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          計算機網絡重點知識總結-惠州萬鴻信息技術有限公司
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          計算機網絡重點知識總結

          發布者: 原生編寫 | 發布時間: 2018-08-11 | 瀏覽次數: 489

          對計算機網絡的重點知識進行總結


          一、電路交換、報文交換、分組交換的比較


          1、電路交換


             公共電話網(PSTN網)和移動網(包括GSM和CDMA網)采用的都是電路交換技術,它的基本特點是采用面向連接的方式,在雙方進行通信之前,需要為通信雙方分配一條具有固定寬帶的通信電路,通信雙方在通信過程中一直占用所分配的資源,直到通信結束,并且在電路的建立和釋放過程中都需要利用相關的信令協議。這種方式的優點是在通信過程中可以保證為用戶提供足夠的帶寬,并且實時性強,時延小,交換設備成本低,但同時帶來的缺點是信道利用率低,一旦電路被建立不管通信雙方是否處于通話狀態分配的電路一直被占用。



          2、報文交換


             報文交換是以報文為數據交換的單位,報文攜帶有目標地址、源地址等信息,在交換結點采用存儲轉發的傳輸方式;由于報文長度差異很大,長報文可能導致很大的時延;為了滿足各種長度報文的需要并且達到高效的目的,節點需要分配不同大小的緩沖區,否則就有可能造成數據傳送的失敗,這樣對每個節點來說緩沖區的分配也比較困難。另外一個缺點是出錯時,整個報文都將重傳。



          3、分組交換


             分組交換仍采用存儲轉發傳輸方式,但將一個長報文先分割為若干個較短的分組,然后把這些分組(攜帶源、目的地址和編號信息)逐個地發送出去。采用分組交換技術,在通信之前不需要建立連接,每個節點首先將前一節點送來的分組收下并保存在緩沖區中,然后根據分組頭部中的地址信息選擇適當的鏈路將其發送至下一個節點,這樣在通信過程中可以根據用戶的要求和網絡的能力來動態分配帶寬。分組交換比電路交換的信道利用率高,但時延較大。分組轉發的帶來的問題:排隊時延以及增加頭部帶來的開銷。   



             總之,若要傳送的數據量很大,且其傳送時間遠大于呼叫時間,則采用電路交換較為合適;當端到端的通路有很多段的鏈路組成時,采用分組交換傳送數據較為合適。從提高整個網絡的信道利用率上看,報文交換和分組交換優于電路交換,其中分組交換比報文交換的時延小,尤其適合于計算機之間的突發式的數據通信。



          二、接口、協議和服務


          接口:下層向上層提供的原語操作 


          協議:同一層之間,通信雙方進行信息交換必須遵守的規則 


          服務:不同層之間交換信息必須遵守的規則



          三、計算機網絡系統結構


          2-1.png




          四、網絡各層的作用


          l-1 物理層:通過傳輸介質發送和接收二進制比特流。


            屬于物理層定義的典型規范如RJ-45等。   


          l-2 數據鏈路層:數據的封裝成幀、數據的透明傳輸、數據的差錯檢測。


            數據鏈路層協議的代表包括:PPP、幀中繼等。   


          l-3 網絡層:負責對子網間的數據包進行路由選擇,為分組交換網上的不同主機提供通信服務。


            網絡層協議的代表包括:IP、ICMP、IGMP等。   


          l-4 運輸層:負責向兩個主機中進程之間的通信提供服務。運輸層還要處理端到端的差錯檢測(與數據鏈路層不同)、擁塞控制、流量控制等問題。


            運輸層協議的代表包括:TCP、UDP等。    


          l-5 應用層:為操作系統或網絡應用程序提供訪問網絡服務的接口。   


            應用層協議的代表包括:FTP、HTTP、SNMP等。



          五、數據如何在網絡各層之間傳輸


             物理層,數據鏈路層,網絡層屬于OSI模型的低三層,負責創建網絡通信連接的鏈路,傳輸層,會話層,表示層和應用層是OSI模型的高四層,具體負責端到端的數據通信。當然,并不是所有通信都是要經過OSI的全部七層,如物理接口之間的轉接,只需要物理層中進行即可;而路由器與路由器之間的連接則只需網絡層以下的三層。



          六、在網絡各層之間,數據是以什么單位進行傳輸的


             在物理層數據的傳輸單位稱為比特;在數據鏈路層數據的傳輸單元稱為幀; 在網絡層數據的傳輸單元稱為數據包;在傳輸層數據的傳輸單元稱為報文段。



          七、奈氏準則和香農公式的主要區別是什么


             奈氏準則:在任何信道中,碼元傳輸的速率是有上限的,傳輸速率超過此上限,就會出現嚴重的碼間串擾的問題,使接收端對碼元的判決(即識別)成為不可能。


             香農公式:求出了信息傳輸速率的極限。



          八、同步通信與異步通信的區別是什么


             同步通信:通信雙方必須先建立同步,即雙方的時鐘要調整到同一個頻率。收發雙方不停地發送和接收連續的同步比特流。


             異步通信:異步通信在發送字符時,所發送的字符之間的時間間隔可以是任意的。當然,接收端必須時刻做好接收的準備。發送端可以在任意時刻開始發送字符,因此必須在每一個字符的開始和結束的地方加上標志,即加上開始位和停止位,以便使接收端能夠正確地將每一個字符接收下來。異步通信的好處是通信設備簡單、便宜,但傳輸效率較低(因為開始位和停止位的開銷所占比例較大)。


             異步通信也可以是以幀作為發送的單位,接收端必須隨時做好接收幀的準備。這時,幀的首部必須設有一些特殊的比特組合,使得接收端能夠找出一幀的開始,這也稱為幀定界。幀定界還包含確定幀的結束位置,這有兩種方法:一種是在幀的尾部設有某種特殊的比特組合來標志幀的結束;或者在幀首部中設有幀長度的字段。需要注意的是,在異步發送幀時,并不是說發送端對幀中的每一個字符都必須加上開始位和停止位后再發送出去,而是說,發送端可以在任意時間發送一個幀,而幀與幀之間的時間間隔也可以是任意的。發送端不需要在發送一幀之前和接收端進行協調(不需要先進行比特同步)。


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          九、位同步與幀同步的區別


          位同步:使接收端接收的每一位信息都與發送端保持同步。


          幀同步:識別一個幀的起始和結束位置。




          十、數據鏈路層協議的三個基本問題


          1、封轉成幀


             就是在一段數據的前后分別添加首部和尾部,這樣就構成了一個幀。



          2、透明傳輸


             不管什么字符都可以放在幀中傳輸過去,這樣的傳輸就是透明傳輸。解決透明傳輸的問題方法是:發送端的數據鏈路層在數據中出現控制字符"SOH"或"EOH"的前面插入一個轉義字符"ESC",而在接收端的數據鏈路層在將數據送往網絡層之前刪除這個插入的轉義字符。



          3、差錯檢測


             采用的是循環冗余檢驗(CRC:Cyclic Redundancy Check)的差錯檢查技術,如果僅僅使用CRC,則只能做到對幀的無差錯接收,即接收的幀在傳輸的過程中沒有產生差錯,并沒有要求數據鏈路層向網絡層提供“可靠傳輸”的服務。




          十一、適配器(網卡)的作用


          1、適配器的一個重要功能就是要進行數據串行傳輸和并行傳輸的轉換。


          2、由于網絡上的數據率和計算機總線上的數據率并不相同,因此在適配器中必須裝有對數據進行緩存的存儲芯片。


          3、適配器還要實現以太網協議。

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          十二、CSMA/CD(載波監聽多點接入/碰撞檢測)協議的要點


             多點接入:說明這是總線型網絡


          -- 載波監聽:就是“發送前先監聽”,即每一個站點在發送數據之前先要檢測一下總線上是否有其他的站點在發送數據,如果有,則暫時不要發送數據,要等待信道變為空閑時再發送。


          -- 碰撞檢測:就是“邊發送邊監聽”,即適配器邊發送數據邊檢測信道上的信號電壓的變化情況,以便判斷自己在發送數據時其他站是否也在發送數據。



          十三、為什么以太網有一個最小幀長和最大幀長


             設置最小幀長是為了區分開正常和因發生碰撞而異常中止的短幀。


             設置最大幀長是為了保證個站都能公平競爭接入到以太網。因為如果某個站發送特長的數據幀,則其他的站就必須等待很長的時間才能發送數據。



          十四、ARP的工作原理


          1、首先,每個主機都會在自己的ARP緩沖區中建立一個ARP列表,以表示IP地址和MAC地址之間的對應關系。


          2、當源主機要發送數據時,首先檢查ARP列表中是否有對應IP地址的目的主機的MAC地址,如果有,則直接發送數據,如果沒有,就向“本網段”的所有主機發送ARP數據包,該數據包包括的內容有:源主機IP地址,源主機MAC地址,目的主機的IP地址。  


          3、當本網絡的所有主機收到該ARP數據包時,首先檢查數據包中的目的主機IP 地址是否是自己的IP地址,如果不是,則忽略該數據包,如果是,則首先從數據包中取出源主機的IP和MAC地址寫入到ARP列表中,如果已經存在,則覆蓋,然后將自己的MAC地址寫入ARP響應包中,告訴源主機自己是它想要找的MAC地址。 


          4、源主機收到ARP響應包后,將目的主機的IP和MAC地址寫入ARP列表,并利用此信息發送數據。如果源主機一直沒有收到ARP響應數據包,表示ARP 查詢失敗。


             廣播發送ARP請求,單播發送ARP響應。





          十五、假定在一個局域網中計算機A發送ARP請求分組,希望找出計算機B的硬件地址。這時局域網上的所有計算機都能收到這個廣播發送的ARP請求分組。試問這時由哪一個計算機使用ARP響應分組將計算機B的硬件地址告訴計算機A


             這要區分兩種情況。


             如果計算機B和計算機A都連接在同一個局域網上,那么就是計算機B發送ARP響應分組。


             如果計算機B和計算機A不是連接在同一個局域網上,那么就必須由一個連接在本局域網上的路由器來轉發ARP請求分組。這時,該路由器向計算機A發送ARP回答分組,給出自己的硬件地址。



          十六、IP協議的定義,主要有什么作用?TCP與UDP呢? 


             IP協議(Internet Protocol):網際協議,主要提供網際互聯的作用。


             TCP(Transmission Control Protocol,傳輸控制協議)是面向連接的協議,在收發數據前,必須和對方建立連接。UDP(User Data Protocol,用戶數據報協議)是與TCP相對應的協議,它是面向非連接的協議,不與對方建立連接,而是直接就把數據包發送過去。



          十七、鏈路層廣播和IP廣播有何區別


             鏈路層廣播是用數據鏈路層協議(第二層)在一個以太網上實現的對該局域網上的所有主機的MAC幀進行廣播。


             IP廣播則是用IP協議通過因特網實現的對一個網絡(即目的網絡)上的所有主機的IP數據報廣播。



          十八、ICMP(Internet Control Message Protocol)網際控制報文協議


             ICMP 報文有兩種:差錯報告報文和詢問報文。



          十九、當運行PING 127.0.0.1時,這個IP數據報將發送給誰


             127.0.0.1是環回地址。主機將測試用的IP數據報發送給本主機的ICMP(而不是發送到因特網上)以便進行環回測試。



          二十、RIP協議的特點?RIP的優缺點?RIP用什么來傳送?


          1.特點


          1-1 僅和相鄰路由器交換信息


          1-2 路由器交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表


          1-3 按固定的時間間隔交換路由信息



          2、優缺點


          優點:實現簡單、開銷較小


          缺點:限制了網絡的規模(因為它能使用的最大距離為15),壞消息傳播得慢。



          3、RIP用UDP來傳送




          二十一、OSPF協議的特點?OSPF用什么來傳送?


          1、特點


          l-1 向本自治系統中所有路由器發送信息(而RIP是發送給鄰居)


          l-2 發送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(RIP發送的是整個路由表)


          l-3 只有當鏈路狀態發生變化時,路由器才向所有路由器用洪泛法發送此信息(而RIP是30秒更新一次)



          2、OSPF直接用IP數據報傳送




          二十二、交換機和路由器各自的實現原理是什么?有什么區別?


          實現原理:


             路由器通過路由決定數據的轉發。轉發策略稱為路由選擇。


             而交換機則是一種基于MAC地址識別,能完成封轉轉發數據包功能的網絡設備。交換機可以“學習”MAC地址,并把其存放在內部地址表中,通過在數據幀的起始者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑,使數據幀直接由源地址到達目的地址。


          區別:


             二者的工作層次不同


          交換機工作在數據鏈路層,而路由器工作在網絡層。


             二者轉發所依據的對象不同


          交換機是利用MAC地址確定轉發數據的目的地址,而路由器則是利用IP地址來確定數據轉發的地址。





          二十三、如果一個路由器要同時連接在一個以太網和一個ATM網絡上,需要有什么樣的硬件加到路由器上


             一個以太網適配器(網卡)和一個ATM適配器(網卡)。




          二十四、TCP最主要的特點


          l-1 TCP是面向連接的運輸層協議


          l-2 每一條TCP連接只能有兩個端點(一對一)


          l-3 TCP提供可靠交付的服務


          l-4 TCP提供全雙工通信


          l-5 面向字節流




          二十五、TCP可靠傳輸、流量控制和擁塞控制的實現


          可靠傳輸:


          l 對于收到的請求,給出確認響應


          l 超時重傳


          流量控制:


             所謂流量控制就是讓發送方的發送速率不要太快,要讓接收方來得及接收。利用滑動窗口實現流量控制。


          擁塞控制:


             所謂擁塞控制就是防止過多的數據注入到網絡中,這樣可以使網絡中的路由器或鏈路不致過載。


          l- 慢開始


            慢開始的“慢”并不是指增長速率的慢,而是指在TCP開始發送報文段時先設置擁塞窗口為1。


          2- 擁塞避免


            使擁塞窗口按線性規律增長。


          3- 快重傳


            發送方只要一連收到三個重復確認就應當立即重傳對方尚未收到的報文段,而不必繼續等待為其設置的重傳計時器到期。


          4- 快恢復(與快重傳配合使用)


             當發送方連續收到三個重復確認時,就執行“乘法減小”算法,把慢開始門限減半。這是為了預防網絡發生擁塞。請注意,接下來不執行慢開始算法。


             由于發送方現在認為網絡很可能沒有發生擁塞(如果網路發生了嚴重的擁塞,就不會一連有好幾個報文段連續達到接收方,就不會導致接收方連續發送重復確認),因此與慢開始不同之處是現在不執行慢開始算法(即擁塞窗口現在不設置為1),而是把它設置為慢開始門限減半后的數值,然后開始執行擁塞避免算法(“加法增大”),使擁塞窗口緩慢地線性增大。





          二十六、TCP運輸連接管理


          1、TCP的連接建立(用三次握手建立TCP連接)

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          為什么A還要發送一次確認呢?


             這主要是為了防止已失效的連接請求報文段突然又傳送到了B,因而產生錯誤。假定出現一種異常情況,即A發出的第一個連接請求報文段并沒有丟失,而是在某些網絡結點長時間滯留了,以致延誤到連接釋放以后的某個時間才到達B。本來這是一個早已失效的報文段。但B收到此失效的連續請求報文段后,就誤認為是A又發出新的連接請求。于是就向A發出確認報文段,同意建立連接。假定不采用三次握手,那么只要B發出確認,新的連接就建立了。


             由于現在A并沒有發出建立連接的請求,因此不會理睬B的確認,也不會向B發送數據。但B卻認為新的運輸連接已經建立了,并一直等待A發來數據。B的許多資源就這樣白白浪費了。


             采用三次握手的辦法可以防止上述現象的發生。例如在剛才的情況下,A不會向B的確認發出確認。B由于收不到確認,就知道A并沒有要求建立連接。




          2、TCP的連接釋放(四次揮手)

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          l-1  A的應用進程先向其TCP發出連接釋放報文段,并停止再發送數據,主動關閉TCP連接。A把連接釋放報文段首部的FIN置1,其序號seq=u,它等于前面已傳送過的數據的最后一個字節的序號加1。這時A進入FIN-WAIT-1(終止等待1)狀態,等待B的確認。


          l-2  B收到連接釋放報文段后即發出確認,確認號是ack=u+1,而這個報文段自己的序號是v,等于B前面已傳送過的數據的最后一個字節的序號加1。然后B就進入了CLOSE-WAIT(關閉等待)狀態。因而從A到B這個方向的連接釋放了,這時的TCP連接處于半關閉狀態,即A已經沒有數據要發送了,但B若發送數據,A仍要接收。


          l-3  A收到來自B的確認后,就進入FIN-WAIT-2(終止等待2)狀態,等待B發出的連接釋放報文段。


          l-4  若B已經沒有要向A發送的數據,其應用程序就通知TCP釋放連接。這時B發出的連接釋放該報文段必須使FIN=1。現假定B的序號為w(在半關閉狀態B可能又發送了一些數據)。B還必須重復上次已發送過的確認號ack=u+1。這時B就進入LAST_ACK(最后確認)狀態,等待A的確認。


          l-5  A在收到B的連接釋放該報文段后,必須對此發出確認。在確認報文段中把ACK置1,確認號ack=w+1,而自己的序號是seq=u+1。然后進入到TIME-WAIT(時間等待)狀態。請注意,現在TCP連接還沒有釋放掉。必須經過時間等待計時器(TIME-WAIT timer)設置的時間2MSL后,A才進入到CLOSED狀態。



          為什么A在TIME-WAIT狀態必須等待2MSL的時間呢?


          -  為了保證A發送的最后一個ACK報文段能夠到達B


          -  防止已失效的連接請求報文段出現在本連接中。




          二十七、DNS(Domain Name System)域名系統


          1、DNS的工作原理


             DNS提供的服務是用來將域名轉換為IP地址的工作。它的基本工作原理如下圖所示:


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          2、DNS的工作過程


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