网络考试范围复习资料讲解.docx

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网络考试范围复习资料讲解

名词解释

1．网络拓扑：

通过网中结点与通信线路之间的集合关系来反映出网络中各实体间的结构关系。

2．广域网：

覆盖范围从几十千米到几千千米，可以讲一个国家、地区或横跨几个洲的计算机和网络互联起来的网络。

3．基带传输：

在数字通信信道上直接传输基带信号的方法。

4．模拟信号：

信号电平持续变化的信号。

5．误码率：

二进制比特在数据传输系统中被传错的概率。

6．路由选择：

为IP分组选择通过互联网络“合理”传输路径的功能。

7．DNS：

用于实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务。

8．检错码：

让分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息，但是不能确定那个比特出错，并且自己不能纠正传输差错的方法。

9．地址解析协议ARP：

实现从已知IP地址找出对应主机MAC地址映射过程的协议。

10．SMTP：

用于实现互联网中电子邮件传送功能的协议。

11．网络体系结构：

计算机网络层次结构模型与各层协议的集合。

12．数字信号：

用0、1两种不同的电平表示的电信号。

简答题

1.随着局域网规模的扩大，与性能之间的矛盾也显现出来，为了改善局域网的性能，有哪三种方法？

①将Ethernet的数据传输速率从10Mbps提高到100Mbps，甚至提高至1Gbps，10Gbps，这就导致了告诉局域网技术的研究与产品的开发。

②讲一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互联的子网，喝酒导致了局域网互联技术的发展。

③讲共享介质方式改为交换方式，这就导致了交换式局域网技术的发展。

2.令牌环网中的令牌控制方法。

等待空闲令牌

令牌标志由“闲”变“忙”，传送数据帧

正确接受和复制

回收已发送的数据帧

改“忙”为“闲”

……

3.什么是网络协议，它有哪些基本要素。

网络协议：

为网络数据交换而制定的规则，约定与标准。

3个要素：

①语义：

用于解释比特流的每个部分的意义。

②语法：

用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义。

③时序：

对事件实现顺序的详细说明。

4.TCP/IP协议的特点。

①开放的协议标准，可以免费使用，并独立于特定的计算机硬件与操作系统。

②独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网，广域网，更适用于互联网络中。

③统一的网络地址分配方案，所有网络设备在Internet中都有唯一的地址。

④标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

5.为什么要划分子网，子网掩码有什么作用。

原因：

①IP地址的有效利用率的问题

②路由器的工作效率问题

子网掩码的作用：

从第一个IP地址中提取网络号和子网号。

在掩码运算中，IP地址与掩码都用二进制数表示，将二进制书的IP地址与掩码按“与”运算，就能得到IP地址的地址了。

6.CSMA/CD的工作原理。

（先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发）

①载波侦听过程：

发送数据时，首先需要侦听总线是否空闲。

②冲突检测方法：

比较法和编码违例判决法

③发现冲突，停止发送

④随机延迟重发

7.理想的路由选择算法及特点。

理想的路由选择算法：

特点：

①算法必须正确，稳定和公平的

②算法应该尽量简单

③算法必须适应网络拓扑和通信量变化

④算法应该是最佳的

8.TCP协议和UDP协议分别有什么特点及适用场合。

TCP/IP协议族为传输设计了两个协议：

UDP和TCP。

其中UDP是一种无连接的传输层协议，TCP市一中面向连接的传输层协议。

UDP协议：

①UDP提供无连接的服务，在发送用户数据报之前不需要建立连接。

②无连接服务的结果是使用UDP的进程不能发送数据流。

③UDP是一个不可靠的传输层协议，它没有流量控制，因此也不需要窗口机制。

TCP协议：

①面向连接服务

②高可靠性

③全双工通信

④支持流传输

⑤传输连接的可靠建立与释放

⑥提供流量控制与阻塞控制

tcp是可靠的，udp是不可靠的

tcp要建立三次握手

tcp面向有链接

udp面向无连接，速度快

tcp适合需要可靠传输的时候，例如文件传输

综合题4个

1.关于奈奎斯特定理和香农定理P87

信道速率的极限值

在现代网络技术的讨论中，人们总是以“带宽”表示新到的传输速率，“带宽”与“速率”几乎成了同义词。

在以上的讨论中，我们已经看到了信道带宽对基带信号传输的影响，但信道带宽与数据传输速率到底有什么关系，这个问题可以用奈奎斯特（Nyquist）准则，与香农（Shanon）定律回答。

这两个定律从定量的角度描述“带宽”与“速率”的关系。

任何通信信道都不是理想的，信道带宽总是有限的。

由于信道带宽的限制、信道干扰的存在，信道的数据传输速率总会有一个上限。

早在1924年，奈奎斯特就推导出具有理想低通矩形特性的信道，在无噪声情况下的最高速率与带宽关系的公式，这就是奈奎斯特准则。

奈奎斯特准则提出：

如果表示码元的窄脉冲信号以时间间隔为π/ω（ω=2πƒ）通过理想通信信道，则前后码元之间不产生相互串扰。

根据奈奎斯特准则，二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与理想信道带宽B（B=ƒ，单位Hz）的关系可以写为：

Rmax=2ƒ（bps）。

对于二进制数据，如果信道带宽B=ƒ=3000Hz，则最大传输速率为6000bps。

奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声的理想信道的最大传输速率与信道带宽的关系。

香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声新到的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。

香农定律指出：

在有随机热噪声的信道中传输数据信号时，传输速率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N的关系为：

Rmax=B·log2（1+S/N）

式中，Rmax单位为bps，带宽B单位为Hz。

信噪比是信号功率与噪声功率之比的简称。

S/N=1000表示该信道上的信号功率是噪声功率的1000倍。

如果S/N=1000，信道带宽B=3000Hz，则该信道的最大传输速率Rmax≈30Kbps。

香农定律给出一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。

它表示对带宽只有3000Hz的通信信道，信噪比S/N为1000时，无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示，数据都不能超过30Kbps的速率传输。

在通信系统中，信噪比通常以分贝（dB）表示。

如果信噪比S/N为1000，根据信噪比计算公式：

S/N（dB）=10lg（S/N），则表示该信道的信噪比S/N为30dB。

由于信道的最大传输速率与带宽之间存在着明确的关系，因此人们可以用“带宽”去表示“速率”。

例如，人们通常将网络的“高速传输率”用网络的“高带宽”描述。

因此“带宽”与“速率”在网络技术讨论中几乎成了同义词。

2.关于CRC循环冗余码P105

常用的检错码主要有奇偶校检码和循环冗余编码。

奇偶校验码是一种最常见的检错码，它分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验与水平垂直奇偶校验（即方阵码）。

奇偶校验方法简单，但检错能力差，一般只用于通信要求较低的环境。

目前，循环冗余编码（cyclicredundancycode，CRC）是应用最广泛的检错码编码方法，它具有检错能力强与实现容易的特点。

CRC检错方法的工作原理

CRC检错方法的工作原理是：

将要发送的数据比特序列当作一个多项式ƒ（x）的系数，在发送端用收发双方预先约定的生成多项式G（x）去除，求得一个余数多项式。

将余数多项式加到数据多项式后发送到接收端。

在接收端，用同样的生成多项式G（x）去除接收数据多项式ƒ’（x），得到计算余数多项式。

如果计算余数多项式与接受余数多项式相同，表示传输无差错；否则，表示传输有差错，由发送方重发数据，直至正确为止。

CRC检错方法的工作原理如图：

CRC生成多项式G（x）由协议来规定，G（x）的结构及检错效果是经过严格的数学分析与试验后确定。

目前，已有多种生成多项式列入国际标准中。

例如：

CRC-12G（x）=x12+x11+x3+x2+x+1

CRC-16G（x）=x16+x15+x2+1

CRC-CCITTG（x）=x16+x12+x5+1

CRC-32G（x）=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10

+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

CRC校验的工作过程可以描述为：

①发送端产生数据多项式ƒ（x）·xk，其中k为生成多项式的最高幂N-1的值，例如CRC-12的最高幂值N为12，则发送ƒ（x）·x11；对于二进制乘法来说，ƒ（x）·x11的意义是将发送数据比特序列左移11位用来放入余数。

②将ƒ（x）·xk除以生成多项式G（x），得

ƒ（x）·xk/G（x）=Q（x）+R（x）/G（x）

式中R（x）为余数多项式。

③将ƒ（x）·xk+R（x）作为整体，从发送端通过通信信道传送到接收端。

④接收端对多项式ƒ’（x）采用同样的运算，即

ƒ'（x）·xk/G（x）=Q（x）+R’（x）/G（x）

求得余数多项式R’（x）。

⑤根据计算余数多项式R’（x）是否等于接收余数多项式R（x）判断是否出现错误。

CRC检错方法的例子

实际的CRC校验码声称是采用二进制模二算法（即减法不错位、加法不进位），这是一种异或操作。

下面，用实例进一步说明CRC校验码的生成过程：

1发送数据比特序列为110011（6比特）。

2生成多项式比特序列为11001（5比特，k=4）。

3将发送数据比特序列乘以24，那么产生的乘积应为1100110000。

4将乘积用生成多项式比特序列去除，按模二算法应为

求得余数比特序列为1001

5将余数比特序列加到乘积中，得

6如果在数据传输过程中没有发生错误，接收端收到的带有CRC校验码的数据比特序列一定能被相同的生成多项式整除，即

在实际的网络应用中，CRC校验码的生成与校验过程可以用软件或硬件来实现。

目前，很多超大规模集成电路芯片可以实现CRC校验功能。

CRC检错方法的特点

CRC校验码的检错能力很强，它除了能够检查出离散错，还能够检查出突发错。

CRC检验码具有以下检错能力：

1CRC校验码能检查出全部单个错；

2CRC校验码能检查出全部离散的二位错；

3CRC校验码能检查出全部奇数个错；

4CRC校验码能检查出全部长度小于或等于K位的突发错；

5CRC校验码能以[1-（1/2）K-1]的概率检查出长度为K+1位的突发错。

例如，如果K=16，CRC校验码能检查出小于或等于16位的所有突发错，并能以1-（1/2）16-1=99.997%的概率检查出长度为17位的突发错，漏检概率为0.003%。

3.关于路由表的更新，路由信息协议，基于距离矢量RIP工作的过程，对路由表的更新操作。

分组交付（packetforwarding）是指在互联网络中路由器转发IP分组的物理传输过程与数据报转发交付机制。

讨论分组转发时，应该主义以下几个问题：

1每个IP分组中都应包含目的IP地址与源IP地址

2一个网络号唯一的标识着连入Internet的一个网络

3连接在同一个网络上的所有主机与路由器的IP地址都有相同的网络号

4连接到Internet的网络都有一个，并且至少有一个路由器与其他网络的主机或路由器相连，这个路由器可以在被连接的网络之间交换IP分组。

5如果在同一个网络的主机之际之间交换IP分组，它们可以不通过路由器，直接进行分组传输，那么它属于直接交付；如果两个主机不属于同一个网络，那么他们之间的IP分组交换需要通过一个或多个路由器转发，那么它就属于间接交付。

判断是直接交付还是间接交付，主要是路由器根据分组的目的IP地址与源IP地址是否属于同一个网络来判断。

对路由选择算法的要求

“地址”、“路由”与“路由选择”是网络层重要的术语。

“地址”标识着结点的位置；“路由”是分组从原结点到达目的结点的传输途径；“路由选择”是用来选择通过通信子网的“合理”传输路径；“路由选择算法”为路由器产生和不断完善路由表提供了算法依据。

路由选择是网络层的主要功能。

一个理想的路由选择算法应具有如下一些特点：

1算法必须是正确、稳定和公平的

2算法应该尽量简单

3算法必须能够适应网络拓扑和通信量的变化

4算法应该是最佳的

影响路由选择算法的参数：

跳步数（越少越好）、带宽、延时、负载、可靠性、开销

一个实际的路由选择算法，应尽可能接近于理想的算法。

在不同的应用条件下，可以有不同的侧重。

从路由选择算法对网络拓扑和通信量变化的自适应能力的角度划分，可以分为静态路由选择算法与动态路由选择算法两大类。

静态路由选择算法也叫做非自适应路由选择算法，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。

动态路由选择算法也称为自适应路由选择算法，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。

所有连接在互联网络中的主机和路由器要传输IP分组，就必须维护一个路由表。

路由表可以是静态的也可以使动态的。

静态路由表：

是由人工建立的，无法自动更新。

动态路由表：

系统自动运行动态路由选择协议，建立路由表，自动更新。

不同规模的网络需要选择不同的动态路由选择协议：

⏹

属于内部路由选择协议

路由信息协议（RIP，routinginformationprotocol）

⏹

外部路由选择协议

开放最短路径优先（OSPF，openshortestpathfirst）

⏹边界网关协议（BGP，bordergatewayprotocol）

Internet将路由选择协议分为两大类：

内部网管协议（IGP，interiorgatewayprotocol）、外部网关协议（EGP，externalgatewayprotocol）。

内部网关协议实在一个自治系统内部使用的路由选择协议，这与Internet中的其他自治系统选用什么路由选择协议无关。

目前内部网关协议主要有：

路由信息协议RIP和开放最短路径优先OSPF协议等。

当源主机和目的主机处在不同的自治系统中，并且这两个自治系统使用不同的内部王管协议时，当分组传送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，这时需要外部网关协议。

目前，外部网关协议主要是：

边界网关协议BGP。

路由信息协议RIP

路由信息协议RIP是一个基于Bellman-Foed算法的距离矢量路由协议，也是内部路由协议中使用的最广泛的一种协议，其特点是协议简单。

路由信息协议RIP对“距离”的定义是：

从一个路由器到达下一跳路由器的“距离”为1。

主机直接连接到路由器，“距离”为0。

如果主机A经过网络中5个路由器（即5跳）到达主机B，那么主机A与主机B之间的“距离”为5。

路由信息协议RIP适用于相对较小的自治系统，它们的直径一般小于15。

路由信息协议RIP的设计思路简单，它要求路由器周期性地向外发送路由刷新保温。

路由刷新报文主要内容是由若干（V，D）组成的表。

V代表矢量（vector），标识该路由器可以到达的目的网络或目的主机；D代表距离（distance），指出该路由器到达目的网络或目的主机的距离。

距离D对应该路由上的跳步数。

其他路由器在接收到某个路由器的（V，D）报文后，按照最短路径原则对各自的路由表进行更新。

路由信息协议的工作过程

1路由表的建立

当路由器刚启动时，对其（V，D）路由表进行初始化，初始化的路由器包含所有与该路由器直接相连网络的路由。

由于是直接相连的网络，不需要经过中间路由器的转接，所以初始（V，D）表中各路由的距离为均0。

2路由表的更新

1．如果路由器1的路由表没有这一项记录，路由器1在路由表中增加该项。

由于要经过下一跳路由器2转发，因此距离D值加1。

2．如果路由器1的路由表一项纪录比路由器2发送的一项记录距离D值减1还要大，路由器1在路由表中修改该项，距离D值根据路由器2提供的值加1。

4.IP地址，如何划分子网，找出子网掩码，子网地址分别是什么，IP地址范围是什么。

TCP/IP协议的网络层使用的地址标识符叫做IP地址

IPv4版本中，IP地址是一个32位的二进制地址。

标准分类的IP地址采用“网络号netID―主机号hostID”的两层地址结构。

1991年研究人员提出了子网（subnet）跟掩码（mask）的概念。

构成子网就是将一个大的网络，划分成几个较小的子网，将传统的“网络号―主机号”的两层结构，变为“网络号netID―子网号subnetID―主机号hostID”的三层结构

CIDR（classlessinterdomainrouting）无类域间路由

无类域间路由CIDR技术也被成为超网（supernet）技术。

构成超网的目的是将现有的IP地址合并成较大的、具有更多主机地址的路由域。

网络地址转换NAT（networkaddresstranslation）技术

IP地址短缺已经是非常严重的问题了，而整个internet迁移到IPv6的进程是很缓慢的，可能需要很多年才能完成。

人们需要有一个能够在短时间内快速缓存和修补的方法，这个方法就是网络地址转换（NAT）。

这种方法目前最主要的应用在内部网络和虚拟专用网络中，以及ISP（服务提供商）为拨号用户访问internet提供的服务上。

网络地址转换NAT设计的基本思路是：

为每一个公司分配一个或少量的公用IP，用于Internet的流量。

在公司内部的每一台主机分配一个不能够在Internet使用的、内部的专用IP地址。

专用IP地址用于内部网络的通信如果需要访问外部Internet主机，必须由运行网络地址转换NAT的主机或路由器，将内部的专用IP地址转换成能够在Internet上使用的全局IP地址。

网络号用来标识一个网络；

主机号用来标示网络中的一台主机或路由器与网络的连接。

IPv4的地址长度为32位，用点分十进制表示。

通常采用x.x.x.x的格式表示。

每个x为8位，每个x的值为0~255。

在讨论IP地址时，通常要进行点分十进制数和二进制数的转换。

根据不同的取值范围，IP地址可以分为五类；

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；1.0.0.0到127.255.255.255

B类地址的前两位为10；128.0.0.0到191.255.255.255

C类地址的前三位为110；192.0.0.0到223.255.255.255

D类地址的前四位为1110；224.0.0.0到239.255.255.255

E类地址的前五位为11110；240.0.0.0到247.255.255.255

（主机号为全0和全1的两个地址保留用于特殊目的）

特殊地址形式

特殊的IP地址包括：

直接广播地址（directedbroadcasting）、受限广播（limitedbroadcasting）、“这个网络上的特定主机”地址与回送地址（lookbackaddress）。

直接广播地址：

在A类、B类与C类IP地址中，如果主机号是全1，例如地址201.1.16.255。

那么这个地址为直接广播地址，路由器将目的地址为直接广播地址的分组，以广播方式发送给该网络地址为201.1.16.0中的所有主机。

受限广播地址：

如果网络号与主机号的32位全1的IP地址（255.255.255.255）为受限广播地址。

它是用来将一个分组以广播方式发送给该网络中的所有主机。

路由器则阻挡该分组通过。

将其广播功能只限制在该网络内部。

“这个网络上的特定主机”地址：

IP地址的网络号全为0，主机号为确定的值，如：

0.0.20.125。

目的地址为“这个网络上的特定主机”的分组被限制在该网络内部，由待定的主机号（20.125）对应的主机接收该分组。

路由器不会将该分组转发到网络之外。

回送地址：

A类IP地址中127.0.0.0是回送地址，它是一个保留地址。

回送地址是用于网络软件测试和本地进程间通信。

TCP/IP协议规定：

含网络号为127的分组不能出现在任何网络上；主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。

“Ping”应用程序可以发送一个将回送地址作为目的地址的分组，以测试IP软件能否接收或发送一个分组。

一个客户进程可以用回送地址发送一个分组给本机的另一个进程，用来测试本地进城之间的通信状况。

分配的IP地址越多，路由器的工作效率越低。

因此人们提出了子网（subnet）和超网（supernet）的概念。

构成子网就是将一个大的网络划分成几个较小的网络，而每一个网络都有其自己的子网地址。

构成超网则是将一个组织所属的几个C类网络合并成一个低值范围更大的逻辑网络。

划分子网技术的要点：

1三层结构的IP地址是：

netID―subnetID―hostID

2同一个子网中所有的主机必须使用相同的网络号―子网号（netID―subnetID）

3子网的概念可以应用于A类，B类或C类中任意一类IP地址中

4子网之间的距离必须很近

5分配子网是一个组织和单位内部的事，它既不要向Internet地址管理部门申请，也不需要改变任何外部数据。

6在Internet文献中，一个子网也称作一个IP网络或一个网络。

为了从一个IP地址中提取出子网号，人们提出了子网掩码（subnetmask）或掩码的概念。

子网掩码也叫子网屏蔽码。

讨论子网掩码时，需要主义以下几个问题：

1在进行子网划分时，子网的位数不一定是8位数的整数倍，他可以根据需要来选择

2与标准的IP地址相同，为了预留下子网地址与子网广播地址，子网号与主机号不允许是全1或全0。

主机号全0，用来表示子网地址；主机号全1，用来表示子网广播地址。

3IP协议标准规定允许子网掩码的0和1不一定要连续。

但是，在实际情况下，子网掩码的0和1不连续，会给IP地址分配与理解路由选择带来一定的困难，因此建议不使用。

IP地址/数字的形式，斜杠后的数字值为网络号位数+子网号位数

掩码运算

掩码运算是从一个IP地址中提取网络地址的过程。

（不管有没有划分子网，掩码运算都是可以进行的）

在掩码运算过程中，将IP地址与掩码都用二进制数表示，将二进制数的IP地址与掩码按位进行“与”运算。

遇255不变。

遇0变0。

将子网掩码用二进制数表示出来。

为0的部分为主机号所占的位数。

其余为网络号所占的位数。

再根据该地址所属类型，判断子网号占的位数。

【判断156.26.27.71与156.26.27.110是否在同一个子网上】

【子网掩码为255.255.255.192】

解：

192用二进制表示为：

11000000

所以改IP地址内，最后六位为主机号。

剩下的26位为网络号。

该IP地址为B类IP，因此子网号占了10位。

两个IP地址相同的为[156.26.27]。

因此只用判断转换后的71[01000111]

与110[01101110]的前两位二进制数是否相同。

相同即为在同一子网上。

5.模拟信号。

数字信号画图。

ASK，PSK，曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码画图。

P78

数据编码类型

在计算机中数据是以离散的二进制0、1比特序列方式表示。

计算机数据在传输过程中的数据编码类型，主要取决于通信信道所支持的数据通信类型。

根据数据通信类