计算机网络期末考试重点

题型：选择、填空简答、问答、名词解释、计算设计

一、概述 .

1. 计算机网络的几种不同分类

   (1) 按交换功能分为：电路交换；报文交换；分组交换；混合交换。

   (2) 按网络的作用范围分类：广域网；局域网；城域网；接入网

   (3) 按网络使用者分类：公用网；专用网

2. 带宽

   带宽本来指信道上具有的频带宽度，带宽的单位是赫。人们都将带宽作为数字信道所能传送的最高数据率。

   （计算机中字节作为度量的单位。一个字节代表 8 个比特，它的缩写是大写的 B. 千字节的千用大写表示，它等于 2^10. 即 1024 而不是 1000 ， 1MB=2^20 等。在通信领域 k 表示 10^3. ）

3. 时延

   (1) 时延是指一个报文或分组从一个网络（或一个链路）的一端传送到另一端所需的时间。

   (2) 发送时延 = 数据块长度 / 信道带宽

   (3) 传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率

   (4) 总时延 = 传播时延 + 发送时延 + 处理时延

   (5) 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。

   4. 计算机网络划分层次的必要性

   (1) 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议，其主要由三个要素组成。

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，完成何种控制动作以及做出何种响应

同步，时间实现顺序的详细说明

(2) 其带来的好处：

各层之间是独立的；灵活性好；结构上可分割；易于实现和维护；能促进标准化工作。每一层所要实现的一般功能有一种或多种：流量控制；差错控制；分装盒重装；复用和分用；链接建立和释放。

(3) 缺点：有些功能会再不同的层次中重复出现，因而产生了额外的开销。

5. 具有五层协议的体系结构

   (1) 应用层，是体系结构中的最高层，直接为用户的应用进程提供服务。

   (2) 运输层，任务是负责两个主机中进程之间的通信。

   （可使用两种不同的协议：传输控制协议 TCP ，面向链接的，数据传输的单位是报文段，能提供可靠的交付；用户数据协议 UDP ，无连接的，数据传输单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供尽最大努力的交付。）

   (3) 网络层，负责为分组交换网上的不同主机提供通信。因特网主要的网络层协议是无连接的网际协议 IP 。

   (4) 数据链路层，在发送数据时，它将网际层交下来的 IP 数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。

   (5) 物理层，主要任务就是透明地传送比特流。

（在 OSI 参考模型中，在对等层次上传送的数据，其单位都称为该层的 协议数据单元 PDU 。）

6. 实体、协议、服务和服务访问点

(1) 实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程；协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

(2) 在协议的控制下，两个对等的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，还需要使用下面一层所提供的服务。

(3) 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。其次，协议是水平的，是控制对等实体之间的通信规则；但服务是垂直的，是由下层向上层通过层间接口提供的。另外明知有那些被高一层看得见的功能才能称为服务。（协议与服务概念的根本区别）

7. 面向连接与无连接服务。

   (1) 面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段，适合于在一定期间内要向同一目的地发送许多报文的情况。

   (2) 无连接服务不需要先建立好一个连接，其下层的有关资源不需要事先进行预定保留。其优点是灵活方便和比较迅速，但不能防止报文的丢失、重复或失序。

8.OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较

(1)TCP/IP 一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将网际协议 IP 作为 TCP/IP 的重要组成部分。

(2)TCP/IP 一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而 OSI 在开始时只强调面向连接这一种服务。

TCP/IP 较早就有较好的网络管理功能。

二、物理层

1. 有关信道的几个基本概念

   信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。一条通信电路往往包含一跳发送信道和一条接收信道。

从通信的双方信息交互方式来看，可以有三个基本方式：

单向通信，只有一个方向没有反方向的交互；双向交替通信，又称半双工通信，双方都可以发送信息，但不能同时发送或接收；双向同时通信，双方可以同时发送和接收信息。

信道上传送的信号还有基带信号和宽带信号之分。基带信号是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输；而宽甸信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。

2. 信道的最高码元传输速率

   码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。

   奈氏准则：理想低通信道的最高码元传输速率 =2W Baud ， W 是理想低通信道的带宽，单位为赫， Baud 是波特，是码元传输速率的单位， 1 波特为每秒传送 1 个码元。

   理想带通信道的最高码元 =W Baud 。

   一个实际的信道所能传输的最高码元速率要明显低于奈氏准则给出的这个上限数值。波特是码元传输的速率单位，它说明每秒传多少个码元。比特是信息量的单位。

   香农公式： C=W long2 （ 1+s/n ） b/s W 为信道的带宽， S 为信道内所传信号的平均功率， N 为信道内部的高斯噪音功率。

   由于码元的传输速率受到奈氏准则的制约，所以要提高信息的传输速率就必须设法使每一个码元能鞋带更多个比特的信息量。

3. 导向传输媒体

   双绞线：屏蔽双绞线 STP ；无屏蔽双绞线

   同轴电缆 :50 欧姆同轴电缆，主要用于在数据通信中传送基带数字信号，传输速率越高，所能传送的距离就越短； 75 欧姆同轴电缆，这种同轴电缆用于模拟传输系统。

   光缆：多模光缆（经多次反射，在传输中光脉冲会逐渐展宽，造成失真）；单模光缆（使光线一直向前传播，不会产生多次反射，但成本高）

4. 非导向传输媒体

   地面微波接力通信和卫星通信。和微波接力通信相似，卫星通信的频带很宽，通信容量很大，信号所受到的干扰也比较小，通信比较稳定。

   5. 调制解调器

   调制器的主要作用就是个波形变换器，解调器的作用就是个波形识别器

   调制方法：调幅 AM 、调频 FM 、调相 PM 即载波的振幅 / 频率 / 初始相位随基带数字信号而变化。

   6. 数字传输系统

   现在得数字传输系统都是采用脉码调制 PCM ，其有 2 个互不兼容的国际标准，即北美的 24 路 PCM(T1) 和欧洲的 30 路 PCM( 简称为 E1). 我国采用的是 E1 标准。 T1 的速率是 1.544MB/S ， E1 的速率是 2.048MB/S 。

   7. 信道复用技术

   频分复用 FDM 的所有用户在同样的时间占有不同的带宽资源；时分复用 TDM 的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度；统计时分复用 STDM 是一种改进的时分复用，它能明显地提高信道的利用率。

   频分和时分复用的有点是技术比较成熟，但缺点是不够灵活，时分复用更有利于数字信号的传输。

   波分复用就是光的频分复用。

   掺铒光纤放大器 EDFA 是一种光放大器，不需要进行光电转换而直接对光信号进行放大 .

码分复用 CDM 最初用于军事通信，采用 CDMA 可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性，减少干扰对通信的影响，增大通信系统的容量，降低手机的平均发射功率等。

同步光纤网 SONET 为光纤传输系统定义了同步传输的线路速率等级结构，其传输速率以 54.84MB/S 为基础，大约对应于 T3/E3 的传输速率，此速率对电信号称为第 1 级同步传送信号 STS-1; 对光信号则称为第 1 级光载波 OC-1.

同步数字系列 SDH 的基本速率为 155.52MB/S ，称为第 1 级同步传递模块 STM-1.

三、点对点信道的数据链路层

1. 数据链路层的基本概念

   帧为数据链路层的协议数据单元。

   数据链路层的最主要的功能可归纳为：

   • 结点 A 的数据链路层把网络层交下来的 IP 数据报封装成帧；

   • 结点 A 把封装好的帧发送给结点 B 的数据链路层 ;

   • 若结点 B 的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提取 IP 数据报上交给上面的网络层，否则丢弃这个帧。

   一般的网络适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。

2. 透明传输

   为了解决透明传输问题，必须设法使数据中可能出现的控制字符 SOH 和 EOT 在接收端不被解释为控制字符。具体方法是：每当数据中出现字符 SOH 或 EOT 时就将其转换为另一个字符，而这个字符是不会被错误解释为控制字符的。这种方法称为字节插入。

局域网

1. 局域网按网络拓扑进行分类：星形网、环形网、总线网、树形网

   局域网的数据链路层拆分为两个子层，即逻辑链路控制 LLC 子层和媒体接入控制 MAC 子层。

2.CSMA/CD 协议

载波监听多点接入 / 碰撞检测 CSMA/CD 协议的要点：多点接入就是说嘛这是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。协议的实质是载波监听和碰撞检测

载波监听是指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。

碰撞检测就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。

3.MAC 层的硬件地址

在局域网中硬件地址又称为物理地址或 MAC 地址。 MAC 地址实际上就是网卡地址或网卡标识符 EUI-48.

4. 两种不同的 MAC 帧格式

   DIX Rthernet V2 标准和 IEEE 的 802.3 标准，其简单格式件 P113

5. 在物理层扩展局域网是使用转发器和集线器。

6. 在数据链路层扩展局域网是使用网桥

7. 网桥的工作原理：网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先暂存在其缓存中，若此帧未出现差错，且欲发往母的站 MAC 地址属于另一个网桥，则通过查找转发表，将收到的帧传送往对应的端口转发出去。若该帧出现差错，则丢弃此帧。因此尽在同一个网段中通信的帧不会被网桥转发到另一个网段去，因而不会加重整个网络的负担。 P116

8. 目前使用得最多的网桥是透明网桥。透明是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的。透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEE 802.1D 。

9. （什么）虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。 （为什么用）虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息而引起性能恶化。

四、网络互连

1. 路由器在网际互连中的作用

   离开路由器就无法在互联网上传送数据。路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。整个路由器结构可划分为两大部分：路由选择部分和分组转发部分。

2. 因特网的网际协议 IP

   网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一也是最重要的因特网标准协议之一。与 IP 协议配套使用的还有 4 个协议：

• 地址解析协议 ARP

• 逆地主解析协议 RARP

• 因特网控制报文协议 ICMP

• 因特网组管理协议 IGMP

3. 分类的 IP 地址

   IP 地址编址方法共经历三个历史阶段：分类的 IP 地址；子网的划分；构成超网

   IP 地址 ={< 网络号 > ， < 主机号 >} 见 P174 页图

   常用的三种类别 IP 地址：结合 P174 、 P176 的图

4. IP 地址与硬件地址区别：从层次角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而 IP 地址是网络层和以上各层使用的地址。 P178 图

5. 连接在通信链路上的舌部（主机或路由器）在接收 MAC 帧时，其根据是 MAC 帧收不中的硬件地址。在数据链路层看不见隐蔽在 MAC 帧的数据中的 IP 地址。只有在剥去 MAC 帧的首部和尾部后将 MAC 层的数据上交给网络层（这时 MAC 层的数据就变成了 IP 数据包），网络层才能在 IP 数据包的首部中找打源 IP 地址和目的 IP 地址 .(IP 地址与硬件地址映射和转换关系） P178 图

6.IP 数据包的格式。 P182

7.IP 层转发分组的流程

当路由器收到一个待转发的数据报，从路由表得出下一条路由器的 IP 地址后，不是将下一跳路由器的 IP 地址填入 IP 数据报，而是送交下层的网络接口软件。网络接口软件负责将下一跳路由器的 IP 地址转换成硬件地址（使用 ARP) ，并将此硬件地址放在链路层的 MAC 帧的首部，然后根据这个硬件地址找到下一跳路由器。

8. 划分子网

   为什么要划分子网：

*IP 地址空间的利用率有时很低

• 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大而使网络性能变坏

• 两级 IP 地址不够灵活

  划分子网的基本思路：

• 一个拥有许多物理网络的单位，可将所属的物理网络划分为若干个子网

• 划分子网的方法是从网络的主机号借用若干个比特作为子网号，而主机号也就相应减少了若干个比特 即 IP 地址 ={< 网络号 >,< 子网号 >,< 主机号 >}

• 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找到连接在本单位上的路由器。由此路由器在收到 IP 数据报后，再按目的网络号和子网号找到目的子网，将 IP 数据报交付给目的主机

9. 使用子网掩码的分组转发过程。 P190 掌握计算与转算方法

10. 无分类编址 CIDR （计算题）

11. 从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由叫做最长前缀匹配。

12. 内部网关协议 RIP

    工作原理： RIP 是一种分布式的基于距离向量的鲈鱼选择协议，是因特网的标准协议，其最大特点就是简单。 RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器，因此距离的最大值为 16 时即详单与不可达，可见 RIP 只适用于小型互联网。

13. 内部网关协议 OSPF 、外部网关协议 BGP （记住名词）

五、运输层

1 运输层中的两个协议

用户数据报协议 UDP 和传输控制协议 TCP

两个对等运势实体在通信时传送的数据单位叫做运输协议数据单元 TPDU 。

TPDU 两种情况：在 TCP/IP 体系中，根据所使用的协议是 TCP 货 UDP 分别称之为 TCP 报文段或 UDP 报文或用户数据报。

2. 端口的概念

   应用层的各种进程是通过相应的端口与运输实体进行交互。端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给运输层，以及让运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。

3. 为了在通信时不致发生混乱，必须把端口号和主机的 IP 地址结合在一起使用，一个 TCP 链接由它的两个端点来标志，而每一个端点又是由 IP 地址和端口号决定的。因此， TCP 使用链接作为最基本的抽象，同时将 TCP 链接的端点称为插口，或套接字、套接口

插口 = （ IP 地址，端口号） 例如（ 131.6.23.13,1500 ）

4.UDP 概述

• 发送数据之前不需要建立链接，因此减少了开销和发送数据之前的时延。

*UDP 不使用拥塞控制，也不保证可靠交付，因此主机不需要维持具有许多参数的、复杂的链接状态表。

*UDP 用户数据只有 8 个字节的首部开销，比 TCP 的 20 个字节的首部要段。

• 由于 UDP 没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。