大学生计算机网络期末考试文档格式.docx

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①指某个信号具有的频带宽度。

例如通信线路上传送的电话信号的标准带宽是3.1kHz.②用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。

7、计算机网络体系结构（从低层到高层）：

P27

网络协议主要由三要素组成：

语法、语义、同步。

（1）五层协议的体系结构：

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.运输层5.应用层。

物理层---集线器、转发器

数据链路层---网桥、交换机

网络层---路由器

（2）OSI的体系结构：

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.运输层5.会话层6.表示层7.应用层

（3）TCP/IP的体系结构：

1.网络接口层2.网际层IP3.运输层（TCP或UDP）4.应用层（FTP,SMTP）

9、实体、协议、服务、服务访问点P30

实体：

表示任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议：

是控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。

使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的实体是透明的。

协议是“水平的”，服务是“垂直的”。

服务访问点：

就是在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方。

第2章物理层

1、物理层的特性：

P36

（1）机械特性

（2）电气特性（3）功能特性（4）过程特性

2、一个数据通信系统可划分为三大部分：

源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。

数据通信系统的模型P37图2-1

3、信号可以分为：

模拟信号（或连续信号）和数字信号（或离散信号）。

4、通信双方信息交互的三种基本方式：

P38

（1）单向通信又称单工通信

（2）双向交替通信又称半双工通信

（3）双向同时通信又称全双工通信

5、基带调制：

仅仅对基带信号的波形进行变化，使它与信道特性相适应。

变化后的信号仍然是基带信号。

这类调制称为基带调制。

带通调制：

使用载波的调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输。

经过载波调制后的信号称为带通信号。

最基本的带通调制方法有：

①调幅（AM）②调频（FM）③调相（PM）P38

调幅（AM）：

载波的振幅随基带数字信号而变化

调频（FM）：

载波的频率随基带数字信号而变化

调相（PM）：

载波的初始相位随基带数字信号而变化

6、信噪比：

就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为S/N

信噪比（dB）=

（dB）第二章作业三

信道的极限信息传输速率C=W

（1+S/N）（b/s）

W为信道的带宽（以Hz为单位）

信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。

7、

（1）屏蔽双绞线STP，无屏蔽双绞线UTP.

为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层，这就是STP.

（2）物理层下面的导向传输媒体：

双绞线（STP、UTP）、同轴电缆、光缆（多模光纤、单模光纤）。

（3）多模光纤：

许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，只适合近距离传输。

单模光纤：

可以使光线一直向前传播，而不会产生多次反射，制造成本较高。

（4）在光纤通信中常用的三个波段的中心分别位于0.85um,1.30um,1.55um.

0.85um波段的衰减性较大。

8、信道复用技术：

频分复用、时分复用p48码分复用P51第二章作业四

最基本的复用是：

频分复用、时分复用。

频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

（这里的带宽指频率带宽）

时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

它更有利于数字信号的传输。

码分复用CDM是另一种共享信道的方法。

码分多址CDMA

脉码调制PCM体制

PCM：

将模拟信号转化为数字信号的常用方法。

我国采用的是欧洲的E1标准（30路PCM）。

速率是2.048Mb/s.

北美的24路PCM（简称T1），速率是1.544Mb/s.

脉码调制的过程：

取样—量化—编码

编码器：

在发送端将模拟信号变换为数字信号的装置

解码器：

在接收端将收到的数字信号复原成模拟信号的装置

9、xDSL技术

DSL（DigitalSubscriberLine）数字用户线，x表示在数字用户线上实现的不同宽带方案

xDSL技术：

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。

标准模拟电话信号的频带被限制在300~3400kHz范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过1MHz。

ADSL把上行和下行带宽做成不对称的。

上行指从用户到ISP，而下行指从ISP到用户。

ADSL在用户线的两端各安装一个ADSL调制解调器。

我国目前采用的调制解调器实现方案是离散多音调DMT调制技术。

DMT调制技术采用频分复用的方法：

40kHz~1.1MHz高端频谱划分为许多子信道：

25个子信道用于上行信道，249个子信道用于下行信道。

每个子信道占据4kHz带宽（4.3125kHz），使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。

这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。

第3章数据链路层

1、数据链路层使用的信道主要由两种类型：

P63

点对点信道：

使用一对一的点对点通信方式。

广播信道：

使用一对多的广播通信方式。

数据链路层协议有许多，有三个基本问题是共同的：

（1）封装成帧

（2）透明传输

（3）差错控制

①已知：

数据M=101001，（k=6），CRC生成多项式P=1101，（n=3），求冗余位？

解答：

M=101001=X5+X3+X0=X5+X3+1

求被除数:

Xn*M=X3（X5+X3+1）=X8+X6+X3=101001000

除数P=1101（同为0，异为1）

求余数，余数R=001，就是冗余位/效验码

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

练习：

已知P=110011，接收方接收的码字为1010110001101，传输中是否有差错?

②CRC是一种常用的检错方法，FCS是添加在数据后面的冗余码。

2、差错检测：

P69第三章作业五

在传输过程中可能会产生比特差错：

1可能会变成0，0也可能变成1。

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。

例如：

误码率为10

时，表示平均每传送10

个比特就会出现一个比特的差错。

误码率与信噪比有很大的关系。

提高信噪比，可减小误码率.。

为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。

目前数据链路层广泛使用了循环冗余码CRC的检错技术。

仅用循环冗余检验CRC差错检测技术只能做到无差错接受。

“无差错接受”是指：

“凡是接受的帧，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”（有差错的帧就丢弃而不接受）

要做到“可靠传输”，就必须再加上确认和重传机制。

3.PPP协议的组成：

ppp协议有三个组成部分：

（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法。

（2）一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP.

（3）一套网络控制协议NCP.

PPP协议的帧格式：

P73图3-10

PPP有一个2个字节的协议字段:

若为0x0021，信息字段是IP数据报

若为0xC021,信息字段是链路控制协议LCP的数据

若为0x8021，则表示这是网络控制协议NCP的数据

4、字节填充

当信息部分出现和标志字段一样的比特组合时，如何解决透明传输问题？

当PPP使用异步传输时：

定义转义字符：

0x7D和使用字符填充法

将信息字段中出现的每一个一个0x7E字节转变成2字节序列（0x7D,0x5E）。

（标志字段）

若信息字段中出现一个0x7D的字节,则将其转变成2字节序列（0x7D,0x5D）。

（转义字符）

若信息字段中出现ASCII码的控制字符（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、零比特填充

PPP协议用在SONET/SDH链路时，使用同步传输（一连串的比特连续传送）。

PPP协议实现透明传输,采用零比特填充方法

具体做法是：

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。

6、CSMA/CD协议

①为通信简便，以太网采取2种措施：

A、采用无连接的工作方式，对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。

B、发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号。

②如何协调总线上各计算机的工作？

协调方法：

使用CSMA/CD协议：

载波监听多点接入/碰撞检测。

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。

③以太网的端到端往返时延2t称为碰撞窗口，或争用期。

以太网取51.2us为争用期的长度。

对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64B。

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64B。

以太网规定了最短有效帧长为64B，凡长度小于64B的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。

④二进制指数类型退避算法：

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。

确定基本退避时间：

一般是取为争用期2t。

定义重传次数k，k£

10，即k=Min[重传次数,10]

从整数集合[0,1,…,（2k-1）]中随机取出一个数记为r。

重传所需的时延就是r倍的基本退避时间

当重传超过10次k不再增大一直=10，当重传达16次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。

7、当G/L位为1时是全球管理；

当地址字段的G/L位为0时是本地管理。

8、扩展的以太网

9、交换机（PPT）

注意：

交换机是存储转发，且丢弃CRC检验有差错的帧、无效帧，之后才进行其他的处理。

10、虚拟局域网VLAN：

由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。

（理解PPT）

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。

第四章网络层

1、网络层提供的两种服务

2、网际协议IP

与IP协议配套使用的还有四个协议：

地址解析协议ARP逆地址解析协议RARP

网际控制报文协议ICMP网际组管理协议IGMP

3、划分子网：

等分子网，支持子网0（子网位可全0全1）

4、IP数据报的格式

一个IP数据报由首部和数据两部分组成。

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。

5、网际控制报文协议ICMP——种类有两种：

即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。

ICMP差错报告报文共有五种：

①终点不可达②源点抑制③时间超过④参数问题⑤改变路由（重定向）

ICMP询问报文：

回送请求和回答：

应用——PING使用了ICMP回送请求和回答报文

时间（Timestamp）请求或回答

6、路由信息协议RIP（RoutingInformationProtocol）

工作原理：

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协议的特点：

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）按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。

RIP协议最大的优点：

实现简单，开销较小

缺点：

当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器

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）。

路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。

7、在局域网上进行硬件多播

225.129.64.32

11100001100000010100000000100000

226.1.64.32

11100010000000010100000000100000

231.1.64.32

11100111000000010100000000100000

映射为相同以太网组播地址：

01-00-5E-01-40-20

第五章运输层

1.TCP/IP的运输层有两个不同的协议：

用户数据报协议UDP（UserDatagramProtocol）

（2）传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）.

在TCP/IP体系中：

使用TCP和UDP，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用户数据报.

UDP：

①在传送数据之前不需要先建立连接；

②对方的运输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认。

TCP：

①在传送数据之前需要先建立连接；

②对方的运输层在收到TCP报文后，需要给出确认；

③不提供广播或多播服务.

UDP不提供可靠交付.TCP要提供可靠的、面向连接的运输服务.

2.使用UDP和TCP协议的各种应用和应用层协议

应用

应用层协议

运输层协议

名字转换

DNS

UDP

文件传送

TFTP

路由选择协议

RIP

IP地址配置

BOOTP,DHCP

网络管理

SNMP

远程文件服务器

NFS

IP电话

专用协议

流式多媒体通信

电子邮件

SMTP

远程终端接入

TELNET

TCP

万维网

HTTP

FTP

3.运输层的端口号共分为下面两大类:

⑴服务器端使用的端口号:

这里又分为两类,最重要的一类叫做熟知端口号或系统端口号,数值为0-1023;

另一类叫做登记端口号,数值为1024-49151.

⑵客户端使用的端口号,数值为49152-65535.

4.UDP的主要特点：

•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。

5.UDP首部格式（理解）

6.TCP最主要的特点：

①TCP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）。

③TCP提供可靠交付（无差错、不丢失、不重复、按序到达）的服务，提供全双工通信。

④TCP允许通信双方的应用进程在任何时候都能发送数据

⑤接收缓存、发送缓存，用来临时存放双向通信的数据

⑥面向字节流。

7.信道利用率U:

U=TD/TD+RTT+TA;

TD=分组长度L/数据率C

吞吐量=LDATA/TD+RTT+TA

举例:

1200Km的信道的往返时间RTT=20ms，分组长度L=1200bit，发送数据C=1Mb/s,若忽略处理时间和TA，信道利用率为多少？

•TD=L/C=1200b/1Mb=1.2ms

•U=1.2ms/1.2ms+20ms=5.66%

速率提高到10Mb/s,则U=0.12ms/20.12ms≈0.6%

8.TCP报文段的首部格式（浏览）

最小、固定首部：

20B最大首部：

60B选项+填充4N字节

源端口、目的端口字段——各占2字节

序号字段——占4字节。

范围[0，232-1]，共232个序号。

序号循环使用

确认号字段——占4字节

数据偏移（即：

首部长度）——占4位.它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。

保留字段——占6位.紧急URG——占1位

确认ACK——占1位.当ACK1时确认号字段才有效。

当ACK0时，确认号无效。

推送PSH（PuSH）——占1位.发送方TCP将PSH置1，并立即创建一个报文段发出去.接收TCP收到PSH置1的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不对该数据进行队列处理。

复位RST（ReSeT）（/重建位、重置位）——占1位

同步SYN——占1位.终止FIN（FINis）——占1位

窗口字段——占2字节.最大窗口=216-1=64KB

检验和——占2字节。

紧急指针字段——占2字节

选项字段——长度可变

9.发送窗口.发送缓存见PPT

10.TCP流量控制（理解）

流量控制：

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。

TCP为每一个连接设有一个持续计时器。

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。

若持续计时器设置的时间到期，就发送一个零窗口探测报文段（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.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。

若窗口不是零，则死锁的僵局就可以打破了。

死锁:

B窗口为0,A停止发送,B清出一些空间,向A发送消息表示可以接收数据,但是消息丢失,A没有收到消息,但是A、B双方都在等待,即死锁.。

11.糊涂窗口综合症:

设想一种情况:

TCP接收方的缓存已满,而交互的应用进程一次只从接收缓存中读取1个字节（这样就使接收缓存空间仅腾出1个字节）,然后向发送方发送确认,并把窗口设置为1个字节（但发送的数据报是40字节长）.接着,发送方又发来1个字节的数据（请注意,发送方发送的IP数据报是41字节长）.接收方发回确认,仍然将窗口设置为1个字节.这样进行下去,使网络的效率很低.

12.TCP的拥塞控制

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）

出现资源拥塞的条件：

∑对资源需求>

可用资源

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。

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。

分组的丢失是网络发生拥塞的征兆，而不是原因

RFC2581定义了进行拥塞控制的4种算法：

慢开始;

拥塞避免;

快重传;

快恢复

慢开始和拥塞避免算法的实现举例

（拥塞窗口cwnd置为1,慢开始门限的初始值设置为16个报文段,即ssthresh=16）

第6—10章

1、因特网的域名结构：

M三级域名.二级域名.顶级域名

顶级域名三大类

A、国家顶级域名nTLD：

又常记为ccTLD，如:

cn表示中国，us，uk等，共247个

B、通用顶级域名：

com（公司企业），net（网络服务机构）org（非营利性的组织）int（国际组织）edu（美国专业的教育机构）gov（美国的政府部门）mil（美国的军事部门）

C、基础结构域名：

这种顶级域名只有一个，即arpa.用于反向域名解析，又称反向域名.

2、计算机网络上的通信面临的四种威胁：

（1）截获：

攻击者从网络上窃听他人的通信内容

（2）中断：

攻击者有意中断他人在网络上的通信

（3）篡改：

攻击者故意篡改网络上传送的报文

（4）伪造：

攻击者伪造信息在网络上传送

上诉威胁分为两大类：

即被动攻击和主动攻击，截获信息的攻击为被动攻击。

3、目前因特网提供的音频/视频服务大体上分为三种类型：

（1）流式存储音频/视频

（2）流式实况音频/视频（3）交互式音频/视频

4、802.11是无线以太网的标准，它使用星形拓扑，其中心叫做接入点AP

凡使用802.11系列协议的局域网又称Wi-Fi，意思是“无线保真度”，因此Wi-Fi几乎成了无线局域网WLAN的同义词。

现在许多地方，如办公室、机场、快餐店、旅馆、购物中心等都能够向公众提供有偿或无偿接入Wi-Fi的服务，这样的地点就叫做热点。

由许多热点和接入点AP连接起来的区域叫做热区。

热点也就是公众无线入网点。

几种常用的802.11无线局域网

标准频段数据速率

802.11b2.4GHz最高为11Mb/s

802.11a5GHz最高为54Mb/s

802.11g2.4GHz最高为54Mb/s

5、IPv6

①IPv6的基本首部：

在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部。

所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷（payload）或净