[网络协议][02]网络原理（自考）重点笔记

目录

特殊符说明

100° 必知必会

* 重点

** 难点

网络概述

基本概念

网络结构 100°

三个关键概念：网络边缘、接入网络、网络核心。

网络边缘：为用户提供网络应用服务。

接入网络：实现网络边缘与网络核心的连接与接入。

核心网络：实现网络边缘中主机间的数据中继与转发。

网络分类 *

按覆盖范围：个域、局域、城域、广域

按拓扑结构：星、总、环、网、树、混。

==应试技巧：==悉知拓扑结构的优缺点，以及应用场景和应用情况，比如：网状结构多应用于广域网、核心网络。

此图必考：

数据交换技术 100° *

数据交换网络是一个数据中继和转发的“中间网络”，这个网络不关心所传输的数据内容，只提供数据中继与交换的功能。网络的目的就是实现主机间数据传输、信息交换。

数据交换技术有3种：

1. 电路交换
2. 报文交换
3. 分组交换

衍生出3种网络：

1. 电路交换网络（最早用）
2. 报文交换网络（最没有）
3. 分组交换网络（最有用）（*，报文交换网络的升级版）

电路交换

原理及特点

报文交换

原理及特点

分组交换

原理及特点

体系结构 100° * **

OSI参考模型 100° * **

OSI参考模型（自下而上：物数网传会表应）每一层提供什么样的服务，以及解决什么问题要烂熟于心：

通信功能	功能/服务	协议数据单元	图
物理层	在传输介质上 实现无结构比特流传输	比特流
数据链路层	实现相邻结点间数据的可靠传输。 组帧。链路接入。 可靠交付。差错控制。	数据帧
网络层	路由和转发	分组
传输层	寻址、 报文的分组、重组、差错检测； 端到端的可靠数据传输、 流量控制、拥塞控制； 复用与分解	数据段/报文段
会话层	-	-	-
表示层	-		-
应用层	-	报文

TCP/IP 参考模型

网络性能 100° *

单位换算 100° *

时间单位换算

秒单位换算：ms(毫秒),μs(微秒),ns(纳秒),ps(皮秒)

1,000,000 微秒 = 1秒

数据量单位换算

数据率单位换算

速率（带宽）

比特：计算机中数据量的单位。即信息论中信息量的单位。一个比特即为二进制数字中的0或者1。

常用的数据量单位：

速率：单位时间内传输的数据量，描述网络传输数据的快慢单位：bit/s（位每秒），也叫比特率。

其他单位有bit/s 、 Mbit/s 、 Gbit/s 、 Tbit/s，

1 Tbit/s=10³ Gbit/s = 10⁶ Mbit/s = 10⁹ kbit/s =10¹² bit/s，

T = 10¹² (bit)； G = 10⁹(bit)； M = 10⁶(bit)； k = 10³(bit)。

常用的数据率单位：

数据率与数据量的计算：

时延

计算机中的时延：指数据从网络的一个结点到达另一个结点所需的时间，是评价网络性能的重要指标。

1. 跳步：两结点间的直接链路，称“跳步”。
2. 分组的每跳传输过程产生4类时延：结点处理时延、排队时延、传输时延、传播时延。

传输时延

概念：从传输该分组第一位开始，到传输完该分组最后一位为止。

公式：传输时延d_t = 分组长度 L / 链路带宽 R

设：分组长度L bit ，链路带宽 R bit/s ，则：传输时延d_t = L/R 。

例如：L=3600bitR=600bit/s，d_t=3600/600=6s

传播时延

概念：信号，经过一定距离的物理链路到接收端所需的时间。

公式：传播时延d_P = 链路长度D m / 信号传播速度V m/s

==应试技巧：==注意单位换算，记住：时间=路程/速度，在计算机世界里，也遵照这这个准则。

设：两结点间的物理链路长度为D m ，链路带宽 V m/s ，则：传播时延 = D/V 。

例如：D=3000m，V=150m/s，d_p=3000/150=20s

（传播）时延带宽积

概念：时延带宽积，表示一段传输链路可容纳的数据位数。

公式：时延带宽积G = 传播时延 d_P ?? 带宽 R

==应试技巧：==传播时延??带宽。时延带宽积可以用来表示一段链路可容纳的数据位数。

G=d_p??R?

丢包率(𝜼)

最大吞吐量 100° *

$$Thr=min(R1,R2,...,Rn)；其中，R1,R2,...,Rn是各链路的数据传输速率$$

可靠数据传输 100° *

不仅限于传输层，可靠数据传输原理在整个网络体系都适用。

原理

不可靠传输的主要表现：比特差错、乱序、数据丢失。

而差错检测、确认、重传、序号、计时器是实现可靠数据传输的主要措施

• 差错检测：用 差错编码 检测数据比特。

• 确认：收方 向 发方 反馈数据接收情况。

• 重传： 发方 向 收方 重传未正确接收的数据。

• 序号：保证数据按序提交。

• 计时器：解决数据丢失问题。

停-等协议

停-等协议是最简单的ARQ自动重传协议。

信道利用率

说明：

• T_D：发送数据的时延；
• T_A ：发送ACK的时延；
• RTT：收发往返时间；

• 滑动窗口协议
  • GBN协议
  • S R协议

收发双方都要维护一个窗口，其中W_T为发方窗口，W_R为收方窗口。

GBN协议（接收窗口=1）

无差错情况：

发方窗口取值：1 ＜ W_T ≤ 2ⁿ-1, n是分组序号的比特数量

收方窗口取值： W_R = 1 GBN协议，的收方窗口取值仅可为1

GBN采用的是累计确认方式，判断收方正确接收多少个数据分组。ACK_n代表收方正确接收序号n及之前数据分组。比如：

发方接收到ACK₄ ,代表收方正确接收序号4及之前的数据分组。

SR协议（接收窗口＞1）

发方窗口取值：1 ＜ W_T ≤ 2ⁿ-1, n是分组序号的比特数量

收方窗口取值：1＜W_R≤W_T

信道利用率 100° **

信道利用率：发方利用信道发送数据的时间 / 总时间。

设：发方窗口：W_s ； 发方发送报文的时间（传输时延）: t_Seg；收方发送ACK的时间：t_ACK

则：信道利用率公式：U_Sender =W_s + t_Seg / t_Seg + t_ACK +RTT

结论：信道利用率与发送窗口大小有关。即W_s 足够大，可使 W_s + t_Seg ≥ t_Seg + t_ACK +RTT ，此时信道利用率100%。

题

解题思路：信道利用率公式；滑动窗口协议的窗口大小与序列号空间存在约束关系：W_S +W_R ≤ 2^k。

题

网络应用

DNS域名系统 100° **

将域名解析为IP地址，因为用户总是记不住IP地址，所以需要域名系统来完成这个任务。我能记住www.baidu.com，但记不住112.34.113.2。

使用host解析域名：

host www.baidu.com

域名分类

根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器、中间域名服务器

域名服务器

一个服务器所负责管辖的范围称为区（zone）。每个区会设置相应的权威域名服务器，用以保存域名与ip的映射关系。

任何一台主机在进行网络地址配置时，都会配置默认域名服务器。

**根域名服务器（a_{m）：**最重要、数量极其有限，每个根域名服务器知道所有顶级域名服务器的域名和IP地址，在因特网是有13个不同IP地址的根域名服务器，从a}m，比如a.rootservers.net b.rootservers.net ··· m.rootservers.net。

**顶级域名服务器：**管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。

**权威域名服务器：**负责一个区的域名服务器，保存该区中的所有主机的域名到IP地址的映射。任何一个拥有域名的主机，其域名与IP的映射关系都存储在网络的权威域名服务器上。

中间域名服务器：

域名解析

• 迭代解析
• 递归解析

Cookie *

Cookie：小型文本文件。由Web服务器生成，发给浏览器。并存储在用户本地的数据。Web应用引入Cookie机制，是为了跟踪用户行为。关于Cookie技术参看这篇。

Cookie用途（1904卷简答：Cookie的用途）

1. 使用Cookie ID 统计网站的实际访问人数
2. 使用Cookie限制某些特定用户访问
3. 使用Cookie存储用户的行为及偏好
4. 使用Cookie记录登录账户的信息
5. 使用Cookie实现购物车功能

HTTP 100° *

• 非持久连接：每一次请求都要重新建立连接。
• 持久连接：
  1. 非流水式：接到请求响应后，才能发出下一个请求。
  2. 流水式：无需等待请求响应即可连续依次发送请求。

?

电子邮件 100° *

电子邮件系统结构：主要包括邮件服务器、简单邮件传输协议（SMTP）、用户代理、邮件读取协议。

• 邮件服务器：发送和接收邮件，是电子邮件体系结构的核心。
• 邮件传输协议（SMTP25）：实现邮件服务器间发送邮件的应用层协议。
• 用户代理：为用户提供使用电子邮件的接口，典型的有：Outlook、Apple Mail、Fox Mail
• 邮件读取协议：POP3、IMAP、HTTP

MIME

MIME定义了将非7位ASCII码内容转换为7位ASCII码的编码规则。

FTP 100° *

文件传输协议（FTP）可实现两主机间文件互传。

带外控制：控制命令与数据分离，即使用两条TCP连接分别传输控制命令与数据。

FTP与端口21建立持久连接，用于传输控制命令。

FTP与端口20建立非持久连接，用于传输数据。

P2P

Socket

api

参考这篇。

基于TPC(2010)

基于UDP(2104)

套接字类型

• 流式套接字 —— TCP
• 数据报式套接字 —— UDP
• 原始套接字

传输层 100° *

常见的默认端口号 *

UDP

概念

UDP协议提供了无连接、不可靠、数据报尽力传输服务。收方双方通信时，直接进行数据传输。

优点

1. **可控。**可以控制进程的数据传输机制。
2. **实时性高。**不用建立连接。
3. **开销小。**不用维护通信链路。

多路复用与分解

<!-- UDP 套接字 ：使用二元组实现精准分解-->
<目的ip，目的port> 

分配UDP套接字的端口号有2种方式 *：

① 创建UDP套接字时，传输层为其分配端口号

② 创建UDP套件字时，调用bind()指定端口号。

应用

IP电话、视频会议。（实时性）

UDP数据报 *

TCP

概念 (1904卷：简述TCP面向连接服务)

面向连接、可靠、有序的字节流服务。收方双方在通信前，先建立传输链路，再进行数据传输，结束后拆除链路。是全双工通信服务。

多路复用与分解

<!-- TCP 套接字 ：使用四元组实现精准分解-->
<源ip，源port，目的ip，目的port>

说明：源ip，目的ip 是TCP报文段的IP的首部字段；源port，目的port封装了TCP报文段的首部字段

TCP报文段 *

应试

思路

16进制转10进制，需记住：0-9 10-15（A-F）。

再用 IP长度-（IP头+TCP头）=TCP数据部分的长度。

题目

这道题有待理解，解题思路是啥不太清楚。

TCP流量控制

让发送方的发送速率不要太快，让接收方来得及接收。

发方发得太快，收方可能来不及接收，导致数据丢失。因此需引入流量控制协调双方的数据收发速度。使用滑动窗口机制实现流量控制。

TCP可靠数据传输

基于“以字节为单位的滑动窗口”实现可靠数据传输。

利用差错检测、确认、序号、重传、计时器实现可靠数据传输。

TCP拥塞控制 100° * **

拥塞控制：合理调度、规范、调整网络中发送数据的主机数、发送速率、数据量。

拥塞控制与不控制的差别：

TCP 四种拥塞控制算法实现拥塞控制。

慢启动

**在慢开始阶段，**每经过1个RTT，阈值+2（2倍）。

拥塞避免

在拥塞避免阶段，每经过1个RTT，阈值+1。默认阈值为16。当阈值等于16时，进入拥塞避免阶段，在拥塞避免阶段，每经过一个RTT，阈值+1。

快速重传

…

快速恢复

在拥塞避免阶段，若发方收到3次重复ACK，则说明网络拥塞，需将阈值减半，并进入拥塞避免阶段。

拥塞控制算法：*

不管是哪个阶段，其目的就是调整“拥塞窗口”，以避免拥塞或尽快消除已发送的拥塞。

应试

（1）：SA 慢启动 BC 拥塞避免 FG 慢启动

（2）：

• A 三个重复ACK表征的丢包
• C 三个重复ACK表征的丢包
• E 计时器超时
• G 拥塞窗口达到阈值，指数加速变线性加速

（3）：一样。

（4）：需要不停地改变。

TCP 三次握手四次挥手 100° **

TCP Socket API *

TCP客户与服务器的典型Socket API调用过程

网络层 **

网络层基本服务

实现分组在各个网络之间传输：

• 转发：将分组从路由器的输入端口转移到输出端口。
• 路由选择：通过路由算法来确定分组从源到目的地址的路径。

二者关系：分组经由路由选择，再转发到指定主机上。

【提示】internet使用TCP/IP协议栈，是目前用户数量最多的互联网。TCP/IP协议栈的网络层使用的是IP协议。

2个分组交换网络 100° **

面向连接的虚电路服务与面向无连接的数据报服务。

面向无连接的数据报服务

核心思想：可靠通信由用户主机保证。

实际应用：Internet。

【错题】

【解释】无连接的数据报服务（网络）是不需要建立连接。

【错题】

面向连接的虚电路服务

二者区别 100°

这是一个考点，二者最本质的区别是：顺序控制、流量控制、差错控制由谁（是主机还是网络）来维护。虚电路网络的可靠通信主要由网络保证，而数据报网络的可靠通信主要由主机保证。对于虚电路网络，顺序控制、流量控制、差错控制均由网络自身保证；对于数据报网络，仅实现路由与转发。

网络层拥塞控制

拥塞控制即用户主机或网络结点通过采取措施避免拥塞发生，或对已发生的拥塞进行处理

拥塞原因

发生拥塞的原因有4：* 缓宽结障。

1. （缓存）缓冲区的容量有限
2. （带宽）传输线路的带宽有限
3. （结点）网络结点处理能力有限
4. （故障）出现网络故障

拥塞控制措施：

准入控制：广泛应用于虚电路网络的拥塞**预防**技术。若新建立的虚电路会导致网络拥塞，则拒绝建立。

流量调节：网络拥塞时，通过调整发方发送数据的速率来消除拥塞。

负载脱落：选择性地放弃数据报，减轻网络负载。

【*】准入控制是所有拥塞控制措施中唯一一个拥塞预防技术。

IPV4 100° * **

因特网（Internet）是目前世界上最大、最重要的计网，因特网（Internet）的网络层包含2个协议：IP、ICMP、路由协议

IP4是为主机（或路由）分配一个全球唯一的32bit的标识符。为了便于阅读，采用点分十进制来表示IP地址，如10.240.15.170

在做和IP地址相关的计算题时，记住8位2进制的每个位的权值，对快速解题有帮助：

IPv4数据报 100° *

固定部分（20字节）

版本

占4比特，表示IP协议的版本。

首部长度 100° *

占4比特，表示IP数据报首部的长度，该字段的取值**以4字节为单位**。

最小十进制取值为5，表示IP数据报首部只有20字节固定部分。

最大十进制取值为15，表示IP数据报首部包含20字节固定部分和最大40字节可变部分。

区分服务

总长度

战16比特，表示IP数据报的总长度（=首部+数据载荷），最大取值为十进制的65535，以字节为单位。

标识、标志、片偏移 100° *

这三个字段用于**IP数据报分片**。

生存时间

协议

占8比特，表示指明IPV4数据报的数据部分是何种协议数据单元。

常用的一些协议和相应协议字段值：

首部校验和

源IP地址、目的IP地址

各占32比特，源IP地址发送数据，目的IP地址接收数据。

可变部分（40字节）

可选字段

填充

用于确保**首部长度**为4字节的整数倍，使用==全0==进行填充。

IPv4分类编址*

网络号范围及默认子网掩码需记熟：

IPv4子网划分

32比特的分类IP地址，通过子网掩码求得其所在子网的网络地址：

【例】已知某个网络的地址为218.75.230.0，使用子网掩码255.255.255.128对其进行子网划分，请给出划分细节：

【思路】看到IPv4分类地址，需要确定2个东西：

1. 确定其属于哪一类（ABCDE?）
2. 确定其默认子网掩码是什么？

【例】已知某个网络的地址为218.75.230.0，使用子网掩码255.255.255.192对其进行子网划分，请给出划分细节：

【思路】看到IPv4分类地址，需要确定2个东西：

1. 确定其属于哪一类（ABCDE？）
2. 确定其默认子网掩码是什么？

为什么以及怎么样进行子网划分？

1. 子网划分可以提高IP地址利用率；
2. 子网划分的策略有两种：子网划分、超网化。
3. 子网的划分与主机号相关。

如何知道一个子网的规模有多大？

知道一个子网的规模，前提需知道:

1. 子网地址

2. 子网的网络前缀或子网的子网掩码，

才可以通过计算得出该子网的规模大小。

比如：213.111.0.0/24是一个C类网络地址； 213.111.0.0/23是一个超网，包括了213.111.0.0/24和213.111.1.0/23。

子网掩码

32比特的子网掩码可以表名分类IP地址的主机号部分被借用了几个比特作为子网号。

IPv4数据报分片

可以参考这篇。

最大传输单元MTU

分片

分片公式

IPV4的应用规划

应用规划有两种方式（自考🙅）：

1. 定长的子网掩码（FLSM）
2. 变长的子网掩码（VLSM）

应试技巧 * * ==* ==

解题思路：

172.32.1.113 → 需要知道这个IP属于ABCDE中哪一类的地址。

首字节为172，属于B类网，B类网的子网掩码：255.255.0.0

因此，可得该IP的网络地址为：172.32.0.0。

该网络的IP地址范围为：172.32.0.1~172.32.0.255，其中可分配IP（减去广播地址和子网地址）

可得：

（1）：172.32.0.0

（2）：IP地址范围：172.32.0.0~172.32.0.255

（3）：可分配IP地址范围：172.32.0.1~172.32.0.254

（4）：广播地址：172.32.1.255

已知IP和子网掩码： *

1. 按位与运算^ ∧ IP ∧ 子网掩码 = 子网地址

点分十进制 转 二进制，然后按位与运算，即可求得IP的子网地址。

1. 按位或运算^ ∨ IP ∨ 子网掩码的反码 = 广播地址
2. 网络地址即主机号全为“0”

IPv6 *

IPv6 数据报

IPV6地址长度：128位（8组16位 8??16=128位）。此前的IPV4只有32位。

IPV6地址格式

• 首选格式
• 压缩格式
• 内嵌IPv4的IPv6

首选格式：冒号十六进制表示法

fe80:0000:0001:0000:0440:44ff:1233:5678
5000:0000:00A1:0128:4500:0000:89CE:ABCD
8000:0000:0000:0000:4321:0501:AB96:45CD

压缩格式：存在连续的多个0000，可以用::代替，且==::有且仅当出现一次==。

// 首选格式
8000:0000:0000:0000:4321:0501:AB96:45CD
// 压缩格式
8000::4321:0501:AB96:45CD

内嵌IPv4的IPv6

0:0:0:0:0:0:192.168.12.1 OR ::192.168.12.1
0:0:0:0:0:FFFF:192.168.12.1 OR ::FFFF:192.168.12.1

IPV6地址包括：单播地址、组播地址、任播地址。

• 单播地址：用来唯一标识主机、路由器接口，可作为源地址、目的地址
• 组播地址：用来标识网络中一组主机，可作为目的地址
• 任播地址：和组播一样。

组播与任播的区别：向组播发送数据报时，组播地址标识的多播组的每个成员都会收到数据报副本；向任播发送数据报时，仅有该任播地址标识的任播组的某个成员才能收到数据报。

【错题】

【解】考查::的用法。

【错题】1904卷

【解】考查::的用法。

ICMP *

ICMP主要功能：用于差错报告（发差错报告报文）、网络探测（询问报文）。

分组网间探测（ping）

# ping www.baidu.com
yibudeMacBook-Pro:~ yibu ping www.baidu.com
PING www.a.shifen.com (39.156.66.18): 56 data bytes
64 bytes from 39.156.66.18: icmp_seq=0 ttl=48 time=40.216 ms
64 bytes from 39.156.66.18: icmp_seq=1 ttl=48 time=41.063 ms

路由跟踪（trace）：看IP数据报从源主机到目的主机途径的路由器

# traceroute www.baidu.com
yibudeMacBook-Pro:~ yibu traceroute www.baidu.com
traceroute: Warning: www.baidu.com has multiple addresses; using 39.156.66.14
traceroute to www.a.shifen.com (39.156.66.14), 64 hops max, 52 byte packets
 1  192.168.1.1 (192.168.1.1)  1.894 ms  1.552 ms  1.973 ms
 2  100.110.208.1 (100.110.208.1)  5.050 ms  5.410 ms  5.825 ms
 3  111.9.58.5 (111.9.58.5)  5.531 ms  7.129 ms  4.205 ms
 4  *

DHCP

NAT

参考这篇。

路由选择 **

路由选择算法

以因特网为例：

路由选择协议

路由器

有多个输入端口和输出端口的专用计算机，用来转发分组。

路由器：

1：物理层；2：数据链路层；3：网络层

组成	作用	图例
输入端口	接收信号、还原帧、提取IP数据报、检索路由表、决策输出端口
交换结构	将IP数据报从输入端口送到输出端口
输出端口	有一个队列；会对分组进一步封装
路由选择处理器	CPU，执行各种指令

应试

【标准答案】

① 主机A将数据发送到交换机接口1，交换机监测数据，发现目的MAC地址是主机B。

② 交换机检索路由表，没有找到主机B的索引数据，开始洪泛。将数据发给除主机A以外的所有主机。

③ 主机B接收到数据后，对A进行回复；其他主机丢弃数据。

④ 交换机收到来自主机B的数据，把主机B的MAC地址和接口信息记录到路由表中

⑤ 交换机根据数据报中的目的源信息，将数据发送给主机A。

数据链路层

数据链路层基本服务

数据链路层要解决的问题：分组在一个网络（或一段链路）上传输的问题。

*帧，是链路上的数据单元。数据链路层关注3个重点问题：封装成帧，差错检测，可靠传输。

链路层提供以下服务（4个）：

• 组帧。将数据封装成帧。帧头包含发送结点和接收结点的地址信息；帧尾包含用于差错检测的控制编码。
• **链路接入。**两种接入方式：点对点链路、广播链路（需借助MAC协议，才可实现帧的正确传输）。
  • 点对点：需关注组帧、差错控制、可靠交付3个问题。
  • 广播：基于CSMA/CD协议的共享式以太网的媒体接入控制协议、基于CSMA/CA协议的802.11局域网的媒体接入控制协议
• 可靠交付。
• **差错控制。**只要有数据传输的地方，就肯定有出错的几率，故需采取降低错误的措施，如：检错重发、前向纠错，检错丢弃、反馈校验。

差错控制 100° *

概念

1. 通过差错编码技术检测数据完整性；

2. 通过一些措施进行差错纠正和处理；

3. 是实现可靠传输的重要技术手段。

噪声的影响

之所以会发生传输差错，和噪声有关。

分类：随机噪声（热噪声）、冲击噪声（电闪雷鸣）。

影响：随机噪声产生随机差错，冲击噪声产生突发差错。（影响力：突发＞随机）

方式：巧记：”两检，一前一反“

检错重发

发送端：对待发送的数据进行==差错编码==。

接收端：对已接收的数据进行差错检测，有误则反馈给发送端并请求重发，直至正确。

前向纠错

发送端：对待发送的数据进行纠错编码。

接收端：对已接收的数据进行差错检测，有误则直接纠错。

适用于：单工链路、或实时性高的应用。

反馈校验

发送端：直接发数据

接收端：发回已经收的数据给发送端。

发送端：检测回送的数据是否正确，有误则重发，直至正确

【考点】反馈检验无需差错编码，不建议使用，效率低，实时性差。

检错丢弃

数据有误，就丢弃。

差错编码 100° **

差错编码的基本原理：在源数据上附加一定的冗余信息，该冗余信息建立起数据信息的某种关联关系，将数据信息以及附加的冗余信息一同发送到接收端，接收端可以检测冗余信息表征的数据信息的关联关系是否存在，如果存在则没有错误，否则就有错误。

奇偶校验码

约定：待发送数据的格式为二进制位串，如1001001001101

校验方式：在待发送数据后面添加1位奇偶检验位，使得整个位串中“1”的个数为奇数（奇校验）、或偶数（偶校验），奇校验奇数个1，偶校验偶数个1。

实例：待发送的数据 101101

注：（粗体为校验位）（高亮部分为误码）

奇校验时：

1101101? → 1101100

1101101 → 0111101

偶校验时

0101101 → 0101111

0101101 →==1==001101

结论：奇变偶不变，有变就能检测出误码。

CRC循环冗余码 *

广泛使用，检错能力强，编码效率高，易于实现。

应试技巧

实现方式

• 收发双方约定好一个生成多项式G(X)
• 发送方：数据位串+冗余码（通过G(X)计算得到）
• 接收方：利用生成多项式G(X)测试数据是否产生无码。

示例：

多路访问控制协议（MAC协议）

MAC协议，全称Multiple Access Control Protocol，又叫多路访问控制协议。其根本任务，解决信道共享问题。

数据链路层的信道主要有：点对点信道、广播信道（需借助MAC协议来完成帧的传输）。

MAC协议有3类：

• 信道划分
• 随机访问
• 受控接入 （过时）

信道划分MAC协议

信道划分MAC协议用的是多路复用技术，主要包括频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多路复用。

**多路复用技术：**把多个低速信道组合成一个高速信道的技术，提高数据链路的利用率。

• 频分多路复用FDM:

• 时分多路复用TDM:

• 波分多路复用WDM:光纤用的就是这个技术。

• 码分多路复用CDM:

随机访问MAC协议 100°

ALOHA协议 **

• 纯ALOHA协议
• 时隙ALOHA协议

纯ALOHA协议：任何站点有数据发送时，都可以直接发送数据。发送站发出数据后侦听一段时间，在侦听期间若收到接收站发来的应答信号，则说明发送成功，反之失败，则等待一个随机时间再进行重发，再冲突再等，直到发送成功为止。

时隙ALOHA

了解下它的基本思想：将时间划分成若干个相同的时间片，所有用户在时间片开始时刻同步接入网络信道，若发送冲突，则必须等到下一个时间片开始时刻再发送。

载波监听多址接入协议（CSMA协议） 100° *

分类：

注意：他们实现原理必考，注意理解掌握。

带冲突检测的载波监听多址接入协议（CSMA/CD协议） 100° **

工作原理：通信站发送数据时，若检测到冲突，则立即停止发送数据，并发出一个冲突强化信号，用于告知其他通信站此时信道忙碌。

工作状态：

1. 传输状态：当信道被占用时，其他通信站禁止使用。
2. 竞争状态：所有通信站都有权尝试获取信道使用权。
3. 空闲状态：没有通信站使用信道。

使用CSMA/CD协议实现多路访问控制时，通过共享通信信道的两个通信站之间相距的最远距离D、信号传播速度v、数据帧长度L、信道信息传输速率R需满足以下约束：传输时延≥2倍的传播时延，因此可得结论：CSMA/CD存在冲突的主要原因是因为信号的传播时延。
$$\frac{L_m}{R}\ge \frac{2D_m}{v}$$
【说明】L_m 数据帧最小长度； R 信息传输速率； D_m 两通信站之间的最远距离 ；v? 信号传播速度

载波监听多址接入/碰撞监测 即 CSMA/CD 。

CSMA/CD 帧发送流程

CSMA/CD 帧接收流程

受控接入MAC协议

用户不可随意接入信道，必须服从控制。受控接入MAC分：集中式控制、分散式控制。

局域网 100° *

ARP协议 100°

（一般考简答）

地址解析协议，将IP地址解析为对应的MAC地址。

作用：根据本网目的主机或默认网关的IP地址获取其MAC地址。

基本思想：每台主机都设有专用内存区，用于存放一张ARP表，该表存储了该主机与所在局域网内其他主机和路由器的IP地址与MAC地址的映射关系，ARP表更新频繁。ARP是通过广播ARP来询问目的IP地址对应的MAC地址。

虚拟局域网（VLAN）

虚拟局域网

划分虚拟局域网有3种方式： 100°

1. 基于交换机端口
2. 基于MAC地址
3. 基于上层协议类型或地址划分

冲突域、广播域

冲突域：冲突域是指在一个局域网内，如果任意两个结点同时向物理介质中发送信号，这两路信号一定会在物理介质中相互叠加或干扰，从而导致数据发送的失败，则这两个结点位于同一个冲突域。

广播域：广播域是指任一结点如果发送链路层广播帧（即目的 MAC 地址为 FF-FF-FF-FF-FF-FF）的话， 接收该广播帧的所有结点与发送结点同属于一个广播域。

交换机

基本概念：

工作原理 100°

当一帧到达时，交换机首先决策将该帧丢弃还是转发，如果是转发，则需要进一步决策将该帧转发到哪个端口，决策依据是以帧的目的MAC地址为主键，查询交换表，若表中有帧的目的MAC地址对应的交换表项，且端口与接收该帧的端口相同，则丢弃该帧，否则向指定端口转发该帧。若交换表中没有帧的目的MAC地址对应的交换表项，则开始泛洪。

工作方式

点对对链路协议

PPP协议 100° **

PPP是使用最多的点对点链路协议，其功能有三类：

1. 成帧
2. 链路控制协
3. 网络控制协议

PPP数据帧结构：

PPP的字节填充技术

控制转移字节**“01111101”**用来解决信息中的01111110 与标志字段01111110重复的问题。

**PPP的透明传输 **

首先，弄懂什么是透明传输：通过处理数据比特组合中恰巧与控制信息一致的比特串，以保证传输是透明的。

PPP实现透明传输是通过字节填充实现。在帧的首尾分别添加0111110，PPP会对边界内的内容进行scan，当内容里存在0111110??时，在该字节**前面添加01111111，以标识该字节为数据的比特串而非控制信息的比特串。如：0010111110**→001011111110111110

HDLC协议 100°

HDLC协议是面向位的协议，既适用于点对点，也适用于点对多点的链路。

HDLC有3种类型的帧：

1. 信息帧
2. 管理帧
3. 无序号帧

HDLC数据帧结构：

HDLC的透明传输

为避免数据中的比特串与控制信息的比特串相同，HDLC采用**位填充**方式区分HDLC帧的边界，发送端会对边界内的内容进行scan，只要发现5个连续的1（11111），就在第5个1后面插入一个0，如：0111110 → 发现5个连续的1 → 011111010。以此区分数据比特串与控制信息比特串。

物理层

编码与调制

基带传输 100° * **

在信道中直接传输数字基带信号，则称为数字基带传输，相应的系统称为数字基带传输系统。

前提：规定0为低电平，1为高电平。

单级不归零码

双极不归零码

单级归零码

双极归零码

差分码

AMI码

双相码（曼切斯特码） 与 差分双相码（差分曼切斯特码） 100° *

双相码电平跳变规则：每位持续时间的**中间时刻**进行电平跳变。正电平跳到负电平表示比特1，负电平跳到正电平表示比特0。

差分双相码（差分曼切斯特码）电平跳变规则：跳变仅表示时钟，利用码元开始处电平是否发生变化来表示数据，开始处有跳变表示比特1，无跳变表示比特0。

米勒码 *

信道容量 100° *

信道容量：无差错传输信息的最大平均信息速率，衡量信道的传输能力。

奈奎斯特公式

香农公式 100° *

换算关系要记到！

接口规程

接口规程特性：

• 机械特性。实体间硬件连接接口的机械特点。
• 电气特性。导线的电气连接及电路相关的特性。
• 功能特性。物理接口各条信号的用途。
• 规程特性。指明利用接口传输比特流的全过程，以及各项用于传输的事件发生的合法顺序。

网络安全

简述什么是网络安全：

网络安全是指网络系统的硬件、软件、数据受到保护，不因偶然或恶意事件而导致破坏、泄露、更改，系统可运行，网络不中断。

数字签名

简述数字签名应满足的要求：

1. **机密性。**只有收方双方能理解报文内容
2. **消息完整性。**可检测消息是否被篡改。
3. 可访问性和可用性。
4. **身份认证。**对数据来源进行确认。

目前网络面临的安全威胁

简述目前网络面临的安全威胁：

1. 报文的窃听、假冒、劫持
2. 拒绝服务、分布式拒绝服务
3. 扫描端口，找出漏洞（漏扫）
4. 分组嗅探

凯撒密码 *

很简单，往后移k位就能得到密文

消息完整性 *

消息完整性检测方法，需要用到**密码散列函数，该函数应具备以下特性**：

1. 算法公开
2. 快速计算
3. 报文的多对一映射均能产生定长输出
4. 无法预知报文的散列值
5. 不同报文不能产生相同散列值

简述消息完整性的检测方法：

报文认证码MAC和数字签名。两种都需要用散列函数，并且能验证报文的源及完整性。一般用MD5或SHA-1检验消息的完整性。

防火墙

简述防火墙的分类：

分3类：

• 无状态分组过滤器
• 有状态分组过滤器
• 应用网关

其中，无状态分组过滤器是典型的部署在内部网络和网络边缘路由器上的防火墙。 *

网络安全协议

简述网络层的安全协议IPSec：

IPSec有两种典型的传输模式：传输模式、隧道模式；

IPSec的核心协议有：AH协议、ESP协议；

两种模式两种协议有4种组合模式：

1. 传输模型AH
2. 传输模式ESP
3. 隧道模式AH
4. 隧道模式ESP

VPN

VPN的核心安全技术是：隧道

无线与移动网络

IEEE802.11

标准一览 *

IEEE 802.11b 无线局域网具有11Mbit/s的速率，工作在无需许可的2.4GHz的无线频谱上。

蓝牙网络

IEEE 802.15.1 是蓝牙网络，知道这个就行了。

背的

2010

1. 构成Internet重要基础的最典型的分组交换设备是交换机和（）。
2. 设密钥key=3，字符集为 a~z 26个英文字母，利用凯撒密码加密computer的密文是（）。
3. Internet的Web应用的客户端是（）。
4. 当TCP报文段的首部长度字段值为6时，表示TCP段的首部长度位（）字节
5. 在分组传输过程中，引发网络丢包的主要因素是（）。
6. 设点对点 PPP 帧中待发送的数据为011111110，则在发送时应在其前?插?控制转转义字节（）。
7. OSI参考模型中，对等层之间传递的数据单元称为（）。
8. 阻?服务器为其他?户提供服务的?络攻击称为（）。
9. 以太?采?MAC协议是（）。
10. 当HTTP协议使?SSL进?安全通信时，称为安全HTTP，简记为（）。

答案

1. 路由器。
2. frpsxwhu。
3. 浏览器。
4. 24。TCP首部长度字段咋还能4位，因此4??6=24
5. 缓存区容量有限
6. 01111111。PPP的透明传输
7. 协议数据单元。
8. Dos 。参考这篇。
9. CSMA/CD。
10. HTTPS

1. 简述传输层实现的功能
2. 简述双相码（曼切斯特码）的编码规则并画出二进制比特序列1011010011的双相码信号波形。*
3. 简述分组交换的优点。
4. 简述TCP拥塞控制中快速恢复算法的具体做法
5. 简述以太网交换机转发的决策依据。
6. 简述无线主机发现AP的过程。

答案

1. 
2. 
3. 

4. 在拥塞避免阶段，发放收到3次重复ACK，则表明网络拥塞，阈值需减半，并进入拥塞避免避免阶段，每过1个RTT，阈值+1。

5. 以帧的?的MAC地址为主键，查询其内部的交换表，如果交换表中有帧的?的MAC地址对应的交换表项，且对应的端?与接受到该帧的端?相同，则丢弃该帧(即?需转发)，否则向表项中的端?转发帧(选择性转发);如果交换表中没有帧的?的MAC地址对应的交换表项，则向除了接收到该帧的端?外的所有其他端?转发帧(即泛洪)。

6. IEEE 802.11标准规定，每个AP周期性地发送信标帧，每个信标帧包括该AP的SSID和MAC地址。?户的?线站点，可以通过

扫描11个信道，获得正在发送信标帧的AP。通过信标帧得到可?的AP后，选择?个AP进?关联。发现AP的过程被分为被动扫

描和主动扫描。

2008

1. 用于表示网络中的主机、网络设备间的物理连接关系与布局的概念是（）。
2. 用于语音和视频这类实时性强的业务的交换技术是（）。
3. 数据从网络中的一个节点到达另一个节点所需要的时间称为（）。
4. 在OSI参考模型中，数据链路的建立、维持和释放的过程被称为（）。
5. 实现将域名映射为IP地址的过程称为（）。
6. Internet传输层可以通过Socket API的（）函数的UDP套接字绑定一个特定的端口号。
7. TCP/IP 体系结构中服务器端使用的端口号包括熟知端口号和（）端口号。
8. 实现异构网络互连的基本策略主要包括（）和构建虚拟互连网络。
9. IPv6数据报基本首部长度为固定的（）字节。
10. 阻止服务器为其他用户提供服务的网络攻击是（）。

答案

1. 网络拓扑
2. 电路交换
3. 时延。
4. 链路管理
5. 域名解析
6. bind
7. 登记
8. 协议转换
9. 40
10. 拒绝服务（Dos）

1. 简述SMTP所具有的特点。
2. 简述不可靠传输信道的不可靠性的主要表现。
3. 简述OSI模型的网络层中产生拥塞的主要原因。
4. 简述主机A与主机B建立TCP连接的三次握手过程。 *
5. 简述CSMA/CA协议中的DIFS、RTS、SIFS、CTS和NAV的中文含义。
6. 简述电子邮件对网络安全的主要需求。

答案

1. 
2. 
3. 

4. ．（1）主机 A 的 TCP 向主机 B 发出连接请求 SYN 报文段（第一次握手）。（1 分）（2）一旦包含 SYN 报文段的 IP 数据报到达主机 B，SYN 报文段被从数据报中提取出来，主机 B 的 TCP 接到连接请求段后，如同意建立连接，则发回确认的SYNACK 报文段（第二次握手）。（2 分）（3）主机 A 收到 SYNACK 报文段后，给该连接分配缓存和变量，并向主机 B 发确认报文段（第三次握手），该报文段是对主机 B 的同意报文段进行确认。（2 分）

5. DIFS：分布式帧间间隔

RTS：请求发送控制帧

SIFS：短帧间间隔

CTS：允许发送控制帧

NAV：网络分配向量

6. 机密性：传输过程中不被第三方阅读到邮件内容，只有真正的接收方才可以阅读邮件。

完整性：支持在邮件传输过程中不被篡改，若发生篡改，通过完整性验证可以判断该邮件被篡改过。

身份认证性：电子邮件的发送方不能被假冒，接收方能够确认发送方的身份。

1910

1. 计算机网络通过信息交换可实现的核心功能是（）。
2. 星型拓扑结构的网络规模受限于中央结点的（）。
3. 报文交换和分组交换技术中，现代计算机网络不采用的是（）。
4. 通常将计算机网络中连接两个结点的直接链路称为（）。*
5. 根据本网内目的主机或默认网关的IP地址获取其MAC地址的是（）协议。*
6. 在域名解析的查询过程中，只要本地域名服务器不能直接响应解析结果，则都需要从（）域名服务器开始查询。 *
7. 在邮件接收进程实现SMTP的服务器端，通常绑定默认的熟知端口号是（）。 *
8. 在TCP/IP体系结构网络中，同一主机上传输层协议端口号可以唯一对应一个（）。
9. ICMP的主要功能是进行主机或路由器件的网络层（）与网络探测。*
10. IEEE802.15.1本质上是一个低功率、小范围、低速率的“电缆替代”技术，通常也将该网络称为（）。

答案

1. 信息共享
2. 端口数量
3. 报文交换
4. 跳步
5. ARP地址解析
6. 根
7. 25
8. 应用进程
9. 差错报告
10. 蓝牙网络

1. 简述为UDP套接字分配端口号的两种方法。
2. 简述传输层实现可靠数据传输的主要措施。
3. 简述虚电路交换和数据交换的主要差别。
4. 简述数据链路层提供的主要服务。
5. 简述虚拟局域网（VLAN）的概念及其划分方法。
6. 简述数字签名应满足的要求。

答案

1. 手动分配，在创建UDP套接字时调用bind()分配端口号。

自动分配，在创建UDP套接字时从登记端口区间内随机获取一个分配端口号

2. 传输层实现可靠数据传输的主要措施：

3. 虚电路交换和数据报交换网络的主要区别在于顺序控制、流量控制、差错控制由谁来保证。对于虚电路交换，由网络自身保证；对于数据报交换，由主机来保证，数据报网络仅实现路由和转发。

4. 数据链路层提供的服务有：

组帧，将数据封装成帧。

链路接入，提供点对点和广播链路两种接入方式。

可靠交付，在相邻结点间实现数据报的可靠传输。

差错控制，利用“差错编码”检错、纠错。

5. 虚拟局域网（VLAN）：一组逻辑上的设备和用户，通过端口分配、MAC地址分配等方式将同一局域网内的主机划分为不同的区域（VLAN），不同区域之间的主机无法直接通信（即使它们都在同一个有线局域网中），而同一区域内的主机之间可以正常通信，这就好像一个局域网一样，因此叫做虚拟局域网。主要的划分方式：基于端口、基于MAC地址、基于IP地址。

6. 数字签名应满足的要求：

收方能够确认或证实发方的签名，但不能伪造。

发方发出签名的消息给收方后，就不能再否认他所签发的消息

收方对已收到的签名消息不能否认，即有收报认证。

第三者可以确认收方双方之间的消息传送，但不能伪造这一过程。

1904

1. 网络协议的三要素包括：语法、语义和（）。
2. 计算机网络所划分的层次协议的集合称为计算机（）。
3. 作为WWW应用的客户端软件是（）。
4. FTP客户端发出传送请求给服务器端控制进程的熟知端口号（）。*
5. 最具有代表性的全局式路由选择算法是（）路由选择算法。
6. 导致信息在信道中传输差错的噪声分为冲击噪声和（）噪声。
7. 令牌环网上最严重的两种错误是（）和数据帧无法撤销。 *
8. HDLC协议采用了（）填充方法确保数据的透明传输。
9. 研究密码变化客观规律中的固有缺陷，并应用于破译密码以获得通信情报的学问称为：（）。
10. 对称密钥加密算法面临的一个最大的问题是（）问题。、

答案

1. 时序
2. 网络体系结构
3. 浏览器
4. 21
5. LS （链路状态）
6. 随机
7. 令牌丢失
8. 位
9. 密码分析学
10. 密钥分发

1. 简述TCP所提供的面向连接服务
2. 简述Cookie的常见用途
3. 简述1-坚持CSMA的基本原理
4. 简述典型的HTTP请求方法及其应用
5. 简述分组交换网中发生拥塞的原因及拥塞控制概念
6. 简述消息完整性检测方法中所使用的密码散列函数应具备的主要特征

答案

1. TCP提供面向连接、可靠、有序、字节流服务；提供全双工通信服务，允许通信双方的应用进程在任何时候都能发送和接收数据。收方双方通信前需要建立链路，通信结束后需要拆除链路。
2. 
3. 
4. 待完善
5. 

1810

1. 在目前互联网环境下，软件共享的典型形式是（）。
2. 对于报文和分组交换方式来说，更为公平的交换方式是（）。
3. 每个URL地址主要包括存放对象的服务器主机域名（或IP地址）和（）。 *
4. 从传输层的角度看，端到端的通信是（）之间的通信。*
5. 路由选择算法可分为全局式路由选择算法和（）路由选择算法。
6. 冲击噪声引起的第一位错误与最后一位错误之间的长度称为（）。 *
7. 广泛应用于光纤通信中的多路复用技术是（）技术。
8. 令牌环网上最严重的两种错误是令牌丢失和（）。 *
9. HDLC的三种帧类型是信息帧、管理帧和（）。*
10. 无状态分组过滤器是典型的部署在内部网和（）上的防火墙。

答案

1. SaaS（软件即服务）
2. 分组交换
3. 对象的路径名
4. 应用进程
5. 分布式
6. 突发长度
7. 波分多路复用
8. 数据帧无法撤销
9. 无序号帧
10. 网络边缘路由器

1. 简述米勒码的编码规则。
2. 简述路由器输入端口接收与处理数据的过程。
3. 简述非坚持CSMA的基本原理。
4. 简述地址解析协议ARP的作用及其基本思想。
5. 简述差错控制的概念及差错控制的基本方式。 *
6. 简述IEEE802.11中四个主要协议具有的共同特征。 *

难的

HTTP

简述数字通信和数据通信的区别

（1）数字通信系统是指信道中传输的信号是离散的数字信号；

（2）而数据通信系统是指在信源和信宿端处理的是二进制数据，在信道中传输的信号可以是模拟信 号也可以是数字信号。

简述QAM调制及其主要特点

正交幅值调制（QAM）：也称为幅值相位联合键控（APK），是一种具有高频带利用率，且可以自 适应调整调制速率的调制技术。 特点：频带利用率高、抗噪声能力强、调制解调系统简单等。

简述各个数字基带码型

简述交换机的工作原理

简述冲突域、广播域

时隙ALOHA和纯ALOHA

域名解析过程

TCP三次握手四次挥手

信道利用率

CSMA/CD公式

R_b=R_BlogM

脚注