2022年中级网络工程师备考(网络知识部分)

中级网络工程师备考——网络知识部分

网络体系结构
- 计算机网络的性能
- OSI参考模型
- TCP/IP体系结构
局域网技术
- 局域网的基本概念
- - 光纤
- 以太网技术
- - 最小数据帧长
  - 二进制指数后退算法解决碰撞问题
  - 快速以太网物理层标准
- 虚拟局域网（Virtual Local Network，VLAN）
- - GARP应用：GVRP
- 生成树协议
- - STP网络从链路故障恢复时的处理思路
- 链路聚合
- 无线局域网（有下午大题）
广域网和接入网技术
- 广域网技术
- - ARQ协议
  - HDLC协议
  - PPP协议
  - PPPoE协议
  - SONET（同步光纤网传输标准）
- 接入网技术
因特网和互联网技术
- 网际协议
- - 分类的IP地址
  - 无类别域间路由选择（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）
  - 子网划分与汇聚
  - CIDR和路由汇聚
  - IPv4数据报格式
  - IPv6
- 其他网际层协议
- - ARP协议
  - ICMP协议
- 服务质量
- - QoS的服务分类
- 传输层协议
- - TCP协议
  - UDP协议
- 应用层协议
- - DNS协议
  - FTP协议
  - DHCP协议
  - Telnet协议
  - 电子邮件协议

网络体系结构

复习时间：10分钟。分值2分。

计算机网络的性能

(2017年上半年上午)A,B是局域网上两个相距1km的站点，A采用同步传输方式以1Mbit/s的速率向B发送长度为200 000字节的文件。假定数据帧长为128bit，其中首部为48bit，应答帧为22bit，A在收到B的应答帧后发送下一帧。传送文件花费的时间为（2.4）s，有效的数据传输速率为（0.5）Mbit/s（传播速率为200m/μ\muμs）。

总时间=传输时延+传播时延。先算总的传输时延：一共有200000×8=1600000200 000 \times 8 =1 600 000200000×8=1600000bit。数据帧是128128128bit，那么一共有1600000/(128−48)=200001600 000/(128-48)=20 0001600000/(128−48)=20000帧。一帧的传输时延是128/1000000128/1000 000128/1000000，那么总得传输时延是20000×128/1000000=2.5620 000 \times 128 / 1 000 000 = 2.5620000×128/1000000=2.56 s。而由于必须等待应答信号，所以应答信号的总传输时延是 20000×22/1000000=0.4420 000\times 22/1000 000=0.4420000×22/1000000=0.44s。再算总的传播时延：2×20000×1000/200000000=0.22\times 20 000\times 1000/200 000 000=0.22×20000×1000/200000000=0.2s。所以总时间等于3.23.23.2s。计算有效数据传输速率，根据1600000/X=3.21600 000/X=3.21600000/X=3.2s，得出有效数据传输速率是0.50.50.5Mbit/s。

OSI参考模型

(2016年下半年上午)如果路由器显示“Serial 1 is down, line protocol is down”故障信息，则问题出在OSI参考模型的（物理层）。

TCP/IP体系结构

(2016年下半年上午)TCP/IP网络中的（传输层）负责提供应答、排序和流控服务。

传输层是整个网络体系结构中的关键层次之一，主要负责向两台主机中进程之间的通信提供服务，由于一台主机可以同时运行多个进程，因此传输层具有复用和分用功能。传输层在终端用户之间提供透明的数据传输服务，向上层提供可靠的数据传输服务。传输层在给第一个的链路上通过流量控制、分段/重组和差错控制来保证数据传输的可靠性。

局域网技术

复习时间：40分钟。分值8分左右。

局域网的基本概念

(2019年上半年上午)仅用于双绞线测试的指标是：近端串扰。

光纤

单模光纤、多模光纤
芯线由玻璃或塑料制成

多模光纤	单模光纤
适用于近距离传输，一般约束在550m	传输数十千米而不必采用中继器
采用发光二极管(LED)作为光源	采用激光作为光源
多用于垂直主干子系统	常用于远程网络或建筑物(即建筑群子系统)间的连接

以太网技术

最小数据帧长

在以太网中为了确保发送数据站点在传输时能检测到可能存在的冲突，数据帧的传输时延要不小于两倍的传播时延。由此引出了CSMA/CD总线网络中最小数据帧长的计算公式：
最小数据帧长(bit)数据传输速率(bit/s)⩾任意两点间的最长距离(m)信号传播速率(200m/μs)\frac{最小数据帧长(bit)}{数据传输速率(bit/s)}\geqslant\frac{任意两点间的最长距离(m)}{信号传播速率(200m/\mu s)}数据传输速率(bit/s)最小数据帧长(bit)⩾信号传播速率(200m/μs)任意两点间的最长距离(m)

(2019年下半年上午)某局域网采用CSMA/CD协议实现介质访问控制，数据传输速率为10Mbit/s，主机甲和主机乙之间的距离为2km，信号传播速率是200m/μ\muμs。若主机甲和主机乙发送数据时发生冲突，从开始发送数据到两台主机均检测到冲突，则最短需经过的时间是(10)μ\muμs。
传播时延：2km/200m/μ\muμs=10μ\muμs 传输时延不小于两倍的传播时延
(2018年上半年上午)在以太网中出于对（冲突检测）的考虑，需设置数据帧的最小帧。
(2018上半年上午)在CSMA/CD以太网中，数据传输速率为100Mbit/s，网段长2km，信号传播速率为200m/μ\muμs，则此网络的最小帧长是（2000）bit。
(2018年上半年上午)在相隔20km的两地间通过电缆以100Mbit/s的数据传输速率传送1518字节长的以太帧，从开始发送到接收完数据需要的时间约是(221μ\muμs)（信号传播速率为200m/μ\muμs）。

总时间=传输时延+传播时延=(1518×8/100000000)×106+20000/200=121.44+100=221.44μs≈221μs(1518\times 8 / 100 000 000)\times 10^6+20 000/ 200=121.44+100=221.44\mu s\approx221\mu s(1518×8/100000000)×106+20000/200=121.44+100=221.44μs≈221μs

(2018年下半年上午)CSMA/CD协议是（介质访问子层）协议。

二进制指数后退算法解决碰撞问题

(2018年上半年上午)两个站点采用二进制指数后退算法进行避让，3次冲突之后再次发生冲突的概率（0.125）。

以太网采用二进制指数后退算法来解决碰撞问题。这种算法让发生碰撞的站点在停止发送数据后，不是等待信道变为空闲后就立即再发送数据，而是推迟一个随机的时间。这样做是为了使重传时再次发生冲突的概率减少。具体的二进制指数后退算法如下：
（1）确定基本退避时间，一般为传播时间的2倍。
（2）从整数集合[0,1,⋯,(2k−1)][0,1,\cdots,(2^k-1)][0,1,⋯,(2k−1)]中随机地取出一个数，记为rrr。重传应退后的时间为rrr倍的争用期。上面的参数kkk按下面的公式计算：
k=min[重传次数，10]k=min[重传次数，10]k=min[重传次数，10]
可见当重传次数不超过10时，参数k等于重传次数，但当重传次数超过10时，k就不再增大而一直等于10。
（3）当重传次数达16次仍不能成功时，则表明同时打算发送数据的站点太多，以至连续发生冲突，此时丢弃该帧，并向高层报告。

(2017年上半年上午)在以太网中发生冲突时采用退避机制，（冲突域中重传计时器首先过期的设备）优先传输数据。
(2016年下半年上午)以太网中出现冲突后，发送节点（在JAM信号停止并等待一段随机时间后）可以再次尝试发送。

如果在发送数据的过程中检测出冲突，为了解决信道争用冲突，发送节点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程。

(2015年下半年上午)在以下关于CSMA/CD协议的叙述中，正确的是（B）。
A.每个节点按照逻辑顺序占有一个时间片轮流发送。
B.每个节点检查介质是否空闲，如果空闲，则立即发送。
C.每个节点想发就发，如果没有冲突，则继续发送。
D.得到令牌的节点发送，没有得到令牌的节点等待。

每个以太网节点在利用总线发送数据时，首先需要侦听总线是否空闲。以太网的物理层规定发送的数据采用曼彻斯特编码方式。如果总线上已经没有数据在传输，总线的电平将不会发生跳变，则可以判断此时为“总线空闲”。如果一个节点已准备好发送的数据帧，并且总线此时出于空闲状态，则这个节点就可以“启动发送”。

快速以太网物理层标准

(2019年上半年上午)在以下千兆以太网标准中，传输距离最短的是（1000Base-CX）。
(2019年上半年上午)以太网最大数据帧长1518字节，每个数据帧前面有8字节的前导字段，数据帧间隔为9.6μ\muμs。传输240 000bit的IP数据报，采用100Base-TX标准，需要的最短时间为（2.63ms）。

IP数据报的长度是240 00bit，一共为30 000字节，封装在以太帧里面，需要分片，一共分20片。100Base-TX的传输速率为100bit/s。

(2019年上半年上午)在以下列出的4种快速以太网物理层标准中，采用4B/5B编码技术的是（A/C）。
A.100Base-FX B.100Base-T4
C.100Base-TX D.100Base-T2
(2018年上半年上午)100Base-TX交换机的一个端口通信段数据传输速率（全双工）最大可达到（200Mbit/s）。

全双工通信，即通信段双方可以同时发送和接收信息，所以带宽是200Mbit/s。

虚拟局域网（Virtual Local Network，VLAN）

管理VLAN的是VLAN1，默认VLAN是1。
VLAN之间的通信通过（路由器）实现。
用于生成VLAN标记的协议是IEEE 802.1q。
交换机根据目的地址和VLAN标记进行转发决策。
当进入目的网段时，交换机删除VLAN标记，恢复原来的帧结构。
VLAN标记对用户是透明的。
VLAN操作在二层交换机上实现，并不会引入太高的延迟。

(2017年上半年上午)在默认配置时，交换机的所有端口（属于同一VLAN），不同VLAN的数据帧必须通过（路由器）。不同VLAN间的成员通信需要通过三层设备实现。

VLAN可以按交换机端口进行划分，但不是只能。
VLAN把交换机划分成多个逻辑上独立的区域。
VLAN可以跨越交换机。
VLAN隔离了广播，可以缩小广播风暴的范围。

(2016年上半年上午)使用IEEE802.1q协议，最多可以配置4094个VLAN。

IEEE802.1q协议是中级协议的国际标准，会在数据帧准备通过干道的时候对数据帧的帧头放置单一的标识，以标识数据帧来自哪个VLAN。当数据帧离开干道时，标识被去除。IEEE802.1q的标识字段占12位，支持4096个VLAN的识别，但0用于识别数据帧的优先级，4095作为预留值，所以VLAN的最大可能值为4094。

(2015年下半年上午)用来承载多个VLAN流量的协议组是（ISL和IEEE802.1q）。

在以太网为介质的干道上，目前有两种主要的干道标记技术：国际标准IEEE802.1q和思科的私有标准ISL。

GARP应用：GVRP

(2020年)GVPR定义的四种定时器中默认值最小的是（A）。
A.Hold定时器 B.Join定时器
C.Leave定时器 D.Leave All定时器

生成树协议

(2017年下半年上午)某STP网络从链路故障中恢复时，端口收敛时间超过30s，处理该故障的思路不包括（D）。
A.确认对端端口是否开启STP
B.确认端口是否工作做STP模式下
C.确认端口的链路类型是否为点对点
D.确认端口模式是否为中继模式

STP网络从链路故障恢复时的处理思路

步骤1：确认对端端口是否开启STP，如果终端、服务器这些设备和交换机连接，建议在交换机的端口上执行step edged-port enable 命令开启边缘端口属性或执行stp disable命令开启stp 。
步骤2：检查端口是否工作做STP模式下。
步骤3：检查端口的链路类型是否为点对点。

(2016年下半年上午)STP协议的作用是（防止二层环路）。

产生二层环路会有怎样的危害？
(1)广播风暴。产生广播风暴的原因除了个别网卡的出现故障外，二层环路也是一个重要的原因。另外不是所有的广播都是不正常的，有一些应用必须用到广播，如ARP解析。
(2)MAC地址表不稳定。由两个方向上的广播风暴造成。
要利用STP协议来解决这个问题。

(2016年下半年上午)网桥怎样知道网络端口连接了那些网站？（如果从端口收到一个数据帧，则将其源地址记入该端口的数据库）。
当网桥连接的局域网出现环路时应采取点措施是（运行生成树协议阻塞一部分端口）。

网桥如果从端口收到一个数据帧，则将其源地址记入该端口的数据库，形成MAC地址和端口的对应表。当网桥连接的局域网出现环路时，运行生成树协议阻塞一部分端口。

(2015年下半年上午)根据STP协议，网桥ID最小的交换机被选取为根网桥，网桥ID由（2）字节的优先级和6字节的（MAC地址）组成。

网桥ID是一个8字节的字段：网桥优先级占2字节，网桥的MAC地址占6字节，网桥优先级的取值范围是0~65 535，默认值为32768，MAC地址是交换机自身的MAC地址。
在根网桥上，所有的端口都会成为指定端口。指定端口不被阻塞。

(2015年上半年上午)当局域网中更换交换机时，可以通过（降低网桥优先级）来保证新交换机成为网络中的根交换机。

&emsp 在生成树协议中根据网桥ID选取根交换机，选取网桥ID最小的交换机作为根交换机。网桥

链路聚合

以太网链路聚合技术是将（多条物理链路聚合成一条逻辑链路）。

以太网链路聚合技术是将交换机上的多条线路捆绑成一组，相当于一条逻辑链路，在组中活动的物理链路同时提供数据的转发，可以提高链路带宽、增强可靠性。

无线局域网（有下午大题）

(2016年上半年上午)IEEE 802.11 MAC子层定义的竞争性访问控制协议是（CSMA/CA），不采用与IEEE 802.3相同协议的原因是（为了解决隐蔽终端的问题）。

CSMA/CD协议已成功应用于有线连接的局域网中，但在无线局域网中，不能简单地套用CSMA/CD，特别是冲突检测部分。
无线局域网不能使用冲突检测，应尽量减少冲突的发生，即对CSMA/CD协议进行修改，把冲突检测（CD）改成冲突避免（CA）。

(2019年上半年上午)在下列无线网络技术中，覆盖范围最小的是（A）。
A.802.15.1 蓝牙 B 802.11n无线局域网
C.802.15.4ZigBee D.802.16m无线城域网

（1）Wi-Fi：目前应用最广泛的无线通信技术，传输距离为100~300m，数据传输速率可达300Mbit/s.
（2）ZigBee：传输距离为50~300m，数据传输速率为250kbit/s，最大的特点是可自组网，网络节点数最大可达65 000个。
（3）蓝牙：传输距离为2~30m，数据传输速率为1Mbit/s。
ZigBee应用于智能家居的情况比较多，而蓝牙应用于短距离的文件传输。

(2018年下半年上午)IEEE802.11i标准指定的无线网络加密协议（Wi-Fi Protected Access，WPA）是一个基于（TKIP）算法的加密方案。

WPA协议是一个保护无线网络安全的系统，它是在前一代有线等效WEP的基础上产生的，解决了WEP的缺陷问题，它使用TKIP（时限密钥完整性协议），是IEEE802.11i标准中的过渡方案。

(2017年下半年上午)无线局域网通常采用的加密方式是WPA2，其使用的安全加密算法是（AES和TKIP）。

WPA2新增了支持AES的加密方式。

(2017年上半年上午)在中国区域内，2.4GHz无线频段分为（13）个信道。

IEEE802.11标准工作在2.4GHz无线频段下，定义了14个信道，每个信道的带宽是22MHz。

(2017年上半年上午)IEEE 802.11g标准的最高数据传输速率为（54）Mbit/s。

标准	运行频段	主要技术	数据传输速率
IEEE 802.11	2.4GHz	扩频通信技术	1Mbit/s和2Mbit/s
IEEE 802.11b	2.4GHz	HR-DSSS技术	11Mbit/s
IEEE 802.11a	5GHz	OFDM调制技术	54Mbit/s
IEEE 802.11g	2.4GHz的ISM频段	OFDM调制技术	54Mbit/s
IEEE 802.11n	2.4GHz和5GHz频段	MIMO和OFDM	600Mbit/s
IEEE 802.11ac	5GHz频段	MIMO和OFDM	1Gbit/s

广域网和接入网技术

复习时间：20分钟。2~3分。

广域网技术

广域网交换方式
广域网流量控制
广域网链路层协议
广域网传输标准

ARQ协议

选择重发ARQ协议	后退N帧ARQ协议
W⩽2k−1W\leqslant 2^{k-1}W⩽2k−1	W⩽2k−1W\leqslant 2^k-1W⩽2k−1

表格中k为帧编号字段的位数。

(2017年下半年上午)分组交换网络中，因特网采用的是数据报分组交换，协议为IP协议。
X.25网络、帧中继网络、ATM网络采用的是虚电路分组交换。

HDLC协议

(2019年上半年上午)采用HDLC协议进行数据传输，帧0~7循环编号，当发送站发送了编号为0、1、2、3、4的5帧时，收到的对方应答帧为REJ3，此时发送站应发送的后续3帧为（3、4、5），若收到的对方应答帧为SREJ3，则发送站应发送的后续3帧为（3、5、6）。

00——接收就绪（RR）
01——拒绝（REJ）
10——接收未就绪（RNR）RNRx表示：后退N帧重传编号为x的帧，采用的差错控制机制为：后退
11——选择拒绝（SREJ）SREJx表示：选择性拒绝编号为x的帧，采用的差错控制机制为：选择性拒绝ARQ
在HDLC协议的控制字段中，第1、2位表示传送帧的类型：第1位为“0”表示信息帧（I帧），第1、2位为“10”表示监控帧（S帧），第1、2位为“11”表示无编号帧（U帧）。
其中，S帧不带信息字段，它的第3、4位为S帧类型编码，共有如上四种。

信息帧（I帧）	监控帧（S帧）	无编号帧（U帧）
传送用户数据	差错控制和流量控制	链路的建立、拆除几多种控制功能

PPP协议

PPP协议一般包括三个协商阶段：LCP（链路控制协议）阶段、认证阶段、NCP（网络控制协议）阶段。
拨号后，用户计算机和介入服务器在LCP阶段协商底层链路参数，然后在认证阶段使用用户计算机将用户名和密码发送给介入服务器认证，介入服务器可以进行本地认证，也可以通过RADIUS协议将用户名和密码发送给AAA服务器进行认证。认证通过后，在NCP（IPCP）阶段，接入服务器给用户计算机分配网络层参数（如IP地址等）。

(2016年下半年上午)在点对点协议（PPP）中，LCP的作用是（建立和配置数据链路）。

PPPoE协议

(2018年下半年上午)使用ADSL接入因特网，客户端需要安装（PPPoE）协议。

PPPoE协议可以使以太网的主机通过一台简单的桥接设备连接到一台远端的接入集中器上。通过PPPoE协议，远端接入设备能够实现对每个接入用户的控制和计费。与传统的接入方式相比，PPPoE协议具有较高的性价比，包括小区组网建设等一系列应用中被广泛采用，目前流行的宽带接入方式ADSL就使用了PPPoE协议。

SONET（同步光纤网传输标准）

接入网技术

ISDN接入
XDSL接入
HFC接入
PON接入

XDSL技术是指用数字技术对现有的模拟用户线进行改造，使它能够承担宽带业务。
虽然标准模拟电话信号的频带被限制在300到3400Hz范围内，但用户线本身实际通过的信号频率仍然超过1MHz，因此XDSL技术把0到4000Hz的低端频谱都留给传统电话使用，把原来没有使用的高端频谱留给用户上网使用，所以采用的是频分复用技术。
DSL是用户数字线的缩写，而X表示数字用户线上实现的不同的宽带方案。

(2016年上半年上午)在XDSL技术中，能提供上下行信道非对称传输的技术是（ADSL）。

ADSL是非对称数字用户线的简称，特点是上行速率和下行速率不一样，并且下行速率大于上行速率。
ADSL Modem的作用是完成数据信号的调制和解调，以使数字信号能在模拟信道上传输。

(2015年下半年上午)ADSL采用（）技术把PSTN线路划分为语音、上行和下行三个独立的信道，同时提供电话和上网服务。采用ADSL联网，计算机需要通过（ADSL Modem）和分离器连接到电话入户接线盒。

对称有关的技术	非对称有关的技术
HDSL：高比特率数字用户线	ADSL：非对称数字用户线
SDSL：对称数字用户线	VDSL：甚高比特率数字用户线
IDSL：基于ISDN的数字用户线	RADSL:速率自适应数字用户线
	UDSL：超高速数字用户线

(2019年下半年上午)在HFC网络中，从运营商到小区采用的接入介质为（光纤），小区入户采用的接入介质为（同轴电缆）。

HFC是将光缆敷设到小区，然后通过光电转换节点，利用有线电视CATV的总线式同轴电缆连接到用户，提供综合电信业务的技术。

(2015年下半年上午)通过HFC网络实现宽带接入，客户端需要使用的设备是（Cable Modem），局端用于控制和管理用户设备的是（CMTS）。

(2015年上半年上午)不属于无源光网络优势的是（）。
A.设备简单，安装维护费用低，投资相对较小。
B.组网灵活，支持多种拓扑结构。
C.安装方便，无须另外租用或建造机房。
D.无源光网络适用于点对点通信。

无源光网络（PON）：“无源”是指着服务提供商和用户之间不需要电源和有源的电子组件。它仅由光纤、分路器、接头和连接器组成。只有局端和用户侧设备为有源设备，中间的光分配网采用稳定性高、体积小、成本低的无源光分支器，不需要提供电源、空调等机房设备，只需要安装在光接线箱或光纤配线架的适当位置即可，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本。
PON采用点对多点架构，一根光纤承载上/下行数据信号，经过1：N分光器将光信号等分为N路，以覆盖多个接入点或接入用户。

因特网和互联网技术

复习时间：2小时。15~20分。

知识模块	知识点分布
网际协议	分类的IP地址、子网划分、CIDR和路由汇聚、IPv4数据报格式、IPv6协议
其他网际层协议	ARP协议、ICMP协议
服务质量	QoS的服务分类
传输层协议	TCP协议、UDP协议
应用层协议	DNS协议、FTP协议、DHCP协议、Telnet协议、电子邮件协议

网际协议

分类的IP地址

127.0.0.1是本地环回地址，可用于测试本地TCP/IP协议是否可以正常工作。
广播地址不能作为源地址，但可以作为目的地址。
主机地址既能作为目的地址又能作为源地址，同时作为目的地址在因特网上通过路由器进行转发。

(2018年上半年上午)组播地址属于D类地址，范围为224.0.0.0~239.255.255.255。

家用DHCP服务器分配的地址为私有地址。
为了满足内部网络的使用需求，人们保留了一部分不在公网使用的IP地址，如表所示。

类别	IP地址范围	网络号	网络数
A	10.0.0.0~10.255.255.255	10	1
B	172.16.0.0~172.31.255.255	172.16~172.31	16
C	192.168.0.0~192.168.255.255	192.168.0~192.168.255	255

(2017年下半年上午)在设置家用无线路由器时，下面（C）可以作为DHCP服务器地址池。
A.169.254.30.1~169.254.30.254
B.224.15.2.1~224.15.2.100
C.192.168.1.1~192.168.1.10
D.255.15.248.128~255.15.248.255
(2018年上半年上午)自动专用IP地址(APIPA)在客户端无法获得动态地址时用作临时的主机地址，在以下地址中属于自动专用IP地址的是（C）。
A.224.0.0.1 B.127.0.0.1
C.169.254.1.15 D.192.168.0.1

169.254.x.x是保留地址。如果用户的IP地址是自动获取的，在网络上没有找到可用的DHCP服务器，则会有Windows系统给分配169.254.x.x内其中一个IP地址。

(2018年下半年上午)私有地址的个数和范围描述：10.0.0.0/8和172.16.0.0~172.31.0.0/16以及192.168.0.0到192.168.255.0/24。
(2018年下半年上午）在下列IP地址中，既能作为目的地址又能作为源地址，且以该地址为目的地址在因特网上通过路由器进行转发的是（D）。
A.0.0.0.0 B.127.0.0.1
C.100.10.255.255/16 D.202.117.112.5/24

既能作为目的地址又能作为源地址，同时作为目的地址能在因特网上通过路由器进行转发的是主机地址。选项中只有202.117.112.5/24

(2018年上半年上午)在下列IP地址中，不能作为源地址的是（C）。
A.0.0.0.0 B.127.0.0.1
C.190.255.255.255/24 D.192.168.0.1/24

C 是一个广播地址，不能作为源地址，但可作为目的地址。

无类别域间路由选择（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）

用于给用户分配IP地址以及在互联网上有效地路由IP数据包的对IP地址进行归类的方法。

子网划分与汇聚

划分子网可以减小广播域的大小，增加广播域的数量。
有效的主机地址（主机端口的地址）为主机位非全0或非全1。

CIDR和路由汇聚

IPv4数据报格式

片偏移：占13位，较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以8字节为偏移单位。每个分片的长度一定是8字节的整数倍。
标志字段中的最低位记为MF，简称为M标志。MF=1表示后面还有分片的数据报；MF=0表示已是若干数据报分片中的最后一个分段。
IP数据报首部长度字段占4位，可表示的最大十进制数值为15，含义是多少个4字节长的字。而最小的值为5，表示一个典型的IP数据报首部长度为5×4=205\times 4=205×4=20字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。典型的IP数据报不使用首部中的选项，因此典型的IP数据报首部长度是20字节。
生存时间字段常用的英文缩写为TTL，表明数据报在网络中的寿命。由发出数据报的源点设置这个字段。目的是防止无法交付的数据报之因特网上兜圈子，消耗网络资源。
IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。

(2019年下半年上午)IP数据报的分段和重装配要用到报文头部的报文ID、数据长度、段偏置值和M标志4个字段，其中（段偏置值）的作用是指示每一分段在原报文中的位置；若某一段是原报文的最后一个分段，则其（M标志）值为“0”。

(2017年上半年上午)在IPv4首部中，首部长度字段(IHL)的最小值为（15）。为了防止IP数据报在网络中无限制转发，在IPv4首部中通过（TTL）字段加以控制。

(2017年下半年上午)IP数据报经过MTU较小的网络时需要分片。假设将一个长度为1500字节的报文分为2个较小的报文，其中一个报文的长度为800字节，则另一个报文的长度至少为（720）字节。

1500字节的IP报文的固定头部长度为20字节，因此数据部分最大为1480字节，只对数据部分进行分片，然后重新封装IP头部，形成新的IP数据报文。
分片后的一个报文为800字节，同样拥有长度为20字节的固定头部，所以数据部分长度为780字节。
因此另一个分片的数据部分长度为1480-780=700字节，封装一个头部至少需要20字节，从而可得另一个报文的长度至少为720字节。

IPv6

IPv6定义了很多可选的扩展首部，可提供比IPv4更多的功能，基本首部长度是40字节。
IPv6协议对其报头定义了8个字段。
(1) 版本：长度为6位，对于IPv6，本字段的值必须为6。
(2) 通信量类：长度为8位，区分不同的IPv6数据报的类别
(3) 流标号：长度为20位，用于标识属于同一业务流的包（和资源预分配挂钩）。
(4) 有效净荷长度：长度为16位，除基本首部以外的字节数。
(5)下一个首部：长度为8位，指出了IPv6头后所跟到头字段中的协议类型。
(6) 跳数限制(TTL)：长度为8位，每转发一次该值减1，到0则丢弃，用于高层设置其超时值。
(7) 源地址：长度为128位，指出发送方的地址。
(8) 目的地址：长度为128位，指出接收方的地址。

IPv6扩展报头是跟在IPv6基本报头后面的可选报头。扩展报头有以下几类：逐跳头部、目的选项头部、路由选择头部、分段头部、认证头部、封装安全有效载荷头部。
第一个扩展报头为逐跳头部：此扩展报头必须紧跟在IPv6基本报头之后，它包含所经路径上的每个节点都必须检查的可选数据。

其他网际层协议

ARP协议

(2019年上半年上午)ARP的协议数据单元被封装在（以太帧）中传送；ICMP的协议数据单元被封装在（IP数据报）中传送；RIP的协议数据单元被封装在（UDP段）中传送。

ICMP协议作为IP数据报中的数据，被封装在IP数据报中传送。
RIP协议属于应用层协议，被封装在UDP段中传送。

(2018年上半年上午)RARP协议的作用是（根据MAC地址查IP地址）。
(2018年上半年上午)若主机HostA的MAC地址为aa-aa-aa-aa-aa-aa，主机HostB的MAC地址为bb-bb-bb-bb-bb-bb，由HostA发出的查询HostB的MAC地址的帧格式如表所示，则此帧中的目的MAC地址为（ff-ff-ff-ff-ff-ff），ARP报文中的目的MAC地址为（00-00-00-00-00-00）。

目的MAC地址	源MAC地址	协议类型	ARP报文	CRC

当主机HostA向本局域网内的主机HostB发送IP数据报时，会先查找自己的ARP映射表，查看是否有主机HostB的IP地址，如果有，就继续查找除其对应的硬件地址，再把硬件地址写入MAC帧中，然后通过局域网发往这个硬件地址。如果找不到主机HostB的IP地址，主机HostA就要运行ARP协议，广播发送ARP请求分组，去请求主机HostB的MAC地址。

(2016年下半年上午)代理ARP是指（由一台路由器代替远端目标回答ARP请求）。

路由器从开启ARP代理的接口收到一个ARP请求，该目的IP地址是自己可达到，并且这个对应由条目的出口不是收到该ARP请求的接口，那么路由器将执行代理ARP功能。

(2015年上半年上午)当一个帧离开路由器接口时，其第二层封装信息中的（源MAC地址和目的MAC地址改变）。

数据包在转发过程中，如果没有经过NAT，则源IP地址和目的IP地址保持不变，而源MAC地址和目的MAC地址每段链路发生改变。

ICMP协议

(2019年下半年上午)在ICMP差错报文格式中，除了类型、代码和校验和，还需要加上（出错报文的前64位，以便源主机定位出错报文）。

ICMP主要分为差错报文和控制报文。操作者使用类型和代码两个标志位来确定一个具体的错误。
因为需要指出具体是那台主机上的那个程序发出的信息没有到达，因此，每一个ICMP的错误消息，应该包含如下内容：

具体的错误类型（由类型/代码决定）

引发ICMP错误消息的数据包的完全IP包头（那台主机的数据）

数据报的前8字节：UDP报头或者TCP中的port部分（主机上的那个程序）

(2017年下半年上午)当站点收到“在数据包组装期间生存时间为0”的ICMP报文时，说明（因为IP数据报部分分片都是，无法组装）。

IP分组在进行重组时，如果某些分组都是，使得在规定的时间内（有一个时间段控制）不能重组完成，则将所有的分组丢弃并向源站回应一个“在数据包组装期间生存时间为0”的ICMP报文。

(2015年下半年上午)关于ICMP协议，在下面论述中正确的是（D）。
A.通过ICMP协议可以找到MAC地址对应的IP地址。（RARP协议）
B.通过ICMP协议可以把全局IP地址转换为本地IP地址。（NAT协议）
C.ICMP协议用于动态分配IP地址。（DHCP协议）
D.ICMP协议可传送IP通信过程中出现的错误信息。

网际层使用互联网控制报文协议（ICMP），ICMP协议作为IP数据报中的数据，被封装在IP数据报中发送，ICMP协议可传送IP通信过程中出现的错误信息。为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功的机会。

服务质量

QoS的服务分类

(2017年下半年上午)RSVP协议通过（接收方请求路由器）来预留资源。

传输层协议

(2019年上半年上午)TCP和UDP协议均提供了（端口寻址）能力。

传输层向上一层提供一种可靠的端到端服务，使会话层无法知道传输层以下的数据通信的细节。传输层包含两个协议，即TCP和UDP。

UDP是一种简单的用户数据报协议，提供的是不可靠、无连接的数据报服务，通常用于不要求可靠传输的场合，可以提高传输效率，减少额外开销。在使用UDP协议传输时，应用进程的每次输出均生成一个 UDP数据报，并将其封装在一个IP数据报中发送。
UDP协议没有拥塞控制功能，所以网络出现的拥塞不会让源主机的发送速率降低。这对于某些实时应用是很重要的。很多实时应用(如IP电话、实时视频会议)要求源主机以恒定的速率发送数据，并且允许在网络拥塞情况下丢失一些数据，但不允许数据有太大的时延，UDP 协议正好满足这些要求。

TCP是面向连接的传输层协议，其特点如下:
(1)每一条TCP 连接只能有两个端点，只能是点对点的。
(2)TCP协议提供了可靠交付的服务：通过TCP连接传送的数据无差错、不丢失、不重复且按顺序到达。
(3)TCP协议提供全双工通信：TCP协议允许通信双方的应用进程在任何时刻都能发送数街，在ITC连接的两湖都有发送领存国接收娱存，用来临时存放通信的数据。
(4)面向字节流：TCP协议把应用进程交下来的数据看成-连串无结构的字节流。TCP协议并不关心应用进程一次把多长的报文发送到TCP协议的缓存中，而是根据对端给出的窗口值和当前网络拥塞的程度来决定一个报文段应包含多少字节。

TCP协议

(2019年上半年上午)在建立TCP连接时，一端主动打开后所处的状态为（SYN-SENT）。

LISTEN：服务器等待连接时过来的状态。
SYN -SENT：客户端发起连接（主动打开），当变成此状态时，如果SYN超时，或者服务器不存在，则直接closed。
SYN-RCVD：当服务器收到SYN包时，就变成了此状态。
ESTAB-LISHED：完成三次握手，进入连接建立状态，说明此时可以进行数据传输了。

(2019年下半年上午)TCP协议采用慢启动算法进行拥塞控制，若TCP协议在某论拥塞窗口为8时出现拥塞，经过4轮均成功收到应答，则此时拥塞窗口值为（6）。

(2019年下半年上午)端口号的作用是（对应用进程进行寻址）。
(2018年下半年上午)TCP使用三次握手协议建立连接，以防止（产生错误的连接）；当请求方发出SYN请求后，等待对方回答（SYN，ACK）以建立正确的连接；当出现错误连接时，响应（RST，ACK）。
(2018年上半年上午)在TCP协议中，URG指针的作用是（表明发送方有数据需要紧急传送）。

当URG=1时，用于告诉系统发送方有紧急数据需要传送，应尽快。

(2017年下半年上午)在TCP协议中，用于进行流量控制的字段为（窗口）。

TCP协议使用可变大小的滑动窗口协议实现流量控制。

(2017年下半年上午)相比于TCP协议，UDP协议的优势为（开销较小）。

UDP协议只提供8字节头部，开销小，同时不确保传输的可靠性。

(2017年下半年上午)以太网可以传送的最大TCP段为（1480）字节。

以太网数据帧的数据部分最大长度为1500字节，上层IP头部至少占20字节，因此传输层数据部分最大长度为1480字节。

(2017年下半年上午)浏览器向Web服务器发送一个报文，其TCP段不可能出现的端口组合是（B）。
A.源端口号为2345，目的端口号为80
B.源端口号为80，目的端口号为2345
C.源端口号为3146，目的端口号为8080
D.源端口号为6553，目的端口号为5534

端口号的范围为0至65535，一般分为3类:熟知端口号、登记端口号、客户端口号或短暂端口号。
熟知端口号:数值范围一般为0至1023,每个端口号应用于特定熟知的应用协议。登记端口号:数值范围为1024至49 151，供没有熟知端口号的应用程序使用。使用该端口号时必须在因特网编号分配机构(IANA) 进行登记，以防止重复。
客户端口号或短暂端口号:数值范围为49152至65535，留给客户进程暂时使用。当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的动态端口号。通信结束后，这个端口号可供其他客户进程以后使用。

(2016年下半年上午)在建立TCP连接的过程中，出现错误连接时，将（RST）标志字段置为“1”。

复位RST：RST=1，表明TCP连接出现严重错误，需要释放连接，重新建立。

(2015年下半年上午)TCP使用的流量控制协议是（可变大小的滑动窗口协议）。
(2020年下半年上午)若主机采用以太网接入因特网，在TCP段格式中，数据字段最大长度为（1460）字节。

数据帧的数据部分最大长度为1500字节，其中IP头部和TCP头部至少各占20字节，所以在TCP段格式中，数据字段最大长度为1500-20-20=1460字节。

(2019年上半年上午)在配置POP3服务器时，邮件服务器中默认开放TCP的（110）端口。

POP3是邮局协议V3.0，用于接收邮件，工作做110端口。

UDP协议

(2017年下半年上午)RIP协议基于UDP，HTTP、Telnet、FTP协议基于TCP协议。
(2016年下半年上午)TFTP是简易文件传输协议，基于UDP协议进行文件传送。
(2020年下半年上午)UDP协议头部的大小为（8）字节。

UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输协议，它主要用于不要求按分组顺序到达的传输中，分组传输顺序的检查与排序由应用层完成。UDP协议用于提供面向事务的简单不可靠信息传输服务，其头部占8字节。

应用层协议

DNS协议

Web页面访问过程如下。
(1) 用户在浏览器地址栏中输入网址后，浏览器会校验网址的合法性，如果网址不合法，则会传给默认的搜索引擎；如果网址合法，则通过验证，浏览器进行解析，得到协议(HTTP或HTTPS)、主机名、资源页面(如首页等)。
(2) DNS查询。
浏览器会先检查主机名信息是否在缓存中，如果不在，则再检查主机名信息是否在本地的hosts 文件中，如果还不在，则浏览器会向DNS服务器发送一一个查询请求，获得目标服务器的IP地址。
(3) TCP封包及传输。
(4) 建立TCP连接后发起HTTP请求。
(5) 服务器接收请求并响应。

(2019年下半年上午)在进行DNS查询时，首先在（本地hosts文件）中进行域名查询，以获取对应的IP地址。
(2018年下半年上午)DNS服务器中的（MX）记录定义了区域的邮件服务器的地址及其优先级。

SOA记录定义了该区域中那台名称服务器是主域名服务器。
NS记录用于标识该区域的DNS服务器有几台可以提供服务。
PTR记录用于把IP地址映射到主机名。
MX是邮件交换记录。
SOA记录:能够解析这个区域的DNS服务器中哪台是主域名服务器。
NS记录:用于标识该区域的DNS服务器有几台可以提供服务。
A记录:也被称为主机记录，是主机名到IP地址的映射，用于正向解析。
PTR记录: IP 地址到主机名的映射，用于反向解析。

A记录:也被称为主机记录，是主机名到IP地址的映射，用于正向解析。PTR记录: IP 地址到主机名的映射，用于反向解析。

(2018年上半年上午)在DNS的资源记录中，A记录（是主机名到IP地址的映射）。

每一台DNS服务器包含了它所管理的命名空间的所有资源记录。资源记录包含和特定主机有关的信息，如IP地址、提供服务的类型等。常见的资源记录类型有SOA（起始授权结构）、A（主机）、NS（名称服务器）、CNAME（别名）和MX（邮件交换）。
其中，A记录也被称为主机记录，是主机名到IP地址的映射，用于正向解析。

(2017年下半年上午)在DNS资源记录中，（CNAME）记录的功能是实习爱你域名与其别名的关联。

CNAME记录也被称为别名记录，可实现同一台服务器提供多种服务，例如，一台服务器可以提供FTP和WWW服务。

(2017年下半年上午)在运行Windows Server 2008 R2的DNS服务器上要实现IP地址到主机名的映射，应建立（PTR）指针记录。

PTR记录用于实现IP地址到主机名的映射。

(2016年上半年上午)DNS反向搜索功能的作用是（将IP地址解析为主机名），资源记录MX的作用是（定义区域的邮件服务器的地址和优先级），DNS资源记录（PTR）定义了区域的反向搜索。
(2016年下半年上午)在域名解析过程中，当主域名服务器查找不到IP地址时，由（根域名服务器）负责进行域名解析。
(2016年上半年上午)在浏览器的地址中输入xxxyftp.abc.com.cn，其中（xxxyftp）是要访问的主机名。

在浏览器的地址栏中输入xxxyftp.abc.com.cn，其中，xxyftp是要访同的主机名:，cn是项级域名，com 是二级域名，abc是三级域名。

(2015年上半年上午)在Windows系统中，（hosts）文件可以定义域名解析。
(2015年下半年上午)域名格式：域名的开头和结尾必须是字母或数字，对于域名的长度也有一定的限制。域名可以由a到z或A到Z、数字为0到9，以及连接符（-）组成。

FTP协议

(2019年下半年上午)FTP服务器的默认数据端口是（20）。

FTP服务器使用20和21两个网络端口与FTP客户端进行通信。
在主动模式下，FTP服务器的21端口用于传输FTP的控制命令，20 端口用于传输文件数据。

DHCP协议

客户端如果发出DHCP请求包后没有得到DHCPServer的回应(可能是DHCP服务器发生故障而停止工作)，则客户端会从169.254.0.0/16这个自动保留的私有IP地址中选用一个IP地址，并且每隔5分钟重新广播一-次，如果收到某台服务器的响应，则继续IP地址租用过程。

(2019年下半年上午)在以下关于DHCP服务的说法中，正确的是（A）。

DHCP服务可以服务于一个网段，也可以通过DHCP中继服务多个子网，在一个网络中可以配置多台DHCP服务器。

(2018年下半年上午)关于DHCP Offer报文的说法：
1.报文的源MAC地址是DHCP服务器的MAC地址。
2.报文的目的IP地址是255.255.255.255。
3.报文的默认目标端口是68。
4.只有当客户端收到DHCP Ack报文后，才会使用报文中提供的地址。

(2018年上半年上午)如果DHCP客户端发现分配的IP地址已经被使用，则客户端向服务器发出（DHCP Decline）报文，拒绝该IP地址。

DHCP客户端收到DHCP服务器回应的DHCP Ack报文后，通过地址冲突检测发现服务器分配的地址有冲突或者其他原因导致不能使用，则发送DHCPDecline报文，通知服务器所分配的IP地址不可用，并通知DHCP服务器禁用这个IP地址以免引起IP地址冲突，然后客户端又开始新的IP地址申请过程。

(2017年下半年上午)在Windows系统下，租约期满后，DHCP客户端可以向DHCP服务器发送一个（DHCP Discover）报文来请求重新租用IP地址。

客户端会在租约期超过50%时，直接向为其提供IP地址的DHCP服务器发送DHCPRequest报文。租约期满后，发送DHCP Discover报文。

(2016年下半年上午)当DHCP服务器拒绝客户端的IP地址请求时发送（DHCP Nack）报文。

当DHCP服务器拒绝客户端的IP地址请求时发送DHCP Nack报文。

(2016年上半年上午)在下列关于DHCP服务的叙述中，正确的是（D）
A.一台DHCP服务器只能为其所在网段的主机分配IP地址。
B.对移动用户设置较长的租约期。
C.DHCP服务器不需要配置固定的IP地址。
D.在Windows客户机上可使用ipconfig/release命令释放当前IP地址。

DHCP服务可以跨越子网分配，对移动用户一般设置较短的租约期，对固定用户一般设置较长的租约期。DHCP服务器一般需要配置固定的IP地址。在Windows客户机上可使用ipconfig/release命令释放当前IP地址，使用ipconfig/renew 命令重新获取IP地址。

(2016年下半年上午)当客户端收到多台DHCP服务器的响应时，客户端会选择（最先到达的）地址作为自己的IP地址。
(2016年下半年上午)DHCP协议工作的4种报文，正确的顺序是：1.DHCP Discover 2.DHCP Offer 3.DHCP Request 4.DHCP Ack。

DHCP协议采用UDP作为传输协议，主机发送请求消息到DHCP服务器的67号端口，DHCP服务器向主机的68号端口回应应答消息。
DHCP客户端以广播的方式发出DHCP Discover报文。所有的DHCP服务器都能够收到DHCP客户端发送的DHCPDiscover报文，所有的DHCP服务器都会给出响应，向DHCP客户端发送一一个DHCP Offer报文。
DHCP客户端只能处理其中的一个 DHCP Offer报文，一般的原则是DHCP 客户端处理最先收到的DHCP Offer报文。
DHCP客户端会发出一个广播的DHCP Request 报文，在选项字段中会加入选中的DHCP服务器的IP地址和需要的IP地址。 DHCP服务器收到DHCP Request报文后，判断选项字段中的IP地址是否与自己的IP地址相同。如果不相同，则DHCP服务器不做任何处理只清除相应IP地址分配记录；如果相同，则DHCP服务器就会向DHCP客户端响应一个DHCP Ack报文，并在选项字段中增加IP地址的使用租约期信息。
DHCP客户端接收DHCP Ack报文后，检查DHCP服务器分配的IP地址是否能够使用。如果可以使用，则DHCP客户端成功获得IP地址并根据IP地址使用租约期自动启动续延过程:如果DHCP客户端发现分配的IP地址已经被使用，则DHCP客户端向DHCP服务器发出DHCP Decline报文，通知DHCP服务器禁用这个IP地址，然后DHCP客户端开始新的IP地址申请过程。
DHCP客户端在成功获取IP地址后，随时可以向DHCP服务器发送DHCP Release 报文释放自己的IP地址，DHCP服务器收到DHCP Release报文后，会回收相应的IP地址并进行重新分配。

(2015年上半年上午)DHCP协议的（DHCP Discover）报文的目的IP地址为255.255.255.255。
(2015年下半年上午)APIPA是一个DHCP故障转移机制。当DHCP服务器出现故障时，APIPA在169.254.0.1~ 169.254.255.254的私有空间内分配IP地址，所有设备使用默认的网络掩码255.255.0.0。
(2015年上半年上午)若一直得不到回应，则DHCP客户端总共会广播（4）次请求。

DHCP客户端在发出IP地址租用请求的DHCP Discover广播包后，将花费1s的时间等待DHCP服务器的回应，如果Is内没有服务器回应，它会将这一广播包重新广播4次(以2、4、8和16s为间隔，加上1~1000ms随机长度的时间)。4次之后，如果仍未能收到DHCP服务器的回应，则运行Windows系统的DHCP客户端将从169.254.0.0/16 这个自动保留的私有IP地址( APIPA)中选用一个IP地址，而运行其他操作系统的DHCP客户端将无法获得IP地址。
DHCP客户端仍然每隔5min重新广播一次，如果收到某台服务器的回应，则继续IP地址租用过程。

(2020年下半年上午)某网络上MAC地址为00-FF-78-ED-20-DE的主机，可首次向网络上的DHCP服务器发送（DHCP Discover）报文以请求IP地址配置的信息，报文的源MAC地址和源IP地址分别是（00-FF-78-ED-20-DE和0.0.0.0）。

主机向DHCP服务器发送DHCP Discover报文以请求IP地址配置的信息。第一个报文中的源MAC地址为主机MAC地址，源IP地址为0.0.0.0。目的MAC地址为广播MAC地址，目的IP地址255.255.255.255。

Telnet协议

(2019年下半年上午)使用Telnet协议进行远程登陆时需要满足的条件：1.本地计算机上安装包含Telnet协议的客户端程序；2.必须知道远程主机的IP地址或域名；3.必须知道登陆标识与口令。

(2020年下半年上午)Telnet是用于远程访问服务器的协议。在下列关于Telnet远程登陆协议的描述中，不正确的是（C）。
A.可传输数据和口令 B.默认端口是23
C.一种安全的通信协议 D.用TCP作为传输层协议

Telnet远程登陆协议通过TCPP协议的23端口建立连接，可以传输数据和口令，但是数据和口令以明文形式发送，并不安全。

电子邮件协议

电子邮件的发送和读取过程如下。
发件人调用PC中的用户代理撰写和编辑要发送的邮件。
发件人的用户代理用SMTP协议将邮件发给发送方邮件服务器，SMTP服务器把邮件临时存放在邮件缓存队列中，等待发送。
发送方邮件服务器的SMTP客户端与接收方邮件服务器的SMTP服务器建立TCP连接，然后将邮件缓存队列中的邮件依次发送出去。
运行在接收方邮件服务器中的SMTP服务器进程收到邮件后，把邮件放入收件人的用户邮箱中，等待收件人读取。
收件人在打算收信时，运行PC中的用户代理，使用POP3 (或IMAP)协议读取发送给自己的邮件。
需要注意的是，POP3 服务器和POP3客户端之间的通信是由POP3客户端发起的。其中，SMTP和POP3协议的传输层的承载协议都是TCP。
25端口对应发送邮件的SMTP协议，110端口对应读取邮件的POP3协议。

(2015年下半年上午)POP3协议采用（Client/Server）模式，用户代理与POP3服务器通过建立（TCP）连接来传递数据。

SMTP是简单邮件发送协议，POP3是邮件协议，IMAP是交互邮件访问协议。