前言：

• 本復習筆記基于王相林的《計算機網路》第二版整理
• 只針對與期末復習所作
• *為可能重點考察內容

1.計算機網路概述

1.1計算機網路的定義

1.計算機網路是通過傳輸介質、通信設施和網路通信協議，把分散在不同地點的計算機設備互聯起來，實作資源共享和資訊傳輸的系統，

2.涉及到的知識點：1）傳輸介質；2）通信協議；3）不同地點.；4）計算機設備；5）資源共享；6）資料傳輸；7）系統，

3.計算機網路提供的基本功能：

1. 資料通信
2. 資源共享
3. 協同作業

4.計算機網路協議體系的特征

計算機網路中計算機進行通信、資料交換時需要制定算雙方都要遵守的通信規則和約定就是協議，協議是按層次節后世界的，協議層次的集合構成了協議體系結構，網路協議層次結構包含兩個基本內容：

1. 網路實作的功能分解到若干層次，每個功能用同等層協議或對等層協議實作，不同系統中的對等層要遵循對等層協議，通過對等層協議理解和完成該層的功能，
2. 相鄰層次之間通過介面互動必要的資訊，構成下層為上次提供服務的關系，也成為介面關系，網路服務靠服務原語進行描述，網路協議軟體根據網路協議結構進行設計和開發

2. 計算機網路協議和體系結構

2.1 計算機網路協議的要素

1. 語法 用來說明資訊的格式
2. 語意 用來說明PDU某些資訊位組合的含義，標識雙方可以理解的、確定的意義
3. 同步(時序) 即收、發雙方能分辨出通信的開始和結束，哪些動作先執行，哪些動作后執行，

2.2 服務原語

對計算機網路中的服務采用服務原語來描述，
服務原語由3部分組成：原語名、原語型別和原語引數
服務原語的格式： 原語名.原語型別(原語引數)
原語的型別有4種:

1. 請求
2. 指示
3. 回應
4. 證實

2.3 OSI參考模型

| centered 文本居中 | right-aligned 文本居右 |

2.4 習題整理

1.長度為100位元組的用用層資料交給運輸層傳送，需加上20自己的TCP首部，再交給網路層傳送，需加上20位元組的IP首部，最后交給資料鏈路層的以太網傳輸，假設以太網的資料部分為1500位元組，加上幀首部18位元組，求資料的傳輸效率
答：總共需要傳輸的應用層資料為100位元組，傳輸程序中以太網幀的資料部分為?100+20+20=140位元組，因為140位元組小于1500位元組的以太網幀的資料部分字長，故用一幀傳輸即可不用分片，所以，資料傳輸率為?
100/（100+20+20+18）

3. 資料通信技識訓礎

3.1 通信的基本要求

通信雙方完成一次通信需要滿足三個要求:

1. 雙方要有通信的愿望
2. 通信雙方之間有資訊傳遞的信道
3. 通信雙方要規訓通信的規則和約定

3.2 *數字資料編碼為數字信號

??曼切斯特編碼信號：每一周期中間的跳變不僅用作始終同步，而且用來標志0或1.可以規定:由高到低標志1，由低到高標志0.
??差分曼切斯特編碼信號：每位的前沿電平與前一位的后沿電平相比較，有跳變標志0，無跳變標志1，空心箭頭表示有跳變，表示0，

3.3 交換技術 p78

3.3.1 電路交換

??電路交換是面向連接的，通信雙方在通信之前先建立起一條連接，然后再連接的基礎上傳輸資料，資料傳輸玩后釋放連接，

3.3.2 報文交換

??報文交換與網路節點的存盤、轉發相連接，
優點：

1. 不獨占電路,可以多個用戶一起使用
2. 不存在建立時延，可以隨時轉發

缺點:

1. 如果傳輸程序出現差錯,需要對整個報文進行重傳
2. 報文在每個節點的存盤和轉發需要一定的時延

3.3.3 分組交換

??分組交換也與存盤、轉發相聯系，把需要傳輸的資料(報文)分成長度固定的分組，分組獨立地在每個節點進行存盤和轉發
優點：

1. 分組大小比報文小得多,在節點地時延較小，即使出現傳輸差錯，重傳的資料量比較小，
2. 靈活

3.3.4 習題

??試在下列條件下比較電路交換和分組交換，要傳送的報文共x（bit），從源點到終點共經過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d（s），資料率為b(b/s)，在電路交換時電路的建立時間為s(s)，在分組交換時分組長度為p(bit)，且各結點的排隊等待時間可忽略不計，問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要小？（提示：畫一下草圖觀察k段鏈路共有幾個結點，）
?答：
電路交換時延：kd+x/b+s,??
分組交換時延：kd+(x/p)(p/b)+?(k-1)(p/b)，
其中(k-1)(p/b)表示K段傳輸中，有(k-1)次的儲存轉發延遲，當s>(k-1)(p/b)時，電路交換的時延比分組交換的時延大，當x>>p,相反，

3.4 差錯控制技術 p80

3.4.1 *回圈冗余校驗(CRC)

??若發送的資料為1010001,采用CRC生成多項式為G(X)=x⁴+x²+x+1,請求出校驗位，并寫出發送序列位，
??易得生成多項式為1101,r=4d生成多項式的最高次為4),則用1010001除以10111,這里的除只進行本位的異或操作，不考慮進位或者借位，

如圖所示，得到校驗位1101,將校驗位與資訊位拼接得到發送序列位10100011101

3.5習題整理

1. 收發兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在傳播介質上的傳播速率為2×10⁸m/s，試計算以下兩種情況的發送時延和傳播時延：
   （1）資料長度為10⁷bit,資料發送速率為100kb/s，
   （2）資料長度為10³bit,資料發送速率為1Gb/s，

??答:（1）發送時延ts=10⁷bit / 100kb/s = 100s
????? 傳播時延tp=1000km / 2×10⁸m/s = 0.005s
??? （2）發送時延ts=10³bit / 1Gb/s = 10^-6s
????? 傳播時延tp=1000km / 2×10⁸m/s = 0.005s

4.應用層

??應用層定義了運行在不同端系統上的應用程式行程相互傳遞報文的方式，

4.1 DNS

??DNS的功能:將主機名、電子郵件目標地址、網址映射成IP地址，
??DNS記錄的格式:Name.Value.Type.TTL
??Name:一般為節點主機的域名，或是域的名字；
??Value:是與Name對應得值，如對應的IP地址；
??Type:指出記錄的型別，表示這個記錄是對應一個主機的IP地址或是一個名字服務器；
??TTL:指出該記錄的生存時間，一般為一天，按秒計算為86400s，

4.2 URL

??url的格式:<協議>://<主機>:<埠>/<路徑>

5.運輸層

5.1 運輸連接的建立與釋放

1.連接建立的三次握手機制
??第一次握手：建立連接時，客戶端發送SYN包（seq=x）到服務器，并進入SYN_SENT狀態，等待服務器確認；SYN：同步序列編號（Synchronize Sequence Numbers），
??第二次握手：服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=x+1），同時自己也發送一個SYN包（seq=y），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態；
??第三次握手：客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=y+1），此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED（TCP連接成功）狀態，完成三次握手，

2.連接釋放的四次握手機制

3.為什么建立連接只用三次握手，釋放連接需要四次握手，
因為建立連接時,server主機收到client主機的SYN連接請求報文后，可以直接發送SYN+ACK報文，但是釋放連接時，server主機收到FIN報文時，可能并不會直接斷開連接，而是需要等待雙方的資料傳輸完畢,所以只能先回復一個ACK報文,告訴client端已經收到FIN報文，過一段時間后，server端在發送FIN報文，

5.2 網路協議

5.2.1 停-等協議

停-等（stop-wait）協議的基本思想是：
在發送方每發送完一個協議資料單元后，就停止發送
-等待接收方的確認資訊，并把所發送過的資料的副本保留下來
若發送方從接收方收到的確認資訊的肯定的
-例如ACK，則發送方按順序接著發送下一個協議資料單元
若收到的反饋資訊是否定的，例如NAK
-則發送方就重新發送上次發送過的協議資料單元

5.2.2 回退N協議

5.2.3 選擇重傳協議

5.2.4 三種傳輸協議的比較

停-等協議的兩個視窗的值均為1
回退N協議需要滿足Wr＋Wt <＝2K，若不能滿足，則滑動視窗協議不能成立
對選擇重傳協議，接收視窗的值應滿足Wr<＝2K／2，若大于此值，沒有什么用處

5.3 運輸層協議

5.3.1 UDP

校驗和計算
校驗和欄位即是UDP首部的最后2位元組部分

5.3.2 TCP

5.4 習題整理

1. 一個衛星信道資料傳輸速率為50kbit/s，往返時延為500ms，幀的長度為1000bit，問：??????
   1）若采用停等協議，用t表示從發送一幀資料到發送下一幀資料的時間間隔，試求出t的值是多少？??????
   2）采用停等協議時，線路利用率是多少？??????
   3）若才用連續ARQ協議，則發送方在收到一個幀的應答之前，最多能發送?多少幀？

答:
1）發送時延=1000b/50kbps=20ms?????????????
傳播時延=500ms?????????????
則，t=發送時延+傳播時延=520ms???????????
2）若采用停等協議，停等協議的線路利用率計算公式:傳輸時延tf,重傳時間tout,利用率U=tf/(tf+tout)
線路利用率是:（500/2）/520=48%???????????
3）往返時延=500ms???????
傳播時延=20ms???????????
則，若使用選擇連續ARQ，發送方在收到一個幀的應答前最多能發送500/20=25個

2. TCP和UDP是否需要計算往返時延RTT
   TCP需要,UDP不需要

6.網路層

6.1 *最短路徑演算法

最短路徑演算法的步驟:
如下圖所示，我們要求從節點A開始到其他所有節點的最低費用路徑，
首先從A開始,找到距離A最短的是節點D,

6.2 *距離矢量演算法

上面的一行表示節點E要經過的節點，側邊欄表示目的節點，
例如D^E(A,B) = 節點E經過節點B到達節點A的最小路徑= 節點E直接與B相連的距離 + 節點B到達節點A的最短距離 = 8 + (1+2+2+1) = 14

最后根據圈出每一行的最小路徑,得出路由表

6.3 *子網劃分

例如C類IP地址,可用于子網劃分的標志主機位就有8位，

注意:子網劃分時,子網號不能為全0或者全1(防止二義性)

6.4 習題整理

1. 假定網路中的路由器B的路由表有如下的專案

現在B收到從C發來的路由資訊

試求出路由器B更新后的路由表（詳細說明每一個步驟）
更新后距離要+1(作者也不知道為什么)

2. 假設某路由器建立了如下路由表（這三列分別是目的網路、子網掩碼和下一跳路由器，若直接交付則最后一串列示應當從哪一個介面轉發出去

現共收到5個分組，其目的站IP地址分別為：?
（1）128.96.39.10?
（2）128.96.40.12?
（3）128.96.40.151?
（4）192.4.153.17?
（5）192.4.153.90

答:本題考查的是子網劃分的知識
介面0的子網掩碼是255.255.255.128,說明它用于標志主機的二進制位數是7位,所以可得

下一跳分別為介面：0、R2、R4、R3、R4

7.資料鏈路層

7.1 *HDLC

HDLC采用面向位的協議，使用位填充實作資料的透明傳輸

例題：
??有一二進制位串0110111111111100用HDLC協議傳送，經過位填充后變成怎樣的位串？
011011111011111000
??若接收端收到的HDLC幀的資料部分時0001110111110110,問洗掉發送端加入的’0’位后變成怎樣的位串?
00011101111111111110