计算机网络技术---期末复习

速率：数据率或比特率

带宽：数字信道所能传送的最高数据率。

吞吐量：在单位时间内通过某个网络的数据量。

时延：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。

时延带宽积:=传播时延*带宽

信道利用率：某信道有百分之几的时间背利用（有数据通过）

OSI体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP的体系结构：应用层、运输层、网际层、网络接口层。

五层协议体系：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。

计算机网络协议的三个要素：语法、语义、同步。

通信网络常见的三种数据交换技术：电路交换、报文交换、‘数据交换。

什么是计算机网络体系结构？如何理解计算机网络体系结构的分层思想？分层的好处与缺点有哪些？

计算机网络层次结构模型，它是各层协议和层次之间的端口的集合。

原因：为把一个网络结构下的开发系统和另一个网络的开发系统互连起来，以实现更高一级的应用，使异种机之间的通信成为可能，便于网络结构标准化。各层功能相互独立，不会因某一层的技术进步而影响到其他层，保证了网络体系结构的稳定性。

调制解调器：实现数字信号与模拟信号的相互转换。

**常见传输媒体：**引导型传输媒体和非引导型传输媒体。

引导型传输媒体：双绞线、同轴电缆、光缆。

非引导型传输媒体（自由空间，又称为无线传输）：短波通信，微波（卫星通信，地面微波接力通信，微波主要是直线传播）。

双绞线的绞合可以有效地消除电容衰减高频信号的问题。

双绞线的优缺点：价格便宜，便于布线，易受干扰，耐用性差。

同轴电缆：很好的抗干扰特性，用于传输较高速率的数据，价格贵，很重，无法结构化布线。

光纤：传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽，通信容量非常大，传输损耗小，中继距离长。抗雷电和电磁干扰性能好。无传音干扰，保密性好，体积小，重量轻。

短波可以经过电离层反射传播到地面上很远的地方。

微波，可以穿透电离层而进入宇宙空间，直线传播。

红外线与毫米波通信：具有一定的方向性，价格便宜，易制造，有良好的安全性。

屏蔽：减少干扰和串音，屏蔽层必须接地。

物理信道的复用和共享：

信道复用：允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。具体分为：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用。

信道复用技术的原理是什么？

频分多路复用：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。（指频率带宽）；每个用户只能获得一部分频谱资源，虽然多个用户可以同时进行通讯但是每个用户无法做到全速传输。

波分复用：就是光的频分复用，同时在一根光纤上传输多路信号，每一路信号都有某种特定波长的光来传送。

时分复用：时间分成一段段等长的时分复用帧，不同的时间占用同样的频带宽度。多用于数字信号的传输。每个输入数据流即成为输出数据流的一个时间片段。降低了每个用户的平均数据传输速率，大多数时候用户并不能进行通讯而必须等轮到自己时才能进行数据传输。

码分复用技术：

抗干扰能力强，传送效率并不高（传输m比特码片才能真正传输1比特数据）。

CDMA的计算：

码片：每一个比特时间划分m个时间间隔。每个站被指派一个唯一的m bit码片序列。

发送比特1，则发送自己的m bit码片序列。

发送比特0，则发送自己的m bit码片序列。

每个站分配的码片序列不仅不相同，还要正交。

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.和该码片的反码的向量的规格化内积值是-1.

数据链路层:

在两个对等的数据链路层直接按画出一个数字管道，数字管道上传输的数据单位是帧。

数据链路层的三个基本功能：

1.封装成帧 2.透明传输 3.差错控制

1.封装成帧：添加首部和尾部，再进行帧定界。

2.透明传输：使用字节填充或者字符填充。

3.差错检测：产生原因：热噪声、冲击噪声等。

误码率：在一段时间内，传输错误的比特找所传输比特总数的比率。

奇偶校验码。

循环冗余校验（CRC），用于串行传输、网络同步通信存储。

模2乘， 模2除.

生成多项式。

只能检测出错误，而不能纠正错误。当接收方检测到CRC码字出错，通过要求重发的方式来实现纠错。（ARQ机制即可确保消息正确传递）

FCS，帧检验序列：在数据后面添加上的冗余码。

循环冗余检验CRC和帧检验序列FCS并不等同，CRC指一种检错方法，而FCS是一种冗余码。

点对点协议（PPP）：数据链路层协议。

点到点通信主要应用是在广域网。

局域网（LAN）大多采用广播网络

传播分组信息。

广播信道的分配策略：随机接入、受控接入。

CSMA/CD的工作原理（载波监听多点接入/碰撞检测）：“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，乳沟有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。

“碰撞检测”计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小，也称“冲突检测”。

每个正在发送的数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。

以太网的MAC帧格式：

按照自学习算法，处理收到的帧和建立交换表。

以太网交换机，通过自学习方法使得以太网交换机能够即插即用，不必人工进行配置，因此非常方便。

交换表：（其中的项）

<MAC地址><接口><有效时间>

有效时间：考虑到可能会在交换机接口更换主机，或者给主机更换网络适配器，就需要更改交换表中的项目。

用以太网交换机在链路层扩展局域网。

交换机工作方式：直通式和存储转发。

隔离限制广播域，抑止广播报文；隔离用户保证网络安全；虚拟工作组，超越传统玩过网络的工作组方式，组网灵活、良好的扩展性。

Access端口与Trunk端口的区别：

Access端口，一般用于接用户计算机的端口，Access端口只能属于一个VLAN。

Trunk端口用于交换机之间连接的端口，可以属于多个VLAN，可以接收和发送多个Vlan的报文。

也就是说，VLAN数据通过Trunk链路跨越多台交换机转发。

什么是局域网？目前流行的局域网是哪个？为什么构建虚拟局域网？

局域网，是指在某一区域内多台计算机，外部设备和数据库互联成计算机通信网络。

目前流行的局域网：以太网。

优点：具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网主机可共享连接在局域网上硬件和软件资源。便于系统的扩展和逐渐演变，各设备的位置可灵活调整和改变。提高了系统可靠性、可用性和残存性。

什么是虚拟局域网，虚拟局域网的作用？划分虚拟局域网的四种方法？

通过VLAN技术可以对网络进行安全的隔离、分割广播域。一个VLAN就是一个广播域。

虚拟网络作用：

隔离限制广播域，抑制广播报文；

隔离用户，保证网络安全；

虚拟工作组，超越传统网络工作组的方式–组网更加灵活、良好的扩展性。

划分

（解决广播报文的泛滥问题。

限制接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播风暴而引起性能的恶化。）

划分VLAN的四种方法：

基于端口、MAC地址、IP地址、策略的VLAN.

汇聚链接（Trunk Link）:能够转发多个不同VLAN的通信端口。

802.1Q协议：定义了基于端口的VLAN模型，给每个转发的帧都添加VLAN编号，从而转发数据帧。从而解决如何将大型网络划分呢称多个小网络，这样广播和组播流量不会占据更多带宽。

不同虚拟网络间的通信依靠三级路由来实现。

非本地通信使用默认网关。

以太网的优点：

可扩展的，灵活的，易于安装的，稳健性好。

端到端的以太网传输：

以太网接入实现端到端的以太网传输，中间不需要再进行帧格式的转换，提高数据传输效率和降低传输的成本。

这种工作方式的好处是：成熟的技术，互操作性好，统一帧格式简化操作和管理。

信道的作用：把携带有信息的信号从他的输入端到输出端，因此他的最重要特征参数是信息传递能力。

链路：是一条无源的点到点的物理线路段。

通信协议：控制数据的传输过程。

数据链路：不仅仅是物理链路，把实现通信协议 的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

数据链路层：解决两个节点间无差错传输而建立的分层。

以太网如何简化通信的实现：

采用了一种较为灵活的无连接的工作方式，不必击那里链接就可以直接发送数据，对发送的帧既不及逆行编号，也不要求对方发回确认（因为局域网信道质量好，所以才敢这么放肆）；

错误纠正有高层来解决；

采用曼彻斯特编码，一种自同步编码方法，所占频带宽度比原始基站信号增加一倍；

适配器：有过滤功能，从网络上每收到一个MAC帧就首先用硬件检查MAC帧中 的MAC地址。

发往本站的帧，有三类：单播帧，广播帧，多播帧。

广播，是一个数据帧被传播到本网段上的每个节点就是广播，该帧被称为广播帧。

广播域，是广播所能传递到的范围，亦即能够直接通信的范围。

计算机网络的定义：

一些互相连接的、自治的计算机集合。

计算机网络的功能：连通性，共享性。

互联网的组成：

边缘部分，由所有连接在互联网上的主机组成，用户直接使用，用来进行通信和资源共享。

核心部分，有大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供连通性和交换。

中间简单，边缘复杂。

在互联网边缘部分的端系统中运行的程序之间的通信方式可分为：客户-服务器方式、对等方式P2P。

客户-服务器方式，描述进程之间服务与被服务之间的关系。

对等方式，两个主机在通信时不知道哪一个是服务请求方和服务提供方。

路由器处理分组：

把收到的分组先存入缓存；

查找转发表，找到某个目的地应从那个端口转发；

把分组送到适当的端口转发出去。

分组交换的优点：

高效，动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

灵活，以分组为传送单位和查找路由。

迅速，不必先建立连接就能项其他主机发送分组。

可靠，保证可靠性的网络协议，分布式路由选择协议使网络有很好的生存性。

分组交换的缺点：

分组在各节点存储转发时需要排队，就会造成一定的时延。

首部造成一定的开销。

广域网、城域网、局域网的区别：

覆盖范围的大小不同，本质是信息交换方式不同。

分层的好处：

各层相互独立；

灵活性好；结构可分割开；

易于实现和维护；

能促进标准化工作。

分层的缺点：

降低效率；

有些功能会在不同的层次重复出现，因而产生了额外开销。

网络协议：计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则、标准和约定。

OSI七层体系结构：

应用层，与用户应用进程的接口,telnet,ssh,http,ftp,smtp。做什么

表示层，数据格式的转换，包括数据结构表示、数据转换、加密、压缩等。对方看起来像什么

会话层，会话的管理和数据传输的同步，记录会话状态信息，SQL,ASP，轮到谁讲话？从何处讲

运输层，从端到端透明地传输报文，TCP,UDP,SPX对方在何处？对方接受到了没有？

网络层，分组传输和路由选择，走哪条路到达该处？IP,IPX,ICMP,ARP

数据链路层，在链路上无差错传送一帧一帧信息。每一步应该怎么走？

物理层：将比特流送到物理介质上传送，

上三层为资源子网，下三层为通信子网。

TCP/IP体系结构：

应用层，向用户提供常用应用程序。负责将网络传输的对象格式转换成人们识别的信息。

传输层，规定怎么样进行端到端的可靠的数据传输，主要是规定信息格式化、数据确认、丢失重传。

网际层，规定整个互连网络中统一的数据包格式，以及IP数据报的路由选择和转发机制。

网络接口层，包括操作系统中的设备驱动程序和计算机网卡，它们一起处理与传输介质有关的物理接口细节。

PDU（协议数据单元 Protocol Data Unit）:OSI参考模型把对等层之间传送的数据单元称为协议数据单元。

链路层加帧首部和帧尾部。

客户进程和服务进程之间使用TCP/IP协议进行通信。

物理层的作用：尽可能屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。考虑的是怎么样在各种传输媒体上传输数据比特流。

数字通信的优点：

抗噪声能力强—中继与再生

可以控制差错，提高传输质量。

便于用于计算机处理，实现复杂的远距离大规模自动控制系统和自动数据处理系统。

已于加密，保密性强。

数字通信的缺点：

频带利用率不高；

系统设备比较复杂。

数字信号怎么表示数据？

码元：时间轴上的一个信号编码单元，及一个周期信号。

信道容量：信道能无差错传输的最大信息率。

表示层：进行数据转换，数据解码和编码，数据的解密和加密、压缩和解压缩。

IP地址和MAC地址的区别：

IP地址是网络层逻辑地址，MAC地址是数据链路层物理地址；

IP地址是32位，MAC地址48位；

IP地址可区别不同网段，MAC地址无法区别；

传输层端口号作用：区分上层应用层的不同应用进程的。

交换机和路由器的区别：

交换机属于数据链路层设备，识别数据帧的MAC地址信息进行转发；

路由器属于网络层设备，通过识别网络层的IP地址信息进行数据转发。

数据处理方式上的区别：交换机对于数据帧进行转发，交换机不隔离广播，交换机对未知数据帧进行扩散；路由器对IP数据包进行转发，不转发广播包。

协议和服务有何区别？

协议是对等实体间的通信规则，是水平的；

服务是下层通过层间接口向上提供的功能，是垂直的。

协议的实现保证了能够向上提供服务，要实现本层协议还需要下层提供的服务。

默认路由表 的好处：

代替所有具有相同下一跳的项目，显然转发表会减少很多项目，变得简洁，从而减少转发表的搜索时间。

IPv4到IPv6的过渡问题：

过渡的两种方法：使用隧道技术和双协议栈；

ipvv4地址长度32位；IPv6地址长度128位；

UDP 是面向报文的；

理想传输条件：传输信道不出差错；接收方总是来得及处理收到的数据；

TCP下 的IP层只是尽力而为的完成交付，实现的是不可靠传输；

字节流:所有确认都基于字节号，而不是报文段；

面向连接：建立虚连接，参数协商。

确认机制：自动重传请求ARQ（停止等待协议）

连续ARQ(流水线发送、累计确认)

选择确认（SACK选项）

窗口机制：TCP连接的每一端都设有两个窗口

一个发送窗口和一个接收窗口；接收窗口决定发送窗口；四个窗口处于动态变化之中。

重传机制：超时重传，修正Karn算法估算较为合理的超时重传机制RTO；

HTTP的主要特点:

HTTP是面向事务的客户服务器协议；

HTTP1.0协议是无连接的；

HTTP协议本身也是无连接的。

IMAP：交互式邮件存储协议，类似于POP3邮件访问标准协议。开启了IMAP,电子邮件仍然保存在服务器上，同时在客户端上的操作反馈到服务器上。