计算机网络复习及大题.docx
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计算机网络复习及大题
计算机网络期末复习
选择题30题,填空题10题,名词解析四五题,计算题四到五题简答加综合题大概七八题
第1章概述
1.2.2因特网发展的三个阶段
从单个网络ARPANET向互联网发展;TCP/IP协议的初步成型
建成三级结构的Internet;分为主干网、地区网和校园网;
形成多层次ISP结构的Internet;ISP首次出现。
1.3因特网的组成
1.3.1因特网的边缘部分P8
边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。
这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频和视频)和资源共享。
1.3.2因特网的核心部分P11
核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。
这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
1.5计算机网络的类别
1.按网络的作用范围:
(1)广域网
(2)城域网(3)局域网(4)个人区域网
2.按网络的使用者进行分类
(1)公用网
(2)专用网
1.6计算机网络的性能指标
(1)速率
(2)带宽(3)吞吐量(4)时延
发送时延=数据帧长度(b)/发送速率(b/s)
传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)
总时延=发送时延+传播时延+(处理时延+排队时延)
(例:
收发两端之间的传输距离为1000km,信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。
试计算以下两种情况的发送时延和传播时延:
(1)数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。
(2)数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。
从上面的计算中可以得到什么样的结论?
解:
(1)发送时延:
ts=107/105=100s传播时延tp=106/(2×108)=0.005s
(2)发送时延ts=103/109=1µs传播时延:
tp=106/(2×108)=0.005s)
(5)时延带宽积=传播时延*带宽
(例:
假定网络利用率达到了90%。
试估计一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍?
解:
设网络利用率为U。
,网络时延为D,网络时延最小值为D0
U=90%;D=D0/(1-U)---->D/D0=10
现在的网络时延是最小值的10倍)
(6)往返时间RTT表示从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认(接收方收到数据后便立即发送确认),共经历的时间。
(7)利用率
OSI的体系结构:
从上向下:
应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层、物理层
TCP/IP的体系结构:
应用层、运输层、网际层IP、网络接口
名词解释:
实体:
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议:
控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
服务访问点:
在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方
协议是水平的,服务是垂直的。
第2章物理层
2.2.1数据通信系统的模型
一个数据通信系统可分为三大部分,即源系统(或发送端,发送方)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端,接收方)。
2.2.2有关信道的几个基本概念P40
(1)单向通信:
又称为单工通信,即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
(包括无线电广播或有线电广播、电视广播)
(2)双向交替通信:
又称为半双工通信,即通信双方都可以发送信息。
但不能双方同时发送。
(一方发送一方接收,一段时间后再反过来。
)
(3)双向同时通信:
又称为全双工通信,通信双方可以同时发送和接受信息。
(4)信噪比:
信号的平均功率和噪声的平均功率之比,即S/N,分贝(dB)为单位。
即:
信噪比(dB)=10log10(S/N)(dB)
(例:
当S/N=10时,信噪比为10dB,S/N=1000时,信噪比为30dB)
曼彻斯特编码:
位周期向上跳变代表0,向下跳变代表1.也可反过来定义。
2.2.3信道的极限容量
信噪比(dB)=10log10(S/N)(dB)
信道的极限信息传输速率C=Wlog2(1+S/N)(b/s)【香农公式】
(例:
假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据(无差错传输),试问这个信道应具有多高的信噪比
答:
C=Wlog2(1+S/N)(b/s)W=3khz,C=64khz,S/N=64.2dB )
2.3.1导引型传输媒体(优缺点)
1.双绞线:
衰减随着频率升高而增大,更粗的导线可以降低衰减,却增加了导线的价格和重量。
最高速率与数字信号的编码方式有很大联系。
2.同轴电缆,带宽取决于电缆的质量,较好的抗干扰能力。
3.光缆,
(1)传输损耗小,中继距离长,对远距离传输特别经济;
(2)抗雷电和电磁干扰性能好;
(3)无串音干扰,保密性好;
(4)体积小,重量轻。
2.4信道复用技术
复用是通信技术中的基本概念。
频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和统计时分复用(STDM)
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
2.4.2波分复用(WDM)(本质是频分)
波分复用就是光的频分复用。
2.4.3码分复用(CDM)
每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。
特点:
用很强的抗干扰能力,其频谱类似白噪声,不易被敌人发现。
(例:
共有4个站进行码分多址通信。
4个站的码片序列为
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)
现收到这样的码片序列S:
(-1+1-3+1-1-3+1+1)。
问哪个站发送数据了?
发送数据的站发送的是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
PS:
每个选项与序列S对应相乘之和再除以8,为0无法送,为1发送1,为-1发送0)
2.6宽带接入技术:
ADSL技术
非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术对现有的模拟电话用户进行改造,使它能够承载宽带数字业务。
(上行≠下行)
第3章数据链路层
3.1使用点对点信道的数据链路层
一个PPP帧的数据部分(用十六进制写出)是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。
试问真正的数据是什么(用十六进制写出)?
答:
7D5EFE277D5D7D5D657D5E
7E FE277D 7D 657E (把所有的前一个是D,后面是5的取前后部结合)
3.1.2三个基本问题
封装成帧,透明传输,差错检测(计算冗余码)
例题:
要发送的数据为1101011011。
采用CRC的生成多项式是P(X)=X4+X+1。
试求应添加在数据后面的余数。
数据在传输过程中最后一个1变成了0,问接收端能否发现?
若数据在传输过程中最后两个1都变成了0,问接收端能否发现?
采用CRC检验后,数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输?
答:
作二进制除法,异或运算(相同为0不同为1)1101011011 0000 (看P中最高项是几则被除数加几个0) 10011(除数看P中从最高项开始每一项,若存在则为1,不存在则为0)得余数1110,添加的检验序列是1110.(余数是看最高项是几则有几位,不足的在前面补0)按照正常除法,做异或运算。
见p71p109实例。
作二进制除法,两种错误均可发展
仅仅采用了CRC检验,缺重传机制,数据链路层的传输还不是可靠的传输。
3.3使用广播信道的数据链路层
3.3.2CSMA/CD协议
CSMA/CD的要点
多点接入,载波监听,碰撞检测(边发送边监听)
3.4使用广播信道的以太网
3.4.1使用集线器的星形拓扑
这种以太网采用星形拓扑,在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备,叫做集线器。
第4章网络层
4.2网际协议IP
4.2.2分类的IP地址(选择填空),主机号部分不能全为1或全为0
A类地址网络号8位1~126
B类地址网络号16位128~191
C类地址网络号25位192~223
IP地址的特点
(1)每一个IP地址都由网络号和主机号两部分组成
(2)实际上IP地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口
(3)用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络。
(4)在IP地址中,所有分配到网络号的网络都是平等的。
4.2.3IP地址和硬件地址(MAC地址)
区别:
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址,而IP地址是网络层和以上各层使用的地址,是一种逻辑地址。
IP地址放在IP数据报的首部,而硬件地址则放在MAC帧的首部。
在网络层和网络层以上使用的是IP地址,而数据链路层及以下使用的是硬件地址。
4.2.4地址解析协议ARP
地址解析协议ARP用来解决已经知道了一个机器的IP地址,如何找出其相应的硬件地址的问题。
4.3.1划分子网(网络前缀:
网络号加子网号,子网号和网络号不可全0或全1)
某单位分配到一个B类IP地址,其net-id为129.250.0.0.该单位有4000台机器,分布在16个不同的地点。
如选用子网掩码为255.255.255.0,试给每一个地点分配一个子网掩码号,并算出每个地点主机号码的最小值和最大值
4000/16=250,平均每个地点250台机器。
如选255.255.255.0为掩码,则每个网络所连主机数=2^8-2=254>250,共有子网数=2^8-2=254>16,能满足实际需求。
可给每个地点分配如下子网号码
地点:
子网号(subnet-id)子网网络号 主机IP的最小值和最大值
1:
00000001 129.250.1.0 129.250.1.1---129.250.1.254
2:
00000010 129.250.2.0 129.250.2.1---129.250.2.254
3:
00000011 129.250.3.0 129.250.3.1---129.250.3.254
4:
00000100 129.250.4.0 129.250.4.1---129.250.4.254
5:
00000101 129.250.5.0 129.250.5.1---129.250.5.254
6:
00000110 129.250.6.0 129.250.6.1---129.250.6.254
7:
00000111 129.250.7.0 129.250.7.1---129.250.7.254
8:
00001000 129.250.8.0 129.250.8.1---129.250.8.254
9:
00001001 129.250.9.0 129.250.9.1---129.250.9.254
10:
00001010 129.250.10.0 129.250.10.1---129.250.10.254
11:
00001011 129.250.11.0 129.250.11.1---129.250.11.254
12:
00001100 129.250.12.0 129.250.12.1---129.250.12.254
13:
00001101 129.250.13.0 129.250.13.1---129.250.13.254
14:
00001110 129.250.14.0 129.250.14.1---129.250.14.254
15:
00001111 129.250.15.0 129.250.15.1---129.250.15.254
16:
00010000 129.250.16.0 129.250.16.1---129.250.16.254
类编址CIDR(构成超网)(子网中可以是全0和全1,网络号不可以)
例:
128.14.35.7/20意义:
(1)前20位为网络号;
(2)20是地址掩码中1的个数,即地址掩码:
111111111111111111110(20个连续的1)(3)地址数为:
2^32-20=2^12个(地址数一定是2的整数次幂)
CIRD最主要的两个特点:
1)CIRD消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念
2)CIRD把网络前缀都相同得到连续的IP地址组成一个“CIRD地址块”
ICMP报文的种类
ICMP报文种类:
1、ICMP差错报告报文2、ICMP询问报文
ICMP的应用举例
1.分组网间探测PING,用来测试两个主机之间的连通性。
2.另一个应用是traceroute,用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。
在windows下的命令为tracert。
4.5因特网的路由选择协议
4.5.2内部网关协议RIPP152
RIP是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议[RFC1058],它的中文名很少使用,叫做路由信息协议。
RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议,是因特网的标准协议,其最大特点就是简单。
例:
方法:
首先将新表的路由信息全部写出(下面示例红色部分),按照目的网络不变,距离全部增1,下一跳为其发来的地址写;然后得出的信息表和原表比较,看目的网络,原有的而新表没有的那部分保留,新表新增的也保留,两个表都有的先比较下一跳,若相同,则更新;若不同,选择距离更短的。
(1)假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目(这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”)
N1 7 A
N2 2 C
N6 8 F
N8 4 E
N9 4 F
现在B收到从C发来的路由信息(这两列分别表示“目的网络”“距离”):
N2 4--》N25C
N3 8--》N39C
N6 4--》N65C
N8 3--》N84C
N9 5--》N96C
试求出路由器B更新后的路由表(详细说明每一个步骤)。
路由器B更新后的路由表如下:
N1 7 A 无新信息,不改变
N2 5 C 相同的下一跳,更新
N3 9 C 新的项目,添加进来
N6 5 C 不同的下一跳,距离更短,更新
N8 4 E 不同的下一跳,距离一样,不改变
N9 4 F 不同的下一跳,距离更大,不改变
(2)假定网络中的路由器A的路由表有如下的项目(格式同上题):
N1 4 B
N2 2 C
N3 1 F
N4 5 G
现将A收到从C发来的路由信息(格式同上题):
N1 2
N2 1
N3 3
N4 7
试求出路由器A更新后的路由表(详细说明每一个步骤)。
路由器A更新后的路由表如下:
N1 3 C 不同的下一跳,距离更短,改变
N2 2 C 不同的下一跳,距离一样,不变
N3 1 F 不同的下一跳,距离更大,不改变
N4 5 G 无新信息,不改变
4.7虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT(稍微看看)
虚拟专用网VPN利用公用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体。
VPN内部使用因特网的专用地址。
一个VPN至少要有一个路由器具有合法的全球IP地址,这样才能和本系统的另一个VPN通过因特网进行通信。
所有通过因特网传送的数据都必须加密。
使用网络地址转换NAT技术,可以在专用网络内部使用专用IP地址,而仅在连接到因特网的路由器使用全球IP地址。
这样就大大节约了宝贵的IP地址。
第5章运输层
5.1.3运输层的端口
常用的熟知端口号
FTP
TELNET
SMTP
DNS
TFTP
HTTP
21
23
25
53
69
80
服务器端使用的端口号:
0~1023熟知端口号,1024~49151,登记端口号
客户端使用的端口号:
49152~65535
5.2用户数据报协议UDP
5.2.1UDP概述
特点:
(1)UDP是无连接的。
(2)UDP使用尽最大努力交付。
(3)UDP是面向报文的。
(4)UDP没有拥塞控制。
(5)UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信。
(6)UDP的首部开销小。
5.2.2UDP的首部格式P194
UDP有两个字段:
数据字段和首部字段。
首部字段只有8个字节,每个字段长度都是两个字节。
各字段意义如下:
(1)源端口:
源端口号,在需要对方回信时选用,不需要时可用全0
(2)目的端口:
目的端口号,这在终点交付报文时必须要使用到
(3)长度:
UDP用户数据报的长度,其最小值是8(仅有首部)
(4)检验和:
检测UDP用户数据报在传输中是否有错,有错就丢弃
例:
一UDP用户数据报的首部十六进制表示是:
06320045001C E217.试求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度。
这个用户数据报是从客户发送给服务器发送给客户?
使用UDP的这个服务器程序是什么?
解:
源端口1586,目的端口69,UDP用户数据报总长度28字节,数据部分长度20字节。
此UDP用户数据报是从客户发给服务器(因为目的端口号<1023,是熟知端口)、服务器程序是TFFTP。
方法:
将每两个做一组,转换成十进制:
源端口0632H=1586目的端口:
0045H=69用户数据报总长:
001CH=28检验和:
E217
数据部分长度:
28-8=20字节(8是用户数据报首部长度)
目的端口69是服务器端口号,所以是由客户端发送给服务器的
5.3传输控制协议TCP概述
TCP最主要的特点:
(1)TCP是面向连接的运输层协议。
(2)每一条TCP连接只能有两个端点,每一条TCP连接只能是点对点的(一对一)。
(3)TCP提供可靠交付的服务。
(4)TCP提供全双工通信。
(5)面向字节流。
主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段,其序号分别为70和100。
试问:
A:
70-99B:
100P2325-23
(1)第一个报文段携带了多少个字节的数据?
99-70+1=30字节
(2)主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少?
100(从70到99号都收到,则发回100)
(3)如果主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180,试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节?
179-100+1=80字节
(4)如果A发送的第一个报文段丢失了,但第二个报文段到达了B。
B在第二个报文段到达后向A发送确认。
试问这个确认号应为多少?
70
5.4.1停止等待协议见P198
5.5TCP报文段的首部格式(主要是前三个)
(1)源端口和目的端口
(2)序号
(3)确认号期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号
5.6.2超时重传时间的选择(计算题)
例:
已知第一次测得TCP的往返时延的当前值是30ms。
现在收到了三个接连的确认报文段,它们比相应的数据报文段的发送时间分别滞后的时间是:
26ms,32ms和24ms。
设α=0.1。
试计算每一次的新的加权平均往返时间值RTTs。
讨论所得出的结果。
答:
a=0.1,RTT0=30
RTT1=RTT0*(1-a)+26*a=26.4
RTT2=RTT1*(1-a)+32*a=31.44
RTT3=RTT2*(1-a)+24*a=24.744
三次算出加权平均往返时间分别为26.4,31.44和24.744ms。
可以看出,RTT的样本值变化多达20%时,加权平均往返
公式:
新的RTTS=(1-α)*(旧的RTTS)+α*(新的RTTS样本)
超时重传时间RTO=RTTS+4*RTTD
5.7TCP的流量控制
所谓流量控制就是让发送方的发送速率不要太快,要让接收方来得及接收。
5.8TCP的拥塞避免
例:
TCP拥塞窗口
拥塞窗口(cwnd)
1
2
4
8
16
a.32
33
34
35
轮次(n)
1
2
3
4
5
6
7
8
10
cwnd
37
38
39
40
41
b.42
21
22
23
n
11
12
13
14
15
16
17
18
19
cwnd
24
25
c.26
1
2
4
8
n
20
21
22
23
24
25
26
分析:
从慢开始开始,每轮次cwnd*2;由a可知初始门限值ssthresh为32;达到门限值后转为拥塞避免,每轮次cwnd+1;由b可知,此时发生收到三次确认,门限值设为前一轮次的一半,且之后每轮次cwnd+1;由c可知,此时发生超时重传,门限值设为前一个的一半,cwnd=1;
若存在27轮次,则对应的cwnd为13,因为c出门限值设为了13;
(1)1,18,24轮次的门限值分别为:
32,21,13;
(2)慢开始阶段时间:
1-6,23-26;拥塞避免阶段时间:
7-16,17-22;
(3)第几个轮次传输第70报文段?
每轮次cwnd相加,即1+2+4+。
。
。
+33>70,此时的轮次为7,则在第7轮次传输第70报文段
(2)设TCP的ssthresh的初始值为8(单位为报文段)。
当拥塞窗口上升到12时网络发生了超时,TCP使用慢开始和拥塞避免。
试分别求出第1次到第15次传输的各拥塞窗口大小。
答:
拥塞窗口大小分别为:
1,2,4,8,9,10,11,12,1,2,4,6,7,8,9.
5.9.1
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