计算机系统与网络技术TCP IP协议集复习(完整版).doc

计算机网络基础填空题（10分，每空1分）单项选择题（40分，每题2分,共20题）判断并改错题（15分，判断改错，每题3分，共5题）简答题（共15分，共3题）解答题（共20分，共2题）其中基础题80% 难题10% 英文题目：10分左右，用中文回答第1章 网络基础什么是互联网（组成、服务）因特网是一个网络的网络(a network of network)。它以TCP/IP网络协议将各种不同类型、不同规模、位于不同地理位置的物理网络联接成一个整体。它是一个全球性的巨大的计算机网络体系，它把全球数以万计的网络、主机连接起来，包含了难以计数的信息资源，向全世界提供信息服务文件传输和远程登录。网络协议:计算机之间网络中所有的通信遵循的规则网络协议的三要素：语义、语法与时序语义（做什么）：用于解释比特流的每一部分的意义； 语法（怎么做）：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义；时序（什么时候做）：事件实现顺序的详细说明网络协议的三要素：1.语法（format）：用来规定信息格式2.语义（action）：用来说明通信双方应该怎么做3.时序（order）：说明时间的先后顺序网络边缘-C/S网络核心-电路交换、分组交换(虚电路数据报)数据交换分为两类：1. 基于电路的交换（Circuit Switching）：（面向连接）线路建立；数据传输；线路释放；2. 基于存储转发的交换：（基于标记）报文交换（Message Switching） 分组交换（Packet Switching）电路交换：（打电话）在发端与收端之间建立电路连接，并保持到通信结束的一种交换方式。分组交换：（对报文进行分组）通过标有地址的分组进行路由选择传送数据，使信道仅在传送分组期间占用的交换方式。 1分组交换机(packet switches)将用户(the source)要传送的数据按一定长度分割(break into/segment v.)成若干个数据段，这些数据段叫做“分组”(或称包)(packets)。再在每个分组前加上控制信息和地址标识(即分组头)，然后在通信链路(communication links)中以“存储转发”(store-and-forward transmission)的方式进行传送。到了目的地，交换机将分组头去掉，将分割的数据段按顺序重组(reassembled)，还原成始发端的文件交给收端用户(the destination end system)，这一过程称为分组交换。分组交换(packet switching)也称为包交换。2电路交换(circuit switching)采用的是面向连接（静态路由）的方式，一旦双方开始通信，通信双方将一直占用所分配的资源，直至通信结束。这种专门(dedicated)点对点连接(end-to-end connection)保证了足够的带宽，并且实时性强，时延小，成本低。缺点是带宽利用率不高。 而分组交换不是以电路连接为目的，而是以信息分发为目的。即采用的是面向无连接(存储转发)（动态路由）的方式，以分组作为数据传送的基本单元，分组在通信链路中的各节点间无关联传送，(有点“化整为零”的感觉，在终端又“化零为整”)即分组在传送的过程中并非始终占有一条链路，这样大大提高了带宽的利用率，但时延较大(节点处理分组先保存在缓冲区)。优缺点比较：1. 电路交换：由于通信双方在通信前要建立一条双方独占的物理通路，所以：a) 优点：i. 由于通路双方独享，所以传输时延极小ii. 物理通路在建立期间，双方可随时通信，实时性强iii. 通信时按顺序发送数据，不存在失序问题iv. 既可传输数字信号，也可传输模拟信号v. 电路交换设备控制简单b) 缺点：i. 连接建立时间稍长ii. 信道利用率低iii. 不同类型、速率、规格的终端难以相互通信，难以进行差错校验2. 分组交换：a) 优点：i. 加快了数据的网络传输ii. 简化了存储管理iii. 减少了出错机率和重发数据量iv. 由于分组短小，更适用于采用优先级策略b) 缺点：i. 要求节点交换机有更强的处理能力ii. 与报文交换一样，每个组都需要添加一定的控制信息，增大了网络信息量。iii. 可能出现失序等现象，且到达目的地后增加了重组分组的步骤。网络性能-延时（有哪几种时延含义）、丢包、吞吐量、带宽时延（delay）：指报文或分组从网络一端到达另一端所需要的时间1网络中节点总时延由处理时延(processing delay)、排队时延(queuing delay)、传输时延(transmission delay)、传播时延(propagation delay)四部分组成。2处理时延：一个分组从前一节点(the upstream node)到达路由器(router)A时，A检查(examine)它的头部来决定(determine)它走哪条链路可以距路由B更近(appropriate)(路由选路)（为存储转发而进行一些必要的处理）这一操作的时延。 排队时延：若干分组在路由A中等待被送往(waite to be transmitted)路由B的时延。由正在排队的分组数量（即网络拥塞度）（通信量）决定(will depend on the number of)。 传输时延（发送时延）：也称存储转发时延(store-and-forward delay)。分组从离开某一节点到进入传输媒体的过程中所消耗的时间。由数据块长度(bit)和带宽的比决定。 传播时延：分组从离开一个节点到到达另一个节点的过程中在链路中所消耗的时间。由链路长度和传播速率的比决定。丢包（packet loss）低带宽的线路中，当多个输入去往同一个输出，路由器的处理能力来不及做路由决策和清空缓冲区 产生拥塞若此时线路饱和，路由就会对后来的包进行丢包处理，同时节点对其邻接节点实行某种流量控制吞吐量（throughput）：没有帧丢失的情况下，设备能接受的最大速率 表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 带宽（bandwidth）：单位时间内数据发送速率1带宽(band width)又叫频宽，是指在固定的的时间可传输的资料数量(即bit注入率)，亦即在传输管道中可以传递数据的能力。 在数字设备中，频宽通常以bps表示，即每秒可传输之位数。在模拟设备中，频宽通常以每秒传送周期或赫兹 (Hz)来表示。2因为在时间轴上信号的宽度是随带宽的增大而变窄的，所以高速的网络链路即宽带提高的仅仅是数据发送速率而不是传播速率（介质决定）。 3提高了数据传输率，即减少了传输时延分层模型-七层、四层、五层(局域网三层)服务和协议： 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。 服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。 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。 OSI(开放系统互联)七层模型：TCP/IP 四层体系结构第2章 应用层应用层协议原理（常见协议的端口号）客户服务器模式 请求驱动，client发送请求，server被动打开端口相应请求 非持久连接和持久连接WEB和HTTP ： HTTP协议是基于请求/响应方式的(客户机/服务器) 它分四个过程：1建立连接2发送请求信息 3发送响应信息4关闭连接请求报文和响应报文（一些头部行的含义）1.请求（request）报文：请求方法：GET:请求参数和对应的值在URL后。例如：/index.jsp?id=100&op=bind （使用统一资源定位符 URL (Uniform Resource Locator)来标志万维网上的各种文档） （使每一个文档在整个因特网的范围内具有惟一的标识符 URL）POST：请求参数和对应的值在HTTP请求数据中（安全性更高）请求头部：1）User-Agent：产生请求的浏览器类型2）Accept：客户端可识别的内容类型列表3）Host：请求主机名4）Connection：是否是持久连接a）非持久连接（close）：为每个请求对象生成一个TCP连接b）持久连接(Keep-Alive)：所有请求对象通过一个TCP连接进行传输5）If-modified-since：条件GET（Conditional GET）格式为：If-modified-since:Wed, 4 Jul 2007 09:23:24表示若请求文本在上传时间之后进行了修改，则将该文本传输到客户端上。2.应答(response)报文：1）状态行：标示响应是否正确2XX：客户端正确 4XX：客户端错误 5XX：服务器端错误例：HTTP/1.1 200 OK2）响应头部：包括：Date、Server、Last-Modified、Content-Type等等3）响应内容：Cookie 如淘宝记录喜好Web Cache:Web Cache相当于一个代理服务器。它的工作步骤如下：1.浏览器建立一个到Web Cache的TCP连接，发送一个HTTP Request2.Web Cache检查是否在本地存有请求数据，如果有，则返回该数据3.如果没有，则Web Cache建立一个到源Server的TCP连接，获取响应信息4.保存响应信息并将信息传回给客户端。FTP （文件传输协议）(File Transfer Protocol) 端口21 FTP(File Transfer Protocol)是基于TCP/IP协议族的文件传输协议。特点：两个连接、两个端口、两类进程两个连接：（两个并行的TCP连接）1.控制连接（带外传输）：传输请求和应答信息（持久连接）2.数据连接（带内传输）：传输文件（非持久连接）两个端口：1.控制连接： 21端口 2.数据连接： 20端口两类进程：（FTP服务器）1.一个主进程：负责接收新请求2.若干从属进程：负责处理单个请求电子邮件发送协议：（SMTP）（Simple Mail Transfer Protocol）端口号：25定义： 它是一组用于源地址到目的地址传送邮件的规则，由它来控制信件的中转方式。DNS: 域名系统 端口53因特网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用分布式的域名系统 DNS功能：字符域名 - IP地址 基于：TCP/UDPDNS层次划分：1.根域名服务器（Root）2.顶级域名服务器（Top-level domain servers） .org .com 3.授权域名服务器 4.本地域名服务器第3章 传输层多路分解和多路复用定义：为了充分利用网络信道，使一个信道同时传输多路信号分类：1.频分复用：不同频段不同信号。 2.时分复用：不同时间段不同信号。端口：进程地址也叫做端口号（port number） 端口就是会传输层服务访问点 TSAP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传输层，以及让传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。从这个意义上讲，端口是用来标志应用层的进程网络环境中一个进程的全网惟一的标识需要一个三元组来表示： 协议，本地地址，本地端口号。网络环境中一个完整的进程通信标识需要一个五元组来表示： 协议 本地地址 本地端口号 远地地址 远地端口号网络环境中完整的进程标识应该是： 本地主机地址-本地进程标识 ； 远程主机地址-远程进程标识。传输层提供的两种服务TCP和UDP都用端口(port)号来识别应用层实体，以便准确地把信息提交给上层对应的协议（进程）。TCP/IP协议的特点:1开放的协议标准;2独立于特定的计算机硬件与操作系统；3独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中；4统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；5标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。UDP(简单、不可靠、无连接)User Datagram Protocol（用户数据报协议）UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。对方的传输层在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 是一种最有效的工作方式。基于UDP的应用程序：VoIP，视频流，DNS，DHCP等报文格式：TCP（复杂、可靠、面向连接）Transmit Control Protocol（传输控制协议）TCP 则提供面向连接的服务。由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的传输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。 基于TCP的应用程序：WEB浏览器，E-mail，文件传输程序等TCP报文格式：（重要！必考）序列号：传输数据段中最后一位字节的编号确认号：指定接收方期望接受的下一个字节的编号标志位（代码位）：用于会话管理和数据段处理ACK：确认字段 SYN：同步序列号 FIN：发送方已发送完所有数据窗口：等待确认消息前可以发送多少字节 紧急指针：标志位URG为1时有用TCP头部长度：2060字节TCP连接的建立：（3次握手）1.客户端向服务器端发送包含初始序列值（SEQ=？）的数据段，开启通信会话2.服务器发送包含确认值的数据段，其值等于收到的序列值加 1（ACK=？+1）该值比序列号大 1，因为 ACK 总是下一个预期字节或二进制八位数。通过此确认值，客户端可以将响应和上一次发送到服务器的数据段联接起来。加上其自身的同步序列值（SEQ=?）。3.发送带确认值的客户端相应，（ACK=?+1），连接建立完成。TCP连接的释放：客户端与服务端都需要关闭连接。所以需要两次确认。第4章 网络层掌握IP（Internet Protocol）协议的特点IP地址的特点我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。网络中的每一个主机或路由器至少有一个IP地址；连接在因特网的每一台计算机都有一个 IP 地址。这个 IP 地址在世界范围内必须是惟一的。在Internet中不允许有两个设备具有同样的IP地址；如果一台主机或路由器连接到两个或多个物理网络，那么它可以拥有两个或多个IP地址。发送分组的主机 源主机 源IP地址接收分组的主机 目的主机 目的IP地址转发和路由的关系、虚电路和数据报的区别转发：（本地）在路由器上执行的，分析数据包后，将分组从源接口传输到另一个正确的输出接口的过程。路由：（全网络）网络信息从信息源到信息目的地址的过程。虚电路：在通信和网络中，虚电路是由分组交换通信所提供的面向连接的通信服务。在两个节点或应用进程之间建立起一个逻辑上的连接或虚电路后，就可以在两个节点之间依次发送每一个分组。数据报交换：在数据报操作方式中，每个数据报自身携带有足够的信息，它的传送是被单独处理的。整个数据报传送过程中，网络节点为每个数据报作路由选择，各数据报不能保证按顺序到达目的节点，有些还可能会丢失。比较：熟练掌握IP数据报格式基本特征：1. 无连接：发送数据报前不建立连接2.尽力（不可靠）：不使用任何开销来保证数据到达3.介质无关性：运作与传送数据的介质无关IP数据报报头：服务类型：数据服务质量优先级总长度：首部和数据之和的长度（数据报的最大长度为 65535 字节） 总长度必须不超过最大传送单元 MTU。超过了则要进行分组标识：一个计数器，用来产生数据报的标识（相同则表示是同一组分组）标志：第一位默认为0；第二位DF(Dont Fragment) 位，只有当 DF =0 时才允许分片第三位MF(More Fragment)位，表示本报后是否还有分片，1表示有，0则最后一个了。片偏移量：通过其确定数据在原始IP数据报的位置（分组重组时）生存时间（TTL）：丢包之前允许经过的跳数（路由器的数量）协议：使用什么上层协议TCP/UDP。以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程首部检验和(16 位)字段只检验数据报的首部，不检验数据部分。IP 层转发分组：分组交付（forwarding）是指在互联网络中路由器转发IP分组的物理传输过程与数据报转发交付机制。分为两类：直接交付（不需使用路由器）：分组的源主机和目的主机是在同一个网络，或者最后一个路由器给目的主机发送数据。间接交付（必须使用路由器）：目的主机与源主机不在同一个网络上，分组间接交付。分组数据报特点1同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网。2同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、 重复与丢失现象。3每个分组在传输过程中都必须带有目的地址与源地址。4传输延迟较大。适用于突发性通信，不适用与长报文、会话式通信。练习:一个数据报数据部分长度为3400字节（使用固定首部）。现在经过一个网络传输，该网络的MTU为800字节，试求：应分为几个数据报片？ 答：5各数据报片的数据字段长度？ 答：776，776，776，776，296各数据报片的偏移字段值？ 答：0，97，194，291，388 并注明各分片“标志(Flags)”字段的值。熟练掌握IPv4地址ABC类地址特殊的IP地址子网掩码（定义、表示、功能）IP地址的计算（掩码运算）IP地址的分类:每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。路由器转发分组的步骤:1先按所要找的 IP 地址中的网络号 net-id 把目的网络找到。2当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id 将数据报直接交付给目的主机。按照整数字节划分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来。IP地址的点分十进制记法 IP 地址中的网络号字段和主机号字段 ：直接广播、受限广播：直接广播：ABC类地址中，主机号全1的地址为直接广播地址。作用：发送给特定网络上的所有主机。受限广播：网络号与主机号全为1的网络地址作用：发送给本网络（局域网）内所有主机，被路由器阻挡DHCP：（动态主机设置协议）（了解）功能：自动分配IP地址给用户DHCP四个步骤：1.发现DHCP服务器：向网络中广播发送DHCP DISCOVER包，2.DHCP服务器响应，提供IP地址：3.从一个或多个DHCP服务器选择IP地址，向所选服务器发送请求信息4.DHCP服务器回复确认信息。熟练掌握路由器的功能和结构路由器结构可以分为两个部分：路由选择部分和分组转发部分。路由选择的部分：核心构件是路由选择处理机。根据所选定的路由选择协议构造路由表，同时从相邻路由器交换路由信息，更新和维护路由表。分组转发部分：交换结构，一组输入端口和一组输出端口交换结构：根据转发表对分组进行处理，将某个输入端进入的分组从一个合适的输出端口转发出去。路由协议和算法（了解） 第5章 数据链路层链路层主要功能、链路、数据链路的基本概念：链路层主要功能：数据链路层提供相邻设备间的无差错数据传输。保证将源端主机网络层的数据包准确无误的传送到目的主机网络层。数据链路层的帧使用物理层提供的比特流传输服务来到达目的主机数据链路层。为了保证数据传输的准确无误，数据链路层还负责差错校验，流量控制等。链路的基本概念：链路(link)是一条点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。数据链路：除了物理链路外，还需要通信协议来控制这些数据的传输，如果把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。（目前最常用的方法是使用适配器（网卡）来实现这些协议的硬件和软件，一般适配器都包含了物理层和数据链路层这两层功能）网卡的功能：1.数据的封装和解封；2.链路管理（CSMA/CD）；3.编码和译码冗余码的计算（了解）1用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。2得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少1 位，即 R 是 n 位。如：现在 k = 6, M = 101001。设 n = 3, 除数 P = 1101，被除数是 2nM = 101001000。 模 2 运算的结果是：商 Q = 110101， 余数 R = 001。把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM + R 即：101001001，共 (k + n) 位。 局域网：又称LAN，是指在某一区域内由多台计算机组成的计算机组。决定局域网性能的三要素： 网络拓扑，传输介质，介质访问控制方法 拓扑结构：1.总线型结构；2.星型结构；3.环形结构 特点：1.短距离， 2.搞数据传输率， 3.低出错率传输介质：1.同轴电缆2.双绞线3.光纤4.无线通信信道局域网数据链路层： 1.逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层：依赖于具体介质和介质控制访问方法，与接入到传输媒体有关内容都放到这层 2.介质访问控制 MAC