计算机网络

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特别要注意背专有名词和含义

关键词提示，回忆具体内容

必考计算题

传输层：TCP/UDP首部结构，TCP拥塞处理
网络层：子网划分，路由表，数据报分片

PPT 重点

概述：OSI，TCP/IP
应用层：C/S,P2P，Web服务，邮件服务，域名系统+DNS服务，FTP协议
传输层：TCP，UDP，进程标识，报文格式，TCP连接建立与释放，TCP滑动窗口与确认重传，RTT与链路速率，TCP窗口的流量控制与拥塞控制
网络层：标准IP地址，划分子网三级地址，IP协议分组头格式，路由表，IP路由汇聚，路由协议，ICMP,ARP，IPv6
数据链路层：停止等待协议，ARQ，滑动窗口协议，以太网原理，差错控制

思维导图

一、概述

1.2 因特网

网络，互连网，因特网
internet， Internet
ARPANET，NSFNET，ISP WWW
基于ISP的多层次结构的互连网络
因特网的标准化 RFC
管理机构(?)
组成：边缘 + 核心

1.3 三种交换方式

电路交换
分组交换：发送方，交换节点，接收方
报文交换

易错：传输时延最小

1.4 定义分类

定义：2
分类：交换方式，使用者，传输介质，覆盖范围，拓扑结构

1.5 性能指标

速率

单位换算
数据量单位：b B KB MB GB TB
速率：bps kbps Mbps Gbps Tbps

带宽

模拟信号系统
计算机网络
数据传送速率 = min[主机接口速率，线路带宽，交换机或路由器的接口速率]

吞吐量

总和

时延

发送时延，传播时延（介质v），排队时延，处理时延
画分析图

时延带宽积

传播时延 * 带宽
以比特为单位的链路长度

往返时间

RTT

利用率

链路利用率
网络利用率
与时延的关系图

\(D, D_0, U\)

丢包率

误码，丢弃策略
无/轻度/严重拥塞的丢包率

1.6 体系结构

OSI，TCP/IP，原理

分层：原理结构中(5)各自解决的问题
传输过程：拆解、组装
术语：实体、协议、服务（3要素）

关键在于把几个协议的图背下来

二、物理层

2.1 概述

功能，接口特性(4)

2.2 传输媒体

导向型：3
非导向型：5

2.3 传输方式

串行并行
同步异步
单向，双向交替，双向同时

2.4 编码与调制

消息，数据，信号，数字基带信号（数字/模拟信道）
常用编码方式：比特流，双极性不归零，双极性归零，曼彻斯特，差分曼彻斯特
基本带通调制：数字基带信号，调幅，调频，调相
混合调制

2.5 信道极限容量

奈氏准则：理想低通信道的最高码元传输速率
香农公式：注意信噪比

2.6 信道复用技术

重点！！！
信道复用技术原理
频分复用，时分复用，波分复用，码分复用（规格化内积运算）

三、数据链路层

3.1 概述

链路，数据链路，帧

3.2 三个重要问题

3.2.1 封装成帧和透明传输

首尾部，帧定界，最大传送单元 MTU
字节填充，比特填充

3.2.2 差错检测

误码，误码率
差错检测技术：奇偶校验，循环冗余校验
纠错码

3.2.3 可靠传输

3.2.3.1 概念

可靠传输，不可靠传输服务
有线，无线；不同层服务应用需求
传输差错：分组重复，分组失序，分组丢失，误码 （出现位置）

3.2.3.2 停止-等待协议

确认，（否认），重传
超时重传，确认丢失，确认迟到
RTO， RTT，滚动编号，ARQ
信道利用率计算

3.2.3.3 回退N帧协议

发送方：发送窗口，滑动机制，GBN
接收方：接收窗口，累计确认，重复确认
流水线传输，滑动窗口

3.2.3.4 选择重传协议

全发送，单确认
窗口大小，滑动机制

3.3 点对点协议PPP

两种应用
网络体系结构看
PPP的帧格式，透明传输，差错检测
PPP工作状态（状态图转化）

3.4 共享式以太网

共享式 -> 交换式

3.4.1 网络适配器和MAC地址

数据链路层
网卡：通信方式，实现功能，驱动程序
MAC地址：硬件地址物理地址，接口唯一标识
6字节 OUI
IEEE-802格式
全球/本地，单播/多播（判断）
发送顺序，接受规则，混杂方式

3.4.2 媒体接入控制MAC

原理及优缺点
静态划分信道：频分多址，时分多址，码分多址
信道复用（见2.6）
动态接入控制：受控接入（集中/分散），随机接入

CSMA/CD协议

有线
多址接入载波监听/碰撞检测
强化碰撞，争用期，最小帧长，最大帧长
截断二进制指数退避算法
信道利用率
帧发送流程，帧接受流程

CSMA/CA协议

无线
多址接入载波监听/碰撞避免CA功能
DCF PCF
帧间间隔IFS：SIFS，DIFS（各自用在什么地方）
工作原理：示意图，注意什么时候不用退避算法，什么时候必须用退避算法
退避算法：退避计时器，时隙编号 （什么时候开始计时，什么时候冻结）
信道预约：RTS，CTS（携带什么）
虚拟载波监听（原理：数据帧携带？）
使用停止等待协议

3.4.3 IP地址

网际层
网络编号 主机编号
数据包转发过程中IP与MAC的变化情况

3.4.4 ARP协议

网际层
地址解析协议：IP->MAC
高速缓存表：IP MAC 类型
ARP请求报文（广播），ARP响应报文（单播）
ARP协议适用范围
其他类型报文
存在的问题

3.5 交换式以太网

集线器：CSMA/CD，物理层，容错功能，半双工
交换机与集线器区别
交换机：多接口多速率，全双工，帧交换表，存储转发/直通交换
二者都可扩大广播域
交换机可隔离碰撞域

交换机的自学习和转发帧：

MAC 接口
自学习 建立帧交换表
1.登记
2.明确转发/盲目转发/明确丢弃
有效时间

生成树协议STP

冗余链路 -> 网络环路：广播风暴，接收重复帧，帧交换表震荡
STP：自动构建树型连通网络

虚拟局域网VLAN

大广播域弊端：广播风暴
VLAN：分割广播域

IEEE 802.1Q帧：插入4字节VLAN标记
VLAN标记：VID（取值范围）
处理模式：打标签去标签
交换机端口类型：Acess Trunk Hybrid
各自的具体处理模式！！！

四、网络层

4.1 概述

服务，寻址，路由选择
TCP/IP协议栈

4.2 两种服务

虚电路，数据报
思路，连接建立，终点地址，分组转发，故障处理，分组顺序，服务质量保证

4.3 IPv4

概念，编址方法，点分十进制

4.3.1 分类编址

ABCDE
网络号 主机号
ABC：可指派的网络号，主机数量，不能指派的网络号
特殊IP地址：可否作为源/目的地址 含义

4.3.2 划分子网

子网掩码 ABC类默认子网掩码

4.3.3 无分类编址

无分类域间路由选择 CIDR：斜线记法，CIDR地址块
路由聚合，网络前缀，最长前缀匹配
如何彻底解决?

4.3.4 应用规划

定长的子网掩码FLSM
变长的子网掩码VLSM

4.4 IP数据报的发送和转发过程

主机发送IP数据报：判同
路由器转发IP数据报：查错 查找

4.5 静态路由配置及路由环路问题

人工配置路由表 路由环路 路由条目
特殊静态路由条目：默认路由 特定主机路由 黑洞路由

4.6 路由选择协议

静态路由选择 动态路由选择
路由表 转发表
协议：
内部网关协议IGP：RIP，IGRP，EIGRP，OSPF，IS-IS。 （基于距离向量/链路状态）
外部网关协议EGP：BGP

4.6.1 路由信息协议RIP

距离向量 跳数 距离
who what when
基本工作过程 路由条目更新规则
问题：路由环路 距离无穷计数

4.6.2 开放最短路径优先OSPF

链路状态 优势
链路状态通告LSA 链路状态更新分组LSU 链路状态数据库LSDB
分组：问候 数据库描述 链路状态请求 链路状态更新 链路状态确认
多点接入的邻居关系：选举 DR/BDR
自治系统 -> 区域

4.6.3 边界网关协议BGP

BGP发言人 TCP连接
BGP－４报文：打开，更新，保活，通知

4.7 IPv4数据报的首部格式

版本　首部长度　可选字段　填充字段　区分服务　总长度
标识　标志　片偏移　生存时间TTL　协议　首部校验和
源／目的IP地址

4.8 网际控制报文协议ICMP

差错报告报文：重点不可达　源点抑制　时间超过　参数问题　改变路由
不应发送ICMP差错报告报文的情况
询问报文：回送请求和回答 时间戳请求和回答
应用：分组网间探测PING 跟踪路由

4.9 虚拟专用网VPN与网络地址转换NAT

VPN：内联网VPN 外联网VPN 远程接入VPN
NAT：缓解IP耗尽　内部专用　网络地址与端口号转换NAPT 主动 保护

五、运输层

TCP UDP

1. 运输层端口号、复用与分用

PID
端口号
复用分用 协议字段

2. UDP、TCP

连接 一对一/多 传输类型 提供服务 首部字节大小

3. TCP流量控制

滑动窗口 零窗口

4. TCP拥塞控制

慢开始 拥塞避免 快重传 快恢复
拥塞窗口 cwnd， 慢开始门限 ssthresh
cwnd 与 传输轮次的关系图

5. TCP超时重传的时间选择

\(RTO=RTT_S+4\times RTT_D\)

\(RTT_{S1}=RTT_1\)
\(RTT_S=(1-\alpha)\times旧RTT_S+\alpha\times新RTT,\alpha=0.125\)

\(RTT_{D1}=RTT_1 / 2\)
\(RTT_D=(1-\beta)\times旧RTT_D+\beta\times|RTT_S-新RTT|,\beta=0.25\)

超时重传 -> \(RTO \times= 2\)

6. TCP可靠传输

滑动窗口 发送窗口与接收窗口的大小 处理不按序到达 累积确认和捎带确认 全双工通信

7. TCP运输连接管理

连接建立 —— 连接释放
确认存在 协商参数 分配实体资源
三握手，四挥手：注意各参数的变化！

8. TCP报文首部格式

面向字节流 TCP报文段（首部 数据载荷）
首部格式各字段

六、应用层

1. C/S、P2P

服务方提供方，服务集中/分散型

2. 动态主机配置协议 DHCP

自动获取配置 6报文 UDP封装 未获取地址 中继代理

3. 域名系统 DNS

域名结构 顶级域名 域名服务器 查询方式（2）

4. 文件传送协议 FTP

交互式访问 细节
2并行TCP连接：控制连接，数据连接

5. 电子邮件

用户代理 邮件服务器 协议
邮件发送协议：SMTP 邮件读取协议：POP3、IMAP
基于万维网：HTTP、SMTP

6. 万维网 WWW

分布式　浏览器内核　URL形式
文档：HTML、CSS、JavaScript
超文本传输协议HTTP：持续/非持续连接
请求报文/响应报文
Cookie
Web缓存

题

呜呜一写题发现自己啥都不会

传输层

1. 下列不属于通信子网的是 ( 传输层 )。

通信子网对应于低三层（物理层、数据链路层、网络层），资源子网对应于高三层（会话层、表示层、应用层）

2. 传输层为 ( 进程 ) 之间提供逻辑通信

3. TCP和UDP 分别拥有自己的端口号，它们互不干扰，可以共存于同一台主机

4. UDP 协议实现分用时所依据的头部字段是 (目的端口号）

5. UDP 长度字段是 UDP 数据报的长度，不包括伪首部的长度。

6. TCP 协议规定HTTP ( 服务器 ) 进程的端口号为 80。

7. 一个TCP 连接的数据传输阶段，如果发送端的发送窗口值由 2000变为 3000，那么意味着发送端可以 (在收到一个确认之前可以发送 3000B）

8. 如果主机1的进程以端口x和主机 2的端口y建立了一条TCP 连接，这时如果希望再在这两个端口间建立一个 TCP 连接，那么会 (建立失败，不影响先建立连接的传输）

9. 传输层使用____端口号______来区分不同的应用进程

10. 视频流播放一般采用_____UDP_____传输层协议

11. 在TCP报文中，用于进行流量控制的字段为____窗口_______

12. 记住UDP的结构：

13. 在一个TCP 连接中，MSS 为IKB，当拥塞窗口为 34KB 时发生了超时事件。如果在接下来的 4个 RTT内报文段传输都是成功的，那么当这些报文段均得到确认后，拥塞窗口的大小是 ( 16KB )。

解析：因为超时，所以 ssh=cwnd/2=17；然后cwnd=1，执行慢开始算法：1->2->4->8->16，共执行4次。

小的是服务器，大的是客户端

记住常用端口号对应的服务

15. 注意快恢复的不一样变化：

cwnd在慢启动阶段是每收到一个ACK，就增加一个。在一个RTT里面就表现为翻倍。就其实那个过程不是一次性的，而是一个一个涨的这样。

关于端口号的补充说明：
服务器：0-49151（熟知端口号：0-1023，登记端口号：1024-49151）
客户端的短暂端口号：49152-65535
端口号只有本地意义。不同计算机的相同端口号没有关系，TCP和UDP端口号之间也没有关系

（偷wn的图(●ˇ∀ˇ●)）

再加一题：注意sst到底是在哪

再来一题：

注意细节：

17. 在 TCP 协议中，请求建立连接时需要将（ 控制 ）字段中的（ SYN ）标志位置 1。

解析：快重传是当发送方收到三个连续的重复确认就立即重传。

cwnd是发送方维护的，且双方都可主动释放连接

23. TCP 流量控制的主要目的是（**控制发送端发送速率以使接收端可以及时接收
    **）

24. 

注意rwnd的计算：初始减去MSS，然后每次减去cwnd

解析：

（来自强大的wn）

再加一题：
A和B之间建立了TCP连接，A向B发送了一个报文段，其中序号字段seq=100，确认号字段ACK=101，数据部分包含50B，那么在B对该报文的确认报文段中seq=101_， ACK=_150。

seq=ACK, ACK=seq+len

27. 注意重传的时机

28. 滑动窗口的作用是（流量控制)

29. 以下( IP地址及端口号 )能够唯一确定一个在互联网上通信的进程。

30. 牢记TCP格式：

！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

网络层

1. 下列关于网络层提供的服务说法错误的是（ C ）
   A. 传输层通过与网络层的接口把数据交给网络层发送
   B. 网络层把上层用户数据按照本层协议封装成包
   C. 网络层提供流量控制服务，但不提供拥塞控制服务（二者皆有）
   D. 网络层不能提供可靠连接服务

2. 下列关于IP路由器功能的描述中，正确的是（ ABD ）
   A． 运行路由协议，设置路由表
   B． 监测到拥塞时，合理丢弃IP分组
   C． 对收到的IP分组头进行差错校验，确保传输的IP分组不丢失（不可靠传输服务）
   D． 根据收到的IP分组的目的IP地址，将其转发到合适的输出线路上

3. 理清直连和路由汇聚的路由表

4. 注意分片的时候长度一定要是8的倍数

MF只有最后一个是0

5. 子网分配(但是子网号是可以为全0/全1的)

结构：网络号 + 子网号 + 主机号
主机号全0为子网的网络地址（不可分配），主机号全1为子网的广播地址（不可分配）
详见下图 ：

6. 别忘了-2

7. 网络层提供主机之间的（ 不可靠的、无连接的 ）分组传输服务。

只能使用一次连续0压缩，::代表一连串0

外部网关只有BGP

10. ICMP

11. 每经过一次路由器都要转换一次

12. IP不变，MAC变
    

13. 路由器在能够开始向输出链路传输分组的第一位之前，必须先接收到整个分组，这种
    机制称为（存储转发机制 ）。

14. 路由表错误和软件故障都可能使得网络中的数据形成传输环路而无限转发环路的分
    组，IPv4 协议解决该问题的方法是（设定生命周期）。

15. （ ICMP ）协议提供一种机制，用以报告由于IP数据报交付问题而产生的错误。

16. IPV6分组可以由基本头、（ 扩展头部 ）和数据（传输层TPDU）三部分组成。

17. 6. 当一台主机从一个网络移到另一个网络时，必须改变它的IP 地址，但不需改动MAC 地址

18. IP提供主机之间的（ 不可靠的、无连接的 ）分组传输服务

数据链路层物理层

1. 下列不属于数据链路层功能的是（电路管理功能）

2. 为了避免传输过程中帧的丢失，数据链路层采用的方法是（计时器超时重发）

呜好多概念qaq
受不了了真的好多内容呜呜呜