计算机网络期末复习

分值

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简答 5 * 4
计算 2 * 10

第一章

知识点

1.互联网的两个基本特点

1）连通性
2）共享

2.三种交换方式

1）电路交换
    优点：
        1> 通信线路为双方用户专用，因此传输数据时延小
        2> 双方可随时通信，实时性强
        3> 按发送顺序传送数据，不存在失序问题
        4> 既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号
    缺点：
        1> 平均建立时间对计算机通信来说太长
        2> 连接建立后，物理通路被双方独占，因而信道利用低
2）报文交换
    优点：
        1> 不需要为通信双方预先建立一条专用的线路
        2> 不存在连接建立时延，用户可随时发送报文
        3> 双方不是固定占有一条通信线路，提高了线路利用率
    缺点：
        1> 只适用于数字信号
        2> 报文长度没有限制，每个网络结点有较大缓冲
3）分组交换
    优点：
        1> 加速了数据在网络中的传输
        2> 简化了存储管理
        3> 减少了出错机率和重发数据量
        4> 更适用于采用优先级策略
    缺点：
        1> 仍存在存储转发时延
        2> 当采用数据报服务时，可能出现失序、丢失分组

3.互联网的组成

1）边缘部分：所有连接在互联网上的主机组成。这一部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享
2）核心部分：大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的

4.计算机网络的性能指标

1）速率（数据率/比特率）
    数据的传送速率 
    
2）带宽
    在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”
    
3）吞吐量
    在单位时间内通过某个网络的实际数据量 
    
4）时延
    数据从网络的一端传送到另一端所需的时间
    1> 发送时延*
        主机或路由器发送数据帧所需要的时间
        
        发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）
        
    2> 传播时延*
        电磁波在信道中传播中传播一定的距离需要的时间
        
        传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）
        
    3> 处理时延
        主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理
        
    4> 排队时延
        数据排队进入、排队发出路由器所花的时间
    
    总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
    
5）时延带宽积
    时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
    
6）往返时间RTT
    从发送方发送完数据，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间
    
7）利用率
    某个信道有百分之多少时间是有数据通过的
    
    利用率 = 有数据通过的时间/（有数据通过的时间 + 没有数据通过的时间）
    
    利用率U与空闲时延D0、当前时延D的关系：
        D=D0/(1-U)

5.网络协议三要素

1）语法：数据与控制信息的结构或格式
2）语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作响应
3）同步：事件实现顺序的详细说明

6.协议体系结构

课后习题

1.试从多个方面比较电路交换、报文交换、分组交换的主要优缺点

1）电路交换
    优点：
        1> 通信线路为双方用户专用，因此传输数据时延小
        2> 双方可随时通信，实时性强
        3> 按发送顺序传送数据，不存在失序问题
        4> 既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号
    缺点：
        1> 平均建立时间对计算机通信来说太长
        2> 连接建立后，物理通路被双方独占，因而信道利用低
2）报文交换
    优点：
        1> 不需要为通信双方预先建立一条专用的线路
        2> 不存在连接建立时延，用户可随时发送报文
        3> 双方不是固定占有一条通信线路，提高了线路利用率
    缺点：
        1> 只适用于数字信号
        2> 报文长度没有限制，每个网络结点有较大缓冲
3）分组交换
    优点：
        1> 加速了数据在网络中的传输
        2> 简化了存储管理
        3> 减少了出错机率和重发数据量
        4> 更适用于采用优先级策略
    缺点：
        1> 仍存在存储转发时延
        2> 当采用数据报服务时，可能出现失序、丢失分组

2.计算机网络有哪些常用的性能指标

1）速率
2）带宽
3）吞吐量
4）时延
5）时延带宽积
6）往返时间
7）利用率

3.假定网络的利用率达到了90%。试估算以下现在的网络时延是它的最小值的多少倍

$$ D_{0} 表示最小网络时延，D表示当前网络时延，U表示利用率 $$

$$ 已知U=0.9，根据D=\frac{D_{0}}{1-U} $$

$$ 所以，\frac{D}{D_{0}} =\frac{1}{1-U}=\frac{1}{1-0.9} =10 $$

$$ 现在的网络时延是它的最小值的10倍 $$

4.收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2*10^8 m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：

（1）数据长度为10^7 bit，数据发送速率为 100 kbit/s

$$ 发送时延=\frac{数据帧长度（bit）}{发送速率（bit/s）} =\frac{10^{7}bit }{100kbit/s} =\frac{10^{7}bit }{10^{5}bit/s}=100s $$

$$ 传播时延=\frac{传输距离（m）}{传输速率（m/s）} =\frac{1000km}{2\times 10^{8}m/s } =\frac{10^{6}m}{2\times 10^{8}m/s }=5ms $$

（2）数据长度为10^3 bit，数据发送速率为 1 Gbit/s

$$ 发送时延=\frac{数据帧长度（bit）}{发送速率（bit/s）} =\frac{10^{3}bit }{1Gbit/s} =\frac{10^{3}bit }{10^{9}bit/s}=1\mu s $$

$$ 传播时延=\frac{传输距离（m）}{传输速率（m/s）} =\frac{1000km}{2\times 10^{8}m/s } =\frac{10^{6}m}{2\times 10^{8}m/s }=5ms $$

从以上计算结果可得出什么结论

1）若数据长度大且发送速率低，则在总时延中，发送时延往往不大于传播时延
2）若数据长度短且发送速率高，则在总时延中，传播时延占据主要部分

5.网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

1）语法：数据与控制信息的结构或格式
2）语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作响应
3）同步：事件实现顺序的详细说明

6.试述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能

1）物理层：透明地传输比特流
2）数据链路层：将在网络层交下来的数据报组装成帧，在两个相邻结点之间的链路上实现帧的无差错传输
3）网络层：通过路由选择算法，为分组通过网络选择适当的路径
4）运输层：任务是负责主机中两个进程间的通信
5）应用层：确定进程之间通信的性质以满足用户的需要

第二章

知识点

1.物理层的作用

尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异

2.物理层的四个特性

1）机械特性
2）电气特性
3）功能特性
4）过程特性

3.双方信息交互的三种基本方式

1）单向通信（单工通信）
2）双向交替通信（半双工通信）
3）双向同时通信（全双工通信）

4.信道复用技术

为什么用：节约对应资源
1）频分复用（FDM）
2）时分复用（TDM）
3）码分复用（CDM）
4）波分复用（WDM）

5.香农公式

信道的极限信息传输速率C（bit/s）
信道的带宽W（Hz）
信道内所传信号的平均功率S（W）
信道内部的高斯噪声功率N（W）

$$ C=W\log_{2}{(1+\frac{S}{N} )} $$

课后习题

1.数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是说明？“比特/秒”和“码元/秒”有何区别？

限制：频率范围、电子设备、通信信道。三者之间都存在噪声

不能任意提高信噪比：对于一定的信噪比，码元的传输速率越大就越容易出现接受时的判决错误

香农公式的意义：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某一种方法实现无差错的传输

区别：在使用二进制编码时，一个码元对应一个比特，在数值上是一样的；但根据编码不同时，一个码元可以对应几个比特

2.用香农公式计算一下，假定信道带宽3100 Hz，最大传输速率为35 kbit/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%，而信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增加到10倍，问最大信息传输速率是否再增加20%？

$$ 已知：信道带宽W=3100Hz，最大传输速率C=35kbit/s=3.5\times 10^{4} bit/s $$

$$ 根据：公式C=W\log_{2}{(1+\frac{S}{N} )} $$

$$ 可知：初始的信噪比\frac{S}{N}=2^{\frac{C}{W} } -1=2^{\frac{350}{31} } -1=2504 $$

1）使最大信息传输速率增加60%，而信噪比S/N应增大到多少倍

$$ 增加后的最大信息传输速率C_{1} =C\times (1+0.6)=5.6\times 10^{4} bit/s $$

$$ 设信噪比增加到x倍 $$

$$ 可得：增大后的信噪比x\frac{S}{N} =2^{\frac{C_{1}}{W} } -1 $$

$$ x=\frac{2^{\frac{C_{1}}{W} } -1}{\frac{S}{N} } =\frac{2^{\frac{560}{31} } -1}{2504}=109.48 $$

2）在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增加到10倍，问最大信息传输速率是否再增加20%

$$ 设可再增大y\% $$

$$ 此时最大信息传输速率C_{2}=C_{1}\times(1+y)=W\log_{2}[1+(2^{\frac{C_{1}}{W} } -1)\times 10] $$

$$ 得出 y=\frac{W\log_{2}[1+(2^{\frac{C_{1}}{W} } -1)\times 10]}{C_{1}} -1=\frac{3100\log_{2}[1+(2^{\frac{560}{31} } -1)\times 10]}{5.6\times10^{4} } -1=0.1838 $$

$$ 所以只能再增加18.4\%左右 $$

3.为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？

为什么：提高利用率，节省成本
技术：
1）频分复用（FDM）
2）时分复用（TDM）
3）码分复用（CDM）
4）波分复用（WDM）

4.共有四个站进行码分多址CDMA通信。四个站的码片序列为：

A：（-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1） B：（-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）

C：（-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1） D：（-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1）

现收到这样的码分序列：（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的使 1 还是 0 ？

内积后得0：未发送
内积后得1：发送1
内积后得-1：发送0

$$ 已知：E=(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1) $$

A

$$ A\times E=\frac{+1-1+3+1-1+3+1+1}{8} =1 \\因此A发送1 $$

B

$$ B\times E=\frac{+1-1-3-1-1-3+1-1}{8} =-1 \\因此B发送0 $$

C

$$ C\times E=\frac{+1+1+3+1-1-3-1-1}{8} =0\\因此C未发送 $$

D

$$ D\times E=\frac{+1+1+3-1+1+3+1-1}{8} =1\\因此D发送1 $$

第三章

知识点

1.数据链路层协议的三个基本问题

1）封装成帧
    在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧
2）透明传输
    上层交下来的数据，不管是什么形式的比特组合，都必须能够正确传送
3）差错检测
    如果没有差错检测，那么当目的主机收到其他主机的高层软件，再交给高层后，目的主机的高层软件可以收到数据进行检测

2.零比特填充 P82

只要发现有5个连续的 1 ，则立即填入一个 0

3.比特差错

传输过程中0变1，1变0

4.以太网协议 CSMA/CD

载波监听多点接入/碰撞检测

5.争用期 P90

以太网的端到端往返时间2t称为争用期

6.CSMA/CD要点归纳

1）准备发送：适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部，组成以太网帧，放入适配器的缓存中。发送之前必须先检测信道
2）检测信道：若检测到信道忙，则继续不停地检测，一直等待信道转为空闲
3）再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

7.10BASE-T

10: 10 Mbit/s的数据率
BASE: 基带信号
T： 双绞线

7.硬件地址

局域网中，硬件地址又称物理地址或MAC地址

课后习题

1.数据链路层的三个基本问题

1）封装成帧
    在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧
2）透明传输
    上层交下来的数据，不管是什么形式的比特组合，都必须能够正确传送
3）差错检测
    如果没有差错检测，那么当目的主机收到其他主机的高层软件，再交给高层后，目的主机的高层软件可以收到数据进行检测

2.PPP协议使用同步传输技术传送比特串 0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP帧的数据部分是 0001110111110111110110 ，试问删除发送端加入的零比特后会变成怎样的比特串？

零比特填充： 只要发现有5个连续的 1 ，则立即填入一个 0

填充后

​ 011011111011111000

删除后

​ 000111011111-11111-110

3.有10个站连接到以太网上。试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽

（1）10个站都连接到一个10 Mbit/s 以太网集线器

​ 连接到以太网集线器

​ 10个站共享10 Mbit/s

​ 所以平均每一个站能得到1 Mbit/s 的带宽

（2）10个站都连接到一个100 Mbit/s 以太网集线器

​ 连接到以太网集线器

​ 10个站共享100 Mbit/s

​ 所以平均每一个站能得到10 Mbit/s 的带宽

（3）10个站都连接到一个10 Mbit/s 以太网交换机

​ 连接到以太网交换机

​ 每个站独占10 Mbit/s

第四章

知识点

1.网络层提供的两种服务

1）虚电路服务
2）数据报服务

2.四个配套使用的协议

1）网际协议 IP
2）地址解析协议 ARP
3）网际控制报文协议 ICMP
4）网际组管理协议 IGMP

3.网络互相连接的四种不同中间设备

1）物理层使用 转发器（中继器/集线器）
2）数据链路层使用 网桥（桥接器）、交换机
3）网络层使用 路由器
4）网络层以上使用 网关

4.分类的 IP 地址（32位）

1）A类(n=8)：0-127，其中0代表任何地址，127为回环测试地址，因此，A类ip地址的实际范围是1-126
2）B类(n=16)：128-191，其中128.0.0.0和191.255.0.0为保留ip，实际范围是128.1.0.0--191.254.0.0
3）C类(n=24)：192-223，其中192.0.0.0和223.255.255.0为保留ip，实际范围是192.0.1.0--223.255.254.0

5.地址解析协议 ARP

ARP 用于解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和 MAC 地址的映射问题

6.子网划分

见习题7

7.IP数据报

IP数据报 = 首部 + 数据

8.ICMP报文

ICMP差错报文、ICMP询问报文

9.协议IP

是互联网的核心协议

10.理想路由算法

1）算法必须是正确的和完整的
2）算法在计算上应简单
3）算法应能适应通信量和网络拓扑的变化
4）算法应具有稳定性
5）算法应是公平的
6）算法应是最佳的

11.内部网关协议 RIP（路由信息协议）

基于距离向量的路由选择协议

最大距离15：只适用于小型互联网

12.内部网关协议 OSPF

开放最短路径优先协议，使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法 SPF

13.三个IPv4专用地址块

1）10.0.0.0/8，即从10.0.0.0 到 10.255.255.255
2）172.16.0.0/12，即从172.16.0.0 到 172.31.255.255
3）192.168.0.0/16，即从192.168.0.0 到 192.168.255.255

14.网络地址转换 NAT

也叫做 网络地址与端口号转换 NAPT

课后作业

1.IP地址如何表示？

IP 地址 = {<网络号>，<主机号>}

2.试说明 IP 地址与 MAC 地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址

从层次的角度上看，MAC 地址是数据链路层和物理层使用的地址，而 IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址

为什么使用：虚拟的IP网络上用IP地址进行通信给广大用户带来很大的方便

3.设某路由器建立了如下转发表：

现共收到5个分组，其目的地址分别为，试计算下一跳

（1）128.96.39.10

$$ 目的站IP：128.96.39.10\\ ①与/26的子网掩码255.255.255.192相与，得 128.96.39.0\\ ②与/25得子网掩码255.255.255.128相与，得 128.96.39.0\\ 可见经接口m0转发 $$

（2）128.96.40.12

$$ 目的站IP：128.96.40.12\\ ①与/26的子网掩码255.255.255.192相与，得 128.96.40.0\\ ②与/25得子网掩码255.255.255.128相与，得 128.96.40.0\\ 可见经接口R_{2}转发 $$

（3）128.96.40.151

$$ 目的站IP：128.96.40.151\\ ①与/26的子网掩码255.255.255.192相与，得 128.96.40.128\\ ②与/25得子网掩码255.255.255.128相与，得 128.96.40.128\\ 可见经接口R_{4}转发 $$

（4）192.4.153.17

$$ 目的站IP：192.4.153.17\\ ①与/26的子网掩码255.255.255.192相与，得 192.4.153.0\\ ②与/25得子网掩码255.255.255.128相与，得 192.4.153.0\\ 可见经接口R_{3}转发 $$

（5）192.4.153.90

$$ 目的站IP：192.4.153.90\\ ①与/26的子网掩码255.255.255.192相与，得 192.4.153.64\\ ②与/25得子网掩码255.255.255.128相与，得 192.4.153.0\\ 可见经R_{4}接口转发 $$

4.有如下的4个/24地址块，试进行最大可能的集合

212.56.132.0/24        212.56.133.0/24

212.56.134.0/24        212.56.135.0/24

$$ 四个地址块前两个字节都一样，因此只需比较第三个字节，将其转换成2进制\\ 132：\underline{100001}00\\ 133：\underline{100001}01\\ 134：\underline{100001}10\\ 135：\underline{100001}11\\ 第三字节中前六位都是一样的，只有后两位不同\\ 所以共同前缀是22位：\underline{11010100}\ \underline{00111000}\ \underline{100001}\ 00\\ 即最大可能的集合是：212.56.132.0/22 $$

5.一个自治系统分配到的IP地址块为 30.138.118/23，包括5个局域网，其连接如图所示，每个局域网上的主机数标注在图上。试给出每一个局域网的地址块（包括前缀）

$$ 对于LAN_1至少包含3个主机，所以主机号需要3位，还剩下32-3=29位给前缀\\ 对于LAN_2包含91个主机，所以主机号需要7位，还剩下32-7=25位给前缀\\ 对于LAN_3包含150个主机，所以主机号需要8位，还剩下32-8=24位给前缀\\ 对于LAN_4包含3个主机，所以主机号需要3位，还剩下32-3=29位给前缀\\ 对于LAN_3包含15个主机，所以主机号需要6位，还剩下32-6=26位给前缀\\ $$

6.已知地址块中的一个地址是 140.120.84.24/20。试求这个地址块中的最小地址和最大地址。地址掩码是什么？地址块中共有多少个地址？相当于多少个C类地址？

$$ 140.120.84.24/20，可知网络前缀位数为20，前两个字节一共16字节\\ 因此将后两个字节转为二进制：\underline{0101}0100\ 00011000\\ 所以后12位为主机号 $$

求这个地址块中的最小地址和最大地址

$$ 最小地址：主机号全为0后+1；最大地址：主机号全为1后-1\\ 所以 最小地址：140.120.01010000.00000000=140.120.80.0\\ 最大地址：140.120.01011111.11111111=140.120.95.255 $$

地址掩码是什么

$$ 地址掩码：\frac{140.120.0101}{255.255.1111} \frac{0100.00011000}{0000.00000000}\\ 所以为 255.255.240.0 $$

地址块中共有多少个地址？相当于多少个C类地址？

$$ 因为主机号的位数为12位，所以可以有2^{12} =4096个地址\\ C类地址的主机号位数是8位，所以相当于 \frac{2^{12}}{2^{8}} =2^{4}=16个C类地址 $$

7.某单位分配到一个地址块 136.23.12.64/26。现在需要进一步划分为4个一样大的子网。试问：

（1）每个子网的网络前缀有多长？

$$ 将136.23.12.64中的64转换成2进制得：136.23.12.01000000 \\ 其中因为网络前缀是26位：\frac{136.23.12.01}{网络号} \frac{00 0000}{主机号} \\此时需要划分4个一样大的子网，需要从主机号中分出2位（00、01、10、11）给子网\\此时就变成了：\frac{\frac{136.23.12.01}{网络号} \frac{00}{子网}}{网络前缀} \frac{\frac{0000}{主机号} }{} \\所以网络前缀一共有：原来前缀位数+子网位数=26+2=28位 $$

（2）每一个子网中有多少个地址？

$$ 由（1）得出：主机号只有4位 \\ 所以每个子网中有2^{4} =16个地址 $$

（3）每一个子网的地址块是什么？

$$ 分为四个子网：\\ 第一个为：\frac{136.23.12.01}{网络号} \frac{00}{子网} \frac{0000}{主机号}=136.23.12.64 \\ 第二个为：\frac{136.23.12.01}{网络号} \frac{01}{子网} \frac{0000}{主机号}=136.23.12.80 \\ 第三个为：\frac{136.23.12.01}{网络号} \frac{10}{子网} \frac{0000}{主机号}=136.23.12.96 \\ 第四个为：\frac{136.23.12.01}{网络号} \frac{11}{子网} \frac{0000}{主机号}=136.23.12.112 \\ 所以四个地址块为：136.23.12.64/28、136.23.12.80/28、136.23.12.96/28、136.23.12.112/28 $$

（4）每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么？

$$ 最小地址是主机号全为0后+1，最大地址是主机号全为1后-1；\\ 第一个：最小：\frac{136.23.12.01}{网络号} \frac{00}{子网} \frac{0000}{主机号}=136.23.12.64 +1=136.23.12.65\\最大：\frac{136.23.12.01}{网络号} \frac{00}{子网} \frac{1111}{主机号}=136.23.12.79-1=136.23.12.78 \\以次类推：第二个：最小：136.23.12.81，最大：136.23.12.94\\ 第三个：最小：136.23.12.97，最大：136.23.12.110\\第四个：最小：136.23.12.113，最大：136.23.12.126\\ $$

8.假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目：

现有B收到从C发来的路由信息：

试求出路由器B更新后的路由表

$$ 距离加1：N_2=5，N_3=9，N_6=5，N_8=4，N_9=6\\ 路由器更新后： $$

9.某单位分配到一个地址块 14.24.74.0/24。该单位需要用到三个子网，它们对三个子地址块的具体要求是：子网N1需要120个地址，子网N2需要60个地址，子网N3需要10个地址。请给出地址块的分配方案。

$$ 可知该单位分配到的地址块的网络前缀为24位，则有2^{32-24}=2^{8}=256个地址\\ 对于子网N_1：需要120个地址，则需分配128=2^{7}，7位，所以前缀n=32-7=25\\ 对于子网N_2：需要60个地址，则需分配64=2^{6}，6位，所以前缀n=32-6=26\\ 对于子网N_3：需要10个地址，则需分配16=2^{4}，4位，所以前缀n=32-4=28\\ 还剩余256-128-64-16=48个地址未分配 $$

10.一个路由器连接到三个子网，这三个子网共同的前缀是 255.2.17/24。假定子网N1要有62台主机，子网N2要有105台主机，而子网N3要有12台主机。试分配这三个子网的前缀。

$$ 可知路由器前缀位数为24位，则有2^{32-24}=2^{8}=256个地址\\ 对于子网N_1：需要61个地址，则需分配64=2^{6}，6位，所以前缀n=32-6=26\\ 对于子网N_2：需要105个地址，则需分配128=2^{7}，7位，所以前缀n=32-7=25\\ 对于子网N_3：需要12个地址，则需分配16=2^{4}，4位，所以前缀n=32-4=28\\ 甚于256-64-128-16=48个地址未分配 $$

第五章

知识点

1.运输层功能

1）复分
2）分用

2.TCP/IP 运输层的两个协议

1）用户数据报协议 UDP
2）传输控制协议 TCP

3.服务器端使用的端口号

1）熟知端口号（全球通用端口号）：数值 0-1023
2）登记端口号：数值 1024-49151

4.UDP 主要特点

1）无连接
2）尽最大努力交付
3）面向报文
4）没有拥塞控制
5）支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信
6）首部开销小

5.UDP 首部格式

6.TCP 主要特点

1）面向连接
2）只能有两个端点，点对点
3）可靠交付
4）全双工通道
5）面向字节流

7.TCP 首部格式 P226

8.流量控制

让发送方的发送速率不要太块，要让接收方来得及接收

9.拥塞控制

防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不至于过载

10.进行拥塞控制的4种算法

1）慢开始
2）拥塞避免    ‘并非完全避免，而是让拥塞窗口增长缓慢些，使网络不容易出现拥塞’
3）快重传
4）快恢复

11.TCP 的连接建立 P247

1）三报文握手
2）四报文握手

课后习题

1.一个UDP用户数据报的首部的十六进制表示是：06 32 00 45 00 1C E2 17。试求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度。这个用户数据报是从客户发送给服务器还是从服务器发送给客户？使用UDP的这个服务器程序是什么？

求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度

$$ UDP首部格式每个都占2字节，所以\\ 源端口：0632=1586\\ 目的端口：0045=69\\ 用户数据报总长度：001C=28\\ UDP数据报的首部占8字节，所以数据部分长度：28-8=20字节 $$

这个用户数据报是从客户发送给服务器还是从服务器发送给客户？

$$ 目的端口<1023，即目的端口是熟知端口\\ 所以，该数据报时从客户发送给服务器的 $$

使用UDP的这个服务器程序是什么？

$$ 端口号是69，对应的服务程序是TFTP $$

2.在停止等待协议中如果不使用编号是否可行？为什么？

不可行，分组和确认分组都必须进行编号，才能明确哪个分组得到了确认

3.假定使用连续 ARQ 协议，发送窗口大小是3，而序号范围是[0，15]，而传输媒体保证在接收方能够按序收到分组。在某一时刻，在接收方，下一个期望收到的序号是5。试问：

（1）在发送方的发送窗口中可能出现的序号组合有哪些？

$$ 在接收方，下一个期望收到的序号是5，说明序号0-4的分组都已收到。\\ ①若这些确认都已到达发送方，则发送窗口最靠前，其范围是[5,7]\\ ②若所有的确认都丢失了，发送方都没有收到这些确认。发送窗口可以是[2，4]，[3，5]，[5，7] $$

（2）接收方已经发送出的、但仍滞留在网络中（即还未到达发送方）的确认分组可能有哪些？说明这些确认分组是用来确认哪些序号的分组。

$$ 接收方期望收到序号\\ WT=3\ ACK=5 所以1号报文的确认肯定已经到达发送方，否则不发送4号报文\\ 所以可能滞留在网络中的确认是3，4，5，是对2，3，4确认 $$

4.主机A向主机B发送一个很长的文件，其长度为L字节。假定TCP使用的MSS为1460字节。

（1）在TCP的序号不重复使用的条件下，L的最大值时多少

$$ 在TCP序号不重复使用的条件下，TCP 字段为32位\\ 而MSS为1460字节\\ 所以L的最大值为MSS\times(2^{32}-1)=1460\times(2^{32}-1) $$

（2）假定使用上面计算出的文件长度，而运输层、网络层、数据链路层所用的首部开销共66字节，链路的数据率为10 Mbit/s，试求这个文件所需的最短发送时间

$$ 由题可知：有效数据长度=L-66\\ 10Mbit/s=10^7bit/s\\ 所以，字节传输率=\frac{10^{7}}{8} bit/s\\ 最短发送时间=(L-66)\times\frac{10^{7}}{8}s $$

5.主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别是70和100。试问：

（1）第一个报文段携带了多少字节的数据

$$ 第一个报文段传输数据范围是79-99\\ 所以携带了30个字节的数据 $$

（2）主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少

$$ 收到第一个报文段后发回的确认号为70+30=100 $$

（3）如果B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180，试问A发送的第二个报文段报文段中的数据有多少字节

$$ A发送的第二个报文段的数据序号为100\\ B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180\\ 所以数据范围从序号100-179，共80个字节 $$

（4）如果A发送的第一个报文段丢失了，但第二个报文段到达了B。B在第二个报文段到达后向A发送确认。试问这个确认号应为多少

$$ 即使第一个报文段丢失，B仍然能收到下一个字节的序号。\\ 因此仍然能收到A发送的序号为100的第二个报文段\\ 所以确认号是100+80=180 $$

6.主机A向主机B发送TCP报文段，首部中的源端口是m而目的端口是n。当B向A发送回信时，其TCP报文段的首部中的源端口和目的端口分别是什么？

$$ 当B向A发送回信时\\ B的报文段首部中的源端口=A发送的报文段首部中的目的端口n\\ B的报文段首部中的目的端口=A发送的报文段首部中的源端口m $$

7.TCP的拥塞窗口cwnd大小与RTT的关系：

略 请看课本P256 5-39

8.试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三报文握手。说明如不这样做可能会出现什么情况

$$ B收到A的RST报文段后，就知道不能建立TCP连接，不会等待A发送数据 $$

第六章

知识点

1.域名系统 DNS

互联网使用的命名系统。用于将机器名字转换成 IP 地址

2.各协议

3.万维网进行搜索的工具叫搜索引擎

课后习题

1.域名系统的主要功能是什么？域名系统中的本地域名服务器、根域名服务器、顶级域名服务器以及权限域名服务器有何区别？

主要功能：将域名解析为主机能识别的 IP 地址

区别：
    根域名服务器：最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器
    顶级域名服务器：负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名
    权限域名服务器：负责一个区的域名服务器

2.举例说明域名转换的过程。域名服务器中的高速缓存的作用是什么

过程：当某一个应用进程需要把主机名解析成IP地址时，该应用进程就调用解析程序，并成为DNS的一个客户，把待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器。本地域名服务器在查找域名后，把对应的IP地址放在回答报文中返回。

作用：
    1）把不方便记忆的IP地址转换成方便记忆的域名地址
    2）可大大减轻根域名服务器的负荷

3.解释以下名词。各英文缩写词的原文是什么

WWW，URL，HTTP，HTML，CGI，浏览器，超文本，超媒体，超链，页面，活动文档，搜索引擎

WWW：万维网
URL：统一资源定位符
HTTP：超文本传送协议
HTML：超文本标记语言
CGI：通用网关接口
浏览器：用户主机上的万维网客户程序
超文本：包含指向其他文档的链接的文本
超媒体：包含指向其他文档的链接的媒体
超链：一个超文本的链接
页面：一个客户程序主窗口上显示出的万维网文档
活动文档：把所有的工作都转移给浏览器端
搜索引擎：万维网中用来进行搜索信息的工具