二.網絡體系結構
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網絡體系結構
将計算機互連的功能劃分為有明确定義的層次，并規定同層實體通訊的協定和相鄰層間通信的接口與服務，這種層和協定的集合稱之為網絡體系結構
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網絡體系結構的設計原則
（1）開放性原則
（2）分組交換原則
（3）端到端原則
（4）透明性原則
（5）異構性原則
（6）結構分層原則
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接口，協定，對等層，對等實體，協定棧
接口：相鄰層之間互動的界面，接口定義下層向上層提供的原語操作和服務。接口告訴上層程序應當如何來通路
協定：通信雙方在通信中必須遵守的規則
對等層：兩個不同系統的同級層次
對等實體：位于不同系統對等層中的兩個實體
協定棧：某系統所使用的層次及協定集合
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封裝與拆封的過程（以TCP/IP協定為例）
封裝：
應用層将應用層資料向下傳輸至傳輸層
傳輸層先将資料流分段，再為每個資料分段加上TCP/UDP頭以及一些控制資訊
網絡層為每一個運輸層封包段添加IP頭，标明其發送主機和接收主機，封裝成資料包
資料鍊路層在資料包前加上資料幀頭，後面封裝上校驗資訊，封裝成資料幀
實體層将資料幀轉換成電/光信号，傳遞給資料收發裝置
拆封：
目的主機在實體層接收到資料後，将電/光信号組裝成幀
在資料鍊路層、網絡層和傳輸層對幀頭、IP標頭和TCP頭進行層層剝離，同時檢查目的地之與校驗，在傳輸層重新整合這些分段為資料流，将資料流傳遞給某個應用層的接口
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對等層通信的實質
（1）對等層實體之間實作的是虛拟的邏輯通信
（2）實際通信在最底層完成
（3）下層向上層提供服務，上層依賴下層提供的服務與其他主機上的對等層通信
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對OSI/RM與TCP/IP各層功能的了解（6個設計原則）
（1）應用層：網絡應用程式以及他們的應用層協定存留的地方
（2）運輸層：運輸層負責在端點之間傳送應用層封包（封包段）
（3）網絡層：網絡層負責将分組（資料報）從源主機移動到目的主機，負責節點間的通信
（4）鍊路層：鍊路層沿着路徑将資料報（幀）傳遞給相鄰節點，在下個節點，鍊路層将資料報上傳給網絡層
（5）實體層的任務就是将資料幀中的比特從一個節點移動到相鄰的下一個節點
三.無線和移動網絡
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無線鍊路存在的問題(隐藏終端、暴露站等)；無線鍊路的特點；SNR，BER和傳輸率之間的關系。
隐藏終端問題：檢測到信道空閑時，可能不空閑。
暴露終端問題：檢測到信道忙，其實并不忙。
無線鍊路的特點：
（1）信号衰減嚴重
（2）來自其他信号源的幹擾
（3）多路徑傳播，同相增加，反相則抵消
（4）更高的比特差錯率
高等計算機網絡期末複習 （1）SNR（信噪比）越大，BER（比特差錯率）越低
（2）SNR（信噪比）固定，比特傳輸率越高，BER（比特差錯率越高）
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802.11無線Lan工作模式：基礎設施模式和自組織模式
基礎設施模式：無線主機利用基站實作與有線網絡的連接配接，無線主機間不可直接通信
自組織模式：無線主機間互相直接發送資料
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了解胖瘦AP的差別
胖AP：除擁有無線接入功能外，還擁有自帶的完整作業系統，可以獨立進行工作，如無線路由器
瘦AP：僅擁有無線接入功能，作為無線區域網路的一個部件，如無線交換機或者集線器
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關聯和切換，信道(ISM頻段，不同國家對該信道的劃分使用）
關聯：無線主機監聽AP發送的信标幀，無線主機搜尋11個信道，選擇一個AP，利用802
.11的關聯協定進行關聯，關聯後，無線主機加入了標明AP的子網。
切換：移動主機從與一個基站相關聯，改變為與另一個基站相關聯，所涉及的一系列處理過程
802.11信道:2.4GHz-2.485GHz頻譜被分成部分重疊的11個信道，每個channel的寬度為22MHz，Ch1、Ch6、Ch11：三個非重疊信道。
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主動掃描和被動掃描的基本過程
被動掃描：（1）AP周期發送信标幀（2）主機掃描11個信道找出所有AP發出的信标幀（3）主機向選擇的AP發送關聯請求幀（4）AP向主機發送關聯響應幀
主動掃描：（1）無線廣播發送探測響應幀（2）AP發送探測響應（3）無線主機向標明的AP發送關聯請求幀（4）標明的AP向主機發送關聯響應幀
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CSMA/CA協定描述及應用，CSMA/CD協定不适用于802.11無線Lan的原因
發送方：（1）如果信道空閑了DIFS，則發送整個Frame，等待确認
（2）如果信道忙，确定一個随機數後退，設定計時器（信道空閑時計數值減少，信道忙時，計數值不變）
（3）計數值為0時，發送整哥Frame，等待确認
（4）如果收到ACK，Frame發送完畢，如繼續發送，從（2）開始
（5）如未收到ACK，則選取更大的計數器值進行後退階段
接收方：成功收到Frame，等待SIFS後發送ACK
原因：（1）信号衰減、幹擾等使得接收信号的強度遠遠小于發送信号的強度，實作硬體成本高（2）沖突檢測要求站點是全雙工（3）wlan中的隐藏終端和衰減等問題（4）因為無法檢測沖突，是以即使發生碰撞也會完整發送一幀
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802.11幀結構中三個位址字段的含義及其用法、對802.11的進階特性的了解：速率适應與功率管理。
address1：幀接收方的MAC位址
address2：幀發送方的MAC位址
address3：基礎設施模式下，AP連接配接路由器接口的MAC位址
高等計算機網絡期末複習 速率适應： 高等計算機網絡期末複習 功率管理： 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 - 外部代理和歸屬代理
高等計算機網絡期末複習 （1）移動節點MN
（2）歸屬網絡：移動節點MN的固定居所
（3）歸屬代理：HA，代替移動節點處理與移動性相關功能的實體
（4）通信者
（5）外部網絡：MN所漫遊到的網絡
（6）外部代理：FA，外部網絡中處理移動事物的實體
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永久位址和外部位址
（1）永久位址：MA，MN在歸屬網絡中的位址
（2）外部位址（轉交位址COA）：外部位址為MN配置設定的臨時位址
- 移動節點的直接選路和間接選路過程；直接選路和間接選路中需要增加的網絡層協定各有哪些？
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間接選路：
（1）通信者利用MN永久位址作為目的位址
（2）歸屬代理HA截獲發往MN的分組，将原始資料包封裝後發給外部代理FA
（3）外部代理FA将收到的分組轉發給MN
（4）MN直接将資料包發送給通信者
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網絡層協定：
（1）MN到FA的注冊/取消注冊協定
（2）FA到HA的注冊協定
（3）HA資料報的封裝協定
（4）FA資料報的拆裝協定
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直接選路：
（1）通信者CN或CN代理向移動節點MN的歸屬代理HA請求其轉交位址
（2）通信者CN代理利用隧道機制将分組發往外部代理FA
（3）FA将分組轉發給MN
（4）MN直接向CN發送分組
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網絡層協定：
（1）MN到FA的注冊/取消注冊協定
（2）FA到HA的注冊協定
（3）HA資料報的封裝協定
（4）FA資料報的拆裝協定
（5）移動使用者定位協定
- 移動節點在外部網絡之間移動時，直接選路和間接選路的處理過程。
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間接選路：
（1）MN向新外部代理FA注冊
（2）新外部代理FA向MN的HA注冊
（3）HA更新MN的轉交位址COA
（4）分組可不被中斷地轉發到新轉交位址COA
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直接選路：
（1）當移動節點到達一個新的外部網絡後，移動節點向新的外部代理注冊
（2）新的外部代理向錨外部代理提供MN的新COV
（3）當錨外部代理收到一個發往已經離開的MN的封裝資料後，它用新的COV重新封裝該資料報并發向MN
（4）如MN在通信過程中再次移動至另一個網絡，該網絡的外部代理也将與該錨外部代理聯系建立連接配接
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GSM的組成及切換過程
組成：
（1）移動台MS
（2）移動子系統NSS
（3）基站子系統BSS
（4）操作支援子系統OSS
切換過程：
（1）舊基站通知被訪MSC要進行切換和新基站資訊
（2）被訪MSC建立到新基站的通路（配置設定資源）
（3）新基站為MN配置設定無線信道
（4）新基站通知被訪MSC和舊基站，專備切換就緒
（5）舊基站通知MN準備切換
（6）MN和新基站交換資訊，激活到新基站的信道
（7）切換完成資訊沿“MN-新基站-MSC-舊基站”傳播
（8）釋放從MSC-舊基站間的資源
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移動IP的主要組成
（1）代理發現：FA/HA向MN發送代理通告，或MN發送代理請求
（2）代理注冊：FA/MN向HA注冊/登出COA
（3）資料報間接選路：資料報被歸屬代理轉發給MN的方式
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無線和移動網絡技術對協定棧各層功能的影響
（1）對資料鍊路層協定的影響：信号衰減、多路徑傳播、隐藏終端等問題使得無線鍊路層協定需要特殊機制來應對
（2）對網絡層協定的影響：結點移動時會改變網絡接入點，位址也可能改變，網絡層協定需要附加處理移動性的相關機制
（3）對傳輸層協定的影響：分組跌勢/逾時會引發TCP重傳，TCP無法分辨丢失的原因（網絡擁塞、切換過程或比特錯誤）
（4）對應用層協定的影響：無線鍊路帶寬一般較低，應用層協定必須意識到，并将鍊路帶寬當做稀有物品對待
四.MANET和WSN
- ad-hoc網絡定義，ad-hoc網絡節點功能。
- 定義：Ad Hoc網絡是一個由若幹個無線終端構成臨時性的、無中心的網絡，該網絡中不需要任何基礎設施
- 節點：每個節點既可作為主機（運作相關應用程式來擷取或處理資料），也可作為中間路由裝置（作為路由器，進行路由發現、維護以及轉發分組等操作）
- ad-hoc網絡拓撲結構。
- 對等式結構：平面結構，所有節點平等
- 分級結構：分為多個簇，一個簇頭負責資料轉發，多個簇成員
- 單頻分級：所有節點使用同一通信頻率，需網關節點支援
- 多頻分級：不同級采用不同通信頻率
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MANET路由算法：AODV和DSDV。
（1）DSDV路由算法
高等計算機網絡期末複習 （2）AODV路由算法 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 -
MANET位址配置設定方案。
（1）基于夥伴系統的分布式動态位址配置設定協定
（2）改進的DHCP協定
（3）基于硬體位址的IP位址配置設定
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WMN定義、組成結構；與其他各種無線網絡的技術特點對比（書表格6.13）。
無線網狀網：一種從Ad Hoc網絡中發展起來的新型網絡技術，也是一種動态、自組織、自配置的多跳寬帶無線網絡
高等計算機網絡期末複習 -
WSN定義、與傳統無線網絡差別。了解WSN特點。
定義：
差別：
（1）節點數目龐大、分布密集、易故障
（2）網絡拓撲多變化
（3）無線傳感器節點的處理、存儲、通信能力和電池電量都十分有限
（4）能源的高效利用
特點：
（1）自組織性
（2）網絡規模大
（3）低速率
（4）低功耗
（5）低成本
（6）短距離
（7）可靠性
（8）動态性
- WSN宏觀架構、WSN網絡結構及協定棧。
- 宏觀架構：傳感器節點（大量，監測）、彙聚節點（網關/信宿節點）、管理節點
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網絡結構：（由基站和大量結點組成、節點往往任意部署）
（1）平面結構：中小網絡
（2）分級結構：較大網絡
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協定棧
（1）實體層：負責資料調制、發送與接收。
（2）資料鍊路層：負責資料幀封裝、幀檢測、媒體通路和差錯控制等。
（3）網絡層：負責資料的路由轉發、節點間通信、支援多傳感器協作完成大型感覺任務。
（4）傳輸層：負責維護資料流，保證通信品質。
（5）應用層：提供各種實際應用，解決各種安全問題。
能量管理平台：負責能量使用。
移動管理平台：記錄節點移動。
任務管理平台：平衡和規劃監測區域的感覺任務。
- DD定義、基本過程、路徑加強過程、負加強應用、協定特點。
- 定向擴散路由協定：是一種面向平面網絡結構、以資料為中心、查詢驅動的經典路由協定
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路徑加強過程：
1）探索梯度：
（1）源節點以較低速率建立的梯度。
（2）源節點采集到比對資料後，先沿探索梯度方向從多路徑發向彙聚節點。
（3）彙聚節點開始接收資料資訊後，利用路徑加強機制建立優化路徑，并根據網絡拓撲變化修改資料轉發的梯度關系。
2）資料梯度：
（1）一旦資料源檢測到比對目标，它們會沿多路徑以低速率向sink發送這些事件。
（2）Sink收到這些低速率事件後，它會以某種标準對某個特殊鄰居進行加強，以高速率從這個鄰居處拉取高品質的資料。
（3）假定以資料傳輸時延作為路由加強的标準，彙聚節點就選擇首先發來最新資料的鄰節點作為加強路徑的下一跳，并向鄰節點發送路徑加強資訊。消息中包含新設定的較高發送 資料速率值。
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負加強：
（1）接收節點先加強了鄰居A，而後從鄰居B收到一個新事件，然後加強鄰居B。這種情況下的路徑加強機制會導緻多餘一條路徑被加強。
（2）是以，如果來自B的路徑更好，需要對A進行負加強，使通過A的路徑被降至很低的 速率。即，當一條路徑未定期被明顯加強時，就終止相應梯度，降低其鍊路傳輸速率。
（3）方法：通過向A重新發送低速率興趣顯式降低通過A的路徑梯度，當A的所有梯度都将為低 速率後，A就負加強那些以高速率向它發送資料的鄰居。
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協定特點：
（1）以資料為中心
（2）資料傳輸是相鄰節點間擴散，不同于傳統端到端的網絡通信
（3）整個過程自适應
（4）梯度使整個網絡适應性比較強
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了解S-MAC協定概述。
是一種基于競争的MAC層協定，利用多跳、短距離通信以節省能量。
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了解MAC層能量消耗的五種現象（補充），如碰撞沖突、串音、空閑偵聽等。
（1）碰撞沖突
（2）串音
（3）空閑偵聽
（4）控制消息
（5）重傳
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S-MAC的周期性監聽和休眠、虛拟簇機制、沖突減少和串音避免機制及消息傳遞機制。
（1）周期性監聽和休眠：節點空閑時自動轉入休眠模式來減少偵聽，為減少控制開銷，可讓節點 之間同步，同時偵聽和休眠。
（2）虛拟簇機制：擁有相同排程資訊的節點形成了一個虛拟簇，同一虛拟簇内節點周期一緻。
部署區域較大的WSN中，可能形成多個不同虛拟簇，使協定具有良好的擴充性。
（3）沖突減少和串音避免機制：
（4）消息傳遞機制：
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S-MAC協定的不足之處（休眠，時間定長，機械）。
（1）節點活動時間無法适應負載的動态變化
（2）節點休眠帶來的時延：通信中斷
（3）邊界結點能量消耗過快：虛拟簇
五.多媒體網絡
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多媒體網絡應用的類型（3）
（1）流式存儲音頻和視訊
（2）會話式IP音頻和視訊
（3）流式實況音頻和視訊
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多媒體網絡應用的特點（作業）
（1）對時延高度敏感
（2）一般對丢包不敏感
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客戶緩存的作用
（1）吸收伺服器到客戶時延中的波動
（2）盡力為使用者提供連續播放效果
- 掌握流式存儲音頻視訊的三種流：HTTP流特點，及請求過程。
- UDP流
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HTTP流
特點：
（1）使用客戶緩存和預取技術，連續播放效果更好
（2）HTTP/TCP使得視訊更容易穿越防火牆和NAT
（3）降低了成本
- 适應性HTTP流
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“盡力而為”通常存在哪些限制？
（1）分組丢失
（2）端到端時延
（3）分組時延抖動
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時延和時延抖動
（1）時延：
（2）分組時延抖動：端到端時延的一個關鍵成分是分組在路由器中經曆的變化的排隊時延。 由于這些可變的時延，從源中産生分組到它在接收方收到的這段時間，對于不同的分組 可能會有波動，稱為時延抖動(jitter)
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如何在接收方消除時延抖動？如何設定播放時延？
（1）序号：因為分組可能不按序到達，但需要按序播放，是以發送方每産生一個分組，序号加1。
（2）時間戳：發送方按照每個塊産生的時刻添加時間戳
（3）設定播放時延：從分組産生後延遲一定的毫秒q後将緩存中的分組按照先後順序讀出。
固定播放時延
自适應播放時延
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幾種丢包恢複方案的過程、特點及比較。（1,2前向糾錯低頻編碼）
（1）前向糾錯
過程：增加備援資訊，丢失一塊可以恢複，2個及以上不可恢複
特點：增加備援資訊
（2）交織
過程：
高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 特點：（1）明顯提高音頻品質，開銷低（2）無備援，不增加帶寬要求（3）時延較大
（3）差錯掩蓋
過程：産生類似原始資料的替代資料
特點：
- 對幾種激勵思考的應用場景問題的分析（4主機2路由器）
高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習
六.BGP
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什麼是自治系統？自治系統之間的種類有幾種？在BGP路由協定中，自治系統之間存在哪兩種關系？
自治系統：一組處于相同管理與技術控制下的路由器互連集合。
種類：（1）末梢（2）多穴（3）中轉
關系：（1）提供者-客戶關系（2）對等關系（對等關系不可傳遞）
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BGP協定的路由通告原則
（1）BGP向鄰居公告自己使用的路由(最佳路由)。
到特定目的地存在多條路徑時，BGP隻選擇一條最佳路由供自己使用。
（2）EBGP向其所屬AS的所有IBGP鄰居公告從AS外(EBGP)獲得的路由。
（3）BGP不向IBGP鄰居公告從其它IBGP獲得的路由。
（4）BGP是否向EBGP鄰居公告從IBGP鄰居獲得的路由取決于同步規則的設定。
（啟用同步規則，可以向EBGP公告）
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BGP如何驗證next-hop的可達性
當BGP路由的下一跳不可達時，傳輸路徑上某些路由器如果沒有到達目标網絡下一跳的IGP路由條目，該分組在傳輸過程中會被丢棄。
BGP在路由器轉發表中遞歸查找。
如果有到這條BGP路由的Next-Hop的路由，則認為路由的Next-Hop可達。
- BGP路由過濾的應用
- BGP屬性的含義和用法
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了解BGP同步
同步就是指AS内的BGP與IGP的同步。
當路由器從IBGP鄰居獲悉路由時，需等待IGP将其傳遍整個AS(即IGP路由表中存在該路由)後才能使用它，或者将其通告給EBGP鄰居。
BGP同步規則確定整個AS中資訊的一緻性，避免路由黑洞。
如果AS的BGP中轉路徑上存在沒有運作BGP的路由器，則應啟用同步規則。
- BGP配置過程及其過程分析（熟悉實驗、會寫關鍵配置指令）
第一部分：
利用GNS3©，利用Cisco 7200系列路由器設計如下結構的網絡實驗拓撲，通過配置，實作路由器之間的互連互通：
1)按下圖所示參數配置各路由器接口的IP位址；
2)配置各路由器，建立BGP路由器的對等關系并驗證
Figure 2 實驗網絡拓撲
注意：拓撲圖中x為本人學号最後兩位，y=x+1，z=y+1。以下步驟提示資訊中假設x=1；y=2；z=3。請按要求完成下列實驗。
（0）步驟零：x=36；y=37；z=38
（1）步驟一：按照上圖參數配置好各個路由器接口的IP位址後，用ping指令來測試各直連路由器之間的連通性。
R2pingR1
R2pingR3
R1pingR2和R3
R3pingR1和R2
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Question1：R1和R3能互相ping通嗎？為什麼需要先驗證各直連路由器之間的連通性後再建立BGP路由器的對等關系？
（1）R1和R3不能互相ping通。
（2）在BGP協定配置之前，應先驗證BGP路由器之間能否互相ping通。因為如果不能ping通，則無法正常建立對等關系。
（2）步驟二：在R1和R2之間建立EBGP鄰居關系，在R2和R3之間建立IBGP鄰居關系。
-
Question 2：在R1執行如下指令R1#show ip bgp summary，該指令的主要功能是什麼？
（1）顯示所有BGP連接配接的狀态
Figure 3 實驗截圖1 高等計算機網絡期末複習 -
觀察兩次執行show ip bgp summary後，鄰居狀态的變化。解釋一下紅色框線顯示部分各個字段的含義。
（1）Neighbor：鄰居
（2）V：協定版本号
（3）AS：自治系統編号
（4）MsgRcvd：收到的消息數量
（5）MsgSent：發出的消息數量
（6）TblVer：傳輸給這個 Peer 的最新的 BGP Database 版本。
（7）InQ：顯示收到而未被處理的 BGP 資訊
（8）OutQ：顯示等待送出的 BGP 資訊
（9）Up/Down：處于連接配接狀态的時間
（10）State/PfxRcd：代表從這個 Peer 收到的 BGP Route 的數量
- Question 3：在R1執行如下指令：R1#show ip bgp，檢視一下R1的BGP路由資訊，會看到什麼結果？
高等計算機網絡期末複習
（3）步驟三：利用network指令向BGP注入路由。然後在R2執行如下指令：
R2#show ip route，并觀察結果：
-
Question 4：路由資訊旁邊的B和C各代表什麼意思？
（1）B：直連位址
（2）C：靜态路由
- Question 5：在R2執行如下指令：R2#show ip bgp，回答下列問題：
高等計算機網絡期末複習 每個路由旁邊的*代表什麼意思？每個路由旁邊的>代表什麼意思？>号後面的i代碼什麼意思？本地路由器的ID是多少？BGP的版本是多少？各條路由的起源是什麼？各條路由的weight是多少？
（1）*表示有效路由，>表示最佳路由，i表示路由的origin為IGP
（2）本地路由器的ID是1.1.1.1，BGP的版本是3
（3）各條路由的起源分别是1i，i，i，各條路由的weight分别是0，32768，0
- Question 6：在R2執行如下指令：R2#show ip bgp neighbors
高等計算機網絡期末複習 高等計算機網絡期末複習 1）R2的iBGP鄰居的路由器ID是多少？和R2之間是什麼BGP狀态？該連接配接已經up了多長時間了？該連接配接的保持時間和keepalive時間各是多長？
（1）R2的iBGP鄰居的路由器ID是38.38.38.38，和R2之間是Established狀态，該連接配接已經up了00：04：46，該連接配接的保持時間和keepalive時間各是180和60seconds
2）R2的eBGP鄰居的路由器ID是多少？和R2之間是什麼BGP狀态？該連接配接已經up了多長時間了？該連接配接的保持時間和keepalive時間各是多長？
（1）R2的eBGP鄰居的路由器ID是36.36.36.36，和R2之間是什麼Established狀态，該連接配接已經up了00：05：53，該連接配接的保持時間和keepalive時間各是180和60seconds
（4）步驟四：
驗證一下R1和R3能否互相ping通。
R1#ping 3.3.3.3
R1#ping 10.1.1.2
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Question 7：如果不能ping通，為什麼？
在同步規則被禁用的情況下，盡管BGP路由38.38.38.38/24已經由IBGP鄰居R2通告給其EBGP鄰居R1，但是IGP還沒有學習到相關的路由或路由的下一跳不可達，是以不能ping通。
（5）步驟五：
配置IGP路由，使R1和R3能夠互相ping通。
學習路由
- Question 8：驗證BGP協定的路由同步，記錄并分析實驗結果。
（6）步驟六：路由聚合
在R3上再添加三個loopback接口，然後配置路由器，使R3隻向外通告聚合路由，不通告具體路由。
第二部分
路由拓撲圖及配置與第一部分相同
利用ACL進行過濾，禁止38.38.38.0網段通路R1
利用2.prefix過濾，隻允許聚合後路由38.38.32.0通路R1