计算机网络 期末复习

zstu 浙江理工大学 2023学年第1学期 计算机网络

考前关键词速记 不完全版

协议、接口、服务
协议：语法（格式）、语义（功能）、同步（顺序）
OSI：物理 数据链路 网络 传输 会话 表示 应用

物理：透明传输比特流
接口参数、电气特征

数据链路：将网络层的IP数据报组装成帧
组装成帧、差错控制、流量控制
PPP协议

网络层：把网络层分组从源端传到目的端
路由选择、差错控制、流量控制、拥塞控制
IP、ICMP、ARP、OSPF

传输层：负责两个进程之间传输报文段TCP或用户数据报UDP
差错控制、流量控制、拥塞控制
TCP、UDP

会话层：管理进程间的会话
表示层：处理两个通信系统中交换信息的方式
应用层：为网络应用提供访问OSI的手段

TCP/IP：网络接口层、网际层、传输层、应用层

香农定理：速率[bps]=带宽[Hz]*log2(1+S/N)
信噪比[dB]=10*log10(S/N)
S/N也是信噪比

物理层：中继器 集线器
数据链路层：交换机 隔离冲突域
网络层：路由器 隔离广播域

路由器：路由选择、存储转发

CRC：生成多项式,高阶在左,得到二进制G；
在二进制数据M右补len(G)-1个0；
列竖式，被除数是M，除数是G，异或运算
补的len(G)-1个0实际上就是余数的位置,余数计算完后填充之,接受端可以再次CRC检验是否差错，如有差错，余数不为0

MAC地址格式：12个十六进制，2个为一组：11-22-33-44-55-66
交换机能够划分VLAN

PPP 真数据-传输数据：7E:7D5E 7D:7D5D <20:7D<20

IP片偏移字段是片偏移字节/8

UDP面向报文，TCP面向字节流
UDP在IP的基础上提供复用和分用，对数据部分的差错检验
UDP首部8B，TCP首部20B

TCP连接建立
C->S SYN,seq=c
S->C SYN,ACK,seq=s,ack=c+1
C->S ACK,seq=c+1,ack=S+1

连接释放
C->S FIN,seq=c
S->C ACK,seq=s1,ack=c+1
S->C FIN,seq=s2,ack=c+1
C->S ACK,seq=c+1,ack=s2+1
C等待2MSL 2倍最长报文段寿命 关闭连接
S立即关闭连接

可靠传输：累计确认，超时重传，冗余确认重传（快重传）
流量控制：接收方设置 接收窗口rwnd

拥塞控制：发送方设置 拥塞窗口cwnd
慢开始：指数增大 拥塞避免：加法增大 网络拥塞：乘法减小并慢开始
快重传 快恢复

递归：本地->根->顶级->权限
迭代：本地->根 本地->顶级 本地->权限

第 1 章 计算机网络体系结构

1.1 概述

1.1.1 概念

1.1.2 组成

1.1.3 功能

1.1.4 分类

按分布范围：广域网、城域网、局域网、个人局域网

按传输技术：广播式网络、点对点网络

按拓扑结构：总线形、星形、环形、网状

按使用者：公用网、专用网

按交换技术：电路交换、报文交换、分组交换

按传输介质：无线、有线

1.1.5 标准化*

1.1.6 性能指标

题目

假设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2×10^8m/s。 数据长度为10^6bits,数据发送速率为1Mb/s。试计算发送时延和传播时延。

1.2 体系结构与参考模型

1.2.1 分层结构

1.2.2 协议、接口、服务

服务分为：面向连接/无连接，可靠/不可靠，有应答/无应答

1.2.3 OSI 和 TCP/IP 参考模型

OSI 参考模型

TCP/IP模型

5层协议

题目

列出OSI七层协议和TCP/IP四层协议的名字。举例2种常用的应用层协议。

第 2 章 物理层

2.1 通信基础

2.1.1 概念

码元

波特率 比特率 带宽

2.1.2 奈奎斯特定理 香农定理

题目

在无噪声情况下，若某通信链路的波特率为2000，采用8种振幅等级的调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率是多少bps。

（用3bit可以表示一个码元）

若链路的频率带宽为4000Hz，信噪比为30dB，该链路理论最大数据传输速率是多少bps（香农定理）。

2.1.3 编码与调制

题目

以太网采用曼彻斯特编码，数据率为50Mb/s在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？

码元传输速率 = 50Mb/s * 2 = 100M码元/秒

2.1.4 交换

电路交换

报文交换 分组交换

题目

注：优缺点自行补充

2.2 传输介质

有线：双绞线、同轴电缆、光纤

无线：无线电波、微波、红外线、激光

物理层特性：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性

2.3 物理层设备

2.3.1 中继器

2.3.2 集线器

题目

交换机和集线器分别工作在哪一层？

交换机：数据链路层

集线器：物理层

第 3 章 数据链路层

3.3 差错控制

3.3.1 检错编码

循环冗余码 CRC

题目

设生成多项式G(x)=x^3+x+1，要发送的数据为101010，求CRC技术产生的余数（写出计算过程）。

3.5 介质访问控制

3.5.1 信道划分

这部分应属于物理层，请注意

码分多址 CDMA*

题目

站点A,B,C通过CDMA共享链路，A,B,C的码片序列分别是（1,1,1,1）、（1,-1,1,-1）和（1,1,-1,-1）。如果从链路上收到序列是（2，0，2，0，0，-2，0，-2，0，2，0，2），则C收到A发送的数据是什么。

3.5.2 随机访问

CSMA/CD 协议*

题目

CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中争用期51.2us，某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r=15。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？

$$\text{退避时间} = \text{争用期} \times r = 51.2 \text{微秒} \times 15 = 768微秒$$

3.6 局域网

3.6.2 以太网 IEEE 802.3

MAC 帧

3.6.4 虚拟局域网 VLAN

题目

虚拟局域网，它的主要作用是什么？

（1）将一个局域网分为多个逻辑网络，每个网络是独立的广播域。减少不必要的广播流量

（2）每个部门有自己的VLAN，减小广播范围，提高安全性

3.7 广域网

3.7.2 PPP 协议*

题目

一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E 22 7D 5D 7D 25 65 7D 5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？

3.8 数据链路层设备

3.8.2 交换机

原理 特点

自学习算法

题目

交换机和集线器分别工作在哪一层？

交换机：数据链路层

集线器：物理层

答：最大吞吐量为 100Mbps。整个系统是一个碰撞域。

第 4 章 网络层

4.3 IPv4

4.3.1 IPv4 分组

格式

分片

题目

一个数据报长度为4000字节（固定首部长度20字节）。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1460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标志应为何数值？

感谢 byc gg 的勘误

数据帧是数据链路层，其数据部分1200，所以IP的首部加数据为1200

IP首部为160，数据部分长度规定为8B的倍数。1200-160=1040bit=130B=16.25*8B，数据部分长度选择1024

前三个IP分组为(160+1024)*3=3552 bit

最后一个为160+(3200-1024*3)=288 bit

总共3552+288=3840 bit

4.3.2 IPv4 地址与 NAT

IPv4 地址

网络地址转换 NAT

题目

以下三个IP地址分别属于哪类？192.168.0.1，10.1.1.1，128.191.1.1

C类、A类、B类

4.3.3 子网划分 子网掩码 CIDR

子网划分

子网掩码

无分类地址 CIDR

分组转发

题目

什么叫分类编址和无分类编址（CIDR）？它们区别是什么？

已知地址块中的一个地址是206.150.86.24/20。这个地址块中的最小地址和最大地址，地址掩码是什么？地址块中共有多少个地址？

4.3.4 ARP DHCP ICMP

ARP

题目

4.4 IPv6

4.4.1 特点

4.5 路由协议

4.5.3 路由信息协议 RIP

4.5.4 开放最短路径优先协议 OSPF

题目

假定网络中的路由器B使用rip协议，其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 5 A

N2 3 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 5

N3 8

N6 3

N8 3

N9 5

试求出路由器B更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。

4.5.5 边界网关协议 BGP*

4.6 IP 组播*

4.6.1 概念*

4.7 移动 IP*

4.7.1 概念

4.8 网络层设备

4.8.1 冲突域和广播域

题目

什么是冲突域和广播域？

4.8.2 路由器

4.8.3 路由表与路由转发

题目

已知路由器转发表如下所示。

前缀地址掩码 下一跳地址

192.4.153.0/26 接口m0

128.96.39.0/25 接口m1

128.96.39.128/25 R2

默认 R4

-——————————————-

现收到如下分组，分别计算下一跳。

（1）128.96.39.12

（2）128.96.39.129

（3）192.4.153.17

（4）192.4.153.99

如图所示，网络145.13.0.0/16划分为四个子网N1，N2，N3，N4。四个子网与路由器R连接的接口分别是m0，m1，m2，m3。路由器R的第五个接口m4连接到互联网。

1）试给出路由器R的路由表。

2）路由器R收到一个分组，其目的地址是145.13.168.24。试解释这个分组是怎样被转发的。

3）路由器R收到一个分组，其目的地址是145.10.168.24。试解释这个分组是怎样被转发的。

第 5 章 传输层

5.2 UDP 协议

5.2.1 UDP 数据报

5.3 TCP 协议

5.3.1 特点

5.3.2 报文段

题目

主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别为50和120。试问：

（1）第一报文大小多少？

（2）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ack应为多少？

(1) 120 - 50 = 70 B

(2) 50

5.3.3 连接管理

连接建立

连接释放

5.3.4 可靠传输

5.3.5 流量控制

题目

设主机A通过TCP向主机B发送数据。甲发送(seq=101，DATA）的段，随后收到B发送（seq=201，ack= 201，rwnd = 300）的段。请问A可以继续向B发送的数据序号范围是多少？

201~500

5.3.6 拥塞控制

慢开始和拥塞避免

快重传和快恢复

题目

TCP和UDP的主要区别是什么？

当用户在应用程序想要对数据的发送时机和内容进行控制，应当选择TCP还是UDP?

选择UDP。

(1) UDP无需建立连接，不会引入建立连接的延迟

(2) UDP没有流量控制和拥塞控制，发送方自行控制速率

(3) 对于应用层的报文，UDP一次交付一个完整的报文，不会将其分片

(4) UDP不保证可靠传输，不会影响报文顺序

5-06：丢弃。

5-07：可能，但应用程序必须额外提供与TCP相同的功能。

第 6 章 应用层

6.1 网络应用模型

客户/服务器模型、P2P模型

6.2 域名系统 DNS

6.2.2 域名服务器

6.2.3 域名解析过程

题目

答：有可能，如果你能够直接使用对方邮件服务器的IP地址。

6.3 文件传输协议 FTP

6.3.2 控制连接 数据连接*

6.4 电子邮件

6.4.1 组成结构*

收发过程

6.5 万维网 WWW

6.5.2 超文本传输协议 HTTP

题目

用户从地址栏输入某URL后直到网页显示在屏幕上这一过程，计算机要执行哪些应用层和传输层协议？

应用层：DNS、HTTP

传输层：UDP、TCP

假设您在Web浏览器中单击某个链接以获取网页。关联URL的地址没有缓存在本地主机中，因此DNS查找是获取IP地址所必需的。假设之前访问了n个DNS服务器，您的主机从DNS接收IP地址；连续的访问导致RTT，即RTT1，…，RTTn。进一步假设与链接相关联的网页包含恰好一个对象，由少量HTML文本组成。让RTT0表示本地主机和包含对象的服务器之间的RTT。

1）假设对象的传输时间为零，从客户端点击链接到客户端收到对象一共花费多少时间（RTT为单位）？

2）现在假设HTML文件引用了同一服务器上的8个非常小的对象。忽略传输时间，回答在以下条件下，一共经历多长时间？

a) 没有并行连接的非持久HTTP1.0？

b) 并行连接（2个并行）的非持久HTTP1.0？

c) 非流水线持久HTTP1.1？

d) 流水线持久HTTP1.1?