【计算机网络】针对性复习

企业开发 2022-05-26 15:42:16 阅读次数: 0

【计算机网络】针对性复习

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网络互连基础

随着局域网的迅速发展，计算机的网络化、集成化环境得以迅速发展，越来越多的局域网之间或局域网与计算机主机之间需要互连以实现相互的通信以及数据、信息或硬件资源的共享。此外，无论单机还是局域网都需要与Internet互连，这就是局域网和广域网的互连。

所谓“网络互连”就是根据实际情况选择合适的技术和设备将孤立的网络或计算机连接起来，从而在原本隔离的网络和计算机之间，实现数据的交换和资源的共享；并且可以扩展局域网的最大距离，覆盖更广泛的区域。

什么是网络的连接或互联?

随着局域网范围扩展的需要，电缆线长度需要增长，网络中的信号会随着距离和工作节点数目的增长而衰减。每种局域网的最大距离和工作节点数目都有限制，如果实际网络的需要超过距离和工作节点的规定长度和数目时，就需要通过各种网络连接设备来延伸和扩展网络。

网络的分段的优点

网络的分段：网络分段就是将一个大的网络系统分解成几个小的局域网（即子网），然后再通过互连设备（交换机或路由器）将各个子网连接成一个整体网络。

  1. 提高段可靠性：即当任何一个局域网发生故障时不影响全网。
  2. 降低段负荷：采用分散处理后，局域网每段的负载将减轻、工作站数据减少，从而使局域网内部的通信速度得以提高。
  3. 提高段安全性：将各个性质不同的部门（网段）自然分隔开来，可以增强安全保密性能。
  4. 提高局域网的管理性能：分段后使得每个网段更易于管理，从而减少了管理范围，划分清楚每个管理员的管理职责。

网络互连中的常用术语

  • 介质访问控制地址，简称为MAC地址，又称为“硬件地址”或“物理地址”。一般是指网卡的地址，对于每一台设备该地址都是唯一的。

  • MAC地址是由12位十六进制数组成；用二进制表示为48位。网卡MAC地址前24位标识厂商，后24位是由厂商指定的网卡序列号。

  • 冲突：冲突是指在同一共享介质上相互干扰的两个或两个以上主机发送的信号。

  • 冲突域：是指能够发生冲突的区域。冲突域共享一个物理网络分段

  • 广播域：是指广播数据能够达到的网段范围，或者说广播域是一个逻辑上的计算机组，当网络中存在广播信息时，组内所有计算机都会接收。

  • 广播方式是指一台主机同时向网段中所有其他计算机发送信息的方式。广播方式会占用大量的网络资源。

网络互连的设备与层次

网络的互连（interconnection）：网络的“互连接”简称“互连”，是指在物理网络之间必须存在一条以上的物理连接线路。该线路是网络之间进行数据交换的物质基础。

简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。

  • IP协议：实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有四个协议。
  • ARP协议：是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
  • RARP：是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。
  • ICMP：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会
  • 因特网组管理协议IGMP：用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

交换机及自学习

  • 以太网交换机工作在数据链路层（也包括物理层)，它收到帧后，在帧交换表中查找帧的目的MAC地址所对应的接口号，然后通过该接口转发帧。
  • 以太网交换机是一种即插即用设备，其内部的帧交换表是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的。

帧的两种转发方式:

  1. 存储转发
  2. 直通交换:采用基于硬件的交叉矩阵(交换时延非常小，但不检查帧是否右差错)

以太网交换机是一种即插即用设备，刚上电启动时其内部的帧交换表是空的。随着网络中各主机间的通信，以太网交换机通过自学习算法自动逐渐建立起帧交换表。

以太网交换机自学习和转发帧的流程:

  1. 收到帧后进行登记。登记的内容为帧的源MAC地址及进入交换机的接口号;
  2. 根据帧的目的MAC地址和交换机的帧交换表对帧进行转发，有以下三种情况:
    1. 明确转发:交换机知道应当从哪个（或哪些）接口转发该帧（单播，多播，广播)
    2. 盲目转发:交换机不知道应当从哪个端口转发帧，只能将其通过除进入交换机的接口外的其他所有接口转发（也称为泛洪)。
    3. 明确丢弃:交换机知道不应该转发该帧，将其丢弃。

自学习算法最重要的两点:

  1. 主机发送出帧后交换机便将该MAC地址以及接口登记；
  2. 一个接口成功接收到帧，变将该接口和MAC地址登记

CSMA/CD

  • CSMA：载波监听多点接入/碰撞检测
  • 以太网发送数据都是曼彻斯特编码
  • 载波监听：检测信道
  • 碰撞检测：边发松边监听
  • 不能同时进行发送和监听
  • 不能全双工通信，只能双向交替通信（半双工）

CSMA协议：帧听空闲
碰撞检测：冲突检测

以太网冲突

以太网的冲突是无法避免的，所以需要CSMA/CD，也就是进行冲突检测，一旦检测到有冲突，它就放弃它当前的传送任务。以太网冲突就是网络堵塞，也是属于一种正常现象，当网络连接重复或重置的时候就会出现冲突，主要是由于用户的不得当要求或以交换机等自身问题而产生。

在以太网中，冲突指的是当两个节点同时经过同一个介质传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏。 所以在以太网中我们引入了CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）种机制来避免冲突。其工作原理为：

  1. 当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查线路上是否有其他主机的信号在传送：如果有，说明其他主机在发送数据，自己则利用退避算法等一会再试图发送；如果线路上没有其他主机的信号，自己就将数据发送出去。
  2. 不停的监听线路，以确信其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，这个时候就知道发生了冲突了，自己就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。

广播风暴就是指网络长时间被大量的广播数据包所占用，导致正常的点对点通信无法进行的现象。

冲突：冲突是指在同一共享介质上相互干扰的两个或两个以上主机发送的信号。在共享网络中，同一时刻只能有一个信号在发送。如果有两个或两个以上的节点在发送信号，信号之间就会相互干扰，从而产生冲突。冲突会导致正常数据帧的发送失败。

冲突域：是指能够发生冲突的区域。冲突域共享一个物理网络分段。

VLAN

VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为"虚拟局域网"。

IP地址与MAC地址的区别？

为什么要用这两个地址？

MAC地址和IP地址的区别如下所示：

一、地址长度的不同

1、MAC地址的长度为48位（6个字节），通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开，如00:50:29:5A:8H:1E就是一个MAC地址。

2、IP地址为32位，由用点分隔开的4个8八位组构成，如192.168.0.1就是一个IP地址，这种写法叫点分十进制格式。

二、所在寻址协议层上的区别

1、MAC地址应用在OSI第二层，即数据链路层。数据链路层协议可以使数据从一个节点传递到相同链路的另一个节点上（通过MAC地址）。

2、IP地址应用于OSI第三层，即网络层。网络层协议使数据可以从一个网络传递到另一个网络上（ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，通过中间节点传送，从而最终到达目的网络）。

三、 分配依据不同

1、MAC地址的分配是基于制造商。

MAC地址由网络设备制造商生产时写在硬件内部。这个地址与网络无关，也即无论将带有这个地址的硬件（如集线器、网卡、路由器等）接入到网络的何处，它都有相同的MAC地址，是不可变的。

2、IP地址的分配是基于网络拓朴。

IP地址由网络地址和主机地址两部分组成，分配给这两部分的位数随地址类（A类、B类、C类等）的不同而不同。

mac地址和IP地址区别：

一、地址性质不同

MAC地址是物理地址，IP地址是逻辑地址。MAC地址是不可改变的,IP地址是可以更改的。

二、可变性

MAC地址具有唯一性，每个硬件出厂时候的MAC地址是固定的；IP地址不具备唯一性，因此，很多应用软件是围绕MAC地址开发的。

三、工作层次不同

二层基于MAC地址转发数据帧，三层基于IP地址转发报文。二层交换机基于MAC地址表转发数据，路由器基于路由表（IP地址）转发数据。

四、长度定义

MAC地址是Ethernet网卡上带的地址，长度为48位，IP地址目前主流是32位长。IP地址和MAC地址通过ARP协议联系到一起。

五、分配依据不同

IP地址的分配是基于网络拓扑，MAC地址的分配是基于制造商。

(1)IP地址的分配是根据网络的拓朴结构，而不是根据谁制造了网络设置。若将高效的路由选择方案建立在设备制造商的基础上而不是网络所处的拓扑位置基础上，这种方案是不可行的。

(2)当存在一个附加层的地址寻址时，设备更易于移动和维修。例如，如果一个以太网卡坏了，可以被更换，而无须取得一个新的IP地址。如果一个IP主机从一个网络移到另一个网络，可以给它一个新的IP地址，而无须换一个新的网卡。

(3)方便数据传输。无论是局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表现为将数据包从某种形式的链路上的初始节点出发，从一个节点传递到另一个节点，最终传送到目的节点。数据包在这些节点之间的移动都是由ARP协议负责将IP地址映射到MAC地址上来完成的。信息传递时候，需要知道的其实是两个地址：终点地址、下一跳的地址。IP地址本质上是终点地址，它在跳过路由器的时候不会改变，而MAC地址则是下一跳的地址，每跳过一次路由器都会改变。这就是为什么还要用MAC地址的原因之一，它起到了记录下一跳的信息的作用。

正因为不同网络的不同主机可以使用相同的私网IP地址，所以IP地址无法唯一标识一台设备，这个时候就得靠MAC地址啦。

总结一下：IP&MAC地址相辅相成，IP地址用于解决路由转发问题，MAC地址用于唯一标识一台设备。

IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。这样做的最大好处是什么?坏处是什么?

解答:

  • 好处是，不检验数据部分可以加快检验的过程，使转发分组更快。
  • 坏处是，数据部分出现差错时不能及早发现。即使到达终点，目的主机中的IP也仍然不查数据部分是否正确。当IP数据报的数据部分送交上面的运输层时，运输层的TCP才检查到的数据有无差错。

当某个路由器发现一个IP数据报的首部检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不是要求源站重传此数据报?计算首部检验和为什么不采用CRC检验码?

解答：IP首部中的源地址也可能变成错误的，要求错误的源地址重传数据报是没有意义下使用CRC可减少路由器进行检验的时间。

IP地址格式

32位的IP地址标识连接在互联网上的主机

  • 基本分类IP：两个字段{net-id：host-id}
  • 唯一性

为了便于寻址，了解目标主机的位置，每个 IP 地址包括两个标识码（ID），即网络 ID 和主机 ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络 ID，网络上的一个主机（包括网络上的工作站、服务器和路由器等）有一个主机 ID 与其对应。

网络 ID 和主机 ID 含义如下：

  • 网络 ID：用于识别主机所在的网络，网络 ID 的位数直接决定了可以分配的网络数量。

  • 主机 ID：用于识别该网络中的主机，主机 ID 的位数则决定了网络中最大的主机数量。

IP 地址为 32 位地址，被分为 4 个 8 位段。为了方便对 IP 地址的管理，将 IP 地址基本分为三大类。

A 类：前 8 位表示网络 ID，后 24 位表示主机 ID；该地址分配给政府机关单位使用。

B 类：前 16 位表示网络 ID，后 16 位表示主机 ID；该地址分配给中等规模的企业使用。

C 类：前 24 位表示网络 ID，后 8 位表示主机 ID；该地址分配给任何需要的人使用。

除了上述的 A、B、C 三类地址以外，还有两类隐藏地址，即 D 类地址和E类地址：

D 类：不分网络 ID 和主机 ID；该地址用于多播。

E 类：不分网络 ID 和主机 ID；该地址用于实验。

如何判断IP地址的分类？

IP 地址被分类以后，如何判断一个 IP 地址是 A 类、B 类还是 C 类地址呢？为了更好地进行区分，将每类地址的开头部分设置为固定数值，如图所示。

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从上图中可以看出，每类 IP 地址都是以 32 位的二进制格式显示的，每类地址的区别如下：

  • A类：网络 ID 的第一位以 0 开始的地址。

  • B类：网络 ID 的第一位以 10 开始的地址。

  • C类：网络ID的第一位以 110 开始的地址。

  • D类：地址以 1110 开始的地址。

  • E类：地址以 11110 开始的地址。

由于每类地址的开头是固定的，因此每类地址都有自己的范围：

  • A类：IP 地址范围为 0.0.0.0～127.255.255.255。

  • B类：IP 地址范围为 128.0.0.0～191.255.255.255。

  • C类：IP 地址范围为 192.0.0.0～223.255.255.255。

  • D类：IP 地址范围为 224.0.0.0～239.255.255.255。

  • E类：IP 地址范围为 240.0.0.0～255.255.255.254。

数据在网络中进行传输是通过识别 IP 地址中的网络 ID，从而将数据发送到正确的网络中，然后再根据主机 ID 将数据发送到目标主机上。

如果一个网络中包含了百万台主机，数据通过网关找到对应的网络后，很难快速地发送到目标主机上。为了能够在大型网络中实现更高效的数据传输，需要进行子网划分，将网络划分为更小的网络。

子网划分是将 IP 地址的主机 ID 部分划分为子网 ID 和主机 ID。其中，子网 ID 用来寻找网络内的子网，主机 ID 用来寻找子网中的主机。

子网掩码则是用来指明地址中多少位用于子网 ID，保留多少位用于实际的主机 ID。

简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP

  • IP协议：实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有四个协议。
  • ARP协议：是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
  • RARP：是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。
  • ICMP：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会
  • 因特网组管理协议IGMP：用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

ARP

地址解析协议 ARP

  • 应用层：TCP报文
  • 网络层：IP数据报
  • 链路层：MAC帧

ARP：实现IP地址到MAC地址的映射协议

数据链路层最终都是硬件地址

ARP请求分组：获取MAC地址（广播）
ARP响应分组：（单播）

ICMP

国际控制报文协议

  • 更好地转发IP数据报，提高交付机会
  • 允许主机、路由器报告差错情况
  • 网络层协议 为网络层提供服务
  • 又让网络层给他提供服务
  • 封装在IP报文中，为IP服务

IP数据报=首部+ICMP数据部分

路由选择协议

静态路由选择（非自适应路由选择）
动态路由选择（自适应路由选择）

  • 内部网关协议IGP（RIP/OSPF）
  • 外部网关协议EGP（BGP）

RIP：基于距离向量的路由选择协议（跳数=16不可达）

  • 仅交换相邻路由器信息
  • 固定时间间隔

OSPF：开放路径优先使用dijkstra最短路径算法

  • 洪泛法
  • 相邻所有路由器的状态

BGP：边界网关协议：力求寻找一条能够到达目的网络的比较好的路由，并非一条最佳路由。采用路径向量路由选择协议

路由器的四个主要内容

路由器具有四个要素：输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。

核心部分中最重要的是路由器：实现分组交换和路由选择

路由器具有多个输入端口和输出端口，从输入端口收到的分组，按照分组的目的网络，把该分组从某个合适的输出端口发给下一个心跳路由器。以此类推直到终点。

什么是存储转发？特点

存储转发（Store and Forward）是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一。

  • 以太网交换机的控制器先将输入端口到来的数据包缓存起来，先检查数据包是否正确，并过滤掉冲突包错误。

  • 确定包正确后，取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。

存储转发：在中间结点或交换机上把需要转发的数据存储起来，然后检查数据的正确性以及根据数据中（首部）所带的目的地址通过查找表找到想要最适合的线路转发出去。

存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC(循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。

  • 正因为如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。
  • 尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作。

路由器处理分组的过程是:

  • 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）;查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发;
  • 把分组送到适当的端口转发出去。

子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

答：有三种含义

1.看作为A类网的子网掩码，对于A类网络的IP地址，前8位表示网络号，后24位表示主机号，使用子网掩码255.255.255.0表示前8位为网络号，中间16位用于子网段的划分，最后8位为主机号。

2.看作为B类的子网掩码，对于B类网络的IP地址，前16位表示网络号，后16位表示主机号，使用子网掩码255.255.255.0表示前16位为网络号，中间8位用于子网段的划分，最后8位为主机号。

3.看作为C类的子网掩码，这个子网掩码为C类网的默认子网掩码。

（2）如果一个网络的子网掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少台主机？

答：子网掩码是一个32位的2进制数， 其对应网络地址的所有位都置为1，对应于主机地址的所有位都置为0。主机个数为2的主机位数次方-2，因为主机号全为1时表示该网络广播地址，全为0时表示该网络的网络号，这是两个特殊地址。

255.255.255.248=11111111.11111111.11111111.11111000

即29位网络位，3位主机位。主机个数为 2 3 − 2 = 6 2^{3}-2= 6 23−2=6个。

子网掩码机制提供了子网划分的方法。其作用是：减少网络上的通信量；节省IP地址；便于管理；解决物理网络本身的某些问题。
使用子网掩码划分子网后，子网内可以通信，跨子网不能通信，子网间通信应该使用路由器，并正确配置静态路由信息。划分子网，就应遵循子网划分结构的规则。

掩码位数29，该网络能够连接8个主机，扣除全1和全0后为6台。

扩展资料：

根据主机数，利用主机数来计算：

  1. 将主机数目转化为二进制来表示
  2. 如果主机数小于或等于254（注意去掉保留的两个IP地址），则取得该主机的二进制位数，为 N，这里肯定N<8。如果大于254，则 N>8，这就是说主机地址将占据不止8位。
  3. 使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1，然后从后向前的将N位全部置为0，即为子网掩码值。

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机700台：

  1. 700=1010111100

  2. 该二进制为十位数，N=10

  3. 将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1，得到255.255.255.255然后再从后向前将后10位置0，即为：11111111.11111111.11111100.00000000

  4. 即255.255.252.0，这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址168.195.0.0的子网掩码。

一个B类地址，它的子网掩码为255.255.224.0，能划分多少个子网? 每个子网容纳多少台主机?

255.255.224.0转成二进制是： 
11111111.11111111.11100000.00000000

从上可以看出它向主机位借了三位，子网为2的3次方等于8，所以它有8个子网，分别为：000 001 010 011 100 101 110 111 
减去首尾即：001-110 六个子网

再看主机位，减去子网尾，也就是2的13次方减去2 等于8190 
也就是每个子网可以容纳8190台主机

1.子网个数=把借的主机位个数做为2的几次方，也就是2的三次方=8个子网： 
2，每个子网容纳的主机数=把网络位（0的位数）做为2的几次方再减去2=2的13次方-2=8190。

（3）一个A类网络和一个B类网络的子网号 subnet-id 分别为 16 个 1 和 8 个 1，问这两个网络的子网掩码有何不同？

子网掩码的形式是一样的，都是 255.255.255.0；
但是子网的数目不一样，前者为 65534，后者为 254。

（4）一个 B 类地址的子网掩码是 255.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？

​ 255.255.240.0（11111111.11111111.11110000.00000000）是 B 类地址的子网掩码，主机地址域为 12 比特，所以每个子网的主机数最多为： 2 12 − 2 = 4094 2^{12} − 2 = 4094 212−2=4094 。

子网划分为2的4次方等于16

（5）一Ａ类网络的子网掩码为 255.255.0.255，它是否为一个有效的子网掩码？

​ 子网掩码由一连串的 1 和一连串的 0 组成，1 代表网络号和子网号，0 对应主机号.255.255.0.255 变成二进制形式是：11111111 11111111 00000000 11111111.可见，是一个有效的子网掩码，但是不是一个方便使用的解决办法。

（6）某个 IP 地址的十六进制表示为 C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式。这个地址是哪一类 IP 地址？

​ 用点分十进制表示，该 IP 地址是 194.47.20.129，为 C 类地址。

（7）C 类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？

​ 有实际意义，对于小网络这样做还可进一步划分几个子网。

分组交换

  • 端系统 之间彼此交换 报文。源将 长报文 划分为较小的数据块，称之为 分组。
  • 在源和目的地之间，每个分组都通过 通信链路 和 分组交换机（路由器和链路层交换机） 传送。

当某个路由器发现一IP数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不是要求源站重传此数据报？计算首部检验和为什么不采用CRC检验码？

答：纠错控制由上层（传输层）执行

  • IP首部中的源站地址也可能出错请错误的源地址重传数据报是没有意义的
  • 不采用CRC简化解码计算量，提高路由器的吞吐量

有人认为：“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，因此ARP应当属于数据链路层。”这种说法为什么是错误的？

因为ARP本身是网络层的一部分，ARP协议为IP协议提供了转换地址的服务，数据链路层使用硬件地址而不使用IP地址，无需ARP协议数据链路层本身即可正常运行。因此ARP不再数据链路层。

选择填空

  • 三要素：语法　语义　同步

  • 带宽最大的，最快，光纤

  • CSMA/CD 在以太网，中文翻译(载波监听多点接入/碰撞检测)，使用曼彻斯特编码填空(特点有 载波监听 多点接入 碰撞检测)

  • 集线器的以太网使用CSMA/CD协议

  • 碰撞域: 是指能够发生冲突的区域。冲突域共享一个物理网络分段。

    广播域: 是指广播数据能够达到的网段范围，或者说广播域是一个逻辑上的计算机组，当网络中存在广播信息时，组内所有计算机都会接收。

  • 冲突：冲突是指在同一共享介质上相互干扰的两个或两个以上主机发送的信号。在共享网络中，同一时刻只能有一个信号在发送。如果有两个或两个以上的节点在发送信号，信号之间就会相互干扰，从而产生冲突。冲突会导致正常数据帧的发送失败。

  • 交换机，网桥，路由器能隔离冲突域，路由器能隔离广播域

  • 交换表(地址表)怎么建立的 : 通过自学习算法自动地逐渐建立

  • 虚拟局域网(VLAN) 定义：虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组,而这些网段具有某些共同的需求;每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符,指明发送这个帧的计算机属于哪个VLAN

  • MAC地址与IP地址地区别：MAC地址是数据链路层和物理层使用的地址,而IP地址是网络层及以上各层使用的地址,是一种逻辑地址

  • 为什么要用IP地址？IP层抽象的互联网屏蔽了下层复杂的细节.只要我们在网络层上讨论问题,就能够使用统一的,抽象的IP地址研究主机和主机或路由器之间的通信

  • 路由由哪几部分组成(目的网络地址,子网掩码,下一跳地址,指令端口)

  • ICMP是什么(网际控制报文协议)

  • ICMP能干什么：ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告

  • OSPF协议的概念与中英文全名：开放式最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）。
    OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议,而不是像RIP的距离向量协议

  • ARP协议是干什么的：地址解析协议ARP把IP地址解析为硬件地址,他解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件的映射问题.ARP的高速缓存可以大大减少网络上的通信量

  • 在发起通信请求时必须先知道(IP地址 端口号 协议)

  • 端口的分类

    一：服务器端使用的端口号,又分为两类

    (1) 熟知端口号(系统端口号)：0~1023

    (2) 登记端口号:1024~49151

    二：客户端使用的端口号(短暂端口号)：49152~65535

  • DNS两种查询：递归查询(主机向本地域名服务器的查询)、迭代查询(本地域名服务器向根域名服务器的查询)

  • 域名到IP地址的解析是由分布在互联网上的许多域名服务器(DNS)完成的

计算题

路由表

设某路由器建立了如下路由表：
目的网络          子网掩码            下一跳
128.96.39.0      255.255.255.128    接口m0
128.96.39.128    255.255.255.128    接口m1
128.96.40.0      255.255.255.128      R2
192.4.153.0      255.255.255.192      R3
*（默认）         ——             	R4
 现共收到5个分组，其目的地址分别为：
（1）128.96.39.10
（2）128.96.40.12
（3）128.96.40.151
（4）192.153.17
（5）192.4.153.90

（1）分组的目的站IP地址为：128.96.39.10。先与子网掩码255.255.255.128相与，得128.96.39.0，可见该分组经接口0转发。
（2）分组的目的IP地址为：128.96.40.12。
	①与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，不等于128.96.39.0。
	②与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，经查路由表可知，该项分组经R2转发。
（3）分组的目的IP地址为：128.96.40.151，与子网掩码255.255.255.128相与后得128.96.40.128，与子网掩码255.255.255.192相与后得128.96.40.128，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。
（4）分组的目的IP地址为：192.4.153.17。与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.0，经查路由表知，该分组经R3转发。

子网划分

某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0.
该单位有4000台机器，分布在16个不同的地点。
如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一个地点分配一个子网掩码号，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值

4000/16=250，平均每个地点250台机器。如选255.255.255.0为掩码，则每个网络所连主机数= 2 8 2^8 28-2=254>250，共有子网数=2 8 ^8 8-2=254>16，能满足实际需求。

可给每个地点分配如下子网号码：

地点： 子网号（subnet-id） 子网网络号   主机IP的最小值和最大值
1：    00000001           129.250.1.0    129.250.1.1---129.250.1.254  
2：    00000010           129.250.2.0    129.250.2.1---129.250.2.254
3：    00000011           129.250.3.0    129.250.3.1---129.250.3.254
4：    00000100           129.250.4.0    129.250.4.1---129.250.4.254
5：    00000101           129.250.5.0    129.250.5.1---129.250.5.254
6：    00000110           129.250.6.0    129.250.6.1---129.250.6.254
7：    00000111           129.250.7.0    129.250.7.1---129.250.7.254
8：    00001000           129.250.8.0    129.250.8.1---129.250.8.254
9：    00001001           129.250.9.0    129.250.9.1---129.250.9.254
10：  00001010           129.250.10.0   129.250.10.1---129.250.10.254
11：  00001011           129.250.11.0   129.250.11.1---129.250.11.254
12：  00001100           129.250.12.0   129.250.12.1---129.250.12.254
13：  00001101           129.250.13.0   129.250.13.1---129.250.13.254
14：  00001110           129.250.14.0   129.250.14.1---129.250.14.254
15：  00001111           129.250.15.0   129.250.15.1---129.250.15.254
16：  00010000           129.250.16.0   129.250.16.1---129.250.16.254

数据报格式

一个数据报长度为4000字节（固定首部长度）。
现在经过一个网络传送，但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。
	试问应当划分为几个短些的数据报片？
	各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值？

IP数据报固定首部长度为20字节

在这里插入图片描述
标志位MF：标志字段中最低位记为MF=1：后面还有分片、MF=0若干数据报分片的最后一个

子网划分

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）每一个子网的网络前缀有多长？
（2）每一个子网中有多少个地址？
（3）每一个子网的地址是什么？
（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？

（1）每个子网前缀28位。
（2）每个子网的地址中有4位留给主机用，因此共有16个地址。
第一个地址块136.23.12.64/28，可分配给主机使用的
   最小地址：136.23.12.01000001＝136.23.12.65/28
   最大地址：136.23.12.01001110＝136.23.12.78/28
第二个地址块136.23.12.80/28，可分配给主机使用的
   最小地址：136.23.12.01010001＝136.23.12.81/28
   最大地址：136.23.12.01011110＝136.23.12.94/28
第三个地址块136.23.12.96/28，可分配给主机使用的
   最小地址：136.23.12.01100001＝136.23.12.97/28
   最大地址：136.23.12.01101110＝136.23.12.110/28
第四个地址块136.23.12.112/28，可分配给主机使用的
   最小地址：136.23.12.01110001＝136.23.12.113/28
   最大地址：136.23.12.01111110＝136.23.12.126/28

路由表更新

RIP协议距离向量算法更新路由表：

题目：假定网络中路由器B的路由表有以下项目：

目的网络 距离 下一跳路由
N1 7 A
N2 2 C
N6 8 F
N8 4 E
N9 4 F

现在B收到C发过来的路由信息：

目的网络 距离
N2 4
N3 8
N6 4
N8 3
N9 5

求出路由器B更新后的路由表：

目的网络 距离 下一跳路由 解释
N1 7 A C中没有N1的信息，不需要更新
N2 5 C 下一跳相同，更新且距离+1
N3 9 C B中没有N3的信息，添加用户
N6 5 C C中到N6的距离为4，小于B到N6的距离8，需更新
N8 4 E

B、C到N8的距离相同，不更新
N9 4 F B到N9的距离为4，小于C到N9的距离5，不更新

Sample

Fill Blank Questions

  1. ISP是指互联网服务提供商
  2. 写出至少三种多路复用技术：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用
  3. 曼彻斯特编码的优点是：具有自同步能力
  4. 电话线上网的Modem的作用是：模数转换
  5. 无线网卡收发的无线电磁波信号属于微波
  6. 以太网帧中“类型”字段的含义是指示数据部分属于哪个服务协议
  7. 校园网中某主机的IP地址是192.168.10.129，子网掩码是255.255.255.128，则其所属的子网号是192.168.10.128
  8. IP分组首部的“片偏移”字段的作用是：指示分片在原始IP分组中的具体位置
  9. 默认路由的目的地址和子网掩码均为0.0.0.0
  10. 访问互联网上的某个服务器程序，除了需要目的主机的域名或IP地址外，还需要协议端口号，通常用缺省值。
  11. TCP首部的“窗口通告”字段的作用是接收方TCP向发送方TCP通告自己的接收能力
  12. 写出至少两个调试网络的常用命令：ping、tracert、ipconfig、route print等
  13. 虚拟局域网VLAN是指：同一物理以太网中的主机划分的逻辑组
  14. 网络协议三要素中语义是指 语法　语义　同步
  15. 时延的组成中传播时延的含义是：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间
  16. 光“猫”的作用是：是指将光以太信号转换成其它协议信号的收发设备，也是起着调制解调的作用。

光猫也称为单端口光端机，该设备作为本地网的中继传输设备，适用于基站的光纤终端传输设备以及租用线路设备。

  1. 电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术
  2. 片位移：较长分组在分片后，某片在原分组的相对位置。也就是相对于数据用户字段的起点，该片从何时开始。
  3. 可以在两个方向上同时传输数据的通信方式叫做全双工通信
  4. 总线型以太网采用的介质访问控制方法是CSMA/CD
  5. 100BASE-T中“100”、“BASE”和“T”的含义分别是：100Mbps、双绞线、基带
  6. IP报文头部的TTL（生命期）字段的作用是：如果网络中存在环路，则IP报文可能会在网络中循环而无法到达目的端。TTL字段限定了IP报文的生存时间，保证无法到达目的端的报文最终被丢弃
  7. 从域名到IP地址的解析是通过DNS服务器完成的。
  8. 唯一地标识互联网上的一个应用进程，需要使用三个要素：域名/IP地址、传输层协议类型（TCP/UDP）和 端口号
  9. 网络应用的两种工作模式是：客户/服务器模式、P2P
  10. 计算机网络技术是计算机技术和 通信技术的结合。
  11. 写出至少三种局域网的拓扑结构：环型、总线型、星型
  12. 路由器在互联网体系结构中涉及网络层
  13. 信号分为模拟信号和数字信号

Choice Questions

  1. 光纤：媒体的抗电磁干扰能力最强
  2. 集线器为中心的以太网采用的介质访问控制方法是CSMA/CD
  3. IP、ICMP和ARP属于网络层协议
  4. VLAN划分是基于交换机实现的
  5. TCP实现可靠传输使用的协议是字节为单位的滑动窗口协议
  6. 6.路由器因目的不可达而丢弃的普通IP分组，会向源主机发送ICMP报文来报告错误
  7. 对网络号172.23.5.0/24进行子网划分，得子网掩码255.255.255.248，得到的最大子网数、每个子网内最大可分配地址数分别为32，6（11111000）
  8. 滑动窗口不是TCP拥塞控制使用的算法（A慢开始 B快重传 C快恢复 ）
  9. 网卡的配置参数中有一项“DNS服务器地址”，此DNS服务器指本地域名服务器
  10. 网络接口卡的基本功能包括数据转换、通信服务（数据收发）、数据缓存。
  11. 路由器把IP分组封装到帧中时，应该选择最大帧长，如果不能够封装下，对IP分组进行分片
  12. 有几栋建筑物，周围还有其他电力电缆，若需将这几栋建筑物连接起来构成骨干型园区网，则采用光缆比较合适。

在骨干网布线中，一般采用光缆和同轴电缆。由于光缆的扩展距离较长，抗电磁干扰能力强，数据传输速率高，适合题中的实际物理环境要求，因此选择光缆作为连接缆线比较合适。

  1. 传输层利用IP提供的服务实现应用程序之间端到端的通信。
  2. 主机的IP地址与其默认网关地址的网络号通常相同
  3. 在因特网中，下列端到端的差错和流量控制不是IP层所需解决的问题

编址 路径选择 分段和重组

  1. VLAN有多种划分方法，基于MAC地址、基于交换机端口 、基于IP地址
  2. 一个C类网络中最多可以容纳254台主机。
  3. 光纤介质（信号）的无中继传输距离最大
  4. 以太网MAC层提供的传输服务是无连接不可靠的
  5. 以下网络地址中属于私网地址(PrivateAddress)的是192.158.22.1
  6. 在TCP/IP协议簇中，IP协议属于网络层的无连接协议
  7. 在TCP/IP协议簇中，UDP属于自上而下的第二层
  8. 在B类网络中，可以分配的主机地址是：65534
  9. IPv6协议解决了IP地址短缺的问题
  10. RARP协议用于把MAC地址转换成对应的IP地址
  11. ICMP协议用于控制数据报传送中的差错情况
  12. 某公司的几个分部在市内的不同地点办公，各分部联网的最好解决方案是把公司的网络地址块划分为几个子网，各分部之间用路由器相连
  13. 以太网中的最小帧长是根据网络中检测冲突的最长时间来设定的

Short Answer Questions

  1. 计算机网络有哪些类别？各种类别的网络都有什么特点？
可以从不同角度分类。从网络的覆盖范围，分为：
（1）局域网，特点略。
（2）城域网，特点略。
（3）广域网，特点略。
（4）个人区域网，特点略。
按照使用者划分，有：
（1）公用网，特点略。
（2）专用网，特点略。
按照使用的交换技术不同来划分，有：
（1）电路交换网，特点略。
（2）分组交换网，特点略。
（3）混合交换网，特点略。
  1. 下图所示网络中，当H1向H5发送MAC帧后，S1、S2建立的转发项分别是什么？如果H2从来不发送数据，S1、S2能建立H2的转发项吗？其他主机能否把数据发到H2？为什么？
    在这里插入图片描述
交换机用反向自学习方法建立转发表，即根据收到的帧的源地址和入端口生成一个转发项。
	S1建立的转发项是（MAC1，3）。（1分）
	S2建立的转发项是（MAC1，4）。（1分）
	
如果H2从不发送数据，交换机不能建立相关的转发表项。（1分）
	但是其他主机可以把数据发到H2，（1分）
	因为这时交换机以广播方式转发目的是H2的数据。（1分）
  1. IP分组的错误校验采用了首部校验，并不检验分组的数据部分，这样做的好处是什么？缺点是什么？
  • 这样做的好处是：首先，所有将数据封装在IP分组中的高层协议（如TCP），都有覆盖整个报文的校验和。因此，IP分组的校验和就不必再检验所封装的数据部分。（1分）其次，每经过一个路由器，IP分组的首部就要改变一次，但数据部分不改变。因此校验和只对发生变化的部分进行检验。若检验包含数据部分，则每个路由器必须重新计算整个分组的校验和，这就表示每一个路由器要花费更多的处理时间。（2分）
  • 这样做的缺点是：在IP分组转发过程中不能及时发现数据部分错误，只有在分组交付到目的地后才能发现数据部分错误。（2分）
  1. 什么是最大传送单元MTU？它和IP分组首部的哪个字段有什么关系？
MTU是指数据链路层帧的数据部分能容纳的最大字节数，例如以太网的MTU是1500。（2分）
MTU与IP首部的总长度字段有关系，IP分组装入帧中时，总长度不能超过MTU，否则需要分片。（3分）

Calculation Questions

  1. 某应用程序有500字节数据要发送。交到传输层要加上20字节的TCP首部；再交到网络层，要加上20字节的IP首部；最后交到以太网的MAC层，再加上18字节的首、尾部。试求数据的传输效率。若应用程序的数据为1000字节，数据的传输效率又是多少？
500字节数据，传输效率 = 500/（500+20+20+18）=89.6%	（3分）
1000字节数据，传输效率 = 1000/（1000+20+20+18）=94.5%	（2分）
  1. 某企业网使用RIP维护路由表。路由器A的路由表如下（左表），现在A收到邻居路由器B发来的路由信息如下（右表），试用距离向量算法更新A的路由表。

在这里插入图片描述

解答：

在这里插入图片描述

  1. 主机Ha向主机Hb连续发送了两个TCP报文段，序号分别是7000和8100，试问：
（1）第一个报文段携带了多少字节数据？
（2）Hb收到第一个报文段后发回的确认中确认号是多少？
（3）若Hb收到第二个报文段后发回的确认中确认号是9180，那么第二个报文段携带了多少字节数据？
（4）若Ha发送的第一个报文段丢失，第二个报文段到达了Hb，Hb在收到第二个报文段后向Ha发送确认，那么这个确认号应该是多少？（7分）

解答：

（1）携带数据量=8100-7000=1100字节						（1分）
（2）确认号=8100											（2分）
（3）第二个报文段携带数据量=9180-8100=1080字节		（2分）
（4）确认号仍是7000										（2分）
  1. 以下地址中的哪一个地址2.52.90.140匹配？请说明理由。

（1）0/4；（2）32/4；（3）4/6（4）80/4

2.52.90.140的二进制表示为0000 0010  0011 0100  0101 1010  1000 1100 
0/4  二进制标识为：    0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 
它的前四位0000正和和2.52.90.140的前四位相同，故前缀匹配 
32/4 二进制标识为：      0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 
它的前四位0010和2.52.90.140的前四位0000不相同，故前缀不匹配 
4/6   二进制标识为：   0000 0100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 
它的前六位0000 01和2.52.90.140的前六位0000 00不相同，故前缀不匹配 
80/4  二进制标识为：  0101 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 
它的前四位0101和2.52.90.140的前四位0000不相同，故前缀不匹配
  1. 有如下的4个/24地址块，试进行最大可能性的聚合
212.56.132.0/24
212.56.133.0/24
212.56.134.0/24
212.56.135.0/24

由于四个地址块前两个字节都相同，只需将每个地址块的第三个字节转换为二进制，如下：
212.56.10000100.0 212.56.10000101.0 212.56.10000110.0 212.56.10000111.0
所以聚合后的地址块为 212.56.132.0/22

  1. 某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0.该单位有4000台机器，分布在8个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一个地点分配一个子网掩码号，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值
1：129.250.0.0 最小值~最大值：129.250.0.1~129.250.0.254
2：129.250.1.0 最小值~最大值：129.250.1.1~129.250.1.254
3：129.250.2.0 最小值~最大值：129.250.2.1~129.250.2.254
4：129.250.3.0 最小值~最大值：129.250.3.1~129.250.3.254
5：129.250.4.0 最小值~最大值：129.250.4.1~129.250.4.254
6：129.250.5.0 最小值~最大值：129.250.5.1~129.250.5.254
7：129.250.6.0 最小值~最大值：129.250.6.1~129.250.6.254
8：129.250.7.0 最小值~最大值：129.250.7.1~129.250.7.254

Application Questions

某机构的局域网结构如下图，地址分配使用私有网络号172.16.1.0/255.255.255.0。根据所学，试为路由器R0的接口GE0/1、主机1~4分配IP参数（IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器），并说明理由。

在这里插入图片描述

根据网络号172.16.1.0/255.255.255.0，可知主机号为0~255，
	IP地址范围为172.16.1.0~172.16.1.255，
其中最大和最小的为特殊IP地址，不能分配，
所以可用于分配的IP地址范围为172.16.1.1~172.16.1.254，
	在此范围内为R0的接口GE0/1、主机1~4选择IP地址，保证不冲突即可。
子网掩码均为题目给出的255.255.255.0。
	为R0的接口GE0/1分配IP地址后，其值即为主机1~4的默认网关地址。为主机1分配的IP地址即为主机2~4的DNS服务器地址。

加油!

感谢!

努力!

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转载自blog.csdn.net/qq_46092061/article/details/124936128
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