计算机考研复试-计算机网络_基带传输能进行广播或多播

计算机网络

FTP基于TCP
HTTP基于TCP
BGP基于TCP
OSPF基于IP
RIP基于UDP
DHCP基于UDP
组播基于UDP

1.物理层

信道带宽：信道能够容纳的信号频率范围，单位Hz。

网络带宽：每秒能传输的bit位数，单位bps。

基带信号：将数字0/1直接用不同电压表示，送到数字信道上传输，不经调制，直接传输，适合近距离，衰减小。

宽带信号：将基带信号经过调制形成频分复用的模拟信号，再送到模拟信道上传输适合远距离，衰减大，即便信号变化大也能过滤出来基带信号。

位编码

非归零编码：0和1用不同的电压表示。

曼彻斯特编码：将每一个码元分成两个相同的间隔，向上跳变和向下跳变分别表示0和1

差分曼彻斯特：两个码元中间的跳变与不跳变分别表示0和1

中继器：两端适合完全相同的两个网络的连接，速率和协议都要相同，中继器对信号进行再生和还原，放大衰减信号。

集线器：多口中继器，再生，放大信号，广播，连在集线器上的设备平分带宽。

数据通信的三种方式：单工，半双工，双工。

数据传输方式：并行(近距离)，串行(远距离)

2.数据链路层

功能：为网络层提供服务，封装成帧，差错检测，流量控制。

封装成帧

数据链路层把网络层传下来的IP数据报加帧首部和帧尾部后传到接收方，接收方进行帧定界，实现透明传输。

实现透明传输的4种编码方式

• 字节计数法 计数字节的那一位出现错误导致灾难。
• 字符填充法 加转义字符，复杂，不兼容
• 比特填充法 常用
• 违规编码法 常用

差错控制

差错有位错和帧错，数据链路层的差错检测主要针对位错

• 位错：1变0，0变1
• 帧错：丢失，重复，失序

检错编码：奇偶校验码和循环冗余码

纠错编码：海明码，可纠正单比特错，检验双比特错

编码区分：物理层的编码主要是针对单比特，把单比特编程电信号的过程，数据链路层的编码主要是针对一组比特，加冗余位，实现某种规则的过程。

流量控制（我复试被问到）

数据链路层的流量控制是点对点的，即两个相邻结点，传输层的流量是端对端的，即两台主机之间。

因为数据链路层本身就是在一个局域网中的，相邻的两台主机之间的流量控制。

接收方收不下就不回复确认。

自动重传协议(ARQ)

• 停止等待协议

可以理解为特殊的滑动窗口协议，发送窗口协议和接收窗口协议都为1,

发送端发送数据帧，接收方收到后回复确认的ACK，发送方收到确认的ACK后继续发送下一条数据，若发送端经过稍大于RTT的时间未收到ACK会进行重传，即超时重传。

• 滑动窗口协议（我复试被问到）

后退N帧协议：发送窗口大于1，接收窗口等于1

累积确认，接收方只按序接收帧，不按序则无情丢弃，确认序列号最大的，按序到达的帧。

选择重传协议：发送窗口和接收窗口都大于1

对数据帧逐一确认，收到一个确认一个，只重传出错的帧，接收方的窗口大小大于1，这样接收方可以不按序接收。

• PPP协议

面向字节，无确认机制，不可靠传输，实现透明传输，全双工网络，差错检测，不纠正差错

• HDLC协议

面向比特，有确认机制，可靠传输，实现透明传输，全双工网络，差错检测，但不纠错

网络层

• 集线器，交换机和路由器

集线器：物理层设备，无MAC协议，所以发送数据是以广播的方式，连接的设备共享带宽，半双工

交换机：数据链路层设备，独享带宽，有目的地址，全双工或半双工

• 路由器的两个功能

1.路由选择：根据网络拓扑的变化情况，动态的改变所选择的路由

2.分组转发：根据路由表转发收到的分组

• 距离向量算法RIP（内部网关协议）

自治系统内使用的路由选择协议，基于距离向量的路由选择协议，每一个路由器都维护一个到每一个目的网络的最佳距离记录，每经过30s与相邻路由器交换一次路由信息，并更新自己的路由表，若180s还没有收到邻居的路由表，则判定邻居没了。坏消息传的慢，好消息传的快。适用于小互联网。RIP是基于UDP协议的，使用UDP传输数据，所以RIP在传输层及以上。

• 链路状态算法OSPF（内部网关协议）

每当链路状态发生变化时，路由器使用洪泛法向所有相邻路由器发送信息，而相邻路由器继续这个过程类似广播一样，这样所有路由器都能建立起来一个链路状态数据库，再使用迪杰斯特拉算法计算与目的路由器的最短路径。不存在坏消息传的慢的问题，最终目标为代价最低，适用于大型互联网。OSPF基于IP协议，所以是网络层及以上。

• 路径向量协议BGP（外部网关协议）

自治系统间的路由选择协议，只有在发生变化的时候，才会更新有变化的部分路由表，最终路径是较好，并不是最好。BGP基于TCP协议，所以属于传输层及以上。

• 网络层转发分组的流程

1.从数据报的首部中提取目的主机的IP地址和目的网络地址

2.若目的网络地址与路由器直接相连，则直接交付

3.若路由表中有目的IP地址的特定路由，则转发给指明的下一跳路由器

4.若路由表中有目的网络的路由，则转发给指明的下一跳路由器

5.若路由表中有一个默认路由，则把数据报交给指明的默认路由器

6.报告转发分组出错

• IP地址已是全球唯一，为什么还要MAC地址

IP地址只起到定位到特定网络的作用，因为局域网只有两层，物理层和数据链路层，IP协议是网络层协议，所以IP协议只能定位到目的网络，到了目的网络之后，在局域网内需要通过ARP协议把IP地址转换为MAC地址，使用MAC地址寻址目的主机。

• ARP地址解析协议

IP地址转为MAC地址使用ARP协议

过程：源主机发送数据时，只知道目的主机的IP地址，首先使用目的IP地址与本网络比较，如果不相同，则不是一个网络，需要找网关，然后发送一个包含着网关IP地址的广播ARP请求分组，网关收到后，给源主机发送一个单播ARP响应分组，携带网关MAC地址，这就可以进行传输了，每到达一个结点之后，源主机的MAC地址和目的主机的MAC地址都会发生改变，只有源主机的IP地址和目的主机的IP地址不会发生改变。

• 动态主机配置协议DHCP

是一个应用层的协议，基于UDP，以客户端/浏览器模式，客户端和服务端都使用广播的方式，服务端给客户端分配地址。

主机广播DHCP发现报文，服务器广播DHCP提供报文，主机广播DHCP请求报文，服务器广播DHCP确认报文。

• ICMP协议

ICMP差错报文：ICMP差错报文主要是数据发送后重点不可达，时间超过，首部字段有问题等等情况下报告的错误，应用如 traceroot 命令

ICMP询问报文：如ping命令检测与目的主机是否连通

• IGMP协议

路由器通过IGMP协议检测一个局域网是否还有组播地址。

4.传输层

• 功能

传输层可提供应用进程之间的逻辑通信，网络层的IP数据可实现主机到主机的通信。应用进程的通信又叫端到端的逻辑通信。

复用和分用：复用是指不同进程可以使用同一个传输层的协议进行传送数据，分用是指接收方的传输层在剥去报文的首部后能够把这些进程正确的交付给目的应用进程。

差错检测：传输层对收到的数据进行差错检测，而网络层只对首部进行差错检测

• 逻辑端口

FTP 21

TELNET 23

SMTP 25

DNS 53

HTTP 80

• UDP协议

传送数据之前不需要建立连接，收到UDP报文后也不需要给出任何确认。

不可靠，无连接，时延小，适用于小文件，差错检测和可靠交付交给应用层。

• TCP协议

传送数据之前建立连接，结束后释放连接，不提供广播或多播服务，由于要提供可靠的，面向连接的传输服务，增加了开销。

可靠，面向连接，时延大，适用于大文件。

实现可靠传输机制的方法：①校验(伪首部) ②编号(传输接收按序进行) ③确认(默认采用累计确认的方式) ④重传(快速重传，收到连续三个冗余的ACK就进行重传)

流量控制：滑动窗口

• 拥塞控制（我复试被问到）

1.慢开始

TCP连接刚刚建立时，拥塞窗口大小设置为1，然后收到一个确认的ACK之后就把拥塞窗口的大小翻倍，在慢开始的门限值以内成呈指数型增长。

2.拥塞避免

拥塞窗口达到慢开始的门限值以后每次加一而不是翻倍，当出现一次超时，把慢开始的门限值设置为此时窗口大小的一半。

3.快重传

当收到三个冗余的ACK后直接进行重传，而不进行等待RTT。

4.快恢复

当网络出现拥塞时把拥塞窗口设置为当前窗口的一半。

• TCP三次握手的原因

客户端和服务器端双方都需要发送一次SYN和ACK，第一次握手是客户端发送，客户端发出 SYN 后从 CLOSED 状态转变成 SYN_SENT 状态，服务端收到后由 LISTEN 状态转变成 SYN_RECEIVED 状态，对客户端的 SYN 回复 ACK + SYN用来检测客户端的接收能力，客户端收到后状态变为 ESTABLISHED 即连接状态，对服务端的 SYN 回复ACK，且这次回复可以携带数据。

• TCP四次挥手

当客户端发送数据完成时会向服务端发送 FIN ，客户端的状态由 ESTABLISHED 状态变为 FIN_WAIT 状态，服务端收到客户端的 FIN 数据后状态由连接状态转变为 CLOSE_WAIT状态，当服务端发送 FIN 数据后，由CLOSE_WAIT状态变为 LAST_ACK 状态，即在等待最后客户端对于FIN的ACK，客户端收到FIN并发出ACK后，由FIN_WAIT状态变为TIME_WAIT状态，持续一个RTT，即往返时延，需要确保服务端收到了ACK。

5.应用程

• HTTPS协议和HTTP协议

  HTTP是超文本传输协议，信息明文传输，HTTPS则是在HTTP和TCP之间增加了一层SSL加密和认证的过程，是加密传输协议，需要占用更多资源，同时端口不同，HTTP是80，HTTPS是443

  • 对称加密和非对称加密

  对称加密指加密和解密都使用同一个密钥，如果只使用这种方式最大的问题是因为密钥都一样，黑客也可以拿到这个密钥，所以可以采用非对称加密的方式传输密钥。

  非对称加密指服务端使用一对公钥和私钥，公钥发布出来让客户端使用，私钥自己留着，使用私钥加密必须由公钥解密，公钥加密由私钥解密。

• FTP协议

基于TCP实现的可靠传输，收发方个需要两个进程，一个是控制进程（端口21），一个是数据传送进程（端口20）

• 邮件协议

SMTP是用于发送邮件的邮件传输协议，25号端口。POP3与SMTP对应是用于接收邮件的协议，110端口。

• DNS协议

用于域名解析的服务，将域名转化为IP地址。53号端口。

本地域名服务器先查询根域名服务器，如果查不到根域名服务器再去查顶级域名服务器，如果还查不到再去查权限域名服务器，但是由查的角色不同又可以分为递归查询和迭代查询。迭代查询每次都是本地域名服务器去查，递归查询由其他域名服务器查。

• 组播，多播

IP组播地址让源设备能够将分组发送给一组设备，属于多播组的设备会被分配一个组播IP地址，D类地址。

使用组播协议的方式可以避免单播给多个设备发送引起网络拥塞的情况。

组播地址只能用作分组的目标地址，源地址总是单播地址。

尽最大努力交付，基于UDP，不产生ICMP差错报文。

• 子网划分，构成超网

CIDR无分类编址，构成超网，把两个网络的网络号的最长相同的前缀提取出来作为超网的网络号

• IP地址类型（A类，B类，C类）

A类：1-126，B类：128-191，C类：192-223

• IPV4和IPV6

IPV4占4字节，IPV6占16字节

过渡技术：双栈技术，一台设备同时有IPV4协议栈和IPV6协议栈。

隧道技术：IPV6数据可以经过IPV4再次封装，通过IPV4隧道发送。

• Cookie和Session

HTTP是无状态的协议，但是服务端很多情况下需要记录客户端的状态，就使用到了Cookie和Session技术，Cookie保存在客户端中，Session保存在服务器中，客户端发送请求会携带Cookie，Cookie中有SessionID，这样服务器就能记录客户端的状态了。

一定要看着关键字复述一遍内容，复试时很多时候老师都是说个关键字，然后你自己根据关键字拓展，既可以检验广度，又可以检验深度。