计算机通信与网络复习提纲1228修改 南邮.docx
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计算机通信与网络复习提纲1228修改南邮
通达学院《计算机通信与网络》复习大纲
考试题型：
选择：
20分（2×10）
填空：
20分（1×20）
简答：
20分（5×4）
综合应用：
40分
第一章概论
1.计算机网络的定义和组成。
计算机网络：
把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和传输线路连接起来，在功能完善的网络软件运行环境下，以实现网络中资源共享为目标的系统。
计算机网络的组成：
通信子网－网络信息的传输和交换终端系统（资源子网）－负责信息的处理
2.协议的概念以及协议三要素。
协议是指通信双方必须遵循的、控制信息交换的规则的集合，是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作，它定义了数据发送和接收工作中必经的过程。
协议规定了网络中使用的格式、定时方式、顺序和检错。
三要素：
语法语义同步
3.OSI七层模型名称，物理层（传输的基本单位：
比特）、数据链路层（传输的基本单位：
帧）、网络层（传输的基本单位：
分组）传输层（自下而上第一个提供端到端服务的层次）
OSI-RM七层：
物理层：
（传输的基本单位比特）利用传输介质为通信的网络节点之间建立、维护和释放物理连接，实现比特流的透明传输，进而为数据链路层提供数据传输服务。
⏹数据链路层（传输的基本单位帧）：
在物理层提供服务的基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以帧（frame）为单位的数据包，并采取差错控制和流量控制的方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
⏹网络层（传输的基本单位分组）：
为分组交换网络上的不同主机提供通信服务，为以分组为单位的数据包通过通信子网选择适当的路由，并实现拥塞控制、网络互连等功能。
⏹传输层：
向用户提供端到端（end-to-end）的数据传输服务，实现为上层屏蔽低层的数据传输问题。
⏹会话层
⏹表示层
⏹应用层：
为应用程序通过网络服务，它包含了各种用户使用的协议。
4.在TCP/IP体系结构中，能够区分每个协议在哪个层次。
TCP
ICMP,IGMPIP
ARP/RARP
IP
ARP/RARP
各类物理网络，如FDDI,Ethernet等
SMTP,Telent,FTP,HTTP等
传输层
TransportLayer
互连网络层
InternetLayer
应用层
ApplicationLayer
ApplicationLayer
网络接入层
HosttoNetworkLayer
SNMP,RIP等
UDP
第二章物理层
1.掌握传信速率（比特率）、传码速率（波特率）、传输时延（发送时延）、传播时延的计算。
（1）.数据传输速率：
①.传码速率:
a.在数据通信系统中，每秒钟传输信号码元的个数,记为：
NBd
C（bps）b.单位：
波特（Baud）
c.信号码元：
携带数据信息的信号脉冲
d.当信号码元持续的时间为T秒，则传码速率NBd=1/T波特
②.传信速率:
a.在数据通信系统中，每秒钟传输二进制码元的个数，记为：
Rb
b.单位：
比特/秒（bps或kbps或Mbps）
c.当传送电平信号为M时：
Rb=NBd*log2M
a.发送时延=数据块长度（b）/信道带宽（bps）
b.传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速度（m/s）
电磁波的传播速率在自由空间是光速：
3*100000km/s
铜线电缆：
2.3*100000km/s
光纤：
2*100000km/s
c.处理时延：
总时延=发送时延+传播时延+处理时延
2.掌握信道容量的计算。
（香农公式和奈氏准则）
信道容量
a.奈奎斯特定理:
在无噪声环境的中:
W：
信道带宽（Hz）
M：
信号状态的个数（8相调制解调器M=8）
C：
最大的数据传输速率C=2Wlog2M（bps）
b.香农定理:
在有噪声的环境中:
W：
信道带宽（Hz）
S/N：
信噪功率比（分贝）（S/N）dB=10*log10（P1/P2）
C：
最大的数据传输率C=W*log2*（1+S/N）（bps）
例：
已知信噪比电平：
20dB，信噪功率比S/N为？
20dB=10*log10（S/N）»S/N=100
3.掌握四种信道复用方式的名称。
频分复用（FDM）时分复用（TDM）码分复用（码分多址复用CDMA）波分复用（WDM）:
光的频分复用
4.掌握曼彻斯特编码的作用。
5.物理接口的四个特性名称（机械、电气、功能和规程）以及各自规定的内容。
机械特性：
规定了接插件的几何尺寸、引线排列、固定和锁定装置等等。
电气特性：
描述了通信接口的发信器（驱动器），接收器的电气连接方法及其电气参数。
功能特性：
描述了接口执行的功能，定义接插件的每一引线的作用。
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
规程特性：
描述了通信接口上传输时间和控制需要执行的时间顺序。
6.掌握物理层有哪些常用的设备。
第三章数据链路层
1．掌握数据链路层的功能（7个）。
链路管理；帧同步（帧定界）；流量控制；差错控制；数据和控制信息的识别；透明传输；寻址。
2.停止等待协议信道利用率的计算。
（1）停止等待协议：
即每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。
在收到确认后再发送下一个分组。
如果超过了一段时间仍然没收到确认，就认为刚才发送的分组丢失了，因而重传前面发送过的分组，这就叫做超时重传。
确认分组丢失或确认分组迟到，则接收方应采取两个动作：
第一，丢弃这个重复的分组，不向上层交付；第二向发送方发送确认。
注：
这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ，意思是重传的请求是自动进行的，接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。
在发送端，每发送完一帧数据之后，必须停下来等待接收方的应答，若收到了对方的应答，
则继续发送下一帧，如果收到否定应答活在规定的时间内没有收到应答，则重新发送该帧。
□信道速率为8kb/s，采用停止等待协议，传播时延tp为20ms，确认帧长度和处理时间均可忽略，问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%？
解：
设帧长为Lbit，则
ts＝Lbit/8Kbps，tp=20ms。
信道利用率＝ts/（ts＋2tp）≥50%
当ts≥40ms不等式成立，故帧长L应
大于等于320bit。
3．滑动窗口机制的工作原理和过程，窗口尺寸的大小。
连续ARQ协议：
就是利用滑动窗口发送数据，在发送方维持一个发送窗口，在窗口内的数据都可连续发送，当发达方每收到一个确认，则发送窗口向前滑动一个分组的位置。
而接收方一般都是采用累积确认的方式，接收方可以收到几个分组后，对按序到达的最后一个分组发送确认，这样就表示：
到这个分组为止的所有分组都已经正确收到了。
累积确认的优点是：
容易实现，即使确认丢失也不必和重传；但缺点是：
不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。
4.连续ARQ中，如何处理帧的丢失。
（数据帧丢失或者确认帧丢失）
5．掌握汉明码中3-6公式的计算，即知道信息位长度，计算监督位的长度和编码效率。
汉明距离与纠错检错能力如果要能检测e个差错，则编码集的汉明距离至少为e+1；如果要能纠正t个差错，则编码集的汉明距离至少为2t+1；如果要能检测e个差错，同时能纠正t个差错（e>t），则编码集的汉明距离至少为e+t+1；
汉明码：
2^r–1≥n或2^r≥k+r+1n为码长，信息位数为k，监督位数为rn=r+k.
奇偶校验码：
最小码距为2，在数据最后加一位监督位，连同监督位在内，1的个数为偶数（偶校验），奇数（奇校验）
S1=c6c5c4c2S2=c6c5c3c1S3=c6c4c3c0
6.掌握CRC冗余码的计算。
7.HDLC中如何实现透明传输，PPP中如何实现透明传输。
信息帧I，监督帧S，无编号帧U
透明传输使用零比特插入法：
在发送端，当一串比特流数据中有5个连续1时，就立即插入一个0.在接收帧时，先找到F字段以确定帧的边界。
接着再对比特流进行扫描。
每当发现5个连续1时，就将其后的一个0删除，以还原成原来的比特流。
PPP协议（面向字符）三个组成部分：
（1）将IP数据报封装到串行链路的方法：
PPP既支持异步链路又支持面向比特的同步链路
（2）链路控制协议（LCP）（3）网络控制协议（NCP）
字节填充：
0x7E转变成（0x7D，0x5E）；
0x7D转变成（0x7D，0x5D）；
若小于0x20，则前面加入一个0x7D。
零比特填充：
只要发现在信息字段中有5个连续的1，则立即填入一个0。
第四章局域网与广域网
1.局域网的数据链路层分成的两个子层名称。
逻辑链路控制（LLC子层介质访问控制（MAC）子层
2.以太网中会分析帧中的各个字段的值。
3.掌握CSMA/CD的工作原理，掌握最短帧长的计算。
CSMA/CD（带冲突检测的csma协议）:
当两个侦听到信道空闲并同时开始发送数据时，就会检测到冲突，一旦检测到冲突，就立即终止冲突帧的发送，然后等待一个随机的事件后，重新尝试发送。
协议中有争用、传输和空闲三种状态。
原理：
1，载波监听，是指每个计算机在发送数据之前先要检测总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有则暂时不发送数据，以减少发生冲突的机会,2，多路访问，是指在总线型局域网中，有多台计算机连接在一根总线上，共享总线的信道资源,3，冲突检测，是指发送数据的计算机在发送数据的同时，还必须监听传输介质，判断是否发生了冲突。
（多次访问：
按照算法等待一个随机的时间后，再次进入载波监听发送过程）
最短帧长为争用期内传输的比特数Lmin=2t*C（bps）
CSMA/CD方式的“5－4－3”原则最多5段电缆，4个中继器，其中3段电缆可以接入用户
4.10BASE-5,10BASE-2,10BASE-T,10BASE-F的含义。
（10、BASE、2、5、T、F的含义）
10Base-5粗缆以太网10Base-2细缆以太网10Base-T双绞线以太网10Base-F光缆10表示数据速率为10MbpsBASE表示电缆上的信号是基带信号，采用曼彻斯特编码2或5表示每一段电缆的最大长度为200m或500mT表示双绞线F表示光纤
5．集线器、网桥、以太网交换机工作的层次、带宽的计算（如习题4.5）。
在物理层用集线器扩展局域网在数据链路层用网桥或者以太网交换机扩展局域网
以太网交换机实质上是一个多端口的网桥
6．以太网交换机转发帧的三种方式（存储转发、直通、无碎片直通）和原理。
存储转发方式：
需要将帧完全接受和缓存下了，然后根据帧头部的目的MAC地址进行转发。
直通方式不必将整个数据帧先缓存再进行处理，而是在街上数据帧的同时就立即按数据帧的目的MAC地址决定该帧的转发端口，因此提高了真的转发速度。
如果在这种交换机的内部采用基于硬件的交叉矩阵，交换时延非常小。
直通交换的一个缺点是它不检查差错就直接将帧转发出去，因此也可能也将一些无效帧转发给其他的站
无碎片直通方式无碎片交换实际上是直通方式的一种改进，要去交换机只有在收到64字节以后以直通方式转发帧，从而避免转发发生冲突而造成的碎片帧
7.虚拟局域网的基本概念。
虚拟局域网VLAN是在现有局域网上提供的划分逻辑组的一种服务，由IEEE802.1a表中规定。
是由一些局域网网段构成的与物理位置五官的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。
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组属于哪一个VLAN。
29，无线局域网可分为两大类，第一类是有固定基础设施的，第二类是无固定基础设施的，所谓固定基础设施是指预先建立起来的，能够覆盖一定地理范围的一批固定基站。
8．虚电路、数据报的比较。
（表4-2）
1、虚电路服务与数据报服务的对比：
对比的方面
虚电路服务
数据报服务
思路
可靠通信应当由网络来保证
可靠通信应当由用户主机来保证
连接的建立
必须有
不需要
终点地址
仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号
每个分组都有终点的完整地址
分组的转发
属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发
每个分组独立选择路由进行转发
当结点出故障时
所有通过故障的结点的虚电路均不能工作
出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化
分组的顺序
总是按发送顺序到达终点
到达终点时不一定按发送顺序
端到端的差错处理和流量控制
可以由网络负责，也可以由用户主机负责
由用户主机负责
第五章网络层与网络互连
1.理解IP地址的分类，掌握IP地址的分配（如例5-1）。
2.掌握ARP的作用。
地址解析协议ARP
作用：
地址解析ARP为网络层（IP）地址和数据链路层使用的任何类型的地址提供动态映射。
工作过程：
（1）主机A首先查看自己的ARP表，确定其中是否包含有主机B对应的ARP表项。
如果找到了对应的MAC地址，则主机A直接利用ARP表中的MAC地址，对IP数据包进行帧封装，并将数据包发送给主机B。
（2）如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址，则将缓存该数据报文，然后以广播方式发送一个ARP请求报文。
ARP请求报文中的发送端IP地址和发送端MAC地址为主机A的IP地址和MAC地址，目标IP地址和目标MAC地址为主机B的IP地址和全0的MAC地址。
由于ARP请求报文以广播方式发送，该网段上的所有主机都可以接收到该请求，但只有被请求的主机（即主机B）会对该请求进行处理。
（3）主机B比较自己的IP地址和ARP请求报文中的目标IP地址，当两者相同时进行如下处理：
将ARP请求报文中的发送端（即主机A）的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。
之后以单播方式发送ARP响应报文给主机A，其中包含了自己的MAC地址。
（4）主机A收到ARP响应报文后，将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发，同时将IP数据包进行封装后发送出去。
3.理解IPV4数据报首部格式（20字节），会分析主要字段的内容，掌握IP数据报的分片（如习题5.20，5.12）
04816192431
版本
首部长度
区分服务
总长度
标识1ICMP6TCP17UDP89OSPF
标志
片偏移8字节为单位
生存时间TTL
协议
首部检验和
源地址（32位）
目的地址（32位）
可选字段（长度可变）
填充
数据部分
4.子网的划分和计算，子网掩码的表示和计算。
划分子网的过程和步骤
（1）子网数=2x-2。
x是被占用的表示子网比特的数目，或者说1的个数。
减2是指减
去子网位全1和全0，它们默认是无效的。
例如，11100000能产生23–2个子网。
（2）2y-2=每个子网的主机数。
y是未被占用的比特数目，或者说0的个数。
例如，
11100000产生25–2，每个子网30个主机。
有效的主机是两个子网之间去掉“全0”和“全1”的数。
（3）子网掩码点分十进制表示
根据主网络类型，确定借用的子网位数和位置，根据对应位的权值，计算其十进制数值。
如子网掩码部分为11100000，则十进制为128＋64＋32＝224。
（4）256-子网掩码=基数。
如，子网掩码为224，则有效子网基数为256-224=32。
子
网地址为在对应子网地址字节中，N×基数。
（5）广播地址是所有主机位为1，直接在下一个子网之前的数。
例：
设有一个网络地址为172.168.0.0，要在此网络中划分14个子网，问：
需要多少位表示子网？
子网掩码的点分十进制数值是多少？
每个子网地址是什么？
子网数=2x-2，则X＝4，需借用4位表示子网。
由网络地址可知，这是一个B类网络，网络地址和主机地址各为16位，网络掩码为255.255.0.0。
划分子网后，又使用主机地址部分的最高4位表示子网，则其对应十进制数值为128＋64＋32＋16＝240。
网络掩码为255.255.240.0。
5.CIDR的原理和地址块的分配，掌握路由的汇聚。
无分类域间路由选择CID使用各种长度的“网络前缀”来代替分类地址中的网络号和子网号。
斜线记法称为CIDR记法在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的比特数
6.Ping程序的目的是什么？
它通过什么方法实现这个目的？
ICMP报文类型作用：
为了提高IP数据报交付成功的机会ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告（IP层的协议）。
因特网控制报文协议ICMP报文类型ICMP差错报告报文（分五种：
目的不可达源站抑制时间超过参数问题改变路由（重定向））和提供信息的报文（又名ICMP询问/应答报文，分回送请求和回答报文时间戳请求和回答报文掩码地址请求和回答报文路由器询问和通告报文）。
PING用来测试两个主机之间的连通性。
PING使用了ICMP回送请求与回送回答报文。
最小MTU发现路由跟踪利用ICMP对网络的测试实现
7.外部网关协议和内部网关协议的基本概念。
RIP、OSPF的比较。
因特网有两大类路由选择协议1，内部网关协议IGP即在一个自治系统内部使用的路由选择协议（使用最多RIP和OSPF）,2，外部网关协议EGP,即在自治系统之间交换网络可达性信息所用的路由选择协议。
（使用最多的BGP-4）
内部网关协议RIP（路由信息协议RoutingInformationProtocol）：
它是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，其最大的优点就是：
简单。
1 “距离”定义：
从一路由器到直接连接的网络的距离定义为1，从一路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1。
“距离”也称为“跳数”，RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。
2 RIP协议的特点：
A.仅和相邻路由器交换信息；
B.路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表；
C.按固定的时间间隔交换路由信息。
3 RIP协议的报文格式：
RIP协议使用运输层的用户数据报UDP进行传送。
4 RIP协议的缺点：
A.当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器；
B.规模小。
5 RIP协议的优点：
A.实现简单；
B.开销较小。
（5）内部网关协议OSPF（开放最短路径优先OpenShortestPathFirst）：
“开放”表明OSPF协议不是受某一厂商控制的，而是公开发表的；“最短路径优先”是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF。
OSPF最主要的特征：
使用分布式的链路状态协议。
1 OSPF协议的特点：
A.向本自治系统中所有路由器发送信息；
B.发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息；“链路状态”：
就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”（“度量：
表示费用、距离、时延、带宽等”）；
C.只有当链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器发送此信息。
2 OSPF协议的优点：
A.OSPF的更新过程收敛得快；
B.OSPF能够用于规模很大的网络。
OSPF协议的报文格式：
OSPF报文直接用IP数据报传送。
8.路由器的组成（路由选择和分组转发两个部分），直接交付和间接交付的概念。
路由器的组成（处理器CPU，存储器，接口）：
路由选择和分组转发
42直接交付：
当主机A要向另一个主机B发送数据报时，如果目的主机B与源主机A连接在同一个网络上。
就将数据报直接交付给目的主机B而不需要通过路由器。
间接交付：
如果目的主机与源主机A不是连接在同一个网络上，则应将数据报发送给本网络上的某个路由器，由该路由器按照转发表指出的路由将数据报转发给下一个路由器。
即间接交付。
9.实现VPN用到了什么技术（隧道技术和加密技术）。
虚拟专用网VPN是一个构建在公共网络基础设施上的，同时具有安全特性的网络或网络环境。
有两个网络：
物理网络表现为实际的通信节点，通过TCP/IP协议在物理链路上的互联。
逻辑网络定义了一组安全通信的网络节点集合。
核心技术：
配置管理技术隧道技术（协议封装技术）密码技术（隧道技术、加解密技术、密钥管理技术、使用者与设备身份认证技术。
）基本技术隧道传输和加密技术
10.IPV6中IP地址的长度，地址的种类。
14．IPv6将地址从IPv4的32bit增大到了128bit。
首部长度40字节
双协议栈（是指在完全过渡到IPv6之前，使一部分主机（或路由器）装有两个协议栈，一个IPv4和一个IPv6）隧道技术
第六章传输层
1.传输层的功能。
端口、套接字的概念。
传输层的作用是在通信子网提供的服务的基础上，为上层应用层提供有效的、合理的传输服务。
使高层用户在相互通信时不必关心通信子网的实现细节和具体服务质量。
用于增强和弥补通信子网的服务不足，提供主机之间有效、合理的传输服务。
传输层实现网络应用进程的标识。
UDP用户数据报协议UDP是无连接的UDP提供不可靠的服务UDP同时支持点到点和多点之间的通信。
UDP是面向报文的。
2.TCP和UDP的比较。
伪首部在计算检验和时在UDP数据报之前要增加12个字节的伪首部。
所谓“伪首部”是因为这部分信息只在计算UDP校验和时使用，既不向下层传送，也不向上层递交（只参加计算，不传输到对方）。
校验和UDP首部的校验和字段设置为0，如果UDP数据域长度为奇数的话，则填充一个“0”字节
将UDP首部和数据部分按照16位为单位划分
伪首部部分参与校验和计算
进行反码求和运算
最后对累加的结果取反码，得到UDP校验和
3.理解UDP和TCP报文段的格式。
TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4N字节是根据需要而增加的，因此TCP首部的最小长度是20字节。
最长可达40
字节08162431
源端口
目的端口
序号
确认号
数据偏移
保留
URG
ACK
PSH
RST
SYN
FIN
窗口
检验和
紧急指针
4.描述TCP的连接建立过程。
4.
TCP释放过程数据传输结束后，双方都可释放连接，但一方（设为A）释放连接前需获得另一方（设为B）的允许，如果此时B方仍有数据要传输，则连接不得释放，A仍要接收B的数据，直至B方数据传输完毕后，B方发出释放连接的要求，得到A方的许可确认后，B释放连接，A等待2SML后释放连接，此时通信结束。
FIN=1,SEQ=k;ACK=1,ACK=k+1;FIN=1,SEQ=nACK=m;
ACK=1,SEQ=m,ACK=n+1
5.理解TCP中的可变滑动窗口的流量控制方法的工作过程。
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