计算机网络重点——自整理

1、第一章交换：对信道使用权的分配1. 电路交换的主要特点：面向连接建立连接通话释放连接 建立了一条专用的物理通路传送前首先建立连接，在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占有端到端的通信资源适用的场合：打电话2. 分组交换的主要特点：报文分组、加首部经路由器存储转发在目的地合并把一个报文划分为几个分组 发送的整块数据称为报文eg.切片，在每一个数据段之前加上首部（包含目的地址、源地址等控制信息），构成分组，分组是在因特网上传送的数据单元分组的首部包含了目的地址、源地址等重要的控制信息适用场合：网络中的数据传输、邮政通信主机：为用户信息进行处理 路由器：转发分组、即进行分组交换 路由器之间必须经常

2、交换彼此掌握的路由信息，以便创建和维持路由中的转发表，使其更新分组在哪一段链路上传送时，才占用这段链路的通信资源提高了通信线路的利用率，但增加了冗余信息（报头）和时延（路由器中排队）高效、灵活、迅速、可靠（相对而言）3.报文交换的主要特点：时延较长、存储空间、出错总结电路交换：整个报文的数据流连续从源点直达终点，好像在一个管道中传送报文交换：整个报文传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点分组交换：单个分组（报文的一部分）传送到相邻结点、存储下来后查找转发表，转发到 下一个结点若连续传送大量数据、传送时间远大于建立连接的时间电路交换突发的传送数据分组交换电路交换所需时间：T报

3、文发送+TK段链路传播时延+T建立连接分组交换所需时间：T一个分组传送*分组个数+TK段链路传播时延+T最后一个分组经过的路由存储转发时延报文交换所需时间：n*Tn个报文发送+n*Tn个报文的路由选择存储转发时延4. 通信子网：核心部分。由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘网络部分提供服务（连通性和交换）5. 资源子网：边缘部分。由所有连接在因特网上的主机组成，这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。6. 带宽：原意指某个信号具有的频带宽度（高频-低频），现指网络的通信线路传送数据的能力，表示单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，b/s7. 吞吐量：单位时

4、间内通过某个网络的数据量（最短的那个数据量）8. 总时延=发送（传输）时延+传播时延+处理时延+排队时延eg.车队过收费站-发送时延。车队的行车时间-传播时延 要注意哪一个时延占主导地位9. 发送速率 b/s 传播速率 m/s10. 时延带宽积=传播时延*带宽 用bit来表示长度，又称以bit为单位的链路长度11. 利用率=T有效数据/T总，利用率过高会导致非常大的时延（堵车）12. 往返时间=2*传播时延（发送方发送数据、接受方发送确认）13. OSI：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层TCP/IP体系结构：应用层、传输层、网际层、网络接口层五层体系结构：应用层、传输

5、层、网络层、数据链路层、物理层14. 网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成： （1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。 （2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。15.协议与服务的区别与联系协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。 协议和服务的概念的区分： 协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协

6、议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。 协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。16. 物理层：比特流的透明传输。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞 线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。） 物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。 数据链路层：相邻节点的无差错传输帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。 网络层：网络层的任务就是要

7、选择合适的路由，使发送站的传输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的传输层。 传输层：运输层的任务是向上一层的进行通信的两个应用进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。应用层：应用层直接为用户的应用进程提供服务。第二章1. 数据通信系统三大部分：源系统包括两个部分源点、发送器传输系统可能是简单的传输线，也可能是连接在源系统和目的系统之间复杂的网络系统目的系统包括两个部分接收器、终点（噪声是第六部分）2. 模拟信号（连续信号）：消息的参数取值是连续的 eg.电话3. 数字信号（离散信号）：消息的参数取值是离散的4. 信道电路

8、，一条通信电路包括一条发送信道和一条接收信道单向通信（单工通信） 无线广播或电视广播双向交替通信（半双工通信） 对讲机双向同时通信（全双工） 电脑ps：单向通信只要一条信道，其余需要两条信道5. 来自信源的信号称为：基带信号（未经调试的信号） 带通信号（经过载波调试后的信号） 6. 曼切斯特编码：波特率翻倍（高电平跳变到低电平=1或者也可以反过来定义）7. 码元：信号的状态（一个码元携带的信息量是不固定的）8. 信噪比（dB）=10log10（S/N）（dB） S：信号的平均功率 N：噪声的平均功率9. 香农公式（有噪声） C=Wlog2（1+S/N） C：信道的极限信息传输速率 W：带宽 （

9、无噪声） C=2Wlog2N N：调制状态数10. 奈氏准则 C=B*log2N B：波特率 N：调制状态数信道的传输速率已达上限如何提高信息的传输速率？ 让一个码元携带更多比特的信息11. 频分复用：所有用户在同一时间占用不同的带宽资源（同一时间，多个用户共享带宽）12. 时分复用：所有用户在不同时间占用同样的频带宽度（每一个用户周期性出现）13. 统计时分复用：轮询14. 双绞线：绞合可以减少相邻导线的电磁干扰，用于电话线，10-BASE-T快速以太网屏蔽双绞线（STP）：提高双绞线的抗电磁干扰能力eg.10BASE-T 10-10M传输速率 Base-基带传输 T-双绞线15. 同轴电缆

10、：具有很好的抗干扰性，有线电视的小区16. 光纤：石英玻璃拉成细丝，光在光纤中折射，中间有支撑物，防止弯曲，传输距离远，信号好17. 无线通信传输距离远 微波通信沿直线传播，便宜，带宽宽 卫星通信和微波接力通信类似，通信容量很大，带宽宽，信号干扰小，但是时延长第三章1. 数据链路层：相邻结点无差错传输（虚通信）传递的是数据帧（具有一定长度的数据单位）2. 链路就是相邻结点的一段物理链路，中间没有其他任何交换结点（物理链路） 数据链路是（逻辑链路）通信协议的硬件和软件加到链路上构成了数据链路3. 数据链路层的三个基本问题：组帧、透明传输、差错校验 组帧：在一段数据的前后加首部和尾部SOH（000

11、0 0001）IP数据报EOT（0000 0100） ps：SOH、EOT为帧定界符代表01,04而并非E、O、T三个字符 透明传输：若数据中出现“EOT”时，无法传输该数据 如何解决？ 字节填充：若数据中出现控制字符，在“SOH”或“EOT”之前加入转移字符“ESC”（0x1B， 即0001 1011）若出现“ESC”，则在其之前也加一个“ESC”。字符填充：连续的五个1之后插入“0” 差错校验：误码率BER（Bit Error Rate）=传输错误的bit/所传输的总bit 循环冗余检验CRC（数据链路层广泛使用的检测技术）计算题要会做 M(x)*xr%P(x) M(x)：发送的数据 P(

12、x)：生成多项式 得到的余数作为FCS（冗余码） ps：余数FCS比P(X)少一位 FCS是帧检测序列（冗余码） CRC是循环冗余检测（检错方法） 例题：要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(X)=X4+X+1。试求应 添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？ 余数1110，1101011010_1110/100110，接收端能发现 切记：数据链路层使用CRC检测，能够保证无比特差错传输，但不能保证可靠传输，有可能有帧

13、的丢失、重复和失序。 可以增加帧的编号（区分新旧帧）、确认和重传机制（时钟），但并非有了这些传输数据就可靠了。 故对于通信质量良好的有线传输链路，数据链路层不适用确认和重传机制，即不提供可靠性，由上层的协议（例如传输层的TCP协议）来完成。 而对于通信质量较差的无线传输链路，数据链路层使用确认和重传机制。但是：PPP和802.3都是不可靠的。4. PPP协议 用户计算机和ISP进行通信时使用的数据链路层协议 不纠错、不做流量控制、不确认不保证可靠性 特点：简单，每收到一个帧，做CRC检验，若正确，收下，若错误，丢掉 封装成帧，PPP协议规定了特殊的帧定界符 透明性 多种网络层协议，PPP协议在

14、同一条物理链路上同时支持多种网络层协议（IP，IPX）的运行。通过2B的协议字段来区分 差错校验，CRC检测，立即丢弃有差错的帧5. PPP协议的组成网络层NCP（网络控制协议）LCP（链路控制协议）数据链路层每一个协议支持不同的网络层协议建立、配置和测试数据链路层的连接6.PPP协议的帧的格式 0x7E表示一个帧的开始和结束（帧定界符），信息部分不能超过1500个字节 2B作为协议字段（比如IP数据报或者LCP的数据）7.字节填充 转义字符0x7D （1）信息字段中出现0x7E转变成（0x7D,0x5E） （2）信息字段中出现0x7D转变成（0x7D,0x5D） （3）信息字段中出现小于0x

15、20，例如0x03转变成（0x7D,0x23）8. 零比特填充：出现连续的5个1，在之后加一个09. 局域网：广播通信、共享信道 一般采用随机接入，会产生碰撞网络层LLC（逻辑链路控制）MAC（媒体接入控制）物理层和传输介质无关和传输介质有关（光纤、Wi-FI）计算机通过适配器（网卡）连接到局域网上的10.以太网V2的MAC帧（现在也称为IEEE 802.3标准的MAC帧） 使用的是MAC帧，也是数据帧的一种，MAC地址是48位（6个字节）以太网规定最小帧长是64字节（512位），故减去6（目的地址）+6（源地址）+2（类型）+4（FCS，即用CRC得到的余数）=46字节。数据字段46B150

16、0B问题：MAC帧中并没有一个帧长度的字段，那MAC子层如何知道从接收到的以太网帧中提取多少位数据传给上一层的协议呢？利用曼切斯特编码，每一个码元都有一个电压变换，从没有变化的那一位往前推4位，就能确定数据字段的结束位置。当数据字段小于46B，MAC子层会在数据字段后面填充，保证整个MAC帧不小于64字节，那此时上层协议如何知道数据字段的长度呢？上层使用IP协议的时候，会有一个“总长度”字段，总长度字段+填充字段的长度=MAC帧的长度从MAC子层下传到物理层时，还需要加8个字节，前七个为前同步码，后一个是帧开始定界符，其实帧开始定界符的前6位和前同步码一样，最后两个1告诉接收端：MAC帧的信息

17、要来了，请适配器接收ps：以太网不需要帧结束定界符（只有帧开始定界符），也不需要字节插入保证透明传输（因为以太网在传输帧时，各帧之间必须还有一定的间隔）数据字段46B1500B，故MAC帧长度64B1518B11.802.3和V2的区别在于第三个字段：类型802.3是长度/类型，当小于0x0600（1536）时，表示长度12.计算机通过适配器和局域网进行连接，适配器是在主机箱内插入的网卡，网卡实现了数据链路层的基本功能适配器的主要功能：进行数据串行传输和并行传输的转换 实现的功能包括数据链路层和物理层两个层次的功能13.802.3 局域网一般称为以太网 局域网：网络为一个单位所拥有，地理范围和

18、站点数目均有限，具有较高的数据率，较低的误码率和较低的时延14.CSMA/CD 载波监听多点接入/碰撞检测 以太网为了通信简便，采取以下两种方式： 无连接（不可靠的）适配器对于发送的数据帧不进行编号也不要求对方发回确认，以太网提供的是不可靠的交付，即尽最大努力交付，对有差错的帧是否需要重传由高层决定（TCP）使用CSMA/CD协议 以太网发送的数据都是使用曼切斯特编码（电压转换，频带宽度比原始基带信号增加一倍） CSMA/CD协议的要点： CSMA：先听后说 CD：边说边听，一旦冲突立即停说 多点接入：说明是总线型网络 载波监听：实质就是信道检测，不管在发送前还是发送中，每个站持续不停的检测信

19、道 发送前是为了获得发送权，发送中是为了避免碰撞 碰撞检测：即边发送边监听，也称冲突检测 电磁波在1km电缆的传播时延约为5s 单程端到端的传播时延记为： 要听多久？ 最迟要2的时间 （争用期）争用期的时间是51.2s 因为使用CSMA/CD协议时，一个站必须边发送变监听信道，故不可能同时发送和接收， 因此使用CSMA/CD的以太网是双向交替通信（半双工通信） 以太网使用截断二进制退避算法 0,1,.,(2K-1) ，K如果大于10，则一直为10，当重传次数大于16仍未成功，丢弃该帧，报告上层。 以太网规定最短帧长 64B（512bit），对于10Mb/s的以太网，发送512bit需要51.2

20、s，这就是争用期的由来。 小于64B的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧，直接丢弃 强化碰撞：在发现碰撞后，发送32bit或48bit（3.2s或4.8s）的人为干扰信号 以太网还规定了帧间最小间隔9.6s，即96比特时间 9.6s*10M/s（以太网不需要帧结束定界符（只有帧开始定界符），也不需要字节插入保证透明传输） A站发数据到B站，A站发现碰撞并停止发送时TB，A站发送干扰的信号时间间隔是TJ总线被占用时间TB+TJ+（单程的传播时延） 归纳： 准备发送：适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部，组成以太网的帧，保存到适配器的缓存中，发送前必须监听信道 检测信道：若信道忙，则持

21、续监测，一直等到信道空闲。若信道空闲，并且在96个比特时间内信道都是空闲的，就发送这个帧。 在发送过程中持续的监听信道若争用期内一直没有检测到冲突，这个帧一定发送成功若争用期内检测到碰撞，立即停止发送数据，按规定发送人为干扰信号（32或48个比特时间），接着适配器使用退避算法，若使用16次重传仍不能成功，则停止重传报告上层以太网帧在发送到信道之前，还要加8字节的前同步码和帧开始定界符15.例题：假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225比特时间。现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。如果A发送的是以太网所容许的最短的帧，那么A在检测到和B

22、发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符）A站点发送帧长（64+8）*8=576bit，=225比特时间，即B站点在225bit时间后就可以接收到A站发来的数据，只要B在t=224比特时间之前发送数据，则A在t=224+225=449比特时间后会检测到冲突，而此时A还没有发完数据，故A在发送完毕之前就一定检测到碰撞。ps：碰撞时间取决于发送数据的站到本站的距离如果A在发送完毕前没有检测到碰撞（争

23、用期2=450比特时间），则A所发送的帧肯定不会和B发送的帧发送碰撞在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=255比特时间，A和B同时检测到发生了碰撞，并且在t=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？A重传的数据帧在什么时间到达B？A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞？B会不会在预定的重传时间停止发送数据？  t=0时，A和B开始发送数据 T1=225比特时间,A和B都检测到碰撞 T2=225+48=273比特时间,

24、A和B结束干扰信号的传输 T3=273+225+0*2+96=594比特时间，A开始重传数据帧（225为传播时延P85）T4=594+225=819比特时间，A重传的数据帧到达B（225为传播时延）T5=273+2=785比特时间，B再次侦听信道，若空闲，则B在T6=785+96=881比特时间开始重传数据，若不空闲，则再次退避，由于A的数据在819比特时间达到B，B先监测到信道忙，故B在预定的重传时间停止发送数据16.假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长？对于1km电缆，单程传播时间为1/200000

25、=5s，来回路程传播时间为10s，为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10s，以1Gb/s速率工作，10微秒可以发送的比特数等于10-6s*1GB/s=10kb=10000位。17.在物理层扩展以太网 10BASE-T两台主机之间距离不超过200m（主机与集线器之间最大距离100m） 使用光纤来扩展主机和集线器之间的距离 使用多个集线器构成多级星型结构的以太网 问题是：扩大了冲突域若不同的系使用不同的以太网技术（数据率不同），不能用集线器连接。18.在数据链路层扩展以太网 使用网桥 网桥工作在数据链路层，根据MAC帧的的目的地址对收到的帧进行转发或过滤 冲突域独立，网桥不会

26、向所有的端口转发MAC帧，而先检查此帧的目的MAC地址 网桥：点对点通信依靠转发表（路由目录）来转发帧网桥转发帧的时候，不改变帧的源地址按照存储转发的方式工作 中继器 广播域扩展、冲突域扩展、半双工 网桥 广播域扩展、冲突域依旧独立、全双工 交换机 每个点相互不干扰，没有冲突问题、没有最短帧长问题、全双工19.广播风暴：传播过多的广播信息而产生网络堵塞20.透明网桥，计算题要会做 P书111图3-34表示有五个站点分别连接在三个局域网上，并且用网桥1和2连接起来。每一个网桥都有两个接口（1和2）。在一开 始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧：A发送给E，C发送给

27、B，D发送给C，B发送给A。试把有关数据填写在表3-2中。发送的帧网桥1的转发表网桥1的处理网桥2的转发表网桥2的处理地址接口地址接口AEA1转发、写入转发表A1转发、写入转发表CBC2转发、写入转发表C1转发、写入转发表DCD2写入转发表、丢弃D2转发、写入转发表BAB1写入转发表、丢弃接收不到该帧网桥自学习，查看转发表中和源地址是否有匹配的，如果没有，写入转发表，如有，更新该项目转发帧，查看转发表中与目的地址匹配的，如果没有，则通过其他接口转发，如有，则按照转发表中给出的接口转发。ps：若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则丢弃该帧。21.多接口网桥以太网交换机 以太网交换机实质就

28、是一个多接口的网桥，每个接口都直接与主机或另一个集线器相连（普通网桥接口往往是连接到一个网段），全双工 优点：用户在通信时独占带宽，以太网交换机一般具有多种速率接口22.利用以太网交换机可以很方便的实现虚拟局域网VLAN虚拟局域网是由一些局域网的网段构成的与物理位置无关的逻辑组。每一个VLAN的帧都具有一个标识符指明这个帧的工作站eg.各个年级的语文组长、数学组长、英语组长分别构成一个VLAN在虚拟局域网上的每一个站都可以收到同一个虚拟局域网上其他站的广播信息，虽然他们没有连接到同一个以太网交换机上。23.802.3ac增加了4字节VLAN标记位24.802.3u 即100BASE-T的高速以

29、太网 使用交换式集线器提供很好的服务，在全双工方式下工作无冲突发生 对比10BASE-T，速率提高了10倍，故要么距离缩短10倍，要么最短帧长扩大10倍 而在100Mb/s的以太网中，现在采用的是保持最短帧长不变，则争用期变为5.12s（512bit/100M=5.12s）,帧间最小间隔0.96s（96比特时间），都是10M以太网的1/1025.802.3z 即1000BASE-T的千兆以太网第四章1. 两种连接无连接分组交换 Internet面向连接电路交换（物理连接） 电信2. 虚电路是逻辑上的一种连接，分组沿着这条逻辑连接存储转发，但并非真正建立了物理连接。（通信前先建立连接）3. 网络

30、层只提供简单灵活、无连接、尽最大可能交付的数据报服务、不保证可靠性（无连接）4. 网络协议IP由路由器实现 802.3协议由适配器（网卡）实现5. 与IP协议配套的协议 ARP地址解析协议 ICMP网际控制报文协议 IGMP 网际组管理协议6. 将互联网连接起来需要一些中间设备： 物理层用转发器、数据链路层用网桥、网络层用路由器、网络层以上的中间设备叫网关7. 互联网可以由多种异构网络互连而成8. IP地址32位 A类 1126 B类 128191 C类 192223 A类地址第一位固定为0，可指派的网络号27-2（0为“本网络”，127为“环回测试”）主机数224-2，全0为网络号，全1为广

31、播地址 B类地址前两位固定为10，可指派的网络号214-1（不指派），最小主机数216-2，全0为网络号，全1为广播地址 C类地址前三位固定为110，可指派的网络号221-1（不指派），最小主机数28-2，全0为网络号，全1为广播地址9. IP地址与MAC地址的区别 IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是逻辑地址（因为IP地址是依靠软件实现的） MAC地址是数据链路层和物理层使用的地址，是物理地址 MAC帧使用的目的地址、源地址都是硬件地址，都放在了帧的首部 只有网络层才可以看见封装在IP数据报中首部里的源IP地址和目的

32、IP地址 总之，IP地址放在IP数据报的首部；MAC地址放在MAC帧的首部10. ARP将IP地址转换成MAC地址 用途是为了将网络层的IP地址（32位）解析出在数据链路层使用的MAC地址（48位） 但IP协议使用了ARP协议，故将它归为网络层（数据链路层用不到IP地址，所以ARP不在数据链路层） ARP高速缓存中存放了一张IP地址到硬件地址的映射表11. IP数据报格式4B4B4B4B4B版本：IPV4，IPV6首部长度：4bit，20B的固定长度首部，40B的可选部分 由于需要用4位来表示最大可能达到60B的首部长度 故1位代表4位，即0101代表5*4=20B字节 1111代表15*4=

33、60字节（最长首部） 当IP分组的首部不足4字节的整数倍时，补足 因此IP数据报的数据部分永远都是4字节的整数倍开始区分服务：一般不用总长度：字段长度16位，单位字节，故IP数据报的最大长度216-1=65535字节 由于数据链路层中数据帧的数据字段最大长度（最大传送单元MTU）=1500字节 故IP数据报（首部+数据）不可以大于1500字节 若数据报太大，则分片，那“总长度”字段则是该分片的首部长度+数据部分标识：每产生一个数据报，计数器加一并将改值赋给标识字段，但是这并不是序号，因为IP数据报并不是顺序接收。具有相同标识的数据报片在目的站组装成原来的数据报。标志：MF=1表示后面还有分片；

34、MF=0表示这是最后一个分片 DF=1表示不能分片；DF=0表示可以分片MF：More Fragment DF：Don't Fragment片偏移：13位，相对于数据字段的起点，该片从何开始，片偏移以8B为单位 故每个分片的长度一定是8B（64位）的整数倍协议：8位，协议字段是为了目的主机的IP层知道将数据上交给哪个处理过程（传输层中的TCP，UDP，还是ICMP，IGMP）首部检验和：不检查IP数据报的内容源地址、目的地址都是32位的IP地址12. 路由表（目的网络地址，下一跳地址） 到达最后一个路由器，直接交付13. 默认路由记作14. IP数据报中并没有下一跳路由器

35、地址，那么待转发的数据报怎么找到下一跳路由器？ 当路由器收到一个待转发的数据报时，查找路由表得到下一跳的IP地址，将其交给数据链路层的网络接口软件，使用ARP将其转换成MAC地址并放在链路层的MAC帧的首部，然后根据这个硬件地址找到下一跳的路由器。15. 子网划分 从主机号中借几位用作子网号，则主机数目减少 IP地址:= <网络号> ,<子网号> ,<主机号>16. 由于有了子网号，无法区分主机号和网络号，故使用子网掩码来解决 网络号、子网号为1，主机号为0 IP地址&子网掩码=网络地址 例题：已知IP地址4，子网掩码255.2

36、55.192.0，求网络地址？IP地址 1000_1101.0000_1110.0100_1000.0001_1000子网掩码 1111_1111.1111_1111.1100_0000.0000_0000二者相与 1000_1101.0000_1110.0100_0000.0000_0000网络地址 17. 使用子网划分后，路由表包括：目的网络地址、子网掩码、下一跳 从收到的数据报中提取IP地址D 对路由器直接相连的网络逐个检查，将IP地址分别与各网络的子网掩码做“逻辑与”，看结构是否和相应的网路地址匹配，若匹配，直接交付（把D转换成物理地址，再把数据报封装成帧，发送该

37、帧） 若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报交给路由表中的下一跳路由器 对路由表中的每一行，将子网掩码和D做“逻辑与”，结果为N，如果N和该行的网络地址匹配，则把数据传给路由表中指定的下一跳的路由器 若路由表中有默认路由，将数据报交给默认路由 转发分组出错18.无分类编制CIDR（超网） IP地址:= <网络前缀> ,<主机号> eg.某CIDR地址池中的IP地址 /20 说明了20位作为网络号，12位作为主机号 斜线后面的数字表示了子网掩码中有多少个1 CIDR地址池中地址都是2n19. 路由表中包含：网络前缀、下一跳地址 可能有不止

38、一个的匹配结果，选择网络前缀最长的那一个20. ICMP ICMP不是高层协议、它封装在IP数据报中 ICMP差错报告报文终点不可达源点抑制（由于拥塞丢弃数据报时，通知源点放慢发送速率）时间超过（路由器收到生存时间为0的数据报，丢弃，并通知源点）参数问题改变路由（重定向）ICMP差错报文的数据部分是出差错的IP数据报的首部+TCP/UDP的前8B（目的端口、源端口、序号（对于TCP）21. ICMP的重要应用就是ping，用来测试两台主机之间的连通性。ping是应用层直接使用网络层的ICMP22. 路由算法 衡量的度：cost（跳点数、距离、时延） 算法应能适应网络的通信量和网络拓扑的变化（动

39、态），同时 算法应具有稳定性（当通信量和网络拓扑相对稳定的时候，路由不应该不停变换） 二者对立统一 静态路由选择（非自适应路由选择） 动态路由选择（自适应路由选择）23. 自制系统AS（autonomous system） 在单一技术下管理的一组路由器 AS对其他AS表现出一个单一和一致的路由选择策略 IGP内部网关协议RIP-部分，OSPF-全局：在一个AS内部使用的路由选择协议 EGP外部网关协议：将路由选择信息传递到另一个AS24. 内部网关协议 RIP 分布式基于距离向量的路由选择协议：每一个路由都要不停的与其他路由交换信息 RIP允许一条路径只能包含15个路由器，距离16代表不可达

40、仅和相邻的路由交换信息 交换的信息是当前本路由器的路由表 按固定时间间隔交换信息 路由表（目的网络N，距离d，下一跳地址X） RA收到RB发来的路由信息 首先把RB中的所有距离+1，下一跳路由器改为RB 和RA比较每一条记录（1）如果没有，加入（2）如果目的网络一样，且下一跳路由器一样，更新（3）如果目的网络一样，但下一跳路由器不一样，比较距离，小的那个填入缺点：好消息传播快，坏消息传播慢优点：实现简单、开销小25. RIP协议报文格式RIP协议使用传输层的用户数据报UDP进行传输，所以RIP是传输层的协议地址族标识符：如果采用IP地址，该字段为2路由标记：填入的是自治系统号（ASN）RIP报

41、文的最大长度 4+20*25=504B26.内部网关协议OSPF（开放最短路径优先） 最主要的特征：使用分布式链路状态协议，而不是像RIP使用距离向量协议 全局：收集全网的链路状态信息，一致性好，收敛性好 和本自治系统的所有路由交换信息洪泛法 发送的信息是与本路由相邻的所有路由的链路状态（链路状态说明本路由和哪些路由相邻，以及“度量”费用、距离、时延） 只有当链路状态发生改变的时候，才使用洪泛法，而RIP是定期交换路由表信息 每一个路由器都知道全网的拓扑结构 OSPF优点：更新快，收敛快，适用于规模很大的网络 OSPF将AS划分成“区域”，将洪泛法使用的范围局限在“区域”内 区域边界路由器：R

42、3，R4，R7主干路由器：R3，R4，R5，R6，R7自治系统边界路由器：R6OSFP没有使用传输层的UDP而是使用IP数据报传送（RIP协议用UDP传送）OSPF使用的是可靠的洪泛法用seq（序列号），age（寿命）解决洪泛法的数据膨胀问题27. 外部网关协议BGP（了解即可）28. 物理层集线器 数据链路层交换机 MAC地址48位 网络层路由器 IP地址 转发端口 路由算法29. NAT路由器：不同的私网访问同一个外网IP 使用一台路由器在你的专用网络中的PC之间实现互联网介入共享的技术题目：1.网络层向上提供的服务有哪两种？是比较其优缺点。  网络层向传输层提供

43、60;“面向连接”虚电路（Virtual Circuit）服务或“无连接”数据报服务 前者预约了双方通信所需的一切网络资源。优点是能提供服务质量的承诺。即所传送的分组不出错、丢失、重复和失序（不按序列到达终点），也保证分组传送的时限，缺点是路由器复杂，网络成本高； 后者无网络资源障碍，尽力而为，优缺点与前者互易2.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？  物理层中继系统：转发器 数据链路层中继系统：网桥或桥接器网络层中继系统：路由器。 网桥和路由器的混合物：桥路器网络层以上的中继系统：网关3. 试简述RIP，OS

44、PF路由选择协议的主要特点。 主要特点RIPOSPF网关协议内部内部路由表内容目的网，下一站，距离目的网，下一站，距离最优通路依据跳数费用算法距离矢量链路状态传送方式运输层UDPIP数据报其他简单、效率低、跳数为16不可达 、好消息传的快，坏消息传的慢效率高、路由器频繁交换信息规模大、统一度量为可达性第五章1. 传输层 提供端到端的之间的传输屏蔽通信子网的差异（可靠/不可靠）区分应用进程 提供了面向连接（TCP）/无连接（UDP）服务 但是无连接一定不可靠吗？非也，但是如果是不可靠的服务，则选择无连接，追求速度 可靠性指不丢不错不乱2. 网络层是主机与主机之间的逻辑通信（虚通信）IP协议作用范

45、围 传输层是应用进程与应用进程之间的逻辑通信 传输层协议作用范围3. 传输层重要的功能：复用、分用 复用：不同的应用进程可以使用同一个传输层协议传输数据（加上适当的首部） 分用：传输层在剥去报文的首部之后可以把这些数据正确地交给目的应用进程分用复用网络层传输层通信子网资源子网传输层面向用户，用户通过传输层调用通信子网传输层需要对收到的报文进行差错检验，在网络层，IP数据报的检验和字段只检验首部不检验数据部分4. 当传输层使用TCP协议时，虽然下面的网络层是不可靠的（尽力交付），但是这条逻辑通信信道相当于一条全双工的可靠信道 当传输层使用UDP协议时，这条逻辑通信信道仍然是一条不可靠的信道5.

46、UDP用户数据报协议 UDP用户数据报 不提供可靠交付，不作出任何确认 TCP 传输控制协议 TCP报文段 提供可靠的、面向连接的服务，增加许多的开销（确认、流量控制、计时器等）使用TCP协议的应用和应用进程电子邮件SMTPTCP远程终端接入TELNET（远程终端协议）TCP万维网HTTPTCP文件传输FTPTCP使用UDP协议的应用和应用进程名字转换DNSUDP文件传送TFTP（简单文件传送协议）UDP路由选择协议RIP（路由信息协议）UDPIP地址配置DHCPUDP网络管理SNMP（简单网络管理协议）UDP远程文件服务器NFS（网络文件系统）UDPIP电话专用协议UDP流式多媒体通信专用协

47、议UDP多播IGMP（网际组管理协议）UDPps：IP层就是网络层6. 端口号：只是标志本计算机应用层中的各个进程在和传输层交互时的层间接口，在不同的计算机中，相同的端口号没有关联7.两台计算机通信，需要知道对方的IP地址（找对方的计算机），还要知道端口号（找对方计算机中的应用进程） 常用熟知端口号FTPTELNETSMTPDNSTFTPHTTPSNMPSNMP(trap)212325536980161162服务器的端口号010238. UDP在IP数据报服务之上增加了很少的一点功能：复用、分用和差错检验 UDP的主要特点： 无连接 尽最大努力交付，不保证可靠性 面向报文，即UDP对应用层交下

48、来的报文，既不合并，也不拆分，加上UDP首部后交给网络层，可能太短（至少46B），也可能太长（超过1500B），此时IP层需要切片 没有拥塞控制，适用于实时应用（IP电话，实时视频会议） 支持一对一，一对多，多对一的交互通信 首部只有8个字节（TCP首部20个字节）检验和：检查用户数据报在传送过程中是否出错，出错丢弃伪首部是在计算检验和时候临时增加的，不会向下传送也不会向上递交8. TCP特点： TCP是面向连接的传输层协议 每一条TCP连接只有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点（一对一） TCP不支持广播和多播 TCP提供可靠交付，无差错（差错校验）、不丢失（时钟和重传机制）、不重复（发

49、送和接受）并且按序到达（面向连接） 全双工通信，TCP连接的两端都有发送缓存和接受缓存 面向字节流，TCP不知道应用程序交下来的数据的结构，也不知道字节流的含义。 TCP不保证接收方的应用程序接收到的数据块数目=发送方的应用程序所发送的数据块的数目发送方的窗口尺寸接收方的窗口尺寸此处要做流量控制和拥塞控制发送方的窗口尺寸网络的承载能力10. 停等协议目的：实现可靠性传送字节的大小由发送缓存决定，可能缓存中同时有几个应用进程的数据块超时重传：A只要超过一定的时间仍然没有收到B发来的确认，就认为之前发送的分组丢失了，重传M1（每一个分组都有超时计时器）ps：若ACK丢失，用序号区分是对哪一个M1的

50、确认（分组和确认分组都要编号）重传时间>数据在分组传输中的平均往返时间ACK也需要序号停等协议简单，但是缺点是信道利用率太低（往返时间RTT远大于分组发送时间）如何解决？ 流水线传输（累计确认） 分组1,2,3,4,5,6 对分组6确认说明之前的分组都已经收到了 ACK=1，ack=7（期待确认，期待之后发送分组7） 但是如果发送中分组3丢掉了，这时接收方发送ack=3，发送方必须重新发送分组3,4,5,6，这叫做回退N协议（第N字节出错，后面所有的字节全部重传，但是接收窗口尺寸=1，若收到了分组3的确认，说明分组1,2,3都已近收到了）11. TCP报文的格式TCP虽然是面向字符流的，

51、但是传输的数据单元是TCP报文段，TCP首部最小20字节，最大20+4n序号：TCP传输的每一个字节都按顺序编号，首部中序号字段的值是本报文段发送的数据的第一个字节的序号。eg.序号段301，而携带的数据有100B，则该报文数据的第一个字节的序号是301，最后一个字节的序号是400.下一个报文段的数据序号从401开始确认号：期待确认 ack若ack=N，则表明到N-1为止的所有数据都已经确认收到确认ACK：ACK=1时确认号ack才有效（ACK=0，表示只发送数据，不做确认）推送PSH：类似加急件，若PSH=1，则接收方不等到整个缓存填满了才上交应用进程，而是直接交付复位RST：RST=1时，

52、说明TCP连接中出现严重错误，必须释放连接同步SYN：当SYN=1，ACK=0时，表明这是一个连接请求报文段，若对方同意建立连接，则回复SYN=1，ACK=1窗口：窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口大小的依据（因为发送方的窗口尺寸接收方的窗口尺寸）12.滑动窗口协议（可靠性的保证）（1） 停等协议：发送窗口尺寸=1 接收窗口尺寸=1（2） 回退N协议：发送窗口尺寸>1 接收窗口尺寸=1（3） 选择重传协议：发送窗口尺寸>1 接收窗口尺寸>1只重传出错序号，等超时计时器时间到了，会直接重传同一时刻，发送方的发送窗口尺寸并不总是=接收方的接收窗口尺寸对于不按序到达的数据，先存

53、放在接收窗口中，等到缺少数据全部到达后，再一起提交13. 超时重传时间新的RTTS=（1-）*（旧的RTTS）+*（新的RTT样本）推荐=1/814. TCP的流量控制（发送方的发送窗口尺寸接收方的处理能力） 可以利用可变窗口（滑动窗口机制）因为此时201还没到，并且接受窗口里有301,401（一共300）ACK=1，ack=201，rwnd=300ps：只有当ACK=1时，ack才有意义若A一直等不到B发来的（rwnd=xxx）非零窗口尺寸（B已经发了，但是中途丢失了），二者忙等待。持续计时器解决该问题，当有一方收到rwnd=0的通知，就启动该计时器15. TCP的拥塞控制（发送方的发送窗口不能大于网络的承载能力） 增加可用资源 减少分组数 慢开始和拥塞避免发送方维持一个拥塞窗口cwnd，动态变化，使发送窗口=拥塞窗口慢开始门限ssthresh（初始16）cwndsst