计算机网络期末复习指南

本文整理自 《计算机网络》（第 5 版） 清华大学出版社

一、填空题

背书上画的重点知识

方法总结：
  • 记忆
  1. IP = 网络号 + 主机号，IP 类别

  • 特殊地址形式：
    • 直接广播地址：A 类、B 类、C 类中，主机号全为 1
    • 受限广播地址：全为 1
    • “这个网络的特定主机”地址：A 类、B 类、C 类中，网络号全为 0
    • 回送地址：127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
    • 补充 网络地址：主机号全为 0 是网络地址，用于标识一个特定的网络。
  1. IPv6 地址简化
  • IPV6 地址 21DA:0000:0000:0000:02AA:000F:FE08:9C5A ，简写为：
    • 21DA::2AA:F:FE08:9C5A
  • 已知 IPV6 地址为 21DA:0000:0000:0000:02A0:000F:FE08:9000，请写出正确的简化表达方法：
    • 21DA:0:0:0:2A0:F:FE08:9000
    • 21DA::2A0:F:FE08:9000

  1. 传输层的主要功能：分布式进程通信

  2. 套接字（scoket）：IP 地址+端口号（进程）
    在网络环境中也用于标识一个进程

  3. 端口号类型：**熟知端口号、注册端口号、临时**端口号

  4. 三元组（半相关）：协议、本地 IP 地址、本地端口号

  5. 五元组（相关）：协议、本地 IP 地址、本地端口号、远程 IP 地址、远程端口号

  6. TCP 通过（ 滑动窗口协议 ）实现差错控制能力

  7. 为了防止非零窗口通知丢失而造成死锁，TCP 设置了（** **坚持计时器 ）

  8. IPv4 过渡到 IPv6 的两种方法：双 IP 层与双协议栈、隧道技术

注意顺序！

  1. 从已知的 MAC 地址找到对应的 IP 地址的映射过程称为（ 反向地址解析 ），相应的解析协议叫（ 反向地址解析协议 ），英文简称（ RARP ）
    从已知的 **IP 地址找到对应的 MAC **地址的映射过程称为（ 正向地址解析 ），相应的协议称为（ 地址解析协议 ），英文简称（ ARP ）

  2. 对于大型企业、跨国公司组建 VPN 网络的两种方法：租用线路**组建 VPN、MPLS**** VPN**

  1. Tracert 命令可以获得：从**本地主机到达目的主机的完整路径**
  1. 仅依赖于 TCP 的应用层协议：HTTP、FTP、SMTP、TELNET
    仅依赖于 UDP 的应用层协议：SNMP
    即可依赖于 TCP 又可以依赖于 UDP 的应用层协议：DNS

  1. 2 种 DNS 域名解析方法：**递归解析、反复**解析

  2. TCP 中 2 种选择重传策略：**拉回方式、选择重传**方式

  3. 发送 Email 的协议：SMTP，接收 Email 的协议：POP、IMAP

练练字怎么写！

  1. 网络攻击的 4 种基本类型：窃听或监视、截获、篡改和重放、伪造

注意顺序！

辅助记忆：

  • 只需要记住解密对应谁就行
  • 签名–像这种公开的东西，当然是公钥解密咯
  • 数据–这一看保密程度就要很高，必须私钥解密

  1. 公钥加密、私钥解密用于：数据加密
    私钥加密、公钥解密用于：数字签名

  2. 非 常见顶级域名： .xyz``.io``.name``.space

二、辨析题

背书上画的重点知识

方法总结：
  • 记忆

注意：

  • 先判断是否错误，然后再写原因
  • 一般大部分题是错的
  • 不存在题意本身完全错误

  1. ICMP 协议的主要作用：为互联网提供差错报告、状态查询和控制机制，帮助网络设备获取必要的信息并优化数据传输的处理。它是 IP 协议的重要辅助协议。

  2. 匿名 FTP 服务器：是一种允许用户在不需要提供用户名和密码的情况下访问的 FTP 服务器。它通常用于向公众提供文件下载或上传服务，不需要特定账户的身份验证。

三、简答题

方法总结：
  • 记忆
简述：移动云计算的定义，及其应用效益
  1. 移动云计算的定义： 移动云计算是指通过无线网络，移动终端设备按需从云端获取计算、存储和网络资源服务的模式。其特点是高效、可扩展，能够为移动用户提供灵活、动态的资源支持。
  2. 应用效益：
    • 地理位置就近服务：分布在不同地理位置的云计算服务商通过数据中心就近为移动用户提供所需的计算和存储资源，提升服务响应速度与稳定性。
    • 弥补移动设备的计算与存储不足：移动云计算能有效弥补移动终端设备计算与存储能力的不足，降低能耗，延长设备使用时间。同时，为用户提供更丰富、更高效的网络服务和更优质的使用体验。
    • 简化开发与提升效率：移动应用系统开发人员可以将更多精力集中在应用本身的开发上，而无需过多担心移动平台的异构性、软硬件差异和网络资源的限制问题。
看图识意，说明优缺点：分组交换技术

P27

把图给记住了！

重点：线路交换 和 数据报

数据交换方式的分类

  1. 线路交换

线路交换

  • 优点：
    • 通信实时性强，两台主机之间建立的物理线路连接为此通信专用
    • 适用于交互式会话类通信
  • 缺点：
    • 不适用于计算机之间的（无）突发性通信。
    • 没有数据存储能力，不能平滑流量。
    • 没有差错控制能力，无法发现与纠正传输差错。
  1. 存储转发交换

特点：

  • 发送的数据包括：目的地址、源地址、控制信息
  • 路由器可以动态选择传输路径：可以平滑通信量，提高线路利用率。
  • 数据单元在通过路由器时需要进行差错校验，以提高数据传输的可靠性。
  • 路由器可对不同通信速率的线路进行速率转换。
  • 报文交换方式

报文交换

缺点：

  • 当一个路由器将一个长报文传送到下一个路由器时，必须保留发送报文副本，以备出错时重传。长报文传输所需时间较长。路由器必须等待报文正确传输的确认后，才能删除报文副本。这个过程需要花费较长的等待时间。
  • 在误码率相同的情况下，报文越长，传输出错的可能性越大，重传花费的时间越多。
  • 由于每次传输的报文长度都可能不同，在每次传输报文时都必须对报文的起始与结束字节进行判断与处理，因此报文处理的时间比较长。
  • 由于报文长度总在变化，路由器必须根据最长的报文来预定存储空间，如果出现一些短报文，会造成路由器存储空间的利用率降低
  • 分组交换方式

分组交换

优点：

  • 将报文划分为有固定格式和最大长度限制的分组进行传输，有利于提高路由器检测接收分组是否出错，提高重传处理过程的效率，以及提高路由器存储空间利用率。
  • 路由选择算法可以根据链路通信状态、网络拓扑变化，为不同的分组动态选择不同的传输路径，有利于减小分组传输延迟，提高数据传输的可靠性。
  1. 数据报方式与虚电路方式
  • 数据报方式

数据报

特点：

  • 同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网。
  • 同一报文的不同分组到达目的主机时可能出现乱序、重复与丢失现象。
  • 带有：目的地址与源地址。
  • 数据报方式的传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。
  • 虚电路

虚电路

特点：

  • 在每次分组传输之前，需要在源主机与目的主机之间建立一条虚电路。
  • 所有分组都通过虚电路按顺序传送，分组不必携带目的地址、源地址等信息。分组到达目的主机时不会出现丢失、重复与乱序的现象。
  • 分组通过虚电路上的每个路由器时，路由器仅进行差错检测，而不进行路由选择。
  • 路由器可以为多个主机之间的通信建立多条虚电路。

四、计算题

TCP 连接的建立与释放
  • 连接**建立：3** 次握手
  • 连接**释放：4** 次握手

  • 答案：
    • 连接：① 10021 ② 10021 ③ 25610
    • 释放：④ 60036 ⑤ 16956 ⑥ 60036 ⑦ 16956 ⑧ 60037
技巧总结：（seq 和 ack 交叉）
  • 连接（三次）：从左到右（→）为＋1，从右到左（←）为不变
  • 释放（四次）：中间两次完全一致，其余变化同上
模拟数据编码方式 + 数字数据编码方式
  1. 模拟数据编码方式

模拟数据编码

  • 幅移键控 - ASK
    • 0 不动，1 正常
  • 频移键控 - FSK
    • 0 窄，1 宽
  • 相移键控 - PSK
    • 绝对调相：
      • 基于**标准正弦函数**进行固定的相位调整
    • 相对调相
      • 基于**上一次信号**的相位进行调整

（左加右减）先向左平移该度数，然后将后续图形衍生画出

或者：先将标准正弦函数画出，然后向左平移该度数

相对调相例题

  1. 数字数据编码方式

数字数据编码

  • 非归 0 码：0 低，1 高（优先画出，便于曼彻斯特编码对照）
  • 曼彻斯特编码：反正
    • 前 T/2 是反码
    • 后 T/2 是原码
  • 差分曼彻斯特编码：跳 0
    • 第一个比特，通常默认从高电平（上方）开始，除非题目明确指定其他初始状态
    • 每次 T/2 都要跳变
    • 边界处若是 0 就跳变，若是 1 就不变
CRC 校验
  1. 求原码
  2. 检验差错

注意：题目一般告知的是 G(X) = X4 + X3 + 1 （生成多项式）

CRC 校验例题

子网划分 + 路由汇聚

子网划分考察：分配范围 / 数量

子网划分

IP 地址由两部分组成：

  • 网络号（Network ID）：用于标识一个子网或网络。
  • 主机号（Host ID）：用于标识网络中的具体设备（主机）。
  • **在确定网络号后，剩余的位数用于主机号。主机号的位数决定了 该网络内可以容纳多少个主机。 **
方法总结：

  • 划分了多少子网：根据该类网络的掩码，主机号被借出来了几位，就是 2 的几次方

  • 某类网络有多少网络地址：主机号是几位，就是 2 的几次方

  • 还有多少可用主机地址：按照现在的掩码，看主机号还剩多少位，就是 2 的几次方减 2

  • 最小/最大地址：注意排除主机号全 0 和全 1 的情况

  • 1 个 B 类网络的子网掩码为 255.255.224.0，则这个网络被划分了（ 23 ）可用子网。

  • 每个 A 类网络中可以有（ 224 ）个网络地址，如果掩码为 255.255.192.0，则网络被划分为（ 210 ）个子网。

  • IP 地址块 222.125.80.128/26 包括了( 26-2 ）个可用主机地址，最小（ 222.125.80.129 ）最大 （ 222.125.80.190 ）

子网划分例题

子网划分例题

路由汇聚
方法总结：
  1. 先将 10 进制表示 2 进制**还原**，即把原始 2 进制数表示出来
  2. 然后看有**多少位是相同的**（不变），那这个位数就作为新的网络号位数

路由汇聚例题

路由表更新

掌握路由更新规则即可

  • 答案：
目的网络 距离 路由
10.0.0.0 0 直接
20.0.0.0 3 R2
30.0.0.0 3 R3
40.0.0.0 6 R6
120.0.0.0 4 R4
125.0.0.0 3 R2
212.0.0.0 10 R6
方法总结：
  • 注意：一般是根据给的 b 表来更新 a 表，所以要以 a 表为基础看 b 表
  • 对比的是目的网络的距离
  • 如果 a 表的距离大于 b 表的距离——距离为 b 表+1，路由改成 b 表的
  • 如果 a 表的距离小于/等于 b 表的距离——保持不变
  • 如果 a 表存在 b 表不存在——保持不变
PCM

采样、量化、编码

！搞懂！：怎么通过左侧采样图，画出右侧表格

  • 采样
    • f >= 2B（ f-采样频率，B-信道带宽 ）
  • 量化：
    • 将样本幅度按照量化级取值
  • 编码：
    • 用相应位数的二进制代码表示量化后的样本量级
    • PCM 用于数字化语音系统时，它将声音分为 128 个量化级

五、综合题

综合布线
  • 画图（拓扑结构图，三个图、星型结构）
  • 网线线序
  • 软 / 硬件设备数量
  • IP 分配（小范围使用192.168.1.0~192.168.1.254即可）
  1. 拓扑结构图（星型结构）

3层楼，每层楼3个房间

注意顺序！

辅助记忆：以 568B 为基础，记住“赤橙黄绿青蓝紫”先后顺序，568B 线序（开头 3 个）刚好是 橙、绿、蓝

  1. 网线线序（1/3、2/6 对调）
  • 568B：白橙 橙、白绿 蓝、白蓝 绿、白棕 棕
  • 568A：白绿 绿、白橙 蓝、白蓝 橙、白棕 棕
  1. 软 / 硬件设备的种类和数量
  • 软件：
    • 路由器和交换机配置管理工具
    • DHCP 服务
    • IP 地址规划表
  • 硬件：
    • 交换机
      • 核心交换机：1 台
      • 楼层交换机：3 台
    • 房间路由器：9 台
    • 终端设备：27 台 （假设每个房间 3 台）
    • 网线和水晶头若干
    • 机柜
  1. IP 分配
  • 使用的网段：
    • 192.168.1.0/24，共可用主机地址 254 个（192.168.1.1 ~ 192.168.1.254）
  • 分配方案：
    1. 核心交换机：192.168.1.1。
    2. 每层交换机：
      • 一楼交换机：192.168.1.2。
      • 二楼交换机：192.168.1.3。
      • 三楼交换机：192.168.1.4。
    3. 房间终端设备：
房间终端设备 IP 分配详情（点击展开）
      • 一楼
        • 房间 1：192.168.1.10 ~ 192.168.1.14
          • 设备 1：192.168.1.10
          • 设备 2：192.168.1.11
          • 设备 3：192.168.1.12
          • 设备 4：192.168.1.13
          • 设备 5：192.168.1.14
        • 房间 2：192.168.1.15 ~ 192.168.1.19
        • 房间 3：192.168.1.20 ~ 192.168.1.24
      • 二楼
        • 房间 1：192.168.1.30 ~ 192.168.1.34
        • 房间 2：192.168.1.35 ~ 192.168.1.39
        • 房间 3：192.168.1.40 ~ 192.168.1.44
      • 三楼
        • 房间 1：192.168.1.50 ~ 192.168.1.54
        • 房间 2：192.168.1.55 ~ 192.168.1.59
        • 房间 3：192.168.1.60 ~ 192.168.1.64
---
防火墙系统结构

记住图怎么画！顺便练练字哦

防火墙系统结构

六、附加题

同步 / 异步传输 + 计算机基础

异步传输：起始位1个，终止位1个

英文字符算 1 个字节

汉字算 2 个字节

1 个字节算 8 个 bit

！！注意！！目前还没有加入 计算机基础 知识，这只是异步传输基本计算题

同步传输的工作原理

异步传输的工作原理

**异步传输例题：**假设有个一个 10000 个字符（默认英文字符）的文件以 2400bps 的速率经过一条线路传送。

  • 使用异步传输，无检验比特，计算其有多少比特及其传输时间

已知条件：

  • 文件大小：10,000 个字符（每个字符默认 8 比特）。
  • 传输速率：2400 bps（比特每秒）。
  • 使用异步传输：每个字符需要额外添加 起始位（1位） 和 停止位（1位），因此总比特数为：

每个字符的比特数=8（数据位）+1（起始位）+1（停止位）=10比特/字符 每个字符的比特数=8（数据位）+1（起始位）+1（停止位）=10 比特/字符 每个字符的比特数=8（数据位）+1（起始位）+1（停止位）=10比特/字符

计算总比特数：

总比特数=文件字符数×每个字符的比特数=10,000×10=100,000 比特

计算传输时间：

传输时间等于总比特数除以传输速率：

传输时间=总比特数传输速率=100,0002400≈41.67 秒 \text{传输时间} = \frac{\text{总比特数}}{\text{传输速率}} = \frac{100,000}{2400} \approx 41.67 \ \text{秒} 传输时间=传输速率总比特数​=2400100,000​≈41.67 秒

补充内容

  1. 计算机网络层次及数据单位

注意顺序！随便练练字

辅助记忆：报文 一般是长的，所以高一级；比特 是最低级的单位

计算机网络层次及数据单位

  1. 任何一种新技术的出现都必须具备两个条件：（ **强烈的社会需求 **）、（ 前期技术的成熟 ）
  2. 中国互联网信息中心（CNNIC）
  3. 计算机网络是（ 以相互共享资源的方式互联起来的自洽计算机系统的集合 ）
  4. 计算机网络可分为 5 类：（广域网、城域网、局域网、个域网、体域网）
  5. 网络拓扑有 5 种：（ 星状、环状、总线 ）、树状、网状
  6. 分组交换延时主要有 4 种：（ **处理、排队、发送、传播 ）**延时
  7. 网络协议 3 要素：（ 语义、语法、时序 ）
  8. 协议：（ 一种通信规则 ）
  9. OSI 参考模型

  1. 数据通信方式：
    1. 串行通信、并行通信
    2. 单工、半双工、全双工
    3. 同步技术
  2. 多路复用技术的分类：
    1. **（ 时分 ） **多路复用
    2. **（ 频分 ）**多路复用
    3. **（ 波分 ）**多路复用
    4. 码分多址
  3. 差错：通过物理线路传输之后，接收数据与发送数据不一致的现象。

差错是不可避免的

  1. 物理线路的噪声分类：
    1. （热 噪声 ）
      1. （随机 差错 ）
    2. （ 冲击噪声）
      1. （ 突发差错 ）
  2. 误码率：Pe = Ne / N，二进制比特在传输系统中传错的概率
  3. **CSMA / CD **工作过程：（ **先听后发、边听边发、冲突停止、延迟重发 **）
  4. 交换式局域网的核心设备是交换机，相当于局域网桥。
  5. 交换机交换方式：（ 直接交换、存储转发交换、改进的交换 ）
  6. VLAN 3 种划分方式：

VLAN 技术的优点：

  • 通过软件设置方法灵活组织逻辑工作组,方便局域网的管理
  • 限制局域网中的广播通信量,有效提高局域网性能
  • 通过制定交换机转发规则提高局域网的安全性
  1. 基于交换机端口
  • 优点：配置简单、易于实现；便于管理和故障定位。
  • 缺点：灵活性差，节点更换端口时需重新配置，适合小型网络。
  1. 基于节点MAC地址
  • 优点：灵活性高，节点移动时无需重新配置；适合动态环境。
  • 缺点：配置复杂，管理开销大，交换机需存储大量MAC地址表。
  1. 基于节点地址或网络层协议
  • 优点：支持基于IP地址或协议类型划分，适合多协议网络环境。
  • 缺点：复杂度高，性能较低，对交换机的处理能力要求更高。
  1. 以太网组网方式在物理结构上是星形结构，但是在逻辑上仍然是总线型结构。
  2. 网桥的 2 大功能：
    1. 记录端口号与对应MAC地址的转发表的生成与维护
    2. 帧的接受、过滤与转发
  3. 动态速率调整
  4. 隐藏节点、暴露节点
  5. **CSMA / CA **工作过程：（ 信道监听、推迟发送、冲突退避 ）
  6. 分组交付分为 2 类：直接交付、间接交付
  7. Dijkstra 算法
  8. IP 多播与单播
  9. IANA 的三种类型：
    1. 域名
    2. IP 地址
    3. 协议参数
  10. 云计算 3 种服务模式：
    1. 基础设施即服务
    2. 平台即服务
    3. 软件即服务
  11. 信道复用

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