计算机网络期末复习

  1. 列举几种接入网技术：

    • ADSL 非对称数字用户线路
    • DM 拨号调制解调器
    • HFC 电缆调制解调器
    • FTTH 光纤到户
    • LAN 局域网、以太网
    • WLAN 无线接入网

  2. 管理计算机通信的规则称为（协议）。

    协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输和接收或其它事件方面所采取的动作

    举例：HTTP协议，TCP协议，UDP协议，IP协议

  3. 因特网的协议栈各层的基本传输单位

    • 物理层（比特）
    • 链路层（帧）
    • 网络层（数据报或分组）
    • 运输层（报文段）
    • 应用层（报文）

  4. 分组交换网络中的4种类型的时延：

    • 节点处理时延
    • 排队时延
    • 传输时延
    • 传播时延

  5. 时延计算，带宽时延积计算（作业题）

  6. 电路交换和分组交换的要点：

    • 是否建立连接：
      • 分组交换不需建立连接，更简单
      • 电路交换需要建立连接，通信，释放连接。
    • 效率：
      • 分组交换采用统计时分复用共享带宽资源(高)
      • 电路交换通信期间独占资源(低)。
    • 灵活：
      • 分组交换采用存储转发，可动态选择路径
      • 电路交换采用电路连接，路径保持不变。
    • 时延性能：
      • 分组交换由于存在竞争和拥塞，时延性能不能保证
      • 电路交换时延可以保证。

  7. OSI七层模型：

    • 应用层，表示层，会话层，运输层，网络层，链路层，物理层。

  8. TCP/IP五层模型、支持的协议及任务：

    • 物理层：透明地传送比特流。
      • FTP,SMTP,HTTP
    • 链路层：将网络层的数据组装成帧，在相邻节点间的链路上传送以帧为单位的数据。
      • TCP,UDP
    • 网络层：负责为分组交换网上的主机提供通信。
      • IP,选路协议
    • 运输层：负责主机中两个进程之间的通信。
      • PPP,以太网
    • 应用层：提供各种网络应用以满足用户的需用。

  9. 网络应用程序体系结构：（C/S、P2P）

    1. CS客户机服务器模式
      • 集中结构，一对多
      • 服务器共享资源，客户机资源不共享
      • 服务器可能负载过重，网络带宽限制
      • 服务器固定IP地址；客户机一般动态IP
      • 客户机间不直接通信
    2. P2P对等模式
      • 非集中结构，多对多
      • 节点具备客户与服务器双重特性
      • 充分利用终端资源
      • 可扩展性好

  10. 常见互联网协议端口

    • 超文本传输协议HTTP使用的端口号是（80）
    • 文件传输协议FTP的控制连接使用的端口号是（21），数据连接使用的端口号是（20）
      • http带内控制，ftp带外控制
    • 电子邮件协议SMTP使用的端口号是（25）

  11. 持久HTTP和非持久HTTP

    • 非持久HTTP：每个HTTP请求/响应对经过一个单独TCP连接发送
      • HTTP/1.0使用非持久 HTTP
    • 持久HTTP：多个对象能够经过客户机和服务器之间的单个TCP连接发送
      • HTTP/1.1以默认模式使用持久连接

  12. HTTP协议是（“无状态”的，不保留用户的状态信息），用户的状态信息由（Cookie技术）来实现。

  13. HTTP请求报文的方法类型主要有：（GET，POST，HEAD）

    • GET：最常用，请求访问网页，实体主体为空
    • POST：常用，提交表单同时请求访问网页，如使用搜索引擎，实体主体中为表单输入值
    • HEAD：少用，测试用，与GET区别在于响应中去掉请求的对象

  14. WEB缓存（代理服务器）的简单理解

    • Web缓存器：保存最近请求过的web对象
    • 浏览器向缓存发送所有HTTP请求
      • 对象在缓存中：缓存返回对象
      • 否则缓存向起始服务器请求对象，然后向客户机返回对象

    好处：1）减小客户机请求的响应时间

    ​ 2）减少机构内部网与因特网接入链路的通信量

  15. DNS的功能：完成主机名到IP地址的解析

  16. DNS服务器分类：

    • 根DNS服务器
    • 顶级域DNS服务器
    • 权威DNS服务器

  17. 访问网站的步骤（从各层协议工作角度）：

    1. 访问DNS服务器，获取网站主机IP地址
    2. 建立和网站主机的TCP连接
    3. 发送HTTP协议的GET请求报文
    4. 网站主机发送HTTP响应报文，返回网页数据。

  18. rdt1.0，rdt2.0，rdt3.0的底层信道模型：

    • rdt1.0是底层信道完全可靠，无比特差错，无分组丢失
    • rdt2.0是具有比特差错的底层信道，有比特差错，无分组丢失
    • rdt3.0是具有差错和丢包的底层信道，有比特差错，有分组丢失。

  19. rdt底层信道模型机制差异

    • rdt2.0比rdt1.0增加的机制有（检错、反馈、重传）
    • rdt3.0比rdt2.0增加的机制有（定时）。

  20. rdt底层信道模型协议差异

    • rdt2.0，rdt3.0属于（停等协议）
    • GBN，SR，TCP属于（流水线协议）。

  21. 对滑动窗口协议发送窗口、接收窗口如何滑动的理解。

    • 发送方

    发送窗口滑动的条件：收到1个新的确认分组

    超时重传时，回退N个重传，通常重传多个分组

    • 接收方

    接收窗口滑动的条件：收到期望序号的分组

    累计ACKs：s及以前的分组均正确接收

    对失序分组的处理：丢弃，重发（已按序接收分组的）ACK

    GBN:

    在回退N步中，发送方维护一个N——窗口大小和一个base——发送方期待收到的最小待确认分组序号，同样也是窗口的起点，还有一个next Sequence变量，表示上层需要发送分组时，可以使用的序号。这样全部序号就被划分为0-base-1，这一部分的分组是已发送且收到接收方确认的分组，base~next Sequence-1这一部分的分组是已发送但是尚未收到确认的，其中base是尚未收到确认的最小序号；next-1~base+N-1表示当前发送方可以使用的序号，表示一种发送能力；当发送方收到确认号为base的确认分组后就会向前移动窗口，所以回退N步也被称为滑动窗口协议。

    这是发送方需要维护的数据，同时发送方需要响应的事件有：上层调用、收到ACK、超时事件；

    • 上层调用：检查next Sequence是否在窗口之内，如果在，这说明发送方还有发送能力，发送之；
    • 收到ACK：回退N步策略对序号为n的分组采取累积确认的方式，即当收到序号为n的ACK时，表明序号小于等于n的分组全部到位；发送方收到的ACK毕竟来自接收方，收到ACK的情况还得看接收方如何发送；
    • 超时事件：如果发生超时事件，那么发送方会重发所有已发送但是未确认的分组，即分组号在base和next sequence-1之间的所有分组；这也是为什么叫“回退N步”，如果收到一个ACK，则定时器会重行启动；如果没有待确认的分组，定时器将被终止；

    在接收方，如果到达分组的序号为n且该分组是按序到达，那么发送ACK，这就导致发送方移动窗口；如果不是按序到达，那么接收方丢弃所有失序分组；丢弃一个正确接收的失序分组可能会导致更多的重传

  22. ACK类型

    • GBN的ACK为（累计ACK）
    • SR的ACK为（单独ACK）。

  23. 检查和的计算，例：两个16-bit二进制数的检查和。（作业题）

    / 10 10 10 10 10 10 10 10

    / + 11 00 11 11 00 00 11 00

    / 回卷101 11 10 01 10 11 01 10

    / 和 01 11 10 01 10 11 01 11

    ​/ 校验和 10 00 01 10 01 00 10 00

    ​

  24. TCP的三次握手过程

    1. 客户端发送SYN（SEQ = x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。

    2. 服务器端收到SYN报文，回应一个SYN（SEQ = y）ACK（ACK = x + 1）报文，进入SYN_RECV状态。

    3. 客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK（ACK = Y + 1）报文，进入成立状态。

      三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了

  25. 流量控制：发送方发送数据太快，导致接收方来不及接收时，需进行流量控制。是接收方对发送方的控制。

  26. 控制拥塞的两类方法

    1. 网络辅助的控制拥塞，如ATM
    2. 端到端的拥塞控制，如TCP

  27. UDP和TCP的比较

    • TCP提供可靠传输；UDP提供不可靠传输。
    • TCP有连接；UDP无连接。
    • TCP提供流量控制；UDP不提供流量控制。
    • TCP提供拥塞控制；UDP不提供拥塞控制。
    • TCP提供差错检测；UDP也提供差错检测。

  28. TCP拥塞控制原理

    加性增、乘性减，慢启动，超时后的保守机制

    • “乘性减”是指TCP每发生一次丢包事件就将当前的拥塞窗口值减半。
    • “加性增”是指如果没有检测到拥塞，则TCP缓慢增加其拥塞窗口的长度，每次收到一个确认后把拥塞窗口增大一点，其目标是在每个往返时延内让拥塞窗口增加一个MSS。
    • “慢启动”是指TCP发送方在初始阶段将拥塞窗口设为1个MSS，并以指数速度增加拥塞窗口，直到达到拥塞窗口的阈值进入加性增阶段或发生一个丢包转入乘性减再加性增的阶段。
    • “超时后的保守机制”指收到3个冗余ACK后，拥塞窗口减半，然后进入线性增加，而超时事件发生后，拥塞窗口变为1个MSS，窗口再指数增长，到达一个阈值后，再线性增长。

  29. TCP序号、确认、可靠传输机制）

    p192 R27

    主机A和B经过一条TCP连接通信，并且主机B已经收到了来自A的最长为126字节的所有字节。假定主机A随后向主机B发送紧跟着的报文段。第一个和第二个报文段分别包含了80个字节和40个字节的数据。在第一个报文段中，序号是127，源端口号是302，目的端口号是80。无论何时主机B接收到来自主机A的报文段，它都会发送确认

    a.在主机A发往主机B的第二个报文段中，序号、源端口号和目的端口号分别是什么？

    b.如果第一个报文段在第二个报文段之前到达，在第一个到达报文段的确认中，确认号、源端口号和目的端口号分别各是什么？

    c.如果第二个报文段在第一个报文段之前到达，在第一个到达报文段的确认中，确认号是什么？

    d.假定由A发送的两个报文段按序到达B。第一个确认丢失了而第二个确认在第一个超时间隔之后到达。画出时序图，显示这些报文段和发送的所有其他报文段和确认。

    ​

    ​

    a)在从主机A到B的第二段中，序列号为207，源端口号为302，目的端口号为80。

    b)如果所述第一段在所述第二到达段之前到达，则在所述第一到达段的确认中，所述确认号为207，所述源端口号为80，所述目的端口号为302。

    c)如果第二段到达第一段之前，在第一个到达段的确认中，确认号为127，表示它仍在等待字节127和以后。

    d)

    ​

    ​

  30. 吞吐量计算（作业题）

    考虑在网络上相邻两台主机，直接通过一条链路使用TCP协议进行通信，试估计其TCP吞吐量。

    ​ 1）假设传输过程中没有出现丢包，链路带宽为B，TCP的发送窗口大小为W，往返时延RTT为Tr，试给出TCP吞吐量的估算式。若B=100Mbps，W=60000字节，Tr=2ms，估算吞吐量值；若B=1000Mbps，W=60000字节，Tr=2ms，估算吞吐量值。

    ​ 2）假设传输过程中由于链路质量问题出现丢包（如无线场景），丢包率为0.5%，此时应考虑拥塞控制（忽略慢启动），MSS=100字节，B=1000Mbps，W=60000字节，Tr=2ms，估算吞吐量值。（注：简化考虑丢包问题，链路正常工作一段时间后才出现首次丢包，随后按每正常通信200个包，然后丢1个包，循环往复考虑）

    解：

    1）——1

    B 或W/Tr

    1）——2

    B=100Mbps, W/Tr =60000*8/0.002=240Mbps，则吞吐量为100Mbps

    1）——3

    B=1000Mbps, W/Tr =60000*8/0.002=240Mbps，则吞吐量为240Mbps

    2）

    受发送窗口和往返时延约束的最大TCP吞吐量为W/Tr=(60000*8)/0.002=240Mbps，

    受链路带宽约束的最大TCP吞吐量为1000Mbps，

    受丢包率和拥塞控制约束的TCP吞吐量为(100 * 8 * 200/0.002)*1.5=120Mbps，

    综合考虑，TCP的吞吐量为120Mbps

  31. 无连接的网络服务为（数据报服务）；面向连接的网络服务为（虚电路服务）。

  32. 虚电路与数据报的比较：

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 不要
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
当节点出故障时 所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作 故障结点可能丢失分组，一些路由可能发生变化
分组的顺序 总是按发送顺序到达目的站 到达目的站时不一定按发送顺序

  1. 路由器典型的三种交换结构是

    • 经内存的交换
    • 经总线的交换
    • 经互联网络的交换

  2. 分类IP编制

    判断IP地址的类别，如129.11.22.33

    第一个八位组（二进制） 转化为十进制 地址所属类
    0xxxxxxx 1-126 A
    10xxxxxx 128-191 B
    110xxxxx 192-223 C
    1110xxxx 224-239 D
    1111xxxx 240-255 E

    ​

  3. 通过地址块，确定子网掩码，网络地址，可用主机地址，广播地址

    某地址块为200.23.16.0/23,则其

    • 子网掩码为：255.255.254.0或/23
    • 网络地址为：200.23.16.0（主机比特全0）
    • 可用主机地址为：200.23.16.1~200.23.17.254
    • 广播地址为：200.23.17.255（主机比特全1）

  4. 动态主机配置协议DHCP的步骤：

    • DHCP服务器发现：0.0.0.0->255.255.255.255
    • DHCP服务器提供：a.b.c.d->255.255.255.255
    • DHCP请求
    • DHCP ACK

  5. 课堂练习题：

    某单位申请了一段ip地址：200.23.16.0/23。单位内由4个部门（A,B,C,D）组成，每个部门的主机数量分别是：200（A），100（B），50（C），40（D）。试将单位的总地址块200.23.16.0/23划分为4个子网分配给4个部门。

    1. 写出每个子网（地址块）

    2. 每个子网的网络前缀？子网掩码？

    3. 每个子网的广播地址？主机可用地址范围？

      注：200.23.16.0/23的二进制表示为 11001000 00010111 00010000 00000000

    200(A)：200.23.16.0/24 11001000 00010111 00010000 00000000
    100(B)：200.23.17.0/25 11001000 00010111 00010001 00000000
    50(C):200.23.17.128/26 11001000 00010111 00010001 10000000
    40(D):200.23.17.192/26 11001000 00010111 00010001 11000000

    A: 前缀/24；掩码255.255.255.0；广播地址 200.23.16.255
    主机可用IP: 200.23.16.1~200.23.16.254
    B: 前缀/25；掩码255.255.255.128；广播地址 200.23.17.127
    主机可用IP: 200.23.17.1~200.23.17.126
    C: 前缀/26；掩码255.255.255.192；广播地址 200.23.17.191
    主机可用IP: 200.23.17.129~200.23.17.190
    D: 前缀/26；掩码255.255.255.192；广播地址 200.23.17.255
    主机可用IP: 200.23.17.193~200.23.17.254

  6. NAT网络地址转换技术作用、举例说明NAT工作过程

    • 作用：内部私有地址与公有地址的转换，支持内网与公网的通信，使用NAT技术的目的是缓解IPV4的IP地址短缺问题。而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。

    NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是1994年提出的。网络地址转换的方式。
    当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址（即仅在本专用网内使用的专用地址），但现在又想和因特网上的主机通信（并不需要加密）时，可使用NAT方法。

    两大应用：
    1.宽带分享：这是 NAT 主机的最大功能。
    2.安全防护：NAT 之内的 PC 联机到 Internet 上面时，他所显示的 IP 是 NAT 主机的公共 IP，所以 Client 端的 PC 当然就具有一定程度的安全了，外界在进行 portscan（端口扫描） 的时候，就侦测不到源Client 端的 PC 。

    NAT的实现方式

    • 静态转换 Static Nat

    指将内部网络的==私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对是一对一的，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。

    • 动态转换 Dynamic Nat

    指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。

    • 端口多路复用 OverLoad

    改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换（PAT，Port Address Translation).采用端口多路复用方式。内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自internet的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。

    一、当本地主机向网络主机发送请求时：
    ​ （1）192.168.1.2（发送方）----->GATWAY 192.168.1.x接收数据（接收方）

    ​ （2）GATEWAY将源地址伪装成 202.20.64.x（发送方）------>发送给202.20.64.3(接收方）
    ​ 同时把192.168.1.2和192.168.1.x的对应关系记录在状态表中。

    二、当网络主机向本地主机返回数据时：
    （1）202.20.64.3（发送方，源地址）-----GATEWAY202.20.64.X（接收方，目的地址）
    （2）NAT设备查找状态表，使用本地私有地址主机 192.168.1.2替换196.168.1.X,此时196.168.1.2为目的地址。

    ​ 状态表是私有地址和公有地址的一种映射。

  7. 内部网关协议有（RIP，OSPF，EIGRP），外部网关协议有（BGP-4）。

  8. RIP协议，OSPF协议

    • RIP协议是（分散的）路由协议，OSPF协议是（全局的）路由协议
    • RIP协议是采用（距离矢量算法）的路由协议，OSPF协议是采用（链路状态算法）的路由协议。

  9. 课堂练习：（RIP协议）

目的子网 下一跳路由器 距离
w A 2
y B 7
x F 8
h E 5
目的子网 距离
z 3
y 7
x 4
h 7

现在，路由器D收到来自B的RIP通告上图。使给出路由器D更新后的转发表

目的子网 下一跳路由器 距离
w A 2
y B 8
z B 4
x B 5
h E 5

目的

  1. CRC计算：如待发送序列为10111，生成多项式为X3+1，计算CRC校验码

    解：

    1）G（x）=X3+1 对应的二进制序列号为1001

    2）二进制序列号10111后面补零（3个），得到被除数序列10111000

    3）列竖式相除

    例：现假设选择的CRC生成多项式为G（X） = X4 + X3 + 1，要求出二进制序列10110011的CRC校验码。

    解：
    1）G（X） = X4 + X3 + 1对应的二进制序列为11001（5bit）
    2）二进制序列10110011后面补零（4个），得到被除数序列
    101100110000
    3）列竖式相除

    ​

    ​

  2. 三大类MAC协议

    • 固定信道划分MAC协议
    • 随机访问MAC协议
    • 轮流MAC协议

  3. 局域网A、B主机间传播时间计算，传输时间计算，冲突相关的时间计算。

  4. 比较路由器和交换机

    • 路由器是网络层设备，交换机是链路层设备
    • 路由器根据IP地址寻址，交换机按照MAC地址寻址
    • 路由器隔离广播风暴，交换机不隔离广播风暴
    • 路由器的主要功能是用来连接不同的网络，交换机的功能主要功能是扩大局域网。

  5. ARP协议的功能和具体工作过程

    • ARP协议是地址解析协议，完成IP地址到硬件地址的解析。
      • 当源站点只有目的站点的IP地址而没有相应的以太网地址时，则先广播一个数据帧来询问该IP地址所对应的以太网地址
      • 目的站点收到该广播帧后，立即将自己的48位以太网地址传送给源站点，这样源站点可以得到目的站点的以太网地址，并将该地址放入高速缓冲，以便下一次对同一目的站点的地址转换直接引用。

  6. 以太网的基本协议是（CSMA/CD），其基本工作原理

    • 载波侦听：适配器在发送前监听总线是否空闲，总线空闲则发送数据，不空闲则继续监听
    • 冲突检测：数据在发送的同时保持对总线的监听，发现冲突则停止发送
    • 随机延迟后重发 ：冲突发生后，采用指数回退方法等待一段随机时间后，再进行监听和发送。

  7. 集线器，交换机扩展网络，碰撞域、广播域的变化。

    • 集线器工作在物理层，所有端口在1个广播域和冲突域。
    • 交换机工作在1个广播域，有多少端口有多少冲突域。
    • 路由器每个端口都是广播域和冲突域。
    • 广播域是指广播能到达的范围。冲突域是指同一物理线路上节点的集合。

  8. 长度为42B(142)的应用层数据交给传输层传送，需加上20B的TCP首部，再交给网络层传送，需加上20B的IP首部，最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部共18B，计算数据的传输效率.(42%,71%)

    数据长度为42字节时
    传输效率=42/（42+20+20+18）=42%

    数据长度为142字节时
    传输效率=142/（142+20+20+18）=71%

  9. 从主机A到主机B经一个电路交换网络发送一个640,000 比特的文件需要多长时间？

    • 所有链路是1.536 Mbps
    • 每条链路使用具有24个时隙的TDM
    • 创建端到端电路需500 msec
    计算结果 :Time=640000/(1.536Mbps/24)+0.5s=10.5s

​

posted @ 2021-11-15 11:34  青歌与  阅读(684)  评论(0)    收藏  举报