【计算机网络】章节重点、习题问题（随缘更新）

一、概述

1、主要知识点

• 网络发展的三个阶段
• 互联网标准形成的三个阶段
• 网络的组成
  • 边缘部分：端到端通信
  • 核心部分：分组交换、报文交换、电路交换
• 性能指标：带宽、时延…
• 网络体系结构：OSI、TCP/IP
• 网络协议三要素

2、习题&&知识点

• 计算机网络的定义：一些相互连接、以资源共享为目的，自治的计算机的集合

• 1. 因特网从功能上分为两大组成部分（边缘部分）和（核心部分），核心部分完成（提供连通和交换）功能，边缘部分完成（进行数据处理和资源共享）功能。
• 2. 终端之间的通信方式有两大类（C/S）和（P2P），WEB服务采用的是（C/S）方式。
• 3. C/S方式中，C与S都是通信中涉及的应用进程，C/S描述的是一种服务与被服务关系，其中（请求服务的）叫客户，（提供服务的）叫服务器。通信双方既是客户又是服务器的工作方式叫作（P2P）。B/S方式是属于特殊的（C/S）方式。
• 4. 判断对错
     1）电路交换是面向连接的，分组交换是无连接的。  (F)虚电路建立连接
     2）电路交换传输数据不需要携带地址信息，分组交换方式需要。  (T)虚电路需要携带逻辑信道号
     3）电路交换和虚电路都是面向连接的，所以二者工作原理相同。  (F)工作原理明显不同
     4）分组交换和报文交换基本原理是一样的，分组交换传输时延长一些，但是具有更好的灵活性。  (F)基本原理不同，一般情况下分组交换省时
     5）电路交换不能对传输的数据进行差错检测。  (T)
     6）数据报方式下，每个分组都要携带地址信息，各自独立路由，先发出的分组能够最先到达。  (F)
     7）计算机网络可以采用电路、报文、分组交换任何一种方式。  (F)电路交换不行，计算机网络的核心是存储转发、提高生存性，电路交换不满足存储转发
     8）虚电路上节点进行分组转发时不需要进行路由，而是依据虚电路号(VCID)进行数据分组转发。  (T)
• 5. 电信号在1Km长铜缆中产生的传播时延大约为（5）us。以1Mb/s的速率发送1000比特数据，产生的发送时延是（1000）us。
• 6. 国际上典型的两种计算机网络体系结构是（OSI）和（TCP/IP）,其中因特网采用的是（TCP/IP）。
• 7. OSI共为（7）层，从低到高依次为（物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层），OSI体系中直接为网络层服务的是（数据链路 ）层。TCP/IP共分（4）层，从低到高依次为（网络接口层、网际层、运输层、应用层），直接为应用层服务的是（运输）层。
• 8. TCP/IP体系的最低层完成的内容相当于OSI的（物理层）和（数据链路层）两层。该体系中完成网络互连的协议是（IP），直接为（运输）层提供服务。
• 9. 以下功能由OSI的哪层完成
     1）完成应用进程到应用进程（端到端）的传输   (运输层)
     2）决策使用哪条路径到达目的地  (网络层)
     3）进行物理寻址  (数据链路层)
     4）将比特流划分为帧  (数据链路层)
     5）将系统连接到通信介质  (物理层)
     6）提供事务处理与访问  (应用层)
     7）数据的编码与表示  (表示层，数据的编码而非信号的编码)
• 10. 一用户要向另一用户发信息，排列下列事件顺序
      1）信息传给源节点的最高层
      2）在源节点的网络用户产生信息
      3）在目标节点的网络用户接收信息
      4）信息向上通过目标节点的各个网络层次，每一层都除去它的控制信息
      5）信息以电信号的形式通过物理链路发送
      6）当信息通过源节点时，每一层都给它加上控制信息
      2 - 1 - 6 - 5 - 4 - 3
• 11. 假设OSI参考模型的应用层欲发送400B的数据（无拆分），除物理层和应用层之外，其他各层在封装PDU时均引入20B的额外开销，则应用层数据传输效率约为（A）
      A．80% B．83% C．87% D．91%
• 12. OSI模型中，负责通信的最高层是（C）层。
      A. 物理 B. 数据链路 C. 网络 D. 应用
      1、2、3层负责通信
• 13. 网络中的时延由（发送时延）（传播时延）（处理时延）（排队时延）四个部分组成，其中（排队）时延不固定。
• 14. 网络协议三要素中，语法表示（数据和控制信息的结构和格式），语义表示（解释控制信息每部分的含义），同步表示（事件的实现顺序）。
• 15. 指出下面的概念出现在哪个层次
      1）物理地址  数据链路层
      2）信号编码  物理层
      3）路由  网络层
      4）端口  运输层
      5）逻辑地址  网络层
      6）数据编码  表示层
      7）数据帧  数据链路层
      8）报文解析  应用层

*

• 时延带宽积=发送速率*传播时延

*

• D=D0/(1-U)
  

*

• 网络层提供两种服务 虚电路 和 数据报。路由器的功能是分组交换，实现数据报服务
• 电路交换是建立连接 -> 通信->释放连接的过程，通信过程占用全部信道资源。分组交换逐段占用通信链路，且不必提前建立连接。
• 简述分组交换特点：
  1）报文被分成固定大小的分组，并添加首部；
  2）经路由器分组转发；
  3）在目的地合并分组。
• 比较电路交换、报文交换和分组交换：
  1）电路交换：通过连接建立可靠通信传输，适用于传输大量数据；
  2）报文交换：无需预约传输带宽，不必提前建立连接，适用于突发性的传输；
  3）分组交换：分组小、路由灵活、网络生存性好。
• 网络分成的好处：各层之间独立；灵活性好；结构上可分开，有利于实现维护；有利于标准化
• IP over Everything and Everything over IP：
  1）IP可以在多种类型的网络是运行，将异构网络连接起来，相互通信；
  2）IP协议可以为多种类型的运输层协议提供服务，不同的运输层协议之上又有多种应用层协议。

二、物理层

1、主要知识点

• 物理层的任务
• 接口的特性
• 与物理层相关的工作：
  • 信号编码
  • 信道传输方向
  • 信息传输速率
    • 奈氏准则
    • 香农定理
• 物理层下的传输媒体：有线、无线
• 信道复用技术：频分复用FDM、时分复用TDM（统计时分复用STDM）、波分复用、码分复用
• 数字传输系统：采用时分复用、在PDH标准下的各路带宽是8000Hz*8=64kbit/s
• 宽带接入技术
  • ADSL：采用频分复用、使用模拟电话线
  • HFC：改造有限电视网
  • FTTH

2、习题&&知识点

• 信道复用技术的目的是，提高信道利用率，而非提高数据率。
• 传输媒体被看作网络中的第0层，不在物理层的定义范围内。
• 曼彻斯特编码码元率是数据率的（2）倍.
• 1. 物理层位于OSI第 （1）层，直接为（数据链路）层提供服务。物理层的主要任务是（确定与传输媒体的接口相关的特性，实现比特传输），具体工作由4个接口特性描述，分别是（机械特性）（电气特性）（功能特性）（过程特性），物理层的发送信息的单位PDU是（比特、位 ）。接口引脚数属于物理层的（机械）特性范畴。传输距离则是由物理层（电气）接口特性来描述。
• 2. 信道的码元传输速率是有上限的，由奈氏定理知道，理想信道的波特率是该信道（带宽的2倍）。比特数据通过码元传输，一个码元可以携带多个比特，当采用8进制编码传输时，一个码元可以携带（3）位数据。设某信道带宽是300Khz，采用8进制编码传输，那么该信道最大数据传输速率为（1.8M）bps。
• 3. 由香农定理知道，信道数据率最大值与信道的（带宽）和（信噪比）成正比。设某信道带宽为W，能达到的最高码元速率是（2W Buad）。若信噪比为30分贝（db)，能达到的最大数据率大约为（10W b/s），若能达到该数据率，调制信号状态数至少是（32）。
• 4. 双绞线有分STP和UTP，（STP）性能好于（UTP），通常用的是（UTP）。10Mb/s的传输速率须使用（3）类及其以上的UTP。100Mb/s的传输速率须使用（5）类及其以上的UTP。
• 5. 抗干扰性能最好，传输速率最高的传输介质是（A）。
     A.光纤 B.双绞线 C.同轴电缆 D.无线通信
• 6. 信道复用技术的目的是（提高信道利用率），常用的三种信道复用技术是（频分复用）（时分复用）（码分复用），它们分别采用（不同频段）（不同时间片）（不同码片序列）来区分不同用户信号，波分复用实际上就是（光的频分复用），统计时分复用是改进的时分复用，二者不同在于（STDM不固定分配时间片）。
• 7. A与其它站点通过CDMA共享链路，A的码片序列分别是（1,1,1,1），若某时刻链路上的数据序列是（2,0,2,0,0，-2,0，-2,0,2,0,2），则发送给A的数据是（101）
• 8. 数字电话系统的中继线采用（时分）复用技术为多路用户服务，PDH标准下为每一路信号提供的带宽是（64kb/s）。
• 9. 下列因素中，不会影响信道数据传输速率的是（D）
     A.信噪比 B. 频率宽带 C. 调制速率 D.信号传播速度
• 10. 关于ADSL接入技术，以下不正确的说法是( C )
      A、采用不对称传输技术 B、采用频分复用技术
      C、采用时分复用技术 D、传输距离越远传输速率越低
• 11. 利用有线电视网接入因特网的是（B）。
      A、ADSL B、HFC C、 FTTx D、LAN
• 12. 数字传输系统标准E1采用的是（C）复用技术。
      A、CDM B、FDM C、 TDM D、STDM
• 13. 属于物理层功能的是（A、C、D）。
      A.信号编码 B.差错检测 C.传输速率控制 D.传输方向控制
• 14. 判断对错
      1）传输媒体和设备是物理层定义的范围   (F)
      2）用曼彻斯特编码传输信号时，信号率是数据率的2倍  (T)
      3）带宽大的信道一定比带宽小的信道的数据传输率高  (F)
      4）带宽3KHZ信噪比1000的信道的最大数据率为30Kbps  (T)
      5）采用信道复用技术提高了数据传输率  (F)
      6）采用码分复用技术多路信号可以同时同频传输  (T)
      7）从原理上来说FDM适用于模拟信号传输，TDM适用于数字信号传输  (T)
      8）OSI体系中，只有物理层不参与数据的封装工作  (T)
• 15. 若图中是一差分曼彻斯特编码，则表示的二进制串是（A），若是曼彻斯特编码，则答案是（B、C）
      
• 
• 
• 
• 传输速率和传输距离由接口的电气特性定义；
  接口引脚数由机械特性定义。
  
• 帧是数据链路层的PDU，帧中的数据部分是网络层的PDU，因此20*5+100=200B
  

三、数据链路层

PPT例题

• 以太网两个标准值：争用期 51.2us，即 512 比特时间（10Mb/s）;最小帧间隔 9.6us，即 96 比特时间。
• CSMA/CD协议传输帧过程：
  1. 准备发送：从网络层获得分组，组成以太网帧，并放在适配器（网卡）缓存中。
  2. 发送前检测信道：检测信道连续空闲 96 比特时间，发送以太网帧。
  3. 碰撞检测：发送过程中，网卡边发送边监听。在争用期内无碰撞，则发送成功。本次发送结束，返回步骤1。
  4. 发生碰撞：双方立即停止发送，双方都发送干扰信号（48 或 32 比特）。发送后（48 or 32 比特时间），网卡即刻执行退避算法，双方经过 Rk*争用期 退避时间后，返回步骤2。干扰信号传播结束（再过 tau 比特时间），信道空闲。也即是说，争用期开始计时与干扰信号发送完毕在同一时刻。 我们要在A、B的退避，和干扰信号的传播中取交集（找最大的时间），在此基础上满足 96 比特时间的条件，才是真正的数据重传时间。
• 以太网帧的最小长度：被确定为 64 字节。争用期 512 比特时间是数据传播时间的概念，在争用期时间内 10 Mb/s 以太网站点可发送 512 bit，即 64 字节。如果发送站点在争用期内，没有检测到冲突，接收方收到完整数据帧，帧长度一定大于 64 字节。反之争用期内检测到冲突，发送站点立即停止发送，接收站点收到的一定是小于 64 字节的数据帧。因此凡是小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。
  *如果发送帧小于 64B 接收方将无法把它判断为正确发送的帧
• 题解
  
  
  
  分析：重点不在计算，在于对概念的理解。思考几个问题：
• A什么时候发送完数据？发送到信道上
• A和B检测到碰撞的最晚时间？和信道的传播时延有关
• 争用期和最小帧长度的意义？争用期是A站点碰撞检测的最长时间，是CSMA/CD的极限时间
• 考察传播时延与争用期的关系？A发送完毕的时间对应争用期比特时间（最短帧条件下，更大的帧对应的发送时间应该更长），传播时延对应检测碰撞的极限时间。这里将两个不同维度的时间进行比较
• 搞清楚 A 发送帧的时间，检测碰撞的时间（传播时延*2），CSMA/CD 规定的极限检测碰撞时间（争用期）。在满足协议的前提下，发送帧时间 >= CSMA/CD 规定的极限检测碰撞时间 >= 检测碰撞的时间。像例题这样给定数值的问题，可以分别计算时间以说明。
  

1. 物理层和数据链路层
2. 局域网
3. 逻辑链路控制LLC、媒体接入控制MAC
4. E
5. B
   
6. 第三个
7. F 不面向连接也不可靠
8. F
9. CSMA/CD
10. 10 Mb/s
11. 10 Mb/s 基带双绞线标准
12. 先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发

课后练习

1. 2，网络层，帧，物理线路
2. C
3. 封装成帧，透明传输，差错检测，帧定界，比特差错
4. 广域网， 数据链路层
5. A
   
6. 信道争用，时分复用，频分复用，码分复用，动态媒体接入技术，随机接入，CSMA/CD
7. DIX Ethernet V2 (DIX V2)，IEEE802.3，物理层和数据链路层
8. 10 Mbit/s，100 Mbit/s，100 Mbit/s，双绞线
9. 解决信道争用，广播，先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发
10. C
    
11. 端到端传播时延的二倍
12. 51.2 us，64B，96 bit，5.12 us，64B，96bit
13. 48，全一地址 (FF-FF-FF-FF-FF-FF)
14. 目的地址，源地址，类型，数据，FCS，46、1500，4，CRC，类型
15. A 传播时延 = S / V，V 保持不变，传播时延缩小到 1 / 10
    
16. B
17. A、B、C、D、E
18. 10000 bit
19. 物理层，数据链路层，10M、100M，100M、1000M
    
20. C、A
21. 自学习和帧转发，源MAC地址，目的MAC地址
22. B 802是局域网相关规约
23. A、D
    
24. C
25. A
    
26. (1)F (2)F (3)F (4)T (5)T (6)T (7)T (8)F (9)T (10)F (11)T (12)F
    交换机可以实现VLAN划分，Hub不行
    
27. C
28. D

知识点

• 数据链路层的基本概念：链路与数据链路，三个基本问题
• 点对点信道传输协议PPP：HDLC，帧格式，工作状态（建立连接）
• 广播信道以太网传输：介质访问技术，以太网的两个标准，网卡，CSMA/CD协议，CSMA/CD的传输特点（以太网的传输特点），集线器，MAC地址和MAC帧格式
• 扩展以太网：广播域和冲突域，网桥和交换机，交换机的自学习，VLAN
• 高速以太网：100BASE-T，吉比特，10吉比特，它们的最短帧长是否改变、是否用CSMA/CD、传输介质是什么，PPPoE

雨课堂练习

• 不同逻辑网指的是不同的网络，不是虚拟局域网
• “在数据发送时间内不发生冲突就表示发送成功”，表述存在问题。该数据须大于最短发送帧长度
  
  
  
  
• 当发送帧时间大于争用期时，发送完数据不冲突，一定不会有冲突。要适用CSMA/CD，数据发送时间要大于端到端时延的 2 倍，这就是最短帧长。当传输速率变成100Mb/s，要么端到端距离须缩短，要么最短帧长须变大。使得数据帧发送时间等于端到端传播时延的2倍。
  
• 以太网MTU是 1500B，最短帧长是 64B
  
  
  
• PPP的协议字段制定网络层使用的协议
• 协议包就是IP数据报，也即以太网帧中的数据部分
  

四、网络层

4.1 ppt练习

4.1.1 计算IP首部校验和

• 可用二进制或16进制算，最终填在IP中的是十进制数：（1）分割 16 位；（2）循环进位加法；（3）求补码；（4）接收方验证：对循环加法结果求反码，得0表示传输正确

4.1.2 IP数据报的数据部分分片

• TCP报文是IP数据报的数据部分，局域网数据帧是IP数据报的数据部分加上首部
  
• 四个分片数据报中的片偏移字段值分别为：0，16，32，48

4.1.3 划分子网

• 在计算题中一般不使用子网号为全0或全1的划分，只有在无法避免的情况下使用。
  
  
  
  
  （1） 网1和网2的子网掩码都是255.255.255.128
  （2）“分配”最大IP数都是126
  （3）网1分配地址区间：197.16.20.1 ~ 197.16.20.126；网2分配地址区间：197.16.20.129 ~ 197.16.20.254
  （4）为E1分配197.16.20.1，为E2分配197.16.20.129
  （5）主机A、B的默认网关就是网1、网2中分配给路由器E1、E2的IP，一般情况下将子网IP段两端的IP分给默认路由器，形成默认网关。主机A配置：197.16.20.2，255.255.255.128，197.16.20.1；主机B配置：197.16.20.130，255.255.255.128，197.16.20.129
• IGMP作用：让连接在本地局域网上的多播路由器知道该局域网内是否有主机参加到多播组。
• ICMP作用：主机或路由器发送差错报告。

五、运输层

5.1 ppt习题

5.1.1 报文段的序号和确认号

5.1.2 UDP数据报分析

5.1.3 TCP建立连接的过程

5.1.4 分析TCP报文首部

六、应用层

• 运输层是分界点，之上负责数据处理，之下负责数据通信。
• 应用层的多数协议基于客户服务器方式。
• 域名系统DNS：
  1）本地域名服务器 -> 根域名 -> 顶级域名服务器 -> 权限域名服务器
  2）递归查询和迭代查询
  3）主机和域名服务器设置高速缓存（Cache）
  4）DNS服务器之间传输用TCP协议，客户端与DNS服务器之间用UDP协议
• 万维网WWW：
  1）同一资源定位符URL：文档在因特网上的唯一标识符。
  2）超文本传输协议HTTP：Web服务器端口80，使用TCP协议。将HTTP请求报文和HTTP响应报文封装在TCP中，实现功能。
  3）超文本标记语言HTML。
• WWW中点击一个链接后的过程：
  1）根据URL得到主机号（域名），通过DNS解析。如果在高速缓存中，直接解析；否则逐级查询DNS服务器，获取Web服务器IP；
  2）浏览器与服务器建立TCP连接；
  3）浏览器发出HTTP请求报文；
  4）服务器做出响应，发出HTTP响应报文；
  5）TCP连接释放。
• HTTP的请求和响应报文格式：略。
• 文件传输协议FTP：
  1）包括基于TCP的FTP协议，和基于UDP的TFTP协议。
  2）FTP客户和服务器之间建立相关连接，FTP服务器端有两个端口。控制连接用21端口，数据连接用20端口。
• 电子邮件：
  1）采用C/S方式，电子邮箱地址格式的含义，用户名@主机名（服务器地址）
  2）电子邮件从用户代理到邮件服务器，邮件服务器之间使用SMTP协议，接收时从邮件服务器到用户代理使用POP和IMAP协议。整个过程采用TCP连接。
• 动态主机配置协议DHCP：
  1）功能：自动分配IP地址及相关TCP/IP配置信息；解决IP地址不足的问题。
  2）DHCP可分配动态IP地址，也可分配固定IP地址。
  3）网络中至少有一台DHCP服务器，DHCP客户端向网络广播一个DHCPDISCOVER包（IP广播）；DHCP服务器监听到DHCPDISCOVER包后，以广播形式发送DHCPOFFER包，包含主机配置信息；DHCP客户端选择一个DHCPoffer接收，然后广播发送一个DHCPrequest…
  4）DHCP协议使用UDP封装，客户端和服务器端都是用熟知端口号。客户使用端口68，服务器使用端口67
• 远程终端协议TELNET，简单网络管理协议SNMP。
• 主机入网的参数配置及作用：
  1）IP地址：主机接口的唯一标识
  2）子网掩码：识别主机所在的网络地址
  3）默认网关：主机与网外通信的出口路由
  4）首选DNS：主机解析域名时，查找的首个DNS服务器的IP地址