计算机网络.docx
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计算机网络
计算机网络
第一章
1.计算机网络向用户提供最重要的功能：
连通性，共享
2.网络：
若干节点和连接这些节点的链路组成
3.互联网是网络的网络
4.网络把许多计算机连接在一起，而因特网把许多网络连接在一起
5.因特网有两部分构成：
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（传送数据、音频或视频）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（提供连通性和交换）。
6.边缘部分通信方式：
客户服务器方式（C/S方式），客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
对等方式（P2P方式）。
对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器
7.电报交换:
电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。
当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。
在整个通信过程中双方一直占用该电路。
报文交换:
将用户的报文存储在交换机的存储器中。
当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。
分组交换:
分组交换采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去.
8.分组交换要点：
在分组交换网络中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组形式传送。
如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。
每个分组包含用户数据的一部分加上一些控制信息。
控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。
在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后传递给下一结点。
分组交换网的主要优点：
①高效。
②灵活。
③迅速。
④可靠。
缺点：
分组在节点转发时因排队而造成一定的延时;分组必须携带一些控制信息而产生额外开销;
9.不同作用范围网络类别：
ａ广域网WAN ｂ城域网MAN ｃ局域网LAN
ｄ个人局域网ＰＡＮ
10计算机网络性能指标：
ａ速率：
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，比特率：
ｂ／ｓ。
b带宽：
网络通信线路传送数据能力“最高数据率”单位：
b/s。
c吞吐量：
单位时间通过某个网路的数据量。
d时延：
数据从网络（或链路）的一端传送到另一端所需时间
11.网络协议的三个要素是什么？
各有什么含义？
（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；
（2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答；
（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
12.试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。
A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（useragent）,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。
B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-effortdelivery.
C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分组能够交付到目的主机。
D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。
E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。
第二章
1.通信双方信息交互方式：
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
2.最基本的带通调制方法方法有以下几种：
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。
3.香农公式:
信道的极限传输速率C=W㏑（1+S/N）/㏑2（b/s）
意义：
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。
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。
4.为什么要使用信道复用技术？
常用的信道复用技术有哪些？
a信道复用的目的让不同的计算机连接到相同的信道上,以共享信道资源。
在一条传输介质上传输多个信号,提高线路的利用率，降低网络的成本。
b频分复用FDM：
所有的用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。
频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和,各子信道中所传输的信号互不干扰。
特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延。
c时分复用TDM：
所有用户在不同时间占用相同的频带宽度。
将传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。
时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，有时也叫同步时分复用。
优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，对应的信道出现空闲，因此会降低线路的利用率。
电话
5.波分复用WDM就是光的频分复用。
6.ADSL是非对称数字用户线:
下行带宽：
6-8Mb/s,上行带宽：
640kb/s-1Mb/s
7.常用传输媒体及特点：
a双绞线 b同轴电缆c光导纤维 d无线电微波通信
分类
屏蔽/无屏蔽双绞线
基带同轴电缆/宽带同轴电缆
光导纤维
地面微波接力通信/卫星通信
结构
两根相互绝缘的导线组成
一个包有绝缘的实心导线外，套上一层屏蔽层，外面也有一层绝缘的空心圆形导线
光导纤维以光纤维载体，利用光的全反向原理传播光信号
其主要优点是频率高、频带范围宽、通信信道的容量大；信号所受工业干扰较小、传播质量高、通信较稳定；不受地理环境影响，投资少、见效快。
缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离一般只有50km，隐蔽性和保密性较差；卫星通信通信距离远且通信费用与通信距离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵
传输
模拟/数字
其高带宽（高达300~400Hz）、低误码率、性能价格比高，所以用作LAN中。
同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不同而不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上
优点是直径小、质量轻：
传播频带款、通信容量大：
抗雷电和电磁干扰性能好，五串音干扰、保密性好、误码率低。
但光电接口的价格较昂贵。
光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。
特点
有效带宽:
250kHz，一般为几到十几公里。
导线越粗其通信距离越远
数字传输时，若传输速率为每秒几兆比特，传输距离可达几公里。
一般用作电话线。
易受外部高频电磁波的干扰，误码率高，价格便宜，安装方便，适于点到点及多点连接，
8.共有4个站进行码分多址CDMA通信。
4个站的码片序列为：
A：
（-1–1–1+1+1–1+1+1）B：
（-1–1+1-1+1+1+1-1）
C：
（-1+1–1+1+1+1-1-1）D：
（-1+1–1–1-1–1+1-1）
现收到这样的码片序列：
（-1+1–3+1-1–3+1+1）。
问哪个站发送数据了？
发送数据的站发送的1还是0？
答：
S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1
S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0
S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送
S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D发送1
9.试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。
FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48
FDM（frequencydivisionmultiplexing）频分复用，见上
TDM（TimeDivisionMultiplexing）时分复用，见上
STDM（StatisticTimeDivisionMultiplexing）统计时分复用，改进的时分复用。
按需动态地分配时时隙。
WDM（WaveDivisionMultiplexing）波分复用，即光的频分复用。
不同光纤上的光波信号（常常是两种光波信号）复用到一根长距离传输的光纤上的复用方式。
DWDM（DenseWaveDivisionMultiplexing）密集波分复用，使用可见光频谱的宽带特征在单个光纤上同时传输多种光波信号的技术。
每路信号占用不同波长。
CDMA（CodeWaveDivisionMultiplexing）码分多址，是采用扩频的码分多址技术。
用户可以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道。
SONET（SynchronousOpticalNetwork）同步光纤网，是以分级速率从155Mb/s到2.5Gb/s的光纤数字化传输的美国标准，支持多媒体多路复用，允许声音、视频和数据格式与不同的传输协议一起在一条光纤线路上传输。
SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字系列指国际标准同步数字系列。
SDH简化了复用和分用技术，需要时可直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下电路方便。
STM-1（SynchronousTransferModule）第1级同步传递模块，SDH的基本速率。
OC-48（OpticalCarrier）第48级光载波，是SONET体系中的速率表示，对应于SDH的STM-16速率，常用近似值2.5Gb/s.
10.xDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务
特点：
虽然标准模拟电话信号的频带被限制在300~3400Hz的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过1MHz。
xDSL技术就把0~4kHz低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
DSL就是数字用户线（DigitalSubscriberLine）的缩写。
而DSL的前缀x则表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。
第三章
1.数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：
点对点信道：
一对一。
广播信道：
一对多
2.数据链路（datalink）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。
3.帧:
点对点信道的数据链路层的协议数据单元
4.数据链路层协议的三个基本问题：
封装成帧，帧定界使收方能从收到的比特流中准确地区分出一个帧的开始和结束在什么地方。
（如果在数据链路层不进行帧定界，将发生帧数据错误，造成数据混乱，通信失败）透明传输，使得不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。
差错检测（循环冗余检验CRC），主要包括差错检测和差错纠正，旨在降低传输的比特差错率。
5.共享信道方法:
A静态划分信道：
频分复用、时分复用、波分复用、码分复用
B动态媒体接入控制（多点接入）:
信道并非在用户通信时固定分配给用户
a随机接入：
用户随机发送信息
b受控接入，如多点线路探询（polling），或轮询：
不能随机发送信息必须服从一定控制
6.网络接口板又称为通信适配器（adapter）或网络接口卡NIC，或“网卡”。
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
7.以太网协调总线上各计算机工作使用一种特殊协议CSMA/CD,它是载波监听多点接入/碰撞检测，以下是该协议要点：
a“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。
b“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
c“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。
当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。
所谓“碰撞”就是发生了冲突。
因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”的数据信号。
在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。
每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。
8.10BASE-T双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑，为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。
9.集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单的转发比特，不进行碰撞检测。
10.a=τ/Τ0.a越小，以太网信道利用率越高（以太网单程端到端时延与帧的发送时间之比）当数据率一定时，以太网连线长度受限（τ变大），以太网帧长不能太短（Τ0太大）
11.极限信道利用率：
Smax=Τ0/（Τ0+τ）=/（1+a）
12.硬件地址又称物理地址、MAC地址。
网卡地址48位
13.数据字段长度：
46-1500字节（46=最小长度64-首尾部18）。
以太网MAC帧差不小于64字节
14.以太网的扩展：
a物理层—集线器,主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器
缺点:
碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。
如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。
b数据链路层—使用网桥，好处：
过滤通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太网）的局域网。
15.有10个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。
（1）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网集线器；10个站共享10Mbit/s
（2）10站点连接到一个100Mbit/s以太网集线器；10个站共享100Mbit/s；
（3）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网交换机。
每一个站独占10Mbit/s。
16.现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。
每一个网桥的两个端口号都标明在图上。
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发送了数据帧，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。
试将有关数据填写在下表中
发送的帧
网桥1的转发表
网桥2的转发表
网桥1的处理
（转发？
丢弃？
登记？
）
网桥2的处理
（转发？
丢弃？
登记？
）
站地址
端口
站地址
端口
H1H5
MAC1
1
MAC1
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
H3H2
MAC3
2
MAC3
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
H4H3
MAC4
2
MAC4
2
写入转发表，丢弃不转发
转发，写入转发表
H2H1
MAC2
1
写入转发表，丢弃不转发
接收不到这个帧
第四章
1.a地址解析协议ARP实现地址转换：
将IP地址转换成物理地址。
b逆地址解析协议RARP将物理地址转换成IP地址。
c网际控制报文协议ICMPInternet控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失
d网际组管理协议IGMP。
以上均属于网络层
IP:
网际协议，它是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一，IP使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。
无连接的数据报传输.数据报路由。
2.a物理层中间设备—转发器B数据链路层中间设备—网桥或桥接器
C网络层中间设备—路由器D网络层以上中间设备—网关
3.IP协议使性能各异的网络在网络层看起来像一个统一的网络，使用IP协议的虚拟互联网络可简称为IP网。
4.物理地址（硬件地址）是数据链路层和物理层使用的地址，IP地址是网络层及以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（软件实现的）。
5.IP地址放在IP数据报首部，硬件地址放在MAC帧首部。
6.网络层向上提供的服务有哪两种？
试比较其优缺点。
虚电路服务和数据报服务
虚电路的优点：
虚电路服务是面向连接的，网络能够保证分组总是按照发送顺序到达目的站，且不丢失、不重复，提供可靠的端到端数据传输；目的站地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号，使分组的控制信息部分的比特数减少，减少了额外开销；端到端的差错处理和流量控制可以由分组交换网负责，也可以由用户机负责。
虚电路服务适用于通信信息量大、速率要求高、传输可靠性要求高的场合。
虚电路的缺点：
虚电路服务必须建立连接；属于同一条虚电路的分组总是按照同一路由进行转发；当结点发生故障时，所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作。
数据报的优点：
数据报服务不需要建立连接；每个分组独立选择路由进行转发，当某个结点发生故障时，后续的分组可以另选路由，因而提高了通信的可靠性。
灵活性好。
数据报的缺点：
数据报服务是面向无连接的，到达目的站时不一定按发送顺序，传输中的分组可能丢失和重复，提供面向无连接的、不可靠的数据传输；每个分组都要有目的站的全地址；当网络发生故障是，出故障的结点可能会丢失数据，一些路由可能会发生变化；端到端的差错处理和流量控制只由主机负责。
4.掌握地址解析协议ARP。
P120页
5.IP数据报中，源地址、目的地址均在首部固定部分
6.一个IP二个报文首部ICMP报文的种类有两种：
ICMP差错报告报文：
终点不可达源点抑制时间超过参数问题改变路由
ICMP询问报文:
回送请求和回答报文时间戳请求和回答报文
7.路由选择协议：
内部网关协议IGP外部网关协议EGP
分布式路由选择协议：
RIPOSPF
8.
（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？
（2）一网络的现在掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？
（3）一A类网络和一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？
（4）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。
试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？
（5）一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？
（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IP地址？
（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？
为什么？
答案：
（1）可以代表C类地址对应的子网掩码默认值；也能表示A类和B类地址的掩码,前24位决定网络号和子网号，后8位决定主机号。
（用24bit表示网络部分地址，包括网络号和子网号）
（2）255.255.255.248化成二进制序列为：
11111111111111111111111111111000，根据掩码的定义，后三位是主机号，一共可以表示8个主机号，除掉全0和全1的两个，该网络能够接6个主机。
（3）子网掩码的形式是一样的，都是255.255.255.0；但是子网的数目不一样，前者为65534，后者为254。
（4）255.255.240.0（11111111.11111111.11110000.00000000）是B类地址的子网掩码，主机地址域为12比特，所以每个子网的主机数最多为：
212-2=4094。
（5）子网掩码由一连串的1和一连串的0组成，1代表网络号和子网号，0对应主机号.255.255.0.255变成二进制形式是：
11111111111111110000000011111111.可见，是一个有效的子网掩码，但是不是一个方便使用的解决办法。
（6）用点分十进制表示，该IP地址是194.47.20.129，为C类地址。
（7）有，可以提高网络利用率。
注：
实际环境中可能存在将C类网网络地址进一步划分为子网的情况，需要掩码说明子网号的划分。
C类网参加互连网的路由，也应该使用子网掩码进行统一的IP路由运算。
C类网的子网掩码是255.255.255.0。
9.试辨认以下IP地址的网络类别。
（1）128.36.199.3B
（2）21.12.240.17A（3）183.194.76.253B
（4）192.12.69.248C（5）89.3.0.1A（6）200.3.6.2C
10.主机A发送IP数据报给主机B,途中经过了5个路由器。
试问在IP数据报的发送过程总共使用几次ARP？
解：
前提，理论上当前主机路由器arp表中都没有下一跳路由器MAC
共需6次，主机A先通过arp得到第一个路由器的MAC，之后每一个路由器转发前都通过ARP得到下一跳路由器的MAC，最后一条路由器将IP包发给B前仍要通过ARP得到B的MAC，共6次。
第5章运输层
1.“运输层提供应用进程间的逻辑通信”。
“逻辑通信”的意思是：
运输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据。
但事实上这两个运输层之间并没有一条水平方向的物理连接。
3.运输层两个主要协议：
a用户数据报协议UDP：
传送数据前不需要先建链接
b传输控制协议TCP:
提供面向连接的服务
4.在协议栈层间的抽象的协议端口是软件端口，而软件端口是应用层的各种协议进程与运输尸体进行层间交互的一种地址
5.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，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制。
3.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。
4.UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
5.UDP的首部开销小，只有8个字节。
6.TCP最主要的特点:
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，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。
7.套接字socket=（IP地址:
端口号）
每一条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定。
即：
TCP连接:
:
={socket1,socket2}={（IP1:
port1）,（IP2:
port2）}
8.停止等待协议：
停止等待就是没发完一个分组就停止发送，等待对方的确认。
收到确认后再发送下一组。
9.连续ARQ协议规定，发送方每收到一个协议，就把发送窗口
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