计算机网络课程总结.ppt
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第一章计算机网络和因特网描述因特网的两种方法硬件组成：
端系统和分组交换机连接到一起的物理媒体，如：
同轴电缆、光纤、无线、双绞线。
为应用程序提供服务的基础设施。
因特网标准IETF：
因特网工程任务组RFC：
请求评论协议（P6）：
定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输和接收或其它事件方面所采取的动作计算机网络由通信子网和资源子网组成。
接入网的几种形式住宅接入：
modem,xDSL,HFC公司：
LAN无线接入：
WirelessLAN,WirelessWAN物理媒体：
引导型：
光纤、双绞线、同轴非引导型：
无线、卫星（同步卫星：
36000KM）Internet:
是由数以亿计的用户和多个网络构成的，是网络的网络。
网络核心电路交换：
资源预留分组交换：
其端到端时延是变动和不可预测的分组交换分组交换采用存储转发传输，交换报文，源主机将长报文划分为较小的分组。
带宽：
Hz,速率：
bps分组交换的节点时延:
dnodal总时延=发送时延+传播时延+处理时延+处理时延1011001发送器队列在链路上产生传播时延结点B结点A在发送器产生传输时延（即发送时延）在结点A中产生处理时延和排队时延数据链路传播时延=信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）发送时延=数据块长度（比特）发送速率（比特/秒）时延带宽积链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度（传播）时延链路带宽时延带宽积=传播时延带宽时延带宽积流量强度流量强度I=La/RR为传输速率为传输速率（bps/s），a表示分组到达队列的平均速率（表示分组到达队列的平均速率（pkt/s）L为分组的长度为分组的长度五层协议的体系结构应用层应用层（applicationlayer）运输层运输层（transportlayer）网络层网络层（networklayer）数据链路层数据链路层（datalinklayer）物理层物理层（physicallayer）数据链路层数据链路层5应用层应用层4运输层运输层3网络层网络层2数据链路层数据链路层1物理层物理层MSGSEGDATAGRAMFramebit主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用程序数据应用层首部H510100110100101比特流110101110101应用程序数据H5应用程序数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部协议是平行的，服务是垂直的协议是平行的，服务是垂直的历年真题一、单项选择题（每题1分）1、下列哪个不是位于因特网边缘的端系统（B）。
A.PC机；B.路由器；C.服务器；D.工作站2、下列哪个不是用于传输信号的引导型媒体（D）。
A.双绞线；B多模光纤；C同轴电缆；D无线电信道3、下列构成节点总时延的各种时延中，哪个处理时间受环境影响较大，处理不同分组的时延大小差异较大（C）。
Adproc；Bdqueue；Cdtrans；DDprop二、填空题（每空1分）1TCP/IP体系结构中物理层、链路层、网络层、传输层、应用层的数据传输单位分别是比特、帧、数据报、报文段、报文。
2计算机网络的接入方式大致住宅接入、公司接入、无线接入三种类型。
3计算机网络中拥塞控制服务有助于防止因特网进入迟滞状态，防止路由器中出现缓存溢出和分组丢失现象。
历年真题三、术语解释（每题3分）1.协议：
定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输和接收或其它事件方面所采取的动作。
2.分组交换：
计算机网络中，源主机将长报文划分为较小的数据快，称之为分组。
在源和目的地之间，这些分组中的每个都通过通信链路和分组交换机传送。
3.接入网：
将端系统连接到其边缘路由器的物理链路。
四、简答题（每题4分）1、简述分组交换网络中的节点总时延dnodal的构成及各构成成分的引入原因。
P231.4.12、简述平均排队时延与流量强度的定性关系。
P251.4.2历年真题五、计算题（要写出计算过程）1、假定两个主机A和B相距104km，由一条直接的R=1Mb/s的链路相连，假定跨越该链路的传播速率是2.5*108m/s
（1）一条链路的带宽时延积是指这条链路上具有的比特数的最大值。
计算该链路的带宽时延积Rtprop。
（2）计算该链路上一个比特的宽度（以m为单位）是多少？
解：
1）传播时延：
Tprop=104（km）/2.5*108（m/s）带宽时延积Rtprop=1（Mb/s）*104（km）/2.5*108（m/s）=40kb2）比特宽度=传播速率/带宽=2.5*108（m/s）/1（Mb/s）=250m历年真题2、考虑两台主机A和B由一条速率为Rbps的链路相连，假定两台主机间隔m米，链路传播速率为sm/s。
主机A向主机B发送长度为L比特的分组。
1）用m和s表示传播时延dprop。
2）用L和R确定分组的传输时间dtrans。
3）忽略处理时延和排队时延，得出端到端时延的表达式。
解：
1）传播时延dprop=m/s2）传输时延dtrans=L/R3）端到端时延：
dnodal=dprop+dtrans第二章应用层1、应用层协议原理网络应用是计算机网络存在的理由。
网络应用程序的核心是：
能够运行在不同的端系统，且通过网络彼此通信的程序。
网络的体系结构：
Client/Server（C/S）:
客户机请示，服务器响应，客户机之间相互不直接通信，服务有固定IP地址。
P2P：
对服务器依赖小或没有，对等方直接通信，自扩展性强。
Client/Server+P2P：
由客户机/服务器和P2P元素结合而成。
进程通信进行通信的是进程而非程序程序。
网络应用程序是由成对的进程组成：
客户机：
发送进程创建并向网络中发送报文。
服务器：
接收进程接收报文并负责回送报文。
进程通过socket的软件接口在网络上收发报文。
socket是应用程序和运输层协议之间的接口。
可供应用程序使用的运输服务可靠数据传输：
数据能无差错地到达接收进程吞吐量：
发送进程能够向接收进程交付比特的速率.带宽敏感应用（多媒体）弹性应用（e-mail,FTP,Web）。
定时：
提供定时保证，适合于交互式实时应用程序安全性：
对发送进程和接收进程保密。
TCP服务模型包括面向连接和可靠数据传输服务面向连接：
在应用层数据报文数据开始传送前，双方应用程序之间交换运输层控制信息，称为握手。
TCP连接是全双工的，发送报文结束后，必须拆除该连接。
可靠数据传输服务进程依靠TCP协议，无差错，按序交付发送的数据。
拥塞控制机制：
对因特网整体有好处，对通信进程不一定有利。
UDP服务轻量级运输层协议，提供最小服务，尽力而为。
无连接的，无握手，提供不可靠的数据传输无拥塞控制机制。
SSL：
安全套接字层TCP和UDP无任何加密机制。
SSL是在应用层上实现对TCP加强。
除完成TCP原有的功能，还提供加密、数据完整性和端点鉴别。
5种网络应用:
Web、FTP、E-MAIL、P2P、DNS。
HTTP协议Web页面由对象组成，WebServer用于存储web对象，每个对象由URL寻址。
是一个无状态的、拉协议。
3次握手:
C发起连接S回应C请求文件RTT:
（Round-TripTime）往返时间（包括各种时延）C发起连接S回应C请求文件S传输文件总响应时间：
2RTT+传输对象时间HTTP协议是带内发送控制信息。
HTTP协议HTTP连接方式非持久连接：
每个TCP连接只传输一个请求报文和一个响应报文.每个请求/响应对是经一个单独的TCP连接发送。
服务器负担严重，为每个请求对象建立和维护全新的连接。
每个对象需要2RTT+OBJECT持久连接：
相同的客户机与服务器之间的每个请求/响应对是经相同的TCP连接发送。
HTTP默认采用流水线式的持久连接请求对象一个接一个的发出配置超时间隔，超时后服务器关闭此连接。
Cookie解决HTTP服务器无状态问题用于标识用户首次访问web站点时，用户提供一个标识，后继访问中，浏览器向服务器传递Cookie首部。
Cookie文件保留在用户端系统中，由浏览器管理。
Cookie由4部分组成请求报文首部行响应报文首部行Cookie文件后台数据库，创建IDWebcacheWeb缓存：
webcache,proxyserverWeb缓存器既是服务器又是客户机（中转站）用户所有HTTP请求首先指向webcache优势减少客户机请求的响应时间减少机构内部网与因特网接入链路上的通信量。
HTTP协议的条件GET存储最后修改时间，保证缓存器中的内容不过时。
FTP使用两个并行的TCP连接来传输文件，控制连接（port：
21）控制信息是带外传递的控制连接贯穿整个会话过程是有状态的，跟踪用户状态。
数据连接（port：
20）,非持久连接注意与HTTP的异同同：
都是文件传送协议，运行在TCP上异：
带内/带外、状态。
因特网中的电子邮件3个组成部分：
用户代理（useragent）邮件服务器（mailserver）简单邮件传输协议SMTP（SimpleMailTransferProtocol）SMTP主要的应用层协议，是一个推协议。
运行在发送方邮件服务器的客户端和接收方邮件服务器的服务器端。
邮件报文的主体部分必须是7位ASCII码格式。
SMTP一般不使用中间邮件服务器发送邮件，能跨越网络传输邮件。
TCP端口号：
25MIME：
多用途因特网邮件扩展，解决非ASCII码数据问题。
因特网中的电子邮件：
邮件访问协议POP3PostOfficeProtocolVersion3）TCP端口：
110IMAPInternetMailAccessProtocol报文与文件夹联系起来,方便用户管理邮件。
基于WEB的电子邮件用户代理：
Browser通信：
通过HTTP进行，而非POP3、IMAP、SMTPMailServer之间是SMTP。
目录服务：
DNSDNS：
DomainNamesystem应用层协议，并不直接和用户打交道，由其它协议使用,如：
http。
C/S模式在端系统之间运行它运行在UDP之上，端口号：
53。
识别主机的方法：
主机名、IP地址名字到IP地址的解析是由若干个域名服务器程序完成功能将域名解析为IP地址主机别名：
一个主机，可以有多个别名。
邮件服务器别名负载分配：
冗余服务器之间进行负载分配，应答时IP集合旋转目录服务：
DNS因特网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用分布式的DNS服务器。
DNS使用分布式服务的原因：
单点故障、通信容量、远距离的集中式数据库、维护3种类型根DNS服务器：
13台，标号为A-M顶级域（Top-LevelDomain,TLD）DNS服务器负责顶级域名（com、org、edu）和国家顶级域名（cn）权威DNS服务器：
公共可访问的DNS记录，将主机名映射为IP地址。
本地DNS服务器：
不属于DNS的层次结构，但不可缺少目录服务：
DNS查询方式:
递归、迭代从本地主机到本DNS服务器是递归查询，其余的是迭代查询DNScachingDNS服务器将接收到的回答信息缓存在本地存储器中，可有效减少在网上传输的DNS报文数量。
本地DNS服务器也可以缓存TLD服务器的地址。
DNS记录和报文所有DNS服务器共同存储着资源记录（ResourceRecord,RR）RR提供了主机名到IP地址的映射P2P资源的组织与发现集中式索引：
单点故障、性能瓶颈查询泛洪、范围受限查询泛洪。
层次覆盖：
超级对等方。
TCP套接字编程不能使用已知的端口号服务器进程必须先于客户机进程运行。
两个进程间需初始握手。
UDP套接字编程允许运行在不同机器上的两个或多个进程彼此通信无握手过程。
历年真题一、单项选择题1、因特网中下列哪种应用采取的不是客户机/服务器模式（C）。
A.流视频；B.电子邮件；C.文件共享；D.文件传输文件共享采用P2P体系结构，详见P53-532.1.1网络应用程序体系结构2、下列关于套接字的描述错误的是（D）。
A.应用进程通过套接字在网络上发送和接收报文；B.套接字是一台主机内应用层与传输层的接口；C.套接字是应用程序建立在网络上的可编程接口；D.通过套接字应用程序可控制传输层端的所有东西。
P56.第七行：
应用程序开发者可以控制套接字在应用层端的所有东西，但是对该套接字的运输层端几乎没有控制3、下列哪个不是Cookie技术的组成部分（D）。
A.在HTTP请求报文中包含一个Cookie首部行；B.在HTTP响应报文中包含一个Cookie首部行；C.在用户端系统中保留一个文本文件，由用户浏览器管理；D.在用户端系统中有一个后台数据库，用于支持Cookie。
P68.2.2.4.Cookie技术有四个组成部分：
ABC+在Web站点有一个后端数据库历年真题4、下列哪个不是因特网上使用Web缓存的原因（B）。
A.Web缓存可以大大减少对客户机请求的响应时间；B.Web缓存可以大大减少客户机向因特网发出请求的数量；C.Web缓存可以大大减少一个机构内部网络与因特网接入链路上的通信量；D.Web缓存可以大大降低因特网上的整体Web流量。
P70.2.2.5最后一段5、下列哪个协议是邮件系统中用于支持多种信息类型传输的协议（C）。
APOP3；BIMAP；CMIME；DSMTP6、下列哪个协议不是邮件系统中的邮件访问协议（D）。
APOP3；BIMAP；CHTTP；DSMTPP81.2.4.4POP3IMAPHTTP都是邮件访问协议，SMTP是邮件传输协议7、DNS系统中负责管理顶级域名和所有国家顶级域名的服务器是（A）。
A顶级域服务器；B权威DNS服务器；C根DNS服务器；D本地DNS服务器P87.2.5.2历年真题8、下列关于cookie的描述中哪项是错误的（A）。
A.在用户端系统中需要保留一个后端数据库；B.在HTTP响应报文中有一个cookie首部行；C.cookie可以用于标识用户；D.cookie可以在无状态的HTTP上建议一个用户会话层。
同第3题cookie在web站点有一个后端数据库9、下列哪项关于DNS服务器中存储的资源记录RR的描述不正确（C）。
A实现DNS分布式数据库的所有DNS服务器共同存储着资源记录B资源用于提供主机名到IP地址的映射；C每个DNS回答报文只能包含一条资源记录；D资源记录是一个包含（Name,Value,Type,TTL）的4元组P90.2.5.3.前两段。
每个DNS回答报文包含了一条或多条资源记录历年真题二、填空题（每空1分,共15分）1、在DNS解析过程中有（5）递归查询和（6）迭代查询两种查询方式。
2、因特网中电子邮件系统的三个主要组成部分包括（7）用户代理、（8）邮件服务器和（9）简单邮件传输协议。
3、客户机和服务器采用HTTP协议进行交互的过程中，可以采用两种不同的TCP连接方式分别是（6）持久连接和（7）非持久连接。
三、术语解释1、DNS
（1）一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库
（2）一个允许主机查询分布式数据库的应用层协议四、简答题1、简述FTP协议的带外传输机制以及会话过程？
2、简述DNS中的递归查询过程。
3、简述TCP协议的三次握手过程。
第三章运输层运输层服务运输层协议是在端系统中而不是在网络中实现，为运行在不同主机上的进程之间提供逻辑通信。
运输层：
TCP的运输层分组：
报文段（segment）。
UDP的运输层分组：
数据报（datagram）。
SCTP（StreamControlTransmissionProtocol）运输层提供的服务TCP面向连接的服务可靠数据传输服务：
流量控制、序号、确认和定时器技术差错检测手段：
检验和、累计确认、超时。
拥塞控制：
大小可变的滑动窗口。
运输层提供的服务UDP提供无连接的服务，每个数据报都是独立的，提供最小服务。
原则：
尽力服务,流量不可调节。
TCP与UDP比较比较项比较项TCPUDP套接字套接字四元组四元组二元组二元组连接及状态连接及状态需要建立、有状态需要建立、有状态无需建立连接、无状态无需建立连接、无状态拥塞控制、流量控制拥塞控制、流量控制有有无、流量不可调节无、流量不可调节分组首部开销分组首部开销20字节（大）字节（大）8字节（小）字节（小）应用层应用层对发送的数据对发送的数据和发送时间和发送时间不可控制不可控制可控制可控制服务原则服务原则可靠交付可靠交付尽力交付尽力交付传送的数据单位传送的数据单位报文段报文段,大小可变大小可变报文报文,大小不变大小不变协议类型协议类型点对点协议点对点协议可支持一对一，一对多，可支持一对一，一对多，多对一和多对多多对一和多对多差错检测手段差错检测手段校验和：
出错重传校验和：
出错重传校验和：
丢弃校验和：
丢弃应用层协议应用层协议SMTP、TELNET、FTP、HTTP、VoIPDNS、SNMP、RIPVoIP多路复用与多路分解多路复用：
从源主机的不同socket中收集数据块，并为每个数据块封装上首部信息从而生成报文段，将报文段传递到网络层的工作。
多路分解：
将运输层报文段中的数据交付到正确的socket的工作。
端口号：
16位端口号，标志了本计算机应用层中的各进程熟知端口，数值一般为01023。
登记端口号，数值为102449151。
客户端口号数值为4915265535，客户进程选择使用。
可靠数据传输例子：
占据东、西两个山顶的蓝军1和蓝军2与驻扎在山谷的白军作战。
其力量对比是：
单独的蓝军1或蓝军2打不过白军，但蓝军1和蓝军2协同作战则可战胜白军。
现蓝军1拟于次日正午向白军发起攻击。
于是用计算机发送电文给蓝军2。
但通信线路很不好，电文出错或丢失的可能性较大（没有电话可使用）。
因此要求收到电文的友军必须送回一个确认电文。
但此确认电文也可能出错或丢失。
试问能否设计出一种协议使得蓝军1和蓝军2能够实现协同作战因而一定（即100%而不是99.999%）取得胜利？
可靠数据传输的原理u两无要求：
无比特错误，无丢包Rdt1.0:
理想化的，无比特错误、无丢包结果：
完全可信，接收方不需要其它。
Rdt2.0:
具有比特差错，但无丢包。
解决方法：
ARQ协议（自动重传请求），用以下3种协议来处理1、差错检测（接收方）：
检验和2、反馈接收方确认：
肯定ACK与否定NAK，发送方决定下一步动作3、重传（发送方）：
发送方重发。
类似的协议被称为：
停等协议。
可靠数据传输的原理Rdt2.1:
ACK与NAK受损的情况无其它动作：
无法解决。
增加足够的比特，发送方可检错与纠错。
当不能确认是ACK还是NAK时，发送方重发：
引入冗余分组，接收方混淆？
解决方法：
加入1bit序号Rdt2.2:
无NAK的可靠数据传输协议接收方必须包括由一个ACK报文确认的分组序号，即对上次正确接收的分组的ACK可靠数据传输的原理Rdt3.0：
具有比特差错，丢包。
定时器（倒计数器）时间值：
RTT+时延发送后，启动定时器响应定时器中断终止定时器Rdt3.0描述功能正确的协议。
使用检验和、序号、肯定和否定确认、定时器技术。
问题：
效率低流水线技术协议连续ARQ协议序号增加、累积确认发送缓存用来暂时存放：
发送应用程序传送给发送方TCP准备发送的数据；TCP已发送出但尚未收到确认的数据。
接收缓存用来暂时存放：
按序到达的、但尚未被接收应用程序读取的数据；不按序到达的数据。
解决差错恢复的两种基本方法GBN：
Go-Back-N回退N步，也称为：
滑动窗口协议SR：
选择重传GBN允许发送多个分组而不需要等待确认，受限于窗口长度N。
累积确认。
数据按序交付，失序则丢弃回退机制（N）表示需要再退回来重传已发送过的N个分组。
当通信线路质量不好和N过大时，连续ARQ协议会带来负面影响SR窗口长度必须小于或等于序号空间大小的一半。
逐一确认只重发未被确认的分组。
失序缓存，但最终仍是按序交付。
TCP协议的可靠传输MTU：
MaximumTransmissionUnit,根据链路层帧长确定MSS：
MaximumSegmentSize,指应用层数据的最大长度，根据MTU来确定。
TCP的报文段结构：
head+body序号：
32位，TCP数据是无结构但有序的字节流，序号是建立在传送的字节流之上，是报文段序号，是该报文段首字节的字节流编号确认号：
32位，确认号为主机期待的下一个数据包的首字节。
累积确认：
TCP只确认数据流中至第一个丢失字节为止的字节。
捎带确认：
确认号被装载在服务器到客户机的数据的报文段中TCP发送方：
只维护已发送但未被确认的最小序号和下一个要发送字节的序号。
TCP具有GBN的特点，但又完全不一样。
不确认失序的包，根据实现方法，也可以具有SR的特点。
流量控制就是抑制发送端发送数据的速率,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在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。
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，即：
现有的负荷超过了网络能够承受的最大负荷，产生拥塞（congestion）。
出现资源拥塞的条件：
对资源需求的总和可用资源拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素TCP的拥塞控制方法：
让每一个发送方根据所感知到的网络拥塞的程度，来限制其能向连接发送流量的速率。
控制机制：
让连接的每一端都记录一个额外的量，即拥塞窗口（congestionwindow:
CongWin）拥塞控制算法，包括3部分：
AIMD（加性增、乘性减）：
出现丢包时，CongWin降低一半。
慢启动：
初始值为1，之后，每收到一个确认报文，CongWin增加一倍。
对超时事件作出反应：
通过维持一个阀值来管理。
CongWin窗口大小自动变化历年真题一、单项选择题（每题1分）1、UDP协议中校验和字段的长度为多少比特（B）。
P135A8；B16；C32；D482、UDP不能提供可靠的数据传输，仍有很多应用适合采用它的原因（BCD）。
A网络层能更好的控制要发送的数据和发送时间；BUDP无需建立连接；CUDP无需维持连接状态；DUDP分组数据片首部开销小。
A应是应用层能更好的控制要发送的数据和发送时间，P1333、在TCP协议中，只需确认数据流中的第一个丢失字节为止的字节，这种确认方式称为（C）。
P158A主动确认；B增量确认；C累积确认；D完全确认。
4、下列哪个不是TCP拥塞控制算法的主要部分（C）。
P181A加性增，乘性减；B慢启动；C线性增长；D对超时事件作出反应。
5、部署开发完的应用程序时，可以分配下列哪个端口号（D）。
P1290-1023是周知端口号A80；B21；C1023；D1096历年真题5、下列关于UDP协议说法不正确的是（B）。
AUDP协议是面向报文的，发送方既不拆分也不合并，保留报文的边界；BUDP信息报头部只有32个字节；P135UDP首部有4个字段，每个字段2字节CUDP协议不受拥塞控制算法的调节DUDP是无连接协议，传输过程中不需要维持连接状态。
6、采用TCP进行数据传输，主机A收到来自主机B包含字节0465的报文段，以及包含8001056字节的报文段，由于某种原因未收到466799字节的报文段，使得主机A处于等待的状态，此时A给B返回的报文中确认号字段值为（B）。
A465；B466；C800；D10577、下列哪个不是TCP协议所具有的特性（D）。
A超时重传；B捎带应答；C拥塞控制；D尽力交付8、下列哪项不是传输层的拥塞控制方法（A）。
A超时重传法；B缓冲区预分配法；C分组丢弃法；D许可证法。
9、下列那个因特网应用程序在传输层采取的不是TCP服务（A）。
A.VoIP；BTelnet；CSMTP；DFTPP134表历年真题二、填空题（每空1分,共15分）1、传输层在实现可靠的数据传输过程中，解决流水线恢复的差错恢复有两种方法，分别是（11）回退N步和（12）选择重传。
三、术语解释（每题3分,共15分）1、拥塞在某段时间，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，即：
现有的负荷超过了网络能够承受的最大负荷，产生拥塞历年真题四、简答题（每题4分）1、画
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