网络复习提纲.doc

第一章
1.2计算机网络的定义与分类（P11~P13）
（1）资源共享观点的定义：以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。
（2）网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；
（3）计算机网络可分为两类：广播式网络、点-点式网络
1.4计算机网络的拓扑结构（P16~P17）
(1)点-点线路的通信子网4种基本拓扑构型:星型、环型、树型、树状型 （了解其优缺点）
1.5分组交换技术的基本概念（P17~P19）
（1）广域网中的数据交换技术分两类：线路交换和存储转发交换
（2）线路交换 ： 两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接； 在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段。
（3）存储转发交换又分为两类：报文存储转发交换与报文分组存储转发交换
报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；
报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成多个报文分组发送。
分组交换技术又可以分为两类：数据报 、虚电路。
第二章
网络协议三要素：语义、语法与时序
计算机网络体系结构是指网络层次结构模型和各层协议的集合。
2.2 OSI模型（P45~P47）
1、制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是：
1）网络中各结点都具有相同的层次
2）不同结点的同等层具有相同的功能
3）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信
4）同一结点内相邻层之间通过接口通信
5）每个层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务

2、OSI参考模型的结构与功能
(1) 物理层的主要功能： 利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接；实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务； 物理层的数据传输单元是比特。

（2）数据链路层主要功能：在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接；传输以“帧”为单位的数据包；采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
（3）网络层的主要功能：通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径；为数据在结点之间传输创建逻辑链路；实现拥塞控制、网络互连等功能。

主机
应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

（4）传输层的主要功能：向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务；处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题；传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层。
（5）网络层的主要功能：负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断;管理数据交换。
（6）表示层的主要功能： 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；数据格式变换；数据加密与解密； 数据压缩与恢复。
（7）应用层的主要功能：为应用程序提供了网络服务；应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步； 建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。

3、 通信服务类型 可分为两类：面向连接服务与无连接服务 （P49~50）
（1）面向连接服务 （与电话系统的工作模式相似）
主要特点：
1） 面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的三个过程；
2）面向连接服务的在数据传输过程中，各分组可以不携带目的结点的地址；
3）面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，发送者在一端放入数据，接收者从另一端取出数据；
4） 面向连接数据传输的收发数据顺序不变，传输可靠性好，但是协议复杂，通信效率不高。
（2） 无连接服务 （与信件投递过程相似）
主要特点：
1） 无连接服务的每个分组都携带完整的目的结点地址，各分组在系统中是独立传送的；
2）无连接服务中的数据传输过程不需要经过连接建立、连接维护与释放连接的三个过程；
3） 数据分组传输过程中，目的结点接收的数据分组可能出现乱序、重复与丢失的现象；
4） 无连接服务的可靠性不好，但是协议相对简单，通信效率较高。

2.3 TCP模型 （P52~P53）
1、TCP参考模型结构及主要功能
(1)主机-网络层： 参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报；允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，如局域网的Ethernet、令牌网等; 当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容；充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。

应用层
传输层
互联层
主机-网络层

（2）互联层：相当OSI参考模型网络层无连接网络服务；处理互联的路由选择、流控与拥塞问题；
（3）传输层：主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端-端连接；
（4）应用层：处于TCP/IP模型的最高层，利用传输层所提供的数据传输服务，向最终用户提供服务。应用层包含了所有高层协议，并且总是不断有新的协议加入。

较重要的课后题答案：
7．试比较面向连接服务和无连接服务的异同点
相同点：
1）两者对实现服务的协议的复杂性与传输的可靠性有很大的影响
2）在网络数据传输的各层都会涉及这两者的问题
不同点：
1）面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的3个过程，而无连接服务不需要
2）面向连接服务在数据传输过程中，各分组不需要携带目的结点的地址，而无连接服务要携带完整的目的结点的地址
3）面向连接服务传输的收发数据顺序不变，传输可靠性好，但通信效率不高，而无连接服务目的结点接受数据分组可能乱序、重复与丢失的现象，传输可靠性不好，但通信效率较高

9．请比较OSI参考模型与TCP/IP参考模型的异同点
相同点：
1）都是分层的
2）在同层确定协议栈的概念
3）以传输层为分界，其上层都是传输服务的用户
不同点：
1）在物理层和数据链路层，TCP/IP未做规定
2）OSI先有分层模型后有协议规范，不偏向任何特定协议，具有通用性，TCP/IP先有协议后有模型，对非TCP/IP网络并不适用
3）在通信上，OSI非常重视连接通信，而TCP/IP一开始就重视数据报通信
4）在网络互联上，OSI提出以标准的公用数据网为主干网，而TCP/IP专门建立了互联网协议IP，用于各种异构网的互联。

第三章 物理层
3.1物理层向数据链路层提供的服务（P64~P65）
（1）物理连接的建立、维护与释放 ；
（2）物理连接类型分为：点-点连接与多点连接 ；
（3）数据传输分为全双工、半双工与单工方式 ；
（4）数据传输分为串行传输方式与并行传输方式 ； 串行传输方式的物理数据服务单元是位； 并行传输方式的物理数据服务单元是N位，N为并行连接的物理通道数。
3.2信息、数据与信号的概念
（1）通信的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像。
（2） 对于数据通信来说，被传输的二进制代码称之为“数据”；数据是信息的载体。
（3） 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；
模拟信号的信号电平是连续变化的；
数字信号是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示。
（4）按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。
3.3 数据编码 （P78~P82）
1、 网络中常用的通信信道分为两类：模拟通信信道与数字通信通信信道。
数据通信的数据编码方式也分为两类：模拟数据编码和数字数据编码
2、 模拟数据编码方法有：振副键控（ASK）、移频键控（FSK）、移相键控（PSK【相对、绝对】）。
3、数字数据编码方法主要有：非归零码 、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码

3.4数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一；
数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒，记做b/s 。
（1）奈奎斯特准则：二进制数据信号的最大数据传输速率 Rmax与通信信道带宽B（B=f，单位Hz）的关系为Rmax=2·f（b/s）；
（2）香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时， 数据传输速率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N的关系为Rmax = B·log2（1+S/N）

3.6多路复用技术三种：频分多路复用、波分多路复用、时分多路复用。
（1）频分多路复用：在一条通信线路设计多路通信信道，每条信道的信号以不同的载波频率进行调制，各个载波频率是不重叠的，相邻信道之间用“警戒频带”隔离。
（2）波分多路复用：光的频分多路复用，同时传输很多个频率很接近但波长不同的光载波信号。
（3）时分多路复用：通过为多个信道分配互不重叠的时间片来实现多路复用，更适用于数字数据信号的传输，可分为同步时分多路复用和统计时分多路复用二种

重点课后题答案：
3．控制字符SYN的ASCII码编码为0010110，请画出SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形。
答：SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形如下：

第四章 数据链路层
设计数据链路层的主要目的：将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路。
1、通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声；
热噪声是一种随机噪声，会引起随机差错；
冲击噪声是由外界电磁干扰引起的，会引起突发差错。
2、CRC检错方法（P106~P107）
步骤看课本106页的例子
CRC检错能力：
（1） CRC校验码能检查出全部单个错；
（2） CRC校验码能检查出全部离散的二位错；
（3） CRC校验码能检查出全部奇数个错；
（4） CRC校验码能检查出全部长度小于或等于K位的突发错；
（5） CRC校验码能以[1-（1/2）K-1]的概率检查出长度为（K+1）位的突发错；
3、差错控制机制（P108~P109）
接受端通过检错码检错数据帧是否出错，一旦发现错误，通常采用反馈重发方法来实现。反馈重发纠错实现方法有两种：停止等待方式和连续工作方式。
（1）停止等待方式
发送方在发送一个数据帧后，需要等待接收方的应答帧的到来。如果应答帧表示上一帧已经正确接收，发送方就可以发送下一数据帧；否则，重新发送出错的数据帧。停止等待方式的优点是协议简单，但系统通信效率低。
（2）连续工作方式 P109
分为两类型：拉回方式和选择重发方式。

4、PPP协议 即点-点协议 （P125~126）
PPP协议处理了差错检测，支持面向字符型协议与面向比特型协议,可以支持IP协议及其他一些网络层协议。
PPP协议帧可以分为3种类型：PPP信息帧、PPP链路控制LCP帧和PPP网络控制NCP。
PPP信息帧头包括4个部分：标志字段、地址字段、控制字段、协议字段。
PPP信息帧尾包括2个部分：帧校验字段、标志字段。

重要的课后题答案：
4．某个数据通信系统采用CRC校验方式，并且生成多项式的二进制比特序列为11001，目的结点接收到的二进制比特序列为110111001（含CRC校验码）。请判断传输过程中是否出现了差错？为什么？
答：（1）出现了差错；
（2）原因：110111001/11001=10011(商) ……. 10（余数），根据CRC检错方法，目的结点接收到带有CRC校验码的数据比特序列不能被相同的生成多项式整除，所以可以判断传输过程中出现了差错。

第五章
决定局域网与城域网特点的三要素：网络拓扑、传输介质、介质访问控制方法。

5.1局域网类型拓扑结构和特点（P132~134）
（1） 总线型拓扑构型
. 总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式；
• 所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；
• 总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；
• 所有结点都可以通过总线传输介质以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突”是不可避免的；
• “冲突”会造成传输失败；必须解决多个结点访问总线的介质访问控制。
（2） 环状拓扑结构
. 结点使用点—点线路连接，构成闭合的物理的环型结构；
. 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；
. 多个结点共享一条环通路；
（3） 星状拓扑结构

5.2 Ethernet网结点的数据发送流程：
1）载波侦听过程 2）冲突检测方法 3）发现冲突、停止发送
4）随机延迟重发
5.5.局域网交换机的工作原理(P161)
5.8 网桥 （P179~181）
分两类：1）透明网桥
• 透明网桥由各个网桥自己来决定路由选择，局域网上的各结点不负责路由选择，网桥对于互连局域网的各结点来说是“透明”的；
• 透明网桥一般用在两个使用同样的MAC层协议的网段之间的互连。
• 透明网桥的最大优点是容易安装，是一种即插即用设备
2） 源路由网桥
源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择。

第六章 网络层
6.1 网络层主要任务：通过路由选择算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径；网络层使用数据链路层的服务，实现路由选择、拥塞控制与网络互联等基本功能，向传输层的端一端传输连接提供服务。
网络环境中分布式进程通信的实现必须解决3个主要的问题：
（1）进程命名与寻址方法；
（2）多重协议的识别；
（3）进程间相互作用的模式
6.2 IP地址
TCP/IP协议的网络层使用的地址标识符是IP地址。通常采用X.X.X.X的格式表示，每个X为8位，每个X的值为0~255。
1、 IP地址分为5类：A、B、C、D、E类
A类地址覆盖范围为：1.0.0.0~127.255.255.255。
B类地址覆盖范围为：128.0.0.0~191.255.255.255。
C类地址覆盖范围为：192.0.0.0~223.255.255.255。
D类地址覆盖范围为：224.0.0.0~239.255.255.255。
E类地址覆盖范围为：240.0.0.0~247.255.255.255。
特殊地址形式：
（1） 直接广播地址 在A类、B类与C类IP地址中，主机号是全1。
（2） 受限广播地址 网络号与主机号的32位全1的IP地址。
2、子网掩码
（1）三层结构的 IP地址是：net ID（网络号） subnet ID（子网号） host ID（主机号）
同一个子网中的所有主机必须使用相同的net ID与subnet ID 。子网的概念可应用于A类、B类或C类任意一类中。
（2）与标准的IP地址相同，为了预留下子网地址与子网广播地址，子网号与主机号不允许是全1或全0.主机号全0，用来表示子网地址；主机号全1用来表示子网广播地址。

（3）判断两台主机是不是在同一个子网中，其标准是看它们的网络号和子网地址是不是相同。在比较中将它们的IP地址用二进制表示。然后分别与子网掩码进行“与”运算。（除去该类地址网络号所占的位数，A类网络号长度为8位，B类为16位，C类位24位，则子网号为网络号之后到只有一个0和一个1紧挨着的二进制表示的数）。
参考P207页的例题
6.3 IP分组交付和路由选择
1、分组交付是指在互联网络中路由器转发IP分组的物理传输过程与数据报转发交付机制 ；分组交付可以分为直接交付和间接交付两类；
是直接交付还是间接交付，路由器需要根据分组的目的IP地址与源IP地址是否属于同一个子网来判断;
2、影响路由选择算法的参数
1）跳步数 2）带宽 3）延时 4）负载 5）可靠性 6）开销
路由表可以是静态的，也可以是动态的。
6.5.1 （P231~233） IP协议的特点 ：
（1） IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议 ，是点-点的网络层通信协议 。
（2） IP协议向传输层屏蔽了物理网络的差异 ；
重要的课后题答案：
1、本章选择题
2、计算题
（1）一个IP地用二进制表示为1100 1010 0101 1101 0111 1000 0010 1101 ，请写出按点分十进制表示的IP地址。
解：点分十进制格式为：X.X．X.X每个X的值为0——255，每个X用8位二进制数表示，因此，此IP地址的二进制数地11001010 01011101 01111000 00101101中第1个8位组为：1X27 +1X26+1X23+1X21=128+64+8+2=202，类似地，可以得出第2个，第3个，第4个位组的十进制数分别为：93、12、45
所以按点分十进制表示的此IP地址为：202．93．120．45

(2)如果它是一个标准分类的IP地址，那么它属于哪一种类型？该地址的掩码是什么？网络号是什么？这个网络的受限广播地址、直接广播地址是什么？
答：它属于C类；
该地址的掩码是；255．255．255．0;网络号为202.93.120.0 ；
如果网络号与主机号的32位全1的IP地址则为受限广播地址，所以这个网络的受限广播地址是：223. 255. 255. 255
如果主机号为全1的，这个地址则为直接广播地址，所以这个网络的直接广播地址是：202 .93. 120.255
（2） 如果该网络划分了子网，子网掩码为252.255.255.224。那么该网络最多能够分成几个子网？每一个子网最多能够有多少个主机？
（3） 答:由于子网掩码为255.255.255.224,第四个点分十进制数转分为二进制数组是11100000,由此可知道,该网络最多能够分成23 =8个子网,每一个子网最多能够有25-2（除了两个地址指定为直接广播地址和受限广播地址）=30个主机

第七章 传输层
传输层的主要作用就是实现分布式进程通信，网络环境中完整的进程标识应该是：本地主机地址-本地进程标识、远程主机地址-远程进程标识。
7.3 UDP协议（P288~292）
TCP/IP协议族为传输层设计了两个协议：UDP和TCP。UDP是一种无连接的传输协议，而TCP是一种面向连接的传输层协议。
1、UDP是一种无连接的、不可靠的传输层协议。它在完成进程到进程的通信中，提供有限的差错检验功能。UDP协议不提供流控制机制，也没有确认。UDP协议采用了无连接的方式，并且只提供有限的差错控制。因此协议简单，在一些特定的应用中协议运行效率高。
2、TCP是一种面向连接的、可靠地传输层协议。可以实现顺序、无差错、不重复和无报文丢失的流传输。
TCP协议的主要特点表现在以下几个方面：
（1） 面向连接服务
（2） 高可靠性
（3） 全双工通信
（4） 支持流传输
（5） 传输连接的可靠建立与释放
（6） 提供流量控制与拥塞控制
TCP协议的差错检测通过3种简单工具完成：检验和、确认和超时。

课后题答案：
6、TCP协议通过哪些差错检测和纠正方法来保证传输的可靠性？
答：TCP协议支持数据报传输可靠性的主要方法是确认、超时、重传、校验和以及流量控制。
（1）校验和——每个TCP报文段都包括检验和字段，校验和用来检查报文段是否出现传输错误，如果报文段出现传输错误，TCP检查出错就丢弃该报文段。
（2）确认——接收端检查报文是否出错，发现出错时就丢弃，不发确认；而发送端TCP就通过检查接收端的确认，判断发送的报文段是否已经正确到达目的地。
（3）超时——发送端根据发出的报文段在超时规定的时间内是否收到确认，从而来判断该报文段是否丢失或传输出错。TCP使用了4种计时器：重传计时器、坚持计时器、保持计时器和时间等待计时器来保证了传输的可靠性
（4）重传 ——当超时截止期到而没有收到确认时，发送端TCP就会重新发送该报文段。
（5）流量控制——TCP协议采用了大小可以变化的滑动窗口方法进行流量控制不仅使得接收端来得及接收，还防止由于发送的报文太多而导致网络拥塞。通过流量控制过程有效地缓和了数据包的传输，提高传输的可靠性。

比较UDP协议和TCP协议的异同：
相同点：1）它们都是传输层协议；
2）提供的都是端到端的服务；
3） 都使用端口号。
不同点： 1）UDP是无连接的、不可靠的，TCP是一种面向连接的、可靠的传输层协议；
2）UDP是面向报文的传输协议，而TCP是面向字节流的传输协议；
3）UDP对数据包不编号，而TCP进行编号；
4）TCP传输连接仅提供一个“管道”，保证数据流从一端正确地流到另一端，属于一对一传播。UDP可进行一对多的传播。