类地址。n 这些 C 类地址合起来就构成了超网。n CIDR 地址块中的地址数一定是 2 的整数次幂。n 网络前

47、缀越短，其地址块所包含的地址数就越多。而在三级结构的IP地址中，划分子网是使网络前缀变长。 7、从路由算法能否随网络的通信量或拓扑自适应地进行调整变化来划分，则只有两大类，即静态路由选择策略与动态路由选择策略因特网把路由选择协议分为内部网关协议IGP具体的协议有RIP和OSPF和外部网关协议EGP目前使用的是BGP。RIP的叫路由信息协议，是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。特点为仅和相邻路由器交换信息，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。交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。RIP

48、 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。OSPF叫做开放最短路径优先，主要特征为使用分布式的链态状态协议，“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”(metric)。BGP采用了路径向量路由选择协议，在配置时需要选择至少一个路由器作为自治系统的一个IP数据报长度为5496字节（包括固定首部长度20字节）。现在经过一个以太网网络传送，根据以太网网络能够传送帧的最大数据长度MTU的大小，试问：（1）可将该IP数据报划分为几个短些的分段来传送？并说明理由。（2）各分段的数据字段长度、分段偏移量和M标记的值分别应为多少？（1）4个分段；由于IP数据报的总长度被封装为以太网

49、数据帧的数据部分，以太网能够传送数据帧的最大数据长度MTU为1500字节。因此，IP数据报划分分段之后总长度（首部部分20字节+数据部分）大小不能超过1500字节，即数据部分不能超过1480字节。（2）分段数据字段长度片偏移字段值M标志值11480012148018513148037014105655509、自治系统 AS 自治系统 AS 的定义：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。 一个 AS 对其他 AS 表现出的是一个单一的和一致的

50、路由选择策略。因特网有两大类路由选择协议n 内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用得最多，如 RIP 和 OSPF 协议。n 外部网关协议EGP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议 EGP。在外部网关协议中目前使用最多的是 BGP-4。 五、运输层因特网TCP/IP协议层自上而下包括应用层，传输层，IP层以及网络接口层。

51、1、运输层的两个主要协议（1）用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)特点：(a)不需要先建立连接，(b).使用尽最大努力交付，(c)既不保证可靠交付，(d).UDP是面向报文的。(e)保留报文边界。(f)UDP没有用塞控制,(g)支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。即：UDP协议是无连接的、不可靠的协议，使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付；UDP 没有流量控制和差错控制机制，接收方使用校验和检测差错；UDP没有拥塞控制； UDP的首部开销小，只有8个字节。（2）传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)特点

52、：（a）TCP是面向连接的运输协议（b）每一条TCP链接只能有两个端点，每一条TCP链接只能点对点（c）TCP提供可靠的交付的服务（d）TCP全双工通信（e）面向字节流即：TCP用端口号提供进程到进程的通信；TCP是面向连接的、提供可靠交付服务的协议；TCP提供全双工通信；TCP提供流量控制、差错控制、拥塞控制。key:TCP是一种面向连接的、可靠的、字节流服务套接字 socket = (IP地址: 端口号)2、UDP协议和TCP协议特点的区别。（1）UDP协议： UDP协议是无连接的、不可靠的协议，使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付；UDP 没有流量控制和差错控制机制，接收方使用校验和检测

53、差错；UDP没有拥塞控制； UDP的首部开销小，只有8个字节。（2）TCP协议： TCP用端口号提供进程到进程的通信；TCP是面向连接的、提供可靠交付服务的协议；TCP提供全双工通信；TCP提供流量控制、差错控制、拥塞控制。 3、TCP 的流量控制n 流量控制(flow control)就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。n 利用滑动窗口机制可以很方便地在 TCP 连接上实现流量控制。 持续计时器n TCP 为每一个连接设有一个持续计时器。n 只要 TCP 连接的一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。n 若持续计时器设置的时间到期，就发送一个零窗

54、口探测报文段（仅携带 1 字节的数据），而对方就在确认这个探测报文段时给出了现在的窗口值。n 若窗口仍然是零，则收到这个报文段的一方就重新设置持续计时器。n 若窗口不是零，则死锁的僵局就可以打破了。 4、TCP的拥塞控制n 在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏产生拥塞(congestion)。n 出现资源拥塞的条件：对资源需求的总和 可用资源 拥塞控制与流量控制的关系n 拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有的网络负荷。n 拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。 n 流量控制

55、往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。 n 流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。 流量控制：让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。利用滑动窗口机制就可以很方便的在TCP连接上实现对方发送的流量控制。在滑动窗口流量控制(窗口大小为8)中，ACK7意味着接收方接收的最后一帧是6号帧。5、可靠传输停止等待协议：停止等待协议的优点是简单，但缺点是信道利用率太低。（1）、出现差错* 在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本；* 分组和确认分组都必须进行编号；* 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。 （2）、确认丢失和确认迟到* 使用确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。 这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ (Automatic Repeat reQuest)。* ARQ 表明重传的请求是自动进行的，接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组 。6、TCP 的运输连接管理（1）、运输连接的三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常地进行