西科大计算机网络期末复习考点

计算机网络知识要点汇总

第一章
1.什么是因特网？因特网的部件有哪些（软件方面、硬件方面）？什么是端系统（主机）、ISP（因特网服务提供商）、ICP(因特网内容提供商)、协议、IETF和RFC？
答：
①因特网是一个世界范围的计算机网络，即它是一个互联了遍及全世界数十亿计算设备的网络。因特网也是一个应用程序的平台。

②硬件方面：
主机或端系统：数以百万计互联的计算设备。
端系统的连接部件：通信链路（双绞铜线，光纤，无线电频等）、分组交换机（路由器，链路层交机），通信链路和分组交换机组成的路径。
软件方面：
硬件是载体，软件是灵魂：软件：数据+算法
协议：描述通信双方交互信息的方式，控制报文发送接受，以字节流的形式体现。
因特网标准：因特网工程任务组（IETF）：RFC请求评论、因特网TCP\IP协议。
因特网是网络的网络。

③端系统（主机）：与因特网相连的计算机和其他设备。
ISP：因特网服务提供商，每个ISP是一个由多个分组交换机和多端通信链路组成的网络。
ICP：因特网内容提供商，向广大用户综合提供互联网信息业务和增值业务的电信运营商。
协议：一个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，以及报文发送或接收一条报文或其他事件所采取的动作。
IETF:因特网工程任务组。
RFC：IETF的标准文档称为请求评论。

2.网络边缘、网络核心；客户机和服务器。
答：
网络边缘：1.应用程序和主机 2.接入网络、物理媒体

网络核心：1.互联的路由器 2.网络的网络

客户机和服务器：客户机非正式等同于桌面PC、智能手机等，服务器非正式等同于更为强大的机器。

端系统包括：桌面计算机（桌面PC、Mac和linux盒）、服务器（web和电子邮件服务器）和移动计算机（便携机、智能手机和平板电脑）

3.电路交换和分组交换的特点；因特网交换技术；数据报网络。
答：
电路交换：非共享、性能有保障、效率低，需要建立连接
分组交换：共享，效率高，有时延
分组交换和电路交换各有优缺点。
分组交换的优缺点：
　　【1】它提供了比电路交换更好的带宽共享；同样的网络资源可以容纳更多的用户，比电路交换的资源利用率高；
　　【2】与电路交换相比，分组交换技术要简单、有效、容易实现，成本低无需建立连接，分组交换无需维护连接状态等
【3】缺点:分组交换因它的端到端时延是变动的和不可预测的(主要是因为排队时延的变动和不可预测所致)，故而不适合实时服务(例如，电话和视频会议)。

因特网交换技术：计算机网络的两端的主机如何通过网络来传输数据包。主要有电路交换技术和数据包交换技术。

数据报网络：在数据报网络中，每当一个端要发送分组的时候，数据报网络为分组加上目的地端的地址，然后将该分组传送到网络中。

4.接入网的类型，接入网的多种技术；物理媒体分类与常见的物理媒体及其特点。
答：
接入网：将端系统连接到其边缘路由器（端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器）的物理链路。
接入网的多种技术：
家庭接入：DSL、电缆、FTTH、拨号和卫星
企业接入：以太网和WiFi
广域无限接入：3G和LTE

物理媒体分类：
导引型媒体：电波沿固体媒体前行，如光缆、双绞铜线、电缆。
非导引型媒体：电波在空气或外层空气中传播，如在无线局域网，或者数字卫星频道中。

常见的物理媒体及其特点：
【1】双绞铜线：最便宜且使用最为简便；常用在建筑物内的计算机网络中，即在局域网中。
【2】同轴电缆：由两个同心而不并行的铜导体组成。具有较高的数据传输速率。在电缆电视系统中相当普遍。
【3】光纤：光纤是一种细而柔软的、能够导引光脉冲的媒体，每个脉冲表示一个比特，支持极高的比特速率，不受电磁干扰，且光缆信号衰减极低，并且很难窃听。用于长途引导型传输媒体，特别是跨海链路。
【4】陆地无线电通道：无线电信道承载电磁频谱中的信号。它不需要安装物理线路，并具有穿透墙壁，提供与移动用户的连接以及长距离承载信号的能力。
【5】卫星无线电信道：同步卫星和近地轨道卫星

5.分组交换网络中的 4 种类型的时延及其特点。
答：
（1）结点处理时延：检查比特差错，决定输出链路，高速路由器的处理时延通常为微秒或更低数量级。
（2）排队时延：等待链路的可用时间，取决于前面的正在排队等待链路传输的分组数量
（3）传输时延：R= 链路带宽 (bps)；L= 分组长度 (比特)；发送比特进入链路的时间= L/R，实际时间为毫秒到微秒级。（传输时延是路由器将分组推出所需要的时间）
（4）传播时延：d = 物理链路的长度取决于链路的物理材质；s = 在媒体中传播的速度 (2x108 ~3x108 m/sec)；传播时延 = d/s；广域网中为毫秒级

6.因特网协议栈自顶向下的5个层次及各层的主要功能。各层数据单元的名称是？各层的常见协议有哪些? OSI7层协议参考模型与因特网协议栈模型的比较。
答：
应用层：
完成一个端系统与另一个端系统之间的信息交换。包含大量应用普遍需要的协议，支持网络应用
数据单元：报文
相关协议分析：FTP、SMTP、HTTP

运输层：
在应用程序端点之间传送应用报文。主机到主机数据传输，负责从应用层接收报文段（ segment ），并传输应用层的报文，到达目的后将消息上交给应用。
数据单元：报文段
相关协议分析：TCP、UDP

网络层：
在完成网络中一台主机与另一台主机之间的通信。从源到目的地数据报（datagram）的选路
数据单元：数据报
相关协议分析：IP、选路协议

链路层：为网络层将分组从一个节点移动到下一个节点。在邻近网元之间传输数据
数据单元：帧
相关协议分析：PPP、以太网

物理层：将链路层一帧中一个一个比特从一个节点移动到下一个节点。物理层负责将链路层帧中的每一位(bit)从链路的一端传输到另一端。
数据单元：比特。
相关协议分析：无。

OSI7层协议参考模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层、物理层。
表示层：使通信的应用程序能够解释交换数据的含义（如数据加密、压缩、描述）
会话层：数据交换的定界、同步，包括建立检查点和恢复方案的方法
（因特网协议栈中没有这两层，如果需要这些服务，必须在应用层中实现）

第二章
1.网络应用程序体系结构（客户机/服务器和 P2P）及其特点；套接字；进程标示与寻址；因特网运输协议提供的服务。
答：
客户机/服务器：有一个总是打开的主机称为服务器，他总是服务于来自许多其他称为客户的主机的请求。

客户机/服务器特点：（1）客户相互之间不能直接通信
（2）服务器具有固定的、周知的地址、该地址称为IP地址。客户总能通过向该服务器的IP地址发送分组来与其联系。

P2P特点：（1）无总是打开的服务器
（2）任意的端系统直接通信
（3）对等方间歇地连接，改变IP地址
（4）适用于流量密集型应用程序 IPTV、迅雷、迅雷看看
（5）自扩展性：高度地可扩展，但是难以管理。

套接字：进程与计算机网络之间的接口(报文交换的实现)

进程寻址：在一台主机上运行的进程为了向在另一台主机上运行的进程发送分组，接收进程需要有一个地址。
（1）对于接收报文的进程，必须具有一个标识
（2）一台主机具有一个独特的32比特的IP地址
（3）标示符包括IP地址和与主机上该进程相关的端口号.

可供应用程序使用的运输服务：1.可靠的数据传输 2.定时 3.吞吐量 4.安全

因特网提供的运输服务：
【1】TCP服务(可靠,弹性带宽,时延不敏感):
（1）面向连接: 客户机和服务器之间所需的建立
（2）可靠传输：在发送和接收进程之间
（3）流控制: 发送方不会淹没接收方
（4）拥塞控制: 当网络过载时抑制发送方，有利于整个网络运行，但对有带宽要求的应用非常不利。
（5）并不提供: 定时，最小带宽保证

【2】UDP服务(不可靠,带宽固定,时延敏感): :
（1）在发送进程及接收进程之间的不可靠数据传输
（2）不提供：建立连接，可靠性，流控，拥塞控制，定时或带宽保证
（3）不抑制发送速率，实时应用通常选择UDP
（4）许多防火墙阻塞UDP流量，使得一些设计者考虑TCP

2.HTTP 协议持续连接与非持续连接特点；Cookie、代理缓存的作用；
答：
HTTP协议非持续连接的特点：1.每个TCP连接最多允许传输一个对象
2.HTTP 1.0使用的非持久性连接
3.每个对象需要2个RTT
4.操作系统需要为每个TCP连接开销资源
HTTP协议持续连接的特点：1.发送响应后，服务器保持TCP连接的打开
2.后续的HTTP消息可以通过这个连接发送
3.无流水（pipelining）的持久性连接
4.带有流水机制的持久性连接
Cookie：用于用户与服务器的交互
代理缓存：能够大大减少对客户端请求的响应时间，大大减少一个机构的接入链路到因特网的通信量，从整体上大大减低因特网上的Web流量，从而改善所有应用的性能。

3.因特网中的电子邮件系统、SMTP、POP3、IMAP 的作用与功能。
答：
因特网中的电子邮件系统：三个主要组成部分：用户代理、邮件服务器、简单邮件传输协议（SMTP）。

SMTP:简单邮件传送协议。SMTP是因特网电子邮件应用的核心，用于从发送方的邮件服务器发送报文到接收方的邮件服务器。

POP3:本协议主要用于支持使用客户端远程管理在服务器上的电子邮件。,它规定怎样将个人计算机连接到Internet的邮件服务器和下载电子邮件的电子协议。

IMAP:交互式邮件存取协议，是一个应用层协议（端口是143）。用来从本地邮件客户端访问远程服务器上的邮件。

4.DNS 的作用与功能；DNS 域名的解析过程；域名、顶级域名；
答：
DNS:域名系统（因特网的目录服务）
DNS是：1.一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库。
2.一个使得主机能够查询分布式数据库的应用层协议。（DNS协议运行在UDP之上，使用53号端口）
作用：能够进行主机名到IP地址转换的目录服务。
功能：还提供一些重要的服务：主机别名，邮件服务器别名，负载分配

DNS域名的解析过程：
第一步：检查浏览器缓存中是否缓存过该域名对应的IP地址
第二步：如果在浏览器缓存中没有找到IP，那么将继续查找本机系统是否缓存过IP
第三步：向本地域名解析服务系统发起域名解析的请求
第四步：向根域名解析服务器发起域名解析请求
第五步：根域名服务器返回gTLD域名解析服务器地址
第六步：向gTLD服务器发起解析请求
第七步：gTLD服务器接收请求并返回Name Server服务器
第八步：Name Server服务器返回IP地址给本地服务器
第九步：本地域名服务器缓存解析结果
第十步：返回解析结果给用户

5.常用的因特网的应用及所使用的应用层协议，以及其依赖的下一层协议；常用的周知端口号。
答：
Web:HTTP
电子邮件：SMTP、IMAP、POP
DNS UDP 53
POP3 TCP 110
IMAP TCP 143
SMTP TCP 25
HTTP TCP 80
FTP 控制 TCP 21 FTP 默认数据 TCP 20
DHCP 服务器 UDP 67

第三章
1.运输层提供的服务。
答：可靠的、按序的交付:TCP
不可靠、无序的交付:UDP

2.多路复用与多路分解；端口号；标识 UDP 套接字的二元组、标识 TCP 套接字的四元组。
答：
多路分解：将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字的工作
多路复用：在源主机从不同的套接字中收集数据块，并为每个数据块封装上首部信息从而生成报文段，然后将报文段传递到网络层。
端口号：是一个16比特的数
标识TCP的四元组：源IP，源端口，目标IP，目标端口
标识UDP的二元组：目的IP地址、目的端口号

3.TCP 和UDP 的比较。
答：
（1）TCP面向连接，即客户端需要通过三次握手才能和服务端建立起连接，在这个连接的基础上才可以进行数据传输；而UDP是无连接的，发送数据之前不需要建立连接。因此，TCP需要在端系统中维护连接状态，而UDP则不需要维护连接状态
（2）TCP提供可靠的服务，即通过TCP连接传输的数据能确保无差错、不丢失、无重复且按序到达；UDP不提供可靠的传输服务，传输过程有可能出现丢包，同时也不保证数据报的到达顺序
（3）TCP面向字节流，实际上TCP把数据看作是一连串无结构的字节流；UDP则是面向报文传输
（4）TCP有拥塞控制机制，当源主机和目的主机间的一条或者多条链路变得极度拥塞时来遏制运输层TCP发送方，而UDP没有拥塞控制机制，相比之下，在出现拥塞的情况下，UDP不会降低源主机发送数据的速率，更适合用于支撑部分实时应用如IP电话、实时视频会议等
（5）TCP连接是点对点的，而UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
（6）从报文段结构上考虑，每个TCP报文段都有20字节的首部开销，而UDP仅有8字节的开销

4.可靠数据传输服务的特点；rdt1.0、rdt2.0、rdt3.0 不同信道模型及其采用的可靠数据传输机制；了解有限状态机；停等协议及效率；TCP 的可靠数据传输机制。
答：
可靠数据传输服务的特点：确认应答，超时重传，发送序号，流量控制，拥塞控制

Rdt1.0:经完全可靠信道的可靠数据传输（底层信号非常可靠，无比特差错，无分组丢失）

Rdt2.0:经具有比特差错信道的可靠数据传输（肯定确认、否定确认）
这种基于重传机制的可靠数据传输协议被称为自动重传请求（ARQ）协议，在ARQ协议中有三种协议功能来处理比特差错的情况：1.差错检测 2.接收方反馈 3.重传，发送方将不会发送一块新数据，除非发送方确信接收方已正确接收当前分组。因此Rdt2.0这样的协议被称为停等协议。

Rdt2.1：如果ACK\NAK受损可能导致冗余为了处理冗余发送方对每个分组增加序列号如果ACK\NAK受损，发送方重传当前分组，接收方丢弃冗余分组。

Rdt2.2 无NAK协议，代替NAK，接收方对最后正确接收的分组发送ACK。

Rat3.0:具有比特差错和丢包信道的可靠数据传输为解决丢包问题，发送方等待ACK一段合理的时间，需要倒数计时器来解决这个问题。接收方同Rdt2.2相同。
流水线协议：发送方允许发送多个、“传输中的”、还没有应答的报文段（序号范围必须增加，发送方和接收方没有缓冲）
有两种形式：回退N步GBN 选择重传SR
回退N步：对失序的分组丢弃，不缓存，没有接收缓存区；重新确认具有按序的分组
选择重传：通过让发送方仅重传那些他怀疑在接收方出错的分组而避免了不必要的重传。其中窗口长度必须小于或者等于序号空间的一半。
利用率/效率：发送方实际忙于将发送比特送进通道的那部分时间与发送时间之比。
U = （L/R）/（RTT+L/R） RTT：往返时间可用流水线的方式提高效率。
有限状态机：有限状态机（Finite-state machine）是一个非常有用的模型，可以模拟世界上大部分事物。简单说，它有三个特征：1.状态总数（state）是有限的。2.任一时刻，只处在一种状态之中。3.某种条件下，会从一种状态转变（transition）到另一种状态。
TCP可靠数据传输机制：TCP在IP不可靠服务的基础上创建可靠数据传输服务
可靠传输的措施：（1）错包：流水线发送报文段、累积确认。
（2）丢包：TCP使用单个重传计时器，重传超时事件和重复ACK事件。

5.TCP 连接三次握手过程；
答：
（1）客户机向服务器发送TCP SYN报文段，指定初始序号//随意选择，没有数据
（2）服务器收到SYN报文段，用SYN ACK报文段回复。服务器为该连接分配缓冲区和变量，同时指定服务器初始序号
（3）客户机收到SYNACK，用ACK报文段回复，可能包含数据

6.计算TCP 连接序号、确认号；

7.了解TCP 的连接关闭；
答：
步骤 1: 客户机向服务器发送TCP FIN控制报文段
步骤 2: 服务器收到FIN，用ACK回答。关闭连接，发送FIN
步骤 3: 客户机收到FIN, 用ACK回答，进入 “超时等待” – 将对接收到的FIN进行确认
步骤 4: 服务器接收ACK，连接关闭

8.流量控制和拥塞控制的比较；
答：
流量控制：发送方不能发送太多、太快的数据让接收方缓存溢出。
拥塞控制：拥塞（太多的源发送太多太多的数据，使网络来不及处理），表现为丢包和长延时。拥塞控制的两种方法：端到端的拥塞控制和网络辅助的拥塞控制。

9.TCP 拥塞控制算法慢启动、拥塞避免和快恢复特点。
答：
慢启动：发送速率起始慢，但在慢启动阶段以指数增长。
拥塞避免：cwnd的值大约是上次遇到拥塞时的值的一半。每个RTT只将cwnd的值增加一个MSS。
快速恢复：TCP推荐的而非必须的构件。
1.当发送端收到第三个重复确认的报文时，会更新ssthresh的值，然后立即重传丢失的报文段，并且设置：cwnd = ssthresh+3*SMSS，进入拥塞避免阶段。
2.当收到一个重复确认的报文时，设置cwnd = cwnd +SMSS。此时发送端可以发送新的TCP报文（如果新的cwnd允许）
3.当收到新数据的确认时，设置cwnd=ssthresh。进入拥塞避免阶段。

第四章
1.网络层两大关键功能：转发与选路；数据平面和控制平面的主要功能或作用；传统的路由器控制方法和SDN 的比较；因特网网络服务模型。
答：
转发：将分组从路由器的输入移动到适当的路由器输出
选路：决定分组从源到目的地所采取的路由

数据平面：作用是从输入链路将数据报转发到输出链路
控制平面：协调本地路由器转发动作，将数据报从源到目的主机之间沿着路由器路径进行端到端传输。

比较：SDN方法中，路由选择设备仅执行转发，而远程控制器计算并分发转发表。

网络服务模型：
网络层的服务模型(Service Model)定义了分组在发送端与接收端系统之间的端到端传输特性。
1、对于单个数据报的例子服务：
（1）、确保交付；
（2）、具有时间上界的确保交付
2、对数据报流的例子服务：
（1）、按序数据报交付；
（2）、对流确保最小带宽；
（3）、对分组间隔变化的限制（确保最大时延抖动）
（4）安全性服务；

2.路由器的基本功能与组成；路由器的交换结构的三分类及其特点。
答：
路由器的基本功能和组成:
1.输入端口:1.执行一条输入的物理链路与路由器相连接的物理层功能
2.执行需要与位于入链路远端的数据链路层交互的数据链路层功能.
3.完成查找功能
2.交换结构：交换结构将路由器的输入端口和输出端口相连接
3.输出端口：储存从交换结构接收的分组，并通过执行必要的链路层和物理层功能在输入链路上传输这些分组。
4.路由选择处理器：1.执行路由选择协议
2.维护路由选择表以及连接的链路状态信息，并为路由器计算转发表
3.执行网络管理功能。

交换结构：完成具体的转发工作，将输入端口的IP数据报交换到指定的输出端口
主要包括：
• 基于内存交换：输入端口——>内存、路由处理器——>输出端口；性能最低，路由器价格最便宜
• 基于总线交换：输入端口和输出端口连接在一条数据总线上, 无须路由处理器介入即可实现交换功能, 总线是独占式
• 基于网络交换：使用一个复杂的互联网络来实现交换结构；克服单一、独占所带来的限制；并行交换传输。性能最高，路由器价格昂贵

3.路由器输入端口、输出端口排队成因、如何避免排队。
答：
输入端口排队原因：分组到达速率大于交换速率，输入端便会出现分组排队
输出端口排队原因：在t时刻：每个输入端口都到达一个分组，都发往同一个的输出端口。
一个单位时间后：三个原始分组都被传送到输出端口并排队等待发送。
下一个单位时间：三个分组中的一个通过输出链路发送出去。

交换速率至少是输入速率的n倍，输入端才不会排队。
每个分组到达时间内，都有n个分组到达同一个输出端口，最终排队的分组快速增长，很快占满输出端口的存储空间，后续分组将被丢弃。

4.网际协议： IPv4 编址；IP 地址点分十进制记法、二进制记法；子网的特点和子网地址表示方法、子网掩码、CIDR；最长前缀匹配规则。
答：
IPv4编址：IPv4地址的长度为32位，共有2 的32次方个不同的IP地址，约为43亿个
IPv4地址的三种标记方式：二进制标记法，点分十进制标记法，十六进制标记法

子网的特点：
（1）IP地址具有相同的子网部分的设备接口（具有共同的IP地址前缀）
（2）无需通过路由器就能够物理上互相到达

子网的表示方法：
（1）子网掩码：用从最高位开始的连续1表示IP地址中的子网号部分
（2）前缀/长度：223.1.1.0/24，表示前24位为子网号部分

子网掩码：用来定义一个子网的网络前缀长度占32位；子网掩码转为二进制后1的个数就是其子网的网络位数；例如255.255.255.0 ,他的子网前缀是24位。

CIDR（无类别域间选路，Classless Inter-Domain Routing）：
“无类别”指不考虑IP地址所属的类别。不严格区分A类、B类和C类地址，CIDR用前缀取代了过去地址类型对地址网络部分的限制（3类地址的网络部分分别被限制为8位、16位和24位）。比如，4个C类网段192.168.0.0/24，192.168.1.0/24，192.168.2.0/24，192.168.3.0/24汇聚成一条路由192.168.0.0/22。这样ISP路由器只向Internet通告192.168.0.0/22这一条路由，大大减少了路由表的数目，从而为网络路由器节省出了存储空间。

最长前缀匹配原则：

5.IP 地址分类A、B、C 类特点；IP 保留的地址及私有IP 地址；
答：
A类地址：
⑴ A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。
⑵ A类地址范围：1.0.0.0—127.255.255.255
⑶ A类地址中的私有地址和保留地址：① 10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。范围（10.0.0.0.0-10.255.255.255）② 127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。
B类地址：
⑴ B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。
⑵ B类地址范围：128.0.0.0—191.255.255.255。
⑶ B类地址的私有地址和保留地址：①172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。
C类地址：
⑴ C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。
⑵ C类地址范围：192.0.0.0—223.255.255.255。
⑶ C类地址中的私有地址：192.168.X.X是私有地址。(192.168.0.0-192.168.255.255)

6 计算子网划分与主机可用 IP 地址范围：均等主机数目的子网划分与非均等主机数目的子网划分，子网能容纳的最大主机数，广播地址；
答：
子网能容纳的最大主机数：a.b.d.c.d/x的可用地址有：2^(32-x) – 2 个；
直接广播地址:直接广播地址是该子网的最后一个地址，主机号为全1的地址

7.协议DHCP、NAT、ICMP 的功能，命令PING、TRACERT 的作用。
答：
DHCP（动态主机配置协议）功能：获取主机地址（允许主机自动获取）；
NAT（网络地址转换）功能：把内部私有网络地址翻译成合法网络IP地址的技术；能够改变本地网络中的设备地址，而不必通知外部；本地网络中的设备不显式地可寻址、由外部所见 (增强安全性)
ICMP（互联网控制报文协议）功能：被主机和路由器用来彼此沟通网络层的信息；
ping命令的作用：用来检测网络连通性的命令，使用的是 ICMP 协议。
TRACER命令的作用得到TTL准确的数据

8.IPv4 有什么主要缺陷？为什么需要 IPv6？IPV6 地址特点；IPv6 较 IPv4 的特点。
答：
①IPv4 32-bit地址空间很快将会被完全分配完
②32比特的IP地址空间即将耗尽，应对大IP地址空间的要求，开发新的IP协议即IPv6
首部格式有助于提高处理/转发速率
首部变化以促进QoS
③IPV6 地址：IPv6地址长度为128位
④IPv6 较 IPv4 的特点：
（1）、检查和 : 完全去除以减小每跳的处理时间
（2）、选项 : 允许，但在首部之外，由“下一个首部” 字段指示
（3）、新版本的 ICMP

第五章
1.比较集中式与分散式选路算法；了解链路状态算法和距离向量算法的特点；了解Dijkstra 特点。
答：
①集中式路由选择算法：用完整的、全局性的网络制式计算出从源到目的地之间的最低开销路径。该算法必须知道网络中每条链路的开销。（链路状态算法）
②分散式路由选择算法：路由器以迭代、分布式的计算方式计算出最低开销路径。每个节点仅有与其直接相连链路的开销，然后通过迭代计算过程以及与相邻节点的信息交换。（距离向量算法）
③链路状态算法：网络拓扑和所有的链路开销都是已知的，是一种使用全局信息的、集中式的算法。实践中通过让每个节点向网络中所有其他节点广播链路状态分组来完成，其中每个链路状态分组包含它所连接的链路的标识和开销。
④距离向量算法：一种迭代的、异步的和分布式的算法。当遇到路由选择环路的时候可能会产生无穷计数的问题。
⑤Dijkstra：用于计算从节点u到其他所有节点的最低费用路径。

2.AS 自治系统概念；
答：
AS:每个AS由一组通常处在相同管理控制下的路由器组成(autonomous system)。通常在一个ISP中的路由器以及互联它们的链路构成一个AS。
①AS可能有复杂结构，该独立机构要负责保证其内部的路由信息的一致性和可用性在AS内的路由器，可以自由地选择寻找路由、广播路由、确认路由以及检测路由的一致性的机制。
②每个AS使用相同的AS内部路由选择算法是必要的。

3 RIP、OPSF、BGP 协议的作用。
答：
RIP（选路信息协议）：距离矢量算法，每30秒在邻居之间经响应报文交换，每个通道在AS中包括多达24个目的网络的列表。

OSPF（开放最短路优先）：作为一种AS内部路由选择协议，运行于IP协议上，是一种链路状态协议，使用洪泛链路状态信息和Dijkstra最低开销路径算法。
①使用OSPF时，路由器向自治系统内所有其他路由器广播路由选择信息，而不仅仅是向其相邻路由器广播。
②每当链路状态改变时，路由器就会广播链路状态信息；即使链路状态未变化也会周期性地（至少每隔30min一次）广播链路状态。

BGP（边界网关协议）：作为一种AS间路由选择协议，运行于TCP上。为每个AS提供一种手段：
①从邻居AS获得前缀地可达性信息。BGP允许每个子网向因特网地其余部分通告他的存在。
②确定到该前缀地“最好的”路由。一台路由器可能知道两条或更多条特定前缀地不同路由，通过BGP路由选择过程来确定最好的路由。

第六章
1.数据链路层提供的服务。
答：
（1）成帧，链路访问

• 帧头(帧首)：发送结点和接收结点的地址信息、定界字符。
• 帧尾：用于差错检测的差错编码。

（2）链路接入
MAC协议规定了帧在链路传输的规则。链路的一段仅有一个发送方，另一端只有一个接收方的点对点链路。
物理链路可以分为：点对点链路和广播链路
• 点对点链路：发送结点和接收结点独占信道。
• 广播链路：通信链路被多个结点共享。

（3）可靠交付
在相邻结点间经数据链路实现数据报的可靠传输
无线链路（出错率高）：支持可靠数据传输。
光纤、双绞线（出错率低）：不提供可靠数据传输服务

（4）差错检测和纠正；
数据链路层帧在物理媒介上的传播过程，可能会出现比特翻转的差错。
误比特率：出现差错的比特数 / 传输比特总数
差错控制措施：通过确认重传纠正差错，或者直接丢弃差错帧。

2.多路访问协议作用及三分类；信道划分、随机接入与轮流协议的特点比较；理想的多路访问协议特点；
答：
①多路访问协议：
作用：节点通过这些协议来规范它们在共享的广播信道上的传输行为。
分类：信道划分协议、随机接入协议和轮流协议。
②信道划分:将信道划分为较小的“段” (时隙，频率，编码)  为节点分配一部分专用
 随机访问:不划分信道，允许碰撞，需从“碰撞”恢复
 轮流协议:节点轮流，但轮流时间可能很长
③理想的多路访问协议：
（1）当仅有一个节点发送数据时，该节点具有R bps的吞吐量；
（2）当有M个节点发送数据时，每个节点吞吐量为R/M bps；（每个节点在一定时间间隔内应有R/M的平均速率）
（3）协议是分散的；（不会因某个主节点故障而使整个系统崩溃）
（4）协议是简单的，实现不昂贵。

3.CSMA 协议原理；局域网及拓扑结构；IEEE 802.3 以太网；以太网的 MAC 协议CSMA/CD 特点；无线网络链路层协议 CSMA/CA。
答：
①CSMA协议原理：通过硬件装置（载波监听装置），在通信站发送数据之前，先监听信道上其他站点是否在发送数据，如果在发送，则暂时不发送。

②局域网(LAN)：
采取广播的方式，局部区域网络，覆盖面积小，网络传输速率高，传输的误码率低。
为了使数据链路层更好地适应多种局域网标准，IEEE802委员会将局域网的数据链路层拆分为两个子层：
• 逻辑链路控制(Logical Link Control ,LLC)子层（名存实亡）
• 介质访问控制MAC子层
目前常见的局域网拓扑结构分为星型结构，环型机构和总线型结构

③以太网( ethernet ,IEEE802.3) ：
目前为止最流行的有线局域网技术，以太网采用带冲突检测的载波监听多路访问协议(CSMA/CD)
以太网成功的原因：（物美价廉）

④以太网的 MAC 协议CSMA/CD 特点：
1.无时隙：如果适配器感知到某些其他适配器正在传输，它不传输，即载波侦听
2.当传输适配器感知另一个适配器正在传输，就中止, 即碰撞检测
3.在尝试重传之前，适配器等待一段随机的时间, 即随机访问

④CSMA/CA协议
载波监听多点接入/碰撞避免CSMA/CA，主要在无线局域网中使用。

4.链路层MAC 地址；ARP 的工作原理与作用；VLAN。
答：
①MAC地址：
不是主机或路由器具有链路层地址，而是它们的适配器（即网络接口）具有链路层地址。
MAC地址长度为6字节，共有2^48可能的MAC地址。
MAC地址通常被设计为永久。
MAC广播地址为 FF-FF-FF-FF-FF-FF。

②地址解析协议（ Address Resolution Protocol , ARP）：根据本网内目的主机或默认网关的IP地址获取其MAC地址
地址解析协议(ARP)的基本思想：在每一台主机中设置专用内存区域，称为ARP高速缓存(也称为ARP表)。存储该主机所在局域网中其他主机和路由器的IP地址与MAC地址的映射关系。
地址解析协议(ARP)的基本步骤：
• ARP查询分组：通过一个广播帧发送的
• ARP响应分组：通过一个单播帧发送的
• ARP是即插即用的：一个ARP表是自动建立的，不需要系统管理员来配置。

③VLAN：VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是将一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。VLAN内的主机间可以直接通信，而VLAN间不能直接通信，从而将广播报文限制在一个VLAN内。

5.比较集线器、交换机、路由器的功能和特点。
答:
集线器：是一种物理层设备，它作用于各个比特而不是作用于帧。当一个比特到达一个接口时，重新生成该比特，将其能量强度放大后向其他所有接口传输出去。（若同时从两个不同的接口接收到帧，将出现一次碰撞，生成该帧的节点必须重新传输该帧）

交换机：是第二层的分组交换机，使用MAC地址转发分组的存储转发分组交换机。是即插即用的；交换机对于广播风暴不提供任何保护措施，即如果某主机出了故障并传输出没完没了的以太网广播帧，该交换机将转发所有这些帧，是以太网崩溃。

路由器：第三层的分组交换机，使用网络层IP地址转发分组的存储转发分组交换机。不是即插即用的；对第二层的广播风暴提供防火墙保护。

第七章
1.了解WiFi802.11 协议，CSMA/CA。
①IEEE 802家族由一系列局域网(LAN)技术规范所组成。 IEEE 802.11发表于1997年，是原始标准
②CSMA/CA步骤：
（1）发送数据前，先检测信道是否空闲。
（2）空闲则发出RTS，RTS包括发送端的地址、接收端的地址、下一份数据将持续发送的时间等信息；信道忙则等待。
（3）接收端收到RTS后，将响应CTS。
（4）发送端收到CTS后，开始发送数据帧(同时预约信道：发送方告知其他站点自己要传多久数据)。
（5）接收端收到数据帧后，将用CRC来检验数据是否正确，正确则响应ACK帧。
（6）发送方收到ACK就可以进行下一个数据帧的发送，若没有收到则一直重传至规定重发次数为止(采用二进制指数退避算法来确定随机的推迟时间)。

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