网络及其计算复习

作者: 有点大的青椒 | 来源:发表于2019-01-05 20:48 被阅读0次

如有谬误，欢迎指正

第一章

简述分组交换的要点

报文分组，加首部。
经路由器储存转发。
在目的地合并。

比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点

电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。
时延小，但是独占信道，利用率低。
报文交换
信道利用率相对较高，时延较长。
分组交换
信道利用率高时延小，总结就是高效、灵活、迅速、可靠。
缺点是加入了大量控制信息，技术实现复杂。

网络协议三个要素及其含义

语法，即数据与控制信息的结构或格式。
语义，即发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
同步，即事件实现顺序的详细说明。

试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。

实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
协议栈:指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构。

其他

计算机网络是由若干结点和连接这些节点的链路组成。
互联网是指路由器把一个个网络连接到一起，形成的网络的网络。
ISP分为：主干ISP、地区ISP和本地ISP
IXP指换联网交换点
网络边缘部分-主机（端系统）组成-用户使用-通信和资源共享
网络核心部分-路由器组成-为边缘部分提供服务-连通性和交换
互联网之所以能够向用户提供许多服务，就是因为两个特点，连通性和共享。
共享指资源共享，包括信息共享、软件共享、硬件共享。
客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
对等连接指两台主机在通信时不区分请求方和服务方，P2P。
交换就是按某种方式动态地分配传输线路的资源。
网络按作用范围分为：广域网、城域网、局域网、个人区域网。
网络按使用者进行分类：公用网、专用网。
通常速率以 $10^3$ 来划分层次k、m、g等，单位bit/s。
在表示数据块大小的时候采用 $2^{10}$ 来划分K、M、G等,单位应当注意是B(byte)还是b(bit)。
吞吐量是指单位时间内通过某个网络的实际数据量。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时间。
时延带宽积=传播时延 * 带宽
$有效数据率=\frac{数据长度}{发送时间+RTT}$
五层协议体系结构：应用层、运输层（TCP\UDP协议）、网络层（IP协议）、数据链路层、物理层。
集线器特点。

使用集线器的以太网逻辑上认识一个总线网，同一时刻只允许一个站发送数据。
有许多接口。
工作在物理层，不进行碰撞检测。
采用专门芯片，进行自适应串音回波抵消。

第二章

物理层四个特性：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。
通信系统分为：源系统、传输系统和目的系统。
信号分为两大类：模拟信号（连续），数字信号（离散）。
从通信的双方信息交互的方式看分为：单向通信（单工通信）、双向交替通信（半双工通信）、双向同时通信（全双工通信）。
来自信源的信号称为基带信号。
经过载波调制后的信号称为带通信号，而使用载波的调制称为带通调制。
四种编码方式：不归零制、归零制、曼切斯特编码、差分曼切斯特编码。
信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比。
$信噪比（dB)=10 log_{10}(S/N)(dB)$
香农公式指明了信道的极限信息传输速率C。
$C=Wlog_2(1+S/N)$
传输媒体也称传输介质或传输媒体。分为导引型传输媒体和非导引型传输媒体。
同轴电缆是由内导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层和保护塑料外层所所组成。
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光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯（高折射率）和包层（低折射率）构成双层通信圆柱体。
可以存在多条不同角度入射的光纤在同一光纤中传输，这种光纤称为多模光纤。
光纤直径减小到只有一个光的波长，不会产生多次反射，单模光纤。
传统微波通信：地面微波接力通信和卫星通信。
卫星通信，距离远，通信费用与通信距离无关。传播时延较大。
最基本的复用技术是频分复用（FDM）和时分复用（TDM）。
波分复用WDM就是光的频分复用。
码分复用CDM,更多的是码分多址CDMA，多用户同一时间同样频带通信。抗干扰能力强，类似白噪声的频谱。（我猜有个计算题，信不信由你）

第三章

链路是指从一个结点到相邻结点的物理线路。
数据链路是由通信协议和软件加到链路上构成的。 网络适配器来实现这些协议。
点对点信道的数据链路层的协议数据单元———帧。
在互联网中，网络层协议数据单元就是IP数据报（简称数据报、分组或包）。
数据链路层协议的三个基本问题：封装成帧、透明传输和差错检测。
封装成帧就是在一段数据的前后添加首部（SOH 0x01)和尾部(EOT 0x04)，构成帧。
数据中出现SOH或者EOT时应当插入转义字符ESC 0x1B，这种方法称为字节填充或者字符填充。
转义字符本身也需要转义。
比特在传输中可能出错，叫比特差错。
在一段时间内，传输错误的比特占传输比特总数的比率称为误码率BER。
数据链路层广泛使用循环冗余检验CRC。（计算题，上书上看详细例题）
需要注意的CRC是并不保证可靠传输。zongxianw
传输差错两类，比特差错和没有出现比特差错，却出现了帧丢失、帧重复或帧失序。
在CRC的基础上增加帧编号、确认和重传机制。
点对点协议PPP是目前使用得最广的数据链路层协议。
PPP协议的组成。
- 一个将IP数据包封装到串行链路的方法。
- 一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP。
- 一套网络控制协议NCP。
零比特填充：只要发现5个连续的1，则立刻填入一个0。
共享信道技术两种方法。静态划分信道和动态媒体介入控制（随机接入和受控接入）。
计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器进行的，接口版形式的适配器，又称网络接口卡，简称为网卡。
适配器所实现的功能包含了数据链路层及物理层两个层次的功能。
CSMA/CD意思是载波监听多点接入/碰撞检测。
载波监听就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机也在发送。也就是检测信道，不管在发送前发送中每个站都必须不停地检测信道。
碰撞检测也就是边发送边监听，即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压变化情况。
CSMA/CD协议使用时，一个站不可能同时进行发送和接受（但必须边发送边监听信道）。因此该协议不可能全双工，只能半双工。
传统以太网最初是使用粗同轴电缆，后来演进到使用比较便宜的细同轴电缆、最后到双绞线。
以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一些可靠性非常高的设备，叫做集线器。
10BASE-T的标准802.3i。10代表10Mbit/s的数据率，BASE表示连接线上的信号是基带信号，T表示双绞线。通信距离较短，每个站到集线器的距离不超过100m。
以太网中定义了参数 $a=\frac{t}{T_0}$ ，其中t表示端到端时延， $T_0$ 表示帧的发送时间。 $a->0$ 时，表示只要一发送碰撞就能检测出来，停止发送。
硬件地址又称物理地址或MAC地址，是一种48位的全球地址。
适配器有过滤功能，收到一个MAC帧就先用硬件检查MAC帧种的目的地址。
MAC帧包括三种，单播帧，广播帧，多播帧。
在三个系的以太网互连起来之前，每一个系的10BASE-T以太网式一个独立的碰撞域（冲突域）。
最初拓展以太网使用网桥，对收到的帧根据其MAC帧的目的地址进行转发和过滤。
后来是交换机，工作在数据链路层。
虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。
虚拟局域网只是局域网给用户提供的一种服务。
虚拟局域网限制接收广播信息的计算机数，避免因为传播过多广播信息（广播风暴）而引起性能恶化。

第四章

1.虚电路服务与数据报服务的对比。

试试	虚电路服务	数据报服务
思路	可靠通信应当由网络来保证	可靠通讯应当由用户主机来保证
连接的建立	必须有	不需要
终点地址	仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号	每个分组都有终点的完整地址
分组的转发	属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发	每个分组独立选择路由进行转发
当结点出故障时	所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作	出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化
分组的顺序	总是按发送顺序到达终点	到达终点时不一定按发送顺序
差错处理和流量控制	由网络负责，也可以由用户主机负责	由用户主机负责

网际协议IP式TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。与IP协议配套使用的还有三个协议，地址解析协议ARP，网际控制报文协议ICMP，网际组管理协议IGMP。
网络互连的四种中间设备。物理层-转发器。数据链路层-网桥或桥接器。网络层 -路由器。网络层以上-网关。
IP地址的编址三个阶段，分类的IP地址，子网的划分，构成超网。
IP地址中的网络号字段和主机号字段。
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从层次的的角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层所用的地址，是一种逻辑地址。
ARP协议的用途式为了从网络层使用的IP地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址。
划分子网后在本单位内部就变成了三级IP地址:网络号，子网号和主机号。
路由表必须包括目的网络地址，子网掩码，下一跳地址。
CIDR无分类编址。
= =消除了传统的A类B类C类地址以及划分子网的概念。
把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个CIDR地址块。
路由器结构分为两大部分：路由选择和分组转发。
IPV6把地址从IPV4的32位增大到4倍，即增大到128位。
IPV6数据报目的地址。单播、多播、任播。
为了使地址简洁，IPV6采用冒号十六进制记法。
IPV6地址分类了解一下。

第五章

面向连接的TCP和无连接的UDP。
用户数据包协议UDP，传输控制协议TCP。
常用的熟知端口号。

FTP-21
TELNET-23
SMTP-25
DNS-53
TFTP-69
HTTP-80
SNMP-161
SNMP-162(trap)
HTTPS-443

UDP 的主要特点是：

UDP是无连接的。
UDP尽最大努力交付，所以不保证可靠交付。
UDP是面向报文的。
UDP没有拥塞控制。
UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
UDP的首部开销小(8个字节)。

UDP首部四个字段。

源端口
目的端口
长度
检验和

TCP把连接作为最基本的抽象。
套接字socket=IP地址：端口号
理想的传输条件有以下两个特点。
　- 传输信道不产生差错。
　- 不管发送方以多快的速度发送数据，接收方总是来得及处理收到的数据。
A发送分组的时间为 $T_D$ ,B发送确认分组的时间为 $T_A$ ,往返时间为RTT。
$信道利用率U=\frac{T_D}{T_D+RTT+T_A}$
超时重传机制计算 $新RTT_S＝(1-\alpha)*(旧的RTT_S)+\alpha*x新的RTT样本$
$RTO=RTT_S+4*RTT_D$
$新的RTT_D=(1-\beta)*(旧的RTT_D)+\beta*|RTT_S-新的RTT样本|$
流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。
计算机网络中的链路容量、交换节点中的缓存和处理机等都是网络资源。
对于某一资源需求超过可用资源，即会拥塞。
拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。
流量控制往往指点对点通信量的控制。
TCP拥塞控制的算法四种。(计算题）