计算机网络复习资料.docx
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计算机网络复习资料
计算机网络：
利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。
计算机网络功能：
硬件资源共享；软件资源共享；用户间信息交换。
广域网WAN（WideAreaNetwork）：
广域网的作用范围通常为几十到几千公里，因而有时也称为远程网，具有较大的通信容量。
局域网LAN（LocalAreaNetwork）：
局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路（通常速率在10Mb/s以上），但地理上则局限在较小的范围（如1Km左右）这样的网络通常称为校园网或企业网。
区别：
覆盖范围不同、通信量不同。
接口：
层与层之间连接的口。
网络体系结构：
除了在物理介质上进行的实通信外，其余各对等实体间进行的都是虚通信；对等层的虚通信必须遵循该层的协议；n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信来实现的。
TCP/IP体系结构与OSI参考模型的对应关系：
OSI和TCP/IP比较：
共同之处：
两者都是以协议栈的概念为基础，并且协议栈中的协议彼此相互独立，而且两个模型中都采用了层次结构的概念，各个层的功能也大体相似。
不同之处：
OSI有七层，TCP/IP只有四层，都有网络、传输和应用层，其它的层并不相同；在于无连接的和面向连接的通信范围有所不同。
Client/Server（C/S方式）和peer-to-peer（P2P方式）：
客户服务器方式是客户端向服务器发出请求。
客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
好处：
在网络上只传送请求与最终结果。
DNS解析过程：
当某一个应用进程需要把主机名解析为IP地址时，该应用进程就调用解析程序，并成为DNS的一个客户，把待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器（使用UDP是为了减少开销）。
本地域名服务器在查找域名后，把对应的IP地址放在回答报文中返回。
应用进程获得目的主机的IP地址后即可进行通信。
若本地域名服务器不能回答该请求，则此域名服务器就暂时成为DNS中的另一个客户，并向其他域名服务器发出查询请求。
这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止。
FTP:
是面向连接的。
服务器有两个连接：
一个传数据，一个传命令。
匿名FTP：
可以采取匿名登录，必须知道登录的用户名是什么。
E-mail协议：
一个发送两个接收。
发送：
简单邮件传送协议SMTP-简单接收：
POP3、国际报文存取协议IMAP。
POP3是用户计算机与邮件服务器之间的传输协议；SMTP是邮件服务器之间的传输协议。
邮箱地址包括：
邮箱名称、邮箱服务器。
WWW：
采取CS服务器工作模式，进行页面转移或跳转使用URL来实现，通过浏览器访问。
超文本：
超级链接的文本。
端口号范围：
熟知端口，数值一般为0~1023。
登记端口号，数值为1024~49151，为没有熟知端口号的应用程序使用的。
使用这个范围的端口号必须在IANA登记，以防止重复。
客户端口号或短暂端口号，数值为49152~65535，留给客户进程选择暂时使用。
当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的动态端口号。
通信结束后，这个端口号可供其他客户进程以后使用。
常用的端口号：
应用程序
熟知端口号
FTP
21
TELNET
23
SMTP
25
DNS
53
TFTP
69
HTTP
80
SNMP
161
SNMP（trap）
162
套接字：
计算机和计算机之间的通信通过套接字来实现。
基于UDP或者TCP的应用及其协议：
TCP/IP的运输层有两个不同的协议：
（1）用户数据报协议UDP（UserDatagramProtocol）
（2）传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）
TCP传送的数据单位协议是TCP报文段（segment）
UDP传送的数据单位协议是UDP报文或用户数据报。
UDP:
UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制。
UDP是面向报文的。
UDP没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求。
UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
UDP的首部开销小，只有8个字节
TCP:
TCP是面向连接的运输层协议。
每一条TCP连接只能有两个端点（endpoint），每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）。
TCP提供可靠交付的服务。
TCP提供全双工通信。
面向字节流。
UDP及TCP的格式:
首部+数据
10.TCP报文段长度IP数据报长度：
首部占20字节
滑动窗口及流量控制
流量控制（flowcontrol）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。
是端到端的流量控制。
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。
11.顺序号、确认号
12.拥塞窗口、拥塞控制、流量控制
拥塞控制与流量控制的关系：
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。
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。
流量控制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。
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。
送方维持一个叫做拥塞窗口cwnd（congestionwindow）的状态变量。
拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。
发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口。
如再考虑到接收方的接收能力，则发送窗口还可能小于拥塞窗口。
发送方控制拥塞窗口的原则是：
只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大一些，以便把更多的分组发送出去。
但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，以减少注入到网络中的分组数。
13.IP地址的几种用法IP分片及重组
我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。
IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。
IP地址的编址方法:
分类的IP地址。
这是最基本的编址方法，在1981年就通过了相应的标准协议。
子网的划分。
这是对最基本的编址方法的改进，其标准[RFC950]在1985年通过。
构成超网。
这是比较新的无分类编址方法。
1993年提出后很快就得到推广应用。
分类IP地址:
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）。
两级的IP地址可以记为：
IP地址:
:
={<网络号>,<主机号>}
:
:
=代表“定义为”
IP地址的使用范围
从根本上解决资源紧张用IPv6
采用分组交换技术（分片和合并）：
分片是发送方，合并是接收方。
14.网络地址、子网掩码、CIDR、网段、主机数、广播地址
由网络地址计算每类的主机数。
会判断类，计算广播地址。
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划分。
使用子网掩码（subnetmask）可以找出IP地址中的子网部分。
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。
CIDR地址块：
128.14.32.0/20表示的地址块共有212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）。
这个地址块的起始地址是128.14.32.0。
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”。
128.14.32.0/20地址块的最小地址：
128.14.32.0
128.14.32.0/20地址块的最大地址：
128.14.47.255
全0和全1的主机号地址一般不使用。
广播地址：
有子网划分时要展开。
网络地址全0时，是广播地址。
全1时代表本网络。
15.Go-Back-N
如果发送方发送了前5个分组，而中间的第3个分组丢失了。
这时接收方只能对前两个分组发出确认。
发送方无法知道后面三个分组的下落，而只好把后面的三个分组都再重传一次。
这就叫做Go-back-N（回退N），表示需要再退回来重传已发送过的N个分组。
可见当通信线路质量不好时，连续ARQ协议会带来负面的影响。
16.冲突域、广播域
冲突域：
只有交换机才有的问题。
冲突域用来计算交换机有多少口。
例如：
一个24口的交换机有24格冲突域。
广播域只有1个。
17.互联设备：
路由器、交换机、HUB
中间设备又称为中间系统或中继（relay）系统。
物理层：
转发器（repeater）——HUB。
数据链路层：
网桥或桥接器（bridge）——交换机。
网络层：
路由器（router）。
在各个不同层次上使用不同的互联设备。
18.转发、路由
网络地址=逻辑地址+物理地址
分组转发使用的是IP地址（逻辑地址）
交换机使用的是物理地址（网卡地址）
19.100BaseT
速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。
在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。
100BASE-T以太网又称为快速以太网（FastEthernet）
双绞线的传输特性：
传输距离100米。
传输速度10兆、100兆……
20.RIPOSPFBGP
内部网关协议RIP（RoutingInformationProtocol）
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。
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。
RIP特点：
RIP协议最大的优点就是实现简单，开销较小。
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）。
RIP协议使用距离向量算法。
内部网关协议OSPF（OpenShortestPathFirst）:
OSPF适用于大规模网络（网络中不超过200个路由器），按代价考虑路由表（可能会通过中间的路由器转发）。
代价包括费用、距离。
BGP：
边界网关协议。
21.常用网络缩略语及其中英文全称
1.ACK（ACKnowledgement）确认
2.ARP（AddressResolutionProtocol）地址解析协议
3.BGP（BorderGatewayProtocol）边界网关协议
4.CIDR（ClasslessInterDomainRouting）无分类域间路由选择
5.CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）载波监听多点接入/冲突检测
6.DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol）动态主机配置协议
7.DNS（DomainNameSystem）域名系统
8.FCS（FrameCheckSequence）帧检验序列
9.FDDI（FiberDistributedDataInterface）光纤分布式数据接口
10.IP（InternetProtocol）网际协议
11.ISP（InternetServiceProvider）因特网服务提供者
12.MAN（MetropolitanAreaNetwork）城域网
13.MIME（MultipurposeInternetMailExtensions）通用因特网邮件扩充
14.MSS（MaximumSegmentSize）最长报文段
15.MTU（MaximumTransferUnit）最大传送单元
16.NAT（NetworkAddressTranslation）网络地址转换
17.NIC（NetworkInterfaceCard）网络接口卡、网卡
18.OSPF（OpenShortestPathFirst）开放最短通路优先
19.P2P（Peer-to-Peer）对等方式
20.PING（PacketInterNetGroper）分组网间探测，兵程序，ICMP的一种应用
21.PPP（Point-to-PointProtocol）点对点协议
22.RIP（RoutingInformationProtocol）路由信息协议
23.RTT（Round-TripTime）返回时间
24.SMTP（SimpleMailTransferProtocol）简单邮件传递协议
25.SNMP（SimpleNetworkManagementProtocol）简单网络管理协议
26.TCP（TransmissionControlProtocol）传输控制协议
27.TDM（TimeDivisionMultiplexing）时分复用
28.URL（UniformResourceLocator）统一资源定位符
22.三次握手、TCP拆除连接
23.CSMA/CD、二进制指数退避算法
载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD
CSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection。
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。
总线上并没有什么“载波”。
因此，“载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。
重要特性：
使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。
每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。
二进制指数类型退避算法（truncatedbinaryexponentialtype）
先听先发，边听边发，冲突停止，延迟再发。
（1）确定基本退避时间，它就是争用期2
.以太网取51.2s为争用期的长度。
对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。
（2）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。
定义重传次数k，k
10，即k=Min[重传次数,10]
（3）当重传达16次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。
24.TCP拥塞控制
课后习题222页5-39
25.路由算法、路由表
课后习题149页例4-5179页4-41
26.Ethernet、IP、TCP格式及分析
源IP、目的IP、生存期、TCP帧格式、16进制截图。
27.子网划分
子网中，主机数不同时的子网划分。
要求绘表、填表。
第3章数据链路层
【3-7】要发送的数据为1101011011，采用CRC的生成多项式是p（x）=x4+x+1。
试求应添加在数据后面的余数。
数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？
若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？
采用CRC校验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？
（1）求应添加在数据后面的余数
110000101←Q（商）
P（除数）→1001111010110110000←2nM（被除数）
10011
10011
10011
10110
10011
10100
10011
1110←R（余数），作为FCS
发送序列：
11010110111110
（2）数据在传输过程中最后一个1变成了0，即1101011010，将校验序列1110加在1101011010的后面，11010110101110，计算R（余数）：
110000101←Q（商）
P（除数）→1001111010110101110←2nM（被除数）
10011
10011
10011
10101
10011
11011
10011
10000
10011
0011←R（余数）
余数不为零，所以接受的数据有错。
（3）若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，1101011000，将校验序列1110加在1101011000的后面，11010110001110，计算R（余数）：
110000101←Q（商）
P（除数）→1001111010110001110←2nM（被除数）
10011
10011
10011
10001
10011
10110
10011
0101←R（余数）
余数不为零，所以接受的数据有错。
可以通过CRC校验后，可以发现错误。
（4）通过CRC校验后，数据链路层的传输并没有变成可靠的传输。
当接收方进行CRC校验时，如果发现有差错，就简单丢弃这个帧。
数据链路层并不能保证接收方接收的数据与发送方发送的数据完全一致。
【3-24】假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网的网段上，这两个站点之间的传播时延为225比特时间。
现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。
如果A发送的是以太网所允许的最短帧，那么能否把自己的数据发送完毕？
换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？
（提示：
在计算时应考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC帧前面还有增加若干字节的前同步码和帧定界符）。
设在t=0时A开始发送，A发送的最短帧长是64字节=512bit。
实际在信道上传送的还有8字节=64bit的前导码及帧首定界符，这样在t=512+64=576比特时间，A应当发送完毕。
经过传输时间后，即t=225比特时间，B检测出A的信号。
在t=225比特时间以后，B就不会发送数据了。
如果B在t=224比特时间或之前发送数据就一定和A发送的数据发生碰撞。
因此，本题所述“在A发送结束之前B也发送一帧”，意味着B在224比特时间以前发送了数据。
B在t=224比特时间发送的第一个比特数据将在t=224+225=449比特时间到达A，这样A在检测到和B发送的数据发生碰撞之前显然还没有发送完毕，因为449小于上面算出的576比特时间。
当A检测到发生碰撞时就要停止发送，并执行退避算法。
也就是说，如果在A发送完毕之前（即在t=512+64=576比特时间之前），没有检测到碰撞，那么就能说明：
A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞（也不会和其他站点发生碰撞）。
【3-32】如图所示，有5个站分别连接在3个局域网上，并且用网桥B1和B2连接起来。
每个网桥都有两个接口（1和2）。
在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。
以后有以下各站向其他的站按先后顺序发送了数据帧：
A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A。
试把有关数据填写在表中。
发送的数据帧
B1的转发表
B2的转发表
B1的处理
（转发？
丢弃？
登记？
）
B2的处理
（转发？
丢弃？
登记？
）
地址
端口
地址
端口
A→E
C→B
D→C
B→A
发送的数据帧
B1的转发表
B2的转发表
B1的处理
B2的处理
地址
端口
地址
端口
A→E
A
1
A
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
C→B
C
2
C
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
D→C
D
2
D
2
写入转发表，丢弃不转发
转发，写入转发表
B→A
B
1
写入转发表，丢弃不转发
接受不到这个帧
4章网络层
【4-3】作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？
将网络互连起来要使用中间设备，根据网络互连的层次的不同，需要使用不同的中间设备，它们是：
（1）物理层：
转发器
（2）数据链路层：
网桥或桥接器
（3）网络层：
路由器
（4）传输层及传输层以上：
网关。
【4-9】试回答下列问题：
（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？
可以是C类地址所默认的子网掩码，也可以是A类或B类地址的掩码（主机号由最后8位决定，路由器寻找网络由前24位决定）。
（2）一网络现在的掩码为255.255.255.248，问该网能够连接多少主机？
255.255.255.248→11111111111111111111111111111000，即主机部分由3位决定，这样可用的主机号为6（23=8-2）。
（3）有一个A类和一个B类网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1，问这两个网络的子网掩码有何不同？
A类网络的的掩码前面有8个1，子网号subnet-id用了16个1，这样掩码共有24个1和8个0。
B类网络的的掩码前面有16个1，子网号subnet-id用了8个1，这样掩码共有24个1和8个0。
两个网络的子网掩码一样，但每个网络的子网数目不同。
（4）有一个B类地址的子网掩码为255.255.240.0，试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？
255.255.240.0→11111111111111111111000000000000
子网号subnet-id用了4个1，B类网络的掩码前面为16个1，这个网络的子网掩码为20个1，余下12个0，这样每个子网的主机数为4094（212-2）。
（5）有一个A类网络的子网掩码为255.255.0.255，它是否为一个有效的子网掩码？
255.255.0.255是一个有效的子网掩码，只不过建议不要这样用，因为子网中的1不是连续的。
（6）某个IP地址的十六进制表示为C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式，这个地址是哪一类的IP地址？
C2→1942F→4714→2081→129
这样用十六进制C2.2F.14.81表示的IP地址用十进制点分制表示为194.47.20.129，是C类地址。
（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？
为什么？
C类网络使用子网掩码有实际意义，对于小网络还可以进行子网划分。
如：
一个C类网络可以再划分6个子网（用最后一个字节的前3位），这时子网掩码有27个1.。
剩下的5位用来分配给主机，每个子网中最多可以有30台主机。
【4-21】某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0.该单位有4000台机器，平均分布
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