计算机网络—学习笔记

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1.路由器 2.虚电路 3.OSI & TCP/IP 4.检错编码 5.奇偶校验码 6.波特率&比特率&QAM 例题1 例题2 6.设备 7.CSMA/CD&CA （1）CSMA/CD 情景一：帧较短 情景二：帧长=一个传播时延 情景三：帧长稍大于两个传播时延 最小帧长公式： （2）CSMA/CA 8.NAT转换 9.信道利用率&吞吐率&数据速率 数据速率典例 10.常用二进制 11.PING 12.IPv6 13.IP数据报 14.POP3 & SMTP 15.TCP数据报（好题） 16.交换机&网桥 17.RIP路由表更新 17.网卡&IP&域名 18.虚电路&数据报 典例 19.UDP数据报—>IP数据报 20.HTTP持续&非持续

21.以太网的传输介质 22.各层PDU关系 23.慢开始&快恢复 24.ARP（1）ARP/DHCP/ICMP              （2）RIP/OSPF/BGP——路由协议 25.物理层接口特性 26.奈氏准则&香农定理 27.HDLC&PPP协议 28.目的网络 29.点击超链接 30.WWW服务 31.域名服务器 32.争用期2τ变种题 33.IP地址使用 34.发送序号&最大SW 35.IP报文字段 36.变长子网划分 37.数据报转发 38.CDMA码片分析 39.CSMA坚持 40.IP首部变变变

41.二进制指数退避算法 42.C/S 43.FTP 44.默认路由 45.累计确认 46.改变网络前缀 47.网桥转发 48.

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1.路由器

（1）路由器是在网络上实现多个网络互连的设备。
由路由器互连的局域网中，每个局域网只要求网络层及以上高层协议相同，数据链路层与物理层协议可以是不同的。
——上层使用下层的服务是通过【上层与下层交换服务原语】；另外注意接口和服务都是上下层关系，而协议是对等实体之间为了进行逻辑通信而定义的规则。
（2）通常的路由器可以支持多种网络层协议，并提供不同协议之间的分组转发。
（3）以太网交换机不可以实现不同网络层协议的网络互联（交换机在数据链路层）。

2.虚电路

属于同一条虚电路的分组按照同一路由进行转发。

3.OSI & TCP/IP

	传输层	网络层
OSI	仅有面向连接	连接和无连接
TCP/IP	连接和无连接	仅有无连接

OSI是学术老头尝试建立的完美模型；TCP/IP认为可靠性是端到端的问题，因此它在网际层只有一种无连接的通信模式。
TCP/IP没有明确区分服务、接口和协议。

【端到端】是指运行在不同主机内的两个进程（1个进程用1个端口标识）之间的通信；
【点到点】是指主机到主机之间的通信，1个主机用1个硬件地址/IP地址标识。

4.检错编码

常见的检错编码有奇偶检验码和循环冗余码，最常见的纠错编码是海明码，它能发现双比特错，但只能纠正单比特错。

奇偶校验码

由n-1位信息元和1位检验元组成，可以检测出一位错误/奇数位错误。
奇校验码在附加一个校验元后，码长为n的码字中“1”的个数为奇数，当n为偶数时，0的个数为奇数，n为奇数时，0的个数为偶数。
【奇校验码】整个校验码（有效信息位和校验位）中1的个数为奇数
【偶校验位】整个校验码（有效信息位和校验位）中1的个数为偶数

5.波特率&比特率&QAM

例题1

采用8种相位，每种相位各有两种幅度的QAM调制方法，在1200Baud的信号传输速率下能达到的数据传输速率为        。（北京航空航天大学 2006年）              D．4800bit/s     
解析：采用8种相位，每种相位有两种幅度的正交振幅调制QAM调制方法，每个信号可以有16种变化（一个码元所取的离散值=16个），每个码元携带4bit的数据，则信息的传输速率为1200×4bit/s=4800bit/s，因此选D。
PS:正交振幅调制QAM调制：设波特率为B，采用m个相位，每个相位有n种振幅，则QAM技术的数据传输率
R=Blog2(mn) （单位为b/s）。
1波特(Baud)表示数字通信系统每秒传输一个码元。若一个码元携带n比特的信息量，则M波特率的码元传输速率所对应的信息传输速率为Mn比特/秒。

例题2

测得一个以太网数据的波特率是40Mbit/s，那么其数据率是          。（重庆邮电大学 2007年）    B．20Mbit/s       
解析：以太网采用了曼彻斯特编码，意味着每发一位就需两个信号周期，那么波特率就是数据率的两倍，即波特率为40Mbit/s，数据率为20Mbit/s。故选B。
PS：以太网的MAC协议【无连接不可靠服务】
（1）采用无连接工作方式;（2）不对发送的数据帧进行编号，也不要求对方发回确认。以太网提供不可靠服务，即尽最大努力交付，差错的纠正由高层完成。

6.设备

集线器、中继器不能隔离冲突域和广播域（即同一冲突域、同一广播域）；
交换机、网桥能隔离冲突域，不能隔离广播域（即不同冲突域、同一广播域）；
路由器能隔离冲突域和广播域（即不同冲突域和不同广播域）——如：A路由器连接2个子网a和b，子网a里的c主机发送广播报文不能发到子网b中（路由器隔离广播域）。
交换机和集线器的可以看16年这个选择题（2016年408计网选择题_发现问题，并解决问题-CSDN博客）
【区分】
交换机所连主机能达到的带宽是每个端口能达到带宽的最大值，如连接到一个10Mbit/s的以太网交换机的10个站点（主机），每个主机都能独享10Mbit/s.
而集线器所连接的主机所能达到的带宽是端口能达到的1/n（n为所连的主机数）

7.CSMA/CD&CA

（1）CSMA/CD

发送数据前先侦听信道是否空闲,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；
若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。
PS：CDMA（码分多址）、TDMA（时分多路复用）、FDMA（频分多路复用）属于静态划分信道（不会发生冲突）。
CSMA/CD原理简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。
【CSMA/CD的最小帧长】
背景：CSMA/CD 要求边听边发，即在发送的过程中能检测到碰撞。

情景一：帧较短

情景二：帧长=一个传播时延

情景三：帧长稍大于两个传播时延

最小帧长公式：

（2）CSMA/CA

在发送数据时先广播告知其他结点，让其他结点在某段时间内不要发送数据，以免出现碰撞。CSMA/CA发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，本结点处没有冲突不意味着在接收结点处就没有冲突，只能尽量避免。在无线局域网中，即使在发送过程中发生了碰撞，也要把整个帧发送完毕；而在有线局域网中，发生冲突则结点立即停止发送数据。

最小帧长=2×单程传播时延×数据传输率【原因】 争用期一定要保证大于来回往返时延，因为假设现在传了一个帧，还未到往返时延就发送完毕，而且在中途出现碰撞，这样就检测不出错误；而如果中途发生碰撞，且这个帧还未发送完，就可以检测出错误。

8.NAT转换

（1）NAT路由器将 私有IP地址 转换为 公有IP地址（NAT转发表存放{本地IPI地址：端口}到{全球IP地址：端口}的映射，比如外网主机靠【端口】才能发给内网的某台主机），NAT路由器至少有一个有效的外部全球地址。
（2）普通路由器在转发IP数据报时不改变源IP地址和目的IP地址；而NAT路由器要更换其IP地址（转换源IP地址或目的IP地址，目的IP也可能改（如第三小问2012年IP&TCP大题_发现问题，并解决问题-CSDN博客_主机h通过快速以太网连接internet）！！）。
——PS：所有路由器对于，对于目的IP是私有IP的数据报都一律不转发。
普通路由器仅工作在网络层；NAT路由器转发数据报时要查看和转换IP地址和传输层的端口号。
【2020年408】某校园网有两个局域网，通过路由器 R1、R2 和 R3 互联后接入 Internet， S1 和 S2 为以太网交换机，局域网采用静态 IP 地址配置，路由器部分接口以及各主机的 IP 地址如图所示：

1.为使 H2 和 H3 能够访问 Web 服务器（使用默认端口号），需要进行什么配置？（注：H2和H3应是192.168.1.2台式机和192.168.1.3笔记本）

【解析】2个子网使用了同个网段，且R2、R3有NAT功能，题目也给出NAT表结构，所以可以推知是对NAT表进行配置。
当路由器R2从WAN口收到H2或H3发来的数据时，根据NAT表发送给Web服务器的对应端口。                                                   
外网IP地址应该为路由器的外端IP地址，内网IPI地址应该为Web服务器的内网地址，Web服务器的默认端口为80 ，因此内网端口的端口固定为80，当其他网络的主机访问Web服务器时，默认访问的端口应该也是80，但是访问的目的IP地址是路由器的IP地址，因此NAT表中的外部端口最好也统一为80。
题目并未对要求对H1主机进行访问，因此H1的NAT表项是可以不写的，R2的NAT表配置如下：
路由器R2需要开启NAT服务，对应的NAT转换表做如下配置：

外网		内网
IP地址	端口号	IP地址	端口号
203.10.2.2	80	192.168.1.2	80

PS:知识点补充
（1）HTTP的熟知端口号为80
（2）普通路由器在转发IP数据报时，不改变其源IP地址和目的IP地址，而NAT路由器在转发IP数据报时，一定要更换其IP（转换源头IP地址或目的IP地址）。普通路由器仅工作在网络层，而NAT路由器转发数据报时需要查看和转换输传输层的端口号。

9.信道利用率&吞吐率&数据速率

1. 若题设说明确认帧很短，接收端的发送时延就忽略不计，若像2020年的给出“数据帧和确认帧长均为1000B”，则不要漏算接收端的发送时延！！！
2. 吞吐率=有效发送大小/周期总长
3. 1个周期=发送端的发送时延+发送端到接收端的传播时延+接收端的发送时延+接收端到发送端的传播时延（如17年408第4问：2017年GBN网络大题_发现问题，并解决问题-CSDN博客注意：注意分子是7个，分母的是1个确认帧+1个首帧，所以乘2）

4. 信道的利用率=有效发送时间/周期总长，利用信道利用率=100%可以计算出的n个帧，代表只要一个周期内发送n个及以上帧，发送窗口就连续（见下例题），此时的吞吐率达到完全速率，与发送端的数据发送速率相等。

5. 吞吐率被信道利用率所限制，即（下图的最后一行）当发送窗口到达一定值后，信道吞吐率达到max（和发送端的数据发送速率相等）。

数据速率典例

一个2Mbps的网络，线路长度为1km，传输速度为20m/ms,分组大小为100B，应答帧大小可以忽略。若用“停止-等待”协议，则实际数据传输速率约为（ ）【答案】8kbps

【解析】停止等待协议每发送完一个分组，需要收到确认后才能发送下一个分组。
发送时延=分组大小/数据传输率=8×100bit/(2Mb/s)=4×10^-4s，
传播时延=线路长度/速度=1km/(20m/ms)=50ms=5×10^-2s，
一个周期=发送时延+2×传播时延=  0.1004s，
数据速率即单位时间内发送的数据=一个周期内发送的数据/周期长度=100B/0.1004s=800bit/0.1004s≈8bkps.
注意：不要把两个速度搞混淆。

【408真题】2台主机之间的数据链路层采用GBN传输数据，数据传输率为16kb/s，单向传播时延为270ms，数据帧长度范围是128~512B，接收方总是以与数据帧等长的帧进行确认。为使信道利用率达到最高，帧序列的比特数至少为（ B）
【解析】在计算至少窗口大小时，为了保证无论数据帧长度如何变化，信道利用率都能达到最高，应以最短的帧长计算。
如果以512B的帧长计算，求的最小帧序号数在128B的帧长下，达不到最高信道利用率：
一个帧的发送时延=128×8b/（16×10^3b/s）=64ms，发送周期=64+64+270×2=668m=t2s；
而用512B时，一个帧的发送时延=4×128×8b/（16×10^3b/s）=64ms×4=t1，【虽然用512B能连续发送t2/t1个，但是这样算出来的帧序列比特数在用128B情况时不能连续发送】

---------回忆停止等待协议------------在简单停止-等待协议中，为了解决重复帧的问题，需要采用（ ）

1. 帧序号  B 定时器  C ACK机制  D NAK机制         【答案】A
   【解析】简单停止等待协议采用了帧序号机制：若连续出现相同序号的发送帧，则说明 发送方进行了超时重传；若连续出现了相同序号的ACK，则说明接收方接收了重复的帧。

10.常用二进制

1000 0000 ：128 恶霸点蜡烛烧城堡
1100 0000 ：192 
1110 0000 ：224 
1111 0000 ：240 
1111 1000 ：248 用秤钩量石板几斤
1111 1100 ：252 
1111 1110 ：254 

11.PING命令

1. 某客户端采用ping命令检测网络连接故障时，发现可以ping通127.0.0.1及本机的IP地址，但无法ping通同一网段内其他工作正常的计算机的IP地址。该客户端的故障可能是       （中山大学 2010年           答案：C
2. TCP/IP协议不能正常工作B.  本机网卡不能正常工作   C.本机网络接口故障       D.  DNS服务器地址设置错误

解析：本题考查的是ping命令的使用。采用ping命令检测网络连接故障时，可以先输入ping 127.0.0.1，该地址是本地循环地址，如发现本地址无法ping通，就表明本地机TCP/IP协议不能正常工作。如果上面的操作成功，可ping通的话，我们接下来可以Ping本机IP，通则表明网络适配器(网卡或MODEM)工作正常，不通则是网络适配器出现故障。然后ping一台同网段计算机的IP，如果ping不通则表明网络线路出现故障，故此题选C，D选项不涉及。

【注意】Ping命令测试的远端主机的地址即为目的地址。

12.IPv6

以下关于IPv6地址的表述，错误的是       。（中国科学院大学 2018）
A.一个拥有多个网络接口的节点可以具有多个IPv6地址
B.一个单个的接口可以分配多个相同类型或者不同类型的地址
C.一个单播地址可同时分配给多个网络接口
D.一个节点接口的单播地址可用来唯一地标识该接口或该节点
答案: C
解析: 尽管一个网络接口能与多个单播地址相关联，但一个单播地址只能与一个网络接口相关联。每个网络接口必须至少具备一个单播地址。
PS：IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：

1. 单播：传统的点对点通信
2. 多播：一点对多点，分组被交付到一组计算机的每台计算机
3. 任播：目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付给其中的一台计算机，通常是距离最近的一台计算机。

【注意】IPv6中，一个数据流可以由源地址、目的地址和流标号进行标识。

13.IP数据报

2. 以下关于IP数据包在网络中逐跳传输过程的表述，正确的是       。（中国科学院大学 2018）
A.传输过程中IP报头中的校验和保持不变
B.传输过程中IP报头中的源IP地址和目的IP地址保持不变
C.传输过程中数据包的MAC地址保持不变
D.传输过程中数据包长度保持不变
答案: B  解析: 传输过程中的IP地址会保持不变的（除了NAT）。注意MAC地址（物理地址）是48位，如全1的MAC地址应该是6个ff（不要误以为是8个ff）。

IP地址映射到组播MAC地址的方法：
只映射IP地址的后23位，第24位取0，注意MAC地址是16进制格式。

14.POP3 & SMTP

POP3只用来收，而SMTP既收又发。
SMTP客户端“推”到SMTP服务器端；POP3是用户代理“拉”取POP3服务器的东东。

（1）SMTP协议只能够传送ASCII码（不能传送二进制数据），如果需要传送非ASCII码的内容，需要用MIME扩展。
（2）单纯的访问Web网页用不到SMTP，注意如果在web网页端读取邮件可以借助HTTP协议。
（3）上图中的POP3也可以被替换成IMAP协议。

15.TCP数据报（好题）

2.TCP是面向字节流的传输协议，关于TCP报文段长度的表述，正确的是。（中国科学院大学2018）
A.TCP报文段长度根据每次应用进程需要传输的数据块长度决定
B.TCP报文段长度根据路径上能够传送的最大数据块长度决定
C.TCP报文段长度根据对端的接收能力和网络状况决定
D.TCP报文段长度确定后，在本应用进程通信过程中保持不变
解析：选C。考察的是TCP协议对数据的封装生成的报文结构。
TCP报文结构中的序号表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP 连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32 位表示，所以每2^32 个字节，就会出现序列号回绕，再次从0 开始。所以应用程序的数据块需要经过TCP协议封装编号决定，所以A错误。

TCP报文结构中窗口大小：表示现在运行对方发送的数据量。也就是告诉对方，从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量。在发送端发送数据的速度很快而接收端接收速度却很慢的情况下（对端的接受能力和网络状况），为了保证数据不丢失，显然需要进行流量控制，协调好通信双方的工作节奏，也就是滑动窗口的作用，而不是通过能够传送的最大数据块长度决定。所以B错误，C正确。
TCP 报文段长度确定后，但在通信过程中会出现丢包的可能造成长度变化，这就用到了确认应答机制或者超时重传机制。所以D错误。

【错误说法】TCP协议将网络层的字节流分成多个字节段
【原因】TCP可靠，允许将一台主机的字节流无差错地传送到目的主机。TCP将应用层的字节流分成多个字节段，然后将一个个的字节段传送到互联层，发送到目的主机。

TCP不支持广播（TCP提供一对一全双工的字节流服务）；
TCP采用的滑动窗口协议只能解决流量控制，不能解决拥塞控制（全局性，涉及all主机&路由器）。

16.交换机&网桥

【一般来说：一个网段就是一个冲突域，一个局域网就是一个广播域】
题外：最初的局域网采用【广播】技术；广域网用【交换】技术。
下列关于交换机的叙述中，正确的是        （兰州大学 2015年）
A 以太网交换机本质上是一种多端口网桥
B 通过交换机互连的一组工作站构成一个冲突域
C 交换机每个端口所连网络构成一个独立的广播域
D 以太网交换机可实现采用不同网络层协议的网络互联     答案：A

A.交换式交换器常被称为以太网交换机或第二层交换机，说明交换机工作在数据链路层。在数据链路层扩展以太网的时候就要使用网桥，它是根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤。从技术上讲，网桥的接口数一般很少，2~4个，而以太网交换机通常有十几个接口。因此，以太网本质上是一种多接口的网桥。

B.以太网交换机的每个接口都直接与一个单个主机或另外一个集线器相连，并且一般工作在全双工（顺带一提，如已知100Mb/s的以太网在全双工时发送方和接收方都可以达到100Mb/s数据传输速率）方式。当主机需要通信时，交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占传输媒体那样，无碰撞地传送数据。

C.网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合，被称为广播域（广播域在数据链路层）。交换机 通过查找MAC地址表，将接收到的数据传送到目的端口，相比于集线器，交换机可以隔离冲突域，它的每一个端口相应的称为一个冲突域。交换机虽然能够分割冲突域，但是交换机下连接的设备依然在一个广播域中， 当交换机收到广播数据包时，会在所有的设备中进行传播，在一些情况下会导致网络拥塞以及安全隐患。        D.实现不同网络层协议的网络互联是路由器的功能。

附：集线器&中继器都不；交换机&网桥能隔离冲突域，不能隔离广播域；路由器既能隔离冲突域也能隔离广播域。

17.RIP路由表更新

在某个使用RIP的网络中，B和C互为相邻路由器，其中表1为B的原路由表，表2为C广播的距离向量报文<目的网络，距离>。

目的网络	距离	下一跳	表二(右)	目的网络	距离
N1	7	A		N2	15
N2	2	C		N3	2
N6	8	F		N4	8
N8	4	E		N8	2
N9	4	D		N7	4

试求路由器B更新后的路由表并说明主要步骤

【解析】根据RIP算法，首先将从C收到的路由信息的下一跳改为C，并且将每个距离都加1，得到下表：

目的网络	距离	下一跳
N2	16	C
N3	3	C
N4	9	C
N8	3	C
N7	5	C

将上表与原路由表进行比较，根据更新路由表项的规则：1）如果目的网络相同，且下一跳路由器相同，直接更新；2）如果是新的目的网络地址，那么增加表项；3）若目的网络相同，且下一跳路由器不同，而距离更短，则更新；4）否则，无操作。

目的网络	距离	下一跳路由器	目的网络	距离	下一跳路由器
N1	7	A	N9	4	D
N2	16	C	N6	8	F
N3	3	C	N7	5	C
N4	9	C	N8	3	C

注：若到达某个网络距离为16，路由器应该丢弃该IP分组并向源主机报告目的不可达。

17.网卡&IP&域名

用户可以通过http://www.a和http://www.b访问在同一台服务器上不同的两个Web站点。（中山大学 2010年）
A.  IP地址  B.  端口号  C.  协议  D.  虚拟目录   答案：A
解析：IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32位地址。一般来说，一个网卡对应一个IP地址，但是一个网卡可以绑定多个IP地址，尤其是服务器的网卡。在IIS中，每个Web站点都具有唯一的、由3个部分组成的标识，用来接收和响应请求：IP地址、端口号和主机名。这样，在ⅡS中，每个IP地址都可以对应一个Web站点，多个IP地址分配给多个站点，用户可以通过不同的IP地址来访问这些站点。
【另外】一台主机通过2块网卡连接到网络（如服务器双线接入）则具有2个IP地址，每个网卡对应一个MAC地址，这两个IP地址可以映射到同一个域名上。
多台主机也可以映射到同一个域名上（如负载均衡）。
一台主机也可以映射到多个域名上（如虚拟主机）。
即域名和IP地址、MAC地址、主机均不存在一一对应的关系。

18.虚电路&数据报

分组交换的数据报≠报文交换；
现在的公用数据网都采用【分组交换】技术。

【分组交换】	虚电路	数据报
建立连接	需要	不需要（所以说不可靠）
目的地址信息	仅在连接建立阶段使用，之后每个分组使用虚电路号	每个分组都有源地址和目的地址
路由选择	在虚电路连接建立时进行，所有分组均按同一路由	每个分组独立选择路由
当路由器出故障	所有通过了故障路由器的虚电路均不能工作	出故障的路由器可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化
分组的顺序	按序到达	可能不按发送顺序到达目的端
端到端差错处理和流量控制	由通信子网负责	由用户主机负责

虚电路的PS：（1）不需要为每条虚电路预分配带宽；（2）虚电路不只是临时性，它提供的服务包括【永久性（PVC）】和【交换型虚电路（SVC）】，后者才是临时性连接——会话结束时就取消该连接；（3）虚电路是多路复用技术，每条物理线路可以进行多条连接（逻辑上的连接）。（4）属于同一条虚电路的分组按照同一路由进行转发

典例

（408真题）在下图中采用的“存储-转发”方式的分组交换网络中，所有链路的数据传输率为100Mb/s，分组大小为1000B，其中分组头大小为20B。若主机H1向主机H2发送一个大小为980000B的文件，则在不考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下，从H1发送开始到H2接收完为止，需要的时间至少是（ ）C 80.16ms 

解析：分组大小为1000B，分组头大小为20B,则分组携带的数据大小为980B，文件长度为980000B，需要拆分为1000个分组，加上头部后，每个分组大小为1000B。发送一个分组的时间t1=1000B/100Mb/s=0.08ms，因此一共需要时间为3×t1+999×t1=80.16ms（先算一个发送完的，接着是剩下的999t1），注意题目问的是最少的时间，所以应当看做只经过2个路由器。

19.UDP数据报—>IP数据报

一个UDP用户数据报的数据字段为8192B，要使用以太网来传送。假定IP数据报无选项，试问应当划分为几个IP数据报片？说明每个IP数据报片的数据字段长度和片段偏移字段的值。

【解析】

（结合22点的图看）

以太网帧的数据段的最大长度为1500B（即MTU），UDP用户数据报的首部是8B。假定IP数据报无选项，首部长度都是20B，IP数据报的片段偏移指出一个片段在原IP分组中的相对位置，偏移的单位是8B。UDP用户数据报的数据字段为8192B，加上8B的首部，总长度为8200B。由于8200/1480=5......800，所以应当划分成6个片，前5个片为1500B，第6个片为820B。

注意：IP首部在无选项时即最小容量为20B，而UDP用户数据报的首部是8B；

【UDP首部】（包括源+目的端口+校验和，其中校验和属可选——若校验和结果为0则在校验和置为全1）+【UDP数据部分】组成IP数据报的数据部分；以太网帧的数据报的最大长度为1500B；
若使用CSMA/CD协议，则最短帧长（指数据部分）为46B，即以太网的最短帧长为64B。（由CSMA/CD算法知道以太网帧的最短帧长为64B，而MAC帧的首部和尾部长度为18B——6B源地址+6B目的地址+2B类型+4B帧检验序列FCS，所以数据最短为46。
稍微回顾一下：争用期（发送时间）2τ要保证大于来回往返时延，
【原因】假设现在传了一个帧，还未到往返时延就发送完毕，而且在途中出现碰撞，这样就检测不出错误>>>>最小帧长=总线传播时延 × 数据传输（速）率 × 2）。——见第7点笔记。
同时要注意CSMA/CD和CA区别：CSMA/CA无限局域网中，即使在发送过程中发生了碰撞也要把整个帧发送完毕，而在无限局域网CSMA/CD中，发生冲突则结点立即停止发送数据。
IP首部的标志字段占3位，依次为保留位、DF位、MF位，如果该报文超过MTU且DF=1，则路由器丢弃该分组，并用ICMP差错报文向源主机报告。

20.HTTP持续&非持续

【HTTP非持久连接】RTT（用于TCP连接）+k×RTT(用于请求和接收文档)+传播时延
（对于每一个网页元素对象如flash、JPG的传输都要单独建立一个TCP连接）

【HTTP持久连接】
（1）非流水线：客户在收到前一个请求的响应后才能发送对各个引用对象的请求（每一个引用对象都耗费一个RTT），共(1+n)RTT——第一个1代表建立连接  
（2）流水线：客户可以一个接一个持续发送对各个引用对象的请求（若所有请求和相应都是连续发送的，总共耗费1+1RTT）——第一个1代表建立连接

【注意】这里不要和HTTP请求报文的持续连接（keep-alive）和非持续连接（close）搞混了。

【栗子】使用非持续和持续方式请求一个Web页面所需的时间：
1）RTT=150ms，一个gif对象平均发送时延=35ms，一个Web页面中有10幅gif图片。
2）TCP三次握手的第三步中捎带一个HTTP请求，使用非流水线方式。
【解析】每次进行TCP三次握手，前2次握手消耗一个RTT=150ms，第3次握手的报文段捎带客户对HTML文件的请求，因此请求和接收基本HTML文件耗时一个RTT=150MS（其大小忽略不计，发送延时为0ms）。
（1）非持续连接：（用一个RTT建立连接后每用1个RTT传1个文件，gif另加发送时延）
第一次建立TCP连接并传送HTML的时间=150+150=300ms
每次建立TCP连接并传送一个gif文件所需的时间=150+150+35=335ms
总时间=300+335×10=3560ms

（2）持续连接：（只需要建立一次TCP连接，然后传送html和10个gif文件）
总时间=150（用于建立连接）+150+（150+35）×10=2150ms

21.以太网的传输介质

后缀无字母——同轴电缆；后缀为T——双绞线；后缀为FL——光纤对。
另：Base指基带传输。

注意：10BASE-T在双绞线上传输速率为10Mb/s，采用曼彻斯特编码。（2013年考过）
（1）曼彻斯特（前一个间隔为高电平，后一个间隔为低电平，即码元1——或者相反）。
（2）差分曼彻斯特（前半个码元和后半个码元点评相同则为码元1）。

22.各层PDU关系

【题目】假定TCP报文段载荷是1500B，最大分组存活时间是120s，要使得TCP报文段的序列号不会循环回来而重叠，线路允许的最快速度是多大？（不考虑帧长）

（结合19点看）

【解析】目标在120s内最多发送2^32B（序列号为32位），即35791394B/s的载荷。TCP报文段载荷是1500B，因此可以发送23861个报文段。TCP开销是20B，以太网开销是26B（18B的首部和尾部，7B的前同步码，1B的帧开始定界符）。这就意味着对于1500B的载荷，必须发送1566B。1566×8×23861=299Mb/s,因此允许的最快线路速率是299Mb/s.

PS1：注意IP数据报的20B中的首部校验和只是用来校验分组的首部，而不校验数据；
而TCP就能提供可靠的服务，有序号和校验和。UDP不可靠，所以没序号字段，即TCP和UDP首部共同点：目的端口号、源端口和校验号。

直通式交换机只检查帧的目的MAC地址（6B）——13年考过；而另一种交换机是存储转发式（先将接收到的帧缓存到高速缓存器——检查数据正确性）。

23.慢开始&快恢复

共同点：（1）都是指数型开始；（2）碰到红线后，ss均减为1/2的cwnd，但（下行）
——【慢开始】是从1开始，指数翻倍（若门限ss非2^k则最后一次不是翻倍，即翻倍不能超过ss）到新ss门限值后再逐步加1；
——【快恢复】是降落到新ss门限值后逐步加1.
在连接建立时，将拥塞窗口的大小初始化为一个MSS的大小（注意题目说的是MSS=1KB还是2KB）.
不同点：

【典例】如果在慢开始指数增长中（如在cwnd=8时）突然收到三个确认，即检测出报文段丢失，即使在此之前的ssthresh是16，接下来也会降落到（8/2=4）也即新的起点和ssthresh均为4。

	慢开始	快重传、快恢复
红线含义	网络拥塞	3个重复ack
cwnd红线后	1	ss(1/2的cwnd)

【快重传】不用等“真的超时”，而是有3个对同一个报文段的重复确认帧时就可重传。
【慢启动】发送方每次收到接收方发来的确认报文后，将自己的拥塞窗口+1。
（2016年真题大题2016年计算机网络大题_发现问题，并解决问题-CSDN博客_当h3的发送窗口等于0时）
注意：如果问第几个RTT/传输轮次发出第k个报文段，别忘了前面一坨cwnd是【累加】关系。

24.ARP

ARP是解决同一局域网上的主机/路由器的IP地址和硬件地址（MAC地址）的映射问题。
ARP请求分组是广播发送的，但ARP响应分组确是普通的单播（即从一个源地址到另一个目的地址）。
——局域网A的主机1想和局域网B的主机2通信不能只发送ARP报文解决，因为不在同一局域网，剩下的工作由下一跳的路由器完成。

（1）ARP/DHCP/ICMP

ARP地址解析协议；DHCP动态主机配置协议；ICMP网际控制报文协议。
【ICMP】ICMP（作为IP分组的数据部分）的传输是不可靠的（IP层提供无连接不可靠的服务）
栗子：网络拥塞，向源主机发“源点抑制”ICMP报文；TTL减为0，则发“超时”ICMP报文；如果某报文超过MTU且DF=1，则路由器丢弃该分组，并用ICMP差错报文向源主机报告。

（2）RIP/OSPF/BGP——三种路由协议

（1）ARP是地址解析协议，而RIP是距离向量算法（RIP的路由表项变化_发现问题，并解决问题-CSDN博客_rip路由表），别搞混了。
（2）OSPF协议对自治系统中区域划分好处：利用洪泛法交换链路状态链路信息局限在区域内——交换信息种类增多，也使得更复杂。
【典例】一网络有50个路由器，用RIP，路由表的每个表项长度为6B，每个路由器都有3个邻接路由器，每秒与每个邻接路由器交换1次路由表，则每条链路上由于路由器更新路由信息而耗费的带宽为（4800bit/s）
【解析】RIP，每个路由器都定期与所有相邻的路由器交换整个路由表，并以此更新自己的路由表项。而每个路由器的路由表大小为50个×8B=2400bit。
因为每个路由器每秒与自己的每个邻接路由器交换1次路由表，而且一条链路连接2个路由器，所以每秒在一条链路上交换的数据为2×2400bit=4800bit，即因更新路由信息而耗费的带宽为4800bit/s.
【注意】交换路由表时，如路由器1收到路由器2的报文，别漏了对该报文中的距离dis加1后再和路由器1中路由表的dis进行比较大小，如果更小则更新。

25.物理层接口特性

例题：在物理层接口特性中，用于描述完成每种功能的事件发生顺序的是（ 过程特性）
解析：过程特性定义为各条物理线路的工作过程和时序关系。

机械特性：定义物理接插装置，规定物理连接时所采用的规格、引线的数目、引脚的数量和排列情况等；
电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制等；
功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义，接口部件的信号线（数据线、控制线、定时线等）的用途；
规程特性：定义各条物理线路的工作规程和时序关系。又叫过程特性。

26.奈氏准则&香农定理

【注意】如果题目要求的是“信号状态数”即k。

PS：如信噪比为30dB时，S/N=1000(无单位)；调制速率也会影响信号的发送速率（传输速率）。
【栗子1】一个传输数字信号的模拟信道的信号功率是0.62W，噪声功率是0.02W，频率范围为3.5~3.9MHz，该信道的最高数据传输速率为（2Mbit/s）
【解析】信噪比S/N=0.62W/0.02=31;带宽W=3.9-3.5MHz=0.4MHz，有香农定理
V=Wlog2(1+S/N)=0.4*log2(1+31)Mbit/s=2Mbit/s.

27.HDLC&PPP协议

HDLC：面向比特，对比特串进行组帧，用“0111  1110”标识每个帧的开始和结束，所以在帧数据中出现5个连续的1就填充一个0.
——HDLC帧有三类（I——信息帧、S——监督帧即用于流量控制和差错控制、U——无编号帧即控制左右）——可靠传输。
PPP协议：面向字节，只支持全双工链路，不可靠。接入网络可能会用到PPP协议。

28.目的网络

路由表中的目的网络记得写网络前缀（就是如结尾加/24）。
【网络上的特定主机】（选D）

29.点击超链接

【2020年408】假设下图所示网络中的本地域名服务器只提供递归查询服务，其他域名的服务器均只提供迭代查询服务；局域网内主机访问 Internet 上各服务器的往返时间 （ RTT ） 均 为 10ms ,忽略其他各种时延 , 若主机H通过超链接http://www.abc/index.html，请求浏览纯文本 Web 页 index.html，则从点击超链接开始到浏览器接收到 index.html 页面为止，所需最短、最长时间分别是：20ms，50ms。

【解析】审题：T包括T1(域名解析abc)和T2(传送数据)。

最短的域名解析是10ms，最长为40ms=（本地S没，本地S依次迭代向【根域名S】、【顶级域名S——】、【权限域名S——abc】）。然后注意传送数据总时间无论最长最短都是一个RTT=10ms（见第20点笔记非持续&持续连接）。

30.WWW服务

WWW服务的第一步操作是浏览器对服务器的（ ）
A.请求地址解析 B.传输连接建立 C.请求域名解析 D.会话连接建立 【答案：C】

【解析】（A）请求地址解析是指通过ARP协议将IP地址转换为对应的MAC地址；
比如上百度要先在浏览器上打上百度的地址，而建立浏览器与服务器之间的连接需要知道服务器的IP地址和端口号（80端口号是熟知端口号），而访问站点时浏览器从用户得到的是WWW站点的域名（比如百度网址），所以浏览器必须先向DNS请求域名解析，获得服务器的IP地址后，才能请求建立TCP连接——即先（C）再（B）。
接下来的过程：
（2）WWW服务器将通过TCP协议与服务器建立一条TCP连接；
（3）WWW浏览器向WWW服务器发送获取其主页的HTTP请求；
（4）WWW服务器将所请求的web页面必需各种信息通过Internet传送给客户端的浏览器；
（5）WWW浏览器解析收到的信息，显示在用户屏幕。
PS：访问页面，服务器会产生Cookie——存储在用户主机的文本文件。
【复习协议】

31.域名服务器

【注意】题目说的域名服务器201.1.1.1即本地域名服务器，最多的查询过程别漏了根域名服务器。
权限域名服务器又叫授权域名服务器（如下图的xyz和abc.xyz都是授权域名服务器的）

注意DNS的层级结构：

32.争用期2τ变种题

【争用期】为往返传播时延，又称为碰撞窗口/冲突窗口。

33.IP地址使用

（1）0.0.0.0不能作为目的地址，但可作为默认目的地址（如当路由器向互联网转发IP分组时，到互联网的路由相当于一个默认路由——一般写作0.0.0.0/0，子网掩码是0.0.0.0），也即路由器增加一条特殊的直连网络。
（2）网络号全0而主机号特定——可作为源IP，不可作为目的IP。
IP地址超级解读_发现问题，并解决问题-CSDN博客
（3）一般路由表表项是目的网络IP地址（记得加上后缀的斜杠/k），若是像题的202.118.2.2这个公网IP地址，则需要R1转为这个域名服务器设定一个特定路由表项，该路由表项的子网掩码为255.255.255.255，只有和全1的子网掩码相与才能完全保证和目的IP地址一样，从而选择该特定路由，即才能明确到该主机（2009年真题2009年路由大题_发现问题，并解决问题-CSDN博客_到互联网的路由相当于默认路由）。

【2017年408】下列IP地址中，只能作为IP分组的源IP地址但不能作为目的IP地址的是（ A）
A 0.0.0.0  B 127.0.0.1  C 20.10.10.3  D 255.255.255.255
【解析】地址0.0.0.0是一个特殊的IPv4地址，只能作为源地址使用，表示“在本网络上的本主机”，封装有DHCP Discovery报文的IP分组的源地址使用0.0.0.0；
【本地环回测试地址】以127开头且后面三个字节非“全0”或“全1”的IP地址，既可以作为源地址使用，也可以作为目的地址使用（但注意说换回测试地址不指派给主机是正确的），如127.0.0.1。
——环回指“以它为目的地址的数据将被立即返回到本主机”。
【栗子2】

因特网中允许一台主机有2个及其以上的IP地址——说明该主机属于2个及2个以上的网络。所以I和题目的IP是同一个C类网络，答案为2、3、4。

34.发送序号&最大SW

【背景】发送序号3位说明有8个序号（如下图），在GBN协议中发送窗口的max=2^3 -1=7。
（1）若0、1、2号帧已接收对方的确认帧（3,4号发了但还未确认），则还能发送5、6、7、0、1号帧。
【注意】不要以为因为发送窗口是7个，所以是0到6的排序号。

（2）在计算信道利用率时，注意分子是乘7，而不是乘8.

35.IP报文字段

【一种八片首饰】

（1）IP分组的总长度字段是指分片的首部+数据的总长度，并不是分片前的数据报的总长度。
（2）指分片的数据长度必须是8B的整数倍（片偏移单位为8B）。
（3）以太网帧长的数据范围为46~1500B，平时说的MTU只是指数据部分（即IP分组的总长度）；由CSMA/CD知以太网帧的最短帧长为64B，其实和上半句一个意思（数据min=46B，另加18B的首部）。

36.变长子网划分

【2019年408】将101.200.16.0/20划分为5个子网，求min子网的网络号
【解析】101.200.0001 ××××.×××× ××××（下面填补×）
第一种：0×××；
第二种：10××；
第三种：110×；
第四种：1110；
第五种：1111；
综上，第四种和第五种可为min子网。
【变长（扩展）操作码】（思想差不多）
按字节编址，指令字长固定且只有2种指令格式，其中三地址指令29条，而地址107条，每个地址字段为6位，则指令字长至少为（24）。二地址指令max为（32-29）×2^6=192条。

（2）如果是固定子网划分则注意子网号是哪几位即可，如下题的C类IP地址是192.90.10.0是C类地址，再根据子网掩码知道最后8位的前3位为子网号。答案为（8,30）。

37.数据报转发

如C要给F发送IP数据报（知道F的IP地址），C将自己的IP地址和子网掩码“相与”得到C所在的本地网络IP地址，主机C将主机F的IP地址与自己的子网掩码“相与”得到目的网络地址（该地址与起始地址不同，所以要间接交付，C将IP数据报传输给路由器）。

【相与】相与运算就是同为1时结果为1，其他都为0。取反就是0和1交换就行了。

IP数据报的发送和转发过程_发现问题，并解决问题-CSDN博客_ip数据包转发过程复习数据报转发。
PS：写出子网掩码二进制时，从高位开始写，如240，先由128=2^7，再64，依次除2。

38.CDMA码片分析

求从A发来的数据则用【A的码片向量】与【收到的向量】点乘后，除n。
参考14年37题。

39.CSMA坚持

【1-坚持CSMA】和【非坚持CSMA】都是检测到信道空闲时，都立即发送数据帧。
【区别】检测到忙时，前者是持续监听，而后者是等待一个随机的延迟时间再监听。1-坚持的缺点：若2个及以上的站点有数据要发——冲突不可避免。
另外，【p-坚持CSMA】是当检测到空闲时，该站点以p概率发送数据，而有（1-p）概率会把发送数据帧的任务延迟得到下一时槽；p-坚持是忙时就等待下一个时隙再侦听。

40.IP首部变变变

IP数据报经过路由器，分片的（若大于最大值）
——【标志】（是指MF位DF位这个，不要错误想成标识了）、【片偏移】（指该分组数据第1个字节数据的序号，注意第一个分组的片偏移是从0开始计算）、【首部校验和】（每经过一跳都会变，首部校验和只是用来校验分组的首部，而不校验数据）、【TTL】（每一跳减1）、【总长度】（长度大于输出链路的MTU时，注意是指分片的首部+数据的总长度，并不是分片前的数据报的总长度）字段会变；
若是NAT则【源IP地址也会从私有IP地址变为路由器的公网IP地址】。
【分组的标识字段用来分辨2个不同的IP分组在分片之前是否是同一个IP分组】

41.二进制指数退避算法

以太网中如果发生介质访问冲突，按照（二指退法）决定下一次重发的时间。
【优点】把后退延时的平均取值与负载大小联系起来（考虑了网络负载对冲突的影响）。

【例题】以太网中，在第5次碰撞之后，一个结点选择的r值为4的概率为（1/32）
【解析】重传次数为5（小于10），则k=min{5，10}=5，随机选取数值r=random{1,2，。。2^5 -1=31}，在这32个可选范围内，r选作为4的概率为1/32。

42.C/S

客户端——服务请求方，服务器——服务提供方。
在连接未建立之前，服务器在端口80上监听，当确立连接以后会转到其他端口号，而客户端的端口是不确定；
服务端不需要事先知道客户端的地址。

43.FTP

FTP用2条TCP连接完成文件传输：控制连接（整个用户会话期间一直打开），而数据连接是非持久连接，控制连接是持久连接。
默认FTP用TCP20端口进行数据连接；21端口——控制连接（控制住鳄鱼=21）。
——具体：主动方式用20端口，被动方式由服务器和客户端自行商定。
——FTP用控制连接（而非数据连接）传输用户名和密码；

44.默认路由

（1）路由器到互联网的路由实质上相当于一个默认路由（即当一个目的网络IP地址与路由表中其他任何一项都不匹配时，匹配该路由表项），默认路由一般写为0/0，即目的地址为0.0.0.0，子网掩码为0.0.0.0。
（2）【2015年408】主机1的IP地址为111.123.15.4/24,WWW服务器的IP地址为111.123.15.3/24。从物理拓扑和IP地址配置上看，主机1和WWW服务器都处于同一网络中，因此主机1可以访问WWW服务器。题目给定将主机1的默认网关的IP地址配置为111.123.15.2，这是DHCP服务器的IP地址，而不是路由器的IP地址。DHCP服务器没有路由功能，因此不能帮主机1转发去往Internet的IP分组。
（3）若在路由表中增加一条路由表项，该路由表项使以142.150.71.132为目的地址的IP分组选择A路由器作为下一跳（在此之前这个目的地址会被转发到B路由器——作为下一跳），而不影响其他目的地址的IP分组转发。
【答】构造一个网络前缀和该地址匹配32位，即增加142.150.71.132/32，下一跳为A的路由表项。

45.累计确认

（1）GBN协议中：主机甲在给主机乙发送数据帧并捎带确认时，只能对按序到达的最后一个数据帧进行确认，即确认号为1+1=2。
（2）SR协议中，接收方逐个确认正确接收的分组，不管接收到的分组是否有序，只要正确接收就发送选择ACK分组进行确认——即SR中的ACK分组不再像GBN一样具有【累计确认】作用；
TCP默认也采用【累计确认】——只确认数据流中至第一个丢失字节为止的字节。
---------------举栗：SR中，发送方已发了0~3号，现已收到1号帧的确认，而0、2号帧依次超时，则需要重传（0、2号）帧。
---------------注意暂时不用重传3号帧（因为3号帧计时器并无超时）。
（3）GBN和SR详细复习（GBN协议复习_发现问题，并解决问题-CSDN博客_gbn协议）

46.改变网络前缀

【使网络前缀变“短”】
路由聚合（构成超网）。
CIDR地址块：网络前缀都相同的连续IP地址们。
【使网络前缀变“长”】
划分子网：子网号占用原主机号。
----------划分子网的影响：广播域大小减少（子网之间的数据传输要通过路由器）；主机数量减少；提高IP地址的利用率。
最长前缀匹配原则：使用CIDR时，查找路由表时匹配结果多个时就匹配最长网络前缀的那个，主机号更少，使路由更加具体。

47.网桥转发

注意：要记录帧到达网络的时间（因为局域网的拓扑常变）。

48.常见端口号

常见服务及对应的协议和端口号如下表：

服务	FTP 文件传输协议	TELNET 不安全的文本传送	SMTP （e-mail）	DNS (Domain Name System)域名和IP地址的映射	TFTP （Trivial File Transfer Protocol）	HTTP  超文本传送协议 (WWW)	POP3  (E-mail) 服务端	SNMP 简单网络管理协客户端
协议	TCP	TCP	TCP	UDP	UDP	TCP	TCP	UDP
端口号	控制连接端口号21 数据连接端口号20	23	25	53	69	80	110	161

简单记忆方法：
（1）DU（DNS对应UDP）
（2）23岁谈（T->TELNET）恋爱，25岁删（S->SMTP）好友，53岁打（D->DNS）电话，80岁（H->HTTP）还要见面。
（3）默认FTP用TCP20端口进行数据连接；
——具体：主动方式用20端口，被动方式由服务器和客户端自行商定。

49.拥塞窗口cwnd

【规律】TCP慢开始，发送方a收到第【K】个确认段所通告的接收窗口=【接收缓存-K】，此时H3的拥塞窗口变为K+1；
发送方的发送窗口=min{拥塞窗口，接收窗口}=min{K+1，接收缓存}=（一般为K+1）。

【2016年408】H3访问服务器S（分配了20KB的接收缓存——只存不取出），MSS=1KB（注意这里大小的K=1024）且持续以MSS大小的段向S发送数据，拥塞窗口初始阈值为32KB；S对收到的每个段进行确认，并通告新的接收窗口。
H3收到的第8个确认段所通告的接收窗口是多少？此时H3的拥塞窗口变为多少？H3的发送窗口变为多少？
【解析】慢开始算法，发送方H3先设置拥塞窗口cwnd=1KB，规定接收方S对收到的每个段（MSS大小的段）进行确认，并通告新的接收窗口（使发送方的拥塞窗口加1KB）。

（1、2、4、8...）的指数增长表面上看起来拥塞窗口从2变到了4，实际上是发送方收到第二轮的第一个确认报文，拥塞窗口变为3；收到第二个确认报文，拥塞窗口变为4（不是一次性跳跃着变，而是一个一个往上加）。
当拥塞窗口变为8时，接收方已经接受了7个确认报文（1，2，4），接着发送方发第8个报文，接收方共收到8个报文后，发来第八个确认段，拥塞窗口cwnd=9。
接收方S这里由于已经接收了8个报文，又一共有20个缓存，所以接收窗口是12KB。
发送方H3共收到8个确认段，所以此时H3的拥塞窗口变为1+8=9KB；
H3的发送窗口=min{拥塞窗口，接收窗口}=min{9，12}=9KB。

50.HTTPS的说法

51.DNS协议和DHCP协议介绍

（1）DNS是域名解析协议，如果说ARP协议是用来将IP地址转换为MAC地址，那么DNS协议则是用来将域名转换为IP地址（也可以将IP地址转换为相应的域名地址）。（MAC地址是48位，即6个字节，通常表示为12个16进制数）

（2）DHCP是动态主机配置协议，DHCP能够动态分配主机IP地址，避免因自行设定IP而引起地址冲突，在局域网中为其他计算机分配动态、静态的地址。

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