计算机网络第七版谢希仁著考试知识点整理.docx

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计算机网络第七版谢希仁著考试知识点整理

《计算机网络》整顿资料

第1章概述

1、计算机网络两大功能：

连通性和共享；

2、计算机网络（简称为网络）由若干结点（node）和连接这些结点链路（link）构成。

网络中结点可以是计算机、集线器、互换机或路由器等。

3、互联网基本构造发展三个阶段：

①从单个网络ARPANET向互联网发展过程。

②建成了三级构造因特网。

③逐渐形成了多层次ISP（Internetserviceprovider）构造因特网。

4、制定互联网正式原则要通过如下三个阶段：

1互联网草案（InternetDraft）②建议原则（ProposedStandard）③互联网原则（InternetStandard）

5、互联网构成：

1边沿某些：

由所有连接在互联网上主机构成，这某些是顾客直接使用。

处在互联网边沿某些就是连接在互联网上所有主机，这些主机又称为端系统（endsystem）。

（是进程之间通信）

两类通信方式：

✧客户—服务器方式：

这种方式在互联网上是最常用，也是最老式方式。

客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及两个应用进程（软件）。

客户是服务祈求方，服务器是服务提供方；服务祈求方和服务提供方都要使用网络核心某些所提供服务。

客户程序：

一对多，必要懂得服务器程序地址；不需要特殊硬件和很复杂操作系统。

服务器程序：

可同步解决各种远地或本地客户祈求（被动等待）；普通需要有强大硬件和高档操作系统支持

✧对等连接方式（p2p）：

平等、对等连接通信。

既是客户端又是服务端；

2核心某些：

由大量网络和连接在这些网络上路由器构成，这某些是为边沿某些提供服务（提供连通性和互换）（重要由路由器和网络构成）；核心中核心：

路由器（路由器是实现分组互换核心构建，其任务是转发收到分组）

互换——按照某种方式动态地分派传播线路资源：

✧电路互换：

必要通过建立连接（占用通信资源）→通话（始终占用通信资源）→释放资源（归还通信资源）三个环节互换方式。

电路互换一种重要特点就是在通话所有时间内，通话两个顾客始终占用端到端通信资源；

✧报文互换：

基于存储转发原理（时延较长）；

✧分组互换：

分组互换采用存储转发技术。

在发送报文（message）之前，先把较长报文划提成为一种个更小等长数据段，在每一种数据段前面，加上某些由必要控制信息构成首部（包头header）后，就构成了一种分组（包packet）；分组是在互联网中传送数据单元。

路由器解决分组过程：

缓存→查找转刊登→找到适当接口转发出去。

长处：

高效（逐段占用链路，动态分派带宽），灵活（独立选取转发路由），迅速（不建立连接就能发送分组），可靠（保证可靠性网络合同；分布式多路由分组互换网）

问题：

存储转发时会导致一定期延；无法保证通信时端到端所需带宽。

报文互换和分组互换不需要预先分派传播带宽；

6、计算机网络分类：

按作用范畴：

WAN（广），MAN（城），LAN（局），PAN（个人区域网）；

按使用者：

公用网，专用网；

7、计算机网络性能

1）速率（比特每秒bit/s）：

比特（bit）：

信息论中信息量单位；网络技术中速率指是数据传送速率也称为数据率或比特率。

2）带宽（两种不批准义）：

①频域称谓，指信号具备频带宽度，单位赫兹Hz②时域称谓，表达在单位时间内网络中某信道所能通过“最高数据率”，单位比特每秒（bit/s）;两者本质同样，一条通信链路“带宽”越宽，传播“最高数据率”自然越高。

3）吞吐量：

单位时间内通过某个网络（或信道、接口）实际数据量。

受网络带宽或网络额定速率限制。

4）时延：

时延是指数据（一种报文或分组，甚至是比特）从网络（或链路）一端传送到另一端所需时间，有时也成为延迟或迟延。

●发送时延（传播时延）：

主机或路由器发送数据帧所需要时间。

●传播时延：

电磁波在信道中传播一定距离需要耗费时间。

●解决时延：

主机或路由器在收到分组时需要耗费一定期间进行解决。

●排队时延：

结点缓存队列中分组排队所经历时延。

（取决于网络当时通信量）；

数据在网络中经历总时延就是以上四种时延之和。

⏹注：

对于高速网络，提高仅仅是数据发送速率不是比特在链路上传播速率。

5）时延带宽积：

时延带宽积（体积）=传播时延（长）X带宽（截面积），以比特为单位链路长度。

6）来回时间（RTT）：

简朴来说，就是两倍传播时延（事实上还涉及解决时延，排队时延，转发时发送时延）；

7）运用率：

信道运用率→网络运用率（全网络信道运用率加权平均值）。

，D0表达网络空闲时时延，U为运用率，D表达网络当前时延；

可见信道运用率并不是越高越好，当某信道运用率增大时，该信道引起时延也就迅速增大。

减少办法：

增大线路带宽。

8、计算机网络非特性性能：

费用，质量，原则化，可靠性，可扩展性和可升级性，易于管理和维护。

9、计算机网络体系构造

OSI/RM——开放系统互连参照模型（法律上国际原则）；简称OSI。

TCP/IP——事实上国际原则；

合同——为进行网络中数据互换而建立规则、原则或商定。

三要素：

语法（构造和格式），语义（动作），同步（顺序）；

分层好处：

①各层之间是独立；②灵活性好；③构造上可分割开；④易实现和维护；⑤能增进原则化工作。

五层体系构造：

●应用层：

通过应用进程（正在运营程序）间交互来完毕特定网络应用。

（如DNS,HTTP,SMTP,FTP）

●运送层：

负责向两台主机中进程之间通信提供通用数据传播服务；（复用和分用）。

运送层重要使用如下两种合同：

1、传播控制合同TCP：

提供面向连接、可靠数据传播服务，其数据传播单位是报文段。

2、顾客数据报合同UDP：

提供无连接、尽最大努力数据传播服务（不保证可靠性），其数据传播单位是顾客数据报。

●网络层：

负责为分组互换网上不同主机提供通信服务（在TCP/IP体系中，分组也叫IP数据报）。

●数据链路层：

将网络层交下来IP数据报组装成帧，在两个相邻结点（主机和路由器之间或路由器之间）间链路上传送帧；每一帧涉及数据和必要控制信息。

●物理层：

透明地传送比特流（双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等不在物理层）。

10、实体、合同、服务和服务访问点

实体——任何可发送或接受信息硬件或软件进程；

合同——控制两个对等实体（或各种实体）进行通信规则集合；（水平）

在合同控制下，两个对等实体间通信使得本层可以向上一层提供服务（垂直）。

要实现本层合同，还需要使用下面一层所提供服务。

同一系统相邻两层实体进行交互（即互换信息）地方，称为服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）。

下面合同对上面服务顾客是透明。

IPovereverythingeverythingoverIP（p36）

第2章物理层

1、基本概念

机械特性（接口）；电气特性（电压范畴）；功能特性（电压意义）；过程特性（顺序）

2、数据通信系统

一种数据通信系统可划分为三大某些，即源系统（发送端、发送方）→传播系统（传播网络）→目系统（接受端、接受方）。

惯用术语：

●数据（data）——运送消息实体。

●信号（signal）——数据电气或电磁体现。

●模仿信号，或持续信号（analogous）——代表消息参数取值是持续。

●数字信号，或离散信号（digital）——代表消息参数取值是离散。

●码元（code）——代表不同离散数值基本波形。

3、信道基本概念

信道：

用来表达向某一种方向传送信息媒体；可以有如下三种基本方式。

①单向通信（单工通信）——只能有一种方向通信而没有反方向交互。

（广播）

②双向交替通信（半双工通信）——通信双方都可以发送信息，但不能双方同步发送（固然也就不能同步接受）。

这种通信方式是一方发送另一方接受，过一段时间后，可以再反过来。

3双向同步通信（全双工通信）——通信双方可以同步发送和接受信息。

●基带信号——来自信源信号，为使信道可以传播低频分量和直流分量，必要进行调制

基带调制（仅对波形进行变换）；

带通调制（使用载波调制）。

最基本带通调制办法：

①调幅（AM）；②调频（FM）；③调相（PM）；

为了达到更高信息传播速率，必要采用技术上更为复杂多元制振幅相位混合调制办法，例如正交振幅调制

4、信道极限容量

两因素：

●信道可以通过频率范畴（码间串扰）——加宽频带；

●信噪比——信号平均功率和噪声平均功率之比；常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位

即：

信噪比（dB）=10log10（S/N）（dB）

●香浓公式：

信道极限信息传播速率C=Wlog2（1+S/N）（bit/s）；

式中W为信道带宽（单位Hz），S为信道内所传信号平均功率，N为信道内部高斯噪声功率。

香浓公式表白：

信道带宽或信道中信噪比越大，信息极限传播速率就越高。

只要信息传播速率低于信道极限传播速率，就一定存在某种办法实现无差错传播。

其她提高信息传播速率办法：

让每个码元携带更多比特信息量。

5、传播媒体

6、信道复用技术

●频分复用（FDM）：

所有顾客在同样时间占用不同资源；

●时分复用（TDM）（同步时分复用）：

所有顾客在不同步间用同样频带宽度；（更有助于数字信号传播）；

以上两种复用办法长处是技术比较成熟，缺陷是不够灵活。

●记录时分复用（STDM）（异步时分复用）：

动态分派时隙；集中器常使用记录时分复用

●波分复用：

光频分复用；

●码分复用（码分多址CDMA）：

各顾客使用不同码型，因而各顾客之间不会导致干扰。

每个站分派码片序列不但必要各不相似，并且还必要互相正交（orthogonal）（相乘为0，0写为-1，1写为+1）。

在实用系统中是使用伪随机码序列。

任何一种码片向量和该码片向量自己规格化内积都是1；

任何一种码片向量和该码片反码向量自己规格化内积都是-1；

任何一种码片向量和其她码片向量规格化内积都是0；

7、宽带接入技术

●ADSL（非对称数字顾客线）技术——用数字技术对既有模仿电话顾客线进行改造

把0~4kHz低端频谱留给老式电话使用，而把本来没有被运用高品位频谱留给顾客上网使用。

上行和下行带宽不对称；

ADSL极限传播距离取决于数据率和顾客线线径（顾客线越细，信号传播时衰减就越大）；

离散多音调DMT——频分复用；

ADSL不能保证固定数据率

基于ADSL接入网由如下三某些构成：

数字顾客线接入复用器（DSLAM）、顾客线和顾客家中某些设施；

●光纤同轴混合网（HFC网）

●FTTx技术：

光纤到户FTTH

8、假定某信道受奈氏准则限制最高码元速率为0码元/秒。

如果采用振幅调制，把码元振幅划分为16个不同级别来传送，那么可以获得多高数据率（b/s）?

答：

C=R*Log2（16）=0b/s*4=80000b/s

9、共有4个站进行CDMA通信。

4个站码片序列为

A：

（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1）B：

（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）

C：

（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1）D：

（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）

现收到这样码片序列S：

（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。

问哪个站发送数据了？

发送数据站发送是0还是1？

解：

S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1

S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0

S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送

S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D发送1

第3章数据链路层（计算题：

1CRC；2征用期、最短帧长与时延）

1、两种信道：

①点对点信道。

②广播信道。

2、链路：

从一种结点到相邻结点一段物理线程（有线或无线），中间没有任何互换节点。

3、数据链路：

当需要在一条线路上传送数据时，除了必要有一条物理线路外，还必要有某些必要通信合同来控制这些数据传播，把实现这些合同硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

最惯用网络适配器。

4、帧——合同数据单元。

5、三个基本问题：

●封装成帧——在一段数据先后分别添加首部和尾部进行帧定界（拟定帧界限）。

SOH：

帧首部，16进制编码是01，二进制是00000001

EOT：

帧尾部，16进制编码是04，二进制是00000100

●透明传播——解决透明传播问题详细办法：

字节填充（或字符填充），发送端数据链路层在数据中浮现控制字符SOH或EOT前面插入一种转义字符ESC（16进制编码是1B，二进制是00011011）.

●差错检测——比特在传播过程中也许会产生差错（比特差错）；传播错误比特占所传播比特总数比率称为误码率（BER）。

循环冗余检查CRC：

CRC运算就是在数据M背面添加供差错检测用n位冗余码。

n位冗余码得出办法：

用二进制模2运算进行2^n乘M（待传送数据）运算，这相称于在M背面添加n个0。

得到（k+n）位数除以事先商定长度为（n+1）位除数P，得到余数（比除数少一位）作为冗余码，数据加上冗余码在除以除数P，得到余数为0即为无差错。

凡是接受端数据链路层接受帧均无差错（无比特差错）

要做到“可靠传播”（即发送什么就收到什么）就必要再加上帧编号、确认和重传机制。

（提高通信效率）

传播差错：

帧丢失、帧重复、帧失序

6、点对点合同PPP——当前使用得最广泛数据链路层合同

●特点：

①简朴（这是首要规定）；②封装成帧（帧界定符）；③透明性；④各种网络层合同（PPP合同必要能在同一条物理链路上同步支持各种网络层合同，如IP、IPX）；⑤各种类型链路（串行、并行，同步、异步，高速、低速，电、光，动态、静态）；⑥差错检测（及时丢弃有差错帧）；⑦检测连接状态（短时间自动检测）；⑧最大传送单元（MTU是数据链路层帧可以载荷数据某些最大长度）；⑨网络层地址协商；⑩数据压缩协商（不规定原则化）。

●不需要/支持功能：

①纠错（不可靠传播）；②流量控制（由TCP负责）；③序号（不是可靠传播，在无线时可用）；④多点线路（不支持一主对多从）；⑤半双工或单工链路（只支持全双工）。

●构成——三个某些：

1、一种将IP数据报封装到串行链路办法。

2、链路控制合同LCP（LinkControlProtocol）。

（用来建立、配备和测试数据链路连接）

3、网络控制合同NCP（NetworkControlProtocol）。

——其中每一种合同支持不同网络层合同

●帧格式

PPP帧格式

标志字段F（Flag）规定为0x7E（0x表达背面字符是用十六进制表达）7E（01111110）

地址字段A规定为0xFF（11111111）

控制字段C规定为0x03（00000011）

字节填充——转义字符（0x7D）；

零比特填充——5个1后加0；

●建立过程

（设备之间无链路）→物理链路→LCP链路→已鉴别LCP链路（口令鉴别合同PAP/口令握手鉴别合同CHAP）→NCP链路（IP控制合同IPCP）

7、局域网数据链路层

●局域网特点：

网络为一种单位所拥有，且地理范畴和站点范畴均有限。

长处：

具备广播功能，便于系统扩展和逐渐演变，提高了系统可靠、可用、生存性。

●局域网拓扑：

星形网，环形网，总线网。

●共享信道：

①静态划分信道（频分复用时分复用波分复用码分复用）②动态媒体接入控制又称多点接入（随机接入；受控接入，如多点线路打听（polling）/轮询）

●以太网两个原则——DIXEthernetV2和IEEE802.3

●适配器作用：

①进行串行/并行转换。

②对数据进行缓存。

③在计算机操作系统安装设备驱动程序。

④实现以太网合同。

●CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）合同

为了通信简便，以太网采用了如下两个办法：

1用较为灵活无连接工作方式（不进行编号，不规定对方发回确认）；

2曼切斯特编码（一分为二）；

多点接入——总线型网络；

载波监听（检测信道）——不论在发送前还是发送中，每个站都必要不断地检测信道；

碰撞检测（冲突检测）——边发送边监听。

每一种站在自己发送数据之后一小段时间内，存在着遭遇碰撞也许性（发送不拟定性）

半双工通信

争用期（碰撞窗口）——通过征用期这段时间还没有检测到碰撞，才干必定这次发送不会发生碰撞。

以太网使用截断二进制指数退避（动态退避）算法来拟定碰撞后重传时机

最短有效帧长度为64字节；

强化碰撞——人为干扰信号；

帧间最小间隔为9.6微秒，相称于96比特时间

●使用集线器星形拓扑

物理上星形网，逻辑上总线网；

一种集线器有许多接口；

集线器工作在物理层，每个接口仅仅简朴地转发比特，不进行碰撞检测；

●以太网信道运用率

成功发送一种帧占用信道时间=T（发送帧需要时间，由帧长除以发送速率得出）+τ（单程端到端传播时延）；

参数a：

，a越小越好，以太网帧长度不能太短；

极限信道运用率

；只有当a远不大于1才干得到尽量高极限信道运用率

●以太网MAC层

名字指出咱们所要寻找那个资源，地址指出那个资源在何处，路由告诉咱们如何到达该处；

RA——注册管理机构；

OUI——组织唯一标记符（公司）；

EUI——扩展唯一标记符；

适配器检测MAC帧中目地址与否发往本帧——单播，广播，多播；

最惯用MAC帧是以太网V2格式。

运用曼切斯特编码来拟定长度；

帧间最小间隔导致不需要帧结束定界符；

以太网不负责重传丢弃MAC帧；

8、要发送数据为101110。

采用CRCD生成多项式是P（X）=X3+1。

试求应添加在数据背面余数。

答：

作二进制除法，10111000010011添加在数据背面余数是011

9、PPP合同使用同步传播技术传送比特串1100。

试问通过零比特填充后变成如何比特串？

若接受端收到PPP帧数据某些是，问删除发送端加入零比特后变成如何比特串？

答：

1111100

111000

11111110

10、在m长总线上，数据传播率为10Mbps，信号传播速率为200m/μs，采用CSMA/CD进行数据通信。

（１）争用期是多少？

（２）最小帧长应当为多少？

（3）若A向B发送1000字节数据，A与否必要在数据发送期间始终进行冲突检测？

为什么？

（1）争用期为

（2）最短帧长

（3）不需要，只需在发送前25字节是需要进行冲突检测。

因素在于冲突只会出当前争用期内（等价于发送25字节），争用期内没有冲突，则在传播完之前就一定不会发生冲突；过了争用期，其她站点检测信道时，会检测到信道处在忙状态，因而不会发送数据。

第4章网络层（计算题：

1子网划分；2路由选取）

网络层向上只提供简朴灵活、无连接、尽最大努力交付数据报服务

网络层不提供服务质量承诺

1、虚电路服务和数据包服务对比

对比喻面

虚电路服务

数据报服务

思路

可靠通信应当由网络来保证

可靠通信应当由顾客主机来保证（尽最大努力交付）

连接建立

必要有

不需要

终点地址

仅在连接建立阶段使用，每个分组使用段虚电路号

每个分组均有终点完整地址

分组转发

属于同一条虚电路分组均按照同一路由进行转发

每个分组独立选取路由进行转发（独立发送）

当节点出故障时

所有通过出故障结点虚电路均不能工作

出故障结点也许会丢失分组，某些路由也许会发生变化

分组顺序

总是按发送顺序到达终点

到达终点时不一定按发送顺序

端到端差错解决和流量控制

可以由网络负责，也可以由顾客主机负责

由顾客主机负责

2、虚拟互连网络（IP网）

使用路由器解决各种异构物理网络连接在一起问题；

3、分类IP地址

IP地址由ICANN进行分派（中华人民共和国向APINC）；

一种IP地址在整个互联网范畴内是唯一

分类IP地址（已成历史）

●A类地址（

——50%）

网络号全0表达本机，全1表达环回测试；——

主机号全0表达本主机网络地址，全1表达所有主机；——

●B类地址（

——25%）

网络号（128.0.0.0不可用）——

；

主机号跟A类同样——

●C类地址（

——12.5%）

网络号（192.0.0.0不可用）——

；

主机号（同上）——

A类、B类、C类地址都是单播地址

●特点

每一种IP地址都由网络号和主机号两某些构成，IP地址是一种分级别地址构造

IP地址管理机构分派IP地址时只分派网络号

路由器仅依照网络号来转发分组（不考虑目主机号）；

多归属主机——一种路由器至少要有两个不同IP地址（每个接口一种）；

用网桥或转发器连接起来若干个局域网仍属于一种网络（相似网络号），用路由器才干连接不同网络；

4、IP地址与硬件地址

物理地址是数据链路层和物理层使用地址；IP地址是网络层和以上各层使用地址，是一种逻辑地址

使用IP地址是为了隐蔽各种底层网络复杂性而便于分析和研究问题；

数据链路层看不到数据报IP地址；

路由器只依照目站IP地址网络号进行路由选取；

5、ARP（地址解析合同）和RARP

ARP——IP地址转为MAC地址；

每一台主机都设有一种ARPcache（ARP高速缓存）——里面有我局域网上主机和路由表IP地址到MAC地址映射表；

祈求是广播，响应是单播，一次祈求响应，两边同步把双方信息写进ARPcache；

不同局域网主机，要通过路由器进行ARP查询；

6、IP数据包格式

04816192431

版本

首部长度

区别服务

总长度

标记

标志

片偏移

生存时间

合同

首部检查和

源地址

目地址

可选字段（长度可变）

填充

数据某些

固定某些（20字节）

互联网中所有主机和路由器，必要可以接受长度不超过576字节数据报；

标记，标志，片偏移——用于分片；

TTL（现为跳数限制）——在通过路由器时才减1；

惯用合同：

合同名

ICMP

IGMP

TCP

UDP

合同字段值

1

2

6

17

首部检查和——占16位，只检查数据报首部，但不涉及数据某些。

用反码算术运算把所有16位字相加，再将得到和求反码，检查时同样，得到为0即无差错；

IP首部可变某些就是一种选项字段，用来支持排错、测量以及安全等办法。

7、IP层转发分组流程

从一种路由器转发到下一种路由器（最重要两个信息：

目网络地址，下一跳地址）；

特定主机路由——对特定目主机指明一种路由，以便控制网络和测试网络；

默认路由（0.0.0.0）——下一跳路由器地址不在IP数据包里，而在MAC帧里（转为

MAC地址）；

分组转发算法：

提取目主机IP地址，得出目网络地址→直接交付→特定主机路由→下一跳路由器→默认路由→报告转发分组出错

8、划分子网（计算题）

IP地址：

：

={网络号，子网号，主机号}

划分子网只是把IP地址得主机号某些进行再划分，不变化网络号；

子网掩码：

推荐在子网掩码中选用持续1；

如果一种网络不划分子网，那么该网络子网掩码就使用默认子网掩码

当前全1和全0子网号也可以使用了（但要谨慎）

划分子网增长了灵活性，但减少了能连接在网络上主机总数；

同样IP地址和不同子网掩码可以得出相似网络地址；（但是不同掩码效果是不同）

使用子网时分组转发，增长了子网掩码

能解释下面这幅图：

9、CIDR（无分类编址）

CIDR最重要两个特点：

①CIDR消除了老式A类、B类和C类地址以及划分子网概念；②CIDR把网络前缀都相似持续IP地址构成一