计网知识点总结620.docx
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计网知识点总结620
计算机网络复习资料
一、CRC计算。
P.166
（目的：
理解G（x）多项式，会进行计算判断接受的比特串是否正确）
1.CRC校验原理
具体来说，CRC校验原理就是以下几个步骤：
（1）先选择（可以随机选择，也可按标准选择，具体在后面介绍）一个用于在接收端进行校验时，对接收的帧进行除法运算的除数（是二进制比较特串，通常是以多项方式表示，所以CRC又称多项式编码方法，这个多项式也称之为“生成多项式”）。
（2）看所选定的除数二进制位数（假设为k位），然后在要发送的数据帧（假设为m位）后面加上k-1位“0”，然后以这个加了k-1个“0“的新帧（一共是m+k-1位）以“模2除法”方式除以上面这个除数，所得到的余数（也是二进制的比特串）就是该帧的CRC校验码，也称之为FCS（帧校验序列）。
但要注意的是，余数的位数一定要是比除数位数只能少一位，哪怕前面位是0，甚至是全为0（附带好整除时）也都不能省略。
（3）再把这个校验码附加在原数据帧（就是m位的帧，注意不是在后面形成的m+k-1位的帧）后面，构建一个新帧发送到接收端，最后在接收端再把这个新帧以“模2除法”方式除以前面选择的除数，如果没有余数，则表明该帧在传输过程中没出错，否则出现了差错。
【说明】“模2除法”与“算术除法”类似，但它既不向上位借位，也不比较除数和被除数的相同位数值的大小，只要以相同位数进行相除即可。
模2加法运算为：
1+1=0，0+1=1，0+0=0，无进位，也无借位；模2减法运算为：
1-1=0，0-1=1，1-0=1，0-0=0，也无进位，无借位。
相当于二进制中的逻辑异或运算。
也就是比较后，两者对应位相同则结果为“0”，不同则结果为“1”。
如100101除以1110，结果得到商为11，余数为1，如图5-9左图所示。
如11×11=101，如图5-9右图所示。
图5-9 “模2除法”和“模2乘法”示例
例题：
下面以一个例子来具体说明整个过程。
现假设选择的CRC生成多项式为G（X） =X4 +X3 +1，要求出二进制序列10110011的CRC校验码。
下面是具体的计算过程：
（1）首先把生成多项式转换成二进制数，由G（X） =X4 +X3 +1可以知道（，它一共是5位（总位数等于最高位的幂次加1，即4+1=5），然后根据多项式各项的含义（多项式只列出二进制值为1的位，也就是这个二进制的第4位、第3位、第0位的二进制均为1，其它位均为0）很快就可得到它的二进制比特串为11001。
（2）因为生成多项式的位数为5，根据前面的介绍，得知CRC校验码的位数为4（校验码的位数比生成多项式的位数少1）。
因为原数据帧10110011，在它后面再加4个0，得到1，然后把这个数以“模2除法”方式除以生成多项式，得到的余数，即CRC校验码为0100，如图5-10所示。
注意参考前面介绍的“模2除法”运算法则。
图5-10CRC校验码计算示例
（3）把上步计算得到的CRC校验码0100替换原始帧1后面的四个“0”，得到新帧1。
再把这个新帧发送到接收端。
（4）当以上新帧到达接收端后，接收端会把这个新帧再用上面选定的除数11001以“模2除法”方式去除，验证余数是否为0，如果为0，则证明该帧数据在传输过程中没有出现差错，否则出现了差错。
2、子网掩码的作用和计算
作用：
子网掩码就是用来指定某个IP地址的网络地址的，换一句话说，就是用来划分子网的。
计算子网掩码：
要划分子网就需要计算子网掩码和分配相应的主机块，尽管采用二进制计算可以得出相应的结论，但如果采用十进制计算方法，计算起来更为简便。
方法一：
利用子网数来计算。
（主要）
1.首先，将子网数目从十进制数转化为二进制数；
2.接着，统计得到的二进制数的位数，设为N；
3.最后，先求出此IP地址对应的地址类别的子网掩码。
再将求出的子网掩码的主机地址部分（也就是“主机号”）的前N位全部置1，这样即可得出该IP地址划分子网的子网掩码。
例：
需将B类IP地址167.194.0.0划分成28个子网：
1）（28）10=（11100）2；
2）此二进制的位数是5，则N=5；
3）此IP地址为B类地址，而B类地址的子网掩码是255.255.0.0，且B类地址的主机地址是后2位（即0-255.1-254）。
于是将子网掩码255.255.0.0中的主机地址前5位全部置1，就可得到255.255.248.0，而这组数值就是划分成28个子网的B类IP地址167.194.0.0的子网掩码。
方法二：
利用主机数来计算。
1．首先，将主机数目从十进制数转化为二进制数；
2．接着，如果主机数小于或等于254（注意：
应去掉保留的两个IP地址），则统计由“1”中得到的二进制数的位数，设为N；如果主机数大于254，则N>8，也就是说主机地址将超过8位；
3．最后，使用255.255.255.255将此类IP地址的主机地址位数全部置为1，然后按照“从后向前”的顺序将N位全部置为0，所得到的数值即为所求的子网掩码值。
例：
需将B类IP地址167.194.0.0划分成若干个子网，每个子网内有主机500台：
1）（500）10=（111110100）2；
2）此二进制的位数是9，则N=9；
3）将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1，得到255.255.255.255。
然后再从后向前将后9位置0，可得：
11111111.11111111.11111110.00000000即255.255.254.0。
这组数值就是划分成主机为500台的B类IP地址167.194.0.0的子网掩码。
相关例题：
P地址为192·168·100·163子网掩码是255·255·255·224。
算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。
计算过程。
答：
根据题目子网掩码255.255.255.224，算出块大小256-224=32
分出的子网数
0,32,64,96,128,160,192,2248个子网
子网地址分别是
192.168.100.0
192.168.100.32
192.168.100.64
192.168.100.96
192.168.100.128
192.168.100.160
192.168.100.192
192.168.100.224
则题目的IP地址是在
192.168.100.160这个子网里面。
地址范围192.168.100.161~192.168.100.190可用主机数30台
广播地址是192.168.100.191
网络地址是192.168.100.160
3、TCP拥塞控制算法P441
慢速启动->拥塞避免->快速重传->快速恢复（记住关键词了解即可）
慢启动：
最初的TCP在连接建立成功后会向网络中发送大量的数据包，这样很容易导致网络中路由器缓存空间耗尽，从而发生拥塞。
因此新建立的连接不能够一开始就大量发送数据包，而只能根据网络情况逐步增加每次发送的数据量，以避免上述现象的发生。
具体来说，当新建连接时，cwnd初始化为1个最大报文段（MSS）大小，发送端开始按照拥塞窗口大小发送数据，每当有一个报文段被确认，cwnd就增加1个MSS大小。
这样cwnd的值就随着网络往返时间（Round Trip Time,RTT）呈指数级增长，事实上，慢启动的速度一点也不慢，只是它的起点比较低一点而已。
我们可以简单计算下：
开始 ---> cwnd = 1
经过1个RTT后 ---> cwnd = 2*1 = 2
经过2个RTT后 ---> cwnd = 2*2= 4
经过3个RTT后 ---> cwnd = 4*2 = 8
如果带宽为W，那么经过RTT*log2W时间就可以占满带宽。
拥塞避免：
从慢启动可以看到，cwnd可以很快的增长上来，从而最大程度利用网络带宽资源，但是cwnd不能一直这样无限增长下去，一定需要某个限制。
TCP使用了一个叫慢启动门限（ssthresh）的变量，当cwnd超过该值后，慢启动过程结束，进入拥塞避免阶段。
对于大多数TCP实现来说，ssthresh的值是65536（同样以字节计算）。
拥塞避免的主要思想是加法增大，也就是cwnd的值不再指数级往上升，开始加法增加。
此时当窗口中所有的报文段都被确认时，cwnd的大小加1，cwnd的值就随着RTT开始线性增加，这样就可以避免增长过快导致网络拥塞，慢慢的增加调整到网络的最佳值。
其实TCP还有一种情况会进行快速重传：
那就是收到3个相同的ACK。
TCP在收到乱序到达包时就会立即发送ACK，TCP利用3个相同的ACK来判定数据包的丢失，此时进行快速重传，快速重传做的事情有：
1.把ssthresh设置为cwnd的一半
2.把cwnd再设置为ssthresh的值（具体实现有些为ssthresh+3）
3.重新进入拥塞避免阶段。
快速恢复的主要步骤是：
1.当收到3个重复ACK时，把ssthresh设置为cwnd的一半，把cwnd设置为ssthresh的值加3，然后重传丢失的报文段，加3的原因是因为收到3个重复的ACK，表明有3个“老”的数据包离开了网络。
2.再收到重复的ACK时，拥塞窗口增加1。
3.当收到新的数据包的ACK时，把cwnd设置为第一步中的ssthresh的值。
原因是因为该ACK确认了新的数据，说明从重复ACK时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进入拥塞避免状态。
相关例题：
1：
为避免和消除拥塞，TCP采用哪些策略来控制拥塞窗口
答：
为了避免和消除拥塞，TCP周而复始地采用3种策略来控制拥塞窗口的大小。
首先是使用慢启动策略，在建立连接时拥塞窗口被设置为一个最大段大小MSS。
对于每一个段的确认都会使拥塞窗口增加一个MSS，实际上这种增加方式是指数级的增加。
例如，开始时只能发送一个数据段，当收到该段的确认后拥塞窗口加大到两个MSS，发送方接着发送两个段，收到这两个段的确认后，拥塞窗口加大到4个MSS，接下来发送4个段，依此类推。
当拥塞窗口加大到门限值（拥塞发生时的拥塞窗口的一半）时，进入拥塞避免阶段，在这一阶段使用的策略是，每收到一个确认，拥塞窗口加大1／n个MSS（n为拥塞窗口大小），即使确认是针对多个段的，拥塞窗口也只加大1个
MSS，这在一定程度上减缓了拥塞窗口的增长。
但在此阶段，拥塞窗口仍在增长，最终可能导致拥塞。
拥塞使重传定时器超时，发送方进入拥塞解决阶段。
发送方在进行重传的同时，将门限值调整为拥塞窗口的一半，并将拥塞窗口恢复成一个MSS，然后进人新一轮的循环。
2：
为什么说，拥塞造成的数据丢失，仅仅靠超时重传是无法解决的？
答：
拥塞是由于网络中的路由器超载而引起的严重延迟现象。
拥塞的发生会造成数据的丢失，数据的丢失会引起超时重传，而超时重传的数据又会进一步加剧拥塞，如果不加以控制，最终将会导致系统的崩溃
4、TCP报文P429
连接建立
TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。
当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答
TCP的三次握手
SYN+ACK[1] ，并最终对对方的SYN执行ACK确认。
这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。
TCP三次握手的过程如下：
1、客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。
2、服务器端收到SYN报文，回应一个SYN（SEQ=y）ACK（ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。
3、客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK（ACK=y+1
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