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[系统运维]计算机网络期末复习

计算机网络复习

1 互联网有关协议、标准开发的机构、过程、文档形式及文档命名规则

  • 机构: 互联网协会ISOC下属互联网体系结构委员会IAB
  • 过程: 互联网草案 -> 建议标准(RFC文档) -> 互联网标准(STD.*)
  • 文档形式: RFC文档
  • 文档命名规则: STD.*

2 互联网模型

2.1 互联网五层模型

名称功能主要协议数据单元名称
应用层通过应用进程间的交互来完成特定网络应用DNS
HTTP
SMTP
报文
运输层向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务TCP
UDP
报文段(TCP)
用户数据报(UDP)
网络层为分组交换网上的不同主机提供通信服务IPv4
IPv6
IP数据报
数据链路层实现两个相邻节点之间的可靠通信ppp
CSMA/CD

MAC帧
物理层确定连接电缆的插头应当有多少根引脚,以及各引脚应如何连接比特流

2.2 OSI七层模型与TCP/IP与五层模型的关系

OSI体系结构TCP/IP体系结构五层协议的体系结构
应用层应用层
(各种应用层协议,如DNS、HTTP、SMTP)
应用层
表示层
会话层
运输层运输层(TCP或UDP)运输层
网络层网际层IP网络层
数据链路层链路层(网际接口层,无具体内容)数据链路层
物理层物理层

3 计算机网络攻击

3.1 被动攻击

  • 被动攻击指攻击者从网络上窃听他人的通信内容。通常把这类攻击成为截获。攻击者只是观察和分析某个协议数据单元PDU而不干扰信息流。这种被动攻击又被成为流量分析

3.2 主动攻击

3.2.1 篡改

  • 攻击者篡改网络上传送的报文

3.2.2 恶意程序

  • 计算机病毒
  • 计算机蠕虫
  • 特洛伊木马
  • 逻辑炸弹
  • 后门入侵
  • 流氓软件

3.2.3 拒绝服务Dos

攻击者向互联网上的某个服务器不停地发送大量分组,使得该服务器无法正常提供服务,甚至完全瘫痪。这种攻击被称为拒绝服务Dos。

3.2.4 分布式拒绝服务DDos

若从互联网上的成百上千个网站集中攻击一个网站,则称为分布式拒绝服务DDos。有时也把这种攻击称为网络带宽攻击连通性攻击

5 域名、邮件地址、URL的区别

5.1 域名

  • 采用层次树状结构的命名方法。
  • 标号序列组成,各标号之间用隔开
  • 每一个标号不超过63个字符,不区分大小写
  • 由多个标号组成的完整域名总共不超过255个字符
  • 域名只是逻辑概念,并不代表计算机所在的物理节点

5.2 邮件地址

  • 命名规则: 用户名@邮件服务器的域名

5.3 URL

  • 每一信息资源都有统一的且在网上唯一的地址,该地址就叫URL
  • URL由三部分组成:资源类型、存放资源的主机域名、资源文件名。
  • 也可认为由4部分组成:协议、主机、端口、路径

5.3.1 URL语法格式

语法格式:protocol 😕/ hostname[:port] / path / [:parameters][?query]#fragment

  • protocol: 协议
  • hostname: 主机名
  • port: 端口号
  • path: 路径
  • parameters: 参数
  • query: 查询
  • fragment: 信息片段

6 滑动窗口、ARQ

6.1 滑动窗口协议

  • TCP 使用流水线传输和滑动窗口协议实现高效可靠的传输。
  • TCP 的滑动窗口是以字节为单位的。
  • 发送方 A 和接收方 B 分别维持一个发送窗口和一个接收窗口
  • 发送窗口:在没有收到确认的情况下,发送方可以连续把窗口内的数据全部发送出去。凡是已经发送过的数据,在未收到确认之前都必须暂时保留,以便在超时重传时使用。
  • 接收窗口:只允许接收落入窗口内的数据。
  • 注意点:
    • 第一,发送窗口是根据接收窗口设置的,但在同一时刻,发送窗口并不总是和接收窗口一样大(因为有一定的时间滞后)。
    • 第二,TCP 标准没有规定对不按序到达的数据应如何处理。通常是先临时存放在接收窗口中,等到字节流中所缺少的字节收到后,再按序交付上层的应用进程。
    • 第三,TCP 要求接收方必须有累积确认的功能,以减小传输开销。接收方可以在合适的时候发送确认,也可以在自己有数据要发送时把确认信息顺便捎带上。但接收方不应过分推迟发送确认,否则会导致发送方不必要的重传,捎带确认实际上并不经常发生。

6.2 连续ARQ协议

  • 发送窗口:发送方维持一个发送窗口,位于发送窗口内的分组都可被连续发送出去,而不需要等待对方的确认。

  • 发送窗口滑动:发送方每收到一个确认,就把发送窗口向前滑动一个分组的位置

  • 累积确认:接收方对按序到达最后一个分组发送确认,表示:到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。

  • 优点: 容易实现,即使确认丢失也不必重传。

  • 缺点: 不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。

  • 连续 ARQ 协议采用 Go-back-N(回退N)。

    • Go-back-N(回退N):表示需要再退回重传已发送过的 N 个分组。
      当通信线路质量不好时,连续 ARQ 协议会带来负面的影响。

7 流量控制与拥塞控制

7.1 流量控制

  • 抑制发送端发送数据的速率,以使接收端来得及接收。
  • 点对点通信量的控制,是个端到端的问题。
  • 利用滑动窗口机制可以很方便地在 TCP 连接上实现对发送方的流量控制。

7.1.1 持续计时器

持续计时器 (persistence timer):只要 TCP 连接的一方收到对方的零窗口通知,就启动该持续计时器。

  • 若持续计时器设置的时间到期,就发送一个零窗口探测报文段(仅携带 1 字节的数据),对方在确认这个探测报文段时给出当前窗口值。
  • 若窗口仍然是零,收到这个报文段的一方就重新设置持续计时器。
  • 若窗口不是零,则死锁的僵局就可以打破了。

7.1.2 TCP的传输效率

控制TCP发送报文段的时机:三种机制

  1. TCP 维持一个变量,它等于最大报文段长度 MSS。只要缓存中存放的数据达到 MSS 字节时,就组装成一个 TCP 报文段发送出去。
  2. 由发送方的应用进程指明要求发送报文段,即 TCP 支持的推送(push) 操作。
  3. 发送方的一个计时器期限到了,这时就把当前已有的缓存数据装入报文段(但长度不能超过 MSS)发送出去。

7.1.3 糊涂窗口综合症

  • 糊涂窗口综合症:每次仅发送一个字节或很少几个字节的数据时,有效数据传输效率变得很低的现象。
7.1.3.1 发送方糊涂窗口综合症
  • 发送方 TCP 每次接收到一字节的数据后就发送。
  • 发送一个字节需要形成 41 字节长的 IP 数据报。效率很低。
  • 解决方法:使用 Nagle 算法。
7.1.3.2 接收方糊涂窗口综合症
  • 解决方法:让接收方等待一段时间,使得或者接收缓存已有足够空间容纳一个最长的报文段,或者等到接收缓存已有一半空闲的空间只要出现这两种情况之一,接收方就发出确认报文,并向发送方通知当前的窗口大小。

7.2 拥塞控制

  • 防止过多的数据注入到网络中,避免网络中的路由器或链路过载。
  • 是一个全局性的过程,涉及到所有的主机、路由器,以及与降低网络传输性能有关的所有因素。

7.2.1 一般原理

  • 在某段时间,若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分,网络的性能就要明显变坏,整个网络的吞吐量将随输入负荷的增大而下降。这种现象称为拥塞 (congestion)。
  • 最坏结果:系统崩溃。
  • 拥塞控制的前提:网络能够承受现有的网络负荷。
  • 实践证明,拥塞控制是很难设计的,因为它是一个动态问题
  • 分组的丢失是网络发生拥塞的征兆,而不是原因。
  • 在许多情况下,甚至正是拥塞控制本身成为引起网络性能恶化、甚至发生死锁的原因。

7.2.2 产生原因

  1. 节点缓存容量太小;
  2. 链路容量不足;
  3. 处理机处理速率太慢;
  4. 拥塞本身会进一步加剧拥塞;

7.2.3 开环控制和闭环控制

  • 开环控制
    • 在设计网络时,事先考虑周全,力求工作时不发生拥塞。
    • 思路:力争避免发生拥塞。
    • 但一旦整个系统运行起来,就不再中途进行改正了。
  • 闭环控制
    • 基于反馈环路的概念。
    • 根据网络当前运行状态采取相应控制措施。
    • 思路:在发生拥塞后,采取措施进行控制,消除拥塞。

8 应用层协议服务

协议服务名称端口号版本号应用场景
FTP20/21文件传输
DNS53域名解析
SMTP25传输邮件
POP3110下载邮件
HTTP802.0超文本链接

9 网络层协议

9.1 IPv4

  • 32位二进制代码,每8位分为一组,采用点分十进制。

  • 前n位:网络号(net-id) 后32-n位: 主机号(host-id)

9.1.1 IP地址分类

  • A类: 8位net-id 第一位固定为0
  • B类: 16位net-id 前两位固定为10
  • C类: 24位net-id 前三位固定为110
  • D类: 多播地址,前四位固定为1110
  • E类: 保留为今后使用,前四位固定为1111

9.1.2 无分类编址CIDR

  • CIDR (Classless Inter-Domain Routing) :无分类域间路由选择。
  • 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念,可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间,但无法解决 IP 地址枯竭的问题
  • 要点:
    1. 网络前缀
    2. 地址块
    3. 地址掩码
  • CIDR 记法:斜线记法 (slash notation)
    a.b.c.d / n:二进制 IP 地址的前 n 位是网络前缀。
    例如:128.14.35.7/20:前 20 位是网络前缀。

9.1.3 子网掩码

  • 位数:32 位。
  • 目的:让机器从 IP 地址迅速算出网络地址。
  • 由一连串 1 和接着的一连串 0 组成,而 1 的个数就是网络前缀的长度

例如:

  • /20 地址块的地址掩码:11111111 11111111 11110000 00000000
  • 点分十进制记法:255.255.240.0
  • CIDR 记法:255.255.240.0/20。
9.1.3.1 网络地址、主机地址与广播地址
  • 网络地址: IP地址与子网掩码进行按位与运算
  • 主机地址: IP地址与子网掩码的反码进行按位与运算
  • 广播地址: 网络地址后的二进制位置为全1

9.1.4 IPv4地址耗尽问题

  • 到 2011 年 2 月,IANA IPv4 的 32 位地址已经耗尽。
  • 各地区互联网地址分配机构也相继宣布地址耗尽。
  • 我国在 2014 – 2015 年也逐步停止了向新用户和应用分配 IPv4 地址。
  • 解决方法:IPv6

9.2 IPv6

  • 支持无连接的传送
  • 使用冒号十六进制记法:16 位的值用十六进制值表示,各值之间用冒号分隔
  • 协议数据单元PDU称为分组
  • 主要变化:
    1. 更大的地址空间。 将地址从 IPv4 的 32 位 增大到了 128 位
    2. 扩展的地址层次结构。可以划分为更多的层次
    3. 灵活的首部格式。定义了许多可选的扩展首部
    4. 改进的选项。允许数据报包含有选项的控制信息,其选项放在有效载荷中。
    5. 允许协议继续扩充。更好地适应新的应用。
    6. 支持即插即用(即自动配置)。不需要使用 DHCP。
    7. 支持资源的预分配。支持实时视像等要求保证一定的带宽和时延的应用。
    8. IPv6 首部改为 8 字节对齐。首部长度必须是 8 字节的整数倍。

9.3 过渡技术

  • 方法:逐步演进,向后兼容。
  • 向后兼容:IPv6 系统必须能够接收和转发 IPv4 分组,并且能够为 IPv4 分组选择路由。
  • 两种过渡策略:
    1. 使用双协议栈
    2. 使用隧道技术

11 TCP

11.1 序号与确认号

  • 序号:
  • 一个报文段的序号是该报文段首字节的字节流编号
  • 确认号:
    • 主机A填充进报文段的确认号是主机A期望从主机B收到的下一字节的序号

11.2 IP分片

  • 标志位:
    1. 第一位: 未使用,现在必须为0
    2. 第二位: 指示是否可以分片 0–可以分片 1–不能分片
    3. 包被分片的情况下,表示是否为最后一个包 0–最后一个分片的包 1–分片中段的包
  • 偏移:
    • 由13比特组成,用来标识被分片的每一个分段相对于原始数据的位置。第一个分片对应的值为0。

11.3 TCP连接的建立与释放

11.3.1 TCP连接的建立

TCP连接的建立过程叫做握手,需在客户端与服务器之间交换三个TCP报文段

客户端 服务器 SYN=1, seq=x SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1 ACK=1, seq=x+1, ack=y+1 客户端 服务器 TCP建立连接

11.3.2 TCP连接的释放

四次挥手

客户端 服务器 FIN=1, seq=u ACK=1, seq=v, ack=u+1 FIN=1, ACK=1, seq=w, ack=u+1 ACK=1, seq=u+1, ack=w+1 客户端 服务器 TCP释放连接

12 防火墙与入侵检测

12.1 防火墙

  • 防火墙是一种访问控制技术,通过严格控制进出网络的分组,禁止任何不必要的通信。

  • 防火墙技术一般分为以下两类:

    • 分组过滤路由器
    • 代理服务器

12.2 入侵检测

  • 入侵检测系统IDS会对进入网络的分组执行深度分组检查,但观察到可疑分组时,向网络管理员发出告警或执行阻断操作。
  • 入侵检测方法一般分为以下两种:
    • 基于特征的IDS维护
    • 基于异常的IDS维护

13 内外部网关协议

13.1 内部网关协议

13.1.1 RIP协议

  • 路由信息协议 RIP (Routing Information Protocol) 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。
  • 互联网的标准协议。
  • 最大优点:简单
  • 要求网络中的每个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录
13.1.1.1 RIP距离定义
  • 路由器到直接连接的网络的距离 = 1。
  • 路由器到非直接连接的网络的距离 = 所经过的路由器数 + 1。
  • RIP 协议中的“距离”也称为“跳数”(hop count),每经过一个路由器,跳数就加 1。
  • 好路由 = “距离短”的路由。最佳路由 = “距离最短”的路由
  • 一条路径最多只能包含 15 个路由器。
  • “距离”的最大值16 时即相当于不可达
  • RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由,只选择距离最短的路由。
13.1.1.2 RIP协议特点
  1. 仅和相邻路由器交换信息。
  2. 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表。
  3. 固定时间间隔交换路由信息,例如,每隔 30 秒。当网络拓扑发生变化时,路由器也及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由
13.1.1.3 路由表的建立
  • 路由器在刚刚开始工作时,路由表是空的
  • 然后,得到直接连接的网络的距离(此距离定义为 1)。
  • 之后,每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。
  • 经过若干次更新后,所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。
  • RIP 协议的收敛 (convergence) 过程较快。“收敛”就是在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过程。
13.1.1.4 路由表更新规则
  • 使用距离向量算法找出到达每个目的网络的最短距离
13.1.1.5 距离向量算法
  • 对每个相邻路由器(假设其地址为 X)发送过来的 RIP 报文,路由器:
    1. 修改 RIP 报文中的所有项目(即路由):把“下一跳”字段中的地址都改为 X,并把所有的“距离”字段的值加 1。
    2. 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目,重复以下步骤
      若路由表中没有目的网络N,则把该项目添加到路由表中。否则
      若路由表中网络 N 的下一跳路由器为 X,则用收到的项目替换原路由表中的项目。否则
      若收到项目中的距离小于路由表中的距离,则用收到项目更新原路由表中的项目。否则
      什么也不做。
    3. 若 3 分钟还未收到相邻路由器的更新路由表,则把此相邻路由器记为不可达路由器,即将距离置为 16(表示不可达)。
    4. 返回。
  • 算法基础:Bellman-Ford 算法(或 Ford-Fulkerson 算法)。
  • 算法要点:
    设 X 是结点 A 到 B 的最短路径上的一个结点。
    若把路径 A→B 拆成两段路径 A→X 和 X→B,则每一段路径 A→X 和 X→B 也都分别是结点 A 到 X 和结点 X 到 B 的最短路径。
13.1.1.6 RIP协议优缺点
  • 优点:
    • 实现简单,开销较小。
  • 缺点:
    • 网络规模有限。最大距离为 15(16 表示不可达)。
    • 交换的路由信息为完整路由表,开销较大。
    • 坏消息传播得慢,收敛时间过长。

13.1.2 OSPF协议

  • 开放最短路径优先 OSPF (Open Shortest Path First)是为克服 RIP 的缺点在 1989 年开发出来的。
  • 原理很简单,但实现很复杂。
  • 使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法 SPF。
  • 采用分布式的链路状态协议 (link state protocol)。
  • 现在使用 OSPFv2。
13.1.2.1 主要特点
  • 采用洪泛法 (flooding),向本自治系统中所有路由器发送信息。
  • 发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态,但这只是路由器所知道的部分信息。
    • 链路状态:说明本路由器都和哪些路由器相邻,以及该链路的度量 (metric)。
  • 当链路状态发生变化或每隔一段时间(如30分钟),路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。
13.1.2.2 链路状态数据库
  • 每个路由器最终都能建立。
  • 全网的拓扑结构图。
  • 在全网范围内是一致的(这称为链路状态数据库的同步)。
  • 每个路由器使用链路状态数据库中的数据构造自己的路由表(例如,使用Dijkstra的最短路径路由算法)。
13.1.2.3 划分区域优缺点
  • 优点:
    • 减少了整个网络上的通信量。
    • 减少了需要维护的状态数量。
  • 缺点:
    • 交换信息的种类增多了。
    • 使 OSPF 协议更加复杂了。
13.1.2.4 其他特点
  • 对于不同类型的业务可计算出不同的路由
  • 可实现多路径间的负载均衡(load balancing)。
  • 所有在 OSPF 路由器之间交换的分组都具有鉴别的功能。
  • 支持可变长度的子网划分无分类编址 CIDR
  • 32 位的序号,序号越大状态就越新。全部序号空间在 600 年内不会产生重复号。
13.1.2.5 五种分组模型
  1. 问候 (Hello) 分组。
  2. 数据库描述 (Database Description) 分组。
  3. 链路状态请求 (Link State Request) 分组。
  4. 链路状态更新 (Link State Update) 分组。
  5. 链路状态确认 (Link State Acknowledgment)分组。
13.1.2.6 OSPF工作过程
  1. 确定邻站可达。
    • 相邻路由器每隔 10 秒钟要交换一次问候分组。
    • 若有 40 秒钟没有收到某个相邻路由器发来的问候分组,则可认为该相邻路由器是不可达的。
  2. 同步链路状态数据库。
    • 同步:指不同路由器的链路状态数据库的内容是一样的。
    • 两个同步的路由器叫做完全邻接的 (fully adjacent) 路由器。
  3. 更新链路状态。
    • 只要链路状态发生变化,路由器就使用链路状态更新分组,采用可靠的洪泛法向全网更新链路状态。
    • 为确保链路状态数据库与全网的状态保持一致,OSPF 还规定:每隔一段时间,如 30 分钟,要刷新一次数据库中的链路状态。

13.2 外部网关协议

13.2.1 BGP-4

  • BGP 是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。
  • BGP 较新版本是 2006 年 1 月发表的 BGP-4(BGP 第 4 个版本),即 RFC 4271 ~ 4278。
  • 可以将 BGP-4 简写为 BGP。
13.2.1.1 主要特点
  • 用于自治系统 AS 之间的路由选择。
  • 只能是力求选择出一条能够到达目的网络且比较好的路由(不能兜圈子),而并非要计算出一条最佳路由
    1. 互联网的规模太大,使得自治系统AS之间路由选择非常困难。
    2. 自治系统AS之间的路由选择必须考虑有关策略。
  • 采用了路径向量 (path vector) 路由选择协议。

16 交换方式、服务方式、通信方式

16.1 三种交换方式

  • 电路交换
    • 先建立连接,整体数据传送,再释放连接
    • 比特流直达终点
  • 报文交换
    • 各节点报文存储转发
  • 分组交换
    • 各分组报文存储转发

16.1.1 特点

  • 若要连续传送大量的数据,且其传送时间远大于连接建立时间,则电路交换的传输速率较快。
  • 报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽,在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
  • 由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度,因此分组交换比报文交换的时延小,同时也具有更好的灵活性。

16.2 两种服务方式

  • 虚电路服务
    • 需建立连接,适用于长时间的数据交换
    • 分组按固定路由顺序传输
    • 分组传输时延小,可靠,不易丢失
    • 分组会按序到达终点
    • 线路或设备故障可能使虚电路中断时,需要重新呼叫建立新的连接。
  • 数据报服务
    • 不需建立连接
    • 每个分组都有终点的完整地址
    • 每个分组独立选择路由进行转发
    • 分组不一定会按序到达终点

16.3 两种通信方式

  • 点对点
    • 每条物理线路连接一对计算机
  • 广播
    • 所有计算机共享一个公共通信信道

17 计算机网络性能指标

17.1 速率

  • 数据的传送速率,也称为数据率(data rate)或比特率(bit rate),单位为[kMG]bit/s

17.2 带宽

  • 频域上:某个信号具有的频带宽度 单位 赫
  • 时域上:网络中某通道传送数据的能力,表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的 “最高数据率” 单位 bit/s

17.3 吞吐量

  • 单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的实际数据量 可用每秒传送的字节数或帧数表示

17.4 时延

  • 发送时延: 又称为传输时延 =数据帧长度/发送速率
  • 传播时延: 电磁波在信道中传播一定距离花费的时间 = 信道长度/传播速率
  • 处理实验: 主机/路由器收到分组时,处理分组所花费的时间
  • 排队时延: 分组在路由器输入输出队列中排队等待处理和转发所经历的时延

17.5 时延带宽积

  • 又称为以比特为单位的链路长度 时延带宽积 = 传播时延x带宽

17.6 往返时间

  • 从发送方发送完数据,到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间

17.7 利用率

  • 信道利用率
  • 网络利用率

19 复用技术

  • 时分多路复用(TDM)
    • 在不同的时间占用同样的频带宽度
  • 频分多路复用(FDM)
    • 在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽)资源
  • 波分多路复用(WDM)
    • 光的频分复用
  • 码分多路复用(CDM/CDMA)
    • 各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此各用户之间不会造成干扰

20 数据单元

20.1 以太网帧

目的MAC源MAC长度或类型数据FCS
6字节6字节2字节46~1500字节4字节

20.2 802.1Q帧

目的MAC源MAC802.1Q Tag长度或类型数据FCS
6字节6字节4字节2字节46~1500字节4字节

802.1Q Tag:

TPIDPRICFIVID
2字节3比特1比特12比特

20.3 IP

img

20.4 UDP

img

20.5 TCP

img

21 PPP协议填充

21.1 字节填充

  • 7E->7D 5E (7E为帧首尾)
  • 7D->7D 5D (7D为转义字符)
  • 03->7D 23 (03小于0x20)

21.2 比特填充

  • 发送端在5个连1之后填入0
  • 接收端把5个连1后的0删除

22 通信基本概念

22.1 数据

22.2 信号

  • 模拟信号
  • 数字信号

22.3 信息

22.4 编码方式

  • 不归零制
  • 归零制
  • 曼彻斯特编码
    • 位周期中心的向上跳变代表 0,位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。
  • 差分曼彻斯特编码
    • 位开始边界有跳变代表0,无跳变代表1

23 路由聚合与子网划分

23.1 路由聚合

  • 路由聚合的功能是将多个连续的C类的网络地址聚合起来映射到一个物理网络上。这样,这个物理网络就可以使用这个聚合起来的C类地址的共同地址前缀作为其网络号。
  • 路由聚合创建用来解决路由列表超出现有软件和管理人力的问题以及提供B类网络地址空间耗尽的解决办法。超网允许一个路由列表入口表示一个网络集合,就如一个区域代码表示一个区域的电话号码的集合一样。
  • 路由聚合技术是为了解决路由表的内容冗余问题,使用路由聚合能够缩小路由表的规模,减少路由表的内存。

23.2 子网划分

  • 广播地址(Broadcast Address):是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址,网络号不变,主机号全为1;
  • 网络地址:标识该子网的地址,网络号不变,主机号全为0。IP地址和子网掩码进行与运算,结果是网络地址;
  • 主机数:主机号位n位,则该子网内可用的主机数为 2n - 2,减掉的2为广播地址和网络地址。

24 网络协议三要素

  • 语法
  • 语义
  • 同步

25 光纤

  • 多模光纤
    • 可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。
    • 光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽,造成失真,只适合于近距离传输。
  • 单模光纤
    • 其直径减小到只有一个光的波长(几个微米),可使光线一直向前传播,而不会产生多次反射
      制造成本较高,但衰耗较小。
      光源要使用昂贵的半导体激光器,不能使用较便宜的发光二极管。

26 以太网的争用期

  • 单程端到端传播时延 = t,则以太网的端到端往返时延 2t 称为争用期,或碰撞窗口。

26.1 10M以太网

  • 51.2us

26.2 100M以太网

  • 5.12us

26.3 1000M以太网

  • 0.512us

27 CRC循环冗余校验码

28 网络测试常用命令

  • ping :测试网络联接状况以及信息包发送和接收状况非常有用的工具
  • ipconfig:以窗口的形式显示IP协议的具体配置信息,显示网络适配器的物理地址、主机的IP地址、子网掩码、默认网关、主机名、DNS服务器、节点类型等信息。
  • netstat: 用来了解网络的整体使用情况
  • arp:可以显示和设置Internet到以太网的地址转换表内容。这个表一般由ARP来维护。
  • tracert:用来显示数据包到达目标主机所经过的路径

29 奈氏准则与香农公式

29.1 奈氏准则

  • 码元传输的最高速率 = 2W (码元/秒)
  • 激励工程人员不断探索更加先进的编码技术,使每一个码元携带更多比特的信息量。

29.2 香农公式

  • 信噪比(dB)为
    10 l o g 10 ( S / N ) ( d B ) 10log_{10}(S/N)(dB) 10log10?(S/N)(dB)

  • 信道的极限信息传输速率C为
    C = W l o g 2 ( 1 + S / N ) ( b i t / s ) C = W log_2(1+S/N) (bit/s) C=Wlog2?(1+S/N)(bit/s)

    其中,W为信道的带宽(Hz),S为信道内所传信号的平均功率,N为信号内部的高斯噪声功率

  • 香农公式:告诫工程人员,在实际有噪声的信道上,不论采用多么复杂的编码技术,都不可能突破信息传输速率的绝对极限。

30 internet和Internet的区别

  • internet:互联网
    • 泛指多个计算机网络互连而组成的网络,在这些网络之间的通信协议(即通信规则)可以是任意的。
  • Internet:因特网
    • 它指当前世界上最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络,它采用TCP/IP协议族作为通信的规则,且前身是美国的ARPANET。
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