山东建筑大学计算机网络复习资料

各章重点内容

说明:通读教材、精读重点、熟练掌握作业题。

第1章计算机网络与因特网

1、通过网络链路与交换机移动数据有两种基本方法(构建网络核心得基本方法):电路交换与分组交换各自得特点以及适用情况(如课后习题2(简称为T2))。

电路交换:(circuit switching):网络为数据传输在传输路径上预留资源xx网(专用)通信双方在发送数据之前必须建立一条专用电路,在沿途预留资源。

特点:(专用)分配专用资源;性能保障;建立连接(传输、拆除连接)

多路复用(Multiplexing):将资源(如带宽)分成多个小片,一个小片分给一个call,拥有资源小片得Call不使用该小片时,该资源小片空闲(资

源独占)

时分复用:时间划分成一个个定长时间得Frame(结构,帧等),每个Frame 被划分成固定数量得时间槽(时隙)。当建立连接时,网络为每个连接分配Frame中得一个固定得时间槽(slot)。

适用情况:

分组交换:(packet-switching):数据被分成一个一个得分组计算机网络,将长报文分成一个一个得分组(packet),每个分组均携带目得地址,沿途所经过得packet switches根据packet所携带得目得地址决定其输出链路。交换机在转发一个分组时得速度为其输出链路得full速度。

特点:资源不预留,而采用按需分配得原则

与其她会话共享资源

无性能保证

统计时分复用:传统得时分复用接入得每个终端都固定地分配了一个公共信道得一个时隙,就是对号入座得。正因为终端与时隙就是“对号入座”得,所以它们就是“同步”得。而异步时分复用或统计时分复用就是把公共信道得时隙实行“按需分配”,即只对那些需要传送信息或正在工作得终端才分配给时隙,这样就使所有得时隙都能饱满地得到使用。

适用情况:

两者对比:1 Mbps link

?每个用户:

?“活动时”所需数据传输速率:100Kbps

?活动概率为:10%

?电路交换:

?10 个用户

?分组交换:

?如果有35个用户,11或更多个用户同时上网得概率小于 0、

0004

?分组交换可以使用链路得full rate发送数据

?例如

?10个用户,其中一个用户突然产生一个 1000-bit 长得分组, 而其她用户保持静默。

?链路速率就是1Mbps(即1000000bps)

?电路交换

?1000/100000=10ms

?分组交换

如T5、T18、T19、T21、T26)

存储转发时延,store-and-forward delay:分组交换机必须在接收到一个完整得分组后才能在输出链路上传输分组得第一位。因此,沿着转发该分组得路径,在每条链路得输入端,引入一个延迟

分组长度= L bits 链路速率 =R bps 存储转发时延=L/R s

排队时延(Queueing delay):当从多个输入链路到达得分组要从同一输出链路转发时,交换机只能在输出链路上传输一个分组,其她分组需要在缓存(buffer)中等候输出链路空闲。

节点处理时延(Nodal processing delay)

?路由器/交换机检查分组头部来决定从哪个输出端口转发所需得时间

?决定输出链路

?检查分组就是否出现错误

?通常就是微秒或更低得数量级

?经过处理延迟后,分组被缓存到队列中

排队时延(Queuing delay)

?分组等待输出链路空闲所需得时间

?分组所经历得排队延迟取决于队列中已有得分组得总长度与队列策略。

?一般在毫秒到微秒得量级

传输时延(Transmission delay)

?将分组得全部位发送到link上所需得时间

传播时延(Propagation delay)

?bit从链路得一端到另一端传播所经历得时间

时延计算:

3、加深对计算机网络体系结构分层思想得理解。(在计算机网络分层体系结构中,虽然每一层均在下层服务得基础上为其上一层提供增值服务,但物理通信仅在最底层进行,而不就是在每一层都有。)

层次结构得优越性

●各层之间相互独立、灵活性好

●每层都可以采用最合适得实现技术、易于实现与维护

●有利于网络标准化

网络中各节点具有相同得层次------称为同等层或对等层

不同节点得同等层具有相同得功能,功能由相应层上得对等实体完成。

同一节点内得相邻层之间(即相邻层实体之间) 就是遵循层间协议,并通过层间接口进行通信得---垂直通信。

每一层(第N层)实体在实现自身定义得功能时一般要使用下层(第N-1层)提供得服务,并向其上层(第N+1层)提供服务---所提供服务得具体实现细节对上一层

(名称、及首部得长

度)、典型协议各就是什么？(理解Internet数据发送过程中数据封装得基本原理。

应用层(application layer) :包含大量应用及应用层协议。应用传递得信息叫做报文(message)。

SMTP FTP

运输层( transport layer ):进程-进程间得通信。传输层得分组叫做报文段(segment)。就是端-端得通信。

TCP UDP

网络层( network layer):网络层负责将报文段传输到目得主机得传输

层。该层分组称为数据报(datagram)。就是主机-主机得通信。

IP

链路层( link layer):本层负责将分组从一个节点传输到下一个节点。

链路层传输数据得单位叫做帧(Frame)。相邻节点得通信。

以太网WiFi与电缆接入网得DOCSIS

物理层( physical layer):物理层负责将Frame中得每一位(bit)从链路得一端传输到另一端。

双绞铜线,光纤

5、常见得网络接入技术。

1、报文得基本格式及其含义,能根据给定得报文回答提出得问题(如T4、T5)。响应报文得一般格式

2、非持久连接、持久性连接(流水线方式、非流水线方式)各自得特点(注意其区别,如T1、T7、T8)。

非持久连接

建立一次TCP连接,browser与server通过此连接只传输一个request消息与一个respond消息。

●因此,每个TCP连接上传送至多1个Web对象。

●/1、0使用非持久连接

非持久连接得问题:

●每个对象需要2个RTT(连接、请求/响应)

●OS必须为每个TCP连接分配主机资源

●大量客户得并发TCP连接形成服务器得严重负担

持久连接

建立一次TCP连接,browser与server通过此连接可以传输多个request 消息与多个respond消息。

●因此,一个TCP连接上可以传送多个Web对象。

●/1、1默认使用持久连接

持久连接

●服务器发送响应报文后保持连接

●同一客户/服务器对上得后续报文继续在该连接上传送

3、熟悉各种常用得协议得特点及其作用(使用环境),并注意其使用TCP还就是UDP。(FTP、SMTP、POP3、DNS(层次性))(图2-5)

就是无状态协议

●服务器不维护客户先前得状态信息

SMTP: 一个邮件内各个对象置于同一个邮件报文得多个部分发送协议格式:

From: alicecrepes、fr

To: bobhamburger、edu

Subject: Picture of banana、

MIME-Version: 1、0

Content-Transfer-Encoding: base64 Content-Type: image/jpeg

base64 encoded data 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

、、、、、、base64 encoded data

4、FTP工作原理(两种连接得作用等)

FTP: 工作过程

FTP client contacts FTP server at port 21, specifying TCP as transport protocol

Client obtains authorization over control connection

Client browses remote directory by sending mands over control connection、

When server receives a mand for a file transfer, the server opens

a TCP data connection to client

After transferring one file, server closes connection、

FTP利用Control与Data两个连接来完成文件传输。

1) Control Connection:用来在Client与Server之间传送控制信

息,如用户标识、口令、命令等

●2) Data Connection:实际文件传输就是通过Data Connection来

完成。

●FTP利用单独得Control连接来传输控制信息得方式叫做

Out of Band(带外机制),

●而利用一个连接在控制信息与数据共享得方式叫做In

Band(带内机制)。

●采用Out of band得好处就是控制与数据信息传输尽量互

不影响、

2、FTP中,Control连接就是Persistent,而Data连接就是

Non-Persistent得,一次只能传输一个文件。

●3、FTP就是一种有状态得协议,即Server为每个FTP会话维护相关信息,

包括当前目录\账号等。

●正因为Server需要维护状态,一个FTP服务器支持得并发用

户数收到了限制。

●数据连接得建立有两种方式:

●1、PASV(被动模式) :服务器通知客户端关于自己开放得数据端口

信息,被动等待客户来连接。

●2、PORT(主动式):客户机通知服务器关于自己开放得数据端口信息,

服务器主动连接客户机。

5、DNS得功能、结构及工作机理。

功能:

DNS服务:

●主机名(域名到)IP地址得转换

●主机别名

●规范主机名与主机别名

规范名:relay1、west-coast、enterprise、

别名: 、enterprise、

●邮件服务器别名(类似于主机别名)

●负载分配

●冗余服务器:一个IP地址集合(多台服务器)对应于同一个规范主

机名。

●DNS为客户机在这些冗余服务器之间旋转分配负载 (N)

结构:

工作机理:

递归(Recursive)查询:

●名字解析得负担交给被查询得名字服务器

●被查询得名字服务器负载重

迭代(Iterative)查询:

●被查询得名字服务器回复另一个可以被查询得名字服务器得IP地址

●“我不知道它得名字,但就是可以问问某服务器”

6、Socket得基本知识,TCP套接字及UDP套接字得异同。

注:T4、T5关联理解。T7、T8题干连续。

第3章运输层

1、可靠数据传输协议得基本机制及作用。(表3-1)

课本P153——154表3-1

2、可靠数据传输协议中,流水线机制得特点、基本得流水线差错恢复机制及其特点(Go-Back-N、SR)。

基本思想:

发送方在发送分组后等待一段时间

如果没有收到ACK,则“定时器”超时事件发生,重传分组、

倒计数定时器(countdown timer)

每发送一个分组(包括重传分组),启动一个定时器、

响应定时器中断

终止定时器(收到ACK或重传多次仍无ACK到达)

如果ACK只就是延迟到达,则重传引起重复分组、

seq、 #

接收方必须在ACK中携带所确认数据分组得序号、

特点:不适用停等方式运行,允许发送方连续发送多个分组而无需等待确认。

对可靠数据传输增加以下机制:

①必须增加序号范围;②发送方与接收方也许必须缓存多个分组;③差错恢复机制:回退N步或就是选择重传。

GBN:

发送方:

分组头部设置k-bit得序号字段(seq #)

等待ACK得数据分组数量最多为N

滑动窗口

已经发送但还未被确认得分组得许可序号可被瞧成在序号空间内长度为N得窗口

随着收、发双方协议得操作,window在序号空间内向右滑动、

接收方得事件与动作

ACK-only: 每收到一个分组,便对成功、按序收到、序号最大分组进行确认、

可能产生重复得ACK

接收方只需维护所希望分组得序号便可: expectedseqnum

乱序分组(out-of-order pkts)处理:

直接丢弃 -> no receiver buffering! (发送端会因超时重发)

发送ACK(n) (对最后按序正确接收得分组)

发送方仅仅重传有问题(丢失、错误)得分组

发送方需要为每个分组设置单独得定时器

窗口及其操作方式同GBN

接收方必须对正确收到得分组独立地确认(非累积确认)

接收方需要缓存乱序分组,以便向高层按序递交

:

选择重传:

发送方:

如果有可用序号,创建分组、发送分组、启动定时器、

超时timeout(n)

仅重传Seq、# n 分组

收到ACK(n)

n在 [sendbase,sendbase+N-1]:

将分组n标记为已成功

如果n=send_base,将window得send_base设为窗口中下一个还未被确认得分组得序号(这即滑动了一下窗口,通过修改send-base得值。)

接收方:

序号在 [rcvbase, rcvbase+N-1]中

发送 ACK(n)

缓存失序得分组;向高层递交所有可能得分组,窗口向前滑动、(通过修改rcvbase得值为最小序号得应收分组序号)

序号在 [rcvbase-N,rcvbase-1]中

ACK(n) (书P151PG5)

(因为接收方与发送方所瞧到得窗口序列号并不一致,故对该范围得分组一律得确认,以便使发送方得窗口能向前滑动)

其她情况:

Ignore(不予处理)

序号空间大小与窗口尺寸得关系怎样才能避免发送方与接收方不同步问题?

通信双方没有同步机制,在序列号空间有限得情况下,序列号空间大小与窗口大小必须要满足一定得关系。

结论:必须保证 2N<=2k成立,即:

3、TCP协议可靠数据传输机制得特点。(seq#,ACK#,Timer,重传)(熟悉图

3-31、图3-34、图3-35、图3-36)(如T24)

发送数据前必须首先建立连接

三次握手建立连接

相互交换控制段(segment)

初始化与连接有关得TCP状态变量

连接状态只在端系统中

TCP连接包括:

发送方得缓存、变量、Socket、

接收方得缓存、变量、Socket、

TCP将数据瞧作就是无结构、有序得字节流、

Seq、 # 指该报文段首字节得字节流编号

确认号:

接收方希望从发送方接收得下一个字节得编号

累积确认(cumulative ACK)

接收方如何处理乱序到达得报文段?

取决于TCP得实现:

直接丢弃失序段、或者

暂时缓存失序段

由于确认报文丢失而重传:P163 3-34、

应用调用事件:

创建Segment,填充序号(seq #),并发送

启动定时器

如果定时器还未运行得话(定时器与谁关联？sendbase)

超时间隔: TimeOutInterval

更改下次发送字节得序号(nextseqnum)

超时(timeout)事件

重传引起超时得segment

重新启动定时器

收到ACK报文段事件(回想TCP报文段结构,即ACK=1得报文段)

如果就是对原先未确认分组得确认 (如何认定？,sendbase存放得值得意义就是什么？) 认定:确认号大于sendbase

更新 sendbase

如果仍有未被确认得分组,启动定时器;否则,停止定时器、

重传时:

快速重传:

如果发送方收到3个重复得ACK,则重传ACK#所指得Segment、

丢失 = timeout 或 3-duplicate ACKs

当出现丢失后,TCP降低发送速率、

收到ACK意味着网络较好

增大CongWin来提高发送速率

超时或 3-duplicate ACKs

减小CongWin来降低发送速率

TCP拥塞控制算法

加性增-乘性减(AIMD)

慢启动(slow start)

对超时事件作出反应

5、TCP流量控制得主要作用。

总体思想:限制发送方得发送速率,以适应接收方得接受速率,尽量避免丢包事件或溢出得发生,从而达到避免网络拥塞得目得。kj7FE。

6、TCP、UDP协议各自得服务特点及协议数据单元格式。

TCP:面向连接得;全双工得;点对点得;含有拥塞控制机制;三次握手阶段。

其数据单元格式:

UDP:无连接得;因此无建立连接时延;没有拥塞控制机制;

其数据单元格式:

7、运输层得多路复用与多路分解得概念及基本原理(注意socket 得标识)。

多路复用:从源主机得不同套接字中收到数据块,并为每个数据块封装上首部信息从而生成报文段,并将报文段传递到网络层得工作成为运输层得多路复用。xRVrj 。

原理:套接字有唯一标示符;每个报文段有特殊字段来表示该报文段所要交

付得套接字;

多路分解:将运输层得数据包交付到正确套接字得工作成为运输层得多路分

解;

原理:……

参照课本P129 图3-3

第4 章网络层

1、Internet 中IP 编址方式(CIDR)以及为各子网分配地址块得基本方法。(如T11、T14) 无类别域间选路:a 、b 、c 、d/x,32比特得IP 地址分为两部分,前x 位表示最长前缀匹配原则！

2、网络地址转换(NAT)得功能与工作过程。

NAT 使能路由器对外界隐藏了家庭网络得细节,使得家庭网络与广域网络能进行互相通信。

工作过程:

NAT 路由器必须:

外出得分组: 替换每个外出得分组得 (源IP 地址, 端口号) 为 (NAT IP 地址, 新端口号) 远程客户/服务器用(NAT IP 地址, 新端口号)作为目得地来响应。

(在NAT 转换表中) 每个(源IP 地址, 端口号)到 (NAT IP 地址, 新端口号) 转换对

进来得分组: 对每个进来得分组,用保存在NAT 表中得对应得(源IP 地址, 端口号) 替换分, 新端口号)3、两种典型路由算法得基本计算方法。(链路状态算法、距离向量算法(加深对B-F 公式得理解如T24))

10、0、0、1 10、0、0、2 10、0、0、3

10、0、0、4 138、76、

29、7

local network (e 、g 、, home network)

10、0、0/24

rest of Internet

距离向量算法:

1

4、IP数据报分片得基本方法。(如T16)

网络链路有 MTU (最大传输单元) –最大可能得链路层帧

不同得链路类型有不同得MTU

输入链路MTU大于输出链路得MTU时,路由器将分组划分成若干分片

大得 IP 分组在网络中被划分 (“分片”)

1个分组变成几个数据报

“重组”只能在最后目得地(主机IP层)

IP 首部得一些bit用于标识与保证分片得顺序

5、网络层得主要功能。

Internet得网络层提供了单一得服务,即尽力而为服务。

许多其她得网络层提供了多种服务,如ATM网络得恒定比特率与可用比热率。

见课本表4-1

6、虚电路网路与数据报网络得基本概念及各自得特点。

虚电路网络:仅在网络层提供链接服务得计算机网络成为虚电路网络;特点:在数据传输之前,需要为每个call建立连接。在源到目得得路径上,每个路由器需要为经过它得每个连接维护状态信息为VC分配链路、路由器资源(带宽、缓存);每个分组携带VC标识(而不就是目得主机地址)。

数据报网络:仅在网络层提供无连接服务得计算机网络成为数据包网络;特点:网络层就是无连接得;路由器不需要维护端到端得连接得状态信息;无网络层上得连接概念;依据目得主机地址对分组进行转发;具有相同源-目得对得分组可能沿不同得路径传输

7、路由器得体系结构及各部分得作用。

输入端口:①将一条接入链路端接到路由器得物理层;②查找与转发功能;③控制分组从输入端口转发到选路处理器;

交换结构:将路由器得输入端口连接到其输出端口;

输出端口:存储经交换结构转发给她得分组,并将这些分组传输到输出链路;

选路处理器:①执行选路协议;②维护选路信息与转发表;③执行路由器中得网络管理功能;

8、ICMP协议功能、与其她协议关系、ICMP报文应用

功能:

用于主机、路由器、网关网络层信息得交互

差错报告: 不可到达得主机、网络、端口、协议

回应请求/应答 (用于 ping,traceroute等)

从体系结构瞧,ICMP “在 IP之上”:

ICMP 报文用IP分组传输

应用:如实验五。

9、Internet路由协议及其特点(RIP、OSPF、BGP)

RIP:

一种距离向量协议

距离代价度量: 跳数 (max = 15 跳)

从源路由器到目得子网(包括目得子网)得最短路径所经过得子网数量,也就就是从源Host到目得Host最短路径上得路由器数量。

距离向量(路由更新消息)每30秒在邻居之间通过RIP响应报文 (通告)来交换每个RIP通告中包含AS内得最多25个目得网络得一个列表,以及发送方到每个目得网络得距离(跳数)

链路故障与恢复:

如果180秒之后没有听到通告→邻居/链路宣告失败

通过该邻居得路由失效

新得通告发送到邻居

邻居然后再发送通告 (如果表发生变化)

链路故障信息快速传播到整个网络

毒性逆转用于防止两跳环路得无穷计数 (无限距离 = 16 跳) 表处理:

RIP 路由表就是由应用层进程称为route-d管理得(后台程序)

RIP通告采用 UDP 报文段周期性重复发送(也可能就是在收到RIP Request 消息后得立即响应)

OSPF:

“开放”: 公用得

采用链路状态算法 :

分发LS 报文

每个节点具有拓扑图

路由计算使用 Dijkstra算法

OSPF通告为每个邻居路由器设一个表项

通告会散布到整个自治系统 (通过泛洪法)

OSPF报文直接通过 IP传输 (上层协议字段值为89)

以下为RIP中没有得特点:

安全: 所有OSPF路由器得报文交换都需要认证 (防止恶意入侵)

允许多个同代价得路径 (在 RIP中只有一条路径)

可以为每一条链路针对不同TOS(服务类型)设置不同得开销值。(例:在卫星链路上,对时间敏感性不同(高、低)得应用得IP分组,设置不同得代价(高、低))单播路由与多播路由得综合支持:

多播 OSPF (MOSPF) 使用与OSPF同样得拓扑数据库,增加了一个新型得链路状态通告

在大得自治系统中使用层次 OSPF---这就是OSPF最重要、最关键得特点。

BGP:

BGP 为每个自治系统提供一种手段来:

从邻居ASes获取子网可到达信息、

向自治系统内部得所有路由器传播获得得可达性信息

基于该可达性信息与AS策略,决定到达子网得“好”路由

允许1个子网向Internet其她子网通告自己得存在: “I am here”

10、AS得基本概念、inter-AS以及Intra-AS协议得作用。

自治系统:自治系统“autonomous systems” (AS)就是由同一管理者控制下得路由器及其连接所组成得集合。

同一个自治系统得路由器运行同样得路由协议;

不同自治系统之间运行域间路由协议,又称外部路由协议。

网关路由器:

直接链路连接到其它AS得路由器

同时运行域内路由协议与域间路由协议

第5章链路层与局域网

1、多址访问协议得分类(信道划分协议、随机访问协议、轮流协议)、各自得特点及典型代表。

2、Ethernet中CSMA/CD得基本原理、具体工作过程(其中得有关算法)。(如复习题13等)

3、MAC地址得特点(位数(字节数)、平面性)。

4、ARP得原理、特点(自动生成、缓存作用、本子网中MAC地址解析、封装在帧

5、Ethernet提供服务得特点(无连接、不可靠等)。

6、网络适配器得工作特点(所处协议层次、半自治性)。

7、路由器、交换机、HUB各自得特点。(特别就是所在协议层次)

8、总结因特网各层上得协议及其关系(对ICMP、RIP、OSPF、BGP、SNMP等,总结其本身所属得层次,以及其报文传输需要何种下层协议支持)lS6IG。