计算机网络

发布于 2023-02-13  620 次阅读


计算机网络

1.选择题(包括单选和多选,共30分,单选每小题1分)
计20分,多选每小题2分,计10分)

2.简答题(每小题5分,共20分)

3.分析计算题(共40分,共4小题)

4.论述题(本题10分,共1小题)包容性,规则意识

第一章

  1. 互联网的组成:边缘部分(资源子网)、核心部分(通信子网)。

  2. 边缘部分的通信方式:C/S模式(客户-服务器)和P2P模式(对等连接)。

  3. 三种交换方式特点及优缺点:

  • 电路交换:经过建立连接 通话 释放连接 三个步骤的交换方式

    特点:通话时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源,线路传输效率低;整个报文的比特流连续的从源点到终点

  • 分组交换:采用存储转发技术,单个分组传送到相邻结点,存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。

  • 报文交换:整个报文先传送到相邻结点,全部存储下来查找转发表,转发到下一个结点。63e72ca196fbc

  1. 计算机网络:由自治的计算机互联起来的集合体。

  2. 计算机网络的分类:按作用范围分为广域网、城域网、局域网、个人区域网;按使用者分为公用网和专用网。

  3. 协议三要素及其含义:

语法 数据与控制信息的结果与格式。
语义 需要发出何种控制信息,完成何种动作及作出何种响应。
同步 事件实现顺序的详细说明。
  1. 协议与服务的区别与联系:

区别:协议是控制对等实体之间通信的规则,是水平的。服务是下层通过层间接口向上层提供的功能,是垂直的。
联系:协议的实现保证了能够向上一层提供服务,要实现本层协议还需使用下层提供的服务。

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

  1. OSI体系结构与TCP/IP体系结构的各层特点:

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OSI体系结构:

  1. 物理层:传输比特流

  2. 数据链路层:确保数据传输的正常进行 帧 透明传输 差错控制 封装成帧

  3. 网络层:在主机系统间提供连接和路径选择

  4. 运输层:将接受的数据进行分段和传输,到达目的地址再进行重组 tcp/udp

  5. 会话层:系统间发起会话或接受会话请求

  6. 表示层:确保应用层发起的信息可以被读取

  7. 应用层:为用户的应用程序提供网络服务

分层好处

  • 各层之间是独立的
  • 灵活性好
  • 结构上可分割开
  • 易于实现和维护
  • 能促进标准化工作

TCP/IP体系结构:

  1. 应用层:通过应用进程间的交互来完成特定网络应用,为用户正在运行的程序提供服务

  2. 运输层:负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务

  3. 网络层:负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务

  4. 数据链路层:将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻节点间的链路上透明地传送帧中的数据

  5. 物理层:透明地传输比特流

·可能出的计算:各种时延的计算,往返时间RTT的计算,利用率的计算。

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第二章

  1. 物理层的主要任务(可能有多选):

    功能:物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流 尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异 为数据链路层提供物理连接

机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。
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的意义。
过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
  1. 通信双方信息交互的主要方式:单向通信、双向交替通信、双向同时通信。

    数据通信系统 源系统:源点,发射器 传输系统 目的系统:接收器,终点

  2. 影响信道最大传输速率的因素(香农公式的意义):C=Wlog2(1+S/N),W为信道带宽,S/N为信噪比(只要信息传输速率低于信道的极限传信率,就可以实现无差传输)。

  3. ;比特速率和码元速率的关系:比特速率是信息传输速率的单位码元传输速率,也成为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。

  4. 常用的信道利用技术及其要点:

频分复用 所用用户在同样的时间占用不同的宽带资源。
时分复用 所用用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
统计时分复用 动态分配时隙。
波分复用 光的频分复用。
码分复用 每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。

将每个比特时间划分为m个更短的时间片,称为码片(m通常取值为64/128),每个站点都被指派一个唯一的m比特码片序列。若某个站要发送比特1,则发送它自己的m比特码片序列;若要发送0,则发送它自己的m比特码片序列的反码。

·可能出的计算:掌握码分复用的计算方法。

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第三章

  1. 数据链路层的功能:链路管理、封装成帧;透明传输;流量控制、差错检测、寻址等。两个网络实体之间提供数据链路连接的创建、维持和释放管理。数据链路提供的是一种无连接的最大努力交付的服务,即无连接不可靠的服务。

  2. 数据链路层的三个基本问题为什么都必须解决?怎么解决?

原因:封装成帧是分组交换的必然要求;透明传输是避免二进制比特流中出现与帧定界符相同的模式,使得节点错误识别帧;差错检测是为了避免接收到错误的信息和防止信道中出现的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源。

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解决方法:封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部;

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识别帧的开始与结束(首部和尾部用于帧定界)

解决透明传输问题采用字节填充法或字符填充;避免消息符号与帧定界符号相混淆。

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差错检测使用循环冗余检验crc的检错技术。

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  1. 数据链路层使用的两种信道及对应的协议:数据链路层主要使用点对点信道和广播信道,点对点信道对应PPP协议,广播信道对应CSMA/CD协议。

    CSMA/CD:载波监听多点接入/碰撞检测 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)。 发前检测、边发边测、停发保留、延后重传

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    字节填充(用于PPP异步传输)零比特填充(用于PPP同步传输) 5个1 加一个0

    PPP帧尾包含有1个2字节的FCS检验序列字段,可使用循环冗余校验CRC计算该字段的取值,只检测不纠正

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  2. 同步传输和异步传输的区别:

    同步传输:必须建立准确的时钟信号,各信号码元之间的相对位置都是固定的。

    异步传输:在每一个字符的开始和结束的地方加上标志,即加上起始码和停止码

    异步传输面向字符,同步传输面向比特。

    异步传输的单位是字符,同步传输的单位是帧。

    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。异步传输相对于同步传输传输效率较低。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。

·可能出的计算:CRC的计算

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第四章

  1. 为什么需要网络层?网络层的主要功能有哪些?网络层有哪些协议?

当源端和目的端位于不同网络的时候,直接通信是不可行的,此时就需要网络层解决。

网络层应该设计的尽量简单,向上层提供简单灵活,无连接的,尽最大努力交付的数据报服务

主要功能:负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。

网络层的协议:网际协议IP(IPv4·IPv6)、地址解析协议ARP、ICMP、IGMP。image-20230212164401250

网络层的两个层面

转发源主机和目的主机之间 所传送数据

传送路由信息image-20230213230503953

数据链路层分为媒体访问控制mac子层和逻辑链路控制llc(Logic Link Control)子

MAC子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装,帧的寻址和识别,帧的接收与发送,链路的管理,帧的差错控制等。MAC子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性;LLC子层的主要功能包括:传输可靠性保障和控制;数据包的分段与重组;数据包的顺序传输。

  1. 网络层向上层提供的服务有哪两种?它们有什么区别?

数据报服务和虚电路服务。

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  1. 什么是直接交付和间接交付?它们分别用在什么场合?

直接交付:当源结点与目标结点位于同一个物理网络时,IP数据报从源结点到达目的结点不需要经过路由器交换结点进行转发,称为直接交付。

直接交付的场合:1.通信双方在同个网络时;2.通信双方不在同个网络,数据包已经到达接收方所在网络的网关,该网关把数据包完成最后一跳的交付。

间接交付:当源结点与目标结点不在同一个物理网络时,IP数据报从源结点到达目的结点需要经过路由器交换结点进行转发,称为直接交付。

简接交付的场合:1.通信双方不在同个网络,发送方把数据包发给网关;2.途径的路由器把数据包转发给下一跳。

  1. IP地址(IPv4地址)如何分类?判定给定地址的类型;每类地址包含的网络数和主机数(全0和全1一般不分配给主机)。
A类地址 第一位固定是0,8位网络号,IP范围是1.0.0.1-126.255.255.254,包含网络数126个,主机数2^24-2个。
B类地址 前两位固定是10,16位网络号,IP范围是128.1.0.1-191.255.255.254,包含网络数2^14-1个,主机数2^16-2个。
C类地址 前三位固定是110,24位网络号,IP范围是192.0.1.1-223.225.225.254,包含网络数2^21-1个,主机数2^8-2个。
D类地址(多播地址)
E类地址(保留地址)
  1. 划分子网和构造超网(学习通本章23题类型)无分类编址CIDR(构造超网)

    对其二类地址内部再一次进行划分,二类地址中网络号是16位,主机号16位,划分子网后,网络号可能变成20位,主机号变成12

    由于一个CIDR地址块中有很多地址,所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的网络。这种地址的聚合常称为路由聚合 ,它使得路由表中的一个项目可以表示原来传统分类地址的很多个(例如上千个)路由。路由聚合也称为构成超网。

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  2. 互联网路由选择协议:内部网关协议(RIP、OSPF),外部网关协议(BGP-3)。

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  3. RIP协议中路由器更新自己的路由表的过程(学习通本章27、28题类型)

  4. IP数据报的格式:一个IP数据报文由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度,共20字节。是所有IP数据报文必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段,其长度可变。

  5. IP层转发分组的过程:路由器根据分组首部中的目的地址进行传送和转发,分组每到一个路由器,就查找转发表,得知下一跳应当跳到哪一个路由器。

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  6. ARP、ICMP、IGMP

ARP:ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)用于动态地完成IP地址向物理地址的转换。从IP地址到硬件地址的映射表,并且这个映射表还经常动态更新(新增或超时删除)。

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如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上,那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址,然后把分组发送给这个路由器,让这个路由器把分组转发给下一个网络,剩下的工作就由下一个网络来做image-20230212170550596

ICMP:ICMP(Internet Control Message Protocol,网际控制报文协议)是一个专门用于发送差错报文的协议,由于IP协议是一种尽力传送的通信协议,即传送的数据可能丢失、重复、延迟或乱序传递,所以需要一种尽量避免差错并能在发生差错时报告的机制,这就是ICMP的功能。image-20230212170953797

IGMP:IGMP(Internet Group Management Protocol,网际组管理协议)允许Internet中的计算机参加多播,是计算机用做向相邻多目路由器报告多组成员的协议。GMP协议运行于主机与主机直接相连的组播路由器之间,主要用于维护组播成员关系。

  1. IPv4向IPv6过渡的方法:

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(1)双协议栈:是指在完全过渡到IPV6之前,使一部分主机装有两个协议栈,因此双协议栈主机既能够和IPV6的系统通信,又能够和IPV4的系统通信。

(2)隧道技术:要点是在IPV6数据报要进入IPV4网络时,把IPV6数据报封装成为IPV4数据报。然后,IPV6数据报就在IPV4网络的隧道中传输。当IPV4数据报离开IPV4网络中的隧道时再把数据部分交给主机的IPV6协议栈。

  1. VPN和NAT

VPN(虚拟专用网):利用公共的互联网作为本机构各专用网之间的通信载体。

NAT(网络地址转换):可以在专用网络内部使用专用IP地址,而仅在连接到互联网的路由器使用全球IP地址。 NAPT Network Address Port Translation

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第五章

运输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节 (如网络拓扑、 所采用的路由选择协议等) 它使应用进程看见的就好像是在两个运输层实体之间有- 一 条端到端的逻辑通信信道 65535

  1. 为什么需要运输层?它的主要功能有哪些?
  • 增加复用和分用功能

    复用:各个应用进程可以通过运输层将数据传送到网络IP层

    分用:运输层从网络IP层收到应用进程数据后,必须交付给指定的用户进程

  • 消除网络层的不可靠性

  • 提供从源端主机到目的端主机的可靠的、与实际使用的网络无关的信息传输。

功能:负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。

网络层为主机之间提供逻辑通信,主机的身份标志是IP地址

运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信,进程的身份标志是端口

  1. 运输层两个协议的特点和区别:TCP协议提供可靠的保证顺序的服务,是面向字节流的;UDP提供无连接的不可靠服务,是面向报文的,UDP接收到有差错的UDP用户数据报时直接丢弃,其他什么也不做。

    单播,多播,广播 单播

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  2. 可靠传输的原理:停止等待协议、ARQ协议。

  3. TCP连接:TCP套接字(IP地址:端口号);TCP连接(套接字1,套接字2)。

  4. TCP报文段的首部格式(书225页,重在理解)

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  5. TCP滑动窗口机制:

(1)发送窗口里面的序号表示允许发送的序号

(2)发送窗口后沿的后面部分表示已发送且已收到了确认

(3)发送窗口前沿的部分表示不允许发送

(4)发送窗口后沿的变化情况有两种可能:不动(没收到新的确认)和前移(受到了新的确认)

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  1. TCP可靠传输的实现:滑动窗口协议的理解、超时重传时间的选择。

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  2. TCP的流量控制:滑动窗口协议。

  3. 导致拥塞的原因和拥塞的表现形式:

原因:存储空间不足、带宽容量不足、处理器的处理能力不足等。

表现形式:发送端吞吐量下降、分组的时延增加、在路由器中分组的丢弃概率增大等。

拥塞控制:防止过多的数据注入到网络中路由器或链路不至于过载

快重传:当发送方连续收到三个重复的ACK报文时,直接重传对方尚未接收到的报文段,而不必等待那个报文段设置额重传计时器超时。

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10.网络负载与网络吞吐量的关系:当负载较小时,吞吐量随负载的增加而线性增加;当负载增加到一定程度后,由于重发增多,吞吐量下降;预示着网络拥塞;负载再增加,网络处理能力急剧下降。最终导致网络有效吞吐量为0,造成拥塞。

  1. TCP的运输连接管理:三报文握手建立连接,四报文挥手释放连接。(书247-250,注意发送报文段和确认报文段seq和ack之间的关系)

    ack=seq+1

    msl 最长报文寿命

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第六章

考邮件(老师说的)

(1)为什么需要应用层?

  • 应用层在运输层之上,为网络应用与应用之间提供通信协议。
  • 每个应用层的协议都是为了解决一类应用问题。
  • 应用层的许多协议都是基于客户-服务器模式,客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。

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(2)DNS有哪些域名服务器?将域名解析为IP 地址,域名和IP地址联系在一起进行服务

  • 根域名服务器

  • 顶级域名服务器

  • 授权域名服务器

  • 本地域名服务器

DNS进行域名解析的过程(迭代查询和递归查询)

递归查询就是:如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址,那么本地域名服务器就以DNS客户的身份,向其它根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询),而不是让主机自己进行下一步查询

迭代查询的特点:当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时,要么给出所要查询的IP地址,要么告诉本地服务器:“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。

(3)FTP:FTP的基本工作原理

FTP的使用两个连接(控制连接使用 TCP的21号端口、数据连接使用TCP的20号端口)优点。

(4)万维网 www要解决的四个问题(怎样标志分布在整个互联网上的万维网文档-URL;用什么协 议实现万维网上的各种链接--HTTP;怎样让不同风格的万维网在互联网上--html 搜索引擎

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SMTP和POP3的使用场合:

SMTP协议应用在用于发送方的邮件服务器向接收方的邮件服务器的发送过程中,也用于在发送方的用户代理向发送方的邮件服务器发送邮件的过程中

POP3协议应用在用户从邮件服务器上获取邮件的过程中。(重点应该是在6.5)

连接建立 tcp 25 邮件传送mail 连接释放 quit