网络原理复习提纲.doc

写出下列英文缩写所对应的英文全称，并解释中文含义。（14分）例：MTU： Maximum Transfer Unit 最大传输单元WAP： Wireless Application Protocol 无线应用协议RARP： Reverse Address Resolution Protocol 逆地址解析协议UDP： User Datagram Protocol 用户数据报协议DTE： Data Terminal Equipment数据终端设备（网卡）DCE: Data Circuit-terminating Equipment 数据通信设备QAM：Quadrature Amplitude Modulation 正交振幅调制STP：Shielded Twisted Pair屏蔽双绞线UTP：Unshielded Twisted Pair 无屏蔽双绞线CSMA/CD载波监听多点接入/碰撞检测 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection（CSMA/CD 协议 带冲突检测的载波侦听多路访问协议）ISP 因特网服务提供者 Internet Service Provider PDU 协议数据单元 （Protocol Data Unit）服务访问点 SAP (Service Access Point)点到点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。网络控制协议 NCP (Network Control Protocol) 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol)网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)路由信息协议 RIP (Routing Information Protocol)开放最短路径优先 OSPF (Open Shortest Path First)用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)运输协议数据单元 TPDU (Transport Protocol Data Unit)广域网 WAN (Wide Area Network)局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)个人区域网 PAN (Personal Area Network) 开放式系统互连基本参考模型 OSI/RM (open systems interconnection reference model)FDM：Frequency Division Multiplexing 频分复用TDM：Time Division Multiplexing 时分复用STDM: Statistic Time Division Multiplexing 统计时分复用WDM：Wavelength Division Multiplexing 波分复用DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing 密集波分复用CDM: Code Division Multiplexing 码分复用CDMA: Code Division Multiplexing Access 码分多址EGP: External Gateway Protocol 外部网关协议IGP: Interior Gateway Protocol 内部网关协议VPN：Virtual Private Network 虚拟专用网名词解释4分*5=20分例：时延 是指一个报文分组从一个网络的一端传送到另一端所需的时间，时延是由发送时延、传播时延、处理时延几部分组成的。n 数据(data)运送消息的实体。n 信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。 n “模拟的”(analogous)代表消息的参数的取值是连续的。 n “数字的”(digital)代表消息的参数的取值是离散的。 n 码元(code)在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。画出协议数据单元的格式，并说明各字段的含义。20分画出TCP报文的格式，并说明其各字段的含义例：PPP、 以太网V2的MAC帧、IP、TCP、UDP等PPP: 1.信息字段的长度是可变的，不超过1500字节。 2.尾部中的第一个字段（2字节）是使用CRC的帧检验序列FCS。MAC帧：1. 前两个字段分别为6字节长的目的地址和源地址字段。2. 类型字段，用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议。3. 数据字段，其长度在46到1500字节之间。4. 帧检验序列FCS，占4字节，使用CRC检验。IP：版本占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的IP协议的版本必须一致。首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15.首部的长度字段所表示的单位是32位字。区分服务 占8位，用来获得更好的服务。总长度 指首部和数据之和的长度，单位为字节，总长度字段为16位。标识 占16位，它是序号或编号。IP软件在存储器维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，将此值赋给标识字段。标志 占3位，但目前只有两位有意义。标志字段中的最低位记为MF。MF=1时后面“还有分片”；MF=0时表示这已是若干报文片的最后一个。标志字段中间的一位记为DF，意思是“不能分片”。只有当DF=0是才允许分片。片偏移 占13位。较长的分组在分片以后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位。TCP:1. 源端口和目的端口 各占2个字节，分别写入源端口号和目的端口号，TCP的分用功能是通过端口实现的。是运输层与应用层的服务接口。2. 序号：占4个字节。TCP连接传送的数据流中的每一个字节都按顺序标号。3.确认号：占4个字节，是期望收到对方下一个报文段的数据的第一个字节的序号。4.数据偏移：占4位，它指出报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。实际上就是TCP报文段首部的长度。5.保留：占6 bit，保留为今后使用，但目前位置应置为0。6.紧急比特URG：当URG=1时，表明紧急指针有效。它告诉系统报文段中有紧急数据，应尽快传送。7.确认比特ACK：ACK=1时确认号字段才有效，ACK=0时确认号字段无效。8.推送比特PUSH：接收方接收到PUSH=1的报文段时会尽快的将其交付给接收应用进程，而不再等到整个接收缓存都填满后再向上交付。9.复位比特RST：当RST=1时，表明TCP连接中出现严重差错，必须释放连接。复位比特还用来拒绝一个非法的报文段或拒绝打开一个连接。10.同步比特SYN：在连接建立时用来同步序号。当SYN=1而ACK=0时，表明这是一个连接请求报文段。对方若同意建立连接，应在响应的报文段中使SYN=1和ACK=1。因此，SYN=1就表示这是一个连接请求或连接接收报文。11.终止比特FIN：当FIN=1时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。12.窗口：占2个字节，用来控制对方发送的数据量，单位是字节，指明对方发送窗口的上限。13.校验和：占2个字节，校验的范围包括首部和数据两个部分，计算校验和时需要在报文段前加上12字节的伪首部。14.紧急指针：占2个字节，指出本报文段中紧急数据最后一个字节的序号。只有当紧急比特URG=1时才有效。15.选项：长度可变。TCP只规定了一种选项，即最大报文段长度MSS (Maximum Segment Size)。UDP:（1）源端口 源端口号，在需要对方回信时选用，不需要时可用全0（2）目的端口 目的端口号，这在终点交付报文时必须要使用到（3）长度 UDP用户数据报的长度，其最小值是8（仅有首部）（4）检验和 检验UDP用户数据报在传输中是否有错，有错就丢弃。ICMP报文：填空题16分例：设理想低通信道的带宽为W，则其最高码元传输速率V可以表示为：VBaud，此即为 奈奎斯特 公式。（基本概念:双绞线分为 屏蔽双绞线 和 无屏蔽双绞线 两种。光纤通常分为_单模光纤_和_多模光纤_两种。解决透明传输问题通常采用的方法是_零比特填充_和_字节填充_或_字符填充_。以太网最短有效帧长度_64_字节，最长_1518_字节，以太网MAC地址长度为_48_位。中间设备又称为中间系统或中继设备。物理层中继设备为_转发器_数据链路层中继设备为_网桥_网络层中级设备为_路由器_ 网络层以上的中继设备为_网关_。Ip地址长度为_32_位，两级的ip地址可以记为：两级的 IP 地址可以记为：IP 地址 := , 三级的IP地址 := , , 运输层需要两种不同的运输协议，即面向连接的tcp协议和无连接的_UDP_协议。端口用一个_16 位端口号进行标志。）问答题：10分*3=30分1、试给出数据链路层实用停等协议的算法。答：在发送结点：（1） 从主机取一个数据帧，送交发送缓存（2） V(S)-0（3） N(S)-V(S)（4） 将发送缓存中得数据帧发送出去（5） 设置超时计时器（6） 等待（7） 收到确认帧ACKn，若n=1-V(S)则从主机取一个新的数据帧，放入发送缓存，V(S)-1-V(S),转到（3）；否则丢弃这个确认帧，转到（6）（8） 若超时计时器时间到，则转到（4）在接受结点：（1） V(R)-0（2） 等待（3） 收到一个数据帧，若N(S)=V(R),则执行（4）；否则丢弃此数据帧，然后转到（6）（4） 将收到的数据帧中得数据部分送交上层软件（也就是数据链路层模型中的主机）（5） V(R)-1-V(R)（6） n-V(R)，发送确认帧ACKn，转到（2）2、试给出具有最简单流量控制的数据链路层协议算法。在发送结点：（1） 从主机取一个数据帧（2） 将数据帧送到数据链路层的发送缓存（3） 将发送缓存中的数据帧发送出去（4） 等待（5） 若收到由接收点发过来的信息（此信息的格式与内容可由双方事先商定好），则从主机取一个新的数据帧，然后转到（2）在接收结点：（1） 等待（2） 若收到由发送结点发送发过来的数据帧，则将其放入数据链路层的接收缓存（3） 将接收缓存中的数据帧上交主机（4） 向发送结点发一信息表示数据帧已经上交给主机（5） 转到(1)3、网络的三要素是什么？各有什么含义？答：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动作以及做出何种响应。时序：即事件实现顺序的详细说明。4、比较面向连接服务和无连接服务的特点答：面向连接服务：按顺序的、保证传输质量的、可恢复错误和流量控制的可靠的连接，基于TCP/IP协议。 无连接服务：不按顺序的、不保证传输质量的、不可恢复错误不进行流量控制的不可靠的连接，基于UDP/IP协议。1、计算机网络通信是什么？答：运行在不同主机上的两个进程相互交换数据。自主计算机相互连而构成的系统是计算机网络系统，简称计算机网络。数据传输/通信：分散在不同电脑里的一对进程之间传输数据网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个：数据传输和资源共享网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 网络把许多计算机连接在一起。因特网则把许多网络连接在一起。2、计算机网络的分类（规模大小 通讯方式）分类：三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）从网络的作用范围进行分类： 广域网 WAN (Wide Area Network) 几十到几千公里，用于国家之间，以因特网为核心。局域网 LAN (Local Area Network) 5到50千米，用于城市之间，可跨越几个街区或城市，采用以太网技术。 城域网 MAN (Metropolitan Area Network) 一千米左右，用于校园或企业，用微型计算机或工作站通过高速通信线路连接。从网络的使用者进行分类 ： 公用网 (public network) 专用网 (private network) 按通讯方式分类： 广播网络、对等网络两种通讯方式：客户-服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式 对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。路由器：路由器是实现路由算法的关键构件。其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。3、分组交换、报文交换、电路交换交换是在2个host之间形成一个通路。电路交换：电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接。特点：计算机数据具有突发性。通信线路的效率很低。分组交换：存储转发技术特点：高效、灵活、迅速、可靠 报文交换：基于存储转发原理 特点：单个分组（只是整个保温的一部分）传送到相邻店，存储下来后查找转发表，转到下一个结点。4、计算机网络的体系结构（什么是？分层设计/功能/好处）计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 体系结构就是这个计算机网络及其部件所对应完成的功能的精确定义。实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。 系统网络体系结构SNA（Systems Network Architecture）网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。计算机网络中的数据交换，必须遵守事先约定的规则，计算机网络中通讯双方为了进行数据交换在相应的层建立的规则标准或约定。分层的好处：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。OSI的七层协议：应用层，表示层，会话层，运输层，网络层，数据链路层，物理层TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。五层协议：（1）应用层(application layer) 通过应用进程之间的交互来完成特定网络应用 包括http协议 smtp协议 ftp协议 应用层交互的数据单元称为报文。（2）运输层(transport layer) 负责向两个主机中进程之间的通讯提供通用的数据传输服务。主要包括传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。用户数据协议 UDP （User Datagram Protocol）提供无连接的尽最大努力的数据传输服务，其数据传输的单位是用户数据报。（3）网络层(network layer)分组交换网上的不同主机提供通信服务。选择适当的路由使源主机运输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机。（4）数据链路层(data link layer) 在相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来 的ip数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧.（5）物理层(physical layer) 在两个结点之间透明的传输比特流。七层协议： （1）物理层 用来实现host主机和通信链路借口的规范，能够透明的传输比特流。 （2）数据链路层 在一条没有中间结点的链路上透明的，正确的传输计算机的帧。 （3）网络层 路由选择功能，寻址和选择最短和最佳路径。 （4）传输层 实现端与端的链接。 （5）会话层 建立、维护、管理会话。 （6）表示层 把不同的数据映射到同一标准上。 （7）应用层：通过应用进程之间的交互来完成特定的网络应用。 5、什么是数据？数据是运送消息的实体什么是编码？把数字信号转换为另一种形式的数字信号。 什么是宽带信号？带通信号把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。 什么是单工、双工、半双工 单工通信只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半双工通信通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。 全双工通信通信的双方可以同时发送和接收信息。 6、通信系统的模型。通信系统。调制、解调、基带信号、载波信号透明传输比特流 编码方式调制：原始信号通过升频方法成为另一种信号的过程。解调：把调制信号还原成原始信号的过程。基带信号（即基本频带信号）没有经过基带处理的来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。 串行传输：是在传输中的只有一个数据为在设备之间进行的传输。并行传输：是在传输中的多个数据位同时在设备间进行的传输。数字常用的编码方式7、三种信道复用技术：频分复用，时分复用，波分复用（码分复用）频分复用 FDM (Frequency Division Multiplexing) 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。时分复用TDM (Time Division Multiplexing) 时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。波分复用就是光的频分复用。8、数字信号调制成模拟信号三种基本方式：调幅、调频、调相最基本的二元制调制方法有以下几种：n 调幅(AM)：载波的基振幅随带数字信号而变化。 n 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。n 调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。 9关于传输介质的特点：光纤分为单模多模 、同轴电缆、双绞线 屏蔽双绞线 非屏蔽双绞线 （54321规则）n 双绞线p45n 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)n 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) n 同轴电缆n 50 W 同轴电缆n 75 W 同轴电缆n 光纤n 单模光纤n 多模光纤54321规则：5个网段，最多4个集线器，3个允许挂站点，2个不允许挂站点，构成一个碰撞域。10物理层功能 四个特性：机械特性、电气特性（电压为多大）、功能特性（每个引脚的含义）、时序特性 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即： n 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。n 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。n 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。n 时序特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 11数据链路层功能：透明的正确传输帧 如何透明成帧（用字节填充法解决透明传输的问题） 如何防止差错（检错：奇偶校验、循环垄余校验 计算题 纠错：（海明码） 如何消除错误（有差错就重传）与此有关的6个协议数据链路层：在一条没有中间节点的链路上，透明的、正确的传输帧。链路就是一条无源的点到点的物理线路。一条链路只是一条通信的组成部分。帧：点对点通信的数据链路层的协议数据单元。数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发 三个基本问题(1) 封装成帧 封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。(2) 透明传输 p70 发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。字节填充或字符填充接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。 (3) 差错控制 在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。误码率与信噪比有很大的关系。为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。 循环冗余检验：p70计算题（相同为0不同为1）数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。PPP 协议应满足的需求：简单这是首要的要求、封装成帧 、透明性 、多种网络层协议 、多种类型链路 、差错检测 、检测连接状态 、最大传送单元 、网络层地址协商 、数据压缩协商 网络接口板又称为通信适配器或网络接口卡，或“网卡”。功能：数据串行传输和并行传输的转换。对数据进行缓存。在计算机的操作系统安装设备驱动程序。实现以太网协议。 这种以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub) 集线器的一些特点：集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议，并共享逻辑上的总线。 集线器很像一个多接口的转发器，工作在物理层。 以太网的 MAC 层：1. 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。 802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。 12csma/cd协议（带冲突检测的载波侦听多路访问控制协议）、多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。“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。 总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。 适配器检查 MAC 地址：适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址.如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。“发往本站的帧”包括以下三种帧： 单播帧（一对一）广播帧（一对全体）多播帧（一对多）在数据链路层扩展局域网是使用网桥。网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。使用网桥带来的好处：过滤通信量。 扩大了物理范围。提高了可靠性。可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网以太网的帧格式、以太网规定了最短有效帧长为 64 字节以太网使用信道采用的协议的原则 13 p84以太网帧最小长度64个字节（会推导） 最大长度1518个字节 协议格式是重点中的重点 14时延的概念：发送延时、传播延时、处理延时发送时延 发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。15两个定理：恩奎斯特定理、香农定理M:离散性信号或电平个数 W：信道带宽 C：信道容量恩奎斯特定理：C=2Wlog2MC：信道的极限信息传输速率 W：信道带宽 S:信道内所传信号的平均功率 N：信道内部的高斯噪声功率香农公式：C=Wlog2(1+S/N)(b/s)16网络层功能、实现的路由、路由表的结构 、路由表象！网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。17IP地址的分类p118、IP地址 ：实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。子网掩码会计算（主机号和网络号）p135 (IP 地址) AND (子网掩码) =网络地址p138139例子 必须掌握ARP协议地址解析协议p123（协议的内容）每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。 ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题。18RIP协议如何生成路由表象的 会计算p154 路由表的建立：路由器在刚刚开始工作时，只知道到直接连接的网络的距离（此距