zzuli2022级----计算机网络期末复习（依据与大纲）上

1.掌握计算机网络的工作原理及分层体结构的设计思想，学会利用数学知识计算并分析网络的性能指标

（1）.从多方面比较电路交换、报文交换、分组交换的优缺点，并指明internet属于哪一种。

• 电路交换：优点：保证带宽，延迟低，简单的数据转发，缺点：建立连接时间长，资源利用率低，缺乏灵活性。

• 报文交换：优点：动态路由，更高的网络利用率，适应性强；缺点：延迟可变，可能的数据排队，处理开销大

• 分组交换：优点：高效的资源利用、灵活、适合大规模；缺点：分组排序和重组开销，可能的分组丢失。

（2）.论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能

• 要点：综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种原理体系结构。

• 物理层：负责传输比特流，将数据转换为电信号或光信号在物理媒介上传输。

• 数据链路层：对物理层传输的比特流进行分帧，差错检测和纠正，确保数据在物理链路层上可靠传输。

• 网络层：实现不同网络之间的数据路由和转发，使用IP地址标识网络设备并控制数据包传输路径

• 传输层：提供端到端的可靠数据传输服务，通过TCP协议或UDP协议实现数据分段，流量控制，拥塞控制。

• 应用层：提供网络应用程序与用户之间的接口，实现各种网络服务和应用。

（3）.互联网的两大组成部分

• 边缘部分

  • 连接到互联网的各种终端设备、主机和用户；特点：分布式，多样性，自治性。工作方式：通过使用各种网络应用程序和服务，与互联网进行通信交换

• 核心部分

  • 互联网的主干网络和关键设施。特点：集中化，高度可靠，高带宽。工作方式：由大型网络提供商、运营商和互联网交换点等组成，负责数据传输、路由和转发。

（4）.网络协议的三要素有什么，各有什么含义

• 语义：是解释控制信息每个部分的意义，它规定了需要发出何种控制信息以及完成动作与做出什么样的反应。

• 语法：是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序。

• 时序：对事件发生顺序的详细说明。

2.掌握数据通信的基础知识、信道复用技术以及数据链路层的相关概念。

（1）.物理层的接口有哪几方面特性

• 机械特性：接口所用接线器的形状，尺寸、引脚数目和排列，固定和锁定位置。

• 电气特性：接口电缆的各条线上出现的电压氛围

• 功能特性：指明某条线上出现的某一电压表示何意。

• 过程特性：对不同功能和各种可能事件出现的顺序

（2）.常用的信道复用技术

• 频分复用：将不同用户的信号分配到不同频率带宽进行传输。

• 时分复用：将多个用户的信号在时间域上划分为不重叠的时隙，每个用户在各自的时隙中传输数据。

• 波分复用：利用不同的光信号将多个用户数据传输在光纤中，每个用户的信号使用不同的波长，以及实现高容量的光纤通信。

• 码分复用：将不同用户的信号使用不同的扩频码进行调制，然后通过共享频带宽进行传输

（3）.已知码分地址CDMA各站的码片序列，以及收到的码片序列，计算是哪个站发送的数据比特，以及该比特是0还是1；

（4）.数据链路层解决的三个基本问题是什么；

• 封装成帧：数据链路层将网络层接收到的数据封装成帧，并为每个帧添加起始和结束标记，目的是将数据划分为更小单元进行传输，便于识别和处理。

• 透明传输：通过透明传输来确保数据在物理链路层的准确传输，意味着数据不会被进行修改或干扰，保持原始数据的完整性，使用特殊字节填充技术，一避免数据中的特殊字符与控制字符发生混淆。

• 差错检测：用于检测在数据传输过程中可能引入的位错误。

（5）.采用CRC检验法，判断传输过程中是否出现比特差错；

（6）.使用CSMACD协议，已知最远两端距离，数据发送速率，以及传播速率，计算最短帧长。

（7）.已知网络设备的数据传输速率，计算多个站点的总带宽

（8）.根据交换机的自学习原理，已知网络拓补结构，当有帧在以太网传输时，以太网交换机的交换表自学习的结果。

3.掌握网络拓补结构设计。IP地址划分，交换机配置及路由器配置等技术

（1）.简述集线器、交换机、路由器的功能和区别，以及工作在哪个层

• 集线器：功能：集线器是一个简单的网络设备，用于将多个网络设备连接在一起形成局域网。它接收来自一个端口的数据，并将数据广播到其他所有端口上，无论数据包是否是发给特定设备的。 工作层次：物理层（第一层）

• 路由器：功能：路由器连接不同的网络，并根据网络地址（IP地址）转发数据包。它能够选择最佳路径将数据包从一个网络发送到另一个网络，并能够在网络之间进行流量控制和管理。 工作层：网络层（第三层）。

• 交换机：功能：交换机也用于连接多个网络设备，但它更智能。它可以理解数据包的目的地并有选择性地将数据包发送到特定设备，只在必要时广播数据包。这样可以提高网络性能并增强安全性。 工作层次：数据链路层（第二层），有时也能够在网络层（第三层）进行操作。

• 区别：集线器主要用于物理层的简单连接，交换机在数据链路层提供更智能的数据包转发，而路由器在网络层管理不同网络之间的通信并进行数据包的选择性传输。

（2）.已知IP数据报长度，网络最大传送单元长度，计算划分为几个数据报片，每个·数据报片长度，片偏移等字段的值（如习题4-20）

（3）.给定IP地址块，子网掩码，以及各子网需要的IP地址数，对地址块为子网划分子地址块，计算每个子网的最小地址和最大地址等；（如习题4-19、4-25、4-26、4-33、4-44）

（4）.给定一个路由表，收到一个分组，计算该分组的下一跳；（如习题4-18、4-49）

（5）.给定一个地址块，计算地址块中最小地址和最大地址，地址掩码，以及地址块中有多少个地址等；（如习题4-31）

（6）.利用RIP协议的工作原理，更新路由表；（如习题4-37）

（7）.已知路由器的转发表，根据表项还原网络和路由器的连接拓扑，标出必要的IP地址和接口等；（如习题4-24）

（8）.已知地址块，计算最大可能的聚合结果；（如习题4-22）

（9）.已知网络拓扑结构，计算路由器的路由表，以及收到分组时，如何根据其目的IP地址转发。（如习题4-48）

4.理解并掌握进程通信的相关概念及可靠传输的工作原理，能够利用数学建模方法和滑动窗口知识，从传输效率。资源利用率等方面对方案进行理性分析和设计，解决数据传输中存在的拥塞控制、流量控制等问题

（1）.论述TCP协议与UDP协议的区别；

• TCP协议是面向连接的传输协议，并且提供的是可靠的传输服务，即在传输数据发生丢失时，重新传递该数据，适用于业务比较高的，比如电子邮件，网页浏览，文件传输等；

• UDP是面向非连接的，没有差错重传机制，适用于对速率要求比较高但能容忍部分丢包业务，如视频会议，在线播放。

（2）.举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP；（如习题5-05）

• 视频游戏： 实时性要求高：在线游戏对延迟非常敏感，因此它们通常选择UDP。虽然UDP不提供数据包的可靠性保证，但游戏可以通过快速传输新的数据来弥补数据包丢失的影响，以保持游戏的实时性。 音频/视频流传输：

实时性优先：音频和视频流应用程序（如VoIP、视频会议、流媒体等）通常使用UDP。它们更关注实时传输而非数据的完整性。即使在传输过程中丢失了一些数据包，也会选择持续传输新的数据，以避免较长的延迟。 DNS（域名系统）：

速度优先：DNS通常使用UDP进行域名解析。虽然数据包可能会丢失，但DNS请求通常很小，且对于快速响应更为重要。 实时传感器数据：

实时性要求高：一些传感器数据的实时性对于某些应用非常重要。在这种情况下，即使部分数据丢失，也更重视传输速度和实时更新，而不是等待数据的完整性。

（3）.TCP连接过程分为哪几个阶段；（连接建立、数据传送和连接释放）

• 1. 连接建立阶段： SYN（同步）：客户端发送一个SYN报文段给服务器，表明客户端希望建立连接，并指明自己的初始序列号。 SYN-ACK（同步-确认）：服务器收到SYN报文段后，如果同意建立连接，会回复一个SYN-ACK报文段，其中包含确认号（ACK）和自己的初始序列号。 ACK（确认）：客户端收到服务器的SYN-ACK后，发送一个确认报文段，确认收到服务器的响应。至此，连接建立成功。

1. 数据传送阶段： 在连接建立成功后，数据可以在客户端和服务器之间传输。TCP会根据序列号和确认号来保证数据的可靠传输，同时进行流量控制和拥塞控制。

2. 连接释放阶段： FIN（结束）：当一方（客户端或服务器）决定关闭连接时，会发送一个FIN报文段给另一方，表明自己不再有数据要发送了。 ACK（确认）：接收到FIN的一方会发送一个ACK报文段作为确认。 FIN（结束）：接收到确认的一方在完成数据传输后也会发送一个FIN报文段。 ACK（确认）：最后，接收到FIN的一方发送确认，表示连接关闭。至此，连接释放完成。

（4）.理解TCP的累积确认机制，如已知TCP报文段的序号，计算报文段携带的数据长度，已知接收情况，计算确认报文的确认号等；（如习题5-23）

（5）.简述流量控制与拥塞控制的区别及其特点；

• 流量控制是端到端的问题，是接收端抑制发送端发送数据的速率，以便接收端来得及接收；拥塞控制是一个全局性的过程，涉及所有主机、所有路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。流量控制是让发送方发送速率不要太快，接收方来得及接收；拥塞控制是防止过多的数据注入到网络，使网络中的路由器或链路不过载。

（6）.TCP的拥塞控制方法有哪些

• 四个算法，包括慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复，这个具体解释的话就是课本上的一个大图，考试应该应该不会出太难的。

（7）.已知TCP的拥塞窗口和RTT的关系，计算TCP慢开始阶段的时间间隔、拥塞避免阶段的时间间隔，判断如何检测到丢失报文段，计算改变后的门限值等；（如习题5-39）

（8）.TCP是如何建立连接的，画出TCP建立连接的过程图；（理解图5-28讲述的连接建立过程，如习题5-41）

（9）.TCP是如何释放连接的，画出TCP释放连接的过程图。（理解图5-29讲述的连接释放过程，如习题5-42）

5.充分理解并掌握计算机网络中基本协议和相关算法基础，能够对实际工程题进行综合分析

（1）.论述IP地址、MAC地址、域名之间的区别，以及它们之间通过什么协议进行转换；

• 1.IP地址：IP地址是互联网上用于识别和定位计算机的32位地址。它分为两部分：网络地址和主机地址。IP地址用于在网络层进行数据包的路由和转发。 2.MAC地址：MAC地址是网络设备（如计算机、路由器等）的物理地址，通常由设备的网卡决定。MAC地址是唯一的，用于在数据链路层进行数据帧的传输。 3.域名：域名是易于记忆的字符串，用于标识互联网上的计算机或服务。域名系统（DNS）将域名转换为IP地址，以便通过IP地址进行通信。 它们之间的转换通过以下协议进行： 1.ARP（地址解析协议）：ARP用于将32位的IP地址转换为MAC地址。当主机需要将IP数据包发送到另一台主机时，它首先通过ARP请求在本地网络中查找目标主机的MAC地址。 2.RARP（逆地址解析协议）：RARP用于将MAC地址转换为IP地址。它通常用于无盘工作站或其他无法通过DHCP获得IP地址的设备，这些设备可以通过RARP服务器将MAC地址转换为IP地址。 3.DNS（域名系统）：DNS用于将域名转换为IP地址。当用户在浏览器中输入域名时，DNS服务器会将域名解析为相应的IP地址，以便浏览器能够与目标服务器建立连接。

（2）.每层有哪些典型的协议，或者给出协议，知道协议属于哪个层，如ICMP、SMTP等等；

• 物理层：Internet、Token、ATM

• 数据链路层：PPP、SLIP、CSMA/CD

• 网络层：IP、ICMP、ARP

• 传输层：TCP、UDP

• 应用层：HTTP、SMTP、DNS

（3）.论述面向连接服务和无连接服务的区别，并知道典型协议是属于面向连接的还是无连接的；

• 面向连接服务：要求在通信双方之间建立明确的连接，然后才能进行数据传输。这种服务的特点是静态地分配资源，即在传输前需要建立连接，适用于在一段时间内向同一目的地址发送大量数据的情况。例如，电话系统就是一个典型的面向连接的服务，打电话前需要先建立通话连接，通话结束后需要断开连接。此外，面向连接的服务还包括可靠的传输方式，能够确保报文完整、顺序正确、无重复或丢失，接收方需要向发送方确认收到消息。

• 无连接服务：无连接的服务则不需要先建立连接，数据可以在任意两个端点之间直接传输。这种服务的典型特点是动态地分配资源，适用于发送少量零星报文的情况。例如，邮件系统就是一个无连接的服务，发送邮件时不需要事先建立连接，邮件直接发送到目的地址。此外，无连接的服务通常不可靠，不保证数据能够到达目的地，也不保证数据的顺序和完整性。

• 区别：主要在于通信方式和可靠性

（4）.一些典型协议是基于哪个协议的，也就是其调用下层哪个协议，比如，TCP和UDP都是使用IP，FTP是使用TCP，DNS使用UDP等等。

• TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是基于IP（Internet Protocol，互联网协议）的面向连接的协议。TCP提供了一种可靠的、有序的和错误校验的数据传输方式，确保数据在网络中的可靠传输。 HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）通常基于TCP协议。HTTP是一个无连接的协议，通过TCP连接在客户端和服务器之间传输网页内容。 FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）通常基于TCP协议。FTP是一种无连接的协议，通过TCP连接在客户端和服务器之间传输文件。 SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）通常基于TCP协议。SMTP是一种无连接的协议，通过TCP连接在邮件服务器之间传输电子邮件。 DNS（Domain Name System，域名系统）通常基于UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）协议。DNS是一种无连接的协议，通过UDP在客户端和服务器之间查询域名对应的IP地址。