计算机网络期末个人总结笔记

_C_
230 阅读19分钟

计算机网络笔记

第一章

1.简述英特网标准制定的几个阶段

  1. 英特网草案：有效期6个月，不是RFC文档。
  2. 建议标准，成为RFC文档。
  3. 英特网标准。

2.计算机网络有哪些常用的性能指标

  • 速率：数据的传送速率。

  • 带宽： 单位时间内网络中的某信道所能通过的最高数据率。

  • 吞吐量：单位时间内容通过某个网络（或信道，接口）的实际数据量。

  • 时延：

    • 发送时延 = \frac{数据长度(bit)}{发送速率(bit/s)}
    • 传播时延 = \frac{信道长度(bit)}{传播速率(bit/s)}

  • 时延带宽积

    • 时延带宽积 = 传播时延 × 带宽

  • 往返时间RTT

    • 从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认的时间。

  • 利用率

    • 信道利用率：某信道有百分之几的时间被利用的。
    • 网络利用率：全网络信道利用率的加权平均值。

3.协议与服务有何区别？有何关系？

  • 区别：

    • 协议是水平的，控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
    • 服务是垂直的，是由下层通过层间接口向上层提供的。

  • 关系：

    • 协议的实现保证能够向上一层提供服务 ，要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。
    • 使用本层服务的实体只能看见本层的服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的实体是透明的。
    • 上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令在OSI中被称为服务原语。

4.网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

  • 解释：为进行网络中的数据交换而建立的规则，标准或约定。

  • 三要素：

    • 语法：及数据与控制信息的结构或格式。
    • 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。
    • 同步：即事件实现顺序的详细说明。

5.简述分组交换的要点？

  • 在分组交换网中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组来传送。

  • 在发送报文之前，该报文会被分割成一系列的分组，每个分组包含用户数据和首部的控制信息，控制信息含有目的地址和源地址等重要控制信息。

  • 优点

    • 高效：动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用
    • 灵活：为每个分组独立地选择最合适的转发路由
    • 迅速：以分组作为传送单位，不先建立连接就能向其他主机发送分组
    • 可靠：分布式多路由的分组交换网，使网络具有很好的生存性

  • 缺点

    • 分组再转发时因排队会造成一定时延。
    • 分组由于携带控制信息而产生额外开销。
    • 不保证带宽，动态分配。

6.论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

  • 物理层：

    • 透明的传送比特流。
    • 确定连接电缆插头的定义及连接法。

  • 数据链路层:

    • 在两个相邻节点间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据。
    • 每一帧包括数据和必要的控制信息。

  • 网络层

    • 选择合适的路由。
    • 为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
    • 接受运输层所传下来的分组（IP数据报）。
    • 正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。

  • 传输层

    • 像两个主机中的进程之间的通信提供服务，具有分用和复用的功能，主要使用两种协议，TCP,UDP
    • 复用：应用进程都可以通过运输层再传送到IP层
    • 分用：运输层从IP层收到发送给应用进程的数据后，必须分别交付给之名的各应用进程

  • 应用层

    • 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。
    • 应用层交互的数据单元是报文，应用层协议有HTTP、SMTP、FTP。

7.比较电路交换，报文交换和分组交换的优缺点？

  • 电路交换

    • 优点：

      • 通信时延小，适合传输大量数据
      • 实时性强，传输时延小
      • 一条线路传输，没有冲突
      • 结构简单，易于控制

    • 缺点：

      • 线路独占，效率低
      • 灵活性差
      • 建立连接时间长

  • 报文交换

    • 优点：

      • 无需建立连接，随时发送报文
      • 动态分配线路
      • 线路可靠性高，利用率高
      • 提供多目标服务，可以同时发给多个地址

    • 缺点：

      • 有转发时延
      • 需要较大存储缓存空间
      • 要传输额外信息量

  • 分组交换

    • 优点：

      • 无需建立连接
      • 线路利用率高
      • 简化存储管理，分组长度固定，缓冲区固定，易于管理
      • 加速传输， 转发和缓存同时进行
      • 灵活性好

    • 缺点：

      • 有转发时延
      • 需要传输额外信息量
      • 可能会丢失或重复分组问题。

第二章

1.物理层要解决哪些问题？

  • 考虑所采用的传输媒介的类型，如双绞线，同轴电缆，光缆等。
  • 解决物理连接的建立，维持和释放问题。
  • 如何用电磁信号表示1和0。
  • 考虑与物理媒体之间接口，如插头的引脚数目和排列等。

2.物理层的特点？

  • 没有按照OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议。
  • 沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。
  • 物理连接的方式多，传输媒体种类多 ==》具体的物理协议相当复杂。

3.常用的传输媒体有哪种？以及其特点。

  • 双绞线

    • 屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。
    • 传输模拟信号或数字信号。有效带宽达250kHz。
    • 容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高。

  • 同轴电缆

    • 基带同轴电缆和宽带同轴电缆。
    • 高带宽，低误码率，高性价比。

  • 光导纤维

    • 以光纤维载体，利用光的全反射原理传播光信号。
    • 直径小，质量轻。
    • 传播频带宽，通信容量大。
    • 抗雷电和电磁干扰性好，无串音干扰，保密性好，误码率低。

4.为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？

  • 多用户通过复用技术就可以共同使用一个共享信道来进行通信，虽然复用会付出额外的代价，但如果复用的信道数量较大，那么在经济上则是合算的。

  • 常用的信道复用技术：

    • 频分复用。
    • 时分复用。
    • 波分复用。
    • 码分复用。

5.公式：

  • 奈式准则：

    • 在带宽为W（Hz）的低通信道中，若不考虑噪声影响，则码元传输的最高速率为2W（码元/秒）。

  • 信噪比相关公式：

    • 信噪 比 = 10log_十(S/N)
    • C = Wlog_2(S/N+1)

  • 频率 = \frac{光速(m/s)}{波长(m)}

第三章

1.数据链路层的链路控制包括哪些功能？

  • 封装成帧
  • 透明传输
  • 差错检验

2.试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些有点优点和缺点？

  • 可靠链路层优点和缺点取决于所应用的环境。
  • 对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损。
  • 对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。

3.网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？

  • 实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件。
  • 数据的缓存。
  • 进行串行并行转换。
  • 实现以太网协议。

4.PPP协议的主要特点是什么？

  • 简单：每接受一个帧，就进行CRC检验，检验正确，接受，不正确，丢弃
  • 封装成帧：PPP协议规定了特殊字符作为帧定界符，以便使接受端能从收到的比特流中准确地找出帧的开始和结束位置。
  • 透明性：PPP协议能够保证数据传输的透明性。
  • 差错检验：
  • 支持多种网络层协议：
  • 支持多种类型链路

5.为什么PPP不适用帧的编号？

  • 因为帧的编号是为了出错时可以有效地重传，而PPP并不需要实现可靠传输。

6.PPP适用于什么情况？

  • 适用于线路质量不太差的情况。因为如果线路质量比较差，会导致传输过程频繁出错，但是PPP协议没有编号和确认机制，就必须得靠上层的协议，才能保证数据准确无误，频繁的依靠上一层，自然会导致效率的变差。

7.为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？

8.数据链路和链路的区别

  • 链路：

    • 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节点。
    • 一条链路只是一条通路的一个组成部分。
    • 或物理链路。

  • 数据链路：

    • 把实现控制数据传输的协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
    • 逻辑链路。
    • 网络适配器。

第四章

1.IGP和EGP这两类协议的主要区别？

IGPEGP
自治系统内部使用的路由协议在不同自治系统便捷使用的路由协议
求最佳路由力求较好路由（必须考虑其他方面的政策，需要多条路由，代价费用方面可能可达性更重要）
内部网关协议，只关心本自治系统内如何传送数据报，与互联网中其他自治系统使用上面协议无关外部网关协议，在不同的AS边界传递路由信息的协议，不关心AS内部使用何种协议

2.试叙述RIP，OSPF，BGP路由选择协议的主要特点

RIPOSPFBGP
网关协议内部内部外部
路由表内容目的网，下一站，距离目的网，下一站，距离目的网，完整路径
最优通路依据跳数费用多种策略
算法距离矢量链路状态路径矢量
传送方式运输层UDPIP数据报建立TCP连接
其他简单，效率低，跳数为16不可达，好消息传的快，坏消息传的慢效率高，路由器频繁交换信息，难维持一致性规模大，统一度量为可达性

  • RIP：分布式的基于距离向量的路由选择协议，是互联网的标准协议，最大的优点是简单。

    • 仅和相邻路由器交换信息。
    • 路由器交换的信息时当前路由器所知道的全部信息，即路由表。
    • 按固定的时间间隔交换路由信息，例如每隔30秒。然后，路由器根据收到的路由信息更新路由表。当网络拓扑结构发生变化时，路由器也及时向相邻的路由器通知变化后的路由信息。

  • OSPF：基于分布式的链路状态协议

    • 向本自治系统中的所有路由器发送信息。采用洪泛法（flood-fill算法），路由器通过所有输出端口向所有相邻的路由器发送信息。而对于接收信息的每一个路由器，进行同样的操作，这样最终整个区域的路由器都受到了该信息的一个副本。
    • 发送的信息就是本路由器相邻的所有路由器的链路状态。链路信息说明本路由器都与哪些路由器相邻，以及该链路的度量。
    • 只有当链路状态发生变化时，路由器才会采用flood-fill算法向所有路由器发送信息。

  • BGP：在自治系统之间交换可达性信息。

    • 自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略。
    • BGP只能力求寻找一条能够到达目的地且非全局最优的线路。

3. 什么是NAT, 什么是NAPT。

  • NAT：网络地址转换。
  • NAPT：网络地址与端口号转换。是使用端口号的NAT。

4.NAT的优点和缺点有哪些？

  • 优点：

    • 通过NAT路由器使专用网内部的用户和互联网连接。

  • 缺点：

    • 通过NAT路由器的通信必须由专用网内的主机发起。
    • 当NAT路由器只有一个全球IP地址时，专用网内最多只有一个主机可以接入互联网。

5.NAPT有哪些特点？

  • 使用了运输层的端口号。
  • NAPT上的一个全球IP地址可以供专用网中的多个主机使用。
  • NAPT的机制特殊，普通路由器在转发分组，工作在网络层。但NAPT路由器还要查看和转换传输层的端口号，这本应属于传输层。

6.网络各个层次使用的中间设备是？

  • 运输层：网关。
  • 网络层：路由器。
  • 数据链路层：网桥或桥接器，交换机。
  • 物理层：转发器。

第五章

1.接收方收到有差错的UDP用户数据报时应该如何处理？

  • 简单的丢弃。

2.某个应用进程使用传输层的用户数据报UDP，然后继续向下交给IP，又封装成IP数据报，是否可以跳过UDP而直接交给IP层？哪些功能UDP提供了但IP没有提供？

  • IP数据报只能找到目的主机而无法找到目的进程。如果应用进程直接把数据交给下面的IP层，那么在传送到对方IP层后，就只能交付目的主机，但不知道应当交付哪一个应用进程。UDP提供对应用进程的分用和复用功能，还提供对数据部分的差错校验。这些功能IP层都没有提供。

3.常用的熟知端口号

TFTPHTTPSNMPSNMP(trap)HTTPS
6980161162443
FTPTELNETSMTPDNSDAYTIME
2123255313

4.当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是无连接的？

  • 从网络层看是无连接的，但从运输层看是面向连接的。

5.简述TCP和UDP的主要区别

  • TCP提供面向连接，可靠字的字节流服务，UDP提供无连接，不可靠的数据报服务。
  • TCP拥有流量控制和拥塞控制功能，UDP无流量控制和拥塞控制功能。

第六章

1.域名系统的主要功能是什么？域名系统中的本地域名服务器，根域名服务器，顶级域名服务器以及权限域名服务器有何区别？

  • 主要功能：用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址，在域名系统中使用了层次结构的许多域名服务器。
  • 本地域名服务器：当所要查询的主机也属于同一个本地ISP时，该本地域名服务器立即就能将所查询的主机名转换为它的IP地址，不需要询问其他服务器。
  • 根域名服务器：最高层次的域名服务器，最重要的域名服务器。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址。不管哪一个本地域名服务器，若要对互联网上任何一个域名进行解析，只要自己无法解析，就首先要求助于根域名服务器。
  • 顶级域名服务器：负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时，就给出相应的回答。
  • 区别：一个服务器所负责管辖的（或有权限的）范围叫做区。各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区。但在一个区中的所有节点必须是能够连通的。每一个区设置相应的权限域名服务器，用来保存该区域中的所有主机的域名到IP地址的映射。
  • 。。。。

2.举例说明域名转换的过程。域名服务器中的高速缓存的作用是什么？

  • 当某一个应用进程需要把主机名解析为IP地址时，该应用进程就调用解析程序，并成为DNS的一个客户，把待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP用户数据报文方式发给本地域名服务器（使用UDP是为了减少开销）。本地域名服务器在查找域名后，把对应的IP地址放在回答报文中返回。应用进程获得目的主机的IP地址后即可进行通信。
  • 若本地域名服务器不能回答该请求，则此域名服务器就暂时成为DNS中的另一个客户，并向其他域名服务器发出查询请求。这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止。

3.试简述SMTP通信的三个阶段的过程

  • SMTP规定了在两个互通通信的SMTP进程之间应如何交换信息。由于SMTP使用客户服务器方式，因此负责发送邮件的SMTP进程就是SMTP客户，而负责接收邮件的SMTP进程就是SMTP服务器。

  • 三个阶段：

    • 连接建立

      • 发送人的邮件发送到发送方邮件服务器的邮件缓存后，SMTP客户就每隔一定时间对邮件缓存扫描一次。如发现有邮件，就使用SMTP的数值端口号码（25）与接收方邮件服务器的SMTP服务器建立TCP连接。

    • 邮件传送

    • 连接释放

计算机网络的性能指标

  • 速率：数据的传送速率。

  • 带宽：单位时间内网络中的某信道所能通过的最高数据率。

  • 吞吐量：单位时间内容通过某个网络（或信道，接口）的实际数据量

  • 时延：

    • 发送时延：数据帧长度(bit) \over 发送速率(bit/s)
    • 传播时延：信道长度(m) \over 传播速率(m/s)
    • 处理时延
    • 排队时延

  • 时延带宽积

    • 时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

  • 往返时间

  • 利用率

    • D = D_0 \over 1 - U D_0 表示网络空闲时的时延， D表示网络当前的时延，U为当前的网络利用率

  • 互联网标准制定的几个阶段

    1. 互联网草案： 有效期6个月，不算RFC文档
    2. 建议标注： 称为RFC文档
    3. 互联网标准： 长期的检验，证明某个建议标准可以变成互联网标准，分配一个标准编号。

  • 协议与服务有何区别？有何关系？

    • 区别：

      1. 协议是水平，服务是垂直。
      2. 协议实现保证能够向上一层提供服务，使用本层服务的实体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实体是透明的。

    • 关系：

  • 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

    • 语法：数据与控制信息的结构或格式。
    • 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及回应。
    • 同步：事件实现顺序的详细说明。

  • 试述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

    • 从上到下：应用层    运输层    网络层    数据链路层    物理层
    • 应用层： 直接为用户的应用进程提供服务
    • 运输层： 向两个主机进程之间的通信提供服务
    • 网络层： 为分组交换网上的不同主机提供通信服务

计算题

数据报切片类型：

1.一个3200位长的TCP报文传到IP层，加上160位的首部后成为数据报。下面的互联网由两个局域网通过路由器连接起来，但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200位，因此数据报在路由器中必须进行分片。试问第二个局域网向其上层要传送多少比特的数据？

2.一个数据报长度为4000字节（固定首部长度）。现在经过一个网络传送，但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。试问应当划分为几个短些的数据报片？各数据报片的数据字段长度，片偏移字段和MF标志应为何值？

3.一个UDP用户数据报的数据字段为8192字节。在链路层要使用以太网来传送。试问应当划分为几个IP数据报片？说明每一个IP数据报片的数据字段长度和片偏移字段的值

传播时延和发送时延和利用率和带宽相关计算

1.收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传输速率为2×10^8m/s，试计算以下两种情况的发送时延和传播时延。

  • 数据长度为10^7bit，数据发送速率为100kbit/s。
  • 数据长度为10^3bit，数据发送速率为1Gbit/s。

2.主机A向主机B连续传送一个600000bit的文件。A和B之间有一条带宽为1Mbit/s的链路相连，距离为5000km，在此链路上的传输速率为2.5 × 10^8m/s。

  • 链路上的比特数目的最大值是多少？
  • 链路上每bit的宽度（以米来计算）是多少？
  • 若想把链路上每bit的宽度变为5000km（即整条链路的长度），这时应把发送速率调整到什么数值？

3.试计算工作在1200 ~ 1400nm之间以及工作在1400 ~ 1600nm之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2 × 10^8m/s。

4.假定 1km 长的CSMA/CD网络的数据率为1Gbit/s。设信号在网络上的传播速率为20000km/s.求能够使用此协议的最短帧长。

avatar
文章
阅读
粉丝