计算机网络中开销位是什么

㈠ 运输层知识要点——谢希仁《计算机网络》

为了在计算机网络中有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所 交换数据的格式 以及有关的 同步 问题。

同步的含义：在一定条件下应当发生什么事件，因而含有时序的意思。

网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

网络协议由以下三个要素组成：

   1）语法：即数据与控制信息的结构或格式

   2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种反应

   3）同步：即事件实现顺序的详细说明

一、运输层协议的概述

   1.1 进程之间的通信

   1.2 运输层的两个主要协议

   1.3 运输层的端口

二、用户数据报协议UDP

   2.1 UDP概述

   2.2 UDP的首部格式

三、传输控制协议TCP概述

   3.1 TCP的最主要的特点

   3.2 TCP的连接

四、可靠传输的工作原理

   4.1 停止等待协议

   4.2 连续ARQ协议

五、TCP报文段的首部格式

六、TCP可靠传输的实现

   6.1 以字节为单位的滑动窗口

   6.2 超时重传时间的选择

   6.3 选择确认SACK

七、TCP的流量控制

   7.1 利用滑动窗口实现流量控制

   7.2 必须考虑传输效率

八、TCP的拥塞控制

   8.1 拥塞控制的一般原理

   8.2 几种拥塞控制方法

   8.3 随机早期检测RED

九、TCP的运输连接管理

   9.1 TCP的连接建立

   9.2 TCP的连接释放

   9.3 TCP的有限状态机

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1.1 进程之间的通信

1.只有主机的协议栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到了下三层的功能

2.两个主机进行通信就是两个主机中的应用进程互相通信。从运输层的角度看，通信的真正端点并不是主机而是主机中的进程。（IP协议能把分组送到目的主机）

网络层时为主机之间提供逻辑通信，而运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。

3.运输层一个重要功能——复用、分用。 （应用进程复用、分用运输层）

1.2 运输层的两个主要协议

1.UDP—User Datagram Protocol 用户数据报协议（无连接）：DNS/RIP/DHCP/SNMP/NFS

TCP—Transmission Control Protocol 传输控制协议（面向连接）：SMTP/TELNET/HTTP/ FTP

1.3 运输层的端口

问题：为了使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信，就必须使用统一的方法（而这种方法必须与特定操作系统无关）对TCP/IP体系的应用进程进行标识。

为什么不用进程号来区分？（第一，不同操作系统的进程标识符不同；第二，用功能来识别，而不是进程，例如邮件服务功能，而不管具体是哪个进程）

解决方案：在运输层使用协议端口号，即端口。软件端口是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址。（端口号只具有本地意义，只是为了标识本计算机应用层中各个进程在和运输层交互时的层间接口。）

端口分为两大类：

1）服务器使用的端口号：熟知端口号或系统端口号（0~1023）；登记端口号（1024~49151）

2）客户端使用的端口号：49152~65535

2.1 UDP概述

1.UDP只在IP的数据报服务至上增加了很少一点功能，就是复用、分用以及差错检测功能

2.特点

   1）无连接

   2）尽最大努力交付

   3）面向报文 （不合并、不拆分、保留这些报文的边界）

   4）UDP没有拥塞控制

   5）UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信

   6）UDP的首部开销小，只有8字节

应用进程本身可以在不影响应用的实时性的前提下，增加一些提高可靠性的措施，如采用前向纠错或重传已丢失的报文。

2.2 UDP的首部格式

1.traceroute 让发送的UDP用户数据报故意使用一个非法的UDP端口号，接收方丢弃报文，并由ICMP（网络控制报文协议）发送“端口不可达”差错报文给发送方。

2.计算检验和。IP数据报的校验和只检验IP数据报的首部，但UDP的校验和是把首部和数据部分一起都检验。（12字节的首部+真正的首部+数据来进行校验和的计算）

   Q1.为什么计算校验和要加12字节的伪首部

   Q2.计算校验和的原理是什么？

3.1 TCP的最主要的特点

1.面向连接的运输层协议（建立连接、传输数据、释放连接）

2.点对点，每一条TCP连接只能有两个端点

3.可靠交付（无差错、不丢失、不重复、并且按序到达）

4.全双工通信。TCP连接的两端都设有发送缓存和接收缓存。

5.面向字节流。（流指的是流入到进程或从进程流出的字节序列；面向字节流：TCP把应用程序交下来的数据看成是一连串的无结构字节流。 接收方的应用程序必须有能力识别接收到的字节流，把它还原成有意义的应用层数据。 因此TCP可以根据窗口值和当前网络状况调整发送的报文长度。划分短一点，或者积累到足够多再发送出去。）

3.2 TCP的连接

1.TCP把连接作为最基本的抽象。

2.每一条TCP连接有两个端点。TCP连接的端点叫作套接字。

   套接字soket = （IP地址：端口号）

每一条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定。

   TCP连接 ::= {socket1, socket2}

理想的传输条件有以下两个特点：

   1）传输信道不产生差错

   2）不管发送方以多快的速度发送数据，接收方总是来得及处理收到的数据

实际的网络并不具备，因此：

   1）出现差错时，让发送方重传

   2）接收方来不及处理时，及时告诉发送方适当降低发送数据的速度

4.1 停止等待协议

1.“停止等待”就是没发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认，在收到确认后再发送下一个分组。

2.超时重传。在每发完一个分组就设置一个超时计时器，如果在超时计时器之前收到对方的确认，就撤销已设置的超时计时器。如果未收到，就认为刚才的分组丢失，并重传。

3.三种情况：A发送的分组出错、丢失；B发送的确认丢失；B发送的确认迟到

确认丢失：B丢弃重复的分组，向A重传确认

确认迟到：A丢弃重复的确认，B丢弃重复分组，并向A重传确认

4.常称为自动重传请求ARQ，重传时自动进行的（超时即重传）

5.缺点：信道利用率太低

   U=Td/(Td+RTT+Ta)

为了提高传输效率，发送方不使用停止等待协议，而是采用流水线传输。流水线传输就是发送发可连续发送多个分组，不必等每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认。（连续ARQ协议和滑动窗口协议）

4.2 连续ARQ协议

1.位于发送窗口内的分组都可连续发送出去，而不需要等待对方的确认。

2.累积确认：接收方不必对收到的分组逐个发送确认，而是在收到几个分组后，对按序到达的最后一个分组发送确认。

3.缺点：Go-back-N （发送前5个分组，第3个分组丢失，后面三个要重传）

1.源端口和目的端口

2.序号。 每个字节都按顺序编号。

3.确认号。 期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。

若确认号=N，则表明：到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。

4.数据偏移。 指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远（也即TCP报文段首部长度）。由于首部中还有长度不确定的选项字段，因此数据偏移字段是必要的。

5.窗口。窗口字段明确指出了现在允许对方发送的数据量。窗口值是经常在动态变化着。

6.1 以字节为单位的滑动窗口

1.发送缓存用来暂存：

   1）发送应用程序传送给发送方TCP准备发送的数据；

   2）TCP已发送但未收到确认德尔数据

2.接收缓存用来存放：

   1）按序到达的、但尚未被接收应收程序读取的数据；

   2）未按序到达的数据

3.注意三点：

   1）A的发送窗口是根据B的接收窗口设置的，但是在同一时刻，由于网络传输的滞后，A的发送窗口并不总是B的接收窗口一样大

   2）TCP通常对不按序到达的数据是先临时存放在接收窗口中，等到字节流中所缺少的字节收到后，再按序交付上层的应用进程

   3）TCP接收方有累计确认功能（不能过分推迟发送确认，否则会导致发送方不必要的重传）

6.2 超时重传时间的选择

1.超时重传时间设置太短，会引起很多不必要的重传；如果设置太长，使网络的空闲时间增大，降低传输效率。

2.新的RTTs = (1-a)x(旧的RTTs) + ax（新的RTT样本），其中RTT样本的时间为：记录一个报文段发出的时间，以及收到相应的确认时间，时间差就是报文段的往返时间RTT。

3.RTO = RTTs + 4 x RTTd，其中RTO为超时重传时间，RTTd是RTT的偏差的加权平均值。

新的RTTd = (1-b) x （旧的RTTd）+ b x |RTTs - 新的RTT样本|

4.一个问题：发送一个报文段，设定的重传时间到了，还没有收到确认。于是重传报文段。经过一段时间，收到了确认报文段。现在的问题是：如何判定此确认报文段是对先发送的报文段的确认，还是对后来重传的报文段的确认？

1）解决方法1，在计算加权平均值RTTs时，只要报文段重传了，就不采用其往返时间样本。

引入的问题：报文段的时延突然增大的情况

2）解决方法2，报文段每重传一次，就把超时重传时间RTO增大一些（一般是2倍）。当不在发生报文段的重传时，再根据加权平均计算。

6.3 选择确认SACK

SACK文档并没有指明发送发应当怎样响应SACK。因此大多数的实现还是重传所有未被确认的数据块。

7.1 利用滑动窗口实现流量控制

1.流量控制：就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。

2.利用滑动窗口机制可很方便地在TCP连接上实现对发送方的流量控制。发送方的发送窗口不能超过接收方给出的接收窗口的数值。

3.死锁情况：B向A发送了零窗口的报文段后不久，B又有了一些缓存空间，因此B向A发送rwnd = 400.然而该报文段在传送过程中丢失。A一直等待B发送的非零窗口的通知，B也一直等待A发送的数据。（ 窗口通知不超时重传？为什么？ ）

解决方法：TCP为每个连接设有一个持续计时器。只要一方收到对方的零窗口通知，就启动计时器。计时器到期后，发送一个零窗口探测报文段，而对方就在确认这个探测报文段时给出了现在的窗口值。若仍为零，收到报文段的一方重新设置持续计时器。

7.2 必须考虑传输效率

1.应用程序把数据传送到TCP的发送缓存后，剩下的发送任务就由TCP来控制了。

2.三种不同的机制来控制TCP报文段的发送时机：

   1）TCP维持一个变量，它等于最大报文段长度MSS，只要缓存中的存放的数据达到MSS，就组装成一个TCP报文段发送出去

   2）由发送方的应用进程指明要求发送报文段，即TCP支持推送操作

   3）发送方设置一个定时器

3.问题一、若用户只发送一个字节，则非常浪费带宽。

解决方法：若发送应用程序把要发送的数据逐个字节地送到TCP的发送缓存，则发送方就把第一个数据字节先发送出去，把后面到达的数据字节都缓存起来。当发送方收到对第一个数据字符的确认后，再把发送缓存中的所有数据组装成一个报文段发送出去。（采用收到确认就发送+并开始缓存的方式；同时当到达的数据已达到发送窗口大小的一半或已达到报文段的最大长度时，就立即发送一个报文段。）

4.问题二、糊涂窗口综合症。接收缓存已满，应用程序一次只读取一个字节，然后向发送方发送确认。

解决方法：让接收方等待一段时间，使得接收缓存已有足够空间容纳一个最长的报文段，或者等到接收缓存已有一半空闲的空间。则接收方就发出确认报文。

8.1 拥塞控制的一般原理

1.拥塞的定义：对资源的需求 > 可用资源。 在计算机网络中的链路带宽、交换结点中的缓存和处理机等，都是网络中的资源。

2.拥塞解决不能靠解决某一个部分的问题。因为这会将瓶颈转移到其他地方。问题的实质往往是整个系统的各个部分不匹配。只有所有部分都平衡了，问题才会得到解决。

3.拥塞控制与流量控制的比较。

   1）拥塞控制：防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。

   拥塞控制有个前提：网络能够承受现有的网络负荷

   拥塞控制是一个全局性过程。（发送拥塞时，不知道在某处、什么原因造成的）

   2）流量控制：点对点通信量的控制，是个端到端的问题

   流量控制：抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。

4.寻找拥塞控制的方案无非就是使不等式 “对资源的需求 > 可用资源 ”不再成立的条件。但是必须考虑该措施带来的其他影响。

5.计算机网络是个复杂的系统。从控制理论的角度来看拥塞控制，可以分为开环控制和闭环控制两种方法。

   1）开环控制：设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到，力求网络在工作时不产生拥塞。但一旦系统运行起来，就不再中途改正。

   2）闭环控制：基于反馈环路。

   步骤一、监测网络系统以便检测到拥塞在何时、何处发生；

   步骤二、把拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方

   步骤三、调整网络系统的运行以解决出现的问题

8.2 几种拥塞控制方法（只考虑网络拥塞程度，即假设接收方总是有足够大的缓存空间）

1.慢开始和拥塞避免

1）发送方维持一个拥塞窗口。

   拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。

   控制拥塞窗口的原则是：只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口增大；如果网络出现拥塞，则减小。

2）慢开始的思路：由小到大逐渐增大拥塞窗口数值。每收到一个对新的报文段的确认，把拥塞窗口增加至多一个MSS的数值。（没经过一个传输轮次，拥塞窗口cwnd就加倍）

轮次：把拥塞窗口所允许发送的报文段都连续发送出去，并收到了对已发送的最后一字节的确认。

慢开始的“慢”并不是指cwnd的增长速率慢，而是指TCP开始发送报文段时先设置cwnd=1（一个MSS数值）。

3）慢开始门限ssthresh

   为防止拥塞窗口增长过大，引入一个慢开始门限ssthresh。

   当cwnd < ssthresh时，使用上述的慢开始算法

   当cwnd > ssthresh时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法

4）拥塞避免算法

思路：让拥塞窗口cwnd缓慢增大，即没经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd增加1，而不是加倍。

5）慢开始门限的设置

只要发送方判断网络出现拥塞（没有按时收到确认），就把慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时发送方窗口值的一半，然后把拥塞窗口cwnd重置为1，执行慢开始算法。

6）乘法减小和加法增大

乘法减小：网络出现拥塞时，把慢开始门限ssthresh减半（当前的ssthresh的一半），并执行慢开始算法。

加法增大：执行拥塞避免方法

2.快重传和快恢复

1）快重传（尽快重传未被确认的报文段）

首先，要求接收方每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认。（如接收方收到了M1和M2后都分别发出了确认，但接收方没有收到M3但接着收到了M4。此时接收方立即发送对M2的重复确认。）

其次，发送方只要一连收到三个重复确认，就应当立即重传对方尚未收到的报文段M3.

2）快恢复

要点一、当发送方连续收到三个重复确认，就执行“乘法减小”算法，把慢开始门限ssthresh减半。

要点二、由于发送方认为网络很可能没有发生拥塞（因为收到了连续的重复确认），把cwnd设置为慢开始门限ssthresh减半后的值，然后开始执行拥塞避免算法

慢开始算法只在TCP连接建立时和网络出现超时才使用。

3.发送方的窗口

发送方窗口的上限值 = Min [rwnd, cwnd]

8.3 随机早期检测RED（IP层影响TCP层的拥塞控制）

1.网络层的分组丢弃策略

网络层的策略对TCP拥塞控制影响最大的就是路由器的分组丢弃策略。

如果路由器队列已满，则后续到达的分组将都被丢弃。这就叫做尾部丢弃策略。

2.全局同步

由于TCP复用IP，若发生路由器中的尾部丢弃，就可能会同时影响到很多条TCP连接，结果就使许多TCP连接在同一时间突然都进入到慢开始状态。全局同步使得全网的通信量突然下降了很多，网络恢复正常后，其通信量又突然增大很多。

3.随机早期检测RED

使路由器的队列维持两个参数，即队列长度最小门限THmin和最大门限THmax。当每一个分组到达时，RED就先计算平均队列长度Lav。RED算法是：

1）若平均队列长度小于最小门限THmin，则把新到达的分组放入队列进行排队

2）若平均队列长度超过最大门限THmax，则把新到达的分组丢弃

3）若平均队列长度在最小门限THmin和最大门限THmax之间，则按照某一概率p将新到达的分组丢弃。

随机体现在3），在检测到网络拥塞的早期征兆时（即路由器的平均队列长度超过一定的门限值时），就先以概率p随机丢弃个别的分组，让拥塞控制只在个别的TCP连接上进行，因而避免发生全局性的拥塞控制。

4.平均队列长度Lav和分组丢弃概率p

Lav = (1-d) x (旧的Lav) +d x (当前的队列长度样本)

p = ptemp / (1- count x ptemp)

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

TCP时面向连接的协议。

运输连接就有三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放

运输连接的管理：使运输连接的建立和释放都能正常地进行。

在TCP连接建立过程中要解决以下三个问题：

   1）要使每一方能够确知对方的存在

   2）要允许双方协商一些参数（如最大窗口值、是否使用窗口扩大选项和时间戳等等）

   3）能够对运输实体资源（如缓存大小、连接表中的项目等）进行分配

9.1 TCP的连接建立

1.TCP规定，SYN=1报文段不能携带数据，但消耗一个序号

2.TCP规定，ACK=1报文段可以携带数据，如果不携带数据则不消耗序号

3.为什么A还要发送一次确认？为了防止已失效的连接请求报文突然又传送到B，因而产生错误。

“已失效的连接请求报文段”

A发出第一个连接请求报文段，在网络中滞留超时，又发出了第二个连接请求。但B收到第一个延迟的失效的连接请求报文段后，就误认为是A又发出了一次新的连接请求。于是就向A发出确认报文段，同意建立连接。假定不采用三次握手，那么只要B发出确认，新的连接就建立。此时A不会理睬B的确认，也不会发数据，但B一直等A发送数据，B的许多资源就浪费了。

采用三次握手，A不会向B发送确认，因此B就知道A并没有要求建立确认。

9.2 TCP的连接释放

1.TCP规定，FIN报文段基石不携带数据，也消耗一个序号

2.第二次握手后，TCP通知高层应用程序，因而从A到B这个方向的连接就释放，TCP连接处于半关闭状态

3.为什么A在TIME-WAIT状态必须等待2MSL的时间

  1）为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B。因为ACK可能丢失，此时B可能会超时重传，然后A重传确认，并重新启动2MSL计时器

  2）防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。可以使本连接持续时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。

9.3 TCP的有限状态机

㈡ 计算机网络知识点

一、计算机网络概述

1.1 计算机网络的分类

按照网络的作用范围：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）；

按照网络使用者：公用网络、专用网络。

1.2 计算机网络的层次结构

TCP/IP四层模型与OSI体系结构对比：

1.3 层次结构设计的基本原则

各层之间是相互独立的；

每一层需要有足够的灵活性；

各层之间完全解耦。

1.4 计算机网络的性能指标

速率：bps=bit/s 时延：发送时延、传播时延、排队时延、处理时延 往返时间RTT：数据报文在端到端通信中的来回一次的时间。

二、物理层

物理层的作用：连接不同的物理设备，传输比特流。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。

物理层设备：

中继器【Repeater，也叫放大器】：同一局域网的再生信号；两端口的网段必须同一协议；5-4-3规程：10BASE-5以太网中，最多串联4个中继器，5段中只能有3个连接主机；

集线器：同一局域网的再生、放大信号（多端口的中继器）；半双工，不能隔离冲突域也不能隔离广播域。

信道的基本概念：信道是往一个方向传输信息的媒体，一条通信电路包含一个发送信道和一个接受信道。

单工通信信道：只能一个方向通信，没有反方向反馈的信道；

半双工通信信道：双方都可以发送和接受信息，但不能同时发送也不能同时接收；

全双工通信信道：双方都可以同时发送和接收。

三、数据链路层

3.1 数据链路层概述

数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。

该层的作用包括： 物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发 等。

有关数据链路层的重要知识点：

数据链路层为网络层提供可靠的数据传输；

基本数据单位为帧；

主要的协议：以太网协议；

两个重要设备名称：网桥和交换机。

封装成帧：“帧”是 数据链路层 数据的基本单位：

透明传输：“透明”是指即使控制字符在帧数据中，但是要当做不存在去处理。即在控制字符前加上转义字符ESC。

3.2 数据链路层的差错监测

差错检测：奇偶校验码、循环冗余校验码CRC

奇偶校验码–局限性：当出错两位时，检测不到错误。

循环冗余检验码：根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码。

3.3 最大传输单元MTU

最大传输单元MTU(Maximum Transmission Unit)，数据链路层的数据帧不是无限大的，数据帧长度受MTU限制.

路径MTU：由链路中MTU的最小值决定。

3.4 以太网协议详解

MAC地址：每一个设备都拥有唯一的MAC地址，共48位，使用十六进制表示。

以太网协议：是一种使用广泛的局域网技术，是一种应用于数据链路层的协议，使用以太网可以完成相邻设备的数据帧传输：

局域网分类：

Ethernet以太网IEEE802.3：

以太网第一个广泛部署的高速局域网

以太网数据速率快

以太网硬件价格便宜，网络造价成本低

以太网帧结构：

类型：标识上层协议（2字节）

目的地址和源地址：MAC地址（每个6字节）

数据：封装的上层协议的分组（46~1500字节）

CRC：循环冗余码（4字节）

以太网最短帧：以太网帧最短64字节；以太网帧除了数据部分18字节；数据最短46字节；

MAC地址（物理地址、局域网地址）

MAC地址长度为6字节，48位；

MAC地址具有唯一性，每个网络适配器对应一个MAC地址；

通常采用十六进制表示法，每个字节表示一个十六进制数，用 - 或 : 连接起来；

MAC广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。

四、网络层

网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。数据交换技术是报文交换（基本上被分组所替代）：采用储存转发方式，数据交换单位是报文。

网络层中涉及众多的协议，其中包括最重要的协议，也是TCP/IP的核心协议——IP协议。IP协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有：无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。

与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。具体的协议我们会在接下来的部分进行总结，有关网络层的重点为：

1、网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能；

2、基本数据单位为IP数据报；

3、包含的主要协议：

IP协议（Internet Protocol，因特网互联协议）;

ICMP协议（Internet Control Message Protocol，因特网控制报文协议）;

ARP协议（Address Resolution Protocol，地址解析协议）;

RARP协议（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析协议）。

4、重要的设备：路由器。

路由器相关协议

4.1 IP协议详解

IP网际协议是 Internet 网络层最核心的协议。虚拟互联网络的产生：实际的计算机网络错综复杂；物理设备通过使用IP协议，屏蔽了物理网络之间的差异；当网络中主机使用IP协议连接时，无需关注网络细节，于是形成了虚拟网络。

IP协议使得复杂的实际网络变为一个虚拟互联的网络；并且解决了在虚拟网络中数据报传输路径的问题。

其中，版本指IP协议的版本，占4位，如IPv4和IPv6；首部位长度表示IP首部长度，占4位，最大数值位15；总长度表示IP数据报总长度，占16位，最大数值位65535；TTL表示IP数据报文在网络中的寿命，占8位；协议表明IP数据所携带的具体数据是什么协议的，如TCP、UDP。

4.2 IP协议的转发流程

4.3 IP地址的子网划分

A类（8网络号+24主机号）、B类（16网络号+16主机号）、C类（24网络号+8主机号）可以用于标识网络中的主机或路由器，D类地址作为组广播地址，E类是地址保留。

4.4 网络地址转换NAT技术

用于多个主机通过一个公有IP访问访问互联网的私有网络中，减缓了IP地址的消耗，但是增加了网络通信的复杂度。

NAT 工作原理：

从内网出去的IP数据报，将其IP地址替换为NAT服务器拥有的合法的公共IP地址，并将替换关系记录到NAT转换表中；

从公共互联网返回的IP数据报，依据其目的的IP地址检索NAT转换表，并利用检索到的内部私有IP地址替换目的IP地址，然后将IP数据报转发到内部网络。

4.5 ARP协议与RARP协议

地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol）：为网卡（网络适配器）的IP地址到对应的硬件地址提供动态映射。可以把网络层32位地址转化为数据链路层MAC48位地址。

ARP 是即插即用的，一个ARP表是自动建立的，不需要系统管理员来配置。

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)协议指逆地址解析协议，可以把数据链路层MAC48位地址转化为网络层32位地址。

4.6 ICMP协议详解

网际控制报文协议（Internet Control Message Protocol），可以报告错误信息或者异常情况，ICMP报文封装在IP数据报当中。

ICMP协议的应用：

Ping应用：网络故障的排查；

Traceroute应用：可以探测IP数据报在网络中走过的路径。

4.7网络层的路由概述

关于路由算法的要求：正确的完整的、在计算上应该尽可能是简单的、可以适应网络中的变化、稳定的公平的。

自治系统AS： 指处于一个管理机构下的网络设备群，AS内部网络自治管理，对外提供一个或多个出入口，其中自治系统内部的路由协议为内部网关协议，如RIP、OSPF等；自治系统外部的路由协议为外部网关协议，如BGP。

静态路由： 人工配置，难度和复杂度高；

动态路由：

链路状态路由选择算法LS：向所有隔壁路由发送信息收敛快；全局式路由选择算法，每个路由器计算路由时，需构建整个网络拓扑图；利用Dijkstra算法求源端到目的端网络的最短路径；Dijkstra(迪杰斯特拉)算法

距离-向量路由选择算法DV：向所有隔壁路由发送信息收敛慢、会存在回路；基础是Bellman-Ford方程（简称B-F方程）；

4.8 内部网关路由协议之RIP协议

路由信息协议 RIP(Routing Information Protocol)【应用层】，基于距离-向量的路由选择算法，较小的AS（自治系统），适合小型网络；RIP报文，封装进UDP数据报。

RIP协议特性：

RIP在度量路径时采用的是跳数（每个路由器维护自身到其他每个路由器的距离记录）；

RIP的费用定义在源路由器和目的子网之间；

RIP被限制的网络直径不超过15跳；

和隔壁交换所有的信息，30主动一次（广播）。

4.9 内部网关路由协议之OSPF协议

开放最短路径优先协议 OSPF(Open Shortest Path First)【网络层】，基于链路状态的路由选择算法（即Dijkstra算法），较大规模的AS ，适合大型网络，直接封装在IP数据报传输。

OSPF协议优点：

安全；

支持多条相同费用路径；

支持区别化费用度量；

支持单播路由和多播路由；

分层路由。

RIP与OSPF的对比（路由算法决定其性质）：

4.10外部网关路由协议之BGP协议

BGP（Border Gateway Protocol）边际网关协议【应用层】：是运行在AS之间的一种协议,寻找一条好路由：首次交换全部信息，以后只交换变化的部分,BGP封装进TCP报文段.

五、传输层

第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。

传输层的任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。在这一层，信息传送的协议数据单元称为段或报文。

网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点，而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。

有关网络层的重点：

传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题；

包含的主要协议：TCP协议（Transmission Control Protocol，传输控制协议）、UDP协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）；

重要设备：网关。

5.1 UDP协议详解

UDP(User Datagram Protocol: 用户数据报协议)，是一个非常简单的协议。

UDP协议的特点：

UDP是无连接协议；

UDP不能保证可靠的交付数据；

UDP是面向报文传输的；

UDP没有拥塞控制；

UDP首部开销很小。

UDP数据报结构：

首部:8B，四字段/2B【源端口 | 目的端口 | UDP长度 | 校验和】 数据字段：应用数据

5.2 TCP协议详解

TCP(Transmission Control Protocol: 传输控制协议)，是计算机网络中非常复杂的一个协议。

TCP协议的功能：

对应用层报文进行分段和重组；

面向应用层实现复用与分解；

实现端到端的流量控制；

拥塞控制；

传输层寻址；

对收到的报文进行差错检测（首部和数据部分都检错）；

实现进程间的端到端可靠数据传输控制。

TCP协议的特点：

TCP是面向连接的协议；

TCP是面向字节流的协议；

TCP的一个连接有两端，即点对点通信；

TCP提供可靠的传输服务；

TCP协议提供全双工通信（每条TCP连接只能一对一）；

5.2.1 TCP报文段结构：

最大报文段长度：报文段中封装的应用层数据的最大长度。

TCP首部：

序号字段：TCP的序号是对每个应用层数据的每个字节进行编号

确认序号字段：期望从对方接收数据的字节序号，即该序号对应的字节尚未收到。用ack_seq标识；

TCP段的首部长度最短是20B ，最长为60字节。但是长度必须为4B的整数倍

TCP标记的作用：

5.3 可靠传输的基本原理

基本原理：

不可靠传输信道在数据传输中可能发生的情况：比特差错、乱序、重传、丢失

基于不可靠信道实现可靠数据传输采取的措施：

差错检测：利用编码实现数据包传输过程中的比特差错检测 确认：接收方向发送方反馈接收状态 重传：发送方重新发送接收方没有正确接收的数据 序号：确保数据按序提交 计时器：解决数据丢失问题；

停止等待协议：是最简单的可靠传输协议，但是该协议对信道的利用率不高。

连续ARQ(Automatic Repeat reQuest：自动重传请求)协议：滑动窗口+累计确认，大幅提高了信道的利用率。

5.3.1TCP协议的可靠传输

基于连续ARQ协议，在某些情况下，重传的效率并不高，会重复传输部分已经成功接收的字节。

5.3.2 TCP协议的流量控制

流量控制：让发送方发送速率不要太快，TCP协议使用滑动窗口实现流量控制。

5.4 TCP协议的拥塞控制

拥塞控制与流量控制的区别：流量控制考虑点对点的通信量的控制，而拥塞控制考虑整个网络，是全局性的考虑。拥塞控制的方法：慢启动算法+拥塞避免算法。

慢开始和拥塞避免：

【慢开始】拥塞窗口从1指数增长；

到达阈值时进入【拥塞避免】，变成+1增长；

【超时】，阈值变为当前cwnd的一半（不能<2）；

再从【慢开始】，拥塞窗口从1指数增长。

快重传和快恢复：

发送方连续收到3个冗余ACK，执行【快重传】，不必等计时器超时；

执行【快恢复】，阈值变为当前cwnd的一半（不能<2），并从此新的ssthresh点进入【拥塞避免】。

5.5 TCP连接的三次握手（重要）

TCP三次握手使用指令：

面试常客：为什么需要三次握手？

第一次握手：客户发送请求，此时服务器知道客户能发；

第二次握手：服务器发送确认，此时客户知道服务器能发能收；

第三次握手：客户发送确认，此时服务器知道客户能收。

建立连接（三次握手）：

第一次： 客户向服务器发送连接请求段，建立连接请求控制段（SYN=1），表示传输的报文段的第一个数据字节的序列号是x，此序列号代表整个报文段的序号（seq=x）；客户端进入 SYN_SEND （同步发送状态）；

第二次： 服务器发回确认报文段，同意建立新连接的确认段（SYN=1），确认序号字段有效（ACK=1），服务器告诉客户端报文段序号是y（seq=y），表示服务器已经收到客户端序号为x的报文段，准备接受客户端序列号为x+1的报文段（ack_seq=x+1）；服务器由LISTEN进入SYN_RCVD （同步收到状态）;

第三次： 客户对服务器的同一连接进行确认.确认序号字段有效(ACK=1),客户此次的报文段的序列号是x+1(seq=x+1),客户期望接受服务器序列号为y+1的报文段(ack_seq=y+1);当客户发送ack时，客户端进入ESTABLISHED 状态;当服务收到客户发送的ack后，也进入ESTABLISHED状态;第三次握手可携带数据;

5.6 TCP连接的四次挥手（重要）

释放连接（四次挥手）

第一次： 客户向服务器发送释放连接报文段，发送端数据发送完毕，请求释放连接（FIN=1），传输的第一个数据字节的序号是x（seq=x）；客户端状态由ESTABLISHED进入FIN_WAIT_1（终止等待1状态）；

第二次： 服务器向客户发送确认段，确认字号段有效（ACK=1），服务器传输的数据序号是y（seq=y），服务器期望接收客户数据序号为x+1（ack_seq=x+1）;服务器状态由ESTABLISHED进入CLOSE_WAIT（关闭等待）；客户端收到ACK段后，由FIN_WAIT_1进入FIN_WAIT_2；

第三次： 服务器向客户发送释放连接报文段，请求释放连接（FIN=1），确认字号段有效（ACK=1），表示服务器期望接收客户数据序号为x+1（ack_seq=x+1）;表示自己传输的第一个字节序号是y+1（seq=y+1）；服务器状态由CLOSE_WAIT 进入 LAST_ACK （最后确认状态）；

第四次： 客户向服务器发送确认段，确认字号段有效（ACK=1），表示客户传输的数据序号是x+1（seq=x+1），表示客户期望接收服务器数据序号为y+1+1（ack_seq=y+1+1）；客户端状态由FIN_WAIT_2进入TIME_WAIT，等待2MSL时间，进入CLOSED状态；服务器在收到最后一次ACK后，由LAST_ACK进入CLOSED；

为什么需要等待2MSL?

最后一个报文没有确认；

确保发送方的ACK可以到达接收方；

2MSL时间内没有收到，则接收方会重发；

确保当前连接的所有报文都已经过期。

六、应用层

为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层重点：

数据传输基本单位为报文；

包含的主要协议：FTP（文件传送协议）、Telnet（远程登录协议）、DNS（域名解析协议）、SMTP（邮件传送协议），POP3协议（邮局协议），HTTP协议（Hyper Text Transfer Protocol）。

6.1 DNS详解

DNS（Domain Name System:域名系统）【C/S，UDP，端口53】：解决IP地址复杂难以记忆的问题,存储并完成自己所管辖范围内主机的 域名 到 IP 地址的映射。

域名解析的顺序：

【1】浏览器缓存，

【2】找本机的hosts文件，

【3】路由缓存，

【4】找DNS服务器（本地域名、顶级域名、根域名）->迭代解析、递归查询。

IP—>DNS服务—>便于记忆的域名

域名由点、字母和数字组成，分为顶级域（com，cn，net，gov，org）、二级域（,taobao,qq,alibaba）、三级域（www）(12-2-0852)

6.2 DHCP协议详解

DHCP（Dynamic Configuration Protocol:动态主机设置协议）：是一个局域网协议，是应用UDP协议的应用层协议。作用：为临时接入局域网的用户自动分配IP地址。

6.3 HTTP协议详解

文件传输协议（FTP）：控制连接（端口21）：传输控制信息（连接、传输请求），以7位ASCII码的格式。整个会话期间一直打开。

HTTP（HyperText Transfer Protocol:超文本传输协议）【TCP，端口80】：是可靠的数据传输协议，浏览器向服务器发收报文前，先建立TCP连接，HTTP使用TCP连接方式（HTTP自身无连接）。

HTTP请求报文方式：

GET：请求指定的页面信息，并返回实体主体；

POST：向指定资源提交数据进行处理请求；

DELETE：请求服务器删除指定的页面；

HEAD：请求读取URL标识的信息的首部，只返回报文头；

OPETION：请求一些选项的信息；

PUT：在指明的URL下存储一个文档。

6.3.1 HTTP工作的结构

6.3.2 HTTPS协议详解

HTTPS(Secure)是安全的HTTP协议，端口号443。基于HTTP协议，通过SSL或TLS提供加密处理数据、验证对方身份以及数据完整性保护

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

㈢ 计算机网络-4-4-转发分组，构建子网和划分超网

上图是一个路由器怎么进行分组转发的例子：有四个A类网络通过三个路由器连接在一起，每一个网络上都可能会有成千上万台主机。若路由表指出每一台主机该进行怎样的转发。则要维护的路由表是非常的庞大。 如果路由表指定到某一个网络如何转发，则路由表中只有4行，每一行对应一个网络。 以路由器2的路由表为例：由于R2同时连接在网络2和网络3上，因此只要目标主机在网络2或者网络3上，都可以通过接口0或者1或者路由器R2直接交付（当然还有使用ARP协议找到这些主机相应的MAC地址）。若目标主机在网络1中，则下一跳路由器为R1，其IP地址为20.0.0.7。路由器R2和R1由于同时连接在网络2上，因此从路由器2把转发分组给R1是很容易的。 我们应当注意到：每一个路由器至少都要拥有两个不同的IP地址。 总之，在路由表中，对每一条路由最主要的是以下两条信息： （目的网络，下一跳地址） 我们根据目的网络地址来确定下一跳路由器，这样可以得到以下结论：

虽然互联网上所有的分组转发都是 基于目的主机所在的网络 ，但是在大多数情况下都允许这样的实例： 对特定的主机指明一个路由 ，这种路由叫 特定主机路由 。采用特定主机路由可以使网络人员方便管理控制网络和测试网络

路由器还可以采用 默认路由 以减少路由表所占用的空间和搜索路由表所使用的时间。

当路由器接收到一个待转发的数据报，在从路由表中得出下一跳路由器的IP地址后，不是把这个地址写入IP数据报，而是送交 数据链路层的网络接口软件 ，网络接口软件把负责下一跳的路由器IP地址转化为硬件地址（必须使用ARP），将硬件地址写入MAC帧的首部，然后根据这个硬件地址找到下一跳路由器。由此可见，当发送一连串的数据报时，上述的这种查找路由表，用ARP得到硬件地址，把硬件地址写入MAC地址首部等过程，将不断地重复进行，造成了一定的开销。

根据以上几点，我们提出 分组转发算法：

这里我们需要强调一下，路由表并没有给分组指明某个网络的完整路径(即先经过哪一个路由器，然后再经过哪一个路由器，等等)。路由表指出，到达某个网络应该先到达某个路由器(下一条路由器)，在到达下一跳路由器之后，再继续查找路由表，知道再下一步应当到达哪一个路由器。这样一步步的查找下去，直到最后到达目的网络。

为什么划分子网？

为解决上述问题，从1985年引出 子网络号字段 ，使得两级IP地址变为三级IP地址，这种做法叫做 划分子网(subnetting)【RFC950】 。

划分子网的基本思路：

划分子网的用例

如上图为某单位拥有一个B类IP地址，网络地址为145.13.0.0（网络号为145.13），凡是目的网络为145.13.x.x的数据报都会送到这个网络上路由器R1上。

现在把该网络划分为三个字网，这里假设子网络号占用8位，因此主机号就只剩下16-8=8位了，所划分的三个字网为145.13.3.0,145.13.7.0,145.3.21.0。路由器在接受到145.13.0.0上的路由器数据后，再根据数据报的目的地址把它转化到相应的子网。

总之，当没有划分子网的时候，IP地址是两节结构。划分子网后IP地址就变成了三级结构。划分子网只是把IP地址的主机号这部分进行再划分，而不改变IP地址原来的网络号。

假定有一个IP数据报（其目的地址为145.13.3.10）已经到达了路由器R1，那么这个路由器如何把它转发到子网145.13.3.0呢？
我们知道，从IP数据包报的首部无法看出源主机的目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。这是因为32位IP地址本身以及数据报的首部没有包含任何关于子网划分的信息。因此必须另想办法，这就是使用 子网掩码 。

把三级IP地址的子网掩码和收到的目的地址的IP地址 逐位进行与（AND）运算，就可以立即得到网络地址，剩下的步骤就交给路由器处理分组。

使用子网掩码的好处是：不管网络有没有划分子网，只要把子网掩码和IP地址进行逐位 与(AND) 运算,就立即得出网络地址来，这样在路由器处理到来的分组时就可采取同样的做法。

在不划分子网时，为什么还要使用子网掩码？这就是为了更便于查找路由表。现在互联网规定：所有网络都必须使用子网掩码，同时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏。如果一个网路不划分子网，那么该网络的子网掩码就是用 默认的子网掩码 ，默认子网掩码中1的位置和IP地址中的网络号字段net-id正好相对应。因此，若用默认子网掩码和某个不划分子网的IP地址逐位相"与"，就应该能够得出该IP地址的网络地址来，这样做可以不用查找该地址的类别位就能够知道这是哪一类的IP地址。显然:

图4-21是这三类IP地址的网络地址和相应的默认子网掩码:

子网掩码是一个网络或者一个子网的重要属性 。在RFC950成为互联网标准后，路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把自己所在的网络(或子网)的子网掩码告诉相邻路由器，在路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络地址和两个子网掩码。

例4-2：
已知IP地址是141.14.72.24，子网掩码是255.255.192.0,求网络地址：
解: 255.255.192.0的二进制：11111111 11111111 11000000 00000000

IP 141.14.72.24二进制： 11111111 11111111 01001000
00000000

将IP地址二进制与子网掩码二进制进行 与(AND)运算 为 ：:11111111 11111111 11000000 00000000
即网络IP为：141.14.64.0

在划分子网的情况下，分组转发的算法必须作出改动。在使用子网划分后，路由表应该包含以下内容：

在划分子网的情况下，路由器转发分组的算法如下：

例4-4：
图4-24有三个字网，两个路由器，以及路由器R1的部分路由表。现在源主机H1向目的主机H2发送分组。试讨论R1收到H1向H2发送的分组后查路由表的过程。

解：

源主机H1向目标主机H2发送的分组的目的地址为128.30.33.138。

源主机H1把本子网的子网掩码255.255.255.128与H2的IP地址128.30.33.128相与得到128.30.33.128，它不等于H1的网络地址（128.30.33.0）。这说明主机H2与主机H1不在同一个网段上，因此H1不能把数据包直接交付给H2。必须交给子网上的默认路由R1,由R1转发。

路由表在接受到这个分组之后，就在其路由表中逐行匹配寻找。
首先看R1路由表的第一行：用这一行的子网掩码255.255.255.128与H2IP地址进行互与，得到128.30.33.128，然后和这一行用样的方法进行第二行，结果发现相与出来的结果和目的网络地址匹配，则说明这个网络（子网2）就是收到的分组所要寻找的目的网络。于是就不用继续找了。R1把分组从接口1直接交付给主机H2(他们都在一个子网上)。

在一个划分子网的网络中可使用几个不同的子网掩码。使用变长 子网掩码VLSM(Variable Length Subnet Mask) 可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出 无分类编制 方法。它的正式名字是无分类域间路由选择CIDR(Classless Inter-Domain Routing)。

CIDR 最主要的特点有两个：

CIDR还使用斜线记法，就是在IP地址后面加上斜线/,然后写上 网络前缀所占的位数 。例如IP地址为128.14.35.7/20是某CIDR地址快中的一个地址，其中前20位就是网络前缀，后面的14位是主机位。如图所示：

当然以上地址的主机号全为0和全为1的地址，一般并不使用，这个地址块共有2^12个地址，我们可以使用地址块中最小的地址和网络前缀来指明这个地址快。例如，上述的地址块可记为128.14.32.0/20。

为了更方便的进行路由选择，CIDR使用了32位的地址掩码(address mask)。地址掩码是由一串1和一串0组成， 而1的个数就是网络前缀的个数。 虽然CIDR不使用子网了，但是出于某些原因，CIDR使用的地址掩码也可以继续称为 子网掩码，斜线记法中，斜线后面的数字就是1的个数 。例如，/20地址快的地址掩码是 11111111 11111111 11110000 00000000 (20个连续的1)。 斜线记法中，斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。

斜线记法还有一个好处就是它除了可以表示一个IP地址外，还提供了一些其他重要的信息。我们举例说明如下：
例如，地址为192.199.170.82/27不仅表示IP地址是192.199.170.82，而且还表示这个地址快的网络前缀有27位(剩下的5位是主机号)，因此这个地址快包含32个IP地址( =32)。通过见到那的计算还可以得出，这个地址块的最小地址是192.199.170.64，最大地址是192.199.170.95。具体的计算方法是这样的：找到地址掩码中1和0的交界处发生在地址中的哪一个字节，现在是第四个字节，因此只要把这一个字节的十进制82用二进制表示即可：82的二进制是01010010,取其前3位(这3位加上前3字节的24位就够成了27位)，再把后面的5位都写成0，即01000000，等于十进制64，这样就找到了地址快的最小地址192.199.170.64，再把最后面5位都置为1，即01011111,等于十进制的95，这就找到了地址块中的最大地址192.199.170.95。

由于一个CICR地址块有很多地址，所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的网络。这种地址的聚合常称之为 路由聚合(route aggregation) ,它使得路由表中的一个项目可以表示原来传统分类地址的很多个路由，路由聚合也称之为 构成超网(supernetting) ，路由聚合有利于减少路由器之间的路由选择信息的交换，从而提高了整个互联网的性能。

每一个CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂，这就是 构建超网 的来源。

网络前缀越短 ，其地址块所包含的地址数就越多，而在三级结构的IP地址中，划分子网是使网络前缀变长。

在使用了CIDR时，由于采用网络前缀这种记法，IP地址由网络前缀和主机号这两部分组成，因此在路由表中的项目也要有相应的变化，这时，每个项目由 网络前缀 和 下一跳地址组成 ， 但是在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果 ，这样就带来一个问题：我们应该从这些匹配结果中选择哪一条路由呢？

正确的答案是： 应但从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由 ，这就做 最长前缀匹配(long-prefix matching) ，这是因为网络前缀越长，说明其地址块越小因而路由就越具体，最长前缀匹配又称之为 最长匹配 或者 最佳匹配 。

使用CIDR后，由于要寻找最长前缀匹配，使路由表的查找过程变的十分复杂，当路由表的项目数很大的时候，怎样设法减少路由表的平均查找时间就成为了一个非常重要的问题，现在常用的是 二叉线索(binary trie) ,它是一种特殊结构的树，IP地址中从左到右的比特值决定了从根节点逐层向下层延伸的路径，二二叉线索中的各个路径就代表路由表中存放的各个地址。

图4-26用一个例子说明二叉树线索的结构，图中给出了5个IP地址。为了简化二叉线索的结构，可以先找出对应一与每一个IP地址的唯一前缀(unique prefix)，所谓唯一前缀就是在表中所有的IP地址中，该前缀时唯一的，这样就可以用这些唯一前缀来构造二叉线索。在进行查找时，只要能够和唯一前缀匹配相匹配就可以了。

从二叉树的根节点自顶向下的深度最多有32层，每一层对应于IP地址中的一位。

㈣ 计算机网络问题，概念有点混。不要复制。谢谢啊

题主的第一个问题应该是异步传输和同步传输的区分吧？那么我先回答第一个！
先来理解一下他们存在的必要性吧。

在网络通信过程中，通信双方要交换数据，需要高度的协同工作。为了正确的解释信号，接收方必须确切地知道信号应当何时接收和处理，因此定时是至关重要的。在计算机网络中，定时的因素称为位同步。同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差。通常可以采用同步或异步的传输方式对位进行同步处理。

1. 异步传输（Asynchronous Transmission）： 异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。按下一个字母键、数字键或特殊字符键，就发送一个8比特位的ASCII代码。键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。

异步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了。这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的几个词。因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止。按照惯例，空闲（没有传送数据）的线路实际携带着一个代表二进制1的信号，异步传输的开始位使信号变成0，其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。最后，停止位使信号重新变回1，该信号一直保持到下一个开始位到达。例如在键盘上数字“1”，按照8比特位的扩展ASCII编码，将发送“00110001”，同时需要在8比特位的前面加一个起始位，后面一个停止位。

异步传输的实现比较容易，由于每个信息都加上了“同步”信息，因此计时的漂移不会产生大的积累，但却产生了较多的开销。在上面的例子，每8个比特要多传送两个比特，总的传输负载就增加25%。对于数据传输量很小的低速设备来说问题不大，但对于那些数据传输量很大的高速设备来说，25%的负载增值就相当严重了。因此，异步传输常用于低速设备。

2. 同步传输（Synchronous Transmission）：同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。

数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进入同步。

帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。

同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。另外，同步传输的开销也比较少。例如，一个典型的帧可能有500字节（即4000比特）的数据，其中可能只包含100比特的开销。这时，增加的比特位使传输的比特总数增加2.5%，这与异步传输中25 %的增值要小得多。随着数据帧中实际数据比特位的增加，开销比特所占的百分比将相应地减少。但是，数据比特位越长，缓存数据所需要的缓冲区也越大，这就限制了一个帧的大小。另外，帧越大，它占据传输媒体的连续时间也越长。在极端的情况下，这将导致其他用户等得太久。

同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。

异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。

同步与异步传输的区别

1,异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。

2,异步传输的单位是字符而同步传输的单位是桢。

3,异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步传输则是以数据中抽取同步信息。

4,异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。

5,异步传输相对于同步传输效率较低。
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虚电路虚电路又称为虚连接或虚通道,虚电路交换是分组交换的两种传输方式中的一种。在通信和网络中，虚电路是由分组交换通信所提供的面向连接的通信服务。在两个节点或应用进程之间建立起一个逻辑上的连接或虚电路后，就可以在两个节点之间依次发送每一个分组，接受端收到分组的顺序必然与发送端的发送顺序一致，因此接受端无须负责在收集分组后重新进行排序。虚电路协议向高层协议隐藏了将数据分割成段，包或帧的过程。

信元交换又叫ATM（异步传输模式），是一种面向连接的快速分组交换技术，它是通过建立虚电路来进行数据传输的。
信元交换技术是一种快速分组交换技术，它结合了电路交换技术延迟小和分组交换技术灵活的优点。信元是固定长度的分组，ATM采用信元交换技术，其信元长度为53字节。信元头5字节，数据48字节。
交换技术方面，经历了：电路交换——>报文交换——>分组交换——>信元交换的过程。
在信元中包括CRC校验和，其生成公式为X^8+X^2+X+1，校验和只是对信元头进行校验。
ATDM信元传输采用异步时分复用（Asynchronous Time Division Multioles），又称统计复用（Statistic Multiptx）。信息源随机地产生信息，因为信元到达队列也是随机的。高速的业务信元来得十分频繁、集中，低速的业务信元来得很稀疏。这些信元都按顺序在队列中排队，然后按输出次序复用到传输线上。具有同样标志的信元在传输线上并不对应某个固定的时间间隙，也不是按周期出现的，信息和它在时域的位置之间没有关系，信息只是按信头中的标志来区分的。而在同步时分复用方式（如PCM复用方式）中，信息以它在一帧中的时间位置（时隙）来区分，一个时隙对应着一条信道，不需要另外的信息头来表示信息的身份。
VPI字段用于选择一条特定的虚通路，VCI字段在一条选定的虚通路上选择一条特定的虚电路。当进行VP交换时，是选择一条特定的虚通路。
若在交换过程中出现拥塞，该信息被记录在信元的PT中。

㈤ 急急急求：《计算机网络与Internet教程》的复习题

计算机网络练习题

一、填空题：
1. 在典型的计算机网络中，信息以包为单位进行传送。其主要结构由包头、数据、包尾 构成。
2. 通信使用的三种交换方式为电路交换、存储转发、分组交换。计算机通信一般不使用存储转发方式
3. 数据双向传输不能同时进行的通信模式叫做半双工通信，双向传输可同时进行的通信模式叫做全双工通信。
4. 计算机网络使用的传输媒体有（举例）：同轴电缆、双绞线、光纤、微波、红外线、无线电波等。
5. 异步传输传输单位为字节，并以起始位和停止位作为分隔。
6. 标准RS-232-C采用25脚梯形插头座连接，并以-3V~-15V电压表示逻辑"1"。
7. 三种数字信号调制解调方式的依据是波函数的三要素，即：振幅、频率、相位。
8. 数字信号的三种调制方式为振幅调制、频率调制、相位调制。
9. 计算机局域网分类按拓扑结构主要分为：星型、环型、总线型、树型。
10. 使用层次化网络模型，可以把复杂的计算机网络简化，使其容易理解并容易实现。
11. TCP/IP协议栈可分为四层，分别为：主机到网络层、互联网层、传输层、应用层；SMTP协议位于应用层。
12. 数据链路层的主要服务功能是流量控制和差错控制。
13. IEEE802.3规定一数据帧的长度应为64字节到1518字节之间。
14. IEEE 802.3建议采用的介质访问控制方法的主要内容有：载波侦听多路访问（CSMA）和冲突检测(CD)。
15. 局域网技术中媒体访问控制方法主要有CSMA/CD(带冲突检测的载波侦听多路介质访问控制技术)、令牌总线技术、令牌环型网技术三种。
16. 在数据报服务中，网络节点要为每个数据报选择路由，在虚电路服务中，网络节点只在连接建立时选择路由。
17. 通常路由选择算法分为两大类，分别为静态路由选择和自适应路由选择。
18. 按IP地址分类，地址：160.201.68.108属于B类地址。
19. IP地址分五类，即A、B、C、D、E类，其中D类属多址广播类地址；IP地址127.x.x.x属于本主机地址，用于本机内通信；TCP协议的80端口由因特网的HTTP协议使用。
20. TCP通过调节发送窗口的大小来进行流量控制。
21. TCP/IP使用地址转换协议ARP将IP地址转换为物理地址。
22. 利用密集波分技术，可以提高光纤的利用率，用一根光纤来传递更多的信息。
23. 使用无线接入方式，可以允许用户方便地在不同的环境里使用网络的资源。
24. 有线用户的接入方式有ISDN技术、ADSL、Cable Modem和局域网接入。
25. 信道复用有频分复用、时分复用、波分复用方式，调制是信道复用吗？不是。
26. IP路由使得数据包到达预定目的地。
27. 数据传输率是按照bps（比特/秒）计量的。
28. 交换机（集线器）是星型网络的中心。
29. ATM以传输53字节固定长的信元而不是可变长的数据帧来传输信息。
30. 能再生信号并重新传输此信号的集线器是主动型的。
31. FDDI可能达到的网络速度是100Mbps。
32. ATM网络的基本传输速度是155Mbps。
33. ATM是一种能高速传输数据的先进异步传输网络。
34. 超文本的含意是该文本中含有链接到其他文本的链接点。
35. Internet采用了目前在分布式网络中最为流行的客户/服务器模式，大大增强了网络信息服务的灵活性。
36. 负责电子邮件传输的应用层协议是SMTP。
37. 对于一个主机域名"hava.gxou.com.cn"来说，其中gxou.com.cn是主机所在域的域名。
38. 在FTP中，提供了ASC码和二进制两种文件传输模式，一般我们都采用二进制模式进行文件传输。
39. 假如在"mail.gxrtvu.e.cn"的邮件服务器上给某一用户创建了一个名为"ywh"的帐号，那么该用户可能的E-mail地址是[email protected]。
40. 一般HTML文件的后缀名为htm或html。
41. 常用的网络操作系统，例如：UNIX、Windows NT和NetWare。
42. 常见的网络协议有TCP/IP、IPX/SPX和NetBEUI。
43. 常见的因特网服务有HTTP、WWW和E_mail。
二、选择题
1． 在OSI模型中，服务定义为； ( C )
A. 各层向下层提供的一组原语操作
B. 各层间对等实体间通信的功能实现
C. 各层通过其SAP向上层提共的一组功能
D. 和协议的的含义是一样的
2． 以太网采用的发送策略是： ( C )
A. 站点可随时发送，仅在发送后检测冲突
B. 站点在发送前需侦听信道，只在信道空闲时发送
C. 站点采用带冲突检测的CSMA协议进行发送
D. 站点在获得令牌后发送
3． 以下四个IP地址哪个是不合法的主机地址： ( B )
A. 10011110.11100011.01100100.10010100
B. 11101110.10101011.01010100.00101001
C. 11011110.11100011.01101101.10001100
D. 10011110.11100011.01100100.00001100
4． TCP采用的滑动窗口 （ D ）
A. 是3位的滑动窗口
B. 仅用于流量控制
C. 传输过程中窗口大小不调整
D. 窗口大小为0是合法的
5． 同步通信 （ A ）
A. 以比特为单位，每次可传输任意多个比特
B. 是一种并行传输方式
C. 采用XON/XOFF的流控制协议
D. 传输速率一般比异步传输慢
6． 数据链路两端的设备是 ( C )
A. DTE
B. DCE
C. DTE或DCE
D. DTE和DCE
7． 网络传输中对数据进行统一的标准编码在OSI体系中由哪一层实现 ( D )
A. 物理层
B. 网络层
C. 传输层
D. 表示层
8． 在不同网络之间实现数据帧的存储转发，并在数据链路层进行协议转换的网络互连器称为 ( C )
A. 转换器
B. 路由器
C. 网桥
D. 中继器
9． Ethernet采用的媒体访问控制方式为 （ A ）
A. CSMA/CD
B. 令牌环
C. 令牌总线
D. 无竞争协议
10．ICMP协议位于 （ A ）
A．网络层
B．传输层
C．应用层数
D．据链路层
11．综合业务数据网的特点是 ( C )
A．电视通信网
B．频分多路复用
C．实现语音、数字与图象的一体化传输
D．模拟通信
12．两台计算机利用电话线路传输数据信号时，必备的设备是 ( B )
A. 网卡 B. 调制解调器 C. 中继器 D. 同轴电缆
13．数据在传输过程出现差错的主要原因是 （ A ）
A. 突发错 B. 计算错 C. CRC错 D. 随机错
14．令牌总线（Token Bus）的访问方法和物理层技术规范由( C ) 描述
A. IEEE802.2 B. IEEE802.3 C. IEEE802.4 D. IEEE802.5
15．网桥是用于哪一层的设备 ( D )
A. 物理层 B. 网络层 C. 应用层 D. 数据连路层
16．异步传输通常采用的校验方法为 （ C ）
A. 方块校验 B. CRC校验 C. 奇偶校验 D. 余数校验
17．PPP协议是哪一层的协议？ （ B ）
A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 高层
18．100Base-T使用哪一种传输介质 （ C ）
A. 同轴电缆 B. 光纤 C. 双绞线 D. 红外线
19．如果网络内部使用数据报，那么 （ B ）
A. 仅在建立时作一次路由选择 B. 为每个到来的分组作路由选择
C. 仅在网络拥塞时作新的路由选择 D. 不必作路由选择
20．管理计算机通信的规则称为
A协议 B介质 C服务 D网络操作系统 ( A )
21 ．以下哪一个选项按顺序包括了OSI模型的各个层次
A物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，表示层和应用层
B物理层，数据链路层，网络层，运输层，系统层，表示层和应用层
C物理层，数据链路层，网络层，转换层，会话后，表示层和应用层
D表示层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，物理层和应用层 ( A )
22．在 OSI模型中，第 N层和其上的 N＋ l层的关系是
A N层为N十1层提供服务
B N十1层将从N层接收的信息增加了一个头
C N层利用N十1层提供的服务
D N层对N＋1层没有任何作用 ( A )
三、判断题
1．TCP/IP使用地址转换协议ARP将物理地址转换为IP地址。 （ X ）
2. HDLC是面向字节的异步通信协议。 ( X )
4．延迟畸变(delay)是由不同频率信号传输速度不一样引起的。 （ √ ）
5．计算机网络中的差错控制只在数据链路层中实现。 （ X ）
6．低通信道的传输带宽与其数据传输速率相关。 ( √ )
7．在数据传输中IP层可提供可靠的无连接传输。 ( X )
8．地址10011110.11100011.01100100.00001100是C类IP地址。 （ X ）
9．同步传输时字符间不需要间隔 ( √ )
10．利用CRC多项式可对传输差错进行纠正。 （ X ）
四、问答题：
1. 从实现的功能看，什么叫计算机网络？
答：为了方便用户，将分布在不同地理位置的计算机资源实现信息交流和资源的共享。计算机资源主要指计算机硬件、软件与数据。数据是信息的载体。
2. 同步通信与异步通信有何不同？
答：在同步通信传送时，发送方和接收方将整个字符组作为一个单位传送，数据传输的效率高。一般用在高速传输数据的系统中。异步通信方式实现比较容易，因为每个字符都加上了同步信息，计时的漂移不会产生大的积累，但每个字符需要多占2-3位的开销，适用于低速终端设备。由于这种方式的字符发送是独立的，所以也称为面向字符的异步传输方式。
3. 什么是对等网？
答：对等网与客户机/服务器系统：倘若每台计算机的地位平等，都允许使用其它计算机内部的资源，这种网就称为对等局域网，简称对等网。
4. 简述分组存储转发的工作方式
答：
<1>传输报文被分成大小有一定限制的分组传输
<2>分组按目标地址在分组交换网中以点对点方式递交
<3>各交换节点对每一个到达的分组完整接受(存储)、经检查无错后选择下一站点地址往下递交(转发)
<4>最终分组被递交到目的主机
5. 计算机网络的三大组成部分的名字叫什么？各起什么作用？
答：
<1>通信子网：担负整个计算机网络的通信传输功能，连接各通信媒体，实现相邻节点间的通信控制，与不同通信网络互连，为计算机网络上层提供有服务质量保证的服务。通信子网由物理信道、通信链路控制软件组成（或传输介质、路由器以及主机组成）。
<2>高层服务：实现可靠的端到端数据传输服务，对上层屏蔽通信子网的技术细节，使应用与网络通信彻底分开。
<3>应用服务：建立网络应用支撑环境，使网络应用与传输细节分离。网络支撑环境包括：网络目录服务、网络域名服务、网络数据库服务。
6. 包交换与电路交换相比有什么特点？
答：包交换与电路交换比在以下方面不同
<1>包交换不使用独占信道，而仅在需要时申请信道带宽，随后释放
<2>由于包交换一般采用共享信道，传输时延较电路交换大
<3>包交换传输对通信子网不透明，子网解析包地址等通信参数
<4>包交换采用存储转发方式通信，对通信有差错及流量控制，而电路交换不实现类似控制
<5>各包在交换时其传输路径是不定的，在电路交换中所有数据沿同一路径传输
<6>包交换不需连接建立呼叫
<7>包交换网有可能产生拥塞，电路交换则不会
<8>包交换以通信量计费，电路交换以通信时间计费
7. 请用一句话来简单概括网络模型的每一层的功能。
答：
<1>物理层用于传输原始比特流信息；
<2>数据链路层保证相邻节点通信的正确
<3>网络层(IP层)保证分组按正确路由传输
<4>传输层实现端到端的无差错传输
<5>应用层保证用户高效方便地使用网络资源
8. 画出OSI分层网络体系的模型。(参教材P23)
9. TCP传输若发生阻塞发送窗口为0，此后阻塞解除，发送窗口如何变化？
答：
在发生阻塞时，TCP尝试发送一个数据块报文，收到应答后发送两块加倍数据量的报文，若应答正常，则再次加倍发送，直至发送数据量为接收缓冲区的一半时维持该数据量进行通信。
10. 什么是通信协议？一个通信协议应包含什么内容？
答：
通信协议是通信双方为完成通信而共同遵守的一组通信规则。一个通信协议应包含语法(数据格式)、语义（报文解释）、时序（事件发生顺序）三方面的规定。
11. 不同的物理网络怎样才能实现互连？网络的互连有多少种连法？
答：网络互连根据使用设备的不同有
<1>中继器互连
<2>集线器(或交换机)互连
<3>网桥互连
<4>路由器互连
<5>网关互连
12. 滑动窗口协议是怎样用于流控制的？
答：滑动窗口协议通过调整发送窗口的大小来控制流量。
13. 简述IEEE 802.2的主要内容。
答：IEEE 802.2在局域网体系中为逻辑链路控制子层，是高层与局域网MAC子层的接口层，实现数据链路层的高级控制功能。
14. ICMP是什么？
答：ICMP(Internet Control Message Protocol)即因特网消息控制协议
15. 简述VLAN（虚拟子网）的作用？
答：简化网络设计与网络管理，降低建造成本；隔离子网通信，提高网络安全；减少网络流量；避免广播风暴
16. 网络应用的支撑环境主要指那些内容？
答：网络应用的支撑环境主要指：网络目录服务、网络域名服务、网络数据库服务
17. 计算机网络高层应用环境应该是什么样的？
18. 什么是IEEE？组织是如何影响网络的？
19. 说明曼彻斯特编码及它是如何使用的。
20. 什么情况下在网络中设置路由是无效的？
答：在局域网和队列双总线的城域网中不需要设路由器。
21. 什么是网络分段，分段能解决什么问题？
答：将一个物理网划分为多个逻辑子网的技术即为网络分段；
网络分段简化网络设计与网络管理，降低建造成本；隔离子网通信，提高网络安全；减少网络流量；避免广播风暴
22. 在一个带宽为4000Hz并用4种电压对数据编码的传输系统上，用Nyquist定理计算其最大传输数据速率。
解：Nyquist定理表述：理想信道最高数据传输速率为 2Wlog2V (bps)
本题带宽为W = 4000Hz
电平级为 V = 4
得该信道最大数据传输速率为 2 X 4000 X log24 = 16000(bps)
23. 如果一个给定路由器最多连接到K个网络，连接N个网络需要多少路由器？写一个给定N关于K的方程。
答：路由器串联时可连接最多网络
设需R个路由器
当 R = 1 时 可连接 K = K - 2(1 - 1)个网络
R = 2 时 可连接 2K - 2 = 2K - 2(2 - 1)个网络
R = 3 时 可连接 3K - 4 = 3K - 2(3 - 1)个网络
依此类推 R为任意数时，最多可连接网络数为 RK - 2(R - 1) 或 R(K - 2) + 2
N个网络所需路由器在R与R + 1间，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. 写出完整的<A>标记，使得字符串"广西电大"成为http://www.gxou.com.cn的超链接。
答：<A href=http://www.gxou.com.cn>广西电大</A>

复习题补充：
1. 接收端发现有差错时，设法通知发送端重发，直到正确的信息码收到为止，这种差错控制方法称为自动请求重发。
2. 简述下列缩略语的含义：ARP、TCP、IP、ICMP、HTTP、HTML、IEEE、SMTP、LAN、WAN
3. 一个TCP连接地址应由两部分组成，分别为主机地址、端口地址。
4. 一个TCP连接的过程分三步：连接建立、连接使用、连接释放。
5. 把十六位制的IP地址D224AFB6转换成用点分割的十进制形式，并说明该种地址最多能包含多少子网，每子网最多能包含多少主机。(210.36.175.182 C类 网络╳主机=2097152╳254)
6. 准确计算A、B、C类IP地址可有多少网络，每网络可有多少主机，子网屏蔽码是什么。
7. 简述子网掩码的作用。(参与子网划分、路由寻址)
8. 用速率为1200bps的调制解调器通信（无校验，一位停止位）。一分钟内最多能传输多少个汉字（双字节）？(异步传输格式：每字节=起始位(1)+数据位(8)+停止位(1)=10
每汉字需两字节，1200bps╳60秒÷20=3600个汉字）
9. 某CSMA/CD基带总线网长度为1000米，信号传输速度为200m/μs，假如位于总线两端的站点在发送数据时发生了冲突，问：
a) 该两站间信号传播延迟时间是多少？
b) 最多经过多长时间才能检测到冲突？（传播延迟τ=1000÷200=5μs 最长冲突检测时间=2τ=10μs
10. 设信道速率为4kb/s，采用停止等待协议。传播延迟tp=20ms。确认帧长度和处理时间均忽略。问帧长为多少时才能使信道利用率至少为50%。(信道时间可分为：传输时间tt+2×传输延迟时间tp(即发送延迟和确认延迟)+收站处理时间tr
忽略tr，则传输时间由 tt+tp 组成，传输效率为：信道占用÷（信道占用+信道空闲）= tt ÷（tt + 2tp ）≥ 50% （式I） 另设帧长为λ 则tt =λ÷ 4 Kbps (式II) 连立上两式即可解出λ）
11. 有两个LAN桥接器，各连接一对令牌总线局域网。第一个桥接器必须每秒钟转发1000个分组（分组长度为512字节），第二个桥接器必须每秒钟转发500个分组（分组长度为2048字节），计算出每个桥接器的转发速度，并说明哪一个桥接器需用较快的CPU？
12. 若某个局域网通过路由器与X.25网互连。若路由器每秒转发200个分组，分组长度为128字节，试问：
a) 路由器的转发速度为多少Mbps?
b) 计算一分钟内的通信量费用（通信量按段计算，每段64字节，收费0.003元）。
13. 使用FTP下载一名为flash4full.exe的文件，出现如下提示信息：
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>
从以上数据推算当前网络的线路传输速率大约是多少（Kbit/sec）？该速率未考虑传输开销，试举例说明两种传输开销，以证明实际的线路传输速率应比该速率大还是小。
（提示：以上数字均是用户数据统计，未包含TCP及IP包协议数据及更底层的协议数据，而这些协议数据是传输用户数据所必须付出的开销，因此实际的线路传输数据量比用户数据量大，实际的线路传输速率应比该速率大）

㈥ 计算机网络(3)| 数据链路层

数据链路层属于计算机网络的低层。数据链路层使用的信道主要是两种类型：
（1）点对点信道 。即信道使用的是一对一点对点通信方式。
（2）广播信道 。这种信道使用的是一对多的光播通信方式，相对复杂。在广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。

首先我们应该了解一些有关点对点信道的一点基本概念。
（1）数据链路 。值得是当我们需要在一条线路上传送数据时，除了有一条物理线路外（链路），还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输，若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上就构成了数据链路。
（2）帧 。帧指的是点对点信道的数据链路层的协议数据单元，即数据链路层把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。

点对点信道的数据链路层在进行通信时的主要步骤如下：
（1）结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧。
（2）结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层。
（3）若B接收的帧无差错，则从接收的帧中提取出IP数据报上交给上面的网络层；否则丢弃这个帧。

接下来是来介绍数据链路层的三个基本问题，而这三个问题对于各种数据链路层的协议都是通用的。

（1）封装成帧 。指的是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧，从而能够作为数据链路层的基本单位进行数据传输。在发送帧时，是从帧的首部开始发送的。各种数据链路层协议都对帧首部和帧尾部的格式有着明确的规定，且都规定了所能传送的 帧的数据部分 长度上限—— 最大传送单元MTU 。首部和尾部的作用是进行帧定界，帧定界可以使用特殊的 帧定界符 ，当数据在传输中出现差错时，通过帧的帧定界符就可以知道收到的数据是一个不完整的帧(即只有首部开始符而没有结束符)。

（2）透明传输 。从上面的介绍中知道帧的开始和结束标记使用了专门的控制字符，因此所传输的数据中任何与帧定界符相同的比特编码是不允许出现的，否则就会出现帧定界错误。当传送的帧是用文本文件组成的帧时，它的数据部分一定不会出现和帧定界符相同的字符，这样的传输就叫做 透明传输 。为了解决其他类型文件传输时产生的透明传输问题，就将帧定界符的前面插入一个 转义字符ESC ，这种方法称为 字节填充 。如果转义字符也出现在数据中，就在转义字符前面加上一个转义字符，当接收端收到两个转义字符时，就删除前面的那一个。

（3）差错检测 。在现实中，通信链路都不会是完美的，在传输比特的过程当中都是会产生差错的，1变成0或者0变成1都是可能发生的，我们把这样的错误叫做差错检测。在数据链路层中，为了保证数据传输的可靠性，减少差错出现的数量，就会采用各种差错检测措施，目前最常使用的检错技术是 循环冗余校验 。它的原理简单来说就是在被传输的数据M后面添加供错检测用的n为冗余码，构成一个帧数据发送出去。关于n位冗余码的得出方式与检验方式，可以 点击这里进一步了解 。

对于点对点链路，点对点协议PPP是目前使用得最广泛的数据链路层协议。由于因特网的用户通常都要连接到某个ISP才能接入到因特网，PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信所使用的数据链路层协议。

在设计PPP协议时必须要考虑以下多方面的需求：
（1）简单 。简单的设计可使协议在实现时不容易出错，这样使得不同厂商对协议的不同实现的互操作性提高了。
（2）封装成帧 。PPP协议必须规定特殊的字符作为帧定界符（即标志一个帧的开始和结束的字符），以便使接收端从收到的比特流中能准确的找出帧的开始和结束的位置。
（3）透明性 。PPP协议必须保证数据传输的透明性。如果说是数据中碰巧出现和帧定界符一样的比特组合时，就要采用必要的措施来解决。
（4）多种网络层协议 。PPP协议必须能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议（IP和IPX等）的运行。
（5）多种类型链路 。除了要支持多种网络层的协议外，PPP还必须能够在多种链路上运行（串行与并行链路）。
（6）差错检测 。PPP协议必须能够对接收端收到的帧进行检测，并舍弃有差错的帧。
（7）检测连接状态 。必须具有一种机制能够及时（不超过几分钟）自动检测出链路是否处于正常工作状态。
（8）最大传送单元 。协议对每一种类型的点对点链路设置最大传送单元MTU。
（9）网络层地址协商 。协议必须提供一种机制使通信的两个网络层（如两个IP层）的实体能够通过协商知道或能够配置彼此的网络层地址。
（10）数据压缩协商 。协议必须能够提供方法来协商使用数据压缩算法。但PPP协议不要求将数据压缩算法进行标准化。

PPP协议主要是由三个方面组成的：
（1） 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
（2） 一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP（Link Control Protocol）。
（3） 一套网络控制协议NCP（Network Control Protocol），其中的每一个协议支持不同的网络层协议，如IP、OSI的网络层、DECnet，以及AppleTalk等。

最后来介绍PPP协议帧的格式：

首先是各个字段的意义。首部中的地址字段A规定为0xFF，控制字段C规定为0x03，这两个字段并没有携带PPP帧的信息。首部的第一个字段和尾部的第二个字段都是标识字段F(Flag)。首部的第四个字段是2字节的协议字段。当协议字段为0x0021时，PPP帧的信息部分字段就是IP数据报。若为0xC021，则信息字段是PPP链路控制协议LCP的数据，而 0x8021表示这是网络层的控制数据。尾部中的第一个字段（2字节）是使用CRC的帧检验序列FCS。

接着是关于PPP协议的差错检测的方法，主要分为字节填充和零比特填充。当是PPP异步传输时，采用的是字节填充的方法。字节填充是指当信息字段中出现和标志字段一样的比特(0x7E)组合时，就必须采取一些措施使这种形式上和标志字段一样的比特组合不出现在信息字段中。而当PPP协议使用的是同步传输时，就会采用零比特填充方法来实现透明传输，即只要发现有5个连续1，则立即填入一个0的方法。

广播信道可以进行一对多的通信。由于局域网采用的就是广播通信，因此下面有关广播通信的讨论就是基于局域网来进行的。

首先我们要知道局域网的主要 特点 ，即网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。在局域网才出现时，局域网比广域网有着较高的数据率、较低的时延和较小的误码率。

局域网的 优点 主要有一下几个方面：
（1） 具有广播功能，从一个站点可方便地访问全网。
（2） 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活地调整和改变。
（3） 提高了系统的可靠性(reliability)、可用性(availibility)、生存性(survivability)。

关于局域网的分类，我们一般是对局域网按照网络拓扑进行分类：
1.星状网： 由于集线器的出现和双绞线大量用于局域网中，星形以太网和多级星形结构的以太网获得了非常广泛的应用。
2.环形网： 顾名思义，就是将各个主机像环一样串起来的拓扑结构，最典型的就是令牌环形网。
3.总线网： 各站直接连在总线上。总线两端的匹配电阻吸收在总线上传播的电磁波信号的能量，避免在总线上产生有害的电磁波反射。

以太网主要有两个标准，即DIX Ethernet V2和IEEE 802.3标准，这两种标准的差别很小，可以不是很严格的区分它们。

但是由于有关厂商的商业上的激烈竞争，导致IEEE 802委员会未能形成一个最佳的局域网标准而制定了几个不同的局域网标准，所以为了数据链路层能够更好的适应各种不同的标准，委员会就把局域网的数据链路层拆成两个子层： 逻辑链路控制LLC子层 和 媒体接入控制MAC子层 。

计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器(adapter)来进行的。适配器本来是在电脑主机箱内插入的一块网络接口板(或者是在笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡)，这种接口板又称为网络接口卡NIC(Network Interface Card)或简称为网卡。适配器和局域网之间的通信是通过电缆或双绞线以串行传输方式进行的，而适配器和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行的，因此适配器的一个重要功能就是要进行数据串行传输和并行传输的转换。由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，所以在适配器中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。若在主板上插入适配器时，还必须把管理该适配器的设备驱动程序安装在计算机的操作系统中。这个驱动程序以后就会告诉适配器，应当从存储器的什么位置上把多长的数据块发送到局域网，或应当在存储器的什么位置上把局域网传送过来的数据块存储下来。适配器还要能够实现以太网协议。

要注意的是，适配器在接收和发送各种帧时是不使用计算机的CPU的，所以这时计算机中的CPU可以处理其他的任务。当适配器收到有差错的帧时，就把这个帧丢弃而不必通知计算机，而当适配器收到正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给协议栈中的网络层。当计算机要发送IP数据报时，就由协议栈把IP数据报向下交给适配器，组装成帧后发送到局域网。特别注意： 计算机的硬件地址—MAC地址，就在适配器的ROM中。计算机的软件地址—IP地址，就在计算机的存储器中。

CSMA/CD协议主要有以下3个要点：
1.多点接入 ：指的是这是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
2.载波监听 ：就是用电子技术检测总线上有没有其他的计算机也在发送。载波监听也称为检测信道，也就是说，为了获得发送权，不管在发送前，还是在发送中，每一个站都必须不停的检测信道。如果检测出已经有其他站在发送，则自己就暂时不发送数据，等到信道空闲时才发送数据。而在发送中检测信道是为了及时发现有没有其他站的发送和本站发送的碰撞。
3.碰撞检测 ：也就是边发送边监听。适配器一边发送数据一边检测信道上的信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。所谓碰撞就是信号之间产生了冲突，这时总线上传输的信号严重失真，无法从中恢复出有用的信息来。

集线器的一些特点如下：
（1）使用集线器的以太网在逻辑上仍然是一个总线网，各个站点共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议。
（2）一个集线器是有多个接口。一个集线器就像一个多接口的转发器。
（3）集线器工作在物理层，所以它的每一个接口仅仅是简单的转发比特。它不会进行碰撞检测，所以当两个接口同时有信号的输入，那么所有的接口都将收不到正确的帧。
（4）集线器自身采用了专门的芯片来进行自适应串音回波抵消。这样可使接口转发出去的较强的信号不致对该接口收到的较弱信号产生干扰。
（5）集线器一般都有少量的容错能力和网络管理能力，也就是说如果在以太网中有一个适配器出现了故障，不停地发送以太网帧，这是集线器可以检测到这个问题从而断开与故障适配器的连线。

在局域网中，硬件地址又称为物理地址或者MAC地址，这种地址是用在MAC帧中的。由于6字节的地址字段可以使全世界所有的局域网适配器具有不同的地址，所以现在的局域网适配器都是使用6字节MAC地址。

主要负责分配地址字段的6个字节中的前3个字节。世界上凡事要生产局域适配器的厂家都必须向IEEE购买这3个字节构成的地址号，这个地址号我们通常叫做 公司标识符 ，而地址字段的后3个字节则由厂家自行指派，称为 扩展标识符 。

IEEE规定地址字段的第一字节的最低位为I/G位。当I/G位为0时，地址字段表示一个单个站地址，而当I/G位为1时表示组地址，用来进行多播。所以IEEE只分配地址字段前三个字节中的23位，当I/G位分别为0和1时，一个地址块可分别生 2^24 个单个站地址和2^24个组地址。IEEE还把地址字段第1个字节的最低第二位规定为G/L位。当G/L位为0时是全球管理，来保证在全球没有相同的地址，厂商向IEEE购买的都属于全球管理。当地址段G/L位为1时是本地管理，这时用户可以任意分配网络上的地址，但是以太网几乎不会理会这个G/L位的。

适配器对MAC帧是具有的过滤功能的，当适配器从网络上每收到一个MAC帧就先用硬件检查MAC帧中的目的地址。如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理，否则就将此帧丢弃。这样做就可以不浪费主机的处理机和内存资源这里发往本站的帧包括以下三种帧：
（1）单播帧：即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。
（2）广播帧：即发送给本局域网上所有站点的帧。
（3）多播帧：即发送给本局域网上一部分站点的帧。

常用的以太网MAC帧格式是以太网V2的MAC帧格式。如下图：

可以看到以太网V2的MAC帧比较的简单，有五个字段组成。前两个字段分别为6字节长的目的地址和源地址字段。第三个字段是2字节的类型字段，用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议。下一个字段是数据字段，其长度在46到1500字节之间。最后一个字段是4字节的帧检验序列FCS（使用CRC检验）。

从图中可以看出，采用以太网V2的MAC帧并没有一个结构来存储一个数据的帧长度。这是由于在曼彻斯特编码中每一个码元的正中间一定有一次电压的转换，如果当发送方在发送完一个MAC帧后就不再发送了，则发送方适配器的电压一定是不会在变化的。这样接收方就可以知道以太网帧结束的位置，在这个位置减去FCS序列的4个字节，就可以知道帧的长度了。

当数据字段的长度小于42字节时，MAC子层就会在MAC帧后面加入一个整数字节来填充字段，来保证以太网的MAC帧的长度不小于64字节。当MAC帧传送给上层协议后，上层协议必须具有能够识别填充字段的功能。当上层使用的是IP协议时，其首部就有一个总长度字段，因此总长度加上填充字段的长度，就是MAC帧的数据字段的长度。

从图中还可以看出，在传输MAC帧时传输媒体上实际是多发送了8个字节，这是因为当MAC帧开始接收时，由于适配器的时钟尚未与比特流达成同步，因此MAC帧的最开始的部分是无法接收的，结果就是会使整个MAC成为无用帧。所以为了接收端能够迅速的与比特流形成同步，就需要在前面插入这8个字节。这8个字节是由两个部分组成的，第一个部分是由前7个字节构成的前同步码，它的主要作用就是就是实现同步。第二个部分是帧开始界定符，它的作用就是告诉接收方MAC帧马上就要来了。需要注意的是，帧与帧之间的传输是需要一定的间隔的，否则接收端在收到了帧开始界定符后就会认为后面的都是MAC帧而会造成错误。

以太网上的主机之间的距离不能太远，否则主机发送的信号经过铜线的传输就会衰减到使CSMA/CD协议无法正常工作，所以在过去常常使用工作在物理层的转发器来拓展以太网的地理覆盖范围。但是现在随着双绞线以太网成为以太网的主流类型，拓展以太网的覆盖范围已经很少使用转发器，而是使用光纤和一对光纤调制解调器来拓展主机和集线器之间的距离。

光纤解调器的作用是进行电信号与光信号的转换。由于光纤带来的时延很小，并且带宽很宽，所以才用这种方法可以很容易地使主机和几公里外的集线器相连接。

如果是使用多个集线器，就可以连接成覆盖更大范围的多级星形结构的以太网：

使用多级星形结构的以太网不仅能够让连接在不同的以太网的计算机能够进行通信，还可以扩大以太网的地理覆盖范围。但是这样的多级结构也带来了一些缺点，首先这样的结构会增大它们的碰撞域，这样做会导致图中的某个系的两个站在通信时所传送的数据会通过所有的集线器进行转发，使得其他系的内部在这时都不能进行通信。其次如果不同的以太网采用的是不同的技术，那么就不可能用集线器将它们互相连接起来。

拓展以太网的更常用的方法是在数据链路层中进行的，在开始时人们使用的是网桥。但是现在人们更常用的是 以太网交换机 。

以太网交换机实质上是一个多接口的网桥，通常是有十几个或者更多的接口，而每一个接口都是直接与一个单台主机或者另一个以太网交换机相连。同时以太网交换机还具有并行性，即能同时连通多对接口，使多对主机能同时通信，对于相互通信的主机来说都是独占传输媒体且无碰撞的传输数据。

以太网交换机的接口还有存储器，能够在输出端口繁忙时把到来的帧进行缓存，等到接口不再繁忙时再将缓存的帧发送出去。

以太网交换机还是一种即插即用的设备，它的内部的地址表是通过自学习算法自动的建立起来的。以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，用硬件转发，它的转发速率是要比使用软件转发的网桥快很多。

如下图中带有4个接口的以太网交换机，它的4个接口各连接一台计算机，其MAC地址分别为A、B、C、D。在开始时，以太网交换机里面的交换表是空的。

首先，A先向B发送一帧，从接口1进入到交换机。交换机收到帧后，先查找交换表，但是没有查到应从哪个接口转发这个帧，接着交换机把这个帧的源地址A和接口1写入交换表中，并向除接口1以外的所有接口广播这个帧。C和D因为目的地址不对会将这个帧丢弃，只有B才收下这个目的地址正确的帧。从新写入的交换表（A,1）可以得出，以后不管从哪一个接口收到帧，只要其目的地址是A，就应当把收到的帧从接口1转发出去。以此类推，只要主机A、B、C也向其他主机发送帧，以太网交换机中的交换表就会把转发到A或B或C应当经过的借口号写入到交换表中，这样交换表中的项目就齐全了，以后要转发给任何一台主机的帧，就都能够很快的在交换表中找到相应的转发接口。

考虑到有时可能要在交换机的接口更换主机或者主机要更换其网络适配器，这就需要更改交换表中的项目，所以交换表中每个项目都设有一定的有效时间。

但是这样的自学习有时也会在某个环路中无限制的兜圈子，如下图：

假设一开始主机A通过接口交换机#1向主机B发送一帧。交换机#1收到这个帧后就向所有其他接口进行广播发送。其中一个帧的走向：离开#1的3->交换机#2的接口1->接口2->交换机#1的接口4->接口3->交换机#2的接口1......一直循环下去，白白消耗网络资源。所以为了解决这样的问题，IEEE制定了一个生成树协议STP，其要点就是不改变网络的实际拓扑，但在逻辑上切断某些链路，从而防止出现环路。

虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的计算机属于VLAN。要注意虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而不是一种新型局域网。

现在已经有标准定义了以太网的帧格式的扩展，以便支持虚拟局域网。虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为VLAN标记，它是用来指明发送该帧的计算机属于哪一个虚拟局域网。VLAN标记字段的长度是4字节，插入在以太网MAC帧的源地址字段和类型字段之间。VLAN标记的前两个字节总是设置为0x8100，称为IEEE802.1Q标记类型。当数据链路层检测到MAC帧的源地址字段后面的两个字节的值是0x8100时，就知道现在插入了4字节的VLAN标记。于是就接着检查后面两个字节的内容，在后面的两个字节中，前3位是用户优先级字段，接着的一位是规范格式指示符CFI，最后的12位是该虚拟局域网VLAN标识符VID，它唯一的标志了这个以台网属于哪一个VLAN。

高速以太网主要是分为三种，即100BASE-T以太网、吉比特以太网和10吉比特以太网：

㈦ 谁有计算机网络的基础知识的

一、是非题（请在括号内，正确的划／，错的划＼）（每个2分，共20

分）

1. 网络管理首先必须有网络地址，即具有国际标准的数字编码IP地址。（）

2．微软（MicroSoft）公司内部采用NetBEUI网络协议。（）

3．网络域名也可以用中文名称来命名。（）

4．路由器技术规范属于第二层数据链路层协议。（）

5．外置式调制解调器，一般应该接在计算机的串行口上。（）

6．Novell公司的Netware采用IPX／SPX协议。（）

7．Linux操作系统适合作网络服务器的基本平台工作。（）

8．ATM网络的“打包”最大特点是“小步快跑”的快速分组交换方式。（）

9．由于IP地址是数字编码，不易记忆。（）

10．网络中机器的标准名称包括域名和主机名，采取多段表示方法，各段间用圆点分开。

（）

（1047号）计算机网络试题第1页（共6页）

二、选择题（除题目特殊说明是多选题外，其他均为单选题。单选题

在前括号内选择最确切的一项作为答案划一个句，多划按错论）

（每个2分，共40分）

1．（多选题：十选七）计算机网络在工作时的关键技术之一是要有（）管理。目前国际

标准沿用的是（），大约能容纳（）地址，但目前世界上有约（）人口，不够每人一

个地址，更不用说除分配给个人使用外，还需要更多的类似家电等设备用地址要求接入

（），现已开始研究的（）将要求容纳（）。

A．40多亿个； B．50多亿个；

C．IPV6标准； D．无限制的地址数；

E．IPv4标准； F．因特网；

G．80多亿； H． 70多亿；

I．60多亿 J．网络地址

2．（多选题：十二选五）在ISO／OSI参考模型中，同层对等实体问进行信息交换时必须遵

守的规则称为（），相邻层间进行信息交换时必须遵守的规则称为（），相邻层间进行

信息交换时使用的一组操作原语称为（）。（）层的主要功能是提供端到端的信息传

送，它利用（）层提供的服务来完成此功能。

A．接口；B．协议；C．服务；D．关系；

E．调用；F．连接；G．表示；H．数据链路；

I．网络；J．会话；K．运输；L.应用。

3．因特网的核心协议是（）

A． TCP／IP B． IPX／SPX协议

4．（多选题：五选四）数据通信中，频带传输时可采用（）技术的调制解调顺；基带传输

的编码方式可采用（）；脉冲编码调制可采用（）技术；多路复用时可采用（）方

法。

A．差分PCM；B．相移键控法PSK；

C．差分曼彻期特编码；D.CRC；

E． FDM。

（1047号）计算机网络试题第2页（共6页）

5．（多选题：五选三）随着电信和信息技术的发展，国际上出现了所谓“三网融合”的趋势，

三网是（）、（）、（）。

A．传统电信网；

B．卫星通信网；

C．有线电视网；

D．计算机网（主要指互联网）；

E．无线广播网。

三、填空题（每空1分，共20分）

1．计算机网络技术是＿和＿技术的结合。

2．网络上软硬件共享资源包括＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿

＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿等。

3．试列举四种主要的网络互连设备名称：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、

＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。

4．结构化布线系统主要包含以下六个方面内容：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。

5．高层协议在七层网络参考模型层次中涉及以下三层是：＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿

和＿＿＿＿＿＿＿。

（1047号）计算机网络试题第3页（共6页）

四、简答题（2分）

1．OSI标准的中英文全称是什么？

2．试比较网络互连设备同桥、路由器、网间协议变换器在对应协议层功能方面的主要区

别。

（1047号）计算机网络试题第4页（共6页）

3．网络管理的主要范围是什么？

4．网络防病毒技术主要内容是什么？

（1047号）计算机网络试题第5页（共6页）

5．简要说明电路交换和存储转发交换这两种交换方式，并加以比较。

（ 1047号）计算机网络试题第 6页（共 6页）

一、 判断题

1、协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间的通信的规则。

2、服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

3、一个信道的带宽越宽，则在单位时间内能够传输的信息量越小。

4、同一种媒体内传输信号的时延值在信道长度固定了以后是不可变的，不可能通过减低时延来增加容量。

5、数据链路不等同于链路，它在链路上加了控制数据传输的规程。

6、数据报服务是一种面向连接服务。

7、网络层的任务是选择合适的路由，使分组能够准确地按照地址找到目的地。

8、网络层的功能是在端节点和端节点之间实现正确无误的信息传送。

9、IP地址包括网络号和主机号，所有的IP地址都是24位的唯一编码。

10．一个网络上的所有主机都必须有相同的网络号。

11．通信子网的最高层是网络层。

12．虚拟局域网的覆盖范围受距离限制。

13．对于虚拟局域网，由一个站点发送的广播信息帧只能发送到具有相同虚拟网号的其它站点，而其它虚拟局 域网的站点则接收不到该广播信息帧。

14．虚拟局域网的覆盖范围不受距离限制，但虚拟局域网网络安全性不如普通局域网。

15．由于ISDN实现了端到端的数字连接，它能够支持包括话音、数据、 文字、图像在内的各种综合业务。

16．帧中继是一种高性能的局域网协议。

17．网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁，通常分为两种：透明网桥、源路由网桥。前者通常用于互联网以太网分段，后者通常用于令牌环分段。

二、填空题

1． 计算机网络由 子网和 子网组成。

2． 在典型的计算机网络中，信息以 为单位进行传递，其主要结构由 、

、 。

3． 是各层向它的上层提供的一组原语， 是定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文格式及意义的一组规则。

4． 数据链路层的信息传送格式是 。

5． 网络层的信息传送格式是 。

6． 运输层的信息传送格式是

7.TCP/IP网络模型的四层结构，从底到上分别是链路层、 、 、 。

8.按传输技术可将网络分为两类，即 、 。

9.从通信的角度看，各层所提供的服务可分为两大类，即 、 。

10．计算机网络中的三种信道连接方式分别为 、 共享信道、

11．ATM网络采用 拓扑结构。

12．广域网一般由 和 组成。

13．在广域网中传送的数据单元称为 。

14．在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时则要选用

设备。

15． 一般HTML文件的后缀名为 或 。

三、 选择题

1．双绞线可以用来作为 的传输介质。（ ）

A、只是模拟信号 B、只是数字信号

C、数字信号和模拟信号 D、模拟信号和基带信号

2．传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的( )通路。

A、物理 B、逻辑 C、虚拟 D、数字

3．目前广泛应用与局部网络中的50欧姆电缆，主要用于（ ）传送。

A、基带数字信号50欧姆 B、频分多路复用FDM的模拟信号

C、频分多路复用FDM的数字信号 D、频分多路复用FDM的模拟信号和数字信号

4．传送速率单位“b/s”代表（ ）

A、bytes per second B、bits per second

C、baud per second D、billion per second

5．光缆适合于（ ）

A、沿管道寻找路径 B、在危险地带使用

C、移动式视象应用 D、无电磁干扰的环境应用

6．当前使用的IP地址是 比特。（ ）

A、16 B、32 C、48 D、128

7．在哪个范围内的计算机网络可称之为局域网：（ ）

A、在一个楼宇 B、在一个城市 C、在一个国家 D、在全世界

8．下列不属于局域网层次的是：（ ）

A、物理层 B、数据链路层 C、传输层 D、网络层

9．LAN是 的英文缩写。（ ）

A、网络 B、网络操作系统 C、局域网 D、实时操作系统

10．在OSI模型中，提供路由选择功能的层次是（ ）

A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、应用层

11．TCP的主要功能是（ ）

A、进行数据分组 B、保证可靠传输

C、确定数据传输路径 D、提高传输速度

12．C类IP地址的最高三个比特位，从高到低依次是（ ）

A、010 B、110 C、100 D、101

13．下列不属于广域网的是：（ ）

A、电话网 B、ISDN C、以太网 D、X.25分组交换公用数据网

14．PPP是哪种类型的协议？（ ）

A、面向比特 B、面向字符 C、面向字 D、面向数字

15．局域网中的MAC与OSI参考模型哪一层相对应？（ ）

A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、传输层

16．IEEE 802标准中，规定了CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范的是：（ ）

A、802.1A B、802.2 C、802.1B D、802.3

17．ATM网络采用的是 拓扑结构。（ ）

A、星形 B、总线形 C、环形 D、树形

18．IP协议提供的是 类型。（ ）

A、面向连接的数据报服务 B、无连接的数据报服务

C、面向连接的虚电路服务 D、无连接的虚电路服务

19．网桥工作于 用于将两个局域网连接在一起并按MAC地址转发帧。（ ）

A、物理层 B、网络层 C、数据链路层 D、传输层

20．路由器工作于 ，用于连接多个逻辑上分开的网络。（ ）

A、物理层 B、网络层 C、数据链路层 D、传输层

21．超文本的含义是（ ）

A、该文本中含有声音 B、该文本中含有二进制数

C、该文本中含有链接到其他文本的连接点 D、该文本中含有图像

22．Internet采用了目前在分布式网络中最流行的 模式，大大增强了网络信息服务的灵活性。（ ）

A、主机/终端 B、客户/服务器 C、仿真终端 D、拨号PPP

23．负责电子邮件传输的应用层协议是（ ）

A、SMTP B、PPP C、IP D、FTP

24．对于主机域名for.zj.e.cn来说，其中 表示主机名。( )

A、zj B、for C、e D、cn

25、哪种物理拓扑将工作站连接到一台中央设备？（ ）

A、总线 B、环形 C、星形 D、树形

26、下列属于星形拓扑的优点的是： （ ）

A、易于扩展 B、电缆长度短 C、不需接线盒 D、简单的访问协议

27、IEEE 802标准中，规定了LAN参考模型的体系结构的是：（ ）

A、802.1A B、802.2 C、802.1B D、802.3

28、通过电话网传输数据的主要问题是： （ ）

A、可靠性 B、灵活性 C、经济性 D、话路质量

29、远程登录是使用下面的 协议。（ ）

A、SMTP B、FTP C、UDP D、TELNET

30、文件传输是使用下面的 协议。（ ）

A、SMTP B、FTP C、SNMP D、TELNET

31、域名www.njupt.e.cn由4个子域组成，其中哪个表示主机名 。（ ）

A、www B、njupt C、e D、cn

32、统一资源定位器的英文缩写为 。（ ）

A、http B、URL C、FTP D、USENET

四、简答题

1、比较虚电路和数据报服务的优缺点。

2、IP地址主要有哪几种格式？并画出每种格式。

3、Web网和数据库的主要接口方式有哪些

4、简述什么叫集线器(Hub)?在哪一层工作?列举几种类型。

5、简述局域网中使用的三种基本拓扑结构：星形、环形和总线形的优缺点。

6、在OSI标准中面向无连接服务主要包括哪几种类型？

7、列举目前常用的公共网络系统。

8、简述地址解析协议ARP和反向地址解析协议RARP的作用。

9、列举计算机网络中的三种信道连接方式及其特点。

参考答案

一、√ √ × √ √ × × √ × √ √ × √ × √ × √

二、1．通信 资源 2. 包 包头 数据 包尾 3.服务 协议

4. 帧 5.包 6. 报文 7..网络层 运输层 应用层 8.点到点网络 广播式网络

9.. 面向连接服务 面向无连接服务 10.. 点到点连接 信道复用 11.星形

12.主机 通信子网 13.分组 14.网关 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．从电路设置看，虚电路需要进行电路设置，数据报无需；

从地址设置看，虚电路每个分组含有一个短的虚电路号，数据报有完整地址；

从路由选择及影响来看，虚电路建好时，路由就已确定，所有分组都经过此路由，数据报的每个分组独立选择路由。路由器失败时，所有经过路由器的虚电路都将被终止，数据报服务则除了崩溃时全丢失分组外，无其他影响；

在拥塞控制方面，若有足够的缓冲区分配给已经建立的每条虚电路，较容易控制，而数据报服务难以控制。

2．主要有A、B、C类地址格式。

1 网络 主机

A类： 1 7 24

10 网络 主机

B类： 2 14 16

110 网络 主机

C类： 3 21 8

3．CGI(公共网关接口)技术，Web API(Web应用编程接口)技术、JDBC(Java数据库连接)技术和ASP技术。

4．集线器(Hub)。是工作于物理层的一种设备，用于简单的网络扩展，是接收单个信号再将其广播到多个端口的电子设备。集线器类型包括：被动集线器、主动集线器智能集线器。

6．不可靠的数据报服务

有确认的数据报服务

问答服务

7． 电话交换网(PSTN)、分组交换数据网(又称X.25网)、帧中继网(Frame Relay)、数字数据网(DDN)

8． ARP用来把一个连在同一个物理网上的IP地址转换成该机的物理地址的协议。

RARP用来将已知的物理地址转换成IP地址。

9．点到点连接，即通信双方处于信道两端，其它通信设备不与其发生信息共享与交互。

共享信道，即多台计算机连接到同一信道的不同分支点上，任何用户都可以向此信道发送数据，在信道上所传播的数据，根据情况，可被全体用户接收(这称为广播，Broadcast)，也可以只被指定的若干个用户接收(这称为组播，Multicast)。

信道复用。即在同一共享信道上实现多个互相独立的点到点连接。

中央广播电视大学2003—2004学年度第一学期“开放本科”期末考试
计算机科学与技术专业《计算机网络》试题

2004年1月

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一、是非题（请在括号内，正确的划√，错误的划×）（每个2分，共20分）

1．所有以太网交换机端口既支持10BASE-T标准，又支持100BASE-T标准。（ ）

2．Ethernet、Token Ring与FDDI是构成虚拟局域网的基础。（ ）

3．ATM既可以用于广域网，又可以用于局域网，这是因为它的工作原理与Ethernet基本上是相同的。（ ）

4．Windows操作系统各种版本均适合作网络服务器的基本平台。（ ）

5．局域网的安全措施首选防火墙技术。（ ）

6．帧中继的设计主要是以广域网互连为目标。（ ）

7．应用网关是在应用层实现网络互连的设备。（ ）

8．双绞线是目前带宽最宽、信号传输衰减最小、抗干扰能力最强的一类传输介质。（ ）

9．PPP（Point-to-Point Protocol，点到点协议）是一种在同步或异步线路上对数据包进行封装的数据链路层协议，早期的家庭拨号上网主要采用SLIP协议，而现在更多的是用PPP协议。（ ）

10．如果多台计算机之间存在着明确的主/从关系，其中一台中心控制计算机可以控制其它连接计算机的开启与关闭，那么这样的多台计算机就构成了一个计算机网络。（ ）

<<< 返回“试题回顾”

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

二、单选题和多选题（除题目特殊说明是多选题外，其他均为单选题。每空2分，共40分）

1．（4选2）网络按通信方式分类，可分为（ ）和（ ）。

A. 点对点传输网络 B. 广播式传输网络
C. 数据传输网络 D. 对等式网络

2．能实现不同的网络层协议转换功能的互联设备是（ ）。

A. 集线器 B. 交换机 C. 路由器 D. 网桥

3．路由器（Router）是用于联接逻辑上分开的（ ）网络。

A. 1个 B. 2个 C. 多个 D. 无数个

4．（4选2）计算机网络完成的基本功能是（ ）和（ ）。

A. 数据处理 B. 数据传输 C. 报文发送 D. 报文存储

5. （4选2）计算机网络的安全目标要求网络保证其信息系统资源的完整性、准确性和有限的传播范围，还必须保障网络信息的（ ）、（ ），以及网络服务的保密性。

A. 保密性 B. 可选择性 C. 可用性 D. 审查性

6. （12选5）在ISO/OSI参考模型中，同层对等实体间进行信息交换时必须遵守的规则称为（ ），相邻层间进行信息交换时必须遵守的规则称为（ ），相邻层间进行信息交换是使用的一组操作原语称为（ ）。（ ）层的主要功能是提供端到端的信息传送，它利用（ ）层提供的服务来完成此功能。

可供选择的答案：

A. 1、接口； 2、协议 3、服务 4、关系 5、调用 6、连接
B. 1、表示； 2、数据链路 3、网络 4、会话 5、运输 6、应用

7.（4选3）下列关于ATM的描述正确的是（ ）、（ ）、（ ）。

A. 固定信元长度为53字节 B. 提供QoS的参数
C. 一次群接入支持48条用用户信道和一条信令信道 D. ATM物理传输媒体可以是光纤

8.（4选2）FDDI的特点是（ ）、（ ）。

A. 利用单模光纤进行传输 B. 使用有容错能力的双环拓扑
C. 支持500个物理连接 D. 光信号码元传输速率为125Mbaud

9.快速以太网集线器按结构分为（ ）。

A. 总线型和星型 B. 共享型和交换型
C. 10M和100M网 D. 全双工和半双工

10.UDP提供面向（ ）的传输服务。

A. 端口 B. 地址 C. 连接 D. 无连接

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参考答案： 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、填空题(每空1分，共20分)

1． 确定分组从源端到目的端的“路由选择”，属于ISO/OSI RM中____________ 层的功能。

2．收发电子邮件，属于ISO/OSI RM中 ____________层的功能。

3．IP地址205.3.127.13用2进制表示可写为____________ 。

4. 某B类网段子网掩码为255.255.255.0，该子网段最大可容纳____________ 台主机。

5．脉冲编码调制的工作原理包括____________ 、____________ 和____________ 。

6．分布式路由选择方法三要素分别是对网络某种特性的测量过程、____________ 和____________ 。

7．充分利用现有接入条件的宽带接入技术有____________ 、____________ 以及____________。

8.100Mb/s快速以太网系统内的集线器按结构分为 ____________和____________ 。

9.基于交换结构的两个正在研究的高速局域网络标准分别是 ____________和 ____________。

10.常见的实用网络协议有____________ 、IPX/SPX和____________ 。

11.网络运行中心对网络及其设备管理的三种方式是：基于SNMP的代理服务器方式、____________ 方式和 ____________方式。

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参考答案：

1． 网络
2． 应用
3．11001101 00000011 01111111 00001101
4.254
5.采样、 量化 、编码
6.如何传播测量结果的协议、 如何计算出确定的路由
7.全光网、XDSL X表示A/H/S/C/I/V/RA等不同数据调制实现方式、HFC 光纤同轴混合
8.共享型 、交换型
9.ATM 、光纤通道
10.TCP/IP、 NetBEUI
11.本地终端 、远程telnet命令

四、简答题（20分）

1、简述什么计算机网络的拓扑结构，有哪些常见的拓扑结构。

参考答案：
计算机网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。常见的网络拓扑结构有星型网络、总线型网络、树型网络、环型网络和网状型网络。

2、同步通信与异步通信有何不同？

参考答案：
在同步通信传送时，发送方和接收发将整个字符组作为一个单位传送，数据传输的效率高。一般用在高速传输数据的系统中。异步通信方式实现比较容易，因为每个字符都加上了同步信息，计时时钏的漂移不会产生大的积累，但每个字符需要多占2-3位的开销，适用于低速终端设备。由于这种方式的字符发送是独立的，所以也称为面向安符的异步传输方式。

3、试比较模拟通信与数字通信。

参考答案：
模拟信号的电平随时间连续变化，语音信号是典型的模拟信号。能传输模拟信号的信道称为模拟信道。强果利用模拟信道传送数字信号，必须经过数字与模拟信号之间的变换（A/D变换器），例如，调制解调过程。
离散的数字信号在计算机中指由“0”、“1”二进制代码组成的数字序列。能传输离散的数字信号的信道称为数字信道。当利用数字信道传输数字信号是不需要进行变换。数字信道适宜于数字信号的传输，史需解决数字信道与计算机之间的接口问题。

4、计算机网络需要哪几方面的安全性？

参考答案：
计算机网络需要以下3个方面的安全性：
（1）保密性：计算机中的信息只能授予访问权限的用户读取（包括显示、打印等，也包含暴露信息存在的事实）。
（2）数据完整性：计算机系统中的信息资源只能被授予权限的用户修改。
（3）可利用性：具有访问要限的用户在需要时可以利用计算机系统中的信息资源，得到密文。

5、配置管理的作用是什么？其包括哪几部分功能？

参考答案：
配置管理的作用包括确定设备的地理位置、名称和有关细节，记录并维护设备参数表；用适当的软件设置参数值和配置设备功能；初始化、启动、关闭网络或网络设备；维护、增加、更新网络设备以及调整网络设备之间的关系等。
配置管理系统应包括以下4部分功能：
（1）视图管理。
（2）拓扑管理。
（3）软件管理。
（4）网络规划和资源管理。

㈧ 什么是网络开销，包含哪些方面百度竟然没有给定义，请教各位大神！！！万分感谢

其他人都不懂,我给你讲一下开销,学习ccna ccnp就很容易理解了 一般说开销都是用在ospf网络中就是cost值,这个可以去网络 另一种网络开销就是:IEEE802.1D标准最初将开销定义为1000Mbit/s除以链路的带宽（单位为Mbit/s）。例如，10BaseT链路的开销是100（1000/10），快速以太网以及FDDI的开销都是10。随着吉比特以太网和速率更高的技术的出现，这种定义就出现了一些问题：开销是作为整数而不是浮点数存放的。例如，10Gbit/s的开销是1000/10000=0.1，而这是一个无效的开销。为了解决这个问题。IEEE改变了这个反比定义。出现了更新后的开销:

至于开销有什么用?只是一个定义,为了网络中数据路径选择,等提供参考值,比如两条链路一个开销10 ,一个开销20,数据最优肯定是选10那条

㈨ 求解计算机网络原理的计算题

第二种解释靠谱的，第一个解忽略了回复确认的32bit的帧，第一种解不知道你是从哪看到的。。