1.TCP/IP 体系层次?每层对应的协议?

1.应用层(各种应用层协议，如DNS, HTTP, SMTP 等)
2.运输层 (TCP 或 UDP)
3.网际层 IP
4.网络接口层

image.png image.png

2.网络发展阶段? 定义? 功能?

第一阶段：从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程
1983 年， TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议，使得所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互连网相互通信。
人们把 1983 年作为互联网的诞生时间。
1990年，ARPANET 正式宣布关闭。

第二阶段：建成了三级结构的互联网
它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。

image.png

第三阶段：逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网
出现了互联网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。
任何机构和个人只要向某个 ISP 交纳规定的费用，就可从该 ISP 获取所需 IP 地址的使用权，并可通过该 ISP 接入到互联网。
根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同层次的 ISP：主干 ISP、地区 ISP 和 本地 ISP。

基于 ISP 的多层结构的互联网的概念示意图：

image.png image.png

3.URL定义?

（PPT 6.4.2）
1. URL的格式
资源定位符 URL 是对可以从互联网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁表示。
URL 给资源的位置提供一种抽象的识别方法，并用这种方法给资源定位。
只要能够对资源定位，系统就可以对资源进行各种操作，如存取、更新、替换和查找其属性。
URL 相当于一个文件名在网络范围的扩展。因此 URL 是与互联网相连的机器上的任何可访问对象的一个指针。

2.URL 的一般形式是
由以冒号隔开的两大部分组成，并且在 URL 中的字符对大写或小写没有要求。

image.png
image.png
image.png
image.png

现在有些浏览器为了方便用户，在输入URL时，可以把最前面的“http://”甚至把主机名最前面的“www”省略，然后浏览器替用户把省略的字符添上。
例如，用户只要键入ctrip.com，浏览器就自动把未键入的字符补齐，变成http://www.ctrip.com。

3.使用 HTTP 的 URL 的一般形式

image.png
image.png
image.png
image.png
image.png

4.数据通信主要技术(通信(传输)方式，交换，复用，编码，差错(监测码，纠错码))

（第二章内容）

通信(传输)方式

一个数据通信系统包括三大部分：
1.源系统（或发送端、发送方）
2.传输系统（或传输网络）
3.目的系统（或接收端、接收方）

交换

复用

2.4 信道复用技术
2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用
复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。
它允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。

image.png

频分复用 FDM (Frequency Division Multiplexing)
将整个带宽分为多份，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）。

image.png

时分复用TDM (Time Division Multiplexing)

• 时分复用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。
• 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。
  image.png

image.png

2.4.2 波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)
波分复用就是光的频分复用。使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。
2.4.3 码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)

• 常用的名词是码分多址 CDMA
  (Code Division Multiple Access)。
• 各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
• 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。

编码

常用的编码方式
不归零制：正电平代表 1，负电平代表 0。
归零制：正脉冲代表 1，负脉冲代表 0。
曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表 0，位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。
差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0，而位开始边界没有跳变代表 1。

image.png

5.局域网 体系结构(iEEE)?通信方式(广播)?特点?

3.3.1 局域网的数据链路层

• 局域网最主要的特点是：
  1.网络为一个单位所拥有；
  2.地理范围和站点数目均有限。
• 局域网具有如下主要优点：
  1.具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
  2.便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
  3.提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

image.png

媒体共享技术

• 静态划分信道
  频分复用
  时分复用
  波分复用
  码分复用
• 动态媒体接入控制（多点接入）
  随机接入
  受控接入 ，如多点线路探询 (polling)，或轮询。

1. 以太网的两个标准
DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。
IEEE 802.3是第一个 IEEE 的以太网标准。
DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。
严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网 。

数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE 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；
媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
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

image.png

一般不考虑 LLC 子层
由于 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。
很多厂商生产的适配器上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。

2. 适配器的作用

• 网络接口板又称为通信适配器 (adapter) 或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。
• 适配器的重要功能：
  进行串行/并行转换。
  对数据进行缓存。
  在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
  实现以太网协议。

image.png

6.网络拥塞的原因?解决方案?

（第五章5.8）
拥塞控制的一般原理

• 在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。这种现象称为拥塞 (congestion)。
• 若网络中有许多资源同时产生拥塞，网络的性能就要明显变坏，整个网络的吞吐量将随输入负荷的增大而下降。
• 出现拥塞的原因：
  ∑对资源需求 > 可用资源 (5-7)

开环控制方法就是在设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到，力求网络在工作时不产生拥塞。
闭环控制方法是基于反馈环路的概念。属于闭环控制的有以下几种措施：
(1) 监测网络系统以便检测到拥塞在何时、何处发生。
(2) 将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方。
(3) 调整网络系统的运行以解决出现的问题。

7.IPV4,IPV6比较(重点)(很多方面)?

（第四章）

4.6.1 IPv6 的基本首部
所引进的主要变化如下：

• 更大的地址空间。IPv6 将地址从 IPv4 的 32 位 增大到了 128 位。
• 扩展的地址层次结构。
• 灵活的首部格式。 IPv6 定义了许多可选的扩展首部。
• 改进的选项。 IPv6 允许数据报包含有选项的控制信息，其选项放在有效载荷中。
• 允许协议继续扩充。
• 支持即插即用（即自动配置）。因此 IPv6 不需要使用 DHCP。
• 支持资源的预分配。 IPv6 支持实时视像等要求，保证一定的带宽和时延的应用。
• IPv6 首部改为 8 字节对齐。首部长度必须是 8 字节的整数倍。原来的 IPv4 首部是 4 字节对齐。

image.png

• IPv6 将首部长度变为固定的 40 字节，称为基本首部。
• 把首部中不必要的功能取消了，使得 IPv6 首部的字段数减少到只有 8 个。

• IPv6 对首部中的某些字段进行了如下的更改：

  
  image.png

image.png

• IPv6 把原来 IPv4 首部中选项的功能都放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两端的源站和目的站的主机来处理。
• 数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部（只有一个首部例外，即逐跳选项扩展首部）。
• 这样就大大提高了路由器的处理效率。

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 (unicast)：传统的点对点通信。
(2) 多播 (multicast)：一点对多点的通信。
(3) 任播 (anycast)：这是 IPv6 增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个。

冒号十六进制记法

• 在 IPv6 中，每个地址占 128 位，地址空间大于 3.41038 。
• 为了使地址再稍简洁些，IPv6 使用冒号十六进制记法(colon hexadecimal notation, 简写为 colon hex)。
• 每个 16 位的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔。例如：
  68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF
• 在十六进制记法中，允许把数字前面的 0 省略。例如把 0000 中的前三个 0 省略，写成 1 个 0。

零压缩

• 冒号十六进制记法可以允许零压缩 (zero compression)，即一连串连续的零可以为一对冒号所取代。
  FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可压缩为：
  FF05::B3
• 注意：在任一地址中只能使用一次零压缩。

点分十进制记法的后缀

• 冒号十六进制记法可结合使用点分十进制记法的后缀，这种结合在 IPv4 向 IPv6 的转换阶段特别有用。
• 例如：0:0:0:0:0:0:128.10.2.1
  再使用零压缩即可得出： ::128.10.2.1
• CIDR 的斜线表示法仍然可用。
  例如：60 位的前缀 12AB00000000CD3 可记为：
  12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60
  或 12AB::CD30:0:0:0:0/60 （零压缩）
  或 12AB:0:0:CD30::/60 （零压缩）

8.CSMA/CD，与CSMA/CA 原理，区别，应用场合?

（第三章3.3，第九章9.1.3)

CSMA/CD 含义：
载波监听多点接入 / 碰撞检测 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 。
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。 总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。

“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。
当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。
所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。

在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。
每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。

为什么要进行碰撞检测？
由于电磁波在总线上的传播速率是有限的，当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的。
A 向 B 发出的信息，要经过一定的时间后才能传送到 B。
B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己的帧 (因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所发送的信息)，则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生碰撞。
碰撞的结果是两个帧都变得无用。
所以需要在发送期间进行碰撞检测，以检测冲突。

image.png

CSMA/CD 重要特性
使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。
每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。

CSMA/CD协议的要点
(1) 准备发送。但在发送之前，必须先检测信道。
(2) 检测信道。若检测到信道忙，则应不停地检测，一直等待信道转为空闲。若检测到信道空闲，并在 96 比特时间内信道保持空闲（保证了帧间最小间隔），就发送这个帧。
(3) 检查碰撞。在发送过程中仍不停地检测信道，即网络适配器要边发送边监听。这里只有两种可能性：
①发送成功：在争用期内一直未检测到碰撞。这个帧肯定能够发送成功。发送完毕后，其他什么也不做。然后回到 (1)。
②发送失败：在争用期内检测到碰撞。这时立即停止发送数据，并按规定发送人为干扰信号。适配器接着就执行指数退避算法，等待 r 倍 512 比特时间后，返回到步骤 (2)，继续检测信道。但若重传达 16 次仍不能成功，则停止重传而向上报错。

应用场合：集线器

9.时延计算?

（第一章）
定义：时延 (delay 或 latency) 是指数据（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。

(1) 发送时延
也称为传输时延。
发送数据时，数据帧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。

image.png

(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。
发送时延与传播时延有本质上的不同
信号发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

image.png

(3) 处理时延
主机或路由器在收到分组时，为处理分组（例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由）所花费的时间。

(4) 排队时延
分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经历的时延。
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

数据在网络中经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和。
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延

image.png

（第五章）

10.冲突窗口定义(碰撞窗口)计算?

（第三章）

• 最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2τ （两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。
• 以太网的端到端往返时延 2τ称为争用期，或碰撞窗口。
• 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。
• 其中 τ=D/V，D为总线最大长度，V是传播速度。如果超过2τ还没检测到冲突，则能肯定该结点取得了总线访问权。因此人们将 2D/V 定义为冲突窗口（collision window）。

争用期的长度:
10 Mbit/s 以太网取 51.2 s 为争用期的长度。
对于 10 Mbit/s 以太网，在争用期内可发送 512 bit，即 64 字节。

11.路由下一跳计算?(RIP)

（第四章 4.5.2）
书 135页

image.png

基础知识补充：

1.1按照网络的作用范围进行分类：

（1）广域网 WAN（Wide Area Network)
（2）城域网 MAN（Metropolitan Area Network）
（3）局域网 LAN（Local Area Network）
（4）个人区域网 PAN（Personal Area Network）

1.2按照网络使用者分类

（1）公用网（Public network)
（2）专用网（Private network）

1.3计算机网络的性能指标

• 速率（bit/s 比特每秒）
• 带宽（最高数据率）
• 吞吐量（单位时间通过某个网络的实际数据量）
• 时延 （见9）
• 时延带宽积 （时延带宽积 = 传播时延 * 带宽）
• 往返时间RTT：
  往返时间表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
• 利用率 （信道利用率和网络利用率）

1.6.2 计算机网络的非性能特征

1.费用
2.质量
3.标准化
4.可靠性
5.可扩展性和可升级性
6.易于管理和维护

2.常用术语

数据 (data) —— 运送消息的实体。
信号 (signal) —— 数据的电气的或电磁的表现。
模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号 (digital signal) —— 代表消息的参数的取值是离散的。
码元 (code) —— 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

2.2.2 有关信道的几个基本概念

信道 —— 一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。

基带信号（即基本频带信号）—— 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。

调制分为两大类：
基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。把这种过程称为编码 (coding)。
带通调制：使用载波 (carrier)进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能够更好地在模拟信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道） 。
带通信号 ：经过载波调制后的信号。

最基本的二元制调制方法有以下几种：
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。
调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。
调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。

信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。常记为 S/N，并用分贝 (dB) 作为度量单位。即：
信噪比(dB) = 10 log10(S/N) (dB)
例如，当 S/N = 10 时，信噪比为 10 dB，而当 S/N = 1000时，信噪比为 30 dB。

信道的极限信息传输速率C可表达为：
C = W log2(1+S/N) (bit/s)
其中： W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；
S 为信道内所传信号的平均功率；
N 为信道内部的高斯噪声功率。

2.3 物理层下面的传输媒体

传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。
传输媒体可分为两大类:
在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。
非导引型传输媒体就是指自由空间。在非导引型传输媒体中，电磁波的传输常称为无线传输。

2.3.1 导引型传输媒体

双绞线 最常用的传输媒体。
同轴电缆 同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。
光缆 光纤是光纤通信的传输媒体。

2.6.1 ADSL 技术

• 非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。
• 标准模拟电话信号的频带被限制在 300~3400 Hz 的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过 1 MHz。
• ADSL 技术就把 0~4 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线
HDSL (High speed DSL)：高速数字用户线
SDSL (Single-line DSL)：1 对线的数字用户线
VDSL (Very high speed DSL)：甚高速数字用户线
DSL(Digital Subscriber Line) ：数字用户线。
RADSL(Rate-Adaptive DSL)：速率自适应 DSL，是 ADSL 的一个子集，可自动调节线路速率）。

3.数据链路层使用的信道主要有以下两种类型

点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。
广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。
广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。

3.1.2 数据链路层协议三个基本问题：
封装成帧 SOH (Start Of Header) EOT (End Of Transmission)
透明传输 插入转义字符“ESC”
差错控制 比特差错 : 1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。