计算机网络期末考试复习资料

第一章概论

一、 计算机网络特征

1) 目的是实现计算机资源共享
2) 互联网的计算机系统是自治的系统
3) 互联计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议

二、 计算机网络的分类

1) 广域网
2) 城域网
3) 局域网
4) 个人局域网

三、 拓扑结构

  • 1) 星状拓扑

    • a) 中心节点是全网性能与可靠性的瓶颈
    • b) 结构简单,易于实现,便于管理
    • c) 任何两节点通信都需要经过中心节点
  • 2) 环状拓扑

    • a) 连接成闭合环路
    • b) 数据沿一个方向穿送
    • c) 结构简单,延时确定
    • d) 每个节点都是瓶颈,一个GG,全部GG
    • e) 需要复杂的环维护协议
  • 3) 总线型拓扑

    • a) 广播方式收发数据
    • b) 每次只能一个人发送数据
    • c) 结构简单
  • 4) 树状拓扑

    • a) 信息交换在上下节点之间进行
    • b) 是星型拓扑的扩展
  • 5) 网状拓扑

    • a) 可靠性高
    • b) 结构复杂,需要路由选择、流量控制和拥塞控制

四、分组交换

i. 数据报方式

  1. 同一报文的不同分组可以经过通信子网的不同路径
  2. 分组到达可能乱序、重复或丢失
  3. 每个分组自带源和目标地址
  4. 延迟较大

ii. 虚电路方式

  1. 传输前,先建立虚电路
  2. 所有分组通过虚电路顺序穿送,不必带地址,不会出现丢失等问题
  3. 路由只需要差错检测,不进行路由选择
  4. Router可以和多个主机同时建立多条虚电路

五、 虚电路方式的三个阶段

iii. 建立

  1. 路由器通过选择协议确定下一跳
  2. 下个路由器继续确定
  3. 重复,直至到目的地,最后一个路由像发起方发送“呼叫分组”

iv. 传输

  1. 以存储转发方式顺序传送分组

v. 释放

  1. 反着建立顺序依次释放

第二章 网络体系结构和网络协议

一、 什么是协议

一组控制数据交互过程的通信规则,三要素:语义,语法,时序

二、 OSI参考模型

  1. 物理层
    a) 建立,管理,释放物理连接,实现比特流(bit)的传输

  2. 数据链路层

    • a) 在物理层比特流的基础上,通过建立数据链路,有差错控制和流量控制
    • b) 传输单元是frame
  3. 网络层

    • a) 通过路由选择算法,为分组选择适当的传输路径
    • b) 流量控制、拥塞控制和网络互连功能
    • c) 传输单元Packet
  4. 传输层

    • a) 不同计算机中进程通信
    • b) 可靠
    • c) 端到端
    • d) 传输单元Message
  5. 会话层

    • a) 维护两个主机之间连接的建立,管理和终止
  6. 表示层

    • a) 通信系统之间数据格式转换,加密解密,压缩恢复
  7. 应用层

    • a) 协同工作的程序之间的通信过程控制

三、 TCP/IP参考模型

  1. 主机-网络层

    • a) 收发IP分组
    • b) 开放
  2. 互联网层

    • a) 尽力而为的IP协议
  3. 传输层

    • a) TCP
    • b) UDP
  4. 应用层

    • a) TELNET
    • b) FTP
    • c) SMTP
    • d) 。。。

四、 两种模型的关系

  1. OSI模型与协议结构复杂,实现周期长,运行效率低
  2. TCP/IP模型在服务、接口和协议的区分不清楚,主机-网络层没有很好的分开

五、 面向连接的服务和无连接的服务

  1. 面向连接的服务

    • a) 要有建立维护释放三大过程
    • b) 分组不需要携带目的节点地址
    • c) 发送者在一段放入数据,接受端从另一端取出,分组顺序不变,可靠性好,效率低
  2. 面向无连接的服务

    • a) 每个分组都要携带源和目的地址,分组转发是独立的
    • b) 不需要建立维护释放
    • c) 接收顺序可能是乱序、丢失或重复
    • d) 简单,效率高

六、 名词解释

  1. CCITT

    • a) Consultative Committee on International Telegraph and Telephone
    • b) 国际电报与电话咨询委员会
  2. ISO

    • a) International Standards Organization
    • b) 国际标准化组织
  3. RFC

    • a) Request For Comment
    • b) 请求评价(文档)
  4. IEEE

    • a) Institute of Electrical and Electronics Engineers
    • b) 电气电子工程师协会
  5. EIA

    • a) Electronic Industries Association
    • b) 电子工业协会

第三章 物理层

一、 物理层的基本功能

  1. 根据传输介质的不同,制定相应的物理层协议
  2. 屏蔽物理层所采用的传输介质,通信设备与通信技术的差异性

二、 通信的三种类型

  1. 单工

    • a) 信号只能往一个方向传输
  2. 半双工

    • a) 信号可以双向穿送,但必须交替进行
  3. 全双工

    • a) 信号可以同时双向穿送

三、 同步与异步

  1. 同步

    • a) 通信双方要在时间基准上保持一致——同步
      • 位同步:微小的时钟频率差异将导致错误的出现
        • 外同步法:多发一段同步时钟信号
        • 内同步法:信号自含时钟编码方法
      • 字符同步:8位发送,也得8位接收
        • 同步传输:将字符组织成组,以组为单位连续穿送,每组字符之前加一个或多个SYN,根据SYN确定数据字符的起始和终止。
        • 异步传输:每个字符作为独立的整体进行发送,有特定的起始位和终止位。

四、 传输介质

  1. 双绞线

    • a) 1对、2对或4对相互绝缘的铜导线组成
    • b) 相互绞合最小化电磁干扰
  2. 同轴电缆

    • a) 抗干扰能力强
  3. 光纤

    • a) 通过内部全反射传输一束经过编码的光信号
    • b) 单模光纤性能更优
    • c) 光纤信号衰减小,不受电磁干扰,噪声影响
    • d) 长距离传输,保持低误码率

五、 数据编码的技术

  1. ASK(振幅键控)改变振幅来表示数字信号0、1
  2. FSK(移频键控)改变信号角频率表示数字信号0、1
  3. PSK(移相键控)改变载波信号的相位值表示数字信号0、1
  4. NRZ(非归零码)低电平表示0,高电平表示1
  5. 曼彻斯特编码:0从上到下,1从下到上
  6. 差分曼彻斯特编码:0跳变,1不跳变

六、 多路复用技术

  1. 时分:为多个信道分配互不重叠的时间片

    • a) 方法简单,易于实现
    • b) 信道资源浪费
  2. 频分:以信道频率为对象,设置多个频带互不重叠的信道

  3. 波分:每个用户分配一种码型

    • a) 经过光栅统一,再经过光栅分开

七、 名词解释

  1. STP

    • a) Shield Twisted Pair
    • b) 屏蔽双绞线
  2. UTP

    • a) Unshielded Twisted Pair
    • b) 非屏蔽双绞线
  3. LED

    • a) 发光二极管
  4. FDMA

    • a) Frequency Division Multiple Access
    • b) 频分多址
  5. TDMA

    • a) Time division multiple access
    • b) 时分多址
  6. CDMA

    • a) Code Division Multiple Access
    • b) 码分多址

第四章 数据链路层

一、 差错的产生

  1. 二进制比特的数据传输过程中被传错

二、 检错码和纠错码

  • 纠错码:为每个传输单元加上足够多的冗余信息,并能自动纠正
  • 检错码:加上一定的冗余信息,可以发现差错,重传

原理简单,实现容易的检错码广泛使用。

三、 CRC工作原理

  1. 特点:检错能力强,实现容易
  2. CRC原理

    • a) 发送方:

      • 发送数据f(x) * G(x)的最高幂值xk % 约定的生成多项式G(x) = 余数多项式R(x)
      • 发送的数据 = f(x) + R(x)
    • b) 接收方

      • 用接收到的多项式f`(x) % G(x) 看结果是否等于R(x),是表示无差错,否 otherwise
      • 发现差错,通知重传
  3. 数据传输没有出错,接收端校验可整除

四、 数据链路层

  1. 基本概念

    • a) 数据链路 = 实现协议的硬件 + 软件 + 物理线路
    • b) 发现和纠正物理线路中的传输差错
  2. 主要功能

    • a) 链路管理:建立、维护和释放
    • b) 帧同步:接收端能区分一帧的开始位和结束位
    • c) 流量控制
    • d) 差错控制
    • e) 透明传输:保证能传输任何内容的帧,引入了“转义字符”,“0比特插入/删除”
    • f) 寻址

五、 HDLC协议

  1. 0比特插入法

    • a) 数据中间出现5个连续的1就给他后面插一个0保证不出现6个连续的1
    • b) 接收后,找到所有连续的5个1,把他后面一位删掉
  2. HDLC工作原理

    • a) 简化信息帧:信息帧标志,发送帧序号,接收帧序号,探寻/终止位,高层数据
    • b) 建立数据链路 -> 数据帧传输 -> 释放数据链路
    • c) 探寻位P与应答位F成对出现
    • d) 接收序号可以捎带确认

六、 PPP协议

  1. 特点

    • a) 简单,适用范围广
    • b) 只支持点-点连接
    • c) 只支持全双工
    • d) 没有流量控制
    • e) 没有帧序号
    • f) 支持异步、同步传输链路
  2. PPP协议帧类型

    • a) 要进行通信,端主机首先发送LCP帧,建立,配置,测试PPP数据链路
    • b) 建立后,NCP选择配置网络层协议
    • c) PPP信息帧就可以传送了
  3. 工作原理

    链路静止 -> 建立链路 -> 协商链路配置 -> 认证 -> NCP协商网络层协议 -> 发送PPP数据帧 -> 释放网络层连接 -> 释放PPP连接

第五章 介质访问控制子层

一、 基本概念

  1. 局域网

    • a) 以太网
    • b) 令牌环网
    • c) 令牌总线
  2. 共享介质

  3. 多路访问

  4. 冲突

二、 令牌总线网

  1. 总线拓扑结构中,利用令牌分配公用总线访问权限的一种局域网
  2. 令牌是控制帧,任何节点只有拿到令牌才能有对总线的访问权
  3. 环状
  4. 令牌持有有时间限制
  5. 控制接入节点数量,数据传输实时性可以保障
  6. 不发生冲突,重负载情况下,信道利用率高,但是复杂,需要维护逻辑环

三、 以太网

  1. 以太网采用CSMA/CD介质访问控制方法
  2. IEEE 802.3
  3. 克服网络性能与规模的矛盾

    • a) 提速
    • b) 共享 -> 交换
    • c) 互联

四、 CSMA/CD

带有冲突检测的载波侦听多址访问,思想来自ALOHANET
先听后发,边听边发,冲突停止,延迟重发

  1. 特点

    • a) 算法简单,易于实现
    • b) 适用于对传输实时性要求不高的环境
    • c) 负荷较低时吞吐率较好,延迟较低
  2. 载波侦听

    • a) 数据采用曼彻斯特编码,没有数据传输,电平不跳变
  3. 冲突检测

    • a) 电磁波传输需要时间,最大有5us延时
    • b) 最小帧长度64B
  4. 发现冲突,停止发送

    • a) 冲突加强干扰排序信号32bit,确保每个节点都知道有冲突出现了,并立即丢弃冲突帧
  5. 随机延时重发

    • a) 最大重发次数16次
    • b) 延时时间是冲突窗口值得整数倍

五、 以太网帧结构

数据字段46~1500B

六、 接收数据帧的流程

七、 高速以太网

  1. 100Mbps

    • a) IEEE 802.3u
    • b) 保留着传统Ethernet的帧格式与最小、最大帧长度等特征
    • c) 支持半双工与全双工工作模式
  2. 1000Mbps

    • a) IEEE 802.3z
    • b) 保留着传统Ethernet的帧格式与最小、最大帧长度等特征
  3. 10GbE

    • a) 只工作在全双工方式
    • b) 不再采用CSMA/CD协议
  4. 100GbE

    • a) 802.3ba

八、 交换以太网

  • 交换机:
    • 建立维护MAC地址与交换机端口号对应关系的映射表
    • 在发送主机和接收主机之间建立虚连接
    • 完成帧的过滤与转发
    • 执行生成树协议,防止出现环路

九、 无线局域网

  1. 无争用服务:基站轮询的方式周期性广播
  2. 争用服务:CSMA/CA

十、 CSMA/CA

  1. 用户在发送数据之前先监听信道,信道占用则不发送数据。空闲的话,多监听一个DIFS,发送第一帧。
  2. 接收到第一帧后的一个SIFS后,返回ACK,
  3. 推迟发送,NAV
  4. NAV为0之后,再等一个DIFS,再利用退避算法争用窗口

第六章 网络层

一、 IP地址划分方法

  • a) ABC类最高位是0,10,110

二、 为什么需要IP层地址

  • b) IP层地址主要是为了路由器间通信,而路由器是网络层设备
  • c) MAC地址是每个设备独有的,但是设备是可以离开某个区域的,IP是带有地理位置功能的,可以迅速粗略定位

三、 子网划分

  1. VLSM
  2. CIDR

四、 IP分组交付

  1. 直接交付:源主机和目的主机在同一个网络
  2. 间接交付:源主机和目的主机不在同一个网络

五、 路由选择算法

  1. D-V算法:把自己对网络的认识发送给邻居。RIP协议
  2. SPF算法:路由器每隔30分钟,泛洪向所有路由器发送LSA

    • a) 一个AS,最好划分多个区域,不能形成环路

六、 IP: Best Effort WHY?

简单

七、 ARP和RARP

  • ARP: IP -> MAC
  • RARP: MAC -> IP

第七章 传输层

  1. 累积确认:

    • a) 定义: 接收方一般采用累积确认的方式.即不必对收到的分组逐个发送确认,而是对按序到达的最后一个分组发送确认,这样就表示:到这个分组为止的所有分组都已正确收到了
    • b) 优点:  容易实现,即使确认丢失也不必重传
    • c) 缺点:  不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息
  2. Go-back-N(回退N):

    • a) 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
  3. TCP特点

    • a) TCP 连接的每一端都必须设有两个窗口 一个发送窗口和一个接收窗口
    • b) TCP 可靠传输机制用字节的序号进行控制.TCP 所有的确认都是基于序号而不是基于报文段
    • c) TCP 两端的四个窗口经常处于动态变化之中
    • d) TCP连接的往返时间 RTT 也不是固定不变的.需要使用特定的算法估算较为合理的重传时间
    • e) TCP 标准没有规定对不按序到达的数据应如何处理.通常是先临时存放在接收窗口中,等到字节流中所缺少的字节收到后,再按序交付上层的应用进程
    • f) TCP 要求接收方必须有累积确认的功能,这样可以减小传输开销

一、 常用端口号

  1. UDP常用

    • a) DNS 53
    • b) DHCP 67/68
    • c) TFTP 69
    • d) SNMP 161/162
    • e) RIP 520
  2. TCP常用

    • a) FTP 20(数据连接) 21(控制连接)
    • b) TELNET 23
    • c) SMTP 25
    • d) HTTP 80
    • e) BGP 179

二、 UDP工作原理

……

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