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1、通信网索引第二章 物理层16、根据傅立叶分析，任何电磁信号可以由若干具有不同振幅、频率和相位的周期模拟信号（正弦波）组成。反过来，只要有足够的具有适当振幅、频率和相位的正弦波，就可以构造任何一个信号。f = 1/T 基本频率 an, bn n次谐波项的正弦和余弦振幅值8、波特率（baud）和比特率（bit）的关系波特率：每秒钟信号变化的次数，也称调制速率。比特率：每秒钟传送的二进制位数。波特率与比特率的关系取决于信号值与比特位的关系；R=Blog2V;n=log2V9、信道的最大数据传输速率奈魁斯特公式：最大数据传输率 = 2Hlog2V (bps)香农公式：最大数据传输率 =Hlog2(1

2、+ S/N) (bps) bd=10log10S/N12、数据编码技术基带传输数字数据的数字传输（基带传输）基带：基本频带，指传输变换前所占用的频带，是原始信号所固有的频带。基带传输：在传输时直接使用基带信号。基带传输是一种最简单最基本的传输方式，一般用低电平表示“0”，高电平表示“1”。适用范围：低速和高速的各种情况。限制：因基带信号所带的频率成分很宽，所以对传输线有一定的要求。曼彻斯特码，也称相位编码原理：每一位中间都有一个跳变，从低跳到高表示“0”，从高跳到低表示“1”。优点：克服了NRZ码的不足。每位中间的跳变即可作为数据，又可作为时钟，能够自同步。差分曼彻斯特码原理：每一位中间都有一

3、个跳变，每位开始时有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。位中间跳变表示时钟，位前跳变表示数据。优点：时钟、数据分离，便于提取。14、模拟数据数字传输脉冲代码调制PCM。1、采样（根据Nyquist原理进行采样）；2、量化；3、编码 P3618、交换方式分类：电路交换原理：直接利用可切换的物理通信线路，连接通信双方三个阶段：建立电路，传输数据，拆除电路特点在发送数据前，必须建立起点到点的物理通路建立物理通路时间较长，数据传送延迟较短例：Telephone networks、ISDN (Integrated Services Digital Networks)报文交换，存储转发方式原理：信息以报文（

4、逻辑上完整的信息段）为单位进行存储转发特点：线路利用率高、要求中间结点（网络通信设备）缓冲大、延迟时间长分组交换（包交换）（虚电路、数据报），存储转发方式原理：信息以分组为单位进行存储转发。源结点把报文分为分组，在中间结点存储转发，目的结点把分组合成报文。分组：比报文还小的信息段，可定长，也可变长特点：每个分组头包括目的地址，独立进行路由选择网络结点设备中不预先分配资源线路利用率高结点存储器利用率高易于重传，可靠性高易于开始新的传输，让紧急信息优先通过额外信息增加分组交换分为：数据报（datagram）分组交换、虚电路（virtual circuit）分组交换数据报和虚电路的比较数据报：1。传

5、输无需连接建立和释放的过程；2。每个数据报中需带地址信息（占用空间）；3。用户的连续数据块会无序地到达目的地；接受站点处理复杂（排序）。4。当使用网状拓扑组建网络时，任一中间结点或者线路的故障不会影响数据报的传输（可以选择不同的路径），可靠性较高。5。数据报较适合站点之间少量数据的传输。虚电路：1。 具有虚电路（连接）建立和释放的过程；2。 数据块中仅含少量的地址信息（LC号），用户的连续数据块沿着相同的路径，按序到达目的地；接受站点处理方便。3。 如果虚电路中的某个结点或者线路出现故障，将导致虚电路传输失效。4。 虚电路方式较适合站点之间大批量的数据传输。电路交换与分组交换的比较分组交换相比

6、电路交换的最大优势是可以实现统计复用，有效的利用带宽。 但是分组交换需要处理拥塞，因此 :需要复杂的路由器难以提供好的服务质量（延迟和带宽的保证） 实际应用中，这两种方式可以结合在一起IP over SONET, IP over Frame Relay第三章 物理层2第四章 数据链路层5、成帧（Framing）方法字符计数法在帧头中用一个域来表示整个帧的字符个数缺点：若计数出错，对本帧和后面的帧有影响带字符填充的首尾字符定界法起始字符 DLE STX，结束字符DLE ETXDLE:Data Link EscapeSTX:Start of TextETX:End of Text字符填充缺点：局限

7、于8位字符和ASCII字符传送。带位填充的首尾标记定界法帧的起始和结束都用一个特殊的位串“01111110”，称为标记(flag)“0”比特插入删除技术物理层编码违例法7、处理差错的两种基本策略使用纠错码：发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到的数据是否有错，并能纠正错误。使用检错码：发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到的数据是否有错，但不能判断哪里有错。9、海明码海明距离(m + r + 1) 2r海明码例题：假设使用海明码来传输16位报文，需要多少个校验位才能确保接收方可以检测并纠正单个位错误？对于报文1101001100110101，

8、请给出传输的位模式？假设在海明码中使用了偶数位。解答：（1）信息位M=16；根据公式：（17+r） 2r、故r=5； （2）传输模式为：011110110011001110101。10、冗余码（CRC码，多项式编码）例题：x7+x5+1被生成多项式x3+1除，所得余数是什么？解答：x7+x5+1=10100001；x3+1=1001 余数为：x2+x+111114、退后n帧协议（协议5）该策略的基本原理是，当接收方检测出失序的信息帧后，要求发送方重发最后一个正确接收的信息帧之后的所有未被确认的帧；或者当发送方发送了N个帧后，若发现该N帧的前一个帧在计时器超时后仍未返回其确认信息，则该帧被判为出

9、错或丢失，此时发送方就不得不重新发送出错帧及其后的N帧。 这就是GO-DACK-N(退回N)法名称的由来。 接收方从出错帧起丢弃所有后继帧； 接收窗口为1； 对于出错率较高的信道，浪费带宽。16、选择重传协议(协议6) 另一种效率更高的策略是当接收方发现某帧出错后，其后继续送来的正确的帧虽然不能立即递交给接收方的高层，但接收方仍可收下来，存放在一个缓冲区中，同时要求发送方重新传送出错的那一帧。一旦收到重新传来的帧后，就可以原已存于缓冲区中的其余帧一并按正确的顺序递交高层。这种方法称为选择重传(SELECTICE REPEAT)。接收窗口大于1，先暂存出错帧的后继帧；只重传坏帧；对最高序号的帧进

10、行确认；接收窗口较大时，需较大缓冲区。19、高级数据链路控制规程HDLCHDLC的适用范围计算机 计算机计算机 终端终端 终端数据站（简称站 station），由计算机和终端组成，负责发送和接收帧。HDLC涉及三种类型的站：主站（primary station）：主要功能是发送命令（包括数据），接收响应，负责整个链路的控制（如系统的初始、流控、差错恢复等）；次站（secondary station）：主要功能是接收命令，发送响应，配合主站完成链路的控制；组合站（combined station）：同时具有主、次站功能，既发送又接收命令和响应，并负责整个链路的控制。HDLC的基本操作模式正规响应

11、模式 NRM（Normal Response Mode）适用于点到点式和多点式两种非平衡构型。只有当主站向次站发出探询后，次站才能获得传输帧的许可。异步响应模式 ARM（Asynchronous Response Mode）适用于点到点式非平衡构型和主站 次站式平衡构型。次站可以随时传输帧，不必等待主站的探询。异步平衡模式 ABM(Asynchronous Balanced Mode)适用于通信双方都是组合站的平衡构型，也采用异步响应，双方具有同等能力。第五章 介质访问控制子层5、计算机网络可以分成两类点到点连接的网络 广域网广播信道（多路访问信道，随机访问信道）的网络局域网7、带冲突检测的载

12、波监听多路访问协议CSMA/CD引入原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了CSMA/CD。原理站点使用CSMA协议进行数据发送；在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；在发出干扰信号后，等待一段随机时间，再重复上述过程。工作状态传输周期竞争周期空闲周期问题一个站点确定发生冲突要花多少时间？最坏情况下，2倍电缆传输时间8、退避算法CSMA/CD算法中，在检测到冲突，并发完阻塞信号

13、后，为了降低再冲突的概率，需要等待一个随机时间，然后再用CSMA的算法发送。为了决定这个随机时间，一个通用的退避算法称为二进制指数退避算法。其过程如下：对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参量为L=2。退避间隔取1L个时间片中的一个随机数。1个时间片等于2a。当帧重复发生一次冲突时，将参量L加倍。设置一个最大重传次数，超过这个次数，则不再重传，并报告出错。这个算法是按后进先出的次序控制的，即未发生冲突，或很少发生冲突的帧，具有优先发送的概率。而发生过多次冲突的帧，发送成功的概率反而小。11、最小帧长Lmin2Rd/v最小帧长：保证在信息发送完成之前能够检测到冲突。最小帧长为Lmin；Lmin2R

14、d/v其中：R为网络数据速率、d为最大段长、v为信号传播速度12、环的长度用位计算环上每个中继器引入 1 bit环上保留的位数： 环的长度=传播延迟(us /km)* 介质长度 * 数据速率 + 中继器延迟例：介质长度 L = 1 km、数据速率 C = 4 Mbit/s、站点数 N = 50解： 传播延迟 tp = 5 us环上保留的位数 = 5 * 1 * 4 + 50 = 70 bit习题：设有某一个令牌环网长度为 500米，环上有 30 个站点，其数据传输速率为 4Mbps，环上信号的传播速度为 5S/km，每个站点具有 1比特的时延，则环上可能存在的最小和最大时延分别是多少比特？。当

15、始终有1/3站点打开工作时，要保证环网的正常运行，至少还要将电缆的长度增加多少米？（请写出相关公式和具体步骤）因为：环的位长传播速度环长数据传输速率总的站点时延 环网长度500米0.5km 数据传输速率4Mbps4106b/106S4b/S 最小时延5S/ km0.5km4b/S10b 最大时延5S/ km0.5km4b/S30b40b 设增加的长度为Xkm，则： 5S/ km（0.5kmX）4b/S10b24b X14/20-0.50.2km 则电缆长度增加200米。19、广播域和冲突域21、虚拟LAN（VLAN）虚拟网络技术打破了地理环境的制约，在不改动网络物理连接的情况下可以任意将工作站

16、在工作组或子网之间移动，工作站组成逻辑工作组或虚拟子网，提高信息系统的运作性能，均衡网络数据流量，合理利用硬件及信息资源。同时，利用虚拟网络技术，大大减轻了网络管理和维护工作的负担，降低网络维护费用。虚拟局域网（Virtual LAN）是与地理位置无关的局域网的一个广播域，由一个工作站发送的广播信息帧只能发送到具有相同虚拟网号的其他站点，可以形象地认为，VLAN 是在物理局域网中划分出的独立通讯区域。 在以交换机为核心的交换式局域网络中，VLAN 技术应用广泛，其优势在于控制了网络上的广播风暴，增加了网络的安全性，利于采用集中化的管理控制。其中，基于端口的 VLAN 划分方式较为常见，通过将网

17、络设备的端口划归不同的 VLAN 实现广播帧的隔离。22、VLAN的4种划分方式分别为：基于端口划分； 基于MAC地址划分；基于第三层地址划分；基于策略划分（或基于应用划分）第六章 网络层4、Dijkstra算法c(i,j)、D(v)、p(v)、N 根据网络拓扑，了解所有节点的链路代价通过链路状态广播知道网络情况每个节点都有相同的信息 从源节点到所有其它节点计算最短路径对这些节点给出路由表反复查询: 通过k参数叠代，使得K到目标地址的最短路径c(i,j): 从i到j的代价，如果没有直接连接，则代价为无穷大D(v): 从源到目标地址V的现行代价p(v): 从源到V的前一个节点N: 所知道的所有最

18、短路径的集5、距离向量路由算法图中列出了J从邻居路由器接收到的延迟矢量。例如：A到B为12，A到C为25，A到D为40等。假定J到A，I，H，K的延迟分别为8，10，12，6。则：J到B是通过A到B，即为81220；J到C是通过I到C，即为101828；等等。对于所有其它的目标也执行同样的计算过程，最后得到新的J路由表。6、链路状态路由算法链接-状态( L-S：Link-Status ) 算法，又称最短路径优先（SPF ：Shortest Path First）算法。该算法原理：各网关主动测试所有与其相邻网关之间的状态，即网关周期性地向相邻的网关发出简短的查询报文，根据相邻网关的响应判断链接的

19、状态（链路的通或断，主机有否激活），这就是取名L-S的原因；随后各网关周期性地广播其L-S信息；网关收到L-S报文后，可刷新互连网拓扑，若L-S发生变更，立即采用最短路径（Dijkstra）算法，刷新本地路由表。8、漏桶算法将用户发出的不平滑的数据包流转变成网络中平滑的数据包流；可用于固定包长的协议，如ATM；也可用于可变包长的协议，如IP，使用字节计数；无论负载突发性如何，漏桶算法强迫输出按平均速率进行，不灵活。同样的思想也可以应用到分组上，如图所示。从概念上讲，在每个主机连接到网络的接口中都包含一个漏桶，也即一个有限长度的内部队列。如果当该队列满的时候，又有一个分组到来，那么该分组将被丢弃

20、。举一个漏桶的例子，假设一台计算机可以按照每秒钟25兆字节(2OOMbps)的速率产生数据，并且网络也可以运行在同样的速度上。然而，路由器只能在较短的时间间隔内(基本上而言，能坚持到它们的缓冲区被填满)以这样的速率接收数据。在长时间情况下，它们的最佳工作速率不超过每秒2兆字节。9、令牌桶算法令牌桶算法的实现方法：基本令牌桶算法的实现非常简单，它只不过是一个记录令牌个数的变量。每隔T秒，该计数器增一；当一个分组被发送出去的时候，该计数器减一。当计数器减到0的时候，就不能够再发送分组。在按字节计数的变种算法中，每隔T秒，计数器增加k；当发送分组的时候，减去每一个发送的分组的长度。计算“以最大速率发

21、送突发数据的持续时间”：设突发时间为S秒，令牌桶容量为C字节，令牌到达的速率为字节/秒，最大的输出速率为M字节/秒，那么，一次突发性的输出将包含CS字节。同时知道，在长度为S秒的最大速度突发过程中，字节数量为MS，则：CSMS，SC/(M-)漏桶算法与令牌桶算法的区别流量整形策略不同：漏桶算法不允许空闲主机积累发送权，以便以后发送大的突发数据；令牌桶算法允许，最大为桶的大小。漏桶中存放的是数据包，桶满了丢弃数据包；令牌桶中存放的是令牌，桶满了丢弃令牌，不丢弃数据包。11、IP地址：分类：A、B、C、D、E；32位；网络+主机12、子网掩码32位；1表示网络；0表示主机14、可变长子网掩码（VL

22、SM）：VLSM规定了如何在一个进行了子网划分的网络中的不同部分使用不同的子网掩码RFC 1878中定义了可变长子网掩码（Variable Length Subnet Mask，VLSM）。VLSM规定了如何在一个进行了子网划分的网络中的不同部分使用不同的子网掩码。这对于网络内部不同网段需要不同大小子网的情形来说非常有效。VLSM实际上是一种多级子网划分技术。15、超网：超网是与子网类似的概念-IP地址根据子网掩码被分为独立的网络地址和主机地址。但是，与子网把大网络分成若干小网络相反，它是把一些小网络组合成一个大网络-超网。16、网络地址转换（NAT）原理：NAT维护一组公共IP地址，动态分配

23、给希望对外访问的本地主机（地址迁移）NAT技术主要解决IP地址短缺问题，动态地址翻译在子网外部使用少量的全局地址，通过路由器进行内部和外部地址的转换。好处是节约全局适用的IP地址，而且不需要改变子网内部的任何配置，只需在边界路由器中设置个动态地址变换表就可以工作。伪装用一个路由器的IP地址可以把子网中所有主机的IP地址都隐藏起来伪装技术可以作为一种安全手段使用，借以限制外部对内部主机的访问。另外还可以用这种技术实现虚拟主机和虚拟路由，以便达到负载均衡和提高可靠性的目的。例：图是路由器上的地址伪装表，需要将内部地址通过NAT转换成外部地址，将图中（1）（5）处空缺的信息上。(1)65533 (2

24、)202.116.112.115 (3)192.168.12.161 (4)65534 (5)53.12.198.1517、地址解析协议ARP解决网络层地址（IP地址）与数据链路层地址（MAC地址）的映射问题；工作过程建立一个ARP表,表中存放(IP地址，MAC地址)对；若目的主机在同一子网内，用目的IP地址在ARP表中查找，否则用缺省网关的IP地址在ARP表中查找。若未找到，则发送广播包，目的主机收到后给出应答，ARP表增加一项；每个主机启动时，广播它的(IP地址，MAC地址)映射；ARP表中的表项有生存期，超时则删除。18、反向地址解析协议RARP解决数据链路层地址（MAC地址）与网络层地

25、址（IP地址）的映射问题；主要用于无盘工作站启动；缺点：由于路由器不转发广播帧，RARP服务器必须与无盘工作站在同一子网内。一种替代协议BOOTP（使用UDP）。19、RIP例题：某网络结构如图5所示，如果Router3与网络4之间的线路突然中断，按照RIP路由协议的实现方法，路由表的更新时间间隔为30秒，中断30秒后Router2的路由信息表1和中断500秒后Router2的路由信息表2如下。20、内部网关路由协议：OSPF开放最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）开放，公开发表；支持多种距离衡量尺度，例如，物理距离、延迟等动态算法；支持基于服务类型的路由；

26、负载平衡；支持分层系统；适量的安全措施；支持隧道技术。构造有向拓扑图根据实际的网络、路由器和线路构造有向图；每个弧赋一个开销值；两个路由器之间的线路用一对弧来表示，弧权可以不同；多路访问（multiaccess）网络，网络用一个结点表示，每个路由器用一个结点表示，网络结点与路由器结点的弧权为0。分层路由自治系统AS可以划分区域（areas）；每个AS有一个主干（backbone）区域内区域间从源路由器到主干区域；穿越主干区域到达目的区域；到达目的路由器。自治系统间四类路由器，允许重叠完全在一个区域内的内部路由器；连接多个区域的区域边界路由器；主干路由器；自治系统边界路由器。第七章 传输层3、三

27、次握手方案：A 发出序号为X的CR TPDUB 发出序号为Y的CC TPDU并确认A的序号为X的CR TPDU，希望接收x+1的下一个报文A 发出序号为X+1的第一个数据TPDU，并确认B的序号为Y的CR TPDU，希望接收y+1的下一个报文。4、三次握手方案解决了由于网络层会丢失、存储和重复包带来的问题。7、慢启动算法慢启动（slow start）算法连接建立时拥塞窗口（congwin）初始值为该连接允许的最大段长，阈值（threshold）为64K；发出一个最大段长的TCP段，若正确确认，拥塞窗口变为两个最大段长；发出（ 拥塞窗口/最大段长）个最大长度的TCP段，若都得到确认，则拥塞窗口加

28、倍；重复上一步，直至发生丢包超时事件，或拥塞窗口大于阈值。拥塞窗口保持在不丢包或超时的最大值。8、拥塞避免算法拥塞避免（congestion avoidance）算法若拥塞窗口大于阈值，从此时开始，拥塞窗口线性增长，一个RTT周期增加一个最大段长，直至发生丢包超时事件；当超时事件发生后，阈值设置为当前拥塞窗口大小的一半，拥塞窗口重新设置为一个最大段长；执行慢启动算法。问题：A、B双方已经建立了TCP连接，采用Slow Start算法进行流控，初始的阈值为32K字节(1K = 1024), 最大发送段长MSS为1K字节。发送方向为A-B, B没有数据要发送, B每收到一个数据报文都会发出一个应答

29、报文。在整个过程中上层一直有数据要发送, 并且都以MSS大小的报文发送。A的发送序列号从0开始。 1.在传输过程中, A收到1个ACK为10240的报文，收到这个应答报文后, A处拥塞窗口的大小是多少？ 2.当收到ACK = 32768的报文后，A处拥塞窗口的大小是多少？ 3.当阈值为32K字节、拥塞窗口为40K字节时, 发送方发生了超时，求超时发生后拥塞窗口的大小和阈值的大小。1.收到的为第10个报文的应答,变化后拥塞窗口的大小为16（慢启动算法）2.收到的为第32个报文的应答, 这时拥塞窗口已经超过阈值, 应当使用线性增长，变化后的拥塞窗口大小为 32 K字节。（慢启动算法）3.拥塞窗口

30、1 KB，阈值 40 / 2 = 20 KB（拥塞避免算法）第八章 应用层1、DNS：域名系统是一个典型的客户/服务器交互系统；域名系统是一个多层次的、基于域的命名系统，并使用分布式数据库实现这种命名机制；传输层协议采用UDP2、SNMP：网络管理的五个基本管理功能：性能管理、故障管理、配置管理、记帐管理和安全管理。SNMP是基于UDP的SNMP的管理者发送端口号为161，被管设备端口号为162。3、电子邮件发送邮件协议SMTP接受邮件协议POP35、WWW协议：http、URL例题：1.客户端通过查找DNS，寻找的IP地址；2.客户端与的IP地址进行TCP连接。服务器使用默认端口号80监听来自客户的连接建立请求。 3.客户经由与TCP连接相关联的本地套接字发出1个HTTP请求消息。这个消息中包含路径名/somepath/in