计算机网络总复习Word文档格式.docx
《计算机网络总复习Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络总复习Word文档格式.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
信号在信道上的传播速率（米/秒）
传播时延：
电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
处理时延：
交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
排队时延：
结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
时延带宽积=传播时延×
带宽
提高链路带宽减小了数据的发送时延。
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
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）
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，数值在0到1之间。
计算机网络体系结构
各层所完成的基本功能，，；
网络的拓扑结构；
；
网路协议的基本概念
网络协议（networkprotocol），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。
协议的三要素
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。
网络分层的好处；
各层之间是独立的。
灵活性好。
结构上可分割开。
易于实现和维护。
能促进标准化工作。
OSI与TCP/IP网络模型，
OSI：
物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，表示层，应用层
TCP/IP：
网络接口层，网际层IP，运输层，应用层
五层协议：
物理层，数据链路层，网络层，运输层，应用层
实体、协议、服务、服务访问点
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。
在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
本层的服务用户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服务用户是透明的。
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。
同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）。
第二章
物理层的基本概念
物理层考虑的是如何在媒体上传送数据比特流，而不是媒体本身
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
数据通信的基础知识
数据（data）——运送消息的实体。
信号（signal）——数据的电气的或电磁的表现。
“模拟的”（analogous）——代表消息的参数的取值是连续的。
“数字的”（digital）——代表消息的参数的取值是离散的。
模拟信号将待传递的信息包含在信号的波形之中。
数字信号将待传递的信息包含在码元的不同组合之中。
如101110表示A
码元（code）——在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
有关信道的基本概念；
基带信号与带通信号；
三种常见的调制方法；
单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。
双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号（即基本频带信号，一般指未调制过的信号）——来自信源的信号。
像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）
最基本的二元制调制方法有以下几种：
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。
码元的传输速率越高，信号的传输距离越远，在信道的出端波形失真就越大
数据最高传输率（奈奎斯特公式与香农公式的计算）；
奈奎斯特（H.Nyquist）公式：
C=2Hlog2L（bps）式中H：
信道带宽；
L：
某时刻信号可能取的电平数
例：
某信道带宽为4KHz，数字信号可取0,1,2,3四种电平之一。
则：
C=2*4*log24=16Kbps
信噪比就是信号的平均功率与噪声的平均功率之比，记为S/N，并用分贝（db）作为度量单位:
信噪比=10log10（S/N）（db）
香农公式：
信道的极限信息传输速率C可表达为
C=Wlog2（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。
信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
对于带宽为4kHz的信道，若有8种不同的物理状态来表示数据，信噪比为30dB。
问：
按Nyquist公式，最大限制的数据速率是多少按Shannon公式，最大限制的数据速率是多少
按Nyquist公式，最大限制的数据速率为：
C＝2×
4×
log28＝24kb/s
按Shannon公式，最大限制的数据速率为：
C＝4×
log2（1＋1000）≈40kb/s
对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，那么还有办法提高信息的传输速率。
这就是用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量。
物理层常见的传输媒体（导向性与非导向性），双绞线的类别；
导向传输媒体中，电磁波被约束在固体媒体中传播，非导向媒体就是指自由空间，电磁波在非导向媒体中的传输也称为无线传输。
双绞线
屏蔽双绞线STP（ShieldedTwistedPair）
无屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）
不同光纤传输的距离远近；
单模光纤：
传输频带宽，容量大，
适用于大容量，长距离通信的传输介质。
多模光纤
传输性能较差，带宽较窄，传输容量较小。
适用于小容量，短距离通信的传输介质。
信道复用技术；
频分复用、时分复用和统计时分复用
频分复用FDM
用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
将信道的可用频带资源按频率分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输子信道使用
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
时分复用TDM
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。
每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。
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
统计时分复用STDM
波分复用WDM
波分复用就是光的频分复用。
码分复用CDM（常用的名词是码分多址CDMA）
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片（chip）。
（通常是64或128）
每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。
如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。
如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。
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）。
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。
PCM的基本概念与抽样定理；
PCM：
（PulseCodeModulation）是将模拟语音信号通过抽样、量化、编码三过程转变为数字语音信号的一种语音编码方法
设连续时间信号f（t），其最高截止频率为fm，若用时间间隔Ts≤1/（2*fm）的开关信号sa（t）对f（t）抽样，则f（t）可被抽样后的离散信号fs（t）唯一地确定。
时分多路通信的理论根据：
抽样定理
一路连续的模拟话音信号S（t）的相邻样值之间有125μs的时间空隙。
在125μs的抽样空闲时间内插入其它路的信号（样值信号），即利用一路信号采样的空隙，进行其余用户信号的采样。
注意：
为了在接收时能够正确地还原各路信号，保证各路信号的正确分离，收、发端旋转开关必须同步，它有两方面含义：
一方面：
保证双方旋转速度完全相同，
另一方面：
保证合路信号与分路信号的一致
第三章
数据链路层的基本功能、三大基本问题（成帧、透明传输、差错检测）
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。
一条链路只是一条通路的一个组成部分。
数据链路（datalink）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。
若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
数据链路层传送的是帧
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。
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
用控制字符进行帧定界
透明传输
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”（其十六进制编码是1B）。
字节填充（bytestuffing）或字符填充（characterstuffing）——接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。
如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。
当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
差错检测
差错控制编码的基本思想：
增加冗余
奇偶检验法与CRC（循环冗余检查），CRC应掌握计算；
奇偶校验以字符为单位校验，一个字符由8位组成，低7位为信息字符的ASCII代码，最高位为“奇偶校验位”
原理：
接收端、发送端“字符”中“1”的个数；
“奇”或“偶”
原始数据=1100010，则增加偶校验位后的数据为。
循环冗余检验的原理【n和除数先选好】
在发送端，先把数据划分为组。
假定每组k个比特。
假设待传送的一组数据M=101001（现在k=6）。
我们在M的后面再添加供差错检测用的n位冗余码一起发送。
用二进制的模2运算进行2n乘M的运算，这相当于在M后面添加n个0。
得到的（k+n）位的数除以事先选定好的长度为（n+1）位的除数P，得出商是Q而余数是R，余数R比除数P少1位，即R是n位。
在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列FCS
仅用循环冗余检验CRC差错检测技术只能做到无差错接受（accept）。
要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。
点对点协议PPP
协议的三部分：
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
3）一套网络控制协议
PPP协议不需要的功能：
纠错流量控制序号多点线路半双工或单工链路
PPP协议帧格式
当PPP用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和HDLC的做法一样）。
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，
当PPP用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。
局域网络拓扑结构：
星形网，环形网，总线网，树形
网卡的工作原理
网络接口板又称为通信适配器或“网卡”。
以太网的csma/cd原理
CSMA/CD载波监听多点接入/碰撞检测
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
以太网的争用期、最短帧长问题及计算
以太网的端到端往返时延2τ称为争用期
以太网取s为争用期的长度。
对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。
以太网规定了最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。
以太网帧结构、前导同步码、MAC地址
数据字段的正式名称是MAC客户数据字段
最小长度64字节-18字节的首部和尾部=数据字段的最小长度
当数据字段的长度小于46字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的MAC帧长不小于64字节。
为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比MAC帧还多8个字节
在物理层扩展局域网用多个集线器可连成更大的局域网
在数据链路层扩展局域网是使用网桥。
网桥具有过滤帧的功能。
当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口
网桥的MAC地址表学习
网桥收到一帧后先进行自学习。
查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。
如没有，就在转发表中增加一个项目（源地址、进入的接口和时间）。
如有，则把原有的项目进行更新。
转发帧。
查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。
如没有，则通过所有其他接口（但进入网桥的接口除外）按进行转发。
如有，则按转发表中给出的接口进行转发。
若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）。
网桥只适合于用户数不太多（不超过几百个）和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。
这就是所谓的广播风暴。
生成树知识
生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决网络环路问题
通过SPA（spanning-treealgorithm,生成树算法）生成一个没有环路的网络，当主要链路出现故障时，能够自动切换到备份链路，保证网络的正常通信。
使冗余的网络拓扑中任何两个局域网带之间有一条活跃的路径，将端口分别设置未阻塞或者转发状态。
阻塞状态（blocking）：
不能转发帧，但可侦听BPDU（BridgeProtocolDataUnit）。
STPBPDU是一种二层报文，目的MAC是多播地址01-80-C2-00-00-00所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的报文。
该报文在数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息）
转发（forwarding）：
正常转发帧。
交换机功能
学习：
以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：
当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口
消除回路：
当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。
VLAN基础知识、划分VLAN的三种方法
虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。
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。
虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为VLAN标记（tag），用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。
第四章
网络层提供的两种服务：
虚电路服务和数据报服务
中间设备又称为中间系统或中继（relay）系统。
物理层中继系统：
转发器（repeater）。
数据链路层中继系统：
网桥或桥接器（bridge）。
网络层中继系统：
路由器（router）。
网络层以上的中继系统：
网关（gateway）。
网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。
与IP协议配套使用的还有四个协议：
地址解析协议ARP
（AddressResolutionProtocol）
逆地址解析协议RARP
（ReverseAddressResolutionProtocol）
网际控制报文协议ICMP
（InternetControlMessageProtocol）
网际组管理协议IGMP
（InternetGroupManagementProtocol）
IP地址的编址方法（32位的标识符）IP地址={<
网络号>
<
主机号>
}
分类的IP地址。
这是最基本的编址方法，在1981年就通过了相应的标准协议。
子网的划分。
这是对最基本的编址方法的改进，其标准[RFC950]在1985年通过。
构成超网。
这是比较新的无分类编址方法。
1993年提出后很快就得到推广应用。
分类IP地址
在A、B、C三类IP地址中划分一部分IP地址出来，不参与Internet地址的分配，可以在一些局域网内重复利用。
至至至地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP
ARPIP地址到物理地址RARP物理地址到IP地址
当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。
如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网将该MAC帧发往此硬件地址。
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。
如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址（网关），然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。
剩下的工作就由下一个网络来做。
逆地址解析协议RARP使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。
IP报文结构
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。
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。
总长度必须不超过数据链路层的最大传送单元MTU。
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。
选项字段的长度可变，从1个字节到40个字节不等，取决于所选择的项目。
IP分片与链路层的最大传输单元；
IP数据分组转发
（1）从数据报的首部提取目的主机的IP地址D,得出目的网络地址为N。
（2）若网络N与此路由器直接相连，则把数据报直接交付目的主机D；
否则是间接交付，执行（3）。
（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；
否则，执行（4）。
（4）若路由表中有到达网络N的路由，则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器；
否则，执行（5）。
（5）若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；
否则，执行（6）。
（6）报告转发分组出错。
网络地址、广播地址概念；
划分子网，变长掩码子网，子网划分的计算；
IP地址中增加了一个“子网号字段”，使两级的IP地址变成为三级的IP地址。
这种做法叫作划分子网。
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。
如果一个子网中主机数目为n，那么对于这个子网就需要n＋3个IP地址。
（一个是这个网络连接时所需的网关地址，剩下的2个是网络地址和广播地址）
使用子网掩码（subnetmask）可以找出IP地址中的网络部分（网络号，子网号）。
子网掩码也是32bit长，由一连串1和跟随的一串0组成，子网掩码中1对应于IP地址中的网络号和子网号，而0对应于IP地址中的主机号。
VLSM（变长子网掩码）
VLSM（VariableLengthSubnetMask）提出供了在一个主类（A、B、C类）网络内包含多个子网掩码的能力，以及对一个子网的再进行子网划分的能力。
我们要设计三个不同的子网，每个网络的HOST数量各为20、25和50，下面依次称为甲、乙和丙网，但只申请了一个NetworkID就是。
怎样划分子网
来看丙网，由于丙网有50台主机，（50小于64），我们可以将它的Subnetmasks设为，由于192的二进制值为，按上述方法，它可以划分为两个子网，IP地址为：
01000001~01111110即65~126为第一个子网
10000001~10111110即129~190为第二个子网
这样每个子网有62个IP可用，将65~126分配丙网
将129-190分配给甲网和乙网，再进行子网划分
然后我们把甲和乙网的Subnetmasks改为，224的二进制为，即它的Subnetmasks为：
...
这三位共有000、001、010、011、100、101、110、111八种组合，除去000（代表本身）和111（代表广播），还有六个组合
划分结果：
10000001~10011110即129~158为第1个子网
10
升级会员 