1、计算机网络课程复习提纲115周 计算机网络课程复习提纲（前十五周）一、 题型：1. 选择题（20分，每题一分）2. 判断题（15分，每题一分）3. 名词解释 （20分，每小题4分）4. 问答题（30分，每小题6分）5. 综合题（15分）二、 复习范围：（PPT）第一章：1. 计算机网络的基本概念1) 计算机网络的不同定义：a) 最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。b) 因特网(Internet)是“网络的网络”。2. 常见网络拓扑结构1) 标准的拓扑结构(点对点连接最简单的)a) 总线拓扑结构b) 星形拓扑结构c) 环形拓扑结构d) 无线拓扑结构2) 主要拓扑结构的扩
2、展a) 扩展的星形拓扑结构b) 网状拓扑结构c) 星形总线拓扑结构d) 星形环拓扑结构3. 两种通信方式（具体内容也要求了解） 在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：1) 客户服务器方式（C/S 方式），即Client/Server方式。 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。例如，通信方式。 客户软件的特点a) 在进行通信时临时成为客户，但它也可在本地进行其他的计算。b) 被用户调用并在用户的计算机上运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信。c) 可与多个服务器进行通信。d) 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。 服务器软件
3、的特点a) 是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。b) 在共享计算机上运行。当系统启动时即自动调用并一直不断地运行着。c) 被动地等待并接受来自多个客户的通信请求。d) 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。2) 对等方式（P2P 方式），即 Peer-to-Peer方式。 a) 对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。b) 只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。c) 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。 4. 电路交换、报文交换
4、、分组交换的区别 电路交换的主要特点1) 两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。 N 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。2) 使用交换机：当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。 3) “交换”的含义：在这里，“交换”(switching)的含义就是转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 4) 电路交换的特点：电路交换必定是面向连接的。 5) 电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接6) 电路交换传送计算机数据效率低：计算机数据具有突发性，这导致通信线路的利用率
5、很低。 分组交换(packet switching)的出现7) 电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。但计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，计算机网络需要使用更加有效的连网技术。这就导致分组交换的问世。8) 分组交换的主要特点：在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 9) 添加首部构成分组：每一个数据段前面添加上首部构成分组。10) 分组交换的传输单元：a) 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。b) 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。11) 请注意首部的位置：接收端在发送端的左
6、方时，首部往往画在分组的左方；接收端在发送端的右方时，首部往往画在分组的右方。12) 分组首部的重要性：a) 每一个分组的首部都含有地址等控制信息。b) 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。c) 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。13) 收到分组后剥去首部：接收端收到分组后剥去首部还原成报文。14) 分组交换的优点：a) 高效：动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 b) 灵活：以分组为传送单位和查找路由。c) 迅速：不必先建立连接就能向其他主机发送分组。d) 可靠：保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生
7、存性。 15) 分组交换带来的问题：a) 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 b) 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。 16) 在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。 报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。 17) 三种交换的比较 连接建立、数据传送、连接释放的不同数据传送的特点：电路比特流直达终点；分组、报文中间有存储、转发。5. 计算机网络的分类（尤其是按传输距离分）1) 不同作用范围的网络 2) 从网络的使用者进行分类 3) 不同
8、作用范围的网络：a) 广域网 WAN (Wide Area Network)100km、country/1000km、continent包括主计算机(Host) ，通信子网(communication subnet)。b) 局域网 LAN (Local Area Network) 10m、room/100m、building/1000m、campusc) 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)10km、cityd) 个人区域网 PAN (Personal Area Network) 1m、1m2 6. OSI模型与TCP模型1) 开放系统互连参考模型：OSI2)
9、 只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。3) 在市场化方面 OSI 却失败了。a) OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力；b) OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；c) OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场；d) OSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。 4) OSI参考模型：1物理层，2数据链路层，3网络层，4传输层，5会话层，6表示层，7应用层5) 两种国际标准：a) 法律上的国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。b) 是非国际标准
10、TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。TCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准。6) TCP/IP参考模型的缺点（为什么TCP/IP模型没有在世界上流行）： a) 没有区分服务、接口和协议 b) 不是一个通用的模型 c) 主机网络层不是真正的层 d) 没有提及物理层和数据链路层 e) 一些未良好实现的协议难以替换 7. 计算机网络模型分层的好处：1) 各层之间是独立的。2) 灵活性好。3) 结构上可分割开。4) 易于实现和维护。5) 能促进标准化工作。 8. 计算机网络体系结构1) 计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 2) 体
11、系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。3) 实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。4) 五层协议的体系结构：应用层(application layer)、运输层(transport layer)、网络层(network layer)、数据链路层(data link layer)、物理层(physical layer) 9. 协议1) 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 2) 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。3) 要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。 4) 本层的服
12、务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。5) 下面的协议对上面的服务用户是透明的。 6) 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。7) 协议很复杂 a) 协议必须把所有不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。 b) 看一个计算机网络协议是否正确，不能光看在正常情况下是否正确，而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。 第二章：1. 单工通信、半双工通信、双工通信1) 单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。2) 双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。3) 双向同时通信（
13、全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。2. 常用有线传输介质1) 双绞线a) 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)b) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) 可以传输模拟信号和数字信号 2) 同轴电缆a) 50 同轴电缆，应用于传输数字信号b) 75 同轴电缆，应用于传输模拟信号3) 光纤3. FDM和TDM1) 频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing) a) 用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。b) 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请
14、注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。 2) 时分复用TDM(Time Division Multiplexing) a) 时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。b) 每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。c) TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。d) 时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。第三章：1. 数据链路层提供的3种基本服务1) 无确认的无连接服务:源机器向目标机器发送独立的帧，目标机器并不对这些帧进行确认。事先不需要建立
15、逻辑连接，事后也不用释放逻辑连接。 2) 有确认的无连接服务:与无确认的无连接服务不同的是，源机器向目标机器所发送的每一帧都需要单独确认。 3) 有确认的面向连接的服务:源机器和目标机器在传输数据之前首先建立一个连接，该连接上发送的每一帧都被编号，数据链路层保证每一帧都会真正被接到，而且保证每一帧只被接收一次，并且所有的帧都按照正确的顺序被接收。2. 数据链路层的错误控制1) 如何保证所有的帧最终都能按照正确的顺序交付给目的机器的网络层？ a) 对于无确认和无连接的服务可以不处理 b) 对于可靠的面向连接的服务必须处理 2) 处理方法：向数据发送方提供接收情况的反馈信息(确认帧) a) 计时器
16、 b) 各帧编号3) 采用定时器和序号的主要目的是保证每帧最终都能恰好一次地被正确传送给目的地网络层。3. 滑动窗口协议(slide window protocol)1) 它是一类双向协议的总称（三个协议，分别是1位滑动窗口协议、使用回退n帧技术的协议、使用选择性重传的协议）。在这三个协议中，每个外发的帧都包含一个序列号，其范围从0到某一个最大值。最大值通常是2n-1.2) 本质：在任何时刻，发送方总是维持着一组序列号，分别对应于允许它发送的帧。3) 前提：协议必须要按分组从网络层传送给发送机器上的数据链路层的顺序，把这些分组递交给目的机器的网络层。4) 处理：数据帧出错、数据帧丢失、确认帧丢
17、失等情况。5) 组成： a) 发送窗口：发送窗口的大小 WT 代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。 发送窗口用来对发送端进行流量控制。 b) 接收窗口：每个接收过程维持一个接收窗口，对应于一组允许接收的相应的序号的帧。在连续 ARQ 协议中，接收窗口的大小 WR = 1。 只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃它。 每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前（即向右方）滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。6) 滑动窗口协议使数据链路层在发送和接收帧的顺序方面有了更多的自由，但不能放弃两大基本原则：a) 数据链路层协议将分组递交给网络层的次
18、序必须与发送机器上分组被传递给数据链路层的次序相同。b) 它必须按照发送的顺序递交所有的帧。7) 滑动窗口的重要特性：a) 只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。b) 收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议称为滑动窗口协议。c) 当发送窗口和接收窗口的大小都等于 1时，就是停止等待协议。 4. CSMA/CD1) 带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)协议：在上述协议（I持续CSMA，P持续CSMA）的基础上，对在传送数据的过程中进行改进。即站点在传送数据时，检测到冲突后就取消传送。 2) CSMA/CD优点：节省时间、节省带宽。
19、3) CSMA/CD广泛应用于局域网的MAC子层。4) CSMA最主要的缺点: 如果两台计算机都检测出传输介质空闲的状态，就会几乎同时都开始传送数据，于是会发生冲突。5) CSMA/CD包含两个方面的内容：CSMA和CD。a) 总线型局域网中，当某一个节点要发送数据时，它首先要先去检测网络上的介质是否有数据正在传送，然后决定是否将数据送上网络。如果没有任何数据在传送（即处于空闲状态），则立即抢占信道发送数据；如果信道正忙（即处于忙碌状态），则需要等待直至信道空闲再发数据 b) 往往同时会有多个节点侦听到信道空闲并发送数据，这就可能发生冲突。怎么办？就是在发送数据的同时，进行冲突检测，一旦发现冲
20、突，立刻停止发送，并等待冲突平息以后，再进行CSMA/CD，直至将数据成功地发送出去为止。 6) CSMA/CD特点小结：先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发。5. 网桥的工作原理1) 在数据链路层扩展局域网是使用网桥。2) 网桥(bridge)：多个局域网通过一种工作在数据链路层的设备连接起来，这个设备叫。3) 网桥用于连接多个局域网。 原因：a) 各个部门具有自己独立的不同类型的局域网 b) 可将分布较远的局域网连接起来，降低费用 c) 可以调节载荷 d) 增加局域网工作的总物理距离（当两台计算机的距离超过2500m时必须通过网桥将这个局域网分离以保证网络的正常工作。） e) 可靠
21、性 f) 网桥有助于安全保密4) 网桥的优点： a) 过滤通信量。 b) 扩大了物理范围。不受介质访问子层中冲突域的限制而扩展网长，对于网站众多的共享LAN 可以隔离LAN 段，为每一个LAN段提供相同的带宽，提高了网络效率。 c) 提高了可靠性。具有存储、转发、过滤功能，使应当发送到另一LAN的信息正确转发,均衡网络负载,隔离网段的作用。d) 可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。5) 使用网桥带来的缺点： a) 存储转发增加了时延。 b) 在MAC 子层并没有流量控制功能。 c) 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时
22、延更大。d) 网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。 6) 网桥面临的问题： a) 各种局域网采用了不通的帧格式； b) 互连的局域网并非必须按相同的数据传输速率运行 ；c) 各个802局域网有不同的最大帧长度，分别为1500，8191，5000。解决办法：丢弃无法转发的帧；d) 安全问题(802.11、802.16支持数据链路层的加密功能；而802.3不支持。)；e) 服务质量问题。（各个802.11和802.16都提供了服务质量特性，但形式不同；而802.3没有服务质量概念。）6. 集线器与交换
23、机的区别1) 集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。中间是Hub。集线器使用了大规模集成电路芯片，因此这样的硬件设备的可靠性已大大提高了。2) 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。若在发送过程中出现冲突，就必须停止发送和进行退避。 3) 交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层）。以太网交换机通常都有十几个接口。因此，以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。4) 集线器：物理层，交换机：数据链层第四章：1. 存储-转发机制1) 如果有一台主机要发送一个分组，那么它将分组传送给最近的路由器，该路由器或在它
24、自己的LAN上，或在一条通向承运商的点到点链路上。2) 该分组被存储在路由器上，直到它完全到达路由器为止，所以路由器可以验证它的校验和。3) 然后它被沿路转发到下一台路由器，直到到达目标主机为止，最后在目标主机上它被递交给相应的进程。2. 数据报和虚电路传输方式及特点 面向连接的服务因特网委员会支持 （虚电路服务）1) 让网络负责可靠交付 a) 面向连接的通信方式 b) 建立虚电路(Virtual Circuit)，以保证双方通信所需的一切网络资源。 c) 如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点。 2) 提供虚电路服务的特点 a) 主机 H1 先向主机 H5 发出一
25、个特定格式的控制信息分组，要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。 b) 同理，主机 H2 和主机 H6 通信之前，也要建立虚电路。c) 在虚电路建立后，网络向用户提供的服务就好像在两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。所有发送的分组都按顺序进入管道，然后按照先进先出的原则沿着此管道传送到目的站主机。d) 到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致，因此网络提供虚电路服务对通信的服务质量 QoS (Quality of Service)有较好的保证。3) 虚电路是逻辑连接a) 虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存
26、储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。b) 请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。 无连接的服务电信公司支持（数据报服务）4) 因特网采用的设计思路a) 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。b) 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。c) 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。5) 提供数据报服务的特点a) 网络随时接受主机发送的分组
27、（即数据报）网络为每个分组独立地选择路由。b) 网络尽最大努力地将分组交付给目的主机，但网络对源主机没有任何承诺。c) 网络不保证所传送的分组不丢失，也不保证按源主机发送分组的先后顺序，以及在时限内必须将分组交付给目的主机。d) 当网络发生拥塞时，网络中的结点可根据情况将一些分组丢弃e) 数据报提供的服务是不可靠的，它不能保证服务质量。实际上“尽最大努力交付”的服务，就是没有质量保证的服务。3. 网络互联1) 网络互联的原因 多种不同网络（协议）存在的原因a) 历史原因：不同公司的网络产品大量使用；b) 价格原因：网络产品价格低，更多的人有权决定使用何种网络；c) 技术原因：不同网络采用不同技
28、术、不同硬件、不同协议。 不同的网络(协议)： a) 几乎所有UNIX厂商都运行TCP/IP协议 b) 很多大商业机构仍然使用运行IBM SNA的主机型计算机 c) 个人计算机组成的局域网以TCP/IP为主，但还有运行Novell NCP/IPX或AppleTalk d) 电信局支持的ATM网络2) 网络互联的类型：LAN-LAN 、LAN-WAN 、WAN-WAN 、LAN-WAN-LAN 3) 路由器在网络互连中的作用直接交付和间接交付 4) 虚拟互连网络的意义 a) 虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用 IP 协议就可以
29、使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。b) 使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。c) 使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具体的网络异构细节。 5) 网络互相连接起来要使用一些中间设备，中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。a) 物理层中继系统：转发器(repeater)。b) 数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。c) 网络层中继系统：路由器(router)。d) 网络层以上的中继系统：网关(gateway)。 4. 拥塞和抖动概念1) 拥塞(congestion) ：网络上有太
30、多的包时，性能会下降，这种情况称为拥塞。2) 抖动：分组到达时间的变化量（即标准偏差）。5. IP地址及其划分1) IP 地址及其表示方法 a) 我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。b) IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配 2) IP 地址的编址方法 a) 分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。b) 子网的划分。
31、这是对最基本的编址方法的改进，其标准RFC 950在 1985 年通过。c) 构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1993 年提出后很快就得到推广应用。3) 分类 IP 地址 a) 每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。b) 两级的 IP 地址可以记为：IP 地址 := , 4) IP 地址的一些重要特点 IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：a) IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。b) 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发
