7、 非特征性能:费用,质量,标准化,可靠性,可扩展性和可升级性,易于管理和维护。
8、 计算机网络体系结构
OSI/RM一一一开放系统互连参考模型(法律上的国际标准);
TCP/IP一一一事实上的国际标准;
协议一一一为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
三要素: 语法 (结构和格式),语义 (动作), 同步 (顺序);
分层的好处:①各层之间是独立的;②灵活性好;③结构上可分割开;④易实现和维护;⑤能促进标准化工作。
五层体系结构 :
● 应用层:为用户正在运互的程序提供服务;(HTTP,SMTP,FTP);
● 运输层:负责进程之间的通信提供服务(TCP报文段,UDP用户数据包)(复用和分用);
● 网络层:负责分组交换网上的不同主句提供通信服务(IP);
● 数据链路层:将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻节点(主机和路由器之间或路由器之间)间的链路上“透明”地传送帧中的数据:
● 物理层:透明地传送比特流(双绞线、同轴电缆等不在物理层)。
9、 实体、协议、服务之间的关系
实体一一任何可发送或接受信息的硬件或软件进程;
协议——控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合;(水平的)
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 (垂直的)。
要实现本层协议,还需要使用下层所提供的服务。
同一系统相邻两层的实体进行交互的地方,称为服务访向点SAP (Service Access Point)。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
IP over Everything Everything over IP
10、 计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合=
11、网络体糸结构两层的实体间交换信息的位置称为SAP服务访问点。
12、计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构。
13、 电路交换没有采用存储转发机制的交换方式。
14、 网络接口层、网际层、运输层和应用层属于TCP/IP体系结构的层次。
1、基本概念
机械特性(接口);电气特性(电压范围);功能特性(电压的意义);规程特性(顺序)
2、数据通信糸统(源系统一>传输系统一>目的系统)
● 数据(data)——运送消息的实体。
● 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。
● “模拟的"(analgous)——代表消息的参数的取值是连续的。
● “数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。
● 码元(code)一一在使用时间域(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。
3、信道
● 单向通信(单工通信)——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
● 双向交替通信(半双工通信)一一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)。
● 双向同时通信(全双工通信)一一通信的双方可以同时发送和接收信息。
● 基带信号一一一来自信源的信号,为使信道能够传输低频分量和直流分量,需要进行制 基带调制(仅对汲形进行变换);
● 带通调制(使用载波调制):①调幅;②调频;③调相;
4、信道的极限容量
两因素:
● 信道能够通过的频率范围(码间串扰)一一加宽频带;
● 信噪比一一信号的平均功率和噪声的平均功率之比:
极限信息传输速率C—W Iog2(1+S/N) b/s;低于c即可实现无差错传输,让每个码元携带更多比特的信息量;
5、 传输媒体
导向型传输媒体:
● 双绞线(衰减随着频率的升高而增大):①屏蔽双绞线STP(Shielded Twisted Pair)(加强抗电磁十扰能力),②无屏蔽双绞线UTP (Unshielded Twisted Pair)
● 同轴电缆(用于传输较高速率的数据):①50 Ω同轴电缆;②75Ω同轴电缆
● 光缆:①多模光纤②单模光纤(光纤直径下只有一个光的波长)
非导向型传输媒体:
● 短波通信(靠电离层的反射);
● 微波通信:①地面微波接力通信(中继站);②卫星通信(较大的传播时延);
6、 信道复用技术
频分复用:所有用户在同样的时间占用不同的资源;
时分复用(同步):所有用户在不同的时间用同样的频带宽度;(更有利于数字信号的传输);
统计时分复用(异步):动态分配时隙;
波分复用:光的频分复用:
码分复用(码分多址CDMA):不同的码型;每个站分配的码片序列不仅必须各不相同,并且还必须互相正交(orthogonal)(相乘为0,0为-1)在实用的系统中是使用伪随机码序列。
任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1;
任何一个码片向量和该码片反码的向量自己的规格化内积都是-1;
任何一个码片向量和其他码片向量的规格化内积都是0;
7、 宽带接人技术
● ADSL
把0-4kHz低端频谱留给传统电话使用,而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
上行和下行带宽不对称;
极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系;
离散多音调DMT一一频分复用;
组成:数字用户线接入复用器(DSLAM)、用户线和用户家中的一些设施;
● 光纤同轴混合网HFC
基于CATV网(树型拓扑结构,模拟技术的频分复用)改造的;使用光纤模拟技术,采用光的振幅调制AM;
节点体系结构一一一模拟光纤连接,构成星形网;提高网络的可靠性,简化了上行信道的设计;
比CATV网更宽的频谱,且具有双向传输功能;
8、IEEE802.3的10BASE-T标准规定从网卡到集线器的最大距离为100米。
9、 双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线按一定密度相互绞合而成,这样可降低信号干扰的程度。
10、 当描述一个物理层接口引脚在处于高电平时的含义时,该描述属于功能特性。
11、10BASE-T通常是指双绞线。
12、假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16 个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率(b/s)?
答:C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s
13、 共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为
现收到这样的码片序列S:( - 1 + 1 - 3 + 1 - 1 - 3 + 1 + 1)。问哪个站发送数据了?发送数据的站发送的是 0还是1?
1、两种信道:①点对点信道;@广播信道。
2、链路(物理链路)之间没有任何节点。
3、数据链路(逻辑链路)与链路不一样,数据链路还加上实现通信协议的硬件(网络适配器)和软件。
4、帧一一协议数据单元。
5、三个基本问题:
● 封装成帧一一加上首部和尾部进行帧定界;
● 透明传输——字节填充,加上转义字符ESC ( 1B);
● 差错检测一一循环冗余检验CRC。进行模二运算得到的余数(比除数少一位)作为冗余码,数据加上冗余码在除以除数P,得到的余数为0即为无差错。
凡是接收端数据链路层接受的帧均无差错(无比特差错);
要做到“可靠传输”(即发送什么就收到什么)就必须再加上帧编号、 确认和重传机制。
6、 点对点协议PPP
● 特点:①简单(这是首要的要求);②封装成帧(帧界定符);③透明性;④多种网络层协议(IP、IPX)
⑤多种类型链路(串并,同异,高低,电光,动静);⑥差错检测(立即丢弃);⑦检测连接状态(短时间自动检测);⑧最大传送单元(数据部分的最大长度);⑨网络层地址协商;⑩数据压缩协商(不要求标准化)
● 不需要的功能:①纠错(不可靠传输);②流量控制(由TCP负责);③序号(不是可靠传输,在无线时可用);④多点线路(不支持一主对多从);⑤半双工或单工链路(只支持全双工)
● 组成:
一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
链路控制协议LCP (Link control Protocol)(数据链路)
网络控制协议NCP (Network Control Protocol)一一用于支持不同的网络层协议
● 帧格式
字节填充一一转义字符(0x7D);
零比特填充一一一5个1后加0;
建立过程
物理链路一>LCP链路一>鉴别的LCP链路(PAP)—>NCP链路(IP协议对应IPCP)
7、局域网数据链路层
● 局域网的特点:
网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点范围均有限,具有广播功能,便于扩展,提高系统的R(可靠) A(可用)S(生存)。
● 局域网的拓扑:星形网,环形网(令牌环形),总线网(CSMA/CD和令牌传递),树形网(频分复用的宽带局域网);
● 共享信道:①静态划分信道②频分复用③时分复用④波分复用⑤码分复用⑥动态媒体接入控制(多点接入)⑦随机接入⑧受控接入,
如多点线路探询(polling),或轮询。
● 以太网的两个标准一一一DIX Ethernet V2 和 IEEE802.3
● 适配器的作用:①进行串行/并行转换。②对数据进行缓存。③在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
④实现以太网协议。
● CSMA/CD(载波监听多点接,碰撞检测)协议
实施通信简便的两个措施:
①采用无连接的工作方式(不编号,不确认);
②曼切斯特编码(一分为二)
对点接入一一总线型网络;
载波监听一一一发送前先监听;
碰撞检测(冲突检测)一一一边发送边监听,发送的不确定性;
半双工通信
争用期(碰撞窗口)一一截断二进制指数退避(动态退避)
最短有效帧长度为64字节;
强化碰撞一一一人为十扰信号;
帧间最小间隔为9.6微秒;
8、 使用广播信道的以太网
● 集线器的星形拓扑
物理上星形网,逻辑上总线网;多接口;
工作在物理层,简单地转发比特,不进行碰撞检测;
● 以太网的信道利用率
成功发送一个帧占用信道的时间=T(帧长除以发送速率)+t;
参数a: a = t/T0,越小越好,帧长度要够长;
极限信道利用率Smax = 1/(1+a);
● 以太网的MAC层
名指出我们所要寻找的那个资源, 地址指出那个资源在何处,路由告诉我们如何到达该处;
RA一一一注册管理机构:
OUI一一一一组织唯一标识符(公司的);
EUI—扩展唯一标识符;
适配器检测MAC帧中的目的地址是否发往本帧一一一一单播,广播,多播;最常用的MAC帧是以太网V2的格式:
利用曼切斯特编码来确定长度;
帧间最小间隔导致不需要帧结束定界符:
以太网不负责重传丢弃的MAC帧;
9、 在物理层扩展以太网
● 光纤扩展
● 集线器扩展
优点:①使原来属不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。②扩大局域网覆盖的地理范围。
缺点:①碰撞域增大了,但总的吞叶量并未提高。@如果不同的碰撞域使用不同的数据率,那么就不能用集线器将它们互连起来。
10、 在数据链路层扩展以太网(网桥)
● 网桥作用(过滤)一一根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发(储转发)。
好处:①过滤通信量。(隔离开碰撞域)②扩大了物理范围。(增大工作站的数目)③提高了可靠性。(出现故障只影响个别网段)④可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率(如10Mb/s和100Mb/s以太网)的局域网。
缺点:①存储转发增加了时延。②在MAC子层并没有流量控制功能。(缓存空间不够造成溢出导致帧丢失)③具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大。@广播风暴。 (网络拥塞)
● 在转发帧时,不改变帧的地址;
● 透明网桥
自学习,即插即用(IEEE802.lD)
组成:地址(地址)+接口+时间(更新用的);生成树算法一一任何两个站之间只有一条路径。
● 源路由网桥
发现帧记录所有可能的路由传送;
广播;
最佳路由;
● 多接口网桥一一以太网交换机
全双工;
独占通信媒体,无碰撞地传输数据,
有存储转发,也有直通(不检查差错,但提高速率减少时延);
● 虚拟局域网(VLAN):由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。同—VILAN的成员可以收到
其他成员的广播信息;
11、 高速以太网(大于100Mb/s)
● 10BASE-T以太网:双绞线;星形拓扑结构;IEEE 802.3的CSMA/CD;
● 吉比特以太网:全双工和半双工都可以,IGb/s;
12、 传统以太网采用的协议是CSMA/CD。
13、 HDLC有监督帧、信息帧和无编号帧等三种帧结构。
14、采用T1线路传输的标准话路数是24。
15、如果每个码元有8种可能的状态值,波特率为200的信道,其数据传输率为600bps。
16、HDLC透明传输数据011111010时,实际发送的数据为0111110010,
17、 PPP协议是数据链路层的协议。
18、要发送的数据为101110。采用CRCD生成多项式是P(X) =X3+1,试求应添加在数据后面的余数。
2、 虚拟互连网络(IP网)
使用路由器解决各种异构的物理网络连接在一起的问题.
3、 分类的IP地址
4、IP地址与硬件地址
使用IP地址是为了隐蔽各种底层网络的复杂性而便于分析和研究问题;数据链路层看不到数据包的IP地址;
路由器只根据目的IP地址的网络号进行路由选择;
5、 ARP(地址解析协议)和RARP
ARP——IP地址转为MAC地址;
ARP cache一一本局域网的主机和路由表的IP地址到MAC地址的映射表,
请求是广播, 响应是单播,一次请求响应,两边同时把双方的信息写进ARP cache;
不同局域网的主机,要通过路由器进行ARP查询;
6、IP数据包的格式(首部20字节,固定的)
7、 IP层转发分组的流程
从一个路由器转发到下一个路由器(信息:目的网络地址,下一跳地址);
特定主机路由一一一对特定的目的主机指明一个路由,方便控制网络和测试网络;
默认路由(0.0.0.0)——下一跳路由器的地址不在IP数据包里,而在MAC帧里(转为 MAC地址);
分组转发算法:直接交付一>特定主机路由一>下一跳路由器一>默认路由。
8、划分子网(计算题)
IP地址::一{网络号,子网号,主机号};不改变网络号,
子网掩码:没必要是连续的1;
增加了灵活性,减少了连接在网络上的主机总数,
同样的IP地址和不同的子网掩码可以得出相同的网络地址;
使用子网时分组的转发,增加了子网掩码
能解释下面这幅图:
9、构造超网CIDR(无分类编址)
IP地址::={网络前缀,主机号};/后表示网络前缀的位数;
最小地址(全0),最大地址(全1);
路由聚合一一构成超网;
能解释下面的这幅图:
10、ICMP(网际控制报文协议)
● 差错报文
3——终点不可达
4一一源点抑制(Source quench),放慢发送速率
11一一时间超过,TTL=0
12一一参数问题,首部参数有问题
5——改变路由(重定向)(Redirect)
● 以下情况不发送差错报文
对ICMP差错报告报文不再发送ICMP差错报告报文。
对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送ICMP差错报告报文。
对具有多播地址的数据报都不发送ICMP差错报告报文。
对具有特殊地址(如127.0.0.0或0.0.0.0)的数据报不发送ICMP差错报告报文。
● 询问报文
8或0一一回送请求和回答报文,测试目的站是否可达,
13或14——时间戳请求和回答报文,时钟同步和测量时间;
● 应用
Ping一一回送请求和回答报文;没有经过TCP和UDP
Tracert一一时间差错报文和终点不可达报文(最后);
11、路由选择协议
● 两类
①静态路由选择策略(非自适应路由选择);
②动态路由选择策略(自适应路由选择);
● 分层次的路由选择协议
IGB(内部网关协议)—RIP(基于距离向量的路由选择)和OSPF:域内路由选择
EGB(外部网关协议)—BGP-4;域间路由选择
12、路由器的构成
● 路由选择
核心一一路由选择处理机;
● 分组转发
组成一一交换结构,输入端口,输出端口;
路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。
交换结构三种方法:①通过存储器;②通过纵向;③通过互连网络;
13、IP多播(了解即可)
IP多播所传送的分组需要使用多播IP地址;
多播数据包使用D类地址作为目的地址;
14、VPN:
①专用地址(可重用地址)包括10/8,172.16/12,192.168/16;
②利用隧道技术实现VPN;
15、NAT:
①安装在路由器上;
②将本地地址转为全球IP地址;
16、己知A的IP地址,但不知其MAC地址,欲将数据发送给A,则需要使用ARP协议。
17、网络层的核心功能是路由。
18、路由器在七层网络参考模型各层中涉及网络(第三)层。
19、IPv4网络支持的传播方式有单播、广播和多播。
20、伪首部的功能是校验数据。
21、RIP路由协议描述正确的是采用距离向量算法。
22、在计算机局域网的构件中,本质上与中继器相同的是集线器。
23、在物理层扩展局域网是集线器。在数据链层扩展局域网是网桥。
24、10.0.0.0到10.255.255.255、172.16.0.0到172.31.255.255、192.168.0.0到192.168.255.255三个地址段属于专用地址:
25、202.95.256.31(一定不正确)、65.138.75.0和221.25.55.255都属于不正确的主机IP地址。(后两个IP需要根据子网掩码判断)
26、某单位规划网络需要1024个IP地址,若采用无类型域间路由选择CIDR机制,起始地址为192.24.0.0。则该网络的掩码为255.255.252.0。
27、RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。
28、OSPF最主要的特征就是使用链路状态协议。
29、92.168.15.14不属于子网192.168.15.19/28的主机地址。
30、CSMA/CD协议的工作过程。
提示:对CSMA/CD协议的工作过程通常可概括为“发前先听、边发边听、冲突停发、随机重发”。CSMA/CD协议的工作过程详述如下:某站点想要发送数据,必须首先侦听信道,如果信道空闲,立即发送数据并进行冲突检测;如果信道忙,继续侦听信道,直到信道变为空闲,发送数据并进行冲突检测。如果站点在发送数据过程中检测到冲突,立即停止发送数据并等待一随机长的时间,重复上述过程。
31、 网络的互连设备有哪些?分别有什么作用和工作在什么层次?
提示:中继器,工作在物理层,功能是对接收信号进行再生和发送,从而增加信号传输的距离。集线器是一种特殊的中继器,可作为多个网段的转接设备。网桥工作于数据链路层,不但能扩展网络的距离或范围,血且可提高网络的性能、可靠性和安全性。路山器工作于网络层,用于连接多个逻辑一上分开的网络。桥路器是一种结合桥接器(bridge)和路由器(router)两者功能的设备,它控制从一个网络组件到另一个网络组件(此时充当桥接器)和从网络到因特网(此时充当路由器)的传输。网关又叫协议转换器,工作于网络层之上,可以支持不同协议之间的转换,实现不同协议网络之间的互换,主要用于不同体系结构的网络或者局域网与主机系统的连接。
32、设某路由器建立了如下路由表:
现共收到5个分组,其目的地址分别为:
(1) 128.96.39.10
(2) 128.96.40.12
(3) 128.96.40.151
(4) 192.4.153.17
(5) 192.4.153.90