1、计算机网络复习提纲第五版 谢希仁第一章1.计算机网络的定义：一些互相连接的、自治的计算机的集合。2.计算机网络的功能：3.交换技术：a)电路交换：电话机的交换方式一直都是电路交换 步骤：建立连接通话释放连接 重要特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源 线路的传输效率很低 特点：整个报文的比特流连续的从源点直达终点，好像在一个管道中传送b)分组交换：采用存储转发技术 通常我们把要发送的整块数据称为一个报文 在每一个数据段前面，加上一些必要的控制信息组成首部，就构成了一个分组。分组又称为“包”，而分组的首部也可以称为“包头”。 主机是为用户进行信息处理的，而路由器则是用来
2、转发分组的，即进行分组交换的。 优点：高效、灵活、迅速、可靠。缺点：造成时延、造成开销 特点：单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻的结点，储存下来后查找转发表，转发到下一个结点。 c)报文交换：特点：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发 到下一个结点。4.计算机网络的性能指标 a)速率： 网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数 据的速率，他也称为数据率或是比特率。速率的单位是b/s 。比特是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。b),c)带宽：1）指某个信号具有的频带宽度。 2）在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能
3、传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。d)时延：指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一 端所需的时间。i.发送时延：是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。也叫传输时延。发送时延=数据帧长度（b）/发送速率（b/s）ii.传播时延：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）iii.处理时延iv.排队时延 排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。 注意：对于高速网路链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。提高数据的发送速率只
4、是减小了数据的发送时延。e)|f)吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。5.计算机网络体系结构得到广泛应用的不是法律上的国际标准OSI，而是非国际标准TCP/IP。这样，TCP/IP就被称为是事实上的国际标准。a)应用层：直接为用户的应用进程提供服务。协议包括：支持万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议等等。b)运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。协议包括：传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol），用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）。c)网络层：
5、一、负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。二、选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的的主机。协议包括：IP协议。d)数据链路层：简称链路层。将网络层叫下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻的结点间的链路上“透明”的传送帧中的数据。e)物理层：透明的传送比特流。注意：传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等，并不在物理层协议之内而是在物理层协议的下面。课后习题计算题第二章1.数学通信系统及基本术语数据通信系统：a) 源系统（发送端、发送方）：包括源点（源站、信源）和发送器。典 型的发送器就是调制器。 b) 传输系统（传输网络） c
6、) 目的系统（接收端、接收方）：包括接收器和终点（目的站、信宿） 典型的接收器就是解调器。基本术语：通信的目的是传送消息。数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或是电磁的表现。信号分为两大类：模拟信号或连续信号和数字信号或离散信号。在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同的离散数值的基本波形就称为码元。2.信道：信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。因此一条通信电路往往饱含一条发送信道和一条接受信道。3.信道的分类：a)b)单向通信，又称为单工通信。c)双向交替通信，又称为半双工通信。d)双向同时通信，又称为全双工通信。注意：有时人们也常用“单工”这个名词表示“双向交替通信”。
7、来自信源的信号常称为基带信号。4.传输媒体及典型应用a)导向传输媒体：双绞线，同轴电缆，光缆。b)非导向传输媒体：无线电波无线传输所使用的频段很广。短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。微波在空间主要是直线传播：由于地球不是平面，传播距离受影响。 !地面微波接力通信：传播距离受限、中继站卫星通信：通信距离远、传播时延长 5.信道复用技术a)频分复用技术：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。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。 b)时分复用技术：时分复用则是将时间划分为一段段等长的时
8、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。 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）。 TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。 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。6.双绞线：也称为双纽线，把两根相互绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来就构成了双绞线。模拟传输和数字传输都可以使用双绞线。为了提高双绞线的抗电磁干扰能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层。这就是屏蔽双绞线（STP）。.课后计算题 （62 2-06）第三章1.链路(link)是一条无源的点到点的物理
9、线路段，中间没有任何其他的交换结点。一条链路只是一条通路的一个组成部分。2.数据链路层传送的是帧3.数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。4.数据链路层在进行通信时的主要步骤： 封装成帧：结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧。 透明传输：结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层。 差错控制：若结点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提
10、取出IP数据报 上交给上面的网络层，否则丢弃这个帧。5.PPP协议：现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。6.7.PPP协议应该满足的要求：简单这是首要的要求；封装成帧；透明性；多种网络层协议；多种类型链路；差错检测；检测连接状态；最大传送单元；网络层地址协商；数据压缩协商8.PPP协议不需要满足的要求：纠错；流量控制；序号；多点线路；半双工或单工链路 9.Ppp协议的三个组成部分： 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP（Link control Protocol）
11、。一套网络控制协议NCP（Net Work Protocol），其中的每一个协议支持不同的网络层协议。10.PPP协议信息字段的长度=1500字节11.CSMA/CD：载波监听、多点接入、碰撞检测12.为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层和媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。13.两者区别：与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的 。14
12、.MAC地址：在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。15.常用的以太网MAC帧格式有两种标准 ：DIX Ethernet V2 标准（最常用）、IEEE 的 标准。16.)17.扩展以太网技术：在物理层扩展：主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器 在数据链路层扩展：在数据链路层扩展局域网是使用网桥。18.局域网的拓扑： 19.网桥：网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口 课后习题32题P107第四章（重点
13、）1.网络层提供的两种服务 （109）1) 虚电路服务：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储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。2)!3) 数据报服务：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。2.IP协议：网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。简介： 3.与 IP 协议配套使用的还有四个协议：1)地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)2)逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)3)网际控制报文协议 ICMP
14、 (Internet Control Message Protocol)4)网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)4.IP网（111）：使用IP协议的虚拟互连网络可简称为IP网。5.IP地址（113115）：IP地址：= , A类、B类和C类地址的网络号字段分别为1,2和3字节长，而在网络号字段的最前面有13位的类别位，其数值分别规定为0,10,110. A类、B类和C类地址的主机号字段分别为3个，2个和1个字节长。 D类地址（前四位是1110），用于多播（一对多通信） E类地址（前四位是1111），保留为以后使用6.IP数据报（12
15、2）：一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。其完整格式如下： 7.IP层分组转发算法（127）： (1) 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。 (2) 若网络 N 与此路由器直接相连，则把数据报直接交付目的主机 D；否则是间接交付，执行(3)。， (3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。 (4) 若路由表中有到达网络 N 的路由，则把数据报传送给路由表指
16、明的下一跳路由器；否则，执行(5)。 (5) 若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。 (6) 报告转发分组出错。8.划分子网的基本思路：1)划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。2)从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个位。凡是从其他网络发送给本单位某个主机的 IP 数据报，仍然是根据 IP 数据报的目的网络号 net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器。3)然后此路由器在收到 IP 数据报后，再按目的网络号 net-id 和子网号 subnet-i
17、d 找到目的子网。最后就将 IP 数据报直接交付目的主机。划分后的IP地址：IP地址 := , , 9.使用子网掩码的分组转发过程（131）：* (1) 从收到的分组的首部提取目的 IP 地址 D。 (2) 先用各网络的子网掩码和 D 逐位相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。 否则就是间接交付，执行(3)。 (3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则将 分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。 (4) 对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐位相“与”, 若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送 给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。
18、(5) 若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。 (6) 报告转发分组出错。10.无分类编址CIDR的主要特点：1)CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间。2)CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。3)IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。4)-5)CIDR 还使用“斜线记法”(slash notation)，它又称为CIDR记法，即在 IP 地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位
19、数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中 1 的个数）。6)CIDR 把网络前缀相同的连续的 IP 地址组成“CIDR 地址块”。 11.无分类的两级编址的记法是：IP地址：=， 12.路由聚合：路由聚合也称为构成超网(supernetting)。一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。13.因特网的路由选择协议（145）：1)内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol)：即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用得最多，如 RIP 和
20、OSPF 协议。2)外部网关协议EGP (External Gateway Protocol)：若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议 EGP。在外部网关协议中目前使用最多的是 BGP-4。 14.RIP协议的三个要点（147）：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)4)按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。 15.OSPF的三个要点（152）：1)向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法。2
21、)发送的信息就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”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”3)只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。 16.BGP（156 了解即可）：边界网关协议 BGP 只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由（不能兜圈子），而并非要寻找一条最佳路由。 17.路由器的构成 （160） 18.虚拟专用网VPN（171 ）：1本地地址仅在机构内部使用的 IP 地址，可以由本机构自行分配，而不需要向因特网的管理机构申请。2（3全球地址全球唯一的IP地址，必须向因特网的管理机构申请。
22、 练习题：P179 4-42 P177 4-26 P133例题4-2、4-3 P149 例题4-5第五章1.运输层的功能：1)运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）2)运输层还要对收到的报文进行差错检测。3)运输层面向应用程序的不同需求，提供面向连接的TCP和无连接的UDP。4)运输层向高层用户屏蔽了低层网络核心的细节2.运输层端口（184）：服务器端是使用的端口号（分为熟知端口号或系统端口号）和客户端使用的端口号。3.用户数据报协议UDP：1),2)功能：复用和分用、差错检测3)特点 （184）：无连接的；尽最大努力交付，不保证可靠交付；面向报文；无拥塞
23、控制；支持一对一、一对多、多对一和多对多交互通信；首部只有8字节，开销小4.传输控制协议TCP特点：1)TCP 是面向连接的运输层协议2)每一条 TCP 连接只能有两个端点(endpoint)，每一条 TCP 连接只能是点对点的（一对一）。 3)TCP 提供可靠交付的服务：无差错、不弃、不重复、按序到达4)TCP 提供全双工通信。（发送缓存和接收缓存）5)面向字节流。流：流入到进程或从进程流出的字节序列5.停止等待协议（189）：每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认，在收到确认时再发送下一个分组。停止等待协议的优点是简单，但缺点是信道利用率太低。6.TCP报文段的首部格式 （193）：
24、7.滑动窗口的技术（197）（可靠传输的实现）8.TCP流量控制 （203）：流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制，它所要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。利用滑动窗口实现流量控制；TCP 为每一个连接设有一个持续计时器9.TCP拥塞控制技术（4种）（207212）：慢开始；拥塞避免；快重传；快恢复。10.TCP运输连接管理 （215217）：1)主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client)。被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)。2)用三次握手建立 TCP 连接 第六章1.域名系统（224）：是因特网使用的命名系统。2.FT
25、P：文件传送协议 FTP (File Transfer Protocol)提供交互式的访问，而简单文件传送协议TFTP只支持文件传输。3.%4.远程终端协议TELNET：用户用 TELNET 就可在其所在地通过 TCP 连接登录到远地的另一个主机上。TELNET 能将用户的击键传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过 TCP 连接返回到用户屏幕。5.万维网（236）：浏览器就是在用户计算机上的万维网客户程序。6.URL统一资源定位符的一般形式：:/:/协议包括：ftp 文件传送协议 FTP http 超文本传送协议 HTTP News USENET 新闻7.HTTP协议工作过程（239）：
26、具体说明：1浏览器分析超链指向页面的 URL。23浏览器向 DNS 请求解析 的 IP 地址。4域名系统 DNS 解析出清华大学服务器的 IP 地址。5浏览器与服务器建立 TCP 连接6 浏览器发出取文件命令：GET /chn/yxsz/。7服务器给出响应，把文件 发给浏览器。8TCP 连接释放。9浏览器显示“清华大学院系设置”文件 中的所有文本。8.浏览器及其组成 （237 252）1控制程序：管理客户程序和解释程序2解释程序3!4客户程序9.简单邮件传送协议SMTP （257）邮件读取协议POP3 （259）第七章1.网络安全问题（284）：1)计算机网络上的通信面临以下的四种威胁：2)截
27、获从网络上窃听他人的通信内容；3)中断有意中断他人在网络上的通信；4)篡改故意篡改网络上传送的报文；5)伪造伪造信息在网络上传送。2.安全性威胁类别：1)2)被动攻击：截获信息的攻击称为被动攻击；3)主动攻击：中断、纂改和伪造信息的攻击3.密码机制（287288）4.数字签名（289）：数字签名必须保证以下三点：1报文鉴别接收者能够核实发送者对报文的签名，其他人无法伪造对报文的签名；2报文的完整性接收者确信所收到的数据和发送者发送的完全一样而没有被纂改过；3不可否认发送者事后不能抵赖对报文的签名；5.鉴别（291）：验证通信的对方的确是自己所要通信的对象，而不是其他的冒充者。在信息的安全领域中
28、，对付被动攻击的重要措施是加密，而对付主动攻击中的篡改和伪造则要用鉴别(authentication) 。6.防火墙（303）：防火墙是由软件、硬件构成的系统，是一种特殊编程的路由器，用来在两个网络之间实施访问控制策略。访问控制策略是由使用防火墙的单位自行制订的，为的是可以最适合本单位的需要。7.防火墙的功能有两个：阻止和允许。12“阻止”就是阻止某种类型的通信量通过防火墙（从外部网络到内部网络，或反过来）。3“允许”的功能与“阻止”恰好相反。名词解释1.www：万维网。万维网是一个大规模的联机式的信息储藏所，是分布式超媒体(hypermedia)系统，它是超文本(hypertext)系统的扩
29、充。2.超文本：用超链接的方法，将各种不同空间的文字信息组织在一起的网状文本。 3.TDM：时分复用 4.URL：统一资源定位符。表示从网上得到的资源位置和访问这些资源的方法。 5.流量分析：截获信息的攻击。攻击者只是观察和分析某一个协议数据单元PDU而不是干扰信息流。6.HTML：超文本标记语言。是一种制作万维网页面的标准语言。 7.HTTP：超文本传送协议。是面向事务的应用层协议，定义了浏览器怎么向万维网服务器请求万维网文档，以及服务器这样把文档传送给浏览器。 8.RIP （Routing Information Protocol）：路由信息协议。是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，
30、是因特网的标准协议，其最大的有点就是简单。 9.带宽：“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 10.信道：一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。11.时延：数据从网络的一端传送到另一端所需要的时间。 12.CSMA/CD：即载波监听多路访问/冲突检测方法，是一种争用型的介质访问控制协议。 13.CDMA：码分多址14.CDM：码分复用：各用户使用经过挑选的不同码型，因此各用户间不会造成干扰。可以同样的时间使用同样的频带进行通信。 15.WDM：波分复用：光的频分复用。 16.MTU：最大传输单元。每一种链路层协议都规定了帧的数据部分的长度上限。 17.VPN（Virtual Private Network）：虚拟专用网。利用公用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体。 18.FDM：频分复用。所有的用户在同样的时间占用不同的带宽资源。19.MSS ：最大报文段长度。是每一个TCP报文段中的数据字段的最大长度。数据字段加上TCP首部才等于整个的TCP报文段。 20.STDM：时分复用：在不同的时间占用同样的频带宽度。21.DNS：域名系统。它是因特网使用的命名系统，涌来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址。22.IP网：使用IP协议的虚拟互联网络简称为IP网。 计算题：IP地址计算（网络号、自王皓、主机号
