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计算机网络复习总结

一、复习重点

1)网络协议栈,每层的服务和功能,对应的分组名称及其概念,衡量网络的几个指标,相关的概念 
2)应用层几个协议的概念,域名解析的过程等 
3)TCP连接管理、可靠传输机制、拥塞控制、流量控制等,UDP
4)子网划分,路由器的工作原理,路由转发表,路由协议 
5)ARP,交换机的工作原理,CSMA/CD,CSMA/CA,差错检测等。 
【PS】题型为名词解释、简答题、综合应用题。

二、名词解释

(1)第一章网络基础

ISP (Internet Service Provider) : 因特网服务提供商

解释: 即向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务、和增值业务的电信运营商。

ICP (Internet Content Provider) : 互联网内容提供商

解释:即向广大用户综合提供互联网信息业务和增值业务的电信运营商。

(2)应用层

客户-服务器体系结构(client-server architecture):C/S模式

解释:即客户机和服务器结构,Client和Server常常分别处在相距很远的两台计算机上,Client程序的任务是将

用户的要求提交给Server程序,再将Server程序返回的结果以特定的形式显示给用户;Server程序的任务是接收

客户程序提出的服务请求,进行相应的处理,再将结果返回给客户程序。


P2P体系结构(Peer to Peer architecture):又称对等网络

解释:在P2P网络环境中,成千上万台彼此连接的计算机都处于对等的地位,整个网络一般来说不依赖专用的集中服

务器。网络中的每一台计算机既能充当网络服务的请求者,又对其它计算机的请求作出响应,提供资源和服务。


HTTP(HyperText Transfer Protocol):超文本传输协议

解释:HTTP是一个客户端和服务器端请求和应答的标准。客户端是终端用户,服务器端是网站。通过使用Web浏览

器、网络爬虫或者其它的工具,客户端发起一个到服务器上指定端口(默认端口为80)的HTTP请求。(我们称这个

客户端)叫用户代理(user agent)。应答的服务器上存储着(一些)资源,比如HTML文件和图像。(我们称)

这个应答服务器为源服务器(origin server)。在用户代理和源服务器中间可能存在多个中间层,比如代理,网

关,或者隧道(tunnels)。


Web缓存(Web cache):也叫代理服务器(proxy server)

解释:能够代表初始web服务器(源服务器)来满足HTTP请求网络实体。Web缓存器有自己的磁盘存储空间,缓存浏览

器最近请求过的对象的副本。作为客户端向源服务器请求数据并缓存,作为服务器响应浏览器的二次数据请求。


FTP(File Transfer Protocol):文件传输协议

解释:文件传输是Internet提供的一项基本服务,通过Internet,可以把文件从一台计算机传送到另一台计算

机,文件传输服务必须遵循文件传输协议(File Transfer Protocol,FTP)。通过FTP从远程计算机上获取文

件称为下载(Download);将本地计算机上的文件复制到远程计算机上称为上传(Upload)。


SMTP(Simple Mail Transfer Protocol):简单邮件传输协议

解释:SMTP是一种TCP协议支持的提供可靠且有效电子邮件传输的应用层协议。SMTP是建立在TCP上的一种邮件服

务,主要用于传输系统之间的邮件信息并提供来信有关的通知。


DNS(Domain Name System):域名解析系统

解释:每个IP地址都可以有一个主机名,有了主机名,就不要死记硬背每台IP设备的IP地址,只要记住相对直观有

意义的主机名就行了,通过主机名,最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析(或主机名解析)。这就

是DNS协议提供的服务。


(3)运输层

UDP(User Datagram Protocol):用户数据报协议

解释:UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议,它主要用于不要求分组顺序到达的传输中,分组传输顺序的

检查与排序由应用层完成,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。


TCP(Transmission Control Protocol):传输控制协议

解释:是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,提供了可靠数据传输、流量控制和拥塞控制服

务。


MSS(Maximum Segment Size):最大报文段长度

解释:MSS是TCP协议里面的一个概念,就是TCP数据包每次能传输的最大数据分段。

MTU(Maximum Transmission Unit):最大传输单元

解释:是网络传输最大报文包大小,等于MSS在加上IP包头和TCP包头等协议包头的大小。


RTT(Round-Trip Time):往返时延

解释:在计算机网络中它是一个重要的性能指标,表示从发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的确认(接

收端收到数据后便立即发送确认),总共经历的时延。


(5)链路层

MAC(Media Access Control):媒体访问控制地址 或称为 物理地址

解释:也叫硬件地址,是互联网上每个站点的一个标识符。长度是48比特(6字节),由16进制的数字组成,分为前

24位和后24位。

ARP(Address Resolution Protocol):地址解析协议

解释:是一个根据IP地址获取对应适配器的MAC地址的位于链路层和网络层之间的地址解析协议

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)即带冲突检测的载波监听多

路访问技术(载波监听多点接入/碰撞检测)。

CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidan)即带冲突避免的载波监听多路访问技术(载波监听多点接入/碰撞避免)。是为了解决无线网的冲突问题而诞生的技术。

三、简答题

计算机网络基础

1、简述网络协议栈,并说出每层的服务和功能以及分组名称?

总体来说,网络协议栈分为五层,自顶向下分别是应用层、运输层、网络层、链路层和物理层。

1、应用层主要的协议包括HTTP协议(提供了web文档的请求和传送服务),SMTP协议(提供了电子邮件报文的传

输),FTP协议(提供了两个端系统之间文件传送的服务),以及DNS域名解析服务(提供了将主机名映射到对应的

IP地址的解析服务)。

两个端系统的应用程序交换信息的分组,称之为报文。

2、运输层主要的协议包括TCP协议(提供面向连接的可靠的数据传输服务、流量控制和拥塞控制服务)、UDP协议

(提供无连接的服务,没有可靠性,没有流量控制,也没有拥塞控制,但是提供了很灵活的传输服务)。

其中运输层分组被称为报文段。

3、网络层主要的协议有IP协议(提供寻址和分段功能)和一些路由选择协议,如RIP协议、OSPF协议、BGP协议

(提供路由转发和选择服务,使得数据报根据路由从源传输到目的地)。

网络层分组被称为数据报

4、链路层提供的服务取决于应用于该链路的特定的链路层协议,主要的协议有MAP协议,其中多路访问协议又分为

信道划分协议、随机接入协议和轮流协议(规范网络节点在共享的广播信道上的传输行为,为网络层提供服务),

ARP协议(提供IP地址向MAC地址的映射解析服务),其中链路层的分组被称为帧


5、物理层的任务是将帧中的一个一个比特从一个节点移动到下一个节点。在这一层中的协议仍然是链路相关的,并

且进一步与该链路的实际传输媒体相关。


2、简述传输时延和传播时延的区别?

假设有A、B两个路由器,现一个分组R要从A路由器向B路由器传送,则

传输时延是指A路由器将分组R推出A路由器所需要的时间,而传播时延是指分组R从AB链路的A起点到路由器B传播所需要的时间。传输时延是分组长度和链路传输速率的函数,而与两个路由器之间的距离无关;另一方面,传播时延是一个比特从一台路由器向另一台路由器传播所需要的时间,他是两台路由器之间距离的函数,而与分组长度或链路传输速率无关。


3、简述什么是多路分解和多路复用?


多路分解(demultiplexing):将运输层的报文段中的数据交付到正确的套接字的工作称为多路分解。

多路复用(multiplexing):在源主机从不同的套接字中收集数据块,并为每个数据块封装上首部信息,从而生成

报文段,然后将报文段传递到网络层,所有这些工作称为多路复用。





4、简述TCP3次握手的过程?


第一步:客户端TCP向服务器TCP发送一个特殊的不包含应用层数据的报文段,且在报文段首部标志位SYN置为1,并

会随机选择一个初始序号client_isn。

第二步:客户端TCP到达服务器,服务器为TCP连接分配TCP缓存和变量,并向该客户TCP发送允许连接的同样不含

应用层数据的报文段。且SYN标志位置为1,确认号被置为client_isn加1,并选择初始序号为server_isn

第三步:客户端收到服务器的确认报文段后,也会为该TCP连接分配缓存和变量,并向服务器发送携带应用层数据的

报文段,且设SYN比特位为0,并将确认号置为server_isn加1。

完成这三个步骤,客户和服务器主机就可以互相发送包括数据的报文段了。


5、IP分片


IP数据报首部的3个字段:标识、标志、偏移字段 就是用来做IP分片的核心,理解了这3个字段的作用就可以掌握

IP分片了

标识:IP数据报被分为若干个小的数据报后,接收端需要知道哪些数据报分片属于一个大的数据报,所以就用标识号来标识来源于同一个大数据报的IP分片。

标志:因为IP是一种不可靠服务,所以接收端需要知道什么时候收到了大数据报的最后一个分片。最后一个表示置为0,其他的置为1

偏移字段:用来指定特定的IP分片放在初始数据报的哪个位置。且规定偏移字段以8字节为单位。

【PS】:在分片的时候,分片大小规定除了最后一片,其余的应当是8字节的倍数。


6、域名解析过程


1) 浏览器缓存  当用户通过浏览器访问某域名时,浏览器首先会在自己的缓存中查找是否有该域名对应的IP地

址(若曾经访问过该域名且没有清空缓存便存在);  

2) 系统缓存  当浏览器缓存中无域名对应IP则会自动

检查用户计算机系统Hosts文件DNS缓存是否有该域名对应IP;  

3) 路由器缓存  当浏览器及系统缓存中均

无域名对应IP则进入路由器缓存中检查,以上三步均为客服端的DNS缓存;  

4) ISP(互联网服务提供商)DNS

缓存  当在用户客服端查找不到域名对应IP地址,则将进入ISP DNS缓存中进行查询。比如你用的是电信的网

络,则会进入电信的DNS缓存服务器中进行查找;  

5) 根域名服务器  当以上均未完成,则进入根服务器进行

查询。全球仅有13台根域名服务器,1个主根域名服务器,其余12为辅根域名服务器。根域名收到请求后会查看区域

文件记录,若无则将其管辖范围内顶级域名(如.com)服务器IP告诉本地DNS服务器;  

6) 顶级域名服务

器  顶级域名服务器收到请求后查看区域文件记录,若无则将其管辖范围内主域名服务器的IP地址告诉本地DNS服

务器;  

7) 主域名服务器  主域名服务器接受到请求后查询自己的缓存,如果没有则进入下一级域名服务器

进行查找,并重复该步骤直至找到正确纪录;  

8)保存结果至缓存  本地域名服务器把返回的结果保存到缓

存,以备下一次使用,同时将该结果反馈给客户端,客户端通过这个IP地址与web服务器建立链接。



四、综合题


子网划分:

问:假定一个路由器连接3个局域网,构成小型网络。每个局域网的主机容纳个数分别为40,128,100,给定网络段为

172.10.0.0,请选择合适的固定长度子网掩码,为该网络进行合适的子网划分,写出三个子网的网络号,子网掩码及

每个子网的可用IP地址范围。

解答:

分析可知,从需求大小排列为40,100,128,分别需要的比特位为6位、7位、8位(考虑到网段前后分别有一个网

络号和广播号,所以实际需求为42,102,130)。则网段划分如下:

172.10.0.0/26    172.10.0.0   - 172.10.0.63  子网掩码:255.255.255.192

172.10.0.128/25  172.10.0.128 - 172.10.0.255 子网掩码:255.255.255.128

172.10.1.0/24    172.10.1.0   - 172.10.1.255 子网掩码:255.255.255.0


CRC(Cyclic Redundancy Check)[循环冗余检测]计算:

问:CRC,G = 10011,D = 1001001001,求R。

分析可知,已知G,可以求出r为G-1,则由D·2^r XOR R = nG知,R=remainder(D·2^r/G)

【PS】再算除法的时候,要注意两点,一是D要补r个零,二是模二运算减法等价于按位异或,如下图:






TCP的拥塞控制:

慢启动阶段:拥塞窗口以1个MSS为开始,指数增加,直到到达阈值,进入拥塞避免模式

拥塞避免阶段:以1个MSS线性增加,直到检测到3个冗余ACK,阈值降为cwnd的一半,拥塞窗口变为阈值+3个

MSS,并进入快速恢复阶段;如果是Tahoe版本,则拥塞窗口变为1MSS,重新慢启动。

快速恢复阶段[Reno版本存在,Tahoe版本不存在]:拥塞窗口变为阈值+3个MSS然后在以1个MSS线性增加。



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