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計算機網路中開銷位是什麼

發布時間:2022-09-25 13:15:50

㈠ 運輸層知識要點——謝希仁《計算機網路

為了在計算機網路中有條不紊地交換數據,就必須遵守一些事先約定好的規則。這些規則明確規定了所 交換數據的格式 以及有關的 同步 問題。

同步的含義:在一定條件下應當發生什麼事件,因而含有時序的意思。

網路協議:為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。

網路協議由以下三個要素組成:

   1)語法:即數據與控制信息的結構或格式

   2)語義:即需要發出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種反應

   3)同步:即事件實現順序的詳細說明

一、運輸層協議的概述

   1.1 進程之間的通信

   1.2 運輸層的兩個主要協議

   1.3 運輸層的埠

二、用戶數據報協議UDP

   2.1 UDP概述

   2.2 UDP的首部格式

三、傳輸控制協議TCP概述

   3.1 TCP的最主要的特點

   3.2 TCP的連接

四、可靠傳輸的工作原理

   4.1 停止等待協議

   4.2 連續ARQ協議

五、TCP報文段的首部格式

六、TCP可靠傳輸的實現

   6.1 以位元組為單位的滑動窗口

   6.2 超時重傳時間的選擇

   6.3 選擇確認SACK

七、TCP的流量控制

   7.1 利用滑動窗口實現流量控制

   7.2 必須考慮傳輸效率

八、TCP的擁塞控制

   8.1 擁塞控制的一般原理

   8.2 幾種擁塞控制方法

   8.3 隨機早期檢測RED

九、TCP的運輸連接管理

   9.1 TCP的連接建立

   9.2 TCP的連接釋放

   9.3 TCP的有限狀態機

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1.1 進程之間的通信

1.只有主機的協議棧才有運輸層,而網路核心部分中的路由器在轉發分組時都只用到了下三層的功能

2.兩個主機進行通信就是兩個主機中的應用進程互相通信。從運輸層的角度看,通信的真正端點並不是主機而是主機中的進程。(IP協議能把分組送到目的主機)

網路層時為主機之間提供邏輯通信,而運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。

3.運輸層一個重要功能——復用、分用。 (應用進程復用、分用運輸層)

1.2 運輸層的兩個主要協議

1.UDP—User Datagram Protocol 用戶數據報協議(無連接):DNS/RIP/DHCP/SNMP/NFS

TCP—Transmission Control Protocol 傳輸控制協議(面向連接):SMTP/TELNET/HTTP/ FTP

1.3 運輸層的埠

問題:為了使運行不同操作系統的計算機的應用進程能夠互相通信,就必須使用統一的方法(而這種方法必須與特定操作系統無關)對TCP/IP體系的應用進程進行標識。

為什麼不用進程號來區分?(第一,不同操作系統的進程標識符不同;第二,用功能來識別,而不是進程,例如郵件服務功能,而不管具體是哪個進程)

解決方案:在運輸層使用協議埠號,即埠。軟體埠是應用層的各種協議進程與運輸實體進行層間交互的一種地址。(埠號只具有本地意義,只是為了標識本計算機應用層中各個進程在和運輸層交互時的層間介面。)

埠分為兩大類:

1)伺服器使用的埠號:熟知埠號或系統埠號(0~1023);登記埠號(1024~49151)

2)客戶端使用的埠號:49152~65535

2.1 UDP概述

1.UDP只在IP的數據報服務至上增加了很少一點功能,就是復用、分用以及差錯檢測功能

2.特點

   1)無連接

   2)盡最大努力交付

   3)面向報文 (不合並、不拆分、保留這些報文的邊界)

   4)UDP沒有擁塞控制

   5)UDP支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信

   6)UDP的首部開銷小,只有8位元組

應用進程本身可以在不影響應用的實時性的前提下,增加一些提高可靠性的措施,如採用前向糾錯或重傳已丟失的報文。

2.2 UDP的首部格式

1.traceroute 讓發送的UDP用戶數據報故意使用一個非法的UDP埠號,接收方丟棄報文,並由ICMP(網路控制報文協議)發送「埠不可達」差錯報文給發送方。

2.計算檢驗和。IP數據報的校驗和只檢驗IP數據報的首部,但UDP的校驗和是把首部和數據部分一起都檢驗。(12位元組的首部+真正的首部+數據來進行校驗和的計算)

   Q1.為什麼計算校驗和要加12位元組的偽首部

   Q2.計算校驗和的原理是什麼?

3.1 TCP的最主要的特點

1.面向連接的運輸層協議(建立連接、傳輸數據、釋放連接)

2.點對點,每一條TCP連接只能有兩個端點

3.可靠交付(無差錯、不丟失、不重復、並且按序到達)

4.全雙工通信。TCP連接的兩端都設有發送緩存和接收緩存。

5.面向位元組流。(流指的是流入到進程或從進程流出的位元組序列;面向位元組流:TCP把應用程序交下來的數據看成是一連串的無結構位元組流。 接收方的應用程序必須有能力識別接收到的位元組流,把它還原成有意義的應用層數據。 因此TCP可以根據窗口值和當前網路狀況調整發送的報文長度。劃分短一點,或者積累到足夠多再發送出去。)

3.2 TCP的連接

1.TCP把連接作為最基本的抽象。

2.每一條TCP連接有兩個端點。TCP連接的端點叫作套接字。

   套接字soket = (IP地址:埠號)

每一條TCP連接唯一地被通信兩端的兩個端點(即兩個套接字)所確定。

   TCP連接 ::= {socket1, socket2}

理想的傳輸條件有以下兩個特點:

   1)傳輸信道不產生差錯

   2)不管發送方以多快的速度發送數據,接收方總是來得及處理收到的數據

實際的網路並不具備,因此:

   1)出現差錯時,讓發送方重傳

   2)接收方來不及處理時,及時告訴發送方適當降低發送數據的速度

4.1 停止等待協議

1.「停止等待」就是沒發送完一個分組就停止發送,等待對方的確認,在收到確認後再發送下一個分組。

2.超時重傳。在每發完一個分組就設置一個超時計時器,如果在超時計時器之前收到對方的確認,就撤銷已設置的超時計時器。如果未收到,就認為剛才的分組丟失,並重傳。

3.三種情況:A發送的分組出錯、丟失;B發送的確認丟失;B發送的確認遲到

確認丟失:B丟棄重復的分組,向A重傳確認

確認遲到:A丟棄重復的確認,B丟棄重復分組,並向A重傳確認

4.常稱為自動重傳請求ARQ,重傳時自動進行的(超時即重傳)

5.缺點:信道利用率太低

   U=Td/(Td+RTT+Ta)

為了提高傳輸效率,發送方不使用停止等待協議,而是採用流水線傳輸。流水線傳輸就是發送發可連續發送多個分組,不必等每發完一個分組就停頓下來等待對方的確認。(連續ARQ協議和滑動窗口協議)

4.2 連續ARQ協議

1.位於發送窗口內的分組都可連續發送出去,而不需要等待對方的確認。

2.累積確認:接收方不必對收到的分組逐個發送確認,而是在收到幾個分組後,對按序到達的最後一個分組發送確認。

3.缺點:Go-back-N (發送前5個分組,第3個分組丟失,後面三個要重傳)

1.源埠和目的埠

2.序號。 每個位元組都按順序編號。

3.確認號。 期望收到對方下一個報文段的第一個數據位元組的序號。

若確認號=N,則表明:到序號N-1為止的所有數據都已正確收到。

4.數據偏移。 指出TCP報文段的數據起始處距離TCP報文段的起始處有多遠(也即TCP報文段首部長度)。由於首部中還有長度不確定的選項欄位,因此數據偏移欄位是必要的。

5.窗口。窗口欄位明確指出了現在允許對方發送的數據量。窗口值是經常在動態變化著。

6.1 以位元組為單位的滑動窗口

1.發送緩存用來暫存:

   1)發送應用程序傳送給發送方TCP准備發送的數據;

   2)TCP已發送但未收到確認德爾數據

2.接收緩存用來存放:

   1)按序到達的、但尚未被接收應收程序讀取的數據;

   2)未按序到達的數據

3.注意三點:

   1)A的發送窗口是根據B的接收窗口設置的,但是在同一時刻,由於網路傳輸的滯後,A的發送窗口並不總是B的接收窗口一樣大

   2)TCP通常對不按序到達的數據是先臨時存放在接收窗口中,等到位元組流中所缺少的位元組收到後,再按序交付上層的應用進程

   3)TCP接收方有累計確認功能(不能過分推遲發送確認,否則會導致發送方不必要的重傳)

6.2 超時重傳時間的選擇

1.超時重傳時間設置太短,會引起很多不必要的重傳;如果設置太長,使網路的空閑時間增大,降低傳輸效率。

2.新的RTTs = (1-a)x(舊的RTTs) + ax(新的RTT樣本),其中RTT樣本的時間為:記錄一個報文段發出的時間,以及收到相應的確認時間,時間差就是報文段的往返時間RTT。

3.RTO = RTTs + 4 x RTTd,其中RTO為超時重傳時間,RTTd是RTT的偏差的加權平均值。

新的RTTd = (1-b) x (舊的RTTd)+ b x |RTTs - 新的RTT樣本|

4.一個問題:發送一個報文段,設定的重傳時間到了,還沒有收到確認。於是重傳報文段。經過一段時間,收到了確認報文段。現在的問題是:如何判定此確認報文段是對先發送的報文段的確認,還是對後來重傳的報文段的確認?

1)解決方法1,在計算加權平均值RTTs時,只要報文段重傳了,就不採用其往返時間樣本。

引入的問題:報文段的時延突然增大的情況

2)解決方法2,報文段每重傳一次,就把超時重傳時間RTO增大一些(一般是2倍)。當不在發生報文段的重傳時,再根據加權平均計算。

6.3 選擇確認SACK

SACK文檔並沒有指明發送發應當怎樣響應SACK。因此大多數的實現還是重傳所有未被確認的數據塊。

7.1 利用滑動窗口實現流量控制

1.流量控制:就是讓發送方的發送速率不要太快,要讓接收方來得及接收。

2.利用滑動窗口機制可很方便地在TCP連接上實現對發送方的流量控制。發送方的發送窗口不能超過接收方給出的接收窗口的數值。

3.死鎖情況:B向A發送了零窗口的報文段後不久,B又有了一些緩存空間,因此B向A發送rwnd = 400.然而該報文段在傳送過程中丟失。A一直等待B發送的非零窗口的通知,B也一直等待A發送的數據。( 窗口通知不超時重傳?為什麼? )

解決方法:TCP為每個連接設有一個持續計時器。只要一方收到對方的零窗口通知,就啟動計時器。計時器到期後,發送一個零窗口探測報文段,而對方就在確認這個探測報文段時給出了現在的窗口值。若仍為零,收到報文段的一方重新設置持續計時器。

7.2 必須考慮傳輸效率

1.應用程序把數據傳送到TCP的發送緩存後,剩下的發送任務就由TCP來控制了。

2.三種不同的機制來控制TCP報文段的發送時機:

   1)TCP維持一個變數,它等於最大報文段長度MSS,只要緩存中的存放的數據達到MSS,就組裝成一個TCP報文段發送出去

   2)由發送方的應用進程指明要求發送報文段,即TCP支持推送操作

   3)發送方設置一個定時器

3.問題一、若用戶只發送一個位元組,則非常浪費帶寬。

解決方法:若發送應用程序把要發送的數據逐個位元組地送到TCP的發送緩存,則發送方就把第一個數據位元組先發送出去,把後面到達的數據位元組都緩存起來。當發送方收到對第一個數據字元的確認後,再把發送緩存中的所有數據組裝成一個報文段發送出去。(採用收到確認就發送+並開始緩存的方式;同時當到達的數據已達到發送窗口大小的一半或已達到報文段的最大長度時,就立即發送一個報文段。)

4.問題二、糊塗窗口綜合症。接收緩存已滿,應用程序一次只讀取一個位元組,然後向發送方發送確認。

解決方法:讓接收方等待一段時間,使得接收緩存已有足夠空間容納一個最長的報文段,或者等到接收緩存已有一半空閑的空間。則接收方就發出確認報文。

8.1 擁塞控制的一般原理

1.擁塞的定義:對資源的需求 > 可用資源。 在計算機網路中的鏈路帶寬、交換結點中的緩存和處理機等,都是網路中的資源。

2.擁塞解決不能靠解決某一個部分的問題。因為這會將瓶頸轉移到其他地方。問題的實質往往是整個系統的各個部分不匹配。只有所有部分都平衡了,問題才會得到解決。

3.擁塞控制與流量控制的比較。

   1)擁塞控制:防止過多的數據注入到網路中,這樣可以使網路中的路由器或鏈路不致過載。

   擁塞控制有個前提:網路能夠承受現有的網路負荷

   擁塞控制是一個全局性過程。(發送擁塞時,不知道在某處、什麼原因造成的)

   2)流量控制:點對點通信量的控制,是個端到端的問題

   流量控制:抑制發送端發送數據的速率,以便使接收端來得及接收。

4.尋找擁塞控制的方案無非就是使不等式 「對資源的需求 > 可用資源 」不再成立的條件。但是必須考慮該措施帶來的其他影響。

5.計算機網路是個復雜的系統。從控制理論的角度來看擁塞控制,可以分為開環控制和閉環控制兩種方法。

   1)開環控制:設計網路時事先將有關發生擁塞的因素考慮周到,力求網路在工作時不產生擁塞。但一旦系統運行起來,就不再中途改正。

   2)閉環控制:基於反饋環路。

   步驟一、監測網路系統以便檢測到擁塞在何時、何處發生;

   步驟二、把擁塞發生的信息傳送到可採取行動的地方

   步驟三、調整網路系統的運行以解決出現的問題

8.2 幾種擁塞控制方法(只考慮網路擁塞程度,即假設接收方總是有足夠大的緩存空間)

1.慢開始和擁塞避免

1)發送方維持一個擁塞窗口。

   擁塞窗口的大小取決於網路的擁塞程度,並且動態地在變化。

   控制擁塞窗口的原則是:只要網路沒有出現擁塞,擁塞窗口增大;如果網路出現擁塞,則減小。

2)慢開始的思路:由小到大逐漸增大擁塞窗口數值。每收到一個對新的報文段的確認,把擁塞窗口增加至多一個MSS的數值。(沒經過一個傳輸輪次,擁塞窗口cwnd就加倍)

輪次:把擁塞窗口所允許發送的報文段都連續發送出去,並收到了對已發送的最後一位元組的確認。

慢開始的「慢」並不是指cwnd的增長速率慢,而是指TCP開始發送報文段時先設置cwnd=1(一個MSS數值)。

3)慢開始門限ssthresh

   為防止擁塞窗口增長過大,引入一個慢開始門限ssthresh。

   當cwnd < ssthresh時,使用上述的慢開始演算法

   當cwnd > ssthresh時,停止使用慢開始演算法而改用擁塞避免演算法

4)擁塞避免演算法

思路:讓擁塞窗口cwnd緩慢增大,即沒經過一個往返時間RTT就把發送方的擁塞窗口cwnd增加1,而不是加倍。

5)慢開始門限的設置

只要發送方判斷網路出現擁塞(沒有按時收到確認),就把慢開始門限ssthresh設置為出現擁塞時發送方窗口值的一半,然後把擁塞窗口cwnd重置為1,執行慢開始演算法。

6)乘法減小和加法增大

乘法減小:網路出現擁塞時,把慢開始門限ssthresh減半(當前的ssthresh的一半),並執行慢開始演算法。

加法增大:執行擁塞避免方法

2.快重傳和快恢復

1)快重傳(盡快重傳未被確認的報文段)

首先,要求接收方每收到一個失序的報文段後就立即發出重復確認。(如接收方收到了M1和M2後都分別發出了確認,但接收方沒有收到M3但接著收到了M4。此時接收方立即發送對M2的重復確認。)

其次,發送方只要一連收到三個重復確認,就應當立即重傳對方尚未收到的報文段M3.

2)快恢復

要點一、當發送方連續收到三個重復確認,就執行「乘法減小」演算法,把慢開始門限ssthresh減半。

要點二、由於發送方認為網路很可能沒有發生擁塞(因為收到了連續的重復確認),把cwnd設置為慢開始門限ssthresh減半後的值,然後開始執行擁塞避免演算法

慢開始演算法只在TCP連接建立時和網路出現超時才使用。

3.發送方的窗口

發送方窗口的上限值 = Min [rwnd, cwnd]

8.3 隨機早期檢測RED(IP層影響TCP層的擁塞控制)

1.網路層的分組丟棄策略

網路層的策略對TCP擁塞控制影響最大的就是路由器的分組丟棄策略。

如果路由器隊列已滿,則後續到達的分組將都被丟棄。這就叫做尾部丟棄策略。

2.全局同步

由於TCP復用IP,若發生路由器中的尾部丟棄,就可能會同時影響到很多條TCP連接,結果就使許多TCP連接在同一時間突然都進入到慢開始狀態。全局同步使得全網的通信量突然下降了很多,網路恢復正常後,其通信量又突然增大很多。

3.隨機早期檢測RED

使路由器的隊列維持兩個參數,即隊列長度最小門限THmin和最大門限THmax。當每一個分組到達時,RED就先計算平均隊列長度Lav。RED演算法是:

1)若平均隊列長度小於最小門限THmin,則把新到達的分組放入隊列進行排隊

2)若平均隊列長度超過最大門限THmax,則把新到達的分組丟棄

3)若平均隊列長度在最小門限THmin和最大門限THmax之間,則按照某一概率p將新到達的分組丟棄。

隨機體現在3),在檢測到網路擁塞的早期徵兆時(即路由器的平均隊列長度超過一定的門限值時),就先以概率p隨機丟棄個別的分組,讓擁塞控制只在個別的TCP連接上進行,因而避免發生全局性的擁塞控制。

4.平均隊列長度Lav和分組丟棄概率p

Lav = (1-d) x (舊的Lav) +d x (當前的隊列長度樣本)

p = ptemp / (1- count x ptemp)

ptemp = pmax x (Lav - THmin) / (THmax - THmin)

TCP時面向連接的協議。

運輸連接就有三個階段:連接建立、數據傳送和連接釋放

運輸連接的管理:使運輸連接的建立和釋放都能正常地進行。

在TCP連接建立過程中要解決以下三個問題:

   1)要使每一方能夠確知對方的存在

   2)要允許雙方協商一些參數(如最大窗口值、是否使用窗口擴大選項和時間戳等等)

   3)能夠對運輸實體資源(如緩存大小、連接表中的項目等)進行分配

9.1 TCP的連接建立

1.TCP規定,SYN=1報文段不能攜帶數據,但消耗一個序號

2.TCP規定,ACK=1報文段可以攜帶數據,如果不攜帶數據則不消耗序號

3.為什麼A還要發送一次確認?為了防止已失效的連接請求報文突然又傳送到B,因而產生錯誤。

「已失效的連接請求報文段」

A發出第一個連接請求報文段,在網路中滯留超時,又發出了第二個連接請求。但B收到第一個延遲的失效的連接請求報文段後,就誤認為是A又發出了一次新的連接請求。於是就向A發出確認報文段,同意建立連接。假定不採用三次握手,那麼只要B發出確認,新的連接就建立。此時A不會理睬B的確認,也不會發數據,但B一直等A發送數據,B的許多資源就浪費了。

採用三次握手,A不會向B發送確認,因此B就知道A並沒有要求建立確認。

9.2 TCP的連接釋放

1.TCP規定,FIN報文段基石不攜帶數據,也消耗一個序號

2.第二次握手後,TCP通知高層應用程序,因而從A到B這個方向的連接就釋放,TCP連接處於半關閉狀態

3.為什麼A在TIME-WAIT狀態必須等待2MSL的時間

  1)為了保證A發送的最後一個ACK報文段能夠到達B。因為ACK可能丟失,此時B可能會超時重傳,然後A重傳確認,並重新啟動2MSL計時器

  2)防止「已失效的連接請求報文段」出現在本連接中。可以使本連接持續時間內所產生的所有報文段都從網路中消失。

9.3 TCP的有限狀態機

㈡ 計算機網路知識點

一、計算機網路概述

1.1 計算機網路的分類

按照網路的作用范圍:廣域網(WAN)、城域網(MAN)、區域網(LAN);

按照網路使用者:公用網路、專用網路。

1.2 計算機網路的層次結構

TCP/IP四層模型與OSI體系結構對比:

1.3 層次結構設計的基本原則

各層之間是相互獨立的;

每一層需要有足夠的靈活性;

各層之間完全解耦。

1.4 計算機網路的性能指標

速率:bps=bit/s 時延:發送時延、傳播時延、排隊時延、處理時延 往返時間RTT:數據報文在端到端通信中的來回一次的時間。

二、物理層

物理層的作用:連接不同的物理設備,傳輸比特流。該層為上層協議提供了一個傳輸數據的可靠的物理媒體。簡單的說,物理層確保原始的數據可在各種物理媒體上傳輸。

物理層設備:

中繼器【Repeater,也叫放大器】:同一區域網的再生信號;兩埠的網段必須同一協議;5-4-3規程:10BASE-5乙太網中,最多串聯4個中繼器,5段中只能有3個連接主機;

集線器:同一區域網的再生、放大信號(多埠的中繼器);半雙工,不能隔離沖突域也不能隔離廣播域。

信道的基本概念:信道是往一個方向傳輸信息的媒體,一條通信電路包含一個發送信道和一個接受信道。

單工通信信道:只能一個方向通信,沒有反方向反饋的信道;

半雙工通信信道:雙方都可以發送和接受信息,但不能同時發送也不能同時接收;

全雙工通信信道:雙方都可以同時發送和接收。

三、數據鏈路層

3.1 數據鏈路層概述

數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網路層提供服務,其最基本的服務是將源自網路層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層。數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。

該層的作用包括: 物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發 等。

有關數據鏈路層的重要知識點:

數據鏈路層為網路層提供可靠的數據傳輸;

基本數據單位為幀;

主要的協議:乙太網協議;

兩個重要設備名稱:網橋和交換機。

封裝成幀:「幀」是 數據鏈路層 數據的基本單位:

透明傳輸:「透明」是指即使控制字元在幀數據中,但是要當做不存在去處理。即在控制字元前加上轉義字元ESC。

3.2 數據鏈路層的差錯監測

差錯檢測:奇偶校驗碼、循環冗餘校驗碼CRC

奇偶校驗碼–局限性:當出錯兩位時,檢測不到錯誤。

循環冗餘檢驗碼:根據傳輸或保存的數據而產生固定位數校驗碼。

3.3 最大傳輸單元MTU

最大傳輸單元MTU(Maximum Transmission Unit),數據鏈路層的數據幀不是無限大的,數據幀長度受MTU限制.

路徑MTU:由鏈路中MTU的最小值決定。

3.4 乙太網協議詳解

MAC地址:每一個設備都擁有唯一的MAC地址,共48位,使用十六進製表示。

乙太網協議:是一種使用廣泛的區域網技術,是一種應用於數據鏈路層的協議,使用乙太網可以完成相鄰設備的數據幀傳輸:

區域網分類:

Ethernet乙太網IEEE802.3:

乙太網第一個廣泛部署的高速區域網

乙太網數據速率快

乙太網硬體價格便宜,網路造價成本低

乙太網幀結構:

類型:標識上層協議(2位元組)

目的地址和源地址:MAC地址(每個6位元組)

數據:封裝的上層協議的分組(46~1500位元組)

CRC:循環冗餘碼(4位元組)

乙太網最短幀:乙太網幀最短64位元組;乙太網幀除了數據部分18位元組;數據最短46位元組;

MAC地址(物理地址、區域網地址)

MAC地址長度為6位元組,48位;

MAC地址具有唯一性,每個網路適配器對應一個MAC地址;

通常採用十六進製表示法,每個位元組表示一個十六進制數,用 - 或 : 連接起來;

MAC廣播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF。

四、網路層

網路層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送,具體功能包括定址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。數據交換技術是報文交換(基本上被分組所替代):採用儲存轉發方式,數據交換單位是報文。

網路層中涉及眾多的協議,其中包括最重要的協議,也是TCP/IP的核心協議——IP協議。IP協議非常簡單,僅僅提供不可靠、無連接的傳送服務。IP協議的主要功能有:無連接數據報傳輸、數據報路由選擇和差錯控制。

與IP協議配套使用實現其功能的還有地址解析協議ARP、逆地址解析協議RARP、網際網路報文協議ICMP、網際網路組管理協議IGMP。具體的協議我們會在接下來的部分進行總結,有關網路層的重點為:

1、網路層負責對子網間的數據包進行路由選擇。此外,網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能;

2、基本數據單位為IP數據報;

3、包含的主要協議:

IP協議(Internet Protocol,網際網路互聯協議);

ICMP協議(Internet Control Message Protocol,網際網路控制報文協議);

ARP協議(Address Resolution Protocol,地址解析協議);

RARP協議(Reverse Address Resolution Protocol,逆地址解析協議)。

4、重要的設備:路由器。

路由器相關協議

4.1 IP協議詳解

IP網際協議是 Internet 網路層最核心的協議。虛擬互聯網路的產生:實際的計算機網路錯綜復雜;物理設備通過使用IP協議,屏蔽了物理網路之間的差異;當網路中主機使用IP協議連接時,無需關注網路細節,於是形成了虛擬網路。

IP協議使得復雜的實際網路變為一個虛擬互聯的網路;並且解決了在虛擬網路中數據報傳輸路徑的問題。

其中,版本指IP協議的版本,佔4位,如IPv4和IPv6;首部位長度表示IP首部長度,佔4位,最大數值位15;總長度表示IP數據報總長度,佔16位,最大數值位65535;TTL表示IP數據報文在網路中的壽命,佔8位;協議表明IP數據所攜帶的具體數據是什麼協議的,如TCP、UDP。

4.2 IP協議的轉發流程

4.3 IP地址的子網劃分

A類(8網路號+24主機號)、B類(16網路號+16主機號)、C類(24網路號+8主機號)可以用於標識網路中的主機或路由器,D類地址作為組廣播地址,E類是地址保留。

4.4 網路地址轉換NAT技術

用於多個主機通過一個公有IP訪問訪問互聯網的私有網路中,減緩了IP地址的消耗,但是增加了網路通信的復雜度。

NAT 工作原理:

從內網出去的IP數據報,將其IP地址替換為NAT伺服器擁有的合法的公共IP地址,並將替換關系記錄到NAT轉換表中;

從公共互聯網返回的IP數據報,依據其目的的IP地址檢索NAT轉換表,並利用檢索到的內部私有IP地址替換目的IP地址,然後將IP數據報轉發到內部網路。

4.5 ARP協議與RARP協議

地址解析協議 ARP(Address Resolution Protocol):為網卡(網路適配器)的IP地址到對應的硬體地址提供動態映射。可以把網路層32位地址轉化為數據鏈路層MAC48位地址。

ARP 是即插即用的,一個ARP表是自動建立的,不需要系統管理員來配置。

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)協議指逆地址解析協議,可以把數據鏈路層MAC48位地址轉化為網路層32位地址。

4.6 ICMP協議詳解

網際控制報文協議(Internet Control Message Protocol),可以報告錯誤信息或者異常情況,ICMP報文封裝在IP數據報當中。

ICMP協議的應用:

Ping應用:網路故障的排查;

Traceroute應用:可以探測IP數據報在網路中走過的路徑。

4.7網路層的路由概述

關於路由演算法的要求:正確的完整的、在計算上應該盡可能是簡單的、可以適應網路中的變化、穩定的公平的。

自治系統AS: 指處於一個管理機構下的網路設備群,AS內部網路自治管理,對外提供一個或多個出入口,其中自治系統內部的路由協議為內部網關協議,如RIP、OSPF等;自治系統外部的路由協議為外部網關協議,如BGP。

靜態路由: 人工配置,難度和復雜度高;

動態路由:

鏈路狀態路由選擇演算法LS:向所有隔壁路由發送信息收斂快;全局式路由選擇演算法,每個路由器計算路由時,需構建整個網路拓撲圖;利用Dijkstra演算法求源端到目的端網路的最短路徑;Dijkstra(迪傑斯特拉)演算法

距離-向量路由選擇演算法DV:向所有隔壁路由發送信息收斂慢、會存在迴路;基礎是Bellman-Ford方程(簡稱B-F方程);

4.8 內部網關路由協議之RIP協議

路由信息協議 RIP(Routing Information Protocol)【應用層】,基於距離-向量的路由選擇演算法,較小的AS(自治系統),適合小型網路;RIP報文,封裝進UDP數據報。

RIP協議特性:

RIP在度量路徑時採用的是跳數(每個路由器維護自身到其他每個路由器的距離記錄);

RIP的費用定義在源路由器和目的子網之間;

RIP被限制的網路直徑不超過15跳;

和隔壁交換所有的信息,30主動一次(廣播)。

4.9 內部網關路由協議之OSPF協議

開放最短路徑優先協議 OSPF(Open Shortest Path First)【網路層】,基於鏈路狀態的路由選擇演算法(即Dijkstra演算法),較大規模的AS ,適合大型網路,直接封裝在IP數據報傳輸。

OSPF協議優點:

安全;

支持多條相同費用路徑;

支持區別化費用度量;

支持單播路由和多播路由;

分層路由。

RIP與OSPF的對比(路由演算法決定其性質):

4.10外部網關路由協議之BGP協議

BGP(Border Gateway Protocol)邊際網關協議【應用層】:是運行在AS之間的一種協議,尋找一條好路由:首次交換全部信息,以後只交換變化的部分,BGP封裝進TCP報文段.

五、傳輸層

第一個端到端,即主機到主機的層次。傳輸層負責將上層數據分段並提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外,傳輸層還要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。

傳輸層的任務是根據通信子網的特性,最佳的利用網路資源,為兩個端系統的會話層之間,提供建立、維護和取消傳輸連接的功能,負責端到端的可靠數據傳輸。在這一層,信息傳送的協議數據單元稱為段或報文。

網路層只是根據網路地址將源結點發出的數據包傳送到目的結點,而傳輸層則負責將數據可靠地傳送到相應的埠。

有關網路層的重點:

傳輸層負責將上層數據分段並提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸以及端到端的差錯控制和流量控制問題;

包含的主要協議:TCP協議(Transmission Control Protocol,傳輸控制協議)、UDP協議(User Datagram Protocol,用戶數據報協議);

重要設備:網關。

5.1 UDP協議詳解

UDP(User Datagram Protocol: 用戶數據報協議),是一個非常簡單的協議。

UDP協議的特點:

UDP是無連接協議;

UDP不能保證可靠的交付數據;

UDP是面向報文傳輸的;

UDP沒有擁塞控制;

UDP首部開銷很小。

UDP數據報結構:

首部:8B,四欄位/2B【源埠 | 目的埠 | UDP長度 | 校驗和】 數據欄位:應用數據

5.2 TCP協議詳解

TCP(Transmission Control Protocol: 傳輸控制協議),是計算機網路中非常復雜的一個協議。

TCP協議的功能:

對應用層報文進行分段和重組;

面向應用層實現復用與分解;

實現端到端的流量控制;

擁塞控制;

傳輸層定址;

對收到的報文進行差錯檢測(首部和數據部分都檢錯);

實現進程間的端到端可靠數據傳輸控制。

TCP協議的特點:

TCP是面向連接的協議;

TCP是面向位元組流的協議;

TCP的一個連接有兩端,即點對點通信;

TCP提供可靠的傳輸服務;

TCP協議提供全雙工通信(每條TCP連接只能一對一);

5.2.1 TCP報文段結構:

最大報文段長度:報文段中封裝的應用層數據的最大長度。

TCP首部:

序號欄位:TCP的序號是對每個應用層數據的每個位元組進行編號

確認序號欄位:期望從對方接收數據的位元組序號,即該序號對應的位元組尚未收到。用ack_seq標識;

TCP段的首部長度最短是20B ,最長為60位元組。但是長度必須為4B的整數倍

TCP標記的作用:

5.3 可靠傳輸的基本原理

基本原理:

不可靠傳輸信道在數據傳輸中可能發生的情況:比特差錯、亂序、重傳、丟失

基於不可靠信道實現可靠數據傳輸採取的措施:

差錯檢測:利用編碼實現數據包傳輸過程中的比特差錯檢測 確認:接收方向發送方反饋接收狀態 重傳:發送方重新發送接收方沒有正確接收的數據 序號:確保數據按序提交 計時器:解決數據丟失問題;

停止等待協議:是最簡單的可靠傳輸協議,但是該協議對信道的利用率不高。

連續ARQ(Automatic Repeat reQuest:自動重傳請求)協議:滑動窗口+累計確認,大幅提高了信道的利用率。

5.3.1TCP協議的可靠傳輸

基於連續ARQ協議,在某些情況下,重傳的效率並不高,會重復傳輸部分已經成功接收的位元組。

5.3.2 TCP協議的流量控制

流量控制:讓發送方發送速率不要太快,TCP協議使用滑動窗口實現流量控制。

5.4 TCP協議的擁塞控制

擁塞控制與流量控制的區別:流量控制考慮點對點的通信量的控制,而擁塞控制考慮整個網路,是全局性的考慮。擁塞控制的方法:慢啟動演算法+擁塞避免演算法。

慢開始和擁塞避免:

【慢開始】擁塞窗口從1指數增長;

到達閾值時進入【擁塞避免】,變成+1增長;

【超時】,閾值變為當前cwnd的一半(不能<2);

再從【慢開始】,擁塞窗口從1指數增長。

快重傳和快恢復:

發送方連續收到3個冗餘ACK,執行【快重傳】,不必等計時器超時;

執行【快恢復】,閾值變為當前cwnd的一半(不能<2),並從此新的ssthresh點進入【擁塞避免】。

5.5 TCP連接的三次握手(重要)

TCP三次握手使用指令:

面試常客:為什麼需要三次握手?

第一次握手:客戶發送請求,此時伺服器知道客戶能發;

第二次握手:伺服器發送確認,此時客戶知道伺服器能發能收;

第三次握手:客戶發送確認,此時伺服器知道客戶能收。

建立連接(三次握手):

第一次: 客戶向伺服器發送連接請求段,建立連接請求控制段(SYN=1),表示傳輸的報文段的第一個數據位元組的序列號是x,此序列號代表整個報文段的序號(seq=x);客戶端進入 SYN_SEND (同步發送狀態);

第二次: 伺服器發回確認報文段,同意建立新連接的確認段(SYN=1),確認序號欄位有效(ACK=1),伺服器告訴客戶端報文段序號是y(seq=y),表示伺服器已經收到客戶端序號為x的報文段,准備接受客戶端序列號為x+1的報文段(ack_seq=x+1);伺服器由LISTEN進入SYN_RCVD (同步收到狀態);

第三次: 客戶對伺服器的同一連接進行確認.確認序號欄位有效(ACK=1),客戶此次的報文段的序列號是x+1(seq=x+1),客戶期望接受伺服器序列號為y+1的報文段(ack_seq=y+1);當客戶發送ack時,客戶端進入ESTABLISHED 狀態;當服務收到客戶發送的ack後,也進入ESTABLISHED狀態;第三次握手可攜帶數據;

5.6 TCP連接的四次揮手(重要)

釋放連接(四次揮手)

第一次: 客戶向伺服器發送釋放連接報文段,發送端數據發送完畢,請求釋放連接(FIN=1),傳輸的第一個數據位元組的序號是x(seq=x);客戶端狀態由ESTABLISHED進入FIN_WAIT_1(終止等待1狀態);

第二次: 伺服器向客戶發送確認段,確認字型大小段有效(ACK=1),伺服器傳輸的數據序號是y(seq=y),伺服器期望接收客戶數據序號為x+1(ack_seq=x+1);伺服器狀態由ESTABLISHED進入CLOSE_WAIT(關閉等待);客戶端收到ACK段後,由FIN_WAIT_1進入FIN_WAIT_2;

第三次: 伺服器向客戶發送釋放連接報文段,請求釋放連接(FIN=1),確認字型大小段有效(ACK=1),表示伺服器期望接收客戶數據序號為x+1(ack_seq=x+1);表示自己傳輸的第一個位元組序號是y+1(seq=y+1);伺服器狀態由CLOSE_WAIT 進入 LAST_ACK (最後確認狀態);

第四次: 客戶向伺服器發送確認段,確認字型大小段有效(ACK=1),表示客戶傳輸的數據序號是x+1(seq=x+1),表示客戶期望接收伺服器數據序號為y+1+1(ack_seq=y+1+1);客戶端狀態由FIN_WAIT_2進入TIME_WAIT,等待2MSL時間,進入CLOSED狀態;伺服器在收到最後一次ACK後,由LAST_ACK進入CLOSED;

為什麼需要等待2MSL?

最後一個報文沒有確認;

確保發送方的ACK可以到達接收方;

2MSL時間內沒有收到,則接收方會重發;

確保當前連接的所有報文都已經過期。

六、應用層

為操作系統或網路應用程序提供訪問網路服務的介面。應用層重點:

數據傳輸基本單位為報文;

包含的主要協議:FTP(文件傳送協議)、Telnet(遠程登錄協議)、DNS(域名解析協議)、SMTP(郵件傳送協議),POP3協議(郵局協議),HTTP協議(Hyper Text Transfer Protocol)。

6.1 DNS詳解

DNS(Domain Name System:域名系統)【C/S,UDP,埠53】:解決IP地址復雜難以記憶的問題,存儲並完成自己所管轄范圍內主機的 域名 到 IP 地址的映射。

域名解析的順序:

【1】瀏覽器緩存,

【2】找本機的hosts文件,

【3】路由緩存,

【4】找DNS伺服器(本地域名、頂級域名、根域名)->迭代解析、遞歸查詢。

IP—>DNS服務—>便於記憶的域名

域名由點、字母和數字組成,分為頂級域(com,cn,net,gov,org)、二級域(,taobao,qq,alibaba)、三級域(www)(12-2-0852)

6.2 DHCP協議詳解

DHCP(Dynamic Configuration Protocol:動態主機設置協議):是一個區域網協議,是應用UDP協議的應用層協議。作用:為臨時接入區域網的用戶自動分配IP地址。

6.3 HTTP協議詳解

文件傳輸協議(FTP):控制連接(埠21):傳輸控制信息(連接、傳輸請求),以7位ASCII碼的格式。整個會話期間一直打開。

HTTP(HyperText Transfer Protocol:超文本傳輸協議)【TCP,埠80】:是可靠的數據傳輸協議,瀏覽器向伺服器發收報文前,先建立TCP連接,HTTP使用TCP連接方式(HTTP自身無連接)。

HTTP請求報文方式:

GET:請求指定的頁面信息,並返回實體主體;

POST:向指定資源提交數據進行處理請求;

DELETE:請求伺服器刪除指定的頁面;

HEAD:請求讀取URL標識的信息的首部,只返回報文頭;

OPETION:請求一些選項的信息;

PUT:在指明的URL下存儲一個文檔。

6.3.1 HTTP工作的結構

6.3.2 HTTPS協議詳解

HTTPS(Secure)是安全的HTTP協議,埠號443。基於HTTP協議,通過SSL或TLS提供加密處理數據、驗證對方身份以及數據完整性保護

原文地址:https://blog.csdn.net/Royalic/article/details/119985591

㈢ 計算機網路-4-4-轉發分組,構建子網和劃分超網

上圖是一個路由器怎麼進行分組轉發的例子:有四個A類網路通過三個路由器連接在一起,每一個網路上都可能會有成千上萬台主機。若路由表指出每一台主機該進行怎樣的轉發。則要維護的路由表是非常的龐大。 如果路由表指定到某一個網路如何轉發,則路由表中只有4行,每一行對應一個網路。 以路由器2的路由表為例:由於R2同時連接在網路2和網路3上,因此只要目標主機在網路2或者網路3上,都可以通過介面0或者1或者路由器R2直接交付(當然還有使用ARP協議找到這些主機相應的MAC地址)。若目標主機在網路1中,則下一跳路由器為R1,其IP地址為20.0.0.7。路由器R2和R1由於同時連接在網路2上,因此從路由器2把轉發分組給R1是很容易的。 我們應當注意到:每一個路由器至少都要擁有兩個不同的IP地址。 總之,在路由表中,對每一條路由最主要的是以下兩條信息: (目的網路,下一跳地址) 我們根據目的網路地址來確定下一跳路由器,這樣可以得到以下結論:

雖然互聯網上所有的分組轉發都是 基於目的主機所在的網路 ,但是在大多數情況下都允許這樣的實例: 對特定的主機指明一個路由 ,這種路由叫 特定主機路由 。採用特定主機路由可以使網路人員方便管理控制網路和測試網路

路由器還可以採用 默認路由 以減少路由表所佔用的空間和搜索路由表所使用的時間。

當路由器接收到一個待轉發的數據報,在從路由表中得出下一跳路由器的IP地址後,不是把這個地址寫入IP數據報,而是送交 數據鏈路層的網路介面軟體 ,網路介面軟體把負責下一跳的路由器IP地址轉化為硬體地址(必須使用ARP),將硬體地址寫入MAC幀的首部,然後根據這個硬體地址找到下一跳路由器。由此可見,當發送一連串的數據報時,上述的這種查找路由表,用ARP得到硬體地址,把硬體地址寫入MAC地址首部等過程,將不斷地重復進行,造成了一定的開銷。

根據以上幾點,我們提出 分組轉發演算法:

這里我們需要強調一下,路由表並沒有給分組指明某個網路的完整路徑(即先經過哪一個路由器,然後再經過哪一個路由器,等等)。路由表指出,到達某個網路應該先到達某個路由器(下一條路由器),在到達下一跳路由器之後,再繼續查找路由表,知道再下一步應當到達哪一個路由器。這樣一步步的查找下去,直到最後到達目的網路。

為什麼劃分子網?

為解決上述問題,從1985年引出 子網路號欄位 ,使得兩級IP地址變為三級IP地址,這種做法叫做 劃分子網(subnetting)【RFC950】

劃分子網的基本思路:

劃分子網的用例

如上圖為某單位擁有一個B類IP地址,網路地址為145.13.0.0(網路號為145.13),凡是目的網路為145.13.x.x的數據報都會送到這個網路上路由器R1上。

現在把該網路劃分為三個字網,這里假設子網路號佔用8位,因此主機號就只剩下16-8=8位了,所劃分的三個字網為145.13.3.0,145.13.7.0,145.3.21.0。路由器在接受到145.13.0.0上的路由器數據後,再根據數據報的目的地址把它轉化到相應的子網。

總之,當沒有劃分子網的時候,IP地址是兩節結構。劃分子網後IP地址就變成了三級結構。劃分子網只是把IP地址的主機號這部分進行再劃分,而不改變IP地址原來的網路號。

假定有一個IP數據報(其目的地址為145.13.3.10)已經到達了路由器R1,那麼這個路由器如何把它轉發到子網145.13.3.0呢?
我們知道,從IP數據包報的首部無法看出源主機的目的主機所連接的網路是否進行了子網劃分。這是因為32位IP地址本身以及數據報的首部沒有包含任何關於子網劃分的信息。因此必須另想辦法,這就是使用 子網掩碼

把三級IP地址的子網掩碼和收到的目的地址的IP地址 逐位進行與(AND)運算,就可以立即得到網路地址,剩下的步驟就交給路由器處理分組。

使用子網掩碼的好處是:不管網路有沒有劃分子網,只要把子網掩碼和IP地址進行逐位 與(AND) 運算,就立即得出網路地址來,這樣在路由器處理到來的分組時就可採取同樣的做法。

在不劃分子網時,為什麼還要使用子網掩碼?這就是為了更便於查找路由表。現在互聯網規定:所有網路都必須使用子網掩碼,同時在路由器的路由表中也必須有子網掩碼這一欄。如果一個網路不劃分子網,那麼該網路的子網掩碼就是用 默認的子網掩碼 ,默認子網掩碼中1的位置和IP地址中的網路號欄位net-id正好相對應。因此,若用默認子網掩碼和某個不劃分子網的IP地址逐位相"與",就應該能夠得出該IP地址的網路地址來,這樣做可以不用查找該地址的類別位就能夠知道這是哪一類的IP地址。顯然:

圖4-21是這三類IP地址的網路地址和相應的默認子網掩碼:

子網掩碼是一個網路或者一個子網的重要屬性 。在RFC950成為互聯網標准後,路由器在和相鄰路由器交換路由信息時,必須把自己所在的網路(或子網)的子網掩碼告訴相鄰路由器,在路由器的路由表中的每一個項目,除了要給出目的網路地址外,還必須同時給出該網路的子網掩碼。若一個路由器連接在兩個子網上就擁有兩個網路地址和兩個子網掩碼。

例4-2:
已知IP地址是141.14.72.24,子網掩碼是255.255.192.0,求網路地址:
解: 255.255.192.0的二進制:11111111 11111111 11000000 00000000

IP 141.14.72.24二進制: 11111111 11111111 01001000
00000000

將IP地址二進制與子網掩碼二進制進行 與(AND)運算 為 ::11111111 11111111 11000000 00000000
即網路IP為:141.14.64.0

在劃分子網的情況下,分組轉發的演算法必須作出改動。在使用子網劃分後,路由表應該包含以下內容:

在劃分子網的情況下,路由器轉發分組的演算法如下:

例4-4:
圖4-24有三個字網,兩個路由器,以及路由器R1的部分路由表。現在源主機H1向目的主機H2發送分組。試討論R1收到H1向H2發送的分組後查路由表的過程。

解:

源主機H1向目標主機H2發送的分組的目的地址為128.30.33.138。

源主機H1把本子網的子網掩碼255.255.255.128與H2的IP地址128.30.33.128相與得到128.30.33.128,它不等於H1的網路地址(128.30.33.0)。這說明主機H2與主機H1不在同一個網段上,因此H1不能把數據包直接交付給H2。必須交給子網上的默認路由R1,由R1轉發。

路由表在接受到這個分組之後,就在其路由表中逐行匹配尋找。
首先看R1路由表的第一行:用這一行的子網掩碼255.255.255.128與H2IP地址進行互與,得到128.30.33.128,然後和這一行用樣的方法進行第二行,結果發現相與出來的結果和目的網路地址匹配,則說明這個網路(子網2)就是收到的分組所要尋找的目的網路。於是就不用繼續找了。R1把分組從介面1直接交付給主機H2(他們都在一個子網上)。

在一個劃分子網的網路中可使用幾個不同的子網掩碼。使用變長 子網掩碼VLSM(Variable Length Subnet Mask) 可進一步提高IP地址資源的利用率。在VLSM的基礎上又進一步研究出 無分類編制 方法。它的正式名字是無分類域間路由選擇CIDR(Classless Inter-Domain Routing)。

CIDR 最主要的特點有兩個:

CIDR還使用斜線記法,就是在IP地址後面加上斜線/,然後寫上 網路前綴所佔的位數 。例如IP地址為128.14.35.7/20是某CIDR地址快中的一個地址,其中前20位就是網路前綴,後面的14位是主機位。如圖所示:

當然以上地址的主機號全為0和全為1的地址,一般並不使用,這個地址塊共有2^12個地址,我們可以使用地址塊中最小的地址和網路前綴來指明這個地址快。例如,上述的地址塊可記為128.14.32.0/20。

為了更方便的進行路由選擇,CIDR使用了32位的地址掩碼(address mask)。地址掩碼是由一串1和一串0組成, 而1的個數就是網路前綴的個數。 雖然CIDR不使用子網了,但是出於某些原因,CIDR使用的地址掩碼也可以繼續稱為 子網掩碼,斜線記法中,斜線後面的數字就是1的個數 。例如,/20地址快的地址掩碼是 11111111 11111111 11110000 00000000 (20個連續的1)。 斜線記法中,斜線後面的數字就是地址掩碼中1的個數。

斜線記法還有一個好處就是它除了可以表示一個IP地址外,還提供了一些其他重要的信息。我們舉例說明如下:
例如,地址為192.199.170.82/27不僅表示IP地址是192.199.170.82,而且還表示這個地址快的網路前綴有27位(剩下的5位是主機號),因此這個地址快包含32個IP地址( =32)。通過見到那的計算還可以得出,這個地址塊的最小地址是192.199.170.64,最大地址是192.199.170.95。具體的計算方法是這樣的:找到地址掩碼中1和0的交界處發生在地址中的哪一個位元組,現在是第四個位元組,因此只要把這一個位元組的十進制82用二進製表示即可:82的二進制是01010010,取其前3位(這3位加上前3位元組的24位就夠成了27位),再把後面的5位都寫成0,即01000000,等於十進制64,這樣就找到了地址快的最小地址192.199.170.64,再把最後面5位都置為1,即01011111,等於十進制的95,這就找到了地址塊中的最大地址192.199.170.95。

由於一個CICR地址塊有很多地址,所以在路由表中就利用CIDR地址塊來查找目的網路。這種地址的聚合常稱之為 路由聚合(route aggregation) ,它使得路由表中的一個項目可以表示原來傳統分類地址的很多個路由,路由聚合也稱之為 構成超網(supernetting) ,路由聚合有利於減少路由器之間的路由選擇信息的交換,從而提高了整個互聯網的性能。

每一個CIDR地址塊中的地址數一定是2的整數次冪,這就是 構建超網 的來源。

網路前綴越短 ,其地址塊所包含的地址數就越多,而在三級結構的IP地址中,劃分子網是使網路前綴變長。

在使用了CIDR時,由於採用網路前綴這種記法,IP地址由網路前綴和主機號這兩部分組成,因此在路由表中的項目也要有相應的變化,這時,每個項目由 網路前綴 下一跳地址組成 但是在查找路由表時可能會得到不止一個匹配結果 ,這樣就帶來一個問題:我們應該從這些匹配結果中選擇哪一條路由呢?

正確的答案是: 應但從匹配結果中選擇具有最長網路前綴的路由 ,這就做 最長前綴匹配(long-prefix matching) ,這是因為網路前綴越長,說明其地址塊越小因而路由就越具體,最長前綴匹配又稱之為 最長匹配 或者 最佳匹配

使用CIDR後,由於要尋找最長前綴匹配,使路由表的查找過程變的十分復雜,當路由表的項目數很大的時候,怎樣設法減少路由表的平均查找時間就成為了一個非常重要的問題,現在常用的是 二叉線索(binary trie) ,它是一種特殊結構的樹,IP地址中從左到右的比特值決定了從根節點逐層向下層延伸的路徑,二二叉線索中的各個路徑就代表路由表中存放的各個地址。

圖4-26用一個例子說明二叉樹線索的結構,圖中給出了5個IP地址。為了簡化二叉線索的結構,可以先找出對應一與每一個IP地址的唯一前綴(unique prefix),所謂唯一前綴就是在表中所有的IP地址中,該前綴時唯一的,這樣就可以用這些唯一前綴來構造二叉線索。在進行查找時,只要能夠和唯一前綴匹配相匹配就可以了。

從二叉樹的根節點自頂向下的深度最多有32層,每一層對應於IP地址中的一位。

㈣ 計算機網路問題,概念有點混。不要復制。謝謝啊

題主的第一個問題應該是非同步傳輸和同步傳輸的區分吧?那麼我先回答第一個!
先來理解一下他們存在的必要性吧。

在網路通信過程中,通信雙方要交換數據,需要高度的協同工作。為了正確的解釋信號,接收方必須確切地知道信號應當何時接收和處理,因此定時是至關重要的。在計算機網路中,定時的因素稱為位同步。同步是要接收方按照發送方發送的每個位的起止時刻和速率來接收數據,否則會產生誤差。通常可以採用同步或非同步的傳輸方式對位進行同步處理。

1. 非同步傳輸(Asynchronous Transmission): 非同步傳輸將比特分成小組進行傳送,小組可以是8位的1個字元或更長。發送方可以在任何時刻發送這些比特組,而接收方從不知道它們會在什麼時候到達。一個常見的例子是計算機鍵盤與主機的通信。按下一個字母鍵、數字鍵或特殊字元鍵,就發送一個8比特位的ASCII代碼。鍵盤可以在任何時刻發送代碼,這取決於用戶的輸入速度,內部的硬體必須能夠在任何時刻接收一個鍵入的字元。

非同步傳輸存在一個潛在的問題,即接收方並不知道數據會在什麼時候到達。在它檢測到數據並做出響應之前,第一個比特已經過去了。這就像有人出乎意料地從後面走上來跟你說話,而你沒來得及反應過來,漏掉了最前面的幾個詞。因此,每次非同步傳輸的信息都以一個起始位開頭,它通知接收方數據已經到達了,這就給了接收方響應、接收和緩存數據比特的時間;在傳輸結束時,一個停止位表示該次傳輸信息的終止。按照慣例,空閑(沒有傳送數據)的線路實際攜帶著一個代表二進制1的信號,非同步傳輸的開始位使信號變成0,其他的比特位使信號隨傳輸的數據信息而變化。最後,停止位使信號重新變回1,該信號一直保持到下一個開始位到達。例如在鍵盤上數字「1」,按照8比特位的擴展ASCII編碼,將發送「00110001」,同時需要在8比特位的前面加一個起始位,後面一個停止位。

非同步傳輸的實現比較容易,由於每個信息都加上了「同步」信息,因此計時的漂移不會產生大的積累,但卻產生了較多的開銷。在上面的例子,每8個比特要多傳送兩個比特,總的傳輸負載就增加25%。對於數據傳輸量很小的低速設備來說問題不大,但對於那些數據傳輸量很大的高速設備來說,25%的負載增值就相當嚴重了。因此,非同步傳輸常用於低速設備。

2. 同步傳輸(Synchronous Transmission):同步傳輸的比特分組要大得多。它不是獨立地發送每個字元,每個字元都有自己的開始位和停止位,而是把它們組合起來一起發送。我們將這些組合稱為數據幀,或簡稱為幀。

數據幀的第一部分包含一組同步字元,它是一個獨特的比特組合,類似於前面提到的起始位,用於通知接收方一個幀已經到達,但它同時還能確保接收方的采樣速度和比特的到達速度保持一致,使收發雙方進入同步。

幀的最後一部分是一個幀結束標記。與同步字元一樣,它也是一個獨特的比特串,類似於前面提到的停止位,用於表示在下一幀開始之前沒有別的即將到達的數據了。

同步傳輸通常要比非同步傳輸快速得多。接收方不必對每個字元進行開始和停止的操作。一旦檢測到幀同步字元,它就在接下來的數據到達時接收它們。另外,同步傳輸的開銷也比較少。例如,一個典型的幀可能有500位元組(即4000比特)的數據,其中可能只包含100比特的開銷。這時,增加的比特位使傳輸的比特總數增加2.5%,這與非同步傳輸中25 %的增值要小得多。隨著數據幀中實際數據比特位的增加,開銷比特所佔的百分比將相應地減少。但是,數據比特位越長,緩存數據所需要的緩沖區也越大,這就限制了一個幀的大小。另外,幀越大,它占據傳輸媒體的連續時間也越長。在極端的情況下,這將導致其他用戶等得太久。

同步傳輸方式中發送方和接收方的時鍾是統一的、字元與字元間的傳輸是同步無間隔的。

非同步傳輸方式並不要求發送方和接收方的時鍾完全一樣,字元與字元間的傳輸是非同步的。

同步與非同步傳輸的區別

1,非同步傳輸是面向字元的傳輸,而同步傳輸是面向比特的傳輸。

2,非同步傳輸的單位是字元而同步傳輸的單位是楨。

3,非同步傳輸通過字元起止的開始和停止碼抓住再同步的機會,而同步傳輸則是以數據中抽取同步信息。

4,非同步傳輸對時序的要求較低,同步傳輸往往通過特定的時鍾線路協調時序。

5,非同步傳輸相對於同步傳輸效率較低。
-----------------------我是優雅分割線--------------------

虛電路虛電路又稱為虛連接或虛通道,虛電路交換是分組交換的兩種傳輸方式中的一種。在通信和網路中,虛電路是由分組交換通信所提供的面向連接的通信服務。在兩個節點或應用進程之間建立起一個邏輯上的連接或虛電路後,就可以在兩個節點之間依次發送每一個分組,接受端收到分組的順序必然與發送端的發送順序一致,因此接受端無須負責在收集分組後重新進行排序。虛電路協議向高層協議隱藏了將數據分割成段,包或幀的過程。

信元交換又叫ATM(非同步傳輸模式),是一種面向連接的快速分組交換技術,它是通過建立虛電路來進行數據傳輸的。
信元交換技術是一種快速分組交換技術,它結合了電路交換技術延遲小和分組交換技術靈活的優點。信元是固定長度的分組,ATM採用信元交換技術,其信元長度為53位元組。信元頭5位元組,數據48位元組。
交換技術方面,經歷了:電路交換——>報文交換——>分組交換——>信元交換的過程。
在信元中包括CRC校驗和,其生成公式為X^8+X^2+X+1,校驗和只是對信元頭進行校驗。
ATDM信元傳輸採用非同步時分復用(Asynchronous Time Division Multioles),又稱統計復用(Statistic Multiptx)。信息源隨機地產生信息,因為信元到達隊列也是隨機的。高速的業務信元來得十分頻繁、集中,低速的業務信元來得很稀疏。這些信元都按順序在隊列中排隊,然後按輸出次序復用到傳輸線上。具有同樣標志的信元在傳輸線上並不對應某個固定的時間間隙,也不是按周期出現的,信息和它在時域的位置之間沒有關系,信息只是按信頭中的標志來區分的。而在同步時分復用方式(如PCM復用方式)中,信息以它在一幀中的時間位置(時隙)來區分,一個時隙對應著一條信道,不需要另外的信息頭來表示信息的身份。
VPI欄位用於選擇一條特定的虛通路,VCI欄位在一條選定的虛通路上選擇一條特定的虛電路。當進行VP交換時,是選擇一條特定的虛通路。
若在交換過程中出現擁塞,該信息被記錄在信元的PT中。

㈤ 急急急求:《計算機網路與Internet教程》的復習題

計算機網路練習題

一、填空題:
1. 在典型的計算機網路中,信息以包為單位進行傳送。其主要結構由包頭、數據、包尾 構成。
2. 通信使用的三種交換方式為電路交換、存儲轉發、分組交換。計算機通信一般不使用存儲轉發方式
3. 數據雙向傳輸不能同時進行的通信模式叫做半雙工通信,雙向傳輸可同時進行的通信模式叫做全雙工通信。
4. 計算機網路使用的傳輸媒體有(舉例):同軸電纜、雙絞線、光纖、微波、紅外線、無線電波等。
5. 非同步傳輸傳輸單位為位元組,並以起始位和停止位作為分隔。
6. 標准RS-232-C採用25腳梯形插頭座連接,並以-3V~-15V電壓表示邏輯"1"。
7. 三種數字信號調制解調方式的依據是波函數的三要素,即:振幅、頻率、相位。
8. 數字信號的三種調制方式為振幅調制、頻率調制、相位調制。
9. 計算機區域網分類按拓撲結構主要分為:星型、環型、匯流排型、樹型。
10. 使用層次化網路模型,可以把復雜的計算機網路簡化,使其容易理解並容易實現。
11. TCP/IP協議棧可分為四層,分別為:主機到網路層、互聯網層、傳輸層、應用層;SMTP協議位於應用層。
12. 數據鏈路層的主要服務功能是流量控制和差錯控制。
13. IEEE802.3規定一數據幀的長度應為64位元組到1518位元組之間。
14. IEEE 802.3建議採用的介質訪問控制方法的主要內容有:載波偵聽多路訪問(CSMA)和沖突檢測(CD)。
15. 區域網技術中媒體訪問控制方法主要有CSMA/CD(帶沖突檢測的載波偵聽多路介質訪問控制技術)、令牌匯流排技術、令牌環型網技術三種。
16. 在數據報服務中,網路節點要為每個數據報選擇路由,在虛電路服務中,網路節點只在連接建立時選擇路由。
17. 通常路由選擇演算法分為兩大類,分別為靜態路由選擇和自適應路由選擇。
18. 按IP地址分類,地址:160.201.68.108屬於B類地址。
19. IP地址分五類,即A、B、C、D、E類,其中D類屬多址廣播類地址;IP地址127.x.x.x屬於本主機地址,用於本機內通信;TCP協議的80埠由網際網路的HTTP協議使用。
20. TCP通過調節發送窗口的大小來進行流量控制。
21. TCP/IP使用地址轉換協議ARP將IP地址轉換為物理地址。
22. 利用密集波分技術,可以提高光纖的利用率,用一根光纖來傳遞更多的信息。
23. 使用無線接入方式,可以允許用戶方便地在不同的環境里使用網路的資源。
24. 有線用戶的接入方式有ISDN技術、ADSL、Cable Modem和區域網接入。
25. 信道復用有頻分復用、時分復用、波分復用方式,調制是信道復用嗎?不是。
26. IP路由使得數據包到達預定目的地。
27. 數據傳輸率是按照bps(比特/秒)計量的。
28. 交換機(集線器)是星型網路的中心。
29. ATM以傳輸53位元組固定長的信元而不是可變長的數據幀來傳輸信息。
30. 能再生信號並重新傳輸此信號的集線器是主動型的。
31. FDDI可能達到的網路速度是100Mbps。
32. ATM網路的基本傳輸速度是155Mbps。
33. ATM是一種能高速傳輸數據的先進非同步傳輸網路。
34. 超文本的含意是該文本中含有鏈接到其他文本的鏈接點。
35. Internet採用了目前在分布式網路中最為流行的客戶/伺服器模式,大大增強了網路信息服務的靈活性。
36. 負責電子郵件傳輸的應用層協議是SMTP。
37. 對於一個主機域名"hava.gxou.com.cn"來說,其中gxou.com.cn是主機所在域的域名。
38. 在FTP中,提供了ASC碼和二進制兩種文件傳輸模式,一般我們都採用二進制模式進行文件傳輸。
39. 假如在"mail.gxrtvu.e.cn"的郵件伺服器上給某一用戶創建了一個名為"ywh"的帳號,那麼該用戶可能的E-mail地址是[email protected]
40. 一般HTML文件的後綴名為htm或html。
41. 常用的網路操作系統,例如:UNIX、Windows NT和NetWare。
42. 常見的網路協議有TCP/IP、IPX/SPX和NetBEUI。
43. 常見的網際網路服務有HTTP、WWW和E_mail。
二、選擇題
1. 在OSI模型中,服務定義為; ( C )
A. 各層向下層提供的一組原語操作
B. 各層間對等實體間通信的功能實現
C. 各層通過其SAP向上層提共的一組功能
D. 和協議的的含義是一樣的
2. 乙太網採用的發送策略是: ( C )
A. 站點可隨時發送,僅在發送後檢測沖突
B. 站點在發送前需偵聽信道,只在信道空閑時發送
C. 站點採用帶沖突檢測的CSMA協議進行發送
D. 站點在獲得令牌後發送
3. 以下四個IP地址哪個是不合法的主機地址: ( B )
A. 10011110.11100011.01100100.10010100
B. 11101110.10101011.01010100.00101001
C. 11011110.11100011.01101101.10001100
D. 10011110.11100011.01100100.00001100
4. TCP採用的滑動窗口 ( D )
A. 是3位的滑動窗口
B. 僅用於流量控制
C. 傳輸過程中窗口大小不調整
D. 窗口大小為0是合法的
5. 同步通信 ( A )
A. 以比特為單位,每次可傳輸任意多個比特
B. 是一種並行傳輸方式
C. 採用XON/XOFF的流控制協議
D. 傳輸速率一般比非同步傳輸慢
6. 數據鏈路兩端的設備是 ( C )
A. DTE
B. DCE
C. DTE或DCE
D. DTE和DCE
7. 網路傳輸中對數據進行統一的標准編碼在OSI體系中由哪一層實現 ( D )
A. 物理層
B. 網路層
C. 傳輸層
D. 表示層
8. 在不同網路之間實現數據幀的存儲轉發,並在數據鏈路層進行協議轉換的網路互連器稱為 ( C )
A. 轉換器
B. 路由器
C. 網橋
D. 中繼器
9. Ethernet採用的媒體訪問控制方式為 ( A )
A. CSMA/CD
B. 令牌環
C. 令牌匯流排
D. 無競爭協議
10.ICMP協議位於 ( A )
A.網路層
B.傳輸層
C.應用層數
D.據鏈路層
11.綜合業務數據網的特點是 ( C )
A.電視通信網
B.頻分多路復用
C.實現語音、數字與圖象的一體化傳輸
D.模擬通信
12.兩台計算機利用電話線路傳輸數據信號時,必備的設備是 ( B )
A. 網卡 B. 數據機 C. 中繼器 D. 同軸電纜
13.數據在傳輸過程出現差錯的主要原因是 ( A )
A. 突發錯 B. 計算錯 C. CRC錯 D. 隨機錯
14.令牌匯流排(Token Bus)的訪問方法和物理層技術規范由( C ) 描述
A. IEEE802.2 B. IEEE802.3 C. IEEE802.4 D. IEEE802.5
15.網橋是用於哪一層的設備 ( D )
A. 物理層 B. 網路層 C. 應用層 D. 數據連路層
16.非同步傳輸通常採用的校驗方法為 ( C )
A. 方塊校驗 B. CRC校驗 C. 奇偶校驗 D. 余數校驗
17.PPP協議是哪一層的協議? ( B )
A. 物理層 B. 數據鏈路層 C. 網路層 D. 高層
18.100Base-T使用哪一種傳輸介質 ( C )
A. 同軸電纜 B. 光纖 C. 雙絞線 D. 紅外線
19.如果網路內部使用數據報,那麼 ( B )
A. 僅在建立時作一次路由選擇 B. 為每個到來的分組作路由選擇
C. 僅在網路擁塞時作新的路由選擇 D. 不必作路由選擇
20.管理計算機通信的規則稱為
A協議 B介質 C服務 D網路操作系統 ( A )
21 .以下哪一個選項按順序包括了OSI模型的各個層次
A物理層,數據鏈路層,網路層,運輸層,會話層,表示層和應用層
B物理層,數據鏈路層,網路層,運輸層,系統層,表示層和應用層
C物理層,數據鏈路層,網路層,轉換層,會話後,表示層和應用層
D表示層,數據鏈路層,網路層,運輸層,會話層,物理層和應用層 ( A )
22.在 OSI模型中,第 N層和其上的 N+ l層的關系是
A N層為N十1層提供服務
B N十1層將從N層接收的信息增加了一個頭
C N層利用N十1層提供的服務
D N層對N+1層沒有任何作用 ( A )
三、判斷題
1.TCP/IP使用地址轉換協議ARP將物理地址轉換為IP地址。 ( X )
2. HDLC是面向位元組的非同步通信協議。 ( X )
4.延遲畸變(delay)是由不同頻率信號傳輸速度不一樣引起的。 ( √ )
5.計算機網路中的差錯控制只在數據鏈路層中實現。 ( X )
6.低通信道的傳輸帶寬與其數據傳輸速率相關。 ( √ )
7.在數據傳輸中IP層可提供可靠的無連接傳輸。 ( X )
8.地址10011110.11100011.01100100.00001100是C類IP地址。 ( X )
9.同步傳輸時字元間不需要間隔 ( √ )
10.利用CRC多項式可對傳輸差錯進行糾正。 ( X )
四、問答題:
1. 從實現的功能看,什麼叫計算機網路?
答:為了方便用戶,將分布在不同地理位置的計算機資源實現信息交流和資源的共享。計算機資源主要指計算機硬體、軟體與數據。數據是信息的載體。
2. 同步通信與非同步通信有何不同?
答:在同步通信傳送時,發送方和接收方將整個字元組作為一個單位傳送,數據傳輸的效率高。一般用在高速傳輸數據的系統中。非同步通信方式實現比較容易,因為每個字元都加上了同步信息,計時的漂移不會產生大的積累,但每個字元需要多佔2-3位的開銷,適用於低速終端設備。由於這種方式的字元發送是獨立的,所以也稱為面向字元的非同步傳輸方式。
3. 什麼是對等網?
答:對等網與客戶機/伺服器系統:倘若每台計算機的地位平等,都允許使用其它計算機內部的資源,這種網就稱為對等區域網,簡稱對等網。
4. 簡述分組存儲轉發的工作方式
答:
<1>傳輸報文被分成大小有一定限制的分組傳輸
<2>分組按目標地址在分組交換網中以點對點方式遞交
<3>各交換節點對每一個到達的分組完整接受(存儲)、經檢查無錯後選擇下一站點地址往下遞交(轉發)
<4>最終分組被遞交到目的主機
5. 計算機網路的三大組成部分的名字叫什麼?各起什麼作用?
答:
<1>通信子網:擔負整個計算機網路的通信傳輸功能,連接各通信媒體,實現相鄰節點間的通信控制,與不同通信網路互連,為計算機網路上層提供有服務質量保證的服務。通信子網由物理信道、通信鏈路控制軟體組成(或傳輸介質、路由器以及主機組成)。
<2>高層服務:實現可靠的端到端數據傳輸服務,對上層屏蔽通信子網的技術細節,使應用與網路通信徹底分開。
<3>應用服務:建立網路應用支撐環境,使網路應用與傳輸細節分離。網路支撐環境包括:網路目錄服務、網路域名服務、網路資料庫服務。
6. 包交換與電路交換相比有什麼特點?
答:包交換與電路交換比在以下方面不同
<1>包交換不使用獨占信道,而僅在需要時申請信道帶寬,隨後釋放
<2>由於包交換一般採用共享信道,傳輸時延較電路交換大
<3>包交換傳輸對通信子網不透明,子網解析包地址等通信參數
<4>包交換採用存儲轉發方式通信,對通信有差錯及流量控制,而電路交換不實現類似控制
<5>各包在交換時其傳輸路徑是不定的,在電路交換中所有數據沿同一路徑傳輸
<6>包交換不需連接建立呼叫
<7>包交換網有可能產生擁塞,電路交換則不會
<8>包交換以通信量計費,電路交換以通信時間計費
7. 請用一句話來簡單概括網路模型的每一層的功能。
答:
<1>物理層用於傳輸原始比特流信息;
<2>數據鏈路層保證相鄰節點通信的正確
<3>網路層(IP層)保證分組按正確路由傳輸
<4>傳輸層實現端到端的無差錯傳輸
<5>應用層保證用戶高效方便地使用網路資源
8. 畫出OSI分層網路體系的模型。(參教材P23)
9. TCP傳輸若發生阻塞發送窗口為0,此後阻塞解除,發送窗口如何變化?
答:
在發生阻塞時,TCP嘗試發送一個數據塊報文,收到應答後發送兩塊加倍數據量的報文,若應答正常,則再次加倍發送,直至發送數據量為接收緩沖區的一半時維持該數據量進行通信。
10. 什麼是通信協議?一個通信協議應包含什麼內容?
答:
通信協議是通信雙方為完成通信而共同遵守的一組通信規則。一個通信協議應包含語法(數據格式)、語義(報文解釋)、時序(事件發生順序)三方面的規定。
11. 不同的物理網路怎樣才能實現互連?網路的互連有多少種連法?
答:網路互連根據使用設備的不同有
<1>中繼器互連
<2>集線器(或交換機)互連
<3>網橋互連
<4>路由器互連
<5>網關互連
12. 滑動窗口協議是怎樣用於流控制的?
答:滑動窗口協議通過調整發送窗口的大小來控制流量。
13. 簡述IEEE 802.2的主要內容。
答:IEEE 802.2在區域網體系中為邏輯鏈路控制子層,是高層與區域網MAC子層的介面層,實現數據鏈路層的高級控制功能。
14. ICMP是什麼?
答:ICMP(Internet Control Message Protocol)即網際網路消息控制協議
15. 簡述VLAN(虛擬子網)的作用?
答:簡化網路設計與網路管理,降低建造成本;隔離子網通信,提高網路安全;減少網路流量;避免廣播風暴
16. 網路應用的支撐環境主要指那些內容?
答:網路應用的支撐環境主要指:網路目錄服務、網路域名服務、網路資料庫服務
17. 計算機網路高層應用環境應該是什麼樣的?
18. 什麼是IEEE?組織是如何影響網路的?
19. 說明曼徹斯特編碼及它是如何使用的。
20. 什麼情況下在網路中設置路由是無效的?
答:在區域網和隊列雙匯流排的城域網中不需要設路由器。
21. 什麼是網路分段,分段能解決什麼問題?
答:將一個物理網劃分為多個邏輯子網的技術即為網路分段;
網路分段簡化網路設計與網路管理,降低建造成本;隔離子網通信,提高網路安全;減少網路流量;避免廣播風暴
22. 在一個帶寬為4000Hz並用4種電壓對數據編碼的傳輸系統上,用Nyquist定理計算其最大傳輸數據速率。
解:Nyquist定理表述:理想信道最高數據傳輸速率為 2Wlog2V (bps)
本題帶寬為W = 4000Hz
電平級為 V = 4
得該信道最大數據傳輸速率為 2 X 4000 X log24 = 16000(bps)
23. 如果一個給定路由器最多連接到K個網路,連接N個網路需要多少路由器?寫一個給定N關於K的方程。
答:路由器串聯時可連接最多網路
設需R個路由器
當 R = 1 時 可連接 K = K - 2(1 - 1)個網路
R = 2 時 可連接 2K - 2 = 2K - 2(2 - 1)個網路
R = 3 時 可連接 3K - 4 = 3K - 2(3 - 1)個網路
依此類推 R為任意數時,最多可連接網路數為 RK - 2(R - 1) 或 R(K - 2) + 2
N個網路所需路由器在R與R + 1間,即
R(K - 2) + 2 ≤ N < (R + 1)(K - 2) + 2
解不等式得
R ≤ (N - 2)/(K - 2) 且 R > (N - 2)/(K - 2) - 1
其中 K > 2
24. 寫出完整的<A>標記,使得字元串"廣西電大"成為http://www.gxou.com.cn的超鏈接。
答:<A href=http://www.gxou.com.cn>廣西電大</A>

復習題補充:
1. 接收端發現有差錯時,設法通知發送端重發,直到正確的信息碼收到為止,這種差錯控制方法稱為自動請求重發。
2. 簡述下列縮略語的含義:ARP、TCP、IP、ICMP、HTTP、HTML、IEEE、SMTP、LAN、WAN
3. 一個TCP連接地址應由兩部分組成,分別為主機地址、埠地址。
4. 一個TCP連接的過程分三步:連接建立、連接使用、連接釋放。
5. 把十六位制的IP地址D224AFB6轉換成用點分割的十進制形式,並說明該種地址最多能包含多少子網,每子網最多能包含多少主機。(210.36.175.182 C類 網路╳主機=2097152╳254)
6. 准確計算A、B、C類IP地址可有多少網路,每網路可有多少主機,子網屏蔽碼是什麼。
7. 簡述子網掩碼的作用。(參與子網劃分、路由定址)
8. 用速率為1200bps的數據機通信(無校驗,一位停止位)。一分鍾內最多能傳輸多少個漢字(雙位元組)?(非同步傳輸格式:每位元組=起始位(1)+數據位(8)+停止位(1)=10
每漢字需兩位元組,1200bps╳60秒÷20=3600個漢字)
9. 某CSMA/CD基帶匯流排網長度為1000米,信號傳輸速度為200m/μs,假如位於匯流排兩端的站點在發送數據時發生了沖突,問:
a) 該兩站間信號傳播延遲時間是多少?
b) 最多經過多長時間才能檢測到沖突?(傳播延遲τ=1000÷200=5μs 最長沖突檢測時間=2τ=10μs
10. 設信道速率為4kb/s,採用停止等待協議。傳播延遲tp=20ms。確認幀長度和處理時間均忽略。問幀長為多少時才能使信道利用率至少為50%。(信道時間可分為:傳輸時間tt+2×傳輸延遲時間tp(即發送延遲和確認延遲)+收站處理時間tr
忽略tr,則傳輸時間由 tt+tp 組成,傳輸效率為:信道佔用÷(信道佔用+信道空閑)= tt ÷(tt + 2tp )≥ 50% (式I) 另設幀長為λ 則tt =λ÷ 4 Kbps (式II) 連立上兩式即可解出λ)
11. 有兩個LAN橋接器,各連接一對令牌匯流排區域網。第一個橋接器必須每秒鍾轉發1000個分組(分組長度為512位元組),第二個橋接器必須每秒鍾轉發500個分組(分組長度為2048位元組),計算出每個橋接器的轉發速度,並說明哪一個橋接器需用較快的CPU?
12. 若某個區域網通過路由器與X.25網互連。若路由器每秒轉發200個分組,分組長度為128位元組,試問:
a) 路由器的轉發速度為多少Mbps?
b) 計算一分鍾內的通信量費用(通信量按段計算,每段64位元組,收費0.003元)。
13. 使用FTP下載一名為flash4full.exe的文件,出現如下提示信息:
ftp>get flash4full.exe
200 PORT command successful.
150 Opening BINARY mode data connection for flash4full.exe(10601499 bytes).
226 Transfer complete.
ftp: 10601499 bytes received in 14.19Seconds 747.06Kbytes/sec.
ftp>
從以上數據推算當前網路的線路傳輸速率大約是多少(Kbit/sec)?該速率未考慮傳輸開銷,試舉例說明兩種傳輸開銷,以證明實際的線路傳輸速率應比該速率大還是小。
(提示:以上數字均是用戶數據統計,未包含TCP及IP包協議數據及更底層的協議數據,而這些協議數據是傳輸用戶數據所必須付出的開銷,因此實際的線路傳輸數據量比用戶數據量大,實際的線路傳輸速率應比該速率大)

㈥ 計算機網路(3)| 數據鏈路層

數據鏈路層屬於計算機網路的低層。數據鏈路層使用的信道主要是兩種類型:
(1)點對點信道 。即信道使用的是一對一點對點通信方式。
(2)廣播信道 。這種信道使用的是一對多的光播通信方式,相對復雜。在廣播信道上連接的主機很多,因此必須使用專用的共享信道協議來協調這些主機的數據發送。

首先我們應該了解一些有關點對點信道的一點基本概念。
(1)數據鏈路 。值得是當我們需要在一條線路上傳送數據時,除了有一條物理線路外(鏈路),還必須有一些必要的通信協議來控制這些數據的傳輸,若把實現這些協議的硬體和軟體加到鏈路上就構成了數據鏈路。
(2)幀 。幀指的是點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元,即數據鏈路層把網路層交下來的數據構成幀發送到鏈路上以及把接收到的幀中的數據取出並上交給網路層。

點對點信道的數據鏈路層在進行通信時的主要步驟如下:
(1)結點A的數據鏈路層把網路層交下來的IP數據報添加首部和尾部封裝成幀。
(2)結點A把封裝好的幀發送給結點B的數據鏈路層。
(3)若B接收的幀無差錯,則從接收的幀中提取出IP數據報上交給上面的網路層;否則丟棄這個幀。

接下來是來介紹數據鏈路層的三個基本問題,而這三個問題對於各種數據鏈路層的協議都是通用的。

(1)封裝成幀 。指的是在一段數據的前後分別添加首部和尾部,這樣就構成了一個幀,從而能夠作為數據鏈路層的基本單位進行數據傳輸。在發送幀時,是從幀的首部開始發送的。各種數據鏈路層協議都對幀首部和幀尾部的格式有著明確的規定,且都規定了所能傳送的 幀的數據部分 長度上限—— 最大傳送單元MTU 。首部和尾部的作用是進行幀定界,幀定界可以使用特殊的 幀定界符 ,當數據在傳輸中出現差錯時,通過幀的幀定界符就可以知道收到的數據是一個不完整的幀(即只有首部開始符而沒有結束符)。

(2)透明傳輸 。從上面的介紹中知道幀的開始和結束標記使用了專門的控制字元,因此所傳輸的數據中任何與幀定界符相同的比特編碼是不允許出現的,否則就會出現幀定界錯誤。當傳送的幀是用文本文件組成的幀時,它的數據部分一定不會出現和幀定界符相同的字元,這樣的傳輸就叫做 透明傳輸 。為了解決其他類型文件傳輸時產生的透明傳輸問題,就將幀定界符的前面插入一個 轉義字元ESC ,這種方法稱為 位元組填充 。如果轉義字元也出現在數據中,就在轉義字元前面加上一個轉義字元,當接收端收到兩個轉義字元時,就刪除前面的那一個。

(3)差錯檢測 。在現實中,通信鏈路都不會是完美的,在傳輸比特的過程當中都是會產生差錯的,1變成0或者0變成1都是可能發生的,我們把這樣的錯誤叫做差錯檢測。在數據鏈路層中,為了保證數據傳輸的可靠性,減少差錯出現的數量,就會採用各種差錯檢測措施,目前最常使用的檢錯技術是 循環冗餘校驗 。它的原理簡單來說就是在被傳輸的數據M後面添加供錯檢測用的n為冗餘碼,構成一個幀數據發送出去。關於n位冗餘碼的得出方式與檢驗方式,可以 點擊這里進一步了解 。

對於點對點鏈路,點對點協議PPP是目前使用得最廣泛的數據鏈路層協議。由於網際網路的用戶通常都要連接到某個ISP才能接入到網際網路,PPP協議就是用戶計算機和ISP進行通信所使用的數據鏈路層協議。

在設計PPP協議時必須要考慮以下多方面的需求:
(1)簡單 。簡單的設計可使協議在實現時不容易出錯,這樣使得不同廠商對協議的不同實現的互操作性提高了。
(2)封裝成幀 。PPP協議必須規定特殊的字元作為幀定界符(即標志一個幀的開始和結束的字元),以便使接收端從收到的比特流中能准確的找出幀的開始和結束的位置。
(3)透明性 。PPP協議必須保證數據傳輸的透明性。如果說是數據中碰巧出現和幀定界符一樣的比特組合時,就要採用必要的措施來解決。
(4)多種網路層協議 。PPP協議必須能夠在同一條物理鏈路上同時支持多種網路層協議(IP和IPX等)的運行。
(5)多種類型鏈路 。除了要支持多種網路層的協議外,PPP還必須能夠在多種鏈路上運行(串列與並行鏈路)。
(6)差錯檢測 。PPP協議必須能夠對接收端收到的幀進行檢測,並舍棄有差錯的幀。
(7)檢測連接狀態 。必須具有一種機制能夠及時(不超過幾分鍾)自動檢測出鏈路是否處於正常工作狀態。
(8)最大傳送單元 。協議對每一種類型的點對點鏈路設置最大傳送單元MTU。
(9)網路層地址協商 。協議必須提供一種機制使通信的兩個網路層(如兩個IP層)的實體能夠通過協商知道或能夠配置彼此的網路層地址。
(10)數據壓縮協商 。協議必須能夠提供方法來協商使用數據壓縮演算法。但PPP協議不要求將數據壓縮演算法進行標准化。

PPP協議主要是由三個方面組成的:
(1) 一個將IP數據報封裝到串列鏈路的方法。
(2) 一個用來建立、配置和測試數據鏈路連接的鏈路控制協議LCP(Link Control Protocol)。
(3) 一套網路控制協議NCP(Network Control Protocol),其中的每一個協議支持不同的網路層協議,如IP、OSI的網路層、DECnet,以及AppleTalk等。

最後來介紹PPP協議幀的格式:

首先是各個欄位的意義。首部中的地址欄位A規定為0xFF,控制欄位C規定為0x03,這兩個欄位並沒有攜帶PPP幀的信息。首部的第一個欄位和尾部的第二個欄位都是標識欄位F(Flag)。首部的第四個欄位是2位元組的協議欄位。當協議欄位為0x0021時,PPP幀的信息部分欄位就是IP數據報。若為0xC021,則信息欄位是PPP鏈路控制協議LCP的數據,而 0x8021表示這是網路層的控制數據。尾部中的第一個欄位(2位元組)是使用CRC的幀檢驗序列FCS。

接著是關於PPP協議的差錯檢測的方法,主要分為位元組填充和零比特填充。當是PPP非同步傳輸時,採用的是位元組填充的方法。位元組填充是指當信息欄位中出現和標志欄位一樣的比特(0x7E)組合時,就必須採取一些措施使這種形式上和標志欄位一樣的比特組合不出現在信息欄位中。而當PPP協議使用的是同步傳輸時,就會採用零比特填充方法來實現透明傳輸,即只要發現有5個連續1,則立即填入一個0的方法。

廣播信道可以進行一對多的通信。由於區域網採用的就是廣播通信,因此下面有關廣播通信的討論就是基於區域網來進行的。

首先我們要知道區域網的主要 特點 ,即網路為一個單位所擁有,且地理范圍和站點數目均有限。在區域網才出現時,區域網比廣域網有著較高的數據率、較低的時延和較小的誤碼率。

區域網的 優點 主要有一下幾個方面:
(1) 具有廣播功能,從一個站點可方便地訪問全網。
(2) 便於系統的擴展和逐漸地演變,各設備的位置可靈活地調整和改變。
(3) 提高了系統的可靠性(reliability)、可用性(availibility)、生存性(survivability)。

關於區域網的分類,我們一般是對區域網按照網路拓撲進行分類:
1.星狀網: 由於集線器的出現和雙絞線大量用於區域網中,星形乙太網和多級星形結構的乙太網獲得了非常廣泛的應用。
2.環形網: 顧名思義,就是將各個主機像環一樣串起來的拓撲結構,最典型的就是令牌環形網。
3.匯流排網: 各站直接連在匯流排上。匯流排兩端的匹配電阻吸收在匯流排上傳播的電磁波信號的能量,避免在匯流排上產生有害的電磁波反射。

乙太網主要有兩個標准,即DIX Ethernet V2和IEEE 802.3標准,這兩種標準的差別很小,可以不是很嚴格的區分它們。

但是由於有關廠商的商業上的激烈競爭,導致IEEE 802委員會未能形成一個最佳的區域網標准而制定了幾個不同的區域網標准,所以為了數據鏈路層能夠更好的適應各種不同的標准,委員會就把區域網的數據鏈路層拆成兩個子層: 邏輯鏈路控制LLC子層 媒體接入控制MAC子層

計算機與外界區域網的連接是通過通信適配器(adapter)來進行的。適配器本來是在電腦主機箱內插入的一塊網路介面板(或者是在筆記本電腦中插入一塊PCMCIA卡),這種介面板又稱為網路介面卡NIC(Network Interface Card)或簡稱為網卡。適配器和區域網之間的通信是通過電纜或雙絞線以串列傳輸方式進行的,而適配器和計算機之間的通信則是通過計算機主板上的I/O匯流排以並行傳輸方式進行的,因此適配器的一個重要功能就是要進行數據串列傳輸和並行傳輸的轉換。由於網路上的數據率和計算機匯流排上的數據率並不相同,所以在適配器中必須裝有對數據進行緩存的存儲晶元。若在主板上插入適配器時,還必須把管理該適配器的設備驅動程序安裝在計算機的操作系統中。這個驅動程序以後就會告訴適配器,應當從存儲器的什麼位置上把多長的數據塊發送到區域網,或應當在存儲器的什麼位置上把區域網傳送過來的數據塊存儲下來。適配器還要能夠實現乙太網協議。

要注意的是,適配器在接收和發送各種幀時是不使用計算機的CPU的,所以這時計算機中的CPU可以處理其他的任務。當適配器收到有差錯的幀時,就把這個幀丟棄而不必通知計算機,而當適配器收到正確的幀時,它就使用中斷來通知該計算機並交付給協議棧中的網路層。當計算機要發送IP數據報時,就由協議棧把IP數據報向下交給適配器,組裝成幀後發送到區域網。特別注意: 計算機的硬體地址—MAC地址,就在適配器的ROM中。計算機的軟體地址—IP地址,就在計算機的存儲器中。

CSMA/CD協議主要有以下3個要點:
1.多點接入 :指的是這是匯流排型網路,許多計算機以多點接入的方式連接在一根匯流排上。
2.載波監聽 :就是用電子技術檢測匯流排上有沒有其他的計算機也在發送。載波監聽也稱為檢測信道,也就是說,為了獲得發送權,不管在發送前,還是在發送中,每一個站都必須不停的檢測信道。如果檢測出已經有其他站在發送,則自己就暫時不發送數據,等到信道空閑時才發送數據。而在發送中檢測信道是為了及時發現有沒有其他站的發送和本站發送的碰撞。
3.碰撞檢測 :也就是邊發送邊監聽。適配器一邊發送數據一邊檢測信道上的信號電壓的變化情況,以便判斷自己在發送數據時其他站是否也在發送數據。所謂碰撞就是信號之間產生了沖突,這時匯流排上傳輸的信號嚴重失真,無法從中恢復出有用的信息來。

集線器的一些特點如下:
(1)使用集線器的乙太網在邏輯上仍然是一個匯流排網,各個站點共享邏輯上的匯流排,使用的還是CSMA/CD協議。
(2)一個集線器是有多個介面。一個集線器就像一個多介面的轉發器。
(3)集線器工作在物理層,所以它的每一個介面僅僅是簡單的轉發比特。它不會進行碰撞檢測,所以當兩個介面同時有信號的輸入,那麼所有的介面都將收不到正確的幀。
(4)集線器自身採用了專門的晶元來進行自適應串音回波抵消。這樣可使介面轉發出去的較強的信號不致對該介面收到的較弱信號產生干擾。
(5)集線器一般都有少量的容錯能力和網路管理能力,也就是說如果在乙太網中有一個適配器出現了故障,不停地發送乙太網幀,這是集線器可以檢測到這個問題從而斷開與故障適配器的連線。

在區域網中,硬體地址又稱為物理地址或者MAC地址,這種地址是用在MAC幀中的。由於6位元組的地址欄位可以使全世界所有的區域網適配器具有不同的地址,所以現在的區域網適配器都是使用6位元組MAC地址。

主要負責分配地址欄位的6個位元組中的前3個位元組。世界上凡事要生產局域適配器的廠家都必須向IEEE購買這3個位元組構成的地址號,這個地址號我們通常叫做 公司標識符 ,而地址欄位的後3個位元組則由廠家自行指派,稱為 擴展標識符

IEEE規定地址欄位的第一位元組的最低位為I/G位。當I/G位為0時,地址欄位表示一個單個站地址,而當I/G位為1時表示組地址,用來進行多播。所以IEEE只分配地址欄位前三個位元組中的23位,當I/G位分別為0和1時,一個地址塊可分別生 2^24 個單個站地址和2^24個組地址。IEEE還把地址欄位第1個位元組的最低第二位規定為G/L位。當G/L位為0時是全球管理,來保證在全球沒有相同的地址,廠商向IEEE購買的都屬於全球管理。當地址段G/L位為1時是本地管理,這時用戶可以任意分配網路上的地址,但是乙太網幾乎不會理會這個G/L位的。

適配器對MAC幀是具有的過濾功能的,當適配器從網路上每收到一個MAC幀就先用硬體檢查MAC幀中的目的地址。如果是發往本站的幀則收下,然後再進行其他的處理,否則就將此幀丟棄。這樣做就可以不浪費主機的處理機和內存資源這里發往本站的幀包括以下三種幀:
(1)單播幀:即收到的幀的MAC地址與本站的硬體地址相同。
(2)廣播幀:即發送給本區域網上所有站點的幀。
(3)多播幀:即發送給本區域網上一部分站點的幀。

常用的乙太網MAC幀格式是乙太網V2的MAC幀格式。如下圖:

可以看到乙太網V2的MAC幀比較的簡單,有五個欄位組成。前兩個欄位分別為6位元組長的目的地址和源地址欄位。第三個欄位是2位元組的類型欄位,用來標志上一層使用的是什麼協議,以便把收到的MAC幀的數據上交給上一層的這個協議。下一個欄位是數據欄位,其長度在46到1500位元組之間。最後一個欄位是4位元組的幀檢驗序列FCS(使用CRC檢驗)。

從圖中可以看出,採用乙太網V2的MAC幀並沒有一個結構來存儲一個數據的幀長度。這是由於在曼徹斯特編碼中每一個碼元的正中間一定有一次電壓的轉換,如果當發送方在發送完一個MAC幀後就不再發送了,則發送方適配器的電壓一定是不會在變化的。這樣接收方就可以知道乙太網幀結束的位置,在這個位置減去FCS序列的4個位元組,就可以知道幀的長度了。

當數據欄位的長度小於42位元組時,MAC子層就會在MAC幀後面加入一個整數位元組來填充欄位,來保證乙太網的MAC幀的長度不小於64位元組。當MAC幀傳送給上層協議後,上層協議必須具有能夠識別填充欄位的功能。當上層使用的是IP協議時,其首部就有一個總長度欄位,因此總長度加上填充欄位的長度,就是MAC幀的數據欄位的長度。

從圖中還可以看出,在傳輸MAC幀時傳輸媒體上實際是多發送了8個位元組,這是因為當MAC幀開始接收時,由於適配器的時鍾尚未與比特流達成同步,因此MAC幀的最開始的部分是無法接收的,結果就是會使整個MAC成為無用幀。所以為了接收端能夠迅速的與比特流形成同步,就需要在前面插入這8個位元組。這8個位元組是由兩個部分組成的,第一個部分是由前7個位元組構成的前同步碼,它的主要作用就是就是實現同步。第二個部分是幀開始界定符,它的作用就是告訴接收方MAC幀馬上就要來了。需要注意的是,幀與幀之間的傳輸是需要一定的間隔的,否則接收端在收到了幀開始界定符後就會認為後面的都是MAC幀而會造成錯誤。

乙太網上的主機之間的距離不能太遠,否則主機發送的信號經過銅線的傳輸就會衰減到使CSMA/CD協議無法正常工作,所以在過去常常使用工作在物理層的轉發器來拓展乙太網的地理覆蓋范圍。但是現在隨著雙絞線乙太網成為乙太網的主流類型,拓展乙太網的覆蓋范圍已經很少使用轉發器,而是使用光纖和一對光纖數據機來拓展主機和集線器之間的距離。

光纖解調器的作用是進行電信號與光信號的轉換。由於光纖帶來的時延很小,並且帶寬很寬,所以才用這種方法可以很容易地使主機和幾公里外的集線器相連接。

如果是使用多個集線器,就可以連接成覆蓋更大范圍的多級星形結構的乙太網:

使用多級星形結構的乙太網不僅能夠讓連接在不同的乙太網的計算機能夠進行通信,還可以擴大乙太網的地理覆蓋范圍。但是這樣的多級結構也帶來了一些缺點,首先這樣的結構會增大它們的碰撞域,這樣做會導致圖中的某個系的兩個站在通信時所傳送的數據會通過所有的集線器進行轉發,使得其他系的內部在這時都不能進行通信。其次如果不同的乙太網採用的是不同的技術,那麼就不可能用集線器將它們互相連接起來。

拓展乙太網的更常用的方法是在數據鏈路層中進行的,在開始時人們使用的是網橋。但是現在人們更常用的是 乙太網交換機

乙太網交換機實質上是一個多介面的網橋,通常是有十幾個或者更多的介面,而每一個介面都是直接與一個單台主機或者另一個乙太網交換機相連。同時乙太網交換機還具有並行性,即能同時連通多對介面,使多對主機能同時通信,對於相互通信的主機來說都是獨占傳輸媒體且無碰撞的傳輸數據。

乙太網交換機的介面還有存儲器,能夠在輸出埠繁忙時把到來的幀進行緩存,等到介面不再繁忙時再將緩存的幀發送出去。

乙太網交換機還是一種即插即用的設備,它的內部的地址表是通過自學習演算法自動的建立起來的。乙太網交換機由於使用了專用的交換結構晶元,用硬體轉發,它的轉發速率是要比使用軟體轉發的網橋快很多。

如下圖中帶有4個介面的乙太網交換機,它的4個介面各連接一台計算機,其MAC地址分別為A、B、C、D。在開始時,乙太網交換機裡面的交換表是空的。

首先,A先向B發送一幀,從介面1進入到交換機。交換機收到幀後,先查找交換表,但是沒有查到應從哪個介面轉發這個幀,接著交換機把這個幀的源地址A和介面1寫入交換表中,並向除介面1以外的所有介面廣播這個幀。C和D因為目的地址不對會將這個幀丟棄,只有B才收下這個目的地址正確的幀。從新寫入的交換表(A,1)可以得出,以後不管從哪一個介面收到幀,只要其目的地址是A,就應當把收到的幀從介面1轉發出去。以此類推,只要主機A、B、C也向其他主機發送幀,乙太網交換機中的交換表就會把轉發到A或B或C應當經過的借口號寫入到交換表中,這樣交換表中的項目就齊全了,以後要轉發給任何一台主機的幀,就都能夠很快的在交換表中找到相應的轉發介面。

考慮到有時可能要在交換機的介面更換主機或者主機要更換其網路適配器,這就需要更改交換表中的項目,所以交換表中每個項目都設有一定的有效時間。

但是這樣的自學習有時也會在某個環路中無限制的兜圈子,如下圖:

假設一開始主機A通過介面交換機#1向主機B發送一幀。交換機#1收到這個幀後就向所有其他介面進行廣播發送。其中一個幀的走向:離開#1的3->交換機#2的介面1->介面2->交換機#1的介面4->介面3->交換機#2的介面1......一直循環下去,白白消耗網路資源。所以為了解決這樣的問題,IEEE制定了一個生成樹協議STP,其要點就是不改變網路的實際拓撲,但在邏輯上切斷某些鏈路,從而防止出現環路。

虛擬區域網VLAN是由一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組,而這些網段具有某些共同的需求。每一個VLAN的幀都有一個明確的標識符,指明發送這個幀的計算機屬於VLAN。要注意虛擬區域網其實只是區域網給用戶提供的一種服務,而不是一種新型區域網。

現在已經有標準定義了乙太網的幀格式的擴展,以便支持虛擬區域網。虛擬區域網協議允許在乙太網的幀格式中插入一個4位元組的標識符,稱為VLAN標記,它是用來指明發送該幀的計算機屬於哪一個虛擬區域網。VLAN標記欄位的長度是4位元組,插入在乙太網MAC幀的源地址欄位和類型欄位之間。VLAN標記的前兩個位元組總是設置為0x8100,稱為IEEE802.1Q標記類型。當數據鏈路層檢測到MAC幀的源地址欄位後面的兩個位元組的值是0x8100時,就知道現在插入了4位元組的VLAN標記。於是就接著檢查後面兩個位元組的內容,在後面的兩個位元組中,前3位是用戶優先順序欄位,接著的一位是規范格式指示符CFI,最後的12位是該虛擬區域網VLAN標識符VID,它唯一的標志了這個以台網屬於哪一個VLAN。

高速乙太網主要是分為三種,即100BASE-T乙太網、吉比特乙太網和10吉比特乙太網:

㈦ 誰有計算機網路的基礎知識的

一、是非題(請在括弧內,正確的劃/,錯的劃\)(每個2分,共20

分)

1. 網路管理首先必須有網路地址,即具有國際標準的數字編碼IP地址。()

2.微軟(MicroSoft)公司內部採用NetBEUI網路協議。()

3.網路域名也可以用中文名稱來命名。()

4.路由器技術規范屬於第二層數據鏈路層協議。()

5.外置式數據機,一般應該接在計算機的串列口上。()

6.Novell公司的Netware採用IPX/SPX協議。()

7.Linux操作系統適合作網路伺服器的基本平台工作。()

8.ATM網路的「打包」最大特點是「小步快跑」的快速分組交換方式。()

9.由於IP地址是數字編碼,不易記憶。()

10.網路中機器的標准名稱包括域名和主機名,採取多段表示方法,各段間用圓點分開。

()

(1047號)計算機網路試題第1頁(共6頁)

二、選擇題(除題目特殊說明是多選題外,其他均為單選題。單選題

在前括弧內選擇最確切的一項作為答案劃一個句,多劃按錯論)

(每個2分,共40分)

1.(多選題:十選七)計算機網路在工作時的關鍵技術之一是要有()管理。目前國際

標准沿用的是(),大約能容納()地址,但目前世界上有約()人口,不夠每人一

個地址,更不用說除分配給個人使用外,還需要更多的類似家電等設備用地址要求接入

(),現已開始研究的()將要求容納()。

A.40多億個; B.50多億個;

C.IPV6標准; D.無限制的地址數;

E.IPv4標准; F.網際網路;

G.80多億; H. 70多億;

I.60多億 J.網路地址

2.(多選題:十二選五)在ISO/OSI參考模型中,同層對等實體問進行信息交換時必須遵

守的規則稱為(),相鄰層間進行信息交換時必須遵守的規則稱為(),相鄰層間進行

信息交換時使用的一組操作原語稱為()。()層的主要功能是提供端到端的信息傳

送,它利用()層提供的服務來完成此功能。

A.介面;B.協議;C.服務;D.關系;

E.調用;F.連接;G.表示;H.數據鏈路;

I.網路;J.會話;K.運輸;L.應用。

3.網際網路的核心協議是()

A. TCP/IP B. IPX/SPX協議

4.(多選題:五選四)數據通信中,頻帶傳輸時可採用()技術的調制解調順;基帶傳輸

的編碼方式可採用();脈沖編碼調制可採用()技術;多路復用時可採用()方

法。

A.差分PCM;B.相移鍵控法PSK;

C.差分曼徹期特編碼;D.CRC;

E. FDM。

(1047號)計算機網路試題第2頁(共6頁)

5.(多選題:五選三)隨著電信和信息技術的發展,國際上出現了所謂「三網融合」的趨勢,

三網是()、()、()。

A.傳統電信網;

B.衛星通信網;

C.有線電視網;

D.計算機網(主要指互聯網);

E.無線廣播網。

三、填空題(每空1分,共20分)

1.計算機網路技術是_和_技術的結合。

2.網路上軟硬體共享資源包括_____、_______、______、______

____和______等。

3.試列舉四種主要的網路互連設備名稱:______________、________、

_______和_______。

4.結構化布線系統主要包含以下六個方面內容:

_________、_____________、___________________、

__________、___________和________。

5.高層協議在七層網路參考模型層次中涉及以下三層是:_______、_________

和_______。

(1047號)計算機網路試題第3頁(共6頁)

四、簡答題(2分)

1.OSI標準的中英文全稱是什麼?

2.試比較網路互連設備同橋、路由器、網間協議變換器在對應協議層功能方面的主要區

別。

(1047號)計算機網路試題第4頁(共6頁)

3.網路管理的主要范圍是什麼?

4.網路防病毒技術主要內容是什麼?

(1047號)計算機網路試題第5頁(共6頁)

5.簡要說明電路交換和存儲轉發交換這兩種交換方式,並加以比較。

( 1047號)計算機網路試題第 6頁(共 6頁)

一、 判斷題

1、協議是「水平的」,即協議是控制對等實體之間的通信的規則。

2、服務是「垂直的」,即服務是由下層向上層通過層間介面提供的。

3、一個信道的帶寬越寬,則在單位時間內能夠傳輸的信息量越小。

4、同一種媒體內傳輸信號的時延值在信道長度固定了以後是不可變的,不可能通過減低時延來增加容量。

5、數據鏈路不等同於鏈路,它在鏈路上加了控制數據傳輸的規程。

6、數據報服務是一種面向連接服務。

7、網路層的任務是選擇合適的路由,使分組能夠准確地按照地址找到目的地。

8、網路層的功能是在端節點和端節點之間實現正確無誤的信息傳送。

9、IP地址包括網路號和主機號,所有的IP地址都是24位的唯一編碼。

10.一個網路上的所有主機都必須有相同的網路號。

11.通信子網的最高層是網路層。

12.虛擬區域網的覆蓋范圍受距離限制。

13.對於虛擬區域網,由一個站點發送的廣播信息幀只能發送到具有相同虛擬網號的其它站點,而其它虛擬局 域網的站點則接收不到該廣播信息幀。

14.虛擬區域網的覆蓋范圍不受距離限制,但虛擬區域網網路安全性不如普通區域網。

15.由於ISDN實現了端到端的數字連接,它能夠支持包括話音、數據、 文字、圖像在內的各種綜合業務。

16.幀中繼是一種高性能的區域網協議。

17.網橋是一個區域網與另一個區域網之間建立連接的橋梁,通常分為兩種:透明網橋、源路由網橋。前者通常用於互聯網乙太網分段,後者通常用於令牌環分段。

二、填空題

1. 計算機網路由 子網和 子網組成。

2. 在典型的計算機網路中,信息以 為單位進行傳遞,其主要結構由 、

、 。

3. 是各層向它的上層提供的一組原語, 是定義同層對等實體之間交換的幀、分組和報文格式及意義的一組規則。

4. 數據鏈路層的信息傳送格式是 。

5. 網路層的信息傳送格式是 。

6. 運輸層的信息傳送格式是

7.TCP/IP網路模型的四層結構,從底到上分別是鏈路層、 、 、 。

8.按傳輸技術可將網路分為兩類,即 、 。

9.從通信的角度看,各層所提供的服務可分為兩大類,即 、 。

10.計算機網路中的三種信道連接方式分別為 、 共享信道、

11.ATM網路採用 拓撲結構。

12.廣域網一般由 和 組成。

13.在廣域網中傳送的數據單元稱為 。

14.在一個計算機網路中,當連接不同類型而協議差別又較大的網路時則要選用

設備。

15. 一般HTML文件的後綴名為 或 。

三、 選擇題

1.雙絞線可以用來作為 的傳輸介質。( )

A、只是模擬信號 B、只是數字信號

C、數字信號和模擬信號 D、模擬信號和基帶信號

2.傳輸介質是通信網路中發送方和接收方之間的( )通路。

A、物理 B、邏輯 C、虛擬 D、數字

3.目前廣泛應用與局部網路中的50歐姆電纜,主要用於( )傳送。

A、基帶數字信號50歐姆 B、頻分多路復用FDM的模擬信號

C、頻分多路復用FDM的數字信號 D、頻分多路復用FDM的模擬信號和數字信號

4.傳送速率單位「b/s」代表( )

A、bytes per second B、bits per second

C、baud per second D、billion per second

5.光纜適合於( )

A、沿管道尋找路徑 B、在危險地帶使用

C、移動式視象應用 D、無電磁干擾的環境應用

6.當前使用的IP地址是 比特。( )

A、16 B、32 C、48 D、128

7.在哪個范圍內的計算機網路可稱之為區域網:( )

A、在一個樓宇 B、在一個城市 C、在一個國家 D、在全世界

8.下列不屬於區域網層次的是:( )

A、物理層 B、數據鏈路層 C、傳輸層 D、網路層

9.LAN是 的英文縮寫。( )

A、網路 B、網路操作系統 C、區域網 D、實時操作系統

10.在OSI模型中,提供路由選擇功能的層次是( )

A、物理層 B、數據鏈路層 C、網路層 D、應用層

11.TCP的主要功能是( )

A、進行數據分組 B、保證可靠傳輸

C、確定數據傳輸路徑 D、提高傳輸速度

12.C類IP地址的最高三個比特位,從高到低依次是( )

A、010 B、110 C、100 D、101

13.下列不屬於廣域網的是:( )

A、電話網 B、ISDN C、乙太網 D、X.25分組交換公用數據網

14.PPP是哪種類型的協議?( )

A、面向比特 B、面向字元 C、面向字 D、面向數字

15.區域網中的MAC與OSI參考模型哪一層相對應?( )

A、物理層 B、數據鏈路層 C、網路層 D、傳輸層

16.IEEE 802標准中,規定了CSMA/CD訪問控制方法和物理層技術規范的是:( )

A、802.1A B、802.2 C、802.1B D、802.3

17.ATM網路採用的是 拓撲結構。( )

A、星形 B、匯流排形 C、環形 D、樹形

18.IP協議提供的是 類型。( )

A、面向連接的數據報服務 B、無連接的數據報服務

C、面向連接的虛電路服務 D、無連接的虛電路服務

19.網橋工作於 用於將兩個區域網連接在一起並按MAC地址轉發幀。( )

A、物理層 B、網路層 C、數據鏈路層 D、傳輸層

20.路由器工作於 ,用於連接多個邏輯上分開的網路。( )

A、物理層 B、網路層 C、數據鏈路層 D、傳輸層

21.超文本的含義是( )

A、該文本中含有聲音 B、該文本中含有二進制數

C、該文本中含有鏈接到其他文本的連接點 D、該文本中含有圖像

22.Internet採用了目前在分布式網路中最流行的 模式,大大增強了網路信息服務的靈活性。( )

A、主機/終端 B、客戶/伺服器 C、模擬終端 D、撥號PPP

23.負責電子郵件傳輸的應用層協議是( )

A、SMTP B、PPP C、IP D、FTP

24.對於主機域名for.zj.e.cn來說,其中 表示主機名。( )

A、zj B、for C、e D、cn

25、哪種物理拓撲將工作站連接到一台中央設備?( )

A、匯流排 B、環形 C、星形 D、樹形

26、下列屬於星形拓撲的優點的是: ( )

A、易於擴展 B、電纜長度短 C、不需接線盒 D、簡單的訪問協議

27、IEEE 802標准中,規定了LAN參考模型的體系結構的是:( )

A、802.1A B、802.2 C、802.1B D、802.3

28、通過電話網傳輸數據的主要問題是: ( )

A、可靠性 B、靈活性 C、經濟性 D、話路質量

29、遠程登錄是使用下面的 協議。( )

A、SMTP B、FTP C、UDP D、TELNET

30、文件傳輸是使用下面的 協議。( )

A、SMTP B、FTP C、SNMP D、TELNET

31、域名www.njupt.e.cn由4個子域組成,其中哪個表示主機名 。( )

A、www B、njupt C、e D、cn

32、統一資源定位器的英文縮寫為 。( )

A、http B、URL C、FTP D、USENET

四、簡答題

1、比較虛電路和數據報服務的優缺點。

2、IP地址主要有哪幾種格式?並畫出每種格式。

3、Web網和資料庫的主要介面方式有哪些

4、簡述什麼叫集線器(Hub)?在哪一層工作?列舉幾種類型。

5、簡述區域網中使用的三種基本拓撲結構:星形、環形和匯流排形的優缺點。

6、在OSI標准中面向無連接服務主要包括哪幾種類型?

7、列舉目前常用的公共網路系統。

8、簡述地址解析協議ARP和反向地址解析協議RARP的作用。

9、列舉計算機網路中的三種信道連接方式及其特點。

參考答案

一、√ √ × √ √ × × √ × √ √ × √ × √ × √

二、1.通信 資源 2. 包 包頭 數據 包尾 3.服務 協議

4. 幀 5.包 6. 報文 7..網路層 運輸層 應用層 8.點到點網路 廣播式網路

9.. 面向連接服務 面向無連接服務 10.. 點到點連接 信道復用 11.星形

12.主機 通信子網 13.分組 14.網關 15. htm html

三、c a a b b ; b a c c c ; b b c b b ;

d a b c b ; c b a b c ; d a d d b ; a b

四、1.從電路設置看,虛電路需要進行電路設置,數據報無需;

從地址設置看,虛電路每個分組含有一個短的虛電路號,數據報有完整地址;

從路由選擇及影響來看,虛電路建好時,路由就已確定,所有分組都經過此路由,數據報的每個分組獨立選擇路由。路由器失敗時,所有經過路由器的虛電路都將被終止,數據報服務則除了崩潰時全丟失分組外,無其他影響;

在擁塞控制方面,若有足夠的緩沖區分配給已經建立的每條虛電路,較容易控制,而數據報服務難以控制。

2.主要有A、B、C類地址格式。

1 網路 主機

A類: 1 7 24

10 網路 主機

B類: 2 14 16

110 網路 主機

C類: 3 21 8

3.CGI(公共網關介面)技術,Web API(Web應用編程介面)技術、JDBC(Java資料庫連接)技術和ASP技術。

4.集線器(Hub)。是工作於物理層的一種設備,用於簡單的網路擴展,是接收單個信號再將其廣播到多個埠的電子設備。集線器類型包括:被動集線器、主動集線器智能集線器。

6.不可靠的數據報服務

有確認的數據報服務

問答服務

7. 電話交換網(PSTN)、分組交換數據網(又稱X.25網)、幀中繼網(Frame Relay)、數字數據網(DDN)

8. ARP用來把一個連在同一個物理網上的IP地址轉換成該機的物理地址的協議。

RARP用來將已知的物理地址轉換成IP地址。

9.點到點連接,即通信雙方處於信道兩端,其它通信設備不與其發生信息共享與交互。

共享信道,即多台計算機連接到同一信道的不同分支點上,任何用戶都可以向此信道發送數據,在信道上所傳播的數據,根據情況,可被全體用戶接收(這稱為廣播,Broadcast),也可以只被指定的若干個用戶接收(這稱為組播,Multicast)。

信道復用。即在同一共享信道上實現多個互相獨立的點到點連接。

中央廣播電視大學2003—2004學年度第一學期「開放本科」期末考試
計算機科學與技術專業《計算機網路》試題

2004年1月

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一、是非題(請在括弧內,正確的劃√,錯誤的劃×)(每個2分,共20分)

1.所有乙太網交換機埠既支持10BASE-T標准,又支持100BASE-T標准。( )

2.Ethernet、Token Ring與FDDI是構成虛擬區域網的基礎。( )

3.ATM既可以用於廣域網,又可以用於區域網,這是因為它的工作原理與Ethernet基本上是相同的。( )

4.Windows操作系統各種版本均適合作網路伺服器的基本平台。( )

5.區域網的安全措施首選防火牆技術。( )

6.幀中繼的設計主要是以廣域網互連為目標。( )

7.應用網關是在應用層實現網路互連的設備。( )

8.雙絞線是目前帶寬最寬、信號傳輸衰減最小、抗干擾能力最強的一類傳輸介質。( )

9.PPP(Point-to-Point Protocol,點到點協議)是一種在同步或非同步線路上對數據包進行封裝的數據鏈路層協議,早期的家庭撥號上網主要採用SLIP協議,而現在更多的是用PPP協議。( )

10.如果多台計算機之間存在著明確的主/從關系,其中一台中心控制計算機可以控制其它連接計算機的開啟與關閉,那麼這樣的多台計算機就構成了一個計算機網路。( )

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參考答案: 1、× 2、√ 3、× 4、× 5、√
6、√ 7、√ 8、× 9、√ 10、×

二、單選題和多選題(除題目特殊說明是多選題外,其他均為單選題。每空2分,共40分)

1.(4選2)網路按通信方式分類,可分為( )和( )。

A. 點對點傳輸網路 B. 廣播式傳輸網路
C. 數據傳輸網路 D. 對等式網路

2.能實現不同的網路層協議轉換功能的互聯設備是( )。

A. 集線器 B. 交換機 C. 路由器 D. 網橋

3.路由器(Router)是用於聯接邏輯上分開的( )網路。

A. 1個 B. 2個 C. 多個 D. 無數個

4.(4選2)計算機網路完成的基本功能是( )和( )。

A. 數據處理 B. 數據傳輸 C. 報文發送 D. 報文存儲

5. (4選2)計算機網路的安全目標要求網路保證其信息系統資源的完整性、准確性和有限的傳播范圍,還必須保障網路信息的( )、( ),以及網路服務的保密性。

A. 保密性 B. 可選擇性 C. 可用性 D. 審查性

6. (12選5)在ISO/OSI參考模型中,同層對等實體間進行信息交換時必須遵守的規則稱為( ),相鄰層間進行信息交換時必須遵守的規則稱為( ),相鄰層間進行信息交換是使用的一組操作原語稱為( )。( )層的主要功能是提供端到端的信息傳送,它利用( )層提供的服務來完成此功能。

可供選擇的答案:

A. 1、介面; 2、協議 3、服務 4、關系 5、調用 6、連接
B. 1、表示; 2、數據鏈路 3、網路 4、會話 5、運輸 6、應用

7.(4選3)下列關於ATM的描述正確的是( )、( )、( )。

A. 固定信元長度為53位元組 B. 提供QoS的參數
C. 一次群接入支持48條用用戶信道和一條信令信道 D. ATM物理傳輸媒體可以是光纖

8.(4選2)FDDI的特點是( )、( )。

A. 利用單模光纖進行傳輸 B. 使用有容錯能力的雙環拓撲
C. 支持500個物理連接 D. 光信號碼元傳輸速率為125Mbaud

9.快速乙太網集線器按結構分為( )。

A. 匯流排型和星型 B. 共享型和交換型
C. 10M和100M網 D. 全雙工和半雙工

10.UDP提供面向( )的傳輸服務。

A. 埠 B. 地址 C. 連接 D. 無連接

<<< 返回「試題回顧」

參考答案: 1、AB 2、C 3、C 4、AB 5、BC
6、A2 A1 A3 B5 B3 7、ADB 8、BD 9、B 10、D

三、填空題(每空1分,共20分)

1. 確定分組從源端到目的端的「路由選擇」,屬於ISO/OSI RM中____________ 層的功能。

2.收發電子郵件,屬於ISO/OSI RM中 ____________層的功能。

3.IP地址205.3.127.13用2進製表示可寫為____________ 。

4. 某B類網段子網掩碼為255.255.255.0,該子網段最大可容納____________ 台主機。

5.脈沖編碼調制的工作原理包括____________ 、____________ 和____________ 。

6.分布式路由選擇方法三要素分別是對網路某種特性的測量過程、____________ 和____________ 。

7.充分利用現有接入條件的寬頻接入技術有____________ 、____________ 以及____________。

8.100Mb/s快速乙太網系統內的集線器按結構分為 ____________和____________ 。

9.基於交換結構的兩個正在研究的高速區域網絡標准分別是 ____________和 ____________。

10.常見的實用網路協議有____________ 、IPX/SPX和____________ 。

11.網路運行中心對網路及其設備管理的三種方式是:基於SNMP的代理伺服器方式、____________ 方式和 ____________方式。

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參考答案:

1. 網路
2. 應用
3.11001101 00000011 01111111 00001101
4.254
5.采樣、 量化 、編碼
6.如何傳播測量結果的協議、 如何計算出確定的路由
7.全光網、XDSL X表示A/H/S/C/I/V/RA等不同數據調制實現方式、HFC 光纖同軸混合
8.共享型 、交換型
9.ATM 、光纖通道
10.TCP/IP、 NetBEUI
11.本地終端 、遠程telnet命令

四、簡答題(20分)

1、簡述什麼計算機網路的拓撲結構,有哪些常見的拓撲結構。

參考答案:
計算機網路的拓撲結構是指網路中通信線路和站點(計算機或設備)的幾何排列形式。常見的網路拓撲結構有星型網路、匯流排型網路、樹型網路、環型網路和網狀型網路。

2、同步通信與非同步通信有何不同?

參考答案:
在同步通信傳送時,發送方和接收發將整個字元組作為一個單位傳送,數據傳輸的效率高。一般用在高速傳輸數據的系統中。非同步通信方式實現比較容易,因為每個字元都加上了同步信息,計時時釧的漂移不會產生大的積累,但每個字元需要多佔2-3位的開銷,適用於低速終端設備。由於這種方式的字元發送是獨立的,所以也稱為面向安符的非同步傳輸方式。

3、試比較模擬通信與數字通信。

參考答案:
模擬信號的電平隨時間連續變化,語音信號是典型的模擬信號。能傳輸模擬信號的信道稱為模擬信道。強果利用模擬信道傳送數字信號,必須經過數字與模擬信號之間的變換(A/D變換器),例如,調制解調過程。
離散的數字信號在計算機中指由「0」、「1」二進制代碼組成的數字序列。能傳輸離散的數字信號的信道稱為數字信道。當利用數字信道傳輸數字信號是不需要進行變換。數字信道適宜於數字信號的傳輸,史需解決數字信道與計算機之間的介面問題。

4、計算機網路需要哪幾方面的安全性?

參考答案:
計算機網路需要以下3個方面的安全性:
(1)保密性:計算機中的信息只能授予訪問許可權的用戶讀取(包括顯示、列印等,也包含暴露信息存在的事實)。
(2)數據完整性:計算機系統中的信息資源只能被授予許可權的用戶修改。
(3)可利用性:具有訪問要限的用戶在需要時可以利用計算機系統中的信息資源,得到密文。

5、配置管理的作用是什麼?其包括哪幾部分功能?

參考答案:
配置管理的作用包括確定設備的地理位置、名稱和有關細節,記錄並維護設備參數表;用適當的軟體設置參數值和配置設備功能;初始化、啟動、關閉網路或網路設備;維護、增加、更新網路設備以及調整網路設備之間的關系等。
配置管理系統應包括以下4部分功能:
(1)視圖管理。
(2)拓撲管理。
(3)軟體管理。
(4)網路規劃和資源管理。

㈧ 什麼是網路開銷,包含哪些方面百度竟然沒有給定義,請教各位大神!!!萬分感謝

其他人都不懂,我給你講一下開銷,學習ccna ccnp就很容易理解了 一般說開銷都是用在ospf網路中就是cost值,這個可以去網路 另一種網路開銷就是:IEEE802.1D標准最初將開銷定義為1000Mbit/s除以鏈路的帶寬(單位為Mbit/s)。例如,10BaseT鏈路的開銷是100(1000/10),快速乙太網以及FDDI的開銷都是10。隨著吉比特乙太網和速率更高的技術的出現,這種定義就出現了一些問題:開銷是作為整數而不是浮點數存放的。例如,10Gbit/s的開銷是1000/10000=0.1,而這是一個無效的開銷。為了解決這個問題。IEEE改變了這個反比定義。出現了更新後的開銷:

至於開銷有什麼用?只是一個定義,為了網路中數據路徑選擇,等提供參考值,比如兩條鏈路一個開銷10 ,一個開銷20,數據最優肯定是選10那條

㈨ 求解計算機網路原理的計算題

第二種解釋靠譜的,第一個解忽略了回復確認的32bit的幀,第一種解不知道你是從哪看到的。。

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與計算機網路中開銷位是什麼相關的資料

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