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1、计算机网络基础复习资料 1. 因特网主机 =端系统 ， 包含 PC、智能手机、 PAD、智能电视等。 2. 网络核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。在网络核心部分起特殊作用的是路由器 (router)。路由器是实现分组交换 (packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。 分组交换主要有两类，一类叫做路由器，一类叫作链路层交换机。两者的作用类似，都是转发分组，不同点在于转发分组所依据的信息不同。路由器根据分组中的 IP地址转发分组，链路层交换机根据分组中的

2、目的 MAC 地址转发分组。 3. 一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序 ， 以及报文发送和 /或接收一条报文或其他事件所采取的动作。一个协议的关键元素：报文格式、报文次序、动作。 网络协议三要素（ 1）语法：即数据与控制信息的结构或格式；（ 2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；（ 3）同步：即事件实现顺序的详细说明。 4. 因特网 标准 由因特网工程任务组 IETF 研发。 IETF 的标准文档称为请求评论 RFC。 5. 复用技术是指能在同一传输媒质中同时传输多路信号的技术，目的提高通信线路的利用率。 频分复用（ FDM）的所有用户在同样的

3、时间占用不同的带宽资源。 时分复用（ TDM）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。利用不同的时隙传送不同的信号。 统计时分复用（ STDM)在时分复用的基础上根据实际情况 “按需分配 ”。 6. 交换 (switching)就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 用于网络核心的交换技术主要有两种：电路交换 (circuit switching)，分组交换(packet switching) （ 1） 电路交换：在通信进行过程中，网络为数据传输在传输路径上预留资源，这些资源只能被这次通信双方所使用； （ 2）

4、分组交换：数据被分成一个一个的分组，每个分组均携带目的地址，网络并不为 packet 传输在沿途 packet switches 上预留资源， packet switches 为每个 packet 独立确定转发方向 . 与电路交换不同，链路、交换机 /路由器等资源被多个用户所共享，交换机在转发一个分组时的速度为其输出链路的 full 速度。 注：分组交换一般采用存储转发技术，分组在分组交换机中会经历一个排队(queuing)延迟。排队延迟与交换机的忙闲有关，大小可变。如果分组到达时缓存已满，则交换机会丢掉一个分组。分组交换网络有两大类： 1） Datagram（数据报 )网络， 2）Virtu

5、al Circuit 虚电路网络 7. 通讯介质及特点 导引型传输媒体：双绞线、同轴电缆、光纤 非导引型传输媒体：无线电通讯 1）双绞线（ Twisted-Pair Copper Wire）：抗电磁干扰，模拟传输和数字传输都可以用；双绞线是目前高速 LAN联网的主要方式。 2）同轴电缆（ Coaxial Cable）广泛用于闭路电视中，容易安装、造价较低、网络抗干扰能力强、网络维护和扩展比较困难、电缆系统的断点较多，影响网络系统的可靠性。 3）光纤（ Fiber Optics）传输损耗小，抗雷电和电磁干扰性好，保密性好，体积小，质量轻。 单模光纤比多模光纤性能更优 ， 但价 格更高 。 4）无

6、线电通讯（ Radio） 用无线电传输，优点：通讯信道容量大，微波传输质量高可靠性高，与电缆载波相比，投资少见效快。缺点：在传播中受反射、阻挡、干涉的影响。 8. 延时分类 1）传输时延（发送时延） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。 2）传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。 3）处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 4）排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决

7、于网络中当时的通信量。 注：排队延迟是节点延迟中最复杂、也是最有趣的部分。之所以最有趣，指目前或多研究工作就是针对排队延迟来进行的，包括调度算法、缓存策略等。排队延迟与网络设备的负载状况密切相关，不同分组所经历的排队延迟会随着负载的变化而变化 关于发送延迟和传播延迟，容易弄混。需要记住，传输延迟指将一个分组所有 bit发送到 link 上所需的时间，与分组长度和发送速率有关，与 两点之间的距离没有任何关系。而传播延迟指一位从链路的一端传播到另一端所需的时间，与 link 的长度和信号的传播速度有关。 9. 分组从源主机出发，通过一系列路由器结点传输，到达目的主机。分组在下图中路由器结点内（之间

8、） 需 经历的 (1) (4) 不同类型的时延。 (1)处理时延：路由器检查分组首部并决定将该分组导向何处所需的时间； (2)排队时延：当路由器队列中分组较多，分组在链路上等待传输所需经历的排队时间； (3)传输时延：路由器结点将分组的比特推向（传输到）链路所需的时间； (4)传播时延：比特从路由器结点 A传播到路由器结点 B 所需要的时间。 10. TCP/IP的体系结构 1）层次、功能、层次之间的关系 2）每层数据包的名称 3）每层地址 4）接口、协议、服务 因特网协议体 系结构的几个层次及其作用。 （ 1）应用层：基于应用层协议提供网络应用功能，应用层协议如 HTTP、 SMTP、FTP

9、 等。应用层的信息分组称为报文（ message）。 （ 2）运输层：在应用程序端点之间传输应用层报文，实现端到端的逻辑通信。运输层分组称为报文段（ segment）。 （ 3）网络层：将数据报分组从一台主机移动到另一台主机，即提供主机之间的逻辑通信。网络层的分组称为数据报（ datagram）。 （ 4）链路层：将网络层的数据报从一个节点传输到另一个节点。链路层分组称为帧（ frame）。 （ 5）物理层：实现数 据的比特流传输，提供信号传输介质。物理层的数据称为比特。 层级 层名 分组 名称 功能 层次之间的关系 每层地址 5 应用层 Message报文 支持网络应用 一层嵌到另一层（每一

10、层次都从上层的导数据，加上首部信息形成新的数据单元，将新的数据单元传递给下一层） 不同的应用有不同的地址 4 传输层 Segment报文段 负责应用进程间的通讯 端口号 3 网络层 Datagram数据报 从源到目的地数据报的路由 IP地址 2 数据链路层 Frames帧 相邻节点之帧转发 网卡地址 1 物理层 无数据包 比特转发 无 应用层的地址不止有 IP地址还有端口号，传输层、网络层为 IP地址，链路层、物理层的地址为 MAC 地址。 接口在两层之间，协议是同层之间的，服务是下层为上层提供的。 11. 一个分组在因特网中传输，在源主机需将数据 M封装成自顶向下不同层的分组。 如下图 所示

11、。 应用层分组名称：报文 H1 M 运输层分组名称：报文段 H2 H1 M 网络层分组名称：数据报 H3 H2 H1 M 链路层分组名称：帧 H4 H3 H2 H1 M 物理层数据：比特流 0、 1 比特流 12. 应用程序体系结构： client/server、 P2P、 混合 C/S和 P2P 客户服务器方式所描述的是进程之间的服务和被服务的关系。 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。 Client/Server 的好处是系统管理容易，问题是 Server 容易成为系统的瓶颈。 P2P中，没有在 C/S中处于中心地位的 Server，所有 Host的地位平等，叫做 Peers，因此这

12、种系统也叫 Peer to Peer。 P2P 中没有必须总是 在线 的服务器，并且 peer可以随时更换自己的 IP。 Gnutella是 Pure P2P 的一个很好的例子。 P2P 的最大好处是系统可扩展性（ scalability)强。由于每个 peer既是 Server又是Client, 随着系统中 Peer 的数量增多，系统的处理能力越强。 P2P 的问题是可管理性，由于系统是完全分散的、无中心的，管理起来极其困难。 混合 C/S 和 P2P 即以上两种方式的结合。 13. HTTP通讯超文本传输协议 HTTP 主要规定了消息的结构和 client 和 server交换 messa

13、ge 的方式。 1) 浏览器首先建立与 Server的 TCP 连接 2) 连接建立起来后， browser和 server就向 /从 Socket 发送 /接收 HTTP 的消息。借助 TCP的可靠数据传输， HTTP知道消息肯定会到达对方，这就是协议分层的好处。 HTTP 是一种 stateless(无状态 )协议， server不保存任何 client 的任何状态信息。如果 server 在很短的时间内从 browser 接收到对某个 object 的两次请求， server 就会发送两次 response。 3）非流水线方式：客户在收到前一个响应后才能发出下一个请求。这比非持续连接的两

14、倍 RTT 的开销节省了建立 TCP 连接所需的一个 RTT 时间。但服务器在发送完一个对象后，其 TCP 连接就处于空闲状态，浪费了服务器资源。 流水线方式：客户在收到 HTTP 的响应报文之前就能够接着发送新的请求报文。一个接一个的请求报文到达服务器后，服务器就可连续发回响应报文。使用流水线方式时，客户访问所有的对象只需花费一个 RTT时间，使 TCP 连接中的 空闲时间减少，提高了下载文档效率。 3）非持续连接：建立一次 TCP 连接， browser 和 server 通过此连接只传输一个request 消息和一个 respond 消息； 持续连接：建立一次 TCP连接， browse

15、r和 server通过此连接可以传输多个 request消息和多个 respond 消息 HTTP 协议支持非持续连接和持续连接、非流水线和流水线多种方式。其默认模式是流水线的持续连接 。 Web 的应用层协议是 HTTP，它是 Web 的核心；它定义了在浏览器和 Web 服务器之间的传输报文格式和序列。 HTTP 协议使用 TCP 进行传输的重要原因是考虑到 Web 网页作为文本数据的传输可靠性。 14. HTTP 请求报文中的方法字段 HTTP 请求报文中的方法字段可以取种不同的值，包括 GET、 POST、 HEAD、PUT和 DELETE。当用户在浏览器中输入一个网址，希望获取网站的对

16、象时，使用的是 GET方法。当用户提交表单时，比如用户向搜索引擎提供搜索关键词时， HTTP 客户常使用 POST 方法。当用户应浏览器要求而选中本地的图片进行上传时， HTTP 客户使用的是 PUT方法。当用户希望删除 Web 服务器中的图片时，可使用 DELETE方法。 使用浏览器 打开一个页面，在 HTTP 请求报文中通常使用的方法是 GET。 用户在浏览器页面中提交表单时，在 HTTP 请求报文中使用的方法是 POST。 当用户想要利用 HTTP 协议上传对象到 Web 服务器上时，在 HTTP 的请求报文中，所使用的方法是 PUT。 15. HTTP和 FTP HTTP 和 FTP

17、都是文件传输协议，它们都运行 TCP 协议。 FTP 使用控制连接来传输控制信息，使用数据连接来传输文件；而 HTTP 协议是在传输文件的同一个 TCP连接中发送控制信息（请求、响应报文），故 FTP 是带外发送控制信息， HTTP 是带内发送控制信息。 HTTP 协议的默认传输端口号是 80，而 FTP 用于 TCP 控制连接的端口号是 21，用于 TCP 数据连接的端口号是 20。 FTP 的控制连接贯穿了整个用户会话期间，故该连接是持续连接，而在每个会话中的每一次文件传输都需要建立一个新的数据连接，故数据连接是非持续的。 FTP 服务器必须在整个会话期间保留用户的信息（将用户账户和控制连

18、接联系起来，跟踪用户在文件服务器目录树上的位置等），故 FTP 又是有状态的。 而 HTTP 客户和服务器建立了连接后，客户可以一次性地获取多个对象，并且服务器无需跟踪客户的信息，故 HTTP 协议的 连接是无状态的持续连接。 16. 电子邮件协议 Alice 发送邮件给 Bob， 涉及多种电子邮件协议及其通信实体。 可以实现邮件收取的协议是 POP3、 IMAP、 HTTP。 17. DNS的作用以及两种查询方式 DNS 是域名解析系统 (Domain Name System) 的缩写，它是由解析器和域名服务器组成的。用于便于人们使用的机器名字转换为 IP 地址 两种查询方式： 1） 主机向

19、本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的 IP 地址，那么本地域名服务器就以 DNS 客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文。 2） 本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的 IP 地址，要么告诉本地域名服务器： “你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询 ”。然后让本地域名服务器进行后续的查询。 可使用 HTTP和 SMTP 协议 可使用SMTP 协议 可使用 HTTP、 POP3和 IMAP 协议 DNS 迭代流程 （ 1） （ 8） 。 某公司

20、 c有一台主机 h，该主机具有的 Internet 域名应该为 。 DNS 使用 UDP协议的主要原因是因为 UDP协议在传输数据前无需像 TCP那样经历三次握手，数据收发延时较小。 一台主机希望解析域名 ，如果这台服务器配置的域名服务器为202.120.66.88， Internet 根域名服务器为 10.1.2.3 而存储 与其 IP地址对应关系的域名服务器为 202.110.6.8，那么这台主机解析该域名时首先查询地址为 202.120.66.88 的域名服务器 。 18. 运输 层基本概念 多路分解将运输 层报文段中的数据交付到应用层正确的套接字的工作称为多路分解。 计算机网络最本质

21、的活动是分布在不同地理位置的主机之间的进程通信 。 在因特网中，用来标识主机和在主机上的应用程序的是 IP 地址 和 端口号 。 运输层协议除了提供可靠数据传输服务外，还可提供吞吐量确保、定时保证和安全性服务。 TCP 服务器进程与客户机进程通信时，需要生成欢迎套接字和连接套接字。 TCP 在传输数据前要进行三次握手，而 UDP 不需要任何准备即可进行数据传输。因此 UDP 不会引入建立连接的时延。 19. UDP的服务特点 UDP 是一种无连接的、轻量级传输层协议，提供了最最健的服务模型。没有连接，直观上 就应该比 TCP 更高效。 1）不可靠的数据传输：发送端将数据推入 UDP Socke

22、t 后， UDP 并不保证数据最终会到达接收端，即使到达也不保证是按序到达； 2、没有拥塞 控制 机制：发送方可以以任意的速率向网络中发送数据，不管网络的拥塞状况。但发送的数据可能最终到达不了接收方，产生丢包。 优点： 1）应用可更好控制何时发送何种数据：无须建立连接， UDP 可尽快将消息发给网络层； TCP 可能需要重传在规定时间内没有到达的 Segment。 UDP 没有建 立连接所引入的延迟，这可能是 DNS 选择 UDP 而不是 TCP 的最主要原因。 2）实现简单： UDP 因为是无连接的，主机因而无须维护连接状态，实现简单； 3）头部开销小： UDP的 Segment 头部字段共

23、 8 个字节；而 TCP 的头部共包括 20个字节 . 20. UDP报文的首部为： 源端口号（ 0632） 目的端口号（ 0045） UDP报文段长度（ 001C） 校验和（ E217） 数据 （ 1）根据 UDP 报文的格式，该 UDP 报文的源端口号为： 0x0632 = 1586，目的端口号为： 0x0045 = 69。因为目的端口 69 1023，所以目的端口是熟知端口，故该 UDP报文是从客户发送给服务器（服务器程序是 TFTP）。 （ 2） UDP 报文段的长度为： 0x001C = 28 字节，而 UDP 首都长度为 8 字节，故该 UDP 报文所包含的数据长度为 28 8 =

24、 20 字节。 21. TCP 的服务特点、流的概念 TCP (Transmission Control Protocol,传输控制协议 ) 是一种面向连接的协议，即数据传输之前要经过三次握手建立一条全双工连接，然后才能进行真正的数据传输。 TCP 三次握手流程，注意 seq、 ack 序号变化。 TCP 除了是一种面向连接的协议外，还提供可靠的、按需到达的字节流数据传输、流控和拥塞控制。无头无尾，连续不断。 面向字节流。（ TCP 不采用停等式的传输，而用流水线的方式，且序列号是根据数据段的第一个字节填写的） 22. 可靠性传输原理 可靠性传输原理是由 rdt1.0 rdt2.0 rdt2.

25、1 rdt2.2 rdt3.0 一步步累加而来的。 rdt1.0：接收方无返回确认信息 rdt2.0：接收方进行检错，并发送 ACK 或 NAK 反馈给发送方 rdt2.1：加入序列号 0 和 1rdt2.2：接收方不再发 NAK 而将 ACK 中加入序列号 rdt3.0：发送方引入定时器 以上都是停 -等式（ stop-and-wait）协议。为了解决 stop-and-wait 协议低效问题的方法非常简单，就是允许发送方可以在等待 Receiver的 ACK之前连续发送多个分组。这种技术叫做流水线。 流水线技术对可靠数据传输协议的影响： 1）更大的序列号范围。连续发送的并且是还没有得到 ACK 的多个分组必须要有唯一的序列号，否则引起混乱。 2） Sender和 Receiver方需要存储空间来缓存分组。对于 Sender来说，需要缓存已经发送出去但还没有得到 ACK 的分组；为了实现按序递交，接收方一般也需要存储空间。