计算机网络复习具体.docx

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计算机网络复习具体

计算机网络复习参考

第一章概述

基本概念：

计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。

连通性：

计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。

互联网、因特网：

互联网是“网络的网络”（networkofnetworks）。

电路交换：

必须经过“建立连接（占用通信资源），通话（一直占用通信资源），释放资源（归还通信资源）“三个步骤的交换方式称为电路交换。

分组交换、报文交换

报文交换：

报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式

分组交换：

分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，

带宽：

“带宽”（bandwidth）本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。

现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s（bit/s）。

吞吐量（throughput）表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

时延：

传输时延（发送时延）——发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。

传播时延——电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

处理时延——交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

排队时延——结点缓存队列中分组排队所经历的时延。

数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和.

网络协议简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

转发（forwarding）就是路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去。

1、计算机网络向用户提供的最重要的功能；网络的组成、因特网的组成；因特网的两大组成部分的特点。

答：

计算机网络向用户提供的最重要的功能

（1）连通性——计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。

（2）共享——即资源共享。

可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。

网络（network）由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。

从因特网的工作方式上划分

（1）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、音频或视频）和资源共享。

（2）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）。

2、端系统中运行的程序之间的通信方式及工作方式；

答：

在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：

客户服务器方式（C/S方式）Client/Server方式和对等方式（P2P方式）Peer-to-Peer方式。

（1）客户服务器方式：

客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

（2）对等连接方式：

对等连接（peer-to-peer，简写为P2P）是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。

只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。

双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。

3、C/S方式最主要的特征；客户程序和服务程序的主要特点；

答：

C/S方式最主要的特征是：

客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

客户软件的特点：

1.被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。

因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。

2.不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统

服务器软件的特点：

1.一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。

2.系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。

因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。

3.一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

4、电路交换和分组交换的主要特点；

答：

电路交换的特点：

1.电路交换必定是面向连接的。

电路交换的三个阶段：

建立连接、通信、释放连接2.电路交换传送计算机数据效率低：

计算机数据具有突发性，这导致通信线路的利用率很低。

分组交换的主要特点：

1.在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。

2.每一个数据段前面添加上首部构成分组。

3.分组交换网以“分组”作为数据传输单元，依次把各分组发送到接收端。

5、计算机网络的分类，及各类网络的优、缺点；网络协议的三要素及其含义；

答：

不同作用范围的网络：

广域网WAN（WideAreaNetwork）；局域网LAN（LocalAreaNetwork）；城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）；个人区域网PAN（PersonalAreaNetwork）。

从网络的使用者进行分类：

公用网（publicnetwork）；专用网（privatenetwork）。

网络协议的组成要素：

1.语法——数据与控制信息的结构或格式。

2.语义——需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

3.同步——事件实现顺序的详细说明。

6、计算机体系结构分层的优点及各层的功能；

答：

分层的优点：

1.各层之间是独立的。

2.灵活性好。

3.结构上可分割开。

4.易于实现和维护。

5.能促进标准化工作。

各层功能：

物理层（PhysicalLayer）：

负责传输二进制流。

数据链路层（DataLinkLayer）：

负责提供端对端数据传输的正确性。

网络层（NetworkLayer）：

使网络的互联成为可能。

传输层（TransportLayer）:

负责端对端的数据传输的完整性。

会话层（SessionLayer）：

用户进入网络的接口，用于端对端之间的连接。

表示层（PresentationLayer）：

负责管理数据的编码方式。

应用层（ApplicationLayer）：

应用层提供用户的应用与网络服务之间的接口。

8、电路交换、分组交换、报文交换的主要优缺点。

答：

分组交换的优点：

1、高效——动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

2、灵活——以分组为传送单位和查找路由。

3、迅速——不必先建立连接就能向其他主机发送分组。

4、可靠——保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。

分组交换缺点：

1.分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。

2.分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

三中交换方式在数据传送阶段的主要特点：

电路交换：

整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。

报文交换：

整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

分组交换：

单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

9、客户服务器方式与对等通信方式的主要区别；有什么相同之处。

答：

对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机即是客户又同时是服务器。

10、协议和服务有何区别？

有何联系？

答：

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。

要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。

本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。

下面的协议对上面的服务用户是透明的。

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

第二章物理层

基本概念：

1单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。

2双向交替通信（半双工通信）——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）。

3双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。

4异步通信、同步通信

异步通信

　　异步通信以字节为单位，长度为5至8位。

　　异步通信的数据格式

　　字符在异步传输中的格式:

　　起始位+数据位+校验位+停止位

　　常用格式

　　a、8N1:

1bit起始位+8bit数据位+无校验位+1bit停止位

　　b、7E1:

1bit起始位+7bit数据位+1位偶校验位+1bit停止位

　　1个字符通常用10bit代表。

　　数据格式在通信软件（如Windows95中的“超级终端”）中设置。

　　同步通信

　　同步通信以多字节组成的数据块（几十至几千个字节）为单位进行传输，在数据块前加上标识序列，组成帧（Frame）。

同步方式分字节同步和位同步两种，通常采用后一种方式，例如ISO的HDLC等。

基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。

像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。

5、信道复用

频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。

时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。

每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。

1、物理层要解决的问题；物理层的主要特点；物理层的互联设备是什么？

答：

现有的计算机网络中的硬件设备和传输媒体的种类非常繁多，而通信手段也有许多不同方式。

物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异。

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性。

物理层的互联设备是：

中继器、集线器、连接器。

2、规程和协议的区别；

答：

在“协议”这个名词出现之前人们先使用了“规程”这个名词。

3、物理层接口的特性

答：

机械特性（mechanicalcharacteristics）——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（electricalcharacteristics）——指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

功能特性（functionalcharacteristics）——指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

过程特性（proceduralcharacteristics）——指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

4、通信系统的组成及各部分的功能；

答：

一个数据通信系统可划分为三大部分，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）。

源系统一般包括源点（源点设备产生要传输的数据）和发送器（通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。

典型的发送器就是调制器）。

目的系统一般包括接收器（接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。

典型的接收器就是解调器）和终点（终点设备从接收器获取传送来的数字比特流）。

5、基本调制方法有哪些？

答：

最基本的二元制调制方法有以下几种：

调幅（AM）：

载波的振幅随基带数字信号而变化。

调频（FM）：

载波的频率随基带数字信号而变化。

调相（PM）：

载波的初始相位随基带数字信号而变化。

6、限制码元在信道上传输速率的因素；传输媒体的分类；

答：

限制码元在信道上传输速率的因素：

带宽受限、有噪声、干扰和失真。

导向传输媒体：

双绞线—屏蔽双绞线STP（ShieldedTwistedPair）和无屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）

同轴电缆——50同轴电缆和75同轴电缆

光缆——多模光纤与单模光纤

非导向传输媒体：

无线电波、短波、微波（地面微波接力通信、卫星通信）

第三章数据链路层

基本概念：

链路（link）是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

数据链路（datalink）除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。

若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

比特时间是指传输1bit所需要的时间。

虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。

1、数据链路层使用的信道类型有几种？

常用的局域网的网络拓扑有哪几种？

数据链路层的互联设备。

答：

数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：

（1）点对点信道——这种信道使用一对一的点对点通信方式。

（2）广播信道——这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。

广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发

常用的局域网的网络拓扑结构：

星形网、环形网、总线型、树形网。

据链路层的主要设备与组件有网卡、网桥和交换机。

2、数据链路与链路有何区别？

答：

链路（link）是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

而数据链路（datalink）除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。

若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

3、数据链路层中的链路控制包括哪些功能？

答：

数据链路层中的链路控制功能有：

（1）链路管理

（2）帧定界（3）流量控制（4）差错控制（5）将数据和控制信息区分开（6）透明传输（7）寻址。

4、网络适配器的作用是什么？

它工作在哪一层？

答：

适配器的重要功能：

（1）进行串行/并行转换。

（2）对数据进行缓存。

（3）在计算机的操作系统安装设备驱动程序。

（4）实现以太网协议。

网络适配器工作在物理层和数据链路层。

5、数据链路层的三个基本问题是什么？

为什么要解决数据链路层的三个基本问题？

答：

数据链路层的三个基本问题

（1）封装成帧

（2）透明传输（3）差错控制。

在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错，为了弥补物理层上的不足，为上层提供无差错的数据传输，就要能对数据进行检错和纠错.数据链路的建立，拆除，对数据的检错，纠错是数据链路层的基本任务。

6、PPP协议的主要特点是什么？

PPP协议的工作原理。

CSMA/CD的工作原理。

答：

PPP协议的主要特点：

（1）PPP协议应满足的需求：

简单——这是首要的要求，封装成帧，透明性，多种网络层协议，多种类型链路，差错检测，检测连接状态，最大传送单元，网络层地址协商，数据压缩协商。

（2）PPP协议不需要的功能：

纠错，流量控制，序号，多点线路，半双工或单工链路。

PPP协议的工作原理：

当用户拨号接入ISP时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。

PC机向路由器发送一系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）。

这些分组及其响应选择一些PPP参数，和进行网络层配置，NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址，使PC机成为因特网上的一个主机。

通信完毕时，NCP释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址。

接着，LCP释放数据链路层连接。

最后释放的是物理层的连接。

CSMA/CD的工作原理：

许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。

7、局域网的主要特点、优点是什么？

答：

局域网最主要的特点是：

网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

局域网具有如下的一些主要优点：

（1）具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。

局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。

（2）便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。

（3）提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

8、以太网交换机有何特点？

用它怎样组成虚拟局域网？

网桥的工作原理、优点。

答：

以太网交换机的特点：

（1）以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。

（2）交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。

（3）以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高。

网桥工作原理：

当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口。

网桥具有过滤帧的功能。

网桥优点：

过滤通信量。

扩大了物理范围。

提高了可靠性。

可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。

9、习题：

3-24、3-28、3-32

第四章网络层

基本概念：

所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用IP协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。

IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。

硬件地址，也就是物理地址，是数据链路层和物理层使用的地址，是烧录在NetworkInterfaceCard（网卡,NIC）里的地址，共48位，是一台计算机的标识符。

子网

子网掩码是一个32位地址，是与IP地址结合使用的一种技术。

它的主要作用有两个，一是用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络。

1、网络层提供的两种服务是什么？

试比较其优缺点。

网络层使用的互联设备路由器的组成及各组成部件的功能是什么？

答：

网络层提供的两种服务是：

虚电路服务和数据报服务。

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

所有通过出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

路由器具有四个要素：

输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。

2、因特网采用的设计思路是什么？

IP协议及其配套使用的四个协议的作用。

答：

网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。

网络在发送分组时不需要先建立连接。

每一个分组（即IP数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。

网络层不提供服务质量的承诺。

即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。

与IP协议配套使用的还有四个协议：

地址解析协议ARP（AddressResolutionProtocol）——根据主机IP地址，找出相应的物理地址。

逆地址解析协议RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）——根据主机的物理地址，找出相应的IP地址。

网际控制报文协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）——让连接本地局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主机参加或退出了某个多播组。

网际组管理协议IGMP（InternetGroupManagementProtocol）

3、IPv4地址的表示方法、分类、主要特点及其计算方法。

为什么IP地址设计不够合理？

子网划分的思路、子网地址、子网掩码的计算方法。

答：

IPv4地址的表示方法：

（1）分类的IP地址。

（2）子网的划分。

（3）构成超网。

IPv4地址的分类：

A类、B类、C类、D类、E类。

IPv4地址的主要特点：

（1）IP地址是一种分等级的地址结构。

（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，因此这些局域网都具有同样的网络号net-id。

（4）所有分配到网络号net-id的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

IP地址设计不够合理：

（1）IP地址空间的利用率有时很低。

（2）给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。

（3）两级的IP地址不够灵活。

子网划分的基本思路：

（1）划分子网纯属一个单位内部的事情。

单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。

（2）从主机号借用若干个位作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个位。

（3）凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器。

（4）然后此路由器在收到IP数据报后，再按目的网络号net-id和子网号subnet-id找到目的子网。

（5）最后就将IP数据报直接交付目的主机。

4、无分类域间路由产生的原因、特点、表示方法。

答：

无分类域间路由产生的原因：

（1）B类地址在1992年已分配了近一半，眼看就要在1994年3月全部分配完毕！

（2）因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长（从几千个增长到几万个）。

（3）整个IPv4的地址空间最终将全部耗尽

CIDR最主要的特点：

（1）CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间。

（2）CIDR使用各种长度的“网络前缀”（network-prefix）来代替分类地址中的网络号和子网号。

（2）IP地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。

CIDR表示方法：

IP地址:

:

={<网络前缀>,<主机号>}和斜线记法。

5、硬件地址的表示，IP地址与硬件地址的区别。

答：

MAC地址的长度为48位（6个字节），通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开，如：

08:

00:

20:

0A:

8C:

6D就是一个MAC地址，其中前6位16进制数08:

00:

20代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE（IstituteofElectricalandElectronicsEngineers，电气与电子工程师协会）分配，而后3位16进制数0A:

8C:

6D代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号。

每个网络制造商必须确保它所制造的每个以太网设备都具有相同的前三字节以及不同的后三个字节。

这样就可保证世界上每个以太网设备都具有唯一的MAC地址.

IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。

硬件地址是数据链路层和物理层使用的地址。

6、路由表中，每一条路由主要的两个信息。

答：

路由表中包括上层路由物理地址，下层各主机的MAC地址。

7、理想路由算法的特点。

答：

算法必须是正确的和完整的。

算法在计算上应简单。

算法应能适应通信量和网络拓扑的变化，这就是说，要有自适应性。

算法应具有稳定性。

算法应是公平的。

算法应是最佳的。

8、习题：

4-20、4-21、4-27、4-28、4-37、4-41、4-42、4-43

IGMP协议的要点是什么？

隧道技术