计划机通信同网络温习提要 2Word下载.docx

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传播时延：

电磁波在信道中传播一定的距离而花费的时间。

传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

5.计算机网络的体系结构（分层次的体系结构、协议、OSI/RM、TCP/IP）P26

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。

TCP/IP的体系结构：

应用层运输层（TCPUDP）网际层网络接口层

OSI的体系结构：

应用层表示层会话层运输层网络层（IP协议）数据链路层物理层。

第二章物理层

1.数据通信的基本知识P39：

数据通信系统的模型、单工、半双工、全双工、码元、码元和比特的区别、信噪比（用dB表示和用百分比表示）、香农定理和公式

数据通信系统：

源系统（源点发送器）传输系统（传输网络）目的系统（接收器终点）

信道（channel）：

向一个方向传送信息的媒体。

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息。

波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。

码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。

比特是信息量的单位。

信噪比是信道上信号的平均功率S和噪声的平均功率N的比值，单位是分贝（dB）信噪比（dB）＝10log10（S/N）

⏹信道的极限传输速率CC=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。

2.信道复用技术P50（重点是码分CDMA）

两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积都是0

3.数字传输系统P55（T1、E1、脉码调制PCM）

PCM有两个互不兼容的国际标准，北美的24路PCM（简称为T1，速率是1.544Mb/s）和欧洲的30路PCM（简称为E1，速率是2.048Mb/s）。

我国采用的是E1标准。

第三章数据链路层

1.数据链路层的基本概念

（1）数据链路和帧P66

（2）基本功能P67（差错检测CRC）

点对点信道。

这种信道使用一对一的点对点通信方式。

广播信道。

这种信道使用一对多的广播通信方式。

广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据收发。

三个基本问题：

封装成帧透明传输差错控制

SOH=00000001BEOT=00000100B

发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”时，在其前面插入一个转义字符“ESC”（其十六进制编码是1B）。

而在接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除这个插入的转义字符。

这种方法称之为字节填充（bytestuffing）或字符填充（characterstuffing）。

如果转义字符也出现在数据当中，那么应在转义字符前面再插入一个转义字符。

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

循环冗余检验法：

基本思想：

把整个数据块当作一个报文码多项式M（x）的系数，发送时用一个标准的生成多项式P（x）来除M（x），将所除得的余式R（x）的系数附加在报文码之后发出；

接收时用同一生成多项式P（x）来除收到的码字多项式，若能除尽则说明传输正确，否则说明有错。

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（即将M左移n位）。

将得到的（k+n）位的数除以事先选定好的长度为（n+1）位的除数P（可用P的生成多项式来表示），得出的商是Q，而余数是R（余数R比除数P少1位，即R是n位）。

把余数R作为冗余码添加在数据M的后面发送出去。

FCS为余数，N比P少一位，FCS是直接添加在要发送的数据后面，而不是相加。

2.点对点协议PPP（零比特填充P76）

字节填充：

将信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2字节序列（0x7D,0x5E）。

若信息字段中出现一个0x7D的字节,则将其转变成为2字节序列（0x7D,0x5D）。

若信息字段中出现ASCII码的控制字符（即数值小于0x20的字符），则在该字符前面要加入一个0x7D字节，同时将该字符的编码加以改变（加上0x20）。

零比特填充：

在发送端，先扫描整个信息字段，只要发现有5个连续1，则立即填入一个0，以保证在信息字段中不会出现6个连续1。

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，以还原成原来的比特流。

3.使用广播信道的数据链路层P78（以太网、CSMA/CD的概念、争用期和最短有效帧长的概念和计算）

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。

局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。

便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。

提高了系统的可靠性、可用性和生存性

局域网的拓扑:

星形网环形网总线网树形网

以太网的两个标准DIXEthernetV2&

IEEE802.3标准

数据链路层拆成两个子层：

逻辑链路控制LLC子层

媒体接入控制MAC子层

以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大的努力的交付。

CSMA/CD载波监听多点接入/碰撞检测

电磁波在1KM电缆的传播时延约为5US

以太网的端到端往返时延2称为争用期，或碰撞窗口。

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。

4.使用广播信道的以太网P86（10BASE-T、、MAC地址）

10BASE-T:

10代表10MB/S的数据率，BASE表示连接线上的信号是基带信号，T代表双绞线。

硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。

最常用的MAC帧是以太网V2的格式

5.扩展的以太网P93（在物理层扩展设备（集线器）、在数据链路层扩展（网桥、交换机））

用集线器扩展局域网优点：

使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。

扩大了局域网覆盖的地理范围。

缺点;

碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。

如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。

使用网桥带来的好处扩大了物理范围。

提高了可靠性。

可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太网）的局域网

6.透明网桥的自学习算法P97

⏹站地址：

登记收到的帧的源MAC地址。

⏹端口：

登记收到的帧进入该网桥的端口号。

⏹时间：

登记收到的帧进入该网桥的时间。

（更新转发表）

第四章网络层

1.虚电路和数据报服务P112

面向连接的网络服务（虚电路服务）：

通信前主机要先建立一条虚电路，之后数据沿固定路由传送，通信后拆除虚电路。

虚电路交换具有以下三个阶段：

建立虚电路连接数据传输释放虚电路连接

无连接的网络服务（数据报服务）：

主机只要想发送数据就随时可以发送，每个分组独立地选择路由。

2.网际协议IP

（1）不同层次使用的中间设备P115

物理层使用的中间设备叫做转发器.（集线器）

数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器（交换机）

网络层使用的中间设备叫做路由器

在网络层以上使用的中间设备叫做网关。

（2）分类的IP地址P117（表示方法、分类、IP地址与MAC地址、ARP协议）

IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。

IP地址的编址方法分类的IP地址子网的划分构成超网

在链路上看MAC帧的流动：

在链路层，只能看到MAC帧，IP数据报被封装在MAC帧中，MAC帧在不同的网路上传送时，其MAC帧首部中的源地址和目的地址要不停的发生变化

使用ARP的四种典型情况

发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。

这时用ARP找到目的主机的硬件地址。

发送方是主机，要把IP数据报发送到另一个网络上的一个主机。

这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。

剩下的工作由这个路由器来完成。

发送方是路由器，要把IP数据报转发到本网络上的一个主机。

发送方是路由器，要把IP数据报转发到另一个网络上的一个主机。

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。

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216-1＝65535字节。

总长度必须不超过最大传送单元MTU。

标识（identification）占16位，它是一个计数器，用来产生数据报的标识

标志字段的最低位是MF。

MF1表示后面“还有分片”。

MF0表示最后一个分片。

标志字段中间的一位是DF。

只有当DF0时才允许分片。

分组转发算法

（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。

（3）划分子网P133（三级IP地址、子网掩码、使用子网时的分组转发算法）

从主机号借用若干个比特作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个比特。

子网掩码也是32位，由一串1和跟随的一串0组成。

子网掩码中的1对应于IP地址中原来的net-id加上subnet-id，而子网掩码中的0对应于现在的host-id

在划分子网的情况下路由器转发分组的算法

（1）从收到的分组的首部提取目的IP地址D。

（2）先判断是否为直接交付。

对路由器直接相连的网络逐个进行检查：

用各网络的子网掩码和D逐位相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。

若匹配，则将分组直接交付。

否则就是间接交付，执行（3）。

（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则将分组传送给指明的下一跳路由器；

（4）对路由表中的每一行的子网掩码和D逐位相“与”，若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明的下一跳路由器；

（5）若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；

课文134页例4-4解读。

（4）构造超网（CIDR）P140（网络前缀、地址块、构成超网）

CIDR使用“斜线记法”，它又称为CIDR记法，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的比特位数。

超网在课文139页

3.因特网的路由选择协议P153（距离向量算法RIP）

课文149页例4-5解读。

相同的下一跳就要更新路由表，不相同的下一跳就要比较距离判断是否更新路由表。

不同的下一跳，距离更短，更新，不同的下一跳，距离一样，不改变，不同的下一跳，距离更大，不改变

第五章运输层

1.运输层的基本功能P188（进程间的通信、复用与分用、端口）

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。

运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。

应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到运输层，再往下就共用网络层提供的服务。

“运输层提供应用进程间的逻辑通信”。

“逻辑通信”的意思是：

运输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据。

但事实上这两个运输层之间并没有一条水平方向的物理连接

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。

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。

熟知端口号FTP21TELNET23SMTP25DNS53TFTP69HTTP80SNMP161SNMP161

2.UDP协议的主要特点、首部格式P193

UDP的主要特点

UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。

UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付。

UDP是面向报文的。

发送方UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。

UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。

应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。

接收方UDP对IP层交上来的UDP用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。

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。

收到的数据=长度-8

2.TCP协议P195（主要特点、插口的概念）

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，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。

TCP是面向字节流的。

（TCP对应用进程给出的报文既可进行合并，也可进行拆分）

TCP连接的端点不是主机，不是主机的IP地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口。

TCP连接的端点叫做套接字或插口。

端口号拼接到IP地址即构成了套接字。

套接字socket=（IP地址:

端口号）

3.停止等待协议的基本原理P198

“停止等待”就是每发送完一个分组就停止发送，等待接收方的确认，在收到确认后再发送下一个分组。

在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本。

分组和确认分组都必须进行编号。

超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。

3.TCP报文段首部格式P202（掌握几个重要字段的用途）

TCP首部的最小长度是20字节。

源端口和目的端口字段——各占2字节

序号字段——占4字节。

序号范围是[0，232-1]。

TCP连接中传送的数据流中的每一个字节都按顺序编号。

整个要传送的字节流的起始序号必须在连接建立时设置。

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。

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。

若确认号＝N，则表明：

到序号N-1为止的所有数据都已正确收到

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。

这个字段实际上是指出TCP报文段的首部长度。

“数据偏移”的单位是32位字（以4字节为计算单位），最大取值为15。

确认ACK——只有当ACK1时确认号字段才有效。

当ACK0时，确认号无效。

TCP规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置1。

同步SYN——在连接建立时用来同步序号，当SYN=1而ACK＝0时，表明这是一个连接请求报文段。

若对方同意建立连接，则在响应的报文段中使SYN=1和ACK＝1。

因此，同步SYN=1表示这是一个连接请求或连接接受报文。

终止FIN（FINis）——用来释放一个连接。

FIN1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。

窗口字段——占2字节，窗口指的是发送本报文段的一方的接收窗口。

窗口值告诉对方：

从本报文段首部中的确认号算起，接收方目前允许对方发送的数据量。

窗口值作为接收方让发送方设置发送窗口的依据，单位为字节。

窗口字段明确指出了现在允许对方发送的数据量，其值是经常在动态变化的。

第一次测量到RTT样本时，RTTS值就取为所测量到的RTT样本值。

以后每测量到一个新的RTT样本，就按下式重新计算一次RTTS：

新的RTTS

（1）（旧的RTTS）（新的RTT样本）

RTORTTS+4RTTD第一次测量时，RTTD值取为测量到的RTT样本值的一半。

新的RTTD=

（1）（旧的RTTD）+RTTS新的RTT样本

4.拥塞控制P214（基本原理、分类、算法:

慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复）

所谓拥塞控制是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。

拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有的网络负荷。

⏹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MSS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。

⏹用这样的方法从小到大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。

⏹拥塞避免算法的思路是让拥塞窗口cwnd缓慢地增大，即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1，而不是加倍，使拥塞窗口cwnd按线性规律缓慢增长

⏹快重传算法首先要求接收方每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认。

而不是等待自己发送数据时才进行捎带确认。

（这样做可以让发送方及早知道有报文段没有到达接收方）。

⏹发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段。

而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器到期。

⏹不难看出，快重传并非取消重传计时器，而是在某些情况下可更早地重传丢失的报文段。

5.TCP的连接管理P224（三次握手建立连接）

运输连接有三个阶段，即：

连接建立、数据传送和连接释放。

TCP连接的建立都是采用客户服务器方式。

主动发起连接建立的应用进程叫做客户。

被动等待连接建立的应用进程叫做服务器。

第六章应用层

1.域名系统DNSP236（域名结构的划分、域名的分类）

2.FTPP244（工作原理）

3.万维网WWWP248（万维网需要解决的几个问题）