计算机网络版知识整理

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1、网络是指“三网” ，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。 网络向用户提供功能:连通性,共享. 网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。 电路交换的三个阶段：建立,连接通信,释放连接.分组交换的优点: 高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。 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 分组交换带来的问题: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。 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。三种交换:电路交换,报文交换,分组交换 不同作用范围的网

2、络: 广域网 WAN 局域网 LAN 城域网 MAN 个人区域网 PAN 从网络的使用者进行分类: 公用网 专用网 接入网 AN ，它又称为本地接入网或居民接入网。计算机网络的性能指标: 速率 带宽 吞吐量 时延 利用率 计算机网络的非性能特征:费用 质量 标准化 可靠性 可扩展性和可升级性 易于管理和维 护 网络协议，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。 网络协议的组成要素 : 语法 数据与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 事件实现顺序的详细说明。体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。 TCP/IP 是

3、四层的体系结构：应用层、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 协议是“水平的” ，即协议是控制对等实体之间通信的规则。 服务是“垂直的” ，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。 服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，命令便是服务原语 言。物理层特性 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。电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 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。 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。信息交互方式：单向通信（

4、单工通信）双向交替通信（半双工通信）双向同时通信（全双 工通信）调制方法：调幅(AM) 调频(FM) 调相(PM) 光纤：多模（近距离）单模（远近都可）信道复用技术 频分复用、时分复用和统计时分复用（波分复用 码分复用 ） 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。 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。 波分复用 WDM：波分复用就是光的频分复用 码分复用 CDMA 的重要特点：每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互 相正交(orthogonal)。在实用的系统中是使用伪随机码序列。 两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和 T 的规格化内积(inner

5、product)都是 0 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是 1 。数据链接层三个基本问题 ： (1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制 这时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。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，还原原来的信息。CSMA/CD 协议总线特点：总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。其他所有的计算机（A, C

6、和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据 帧而不能够收下来。具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。载波监听多点接入/碰撞检测 CSMA/CD 截断二进制指数类型退避算法 ： 确定基本退避时间，一般是取为争用期 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。当重传达 16 次仍不能成功时 即丢弃该帧，并向高层报告。 虚电路服务与数据报服务的对比对比的方面虚电路服务数据报服务思路可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来 保证连接的建立必须有不需要终点地址仅在连接建立阶段使用，每 个分组使用短的虚电路号每个分

7、组都有终点的完整地 址分组的转发属于同一条虚电路的分组均 按照同一路由进行转发每个分组独立选择路由进行 转发当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚 电路均不能工作出故障的结点可能会丢 失分组，一些路由可能会发 生变化分组的顺序总是按发送顺序到达终点到达终点时不一定按发送顺序端到端的差错处理和流量控 制可以由网络负责，也可 以由用户主机负责由用户主机负责IP 地址分类： A：首位为 0；1.0.0.0126.0.0.0；主机号 24 位 B：前两位为 10；128.1.0.0191.255.0.0；主机号 16 位 C：前三位为 110；192.0.1.0223.255.255.0；主机号 8

8、位 主机号为 0 的网络地址，表示网络本身。例如 202.120.95.0 表示一个 C 类网络。 主机号全为 1 的地址保留做为定向广播。例如 202.120.95.255 表示一个广播地址。 127.0.0.0 保留用于环回用来测试 TCP/IP 以及本机进程间的通信。ARP，即地址解析协议，实现通过 IP 地址得知其物理地址。 工作流程： 1、ARP 进程在本局域网上广播发送一个 ARP 请求分组； 2、在本局域网上所有主机上运行的 ARP 进程都收到此 ARP 请求分组； 3、主机 B 在 ARP 分组中见到自己的 IP 地址，就向主机 A 发送 ARP 响应分组，并写入自 己的硬件地

9、址； 4、主机 A 收到主机 B 的 ARP 响应分组后，就在其 ARP 高速缓存中写入主机 B 的 IP 地址 到硬件地址的映射。RIP：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，是因特网的标准协 议，最大优点就是简单。是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文： (1) 先修改此 RIP 报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为 X，并把所有的 “距离”字段的值加 1。 (2) 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤： 若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。否则，若下一跳字段给出 的

10、路由器地址是同样的，则把收到的项目替换原路由表中的项目。否则，若收到项目中的 距离小于路由表中的距离，则进行更新，否则，什么也不做。 (3) 若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器， 即将距离置为 16（距离为 16 表示不可达） 。 (4) 返回。OSPF 协议的基本特点 “开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。 “最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法 SPF OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先” 。 是分布式的链路状态协议。 UDP 的主要特点:UDP 是

11、无连接的,UDP 使用尽最大努力交付，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 最主要的特点 ： 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。 几种拥塞控制方法：慢开始和拥塞避免，快重传，快恢复。慢开始算法的原理 ：在主机刚刚开始发送报文段时可先设置拥塞窗口 cwnd = 1，即设置 为一个最大报文段 M

12、SS 的数值。 在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口加 1，即增加一个 MSS 的数值。 用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口 cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。计算机网络上的通信面临以下的四种威胁：(1) 截获从网络上窃听他人的通信内容。(2) 中断有意中断他人在网络上的通信。(3) 篡改故意篡改网络上传送的报文。 (4) 伪造伪造信息在网络上传送。所谓常规密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密码体制。公钥密码体制使用不同的加密密钥与解密密钥，是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥 在计算上是不可行的”密码体制。 1-17 收发两端之间的传输距离为 1000km，信号

13、在媒体上的传播速率为 2.3108。试计算 以下两种情况的发送时延和传播时延：（1）数据长度为 107bit，数据发送速率为 100kbit/s，传播距离为 1000km，信号在媒体上的传播速率为 2108m/s。 （2）数据长度为 103bit，数据发送速率为 1Gbit/s，传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。 答：（1）：发送延迟=107/（1001000）=100s 传播延迟=10001000/（2108）=510- 3s=5ms（2）：发送延迟=103/（109）=10-6s=1us 传播延迟=10001000/（2108）=510-3s=5ms1-18、假设信号在媒体上的传播速率

14、为 2.3108m/s。媒体长度 l 分别为：(1)10cm(网卡)(2) 100m(局域网)(3)100km(城域网)(4)5000km(广域网) 试计算当数据率为 Mb/s1 和 10Gb/s 时在以上媒体中正在传播的比特数。答：传播时延=信 道长度/电磁波在信道上的传播速率时延带宽积=传播时延*带宽 （1）0.1m/2.3/1081108b/s=0.000435bit（2）100m/2.3/1081108b/s=0.435bit（3）100000/2.3/1081108=435bit（4）5106/2.3/1081108=21739bit3-08要发送的数据为 101110。采用 CRC

15、 的生成多项式是 P(X)=X3+1。试求应添加在数 据 后面的余数。解：余数是 011。2-16 共有 4 个站进行码分多址 CDMA 通信。4 个站的码片序列为：A：（-111+1+1 1+1+1）B：（-11+1-1+1+1+1-1）C：（-1+11+1+1+1-1-1）D：（-1+111-11+1- 1） 现收到这样的码片序列：（-1+13+1-13+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：SA=（11311311）8=1，A 发送1SB=（11311311）8=1，B 发送 0SC=（11311311）8=0，C 无发送 SD=（11311311）8

16、=1，D 发送 13-20 假定 1km 长的 CSMA/CD 网络的数据率为 1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为 200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。 答：对于 1km 电缆，单程传播时间为 1200000=510-6s，即 5us，来回路程传播时间为 10us。 为了能够按照 CSMA/CD 工作，最短帧的发射时间不能小于 10us。以 1Gb/s 速率工作， 10us 可以发送的比特数等于：10000 因此，最短帧是 10000 位或 1250 字节长。设置慢开始门限状态变量 ssthresh 慢开始门限 ssthresh 的用法如下： 当 cwnd ssthresh 时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。 当 cwnd = ssthresh 时，既可使用慢开始算法，也可使用拥塞避免算