计算机网络各章复习.doc

计算机网络复习第一章 概述1. 网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。2. 计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性和共享。3. 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 4. 网络通过路由器互联构成互联网。最大的互联网是因特网。5. 因特网的组成：边缘部分和核心部分边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。有两种通信方式：客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式 ，对等方式 （P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式 核心部分：由许多网络和把它们互连起来的路由器组成。 电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段：建立连接-通信-释放连接。 计算机数据具有突发性。这导致通信线路的利用率很低。 分组交换：存储转发 6. 网络的类别： 不同作用范围：广域网、城域网、局域网、个人区域网 不同使用者：公用网、专用网7. 计算机网络的性能指标：速率(b/s)、带宽(b/s)、吞吐率、时延、利用率 总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。 8. D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，U 是网络的 利用率9. 相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。 “分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题 就比较易于研究和处理。 10. 五层协议结构：应用层，运输层，网络层，数据链路层，物理层。11. 实体(entity) 表示任何可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进行通信的规则的集合。 协议是“水平的”，服务是“垂直的”。第2章 物理层1. 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即： 机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。同时还要完成传输方式的转换。 数据通信系统的模型2. 数据通信的方式可以分为单工通信，半双工通信，全双工通信。3. 香农公式C = W log2(1+S/N) b/s ，W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；S 为信道内所传信号的平均功率；N 为信道内部的高斯噪声功率。 4. 传输媒体可分为：导向传输媒体和非导向传输媒体。5. 双绞线：电话系统、局域网使用最多。屏蔽双绞线 STP ，无屏蔽双绞线 UTP 。6. 同轴电缆：有线电视网。7. 光纤：多模光纤（近距离），单模光纤。8. 无线传输所使用的频段很广。短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。微波在空间主要是直线传播：地面微波接力通信，卫星通信。9. 频分复用FDM(Frequency Division Multiplexing) 的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。10. 时分复用TDM(Time Division Multiplexing) 的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。时分复用有利于数字信号的传输。11. 统计时分复用STDM(Statistic TDM)：提高了线路利用率。12. 波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)：光的频分复用。13. 码分复用CDM(Code Division Multiplexing) ：常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。14. 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)，即内积为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 。一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 1。 15. 我国采用的PCM标准是欧洲的 E1 标准。E1 的速率是 2.048 Mb/s。16. ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线，是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造。用户线越细，信号传输时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。17. 用户到因特网的宽带接入方法有非对称数字用户线xDSL(用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造)、光纤同轴混合网HFC(在有线电视网的基础上开发)和FTTx（光纤到。），使用最多的是ADSL。第三章1. 链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。数据链路(data link) 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。最常用的方法是网络适配器（简称网卡）。2. 链路层使用的信道主要有点对点信道和广播信道。3. 数据链路层的协议数据单元-帧。4. 数据链路层的三个基本问题是：封装成帧，透明传输，差错检测。5. 封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。6. 透明传输：字节填崇（异步），零比特填充（同步，连续5个1后面加0）。7. 如果传输过程中未出现差错，那么经过CRC检验后得出的余数是0.FCS冗余码8. 点对点协议PPP是数据链路层使用最多的一种协议，特点：简单；只检测差错，不纠正差错；不使用序号，不进行流量控制；可同时支持多种网络层协议。用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。 9. PPP 协议有三个组成部分 ：一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。 10. PPP协议的帧格式11. 局域网具有如下的一些主要优点：具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网；便于系统的扩展和逐渐地演变；提高了系统的可靠性、可用性和残存性。12. 局域网的拓扑结构:星形，环形，总线形，树形。13. 共享通信媒体资源的方法：静态划分信道（各种复用技术），动态媒体接入控制，又称多点接入。14. 适配器又叫网络接口卡，简称网卡。进行数据串行传输和并行传输的转换，数据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。计算机的硬件地址在适配器的ROM中，IP地址在存储器中。15. 以太网采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。 以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。16. 以太网采用协议是CSMA/CD载波监听多点接入/碰撞检测，以争用方式接入共享信道 17. 以太网的端到端往返时延2称为争用期，或碰撞窗口。如果以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率，则碰撞的机会很小。在使用CSMA/CD协议时，只能进行半双工通信。18. 以太网使用集线器的双绞线以太网，物理上是星形网，逻辑上是总线形网。集线器工作在物理层，只转发比特，不碰撞检测。星形网10BASE-T。19. 48 位的 MAC 地址实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。20. 以太网的适配器有过滤功能，只接受单播帧，广播帧，多播帧。21. 使用集线器可以在物理层扩展以太网。22. 在数据链路层扩展局域网是使用网桥。优点：对帧进行转发和过滤，增大吞吐量；扩展网络物理范围；提高可靠性；可互联不同物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网。缺点：增加时延，可能产生广播风暴。23. 交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层），工作在全双工方式，交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。 24. 速率达到或超过 100 Mb/s 的以太网称为高速以太网。100BASE-T 以太网又称为快速以太网，吉比特以太网，10吉比特以太网。可使用高速以太网进行宽带接入。第四章1. 网络层向上只提供简单灵活、无连接的、尽最大努力交付的数据服务。网络层不提供服务质量的承诺，进程间的通信的可靠性由运输层负责。2. 分类的IP地址由网络号字段和主机号字段组成。0127是A类地址，128191是B类地址，192223是C类地址，224239是D类地址，240255是E类地址。3. 网络层和网络层以上使用IP地址，数据链路层及以下使用MAC地址。4. 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。后面是一些可选字段，其长度是可变的。 5. 首部长度占 4 位，可表示的最大数值,是 15 个单位(一个单位为 4 字节),因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节。6. 总长度占 16 位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU。7. 标识(identification) 占16位，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据包。8. 标志(flag) 占3位，目前只有前两位有意义。标志字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF =1 表示后面“还有分片”。MF =0 表示最后一个分片。标志字段中间的一位是 DF (Dont Fragment) 。只有当 DF =0 时才允许分片。 9. 片偏移(12 位)指出：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。10. 生存时间(8 位)记为 TTL (Time To Live)数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。11. 每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题。12.13.14. 从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个位。15. 无分类域间路由选择CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR 地址块”。 16. CIDR的IP地址与子网掩码逐位进行AND运算，可得出网络地址。17. 一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。18. 前缀长度不超过 23 位的 CIDR 地址块都包含了多个 C 类地址。这些 C 类地址合起来就构成了超网。CIDR 地址块中的地址数一定是 2 的整数次幂。19. “转发”(forwarding)就是路由器根据转发表将用户的 IP 数据报从合适的端口转发出去。“路由选择”(routing)则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由。20. 路由选择协议：内部网关协议（RIP和OSPF），外部网关协议（BGP）。21. 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允许包含15个路由器，只适合小型网络22. RIP协议三个要点：仅和相邻路由器交换信息。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。 按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。 23. OSPF开放最短路径优先，是分布式的链路状态协议。三个要点：向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法；发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息；只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。 24. BGP边界网关协议，是不同AS的路由器之间交换路由信息的协议，是一种路径向量路由选择协议，只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由（不能兜圈子），而并非要寻找一条最佳路由。是可靠传送，使用TCP连接来传输BGP报文。25. ICMP网际控制报文协议是IP层协议，ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP 不是高层协议，而是 IP 层的协议。 26. ICMP报文种类：ICMP差错报告报文（终点不可达，源点抑制，时间超过，参数问题，重定向）和ICMP询问报文（回送请求和回答，时间戳请求和回答）。27. ICMP的一个重要应用是PING分组网间探测， 用来测试两个主机之间的连通性。PING使用了ICMP的回送请求和回答。28. 多播使用组地址 IP 使用 D 类地址支持多播。多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址。 大大节约网络资源。IP多播需要使用IGMP协议和多播路由选择协议。29. 为了使路由器知道多播组成员的信息，需要利用网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)。30. 专用地址用于内部通信，采用专用IP地址的互联网称为专用网。使用IP隧道技术实现虚拟专用网。远程接入VPN。需要在专用网连接到因特网的路由器上安装 NAT 软件。装有 NAT 软件的路由器叫做 NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球地址 IP。第五章 运输层1. 两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信。 应用进程之间的通信又称为端到端的通信。 2. 运输层功能：1.运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。2.运输层还要对收到的报文进行差错检测。3. 运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的 TCP传输控制协议 和无连接的 UDP用户数据报协议。 当运输层采用面向连接的 TCP 协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工的可靠信道。当运输层采用无连接的 UDP 协议时，这种逻辑通信信道是一条不可靠信道。 4. 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 报文或用户数据报。 5. UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 是一种最有效的工作方式。6. TCP 则提供面向连接的服务。TCP 不提供广播或多播服务。由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。7. 在协议栈层间的抽象的协议端口是软件端口。路由器或交换机上的端口是硬件端口。硬件端口是不同硬件设备进行交互的接口，而软件端口是应用层的各种协议进程与运输 实体进行层间交互的一种地址。8. 端口用一个 16 位端口号进行标志。端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程。9. 三类端口：熟知端口，数值一般为 01023。登记端口号，数值为102449151，为没有熟知端口号的应用程序使用的。使用这个范围的端口号必须在 IANA 登记，以防止重复。客户端口号或短暂端口号，数值为4915265535，留给客户进程选择暂时使用。当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的动态端口号。通信结束后，这个端口号可供其他客户进程以后使用。 10. UDP特点：UDP 是无连接的；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；面向报文；支持一对一，一对多，多对一，多对多的交互通信；首部开销小。11. TCP的主要特点：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。 12. TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点，称为套接字或插口。13. 停止等待协议能够在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。每发完一个分组就停止发送，等待对方确认。收到确认后再发。分组需编号。14. 发完一个分组设置一个超时计数器，用于自动重传，这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ (Automatic Repeat reQuest)。ARQ 表明重传的请求是自动进行的。接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组 。15. 停止等待协议的信号利用率太低 。16. 连续ARQ协议可提高信道利用率。17. 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。18. TCP 的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。19. TCP 两端的四个窗口经常处于动态变化之中。20. 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。 21. 22. 源端口和目的端口字段各占 2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。 23. 序号字段占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。 24. 确认号字段占 4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。 25. 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。“数据偏移”的单位是 32 位字（以 4 字节为计算单位）。 26. 紧急 URG 当 URG = 1 时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。27. 确认 ACK 只有当 ACK = 1 时确认号字段才有效。当 ACK = 0 时，确认号无效。 28. 推送 PSH (PuSH) 接收 TCP 收到 PSH = 1 的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。 29. 复位 RST (ReSeT) 当 RST = 1 时，表明 TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。30. 同步 SYN 同步 SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文。 31. 终止 FIN (FINis) 用来释放一个连接。FIN = 1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。 32. 窗口字段 占 2 字节，用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节。33. 检验和 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。34. 紧急指针字段 占 16 位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）。 35. 运输连接就有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。 36. A 的 TCP 向 B 发出连接请求报文段，其首部中的同步位 SYN = 1，并选择序号 seq = x，表明传送，数据时的第一个数据字节的序号是 x。37. B 的 TCP 收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。B 在确认报文段中应使 SYN = 1，使 ACK = 1，其确认号ack = x+1，自己选择的序号 seq = y。38. A 收到此报文段后向 B 给出确认，其 ACK = 1，确认号 ack = y +1，A 的 TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。 39. 40. A 把连接释放报文段首部的 FIN = 1，其序号seq = u，等待 B 的确认。41. B 发出确认，确认号 ack = u+1，而这个报文段自己的序号 seq = v。