计算机网络复习重点.docx
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计算机网络复习重点
计算机网络复习
1、IP分片计算、子网划分,子网掩码(c类)、(含2-10转换)、
Nyquist定理、香农公式带宽计算(写出依据)、(有效带宽的计算)
CRC计算及验证等。
路由算法(静态和动态)(30~40分)
(4-2假设有一个数据传输速率为10Mb/s、采用CSMA/CD作为介质访问控制方法的局域网(不是IEEE802.3),电缆长度为1km,电磁波在电缆中的传播速度为200m/us。
数据帧的长度为256比特,这包括用于帧头、校验和以及其他开销的32比特。
假设数据帧发送成功后的第一个时隙保留给接收方,用来捕获信道并发送一个长度为32比特的确认帧。
在没有冲突发生的情况下,有效的数据传输速率为多少?
解析:
本题主要考查对于CSMA/CD的工作原理以及数据传输速率的概念。
因为电缆的长度为1km,电磁波在电缆中的传播速度为200m/μs,则信道的单向传播时延=1000/200=5(μs),往返传播时延=2×5=10(μs)。
由于数据帧长为256比特,确认帧长为32比特,数据传输速率为10Mb/s,数据帧的发送时间=256/10=25.6(μs),确认帧的发送时间=32/10=3.2(μs)。
在不考虑冲突的情况下,对于采用CSMA/CD的局域网,一个完整的数据传输实际上由6个阶段组成:
发送方获得总线的访问权(10μs),发送方发送数据帧(25.6μs),数据帧到达接收方(5μs),接收方获得总线的访问权(10μs),接收方发送确认帧(3.2μs),确认帧到达发送方(5μs)。
对于一次数据帧的传输,传输的有效数据为(256-32)=224比特,因此,在不考虑冲突的情况下,有效的数据传输速率=224/(10+25.6+5+10+3.2+5)≈3.81(Mb/s)。
)
2、计算机网络的定义,功能拓扑结构,资源子网,通信子网,发展阶段包括哪几个阶段?
一、定义:
计算机网络就是将地理位置不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来,以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和数据交换的系统。
二、计算机网络的功能:
A:
数据通信(CommunicationMedium)
–文件传输、IP电话、email、视频会议、信息发布、交互式娱乐、音乐
B:
资源共享(ResourceSharing)
–软件、硬件、数据(数据库)
C:
提供高可靠性服务(HighReliability)
–利用可替代的资源,提供连续的高可靠服务
D:
节省投资(SavingMoney)
–替代昂贵的大中型机系统
E:
分布式处理(DistributedProcessing)
三、资源子网:
硬件资源(主机、终端、I/O设备等)、软件资源、数据资源等,负责全网数据处理业务,向网络用户提供各种网络资源和网络服务。
四、通信子网:
传输介质(电缆、光纤、无线电波等)、通信设备(交换机等),承担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作。
通信子网完成信息分组的传递工作,每个通信节点具有存储转发功能。
资源子网包含所有由通信子网连接的主机,向网络提供各种类型的资源。
五、发展阶段:
A、以单个计算机为中心的远程连机系统,构成面向终端的计算机网络。
主要是电路交换技术。
B、多个主机互连,各主机相互独立,无主从关系的计算机网络。
采用分组交换。
C、具有统一的网络体系结构,遵循国际标准化协议的计算机网络。
D、网络互联与高速网络。
3、计算机网络的分类:
不同的分类标准,含广播式和点到点(交换式),自然包括本章LAN,MAN,WAN
一、网络的分类:
1.4.1按照网络地理范围分类
A:
局域网(LocalAreaNetworks)
特点:
范围:
几十米~几公里;
传输技术:
高速10M、100M或更高;误码率低;主要是广播;
拓扑结构:
简单、规范;常用总线、星型、环型等
决定局域网特征的主要技术:
拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法
B:
城域网(MetropolitanAreaNetworks)
特点:
范围:
几公里~几十公里
传输技术:
与LAN类似,相当于大型的LAN
单电缆、双电缆方式
C:
广域网(WideAreaNetworks)
特点:
范围;可跨越国家、大洲
传输技术:
传输速率较低,主要为点到点传输
拓扑结构:
复杂(星型、环型、树型、全连通型、交叉环型、不规则型)
Internet:
全世界范围内的LAN+MAN+WAN
1.4.2按拓扑结构划分
网络拓扑结构指的是网络结点的互连构型。
A:
总线型(BUS)
特点:
广播式传输——所有结点发送的信号均通过公共电缆(总线)传播,并可被所有结点所接收。
总线型结构是局域网络中常用的一种结构。
B:
环型拓扑(RingTopology)
从物理上看,将总线结构的总线两端点联接在一起,就成了环形结构的局域网。
这种结构的主要特点是信息在通信链路上是单向传输的。
报文从一个工作站发出后,在环上按一定方向沿环路传输。
C:
星型拓扑(StarTopology)
星形结构的主要特点是集中式控制,其中每一个用户设备都连接到中央交换控制机上,中央交换控制机的主要任务是交换和控制。
控制机汇集各工作站送来的信息,从而使得用户终端和公用网互联非常方便。
星型结构是局域网络中常用的一种结构。
D:
树型结构(TreeTopology)
树形结构由总线结构演变而来,形状像一棵倒置的树,顶端为根,从根向下分支,每个分支又可以延伸出多个子分支,一直到树叶,这树叶就是用户终端设备。
E:
网状结构(任意互连型)
网状结构的控制功能分散在网络的各个结点上,网上的每个结点都有几条路径与网络相联。
即使一条线路出故障,通过迂回线路,网络仍能正常工作,但是必须进行路由选择。
这种结构可靠性高,但网络控制和路由选择比较复杂,一般用在广域网上。
1.4.3按交换方式划分
A:
电路交换网:
如电话系统
B:
报文交换:
如电报
C:
分组交换:
如因特网、ATM网络(信元交换)
1.4.4按传输介质划分
按传输介质划分又可分为有线网与无线网。
A:
有线网使用有形的传输介质如电缆、光纤等连接通信设备和计算机。
在无线网络中,计算机之间的通信是通过大气空间包括卫星进行的。
B:
从网络的发展趋势看,网络的传输介质由有线技术向无线技术发展,网络上传输的信息向多媒体方向发展。
网络系统由局域网向广域网发展。
1.4.5广播式网络和点到点网络
A:
广播式网络仅有一条通信信道,由网络上的所有机器共享。
(总线型,无线(含微波,卫星))
B:
点到点网络由一对对机器之间的多条连接构成。
为了能从源到达目的地,这种网络上的分组必须通过一台或多台中间机器,通常是多条路径,长度一般都不一样。
因此,选择合理的路径十分重要。
一般来说,小的网络采用广播方式,大的网络采用点到点方式。
(网状、环形、树形、星形)
1.4.6从网络的使用范围进行分类
可分为公用网和专用网两种。
A:
公用网(publicnetwork)
B:
专用网(privatenetwork)
4、网络的主要性能指标:
带宽,时延
一、带宽Bandwidth
对于数字信道,“带宽”是指在信道上(或一段链路上)能够传送的数字信号的速率,即数据率或比特率。
比特(bit)是计算机中的数据的最小单元,它也是信息量的度量单位。
带宽的单位就是比特每秒(bit/s)。
带宽有时也称为吞吐量。
常用的带宽单位是千比每秒,即kb/s(103b/s)、兆比每秒,即Mb/s(106b/s)、吉比每秒,即Gb/s(109b/s)、太比每秒,即Tb/s(1012b/s)
如果我们在网络中某一个点上观察数字信号流随时间的变化,那么信号在时间轴上的宽度就随着带宽的增大而变窄。
二、时延
时延(delay或latency)是指一个报文或分组从一个网络(或一条链路)的一端传送到另一端所需的时间。
时延是由以下几个不同的部分组成的:
(1)传播时延
•传播时延是电磁波在信道中传播所需要的时间。
传播时延的计算公式是:
•传播时延=信道长度电磁波在信道上的传播速率
(2)发送时延
•发送时延是发送数据所需要的时间。
发送时延的计算公式是:
•发送时延=数据块长度信道带宽
(3)排队时延
•这是数据在交换结点等候发送在缓存的队列中排队所经历的时延。
•总时延=传播时延+发送时延+排队时延
•时延带宽积=传播时延带宽
5、网络体系结构的概念,知道每层有哪些基本协议PDU与SDU
一、网络体系结构(networkarchitecture):
是计算机网络各层及其协议的集合;
第一层:
物理层,主要设备为中继器、集线器
第二层:
数据链路层,主要设备为二层交换机、网桥,
第三层:
网络层,协议代表包括IP、ARP、RARP
第四层:
运输层,协议有传输控制协议)(TCP)、用户数据报协议(UDP)
第五层:
应用层,协议有HTTP、SMTP、FTP
二、协议数据单元PDU:
对等层次之间传送的数据单位
三、服务数据单元SDU:
层与层之间交换的数据单位
6、OSI与TCP/IP体系结构,OSI中O的思想分别说明具体位置,OSI的三个基本概念:
服务,接口与协议定义及三要素。
一、OSI的体系结构
(1)物理层
(2)数据链路层(3)网络层(4)运输层(5)会话层(6)表示层
(7)应用层
二、TCP/IP的体系结构
(1)网络接口层
(2)网络层IP(3)运输层(TCP或UDP)(4)应用层(各种应用协议如HTTP,FTP,SMTP)
三、服务:
四、接口:
五、协议:
是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。
三要素:
语法、语义、同步
7、数据通信基础:
单工、半双工与全双工,数据通信系统的模型,码元传输率与数据传输率(带宽),同步传输和异步传输,单播、组播与广播
一、网络通信基础
A:
单向通信(单工通信)
即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
无线电广播或有线电广播以及电视广播就属于这种类型。
B:
双向交替通信(半双工通信)
即通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间后再反过来。
C:
双向同时通信(全双工通信)
即通信的双方可以同时发送和接收信息。
二、数据通信系统的模型
可以划分为三大部分:
一个数据通信系统可划分为三大部分,即源系统(源点、发送器)、传输系统(传输网络)和目的系统(接收器、目的站)。
四、码元是指代表数字信号不同离散数值的基本波形
理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaud奈氏准则W是理想低通信道的带宽,单位为赫(Hz);
Baud是波特,是码元传输速率的单位,1波特为每秒传送1个码元,即每赫带宽的带通信道的最高码元传输速率为每秒1个码元。
强调以下两点:
(1)一个实际的信道所能传输的最高码元速率,要明显地低于奈氏准则给出的这个上限数值。
(2)波特是码元传输的速率单位,它说明每秒传多少个码元。
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,与码元的传输速率“波特”是两个完全不同的概念。
信道的极限信息传输速率C可表达为:
香农公式C=Wlog2(1+S/N)bit/s其中:
W为信道的带宽(以Hz为单位);S/N为信噪比。
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。
信道的带宽或信道中的信噪比越大,则信息的极限传输速率就越高。
非导向传输媒体:
无线传输、地面微波接力通信、卫星通信
五、同步传输:
以若干个字符构成的数据块为单位,每块前湖特设保留字符作为数据块的便捷,接受双方始终同步
异步传输:
传输的每个字符内有附加的起位与停位,收发双方时钟不同步
异步与同步的区别:
(1)异步传输是面向字符的传输,而同步传输是面向比特的传输;()
(2)异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧;
(3)异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会,而同步传输则是以数据中抽取同步信息;
(4)异步传输对时序的要求较低,同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序;
(5)异步传输相对于同步传输效率较低。
六、单播:
在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道,从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机;
组播:
是指单个发送方对应一组选定接收方的一种通信;
广播:
是多点投递的最普遍的形式,它向每一个目的站投递一个分组的拷贝。
从MAC地址上来分,MAC地址是6个字节的,如果全是1就是广播,如果第一个字节是01是组播,其他的是单播。
8、物理层的4个基本特性
⏹机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
⏹电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
⏹功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
⏹规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
9、信道复用概念及形式(4种:
时分、多分。
。
),为什么要做信道复用(提高信道利用率,共享信道资源,降低网络成本)
形式:
频分,时分,波分,码分
频分复用FDM:
所有的用户在相同的时间内占用不同的带宽资源(带宽是频率带宽)
时分复用TDM:
所有的用户在不同的时间内占用相同的频带宽度;
波分复用WDM:
就是光的频分复用;
码分复用CDM:
每一个用户可以在相同的时间内使用相同的频带进行通信。
10、常用传输介质:
有线(传输距离的限制)无线(微波、激光、红外、蓝牙),有线介质的传输距离
1、有线传输介质:
双绞线几百米之内电信号(屏蔽的双绞线STP、非屏蔽UTP双绞线100)同轴电缆基带几公里,宽带几十公里(电信号)光纤多模几公里,单模几十公里20km-120km(光信号)
2、无线传输介质:
电磁波(无线电波、微波、红外线、激光)
11、调制解调的概念、分类和基本方法:
多元调制,载波的三个基本要素(频率、幅度、相位)
一、调制:
将数字数据转化成模拟信号的过程;
解调:
在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号。
二、分类:
调制:
按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制;按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制。
三:
调制的基本方法:
模拟调制:
调幅、调频、调相
数字调制:
移幅键控法、移频键控法、移相键控法
解调的基本方法:
正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调技术
四、载波的三个基本要素:
频率、振幅、波长
12、常用数据交换技术——电路交换,分组交换,报文交换,多路复用技术,常用的有哪几种形式:
1、频分多路复用技术FDM
2、时分多路复用技术TDM
3、波分多路复用技术WDM
4、码分多路复用技术CDMA
5、空白多路复用技术SDM
13、基本的停止等待协议、ARQ,选择重传协议、滑动窗口协议,HDLC0比特填充,PPP,如何做CRC
一、基本的停止等待协议:
A:
不需要数据链路层协议的数据传输,它基于2点基本的假设
1.无需差错控制理想的
2.无需流量控制可以无限制发送和接收
B:
具有最简单流量控制的数据链路层协议。
由接收方控制发送方的数据流,是计算机网络中流量控制的一个基本方法。
C:
实用的停止等待协议
二、ARQ:
要点就是在发送完一个数据帧后,不是停下来等待确认帧,而是可以连续再发送若干个数据帧。
如果这时收到了接收端发来的确认帧,那么还可以接着发送数据帧。
由于减少了等待时间,整个通信的吞吐量就提高了。
要注意两点:
(1)接收端只按序接收数据帧。
(2)结点A在每发送完每一个数据帧时都要设置超时计时器。
三、选择重传ARQ协议:
为进一步提高信道的利用率,可设法只重传出现差错的数据帧或者是计时器超时的数据帧。
四、滑动窗口协议:
滑动窗口协议,是TCP使用的一种流量控制方法。
该协议允许发送方在停止并等待确认前可以连续发送多个分组。
由于发送方不必每发一个分组就停下来等待确认,因此该协议可以加速数据的传输。
发送窗口用来对发送端进行流量控制,而发送窗口的大小WT就代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。
发送窗口的规则归纳如下:
(1)发送窗口内的帧是允许发送的帧,而不考虑有没有收到确认。
发送窗口右侧所有的帧都是不允许发送的帧。
(2)每发送完一个帧,允许发送的帧数就减1。
但发送窗口的位置不变。
图4-7(b)说明已经发送了0号帧,因此允许发送的帧数就少了一个,即只有4个。
(3)如果所允许发送的5个帧都发送完了,但还没有收到任何确认,那么就不能再发送任何帧了。
(4)每收到对一个帧的确认,发送窗口就向前(即向右方)滑动一个帧的位置。
图4-7(d)表示发送端已经收到了0,1和2号帧共3个帧的确认,因此发送窗口可以向前滑动3个帧的位置。
于是,发送端现在又可以继续发送3个帧(即5~7号帧)。
五、HDLC:
HDLC帧划分为三大类,即信息帧、监督帧和无编号帧
(1).信息帧
若控制字段的第1比特为0,则该帧为信息帧。
比特2~4为发送序号N(S),而比特6~8为接收序号N(R)。
N(S)表示当前发送的信息帧的序号,而N(R)表示这个站所期望收到的帧的发送序号。
(2).监督帧
若控制字段的第1~2比特为10,则对应的帧即为监督帧S。
监督帧共有四种,取决于第3~4比特的值(如图4-11中标有S的二比特)。
表4-1是这四种监督帧的名称和功能。
用于差错控制和流量控制。
(3).无编号帧
若控制字段的第1~2比特都是1时,这个帧就是无编号帧U。
主要起控制作用。
U帧用于提供对链路的建立、拆除以及多种控制功能,但是当要求提供不可靠的无连接服务时,它有时也可以承载数据。
这些控制功能5个M位(M1、M2、M3、M4、M5,也称修正位)来定义。
5个M位可以定义32种附加的命令功能或32种应答功能,但目前许多是空缺的。
PPP:
PPP协议有三个组成部分
一种在串行通信线路上的组帧方式,用于区分帧的边界,并可支持差错检测(一个将IP数据报封装到串行链路的方法);
链路控制协议LCP(LinkControlProtocol)用于建立、配置、测试和拆除数据链路L
网络控制协议NCP(NetworkControlProtocol)用以支持不同的网络层协议
PPP有一个2个字节的协议字段。
当协议字段为0x0021时,PPP帧的信息字段就是IP数据报。
若为0xC021,则信息字段是PPP链路控制数据。
若为0x8021,则表示这是网络控制数据。
0xC023——信息字段是安全性认证PAP,0xC025——信息字段是LQR,0xC223——信息字段是安全性认证CHAP
当PPP用在同步传输链路时,协议规定采用硬件来完成比特填充(和HDLC的做法一样)
当PPP用在异步传输时,就使用一种特殊的字符填充法
六、0比特填充法:
只要有连续5个1,就插入一个0
14、数据链路层流量和差错控制的方法,注意和传输层比较
流量控制:
是链路级的流控
差错控制:
在数字通信中利用编码方法对传输中产生的差错进行控制,以提高数字消息传输的准确性。
方法:
自动请示重发ARQ和前向纠错FEC
于发送端对出错的数据帧进行重传是自动进行的,所以这种差错控制体制常简称为ARQ
15、LAN中数据链路层分哪2个子层(MAC、LLC)
LLC:
与介质、拓扑无关;
MAC:
与介质、拓扑相关。
LLC子层功能:
向高层提供统一的链路访问形式,组帧/拆帧、建立/释放逻辑连接,差错控制,帧序号处理,提供某些网络层功能。
MAC子层功能:
实现、维护MAC协议,差错检测,寻址。
对不同的LAN标准,它们的LLC子层都是一样的,区别仅在MAC子层(和物理层)。
16、LAN基础100BASE-T,10BASE-2,5含义,曼砌斯特编码,差分,可以实现同步2个码元1比特
100BASE-T:
使用4对UTP5类线,传输距离为100米
10BASE-2:
使用细同轴电缆,最大网段长度为200米,基带传输方法
10BASE-5:
使用粗同轴电缆,最大网段长度为500米,基带传输方法
17、常用的介质访问方法,以太网的多点接入
常用的介质访问控制方式有时分多路复用(TDM)、带冲突检测的载波监听,多路访问介质控制(CSMA/CD)和令牌环(TokenRing)
18、802.3基本工作原理CSMA/CD原理。
1坚持,p坚持,非坚持法,802.4,802.5对应的网络拓扑?
802.4令牌总线网无冲突。
802.5令牌网?
?
一、IEEE802.3以太网工作原理:
发送前先监听信道是否空闲,若空闲则立即发送;
如果信道忙,则继续监听,一旦空闲就立即发送;
在发送过程中,仍需继续监听。
若监听到冲突,则立即停止发送数据,然后发送一串干扰信号(Jam);发送Jam信号的目的是强化冲突,以便使所有的站点都能检测到发生了冲突。
等待一段随机时间(称为退避)以后,再重新尝试。
退避算法:
非坚持、平、坚持、1坚持
802.4:
令牌总线网
802.5:
令牌环形网
时间槽的意义:
一个站点开始发送后,若在时间槽内没有检测到冲突,则本次发送不会再发生冲突;
时间槽与网络跨距、传输速率、最小帧长有密切的关系!
以太网中,时间槽=51.2µs
传输速率=10Mb/s时,一个时间槽内可发送512bits,即64字节(所以也称一个时间槽长度为64字节)。
由此可知:
1.冲突只可能在一帧的前64字节内发生;
2.帧长度小于64字节时,将无法检测出冲突;
∴以太网规定,最小帧长度为64字节
3.长度小于64字节的帧(碎片帧)都是无效帧
采用CSMA/CD的局域网中,由于时间槽的限制,传输速率R、网络跨距S、最小帧长Fmin三者之间必须满足一定的关系:
Fmin=kSRk:
系数
可以看出:
最小帧长度不变时,传输率越高,网络跨距就越小;
传输率固定时,网络跨距越大,最小帧长度就应该越大;
网络跨距固定时,传输率越高,最小帧长度就应该越大。
19、高速以太网802.3U
拓扑结构为基于集线器的星形结构;
传输介质只支持双绞线和光纤;
帧结构和介质访问控制方式沿用IEEE802.3标准
100Mb/s、802.3u——双绞线,光纤
20、无线LAN与虚拟LAN
无限局域网:
无线局域网可分为两大类。
第一类是有固定基础设施的Intra-structure,第二类是无固定基础设施的adhocnetwork
特点:
使用S频段(2.4G~2.4835GHz)无线电波作为传输介质,对人体没有伤害;
具有灵活性,相对于有线网络,它的组建、配置和维护较为容易;
使用扩频方式通信时,具有抗干扰、抗噪声、抗衰减能力,通信比较安全,不易偷听和窃取,具有高可用性;
无线局域网通过无线网卡、无线hub、无线网桥等设备进行组网。
优点:
具有很好的灵活性;最大通信范围可达几公里甚至几十公里;组网、配置和维护较容易;
缺点:
还不能完全脱离有线网络,只是有线网络的补充;产品比较贵;传输速度较慢
虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组,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站是属于哪一个VLAN。
通过路由和交换设备,在网络的物理拓朴结构基础上建立一个逻辑网络,以使得网络中任意几个局域网网段或(和)节点
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