现代计算机网络考试复习资料全

现代计算机⽹络考试复习资料全
计算机⽹络总复习
第⼀章
1、计算机⽹络的产⽣和发展，实质上是计算机技术和通信技术相结合与发展的过程
2、计算机⽹络的发展历程分为3个阶段：⾯向终端的计算机通信⽹络；分组交换⽹；OSI 的确定到Internet。

3、什么叫计算机⽹络？其两级⼦⽹的功能各是什么？
计算机⽹络=计算机⼦⽹+通信⼦⽹，通信⼦⽹负责整个⽹络的纯粹通信部分，计算机⼦⽹是各种⽹络资源的集合。

通信⼦⽹由两个不同的部件组成，即传输线和交换单元。

4、⽹络的拓扑结构主要有总线型、环型、星型和⽹状结构。

分别画出上述拓扑结构⽰意图，并简述其优缺点。

所谓拓扑结构就是指⽹络中通信线路和站点（计算机或设备）的⼏何排列形式。

１、星形：各站点通过点到点的链路与中⼼站相连
优点：结构简单、建⽹易，故障诊断易，增加新节点易，监控易。

缺点：太依赖中⼼节点，可靠性低。

２、总线形：所有节点都连到⼀条主⼲电缆上
优点：安装简单⽅便，成本低，铺设电线最短。

缺点：故障诊断困难，总线故障会引起整个⽹络瘫痪，增加新节点难，监控难。

３、环形：各节点形成闭合的环，可实现任意两点间通信优点：容易安装和监控。

缺点：容量有限，环中任意⼀处故障都会造成⽹络瘫痪，增加新节点难。

４、树形：总线型和星型的综合。

５、⽹状：以上各种拓扑结构为基础的综合应⽤。

5、简述计算机⽹络的分类。

⼀、按照其覆盖的地理范围，计算机⽹络可以分为⼴域⽹（WAN,wide area network ）、城域⽹（MAN,metropolitan area network ）和局域⽹（LAN ，local area network ）。

⼆、按计算机和设备在⽹络中的地位分类
1、基于服务器的⽹络
●⼯作站/⽂件服务器模式
●客户机/服务器（C/S）模式：⼯作特点：⽂件从服务器被下
载到⼯作站上，然后在⼯作站上进⾏处理。

●浏览器/服务器（B/S）模式：主要特点：与软硬件平台⽆关
性，把应⽤逻辑和业务处理规则放在服务器⼀侧。

２、对等⽹络或称为对等式的⽹络（Peer to Peer）
●特点：灵活⽅便，但较难实现集中管理和控制，安全性低。

三、其他分类
１、按传输介质分类
●有线⽹：包括有线电话线⽹、电⼒线⽹、有线电视电缆⽹、
同轴电缆⽹、双绞线⽹、光纤⽹；
●⽆线⽹：包括⽆线电话⽹、语⾳⼴播⽹、⽆线电视⽹、微波
通信⽹、卫星通信⽹。

２、按通信⽅式分类
●点对点传输⽹络：数据以点到点的⽅式在计算机或通信设备
中传输。

星型⽹、环形⽹采⽤这种传输⽅式。

适⽤于⼤的⽹
络。

●⼴播式传输⽹络：数据在共⽤通信介质线路中传输。

⽆线⽹
和总线型⽹络属于这种类型。

适⽤于地理范围⼩的⽹络或保
密要求不⾼的⽹络。

３、按⽹络的使⽤的⽬的分类
●共享资源⽹：使⽤者可共享⽹络中的各种资源，例如，⽂件、
扫描仪、绘图仪、打印机以及各种服务。

●数据处理⽹：⽤于处理数据的⽹络，研究机构的科学计算机
⽹络、企业管理⽹。

●数据传输⽹：⽤来收集、交换、传输数据的⽹络。

例如，情
报检索⽹络和信息浏览等。

⽬前⽹络使⽤⽬的都不是单⼀的，⽽是综合型的
6、按地理位置划分，计算机⽹络可分为：⼴域⽹、城域⽹和局域⽹。

7、按计算机和设备在⽹络中的地位对计算机⽹络分类，可以划分为基于服务器的⽹路哦和对等⽹络。

8、计算机⽹络硬件系统是由服务器、客户机、通信处理设备和通信介质组成。

第⼆章
1、⽹络协议由以下3个要素组成：语法、语义和同步
为进⾏⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则、标准或约定即⽹络协议(network protocol)，简称为协议。

⽹络协议主要由以下３个要素组成：
●语法数据与控制信息的结构或格式。

●语义需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种
响应。

●同步事件实现顺序的详细说明
2、⽹络的体系结构：计算机⽹络和各层次及其协议的集合
3、第n层的实体在实现⾃⾝定义的功能时，只能使⽤n-1层提供的服务
4、接⼝就是上层实体和下层实体交换数据的地⽅，被称为服务访问点（SAP）。

每⼀个SAP
都有⼀个唯⼀的标识，成为端⼝（Port）或套接字（Socket）。

5、简述协议和服务的关系
●协议是“⽔平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规
则。

●服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接⼝提
供的。

●N层实体向N+1层实体能提供的服务:
1.N层实体提供的某些功能
2.从N-1层及其以下各层实体及本地系统得到的服务
3.通过与对等的N层实体的通信得到的服务
6、上下层实体之间交换的数据传输单元成为数据单元，数据单元有3种：协议数据单元、
接⼝数据单元和服务数据单元。

7、试画出OSI/RM 模型的层次结构，并简述各层的基本功能。

8、试画出TCP/IP 模型的层次结构，并简述各层的基本功能。

9、下述问题在OSI/RM 中的哪⼀层处理：
1）确定⼀接插件的机械尺⼨和电器特性； 2）将传输的数据划分为帧； 3）决定路由；
4）检察远程登陆⽤户⾝份的合法性； 5）将数据压缩和解压缩； 6）控制打印机打印头换⾏
10、⽐较OSI/RM 和TCP/IP 模型的⽐较及联系。

●相同点
1. 均以协议栈的概念为基础，协议之间彼此独⽴
2. 模型中各个层的功能基本相似
TCP/IP 与OSI 体系结构的对照●不同点
1. OSI 模型有7层； TCP/IP 模型则仅有4层
2. OSI 模型区分了服务，接⼝和协议的概念；TCP/IP 模型没有明确的区分
3. OSI 区分了物理层与数据链路层；TCP/IP 甚⾄没有分别提及这两层
4. TCP/IP 模型中⽹际层是⼀个接⼝，处在⽹络层和数据链路层之间
OSI 的体系结构
TCP/IP 的三个服务层次
5.OSI模型出现在协议发明之前，因此模型与协议间存在不符
合要求的服务规范。

但是由于它不偏向任何⼀种协议，通⽤
性更好；TCP/IP模型则相反，先出现协议，模型与协议匹
配良好但不适⽤于其他协议栈
6.OSI模型在⽹络层⽀持⽆连接和⾯向连接的通信，传输层仅
⽀持⾯向连接的通信；TCP/IP模型在⽹络层仅⽀持⽆连接
的服务，在传输层⽀持两种类型的服务
第三章
1、数据：数据通信中传输的⼆进制代码，是传输信息的载体
2、信息：是这些数据的内容和解释
3、信号：是数据在传输过程中的物理表⽰形式
●数据（Data）——数据通信中传输的⼆进制代码，是传输信
息的载体
●信息（Information）——数据的内容和解释
●信号(Signal)——数据在传输过程中的电磁波表⽰形式
1.模拟信号——随时间连续变化的物理量
2.数字信号——相对于时间和幅值⽽⾔都是不连续的，即离
散的物理量
4、简述数字信号与模拟信号的区别。

5、设⼀数据串为10110100，画出经过FSK、ASK、PSK(相对PSK和绝对PSK)条之后
的波形。

6、设⼀数据串为10110100，画出其对应的曼彻斯特和差分曼彻斯特编码（设初始状态为
⾼电平）。

7、按信号传输⽅向与时间的关系，发送⽅和接收⽅的通信有3种⽅式：单⼯、半双⼯和双
⼯。

8、在电话系统的⼲路中，若将n个⾳频级信号（每个带宽为4KHz）复⽤，警戒频带为1
KHz，问带宽⾄少需要多⼤？
9、交换技术按原理划分，可分为线路交换和存储转发交换两种技术。

其中存储转发交换⼜
可按转发的信息单位不同，分为报⽂交换和分组交换。

分组交换有两种常⽤的⽅法：数据报和虚电路。

10、线路交换包括3个过程：建⽴线路、传输数据和释放线路
11、简单⽐较线路交换和分组交换的区别。

12、简述虚电路的原理，并⽐较其与数据报的区别。

交换⼜称转接，是在多节点⽹络中，利⽤交换机等转接设备，在节点间建⽴临时连接,完成通信的⼀种技术。

●线路交换
●存储转发交换
1.报⽂交换
2.分组交换
1、线路交换
●电路交换必定是⾯向连接的。

●电路交换的三个阶段：
1.建⽴连接
2.通信
3.释放连接
●缺点
1.计算机数据具有突发性,这导致通信线路的利⽤率很低
2.建⽴物理线路所花时间较长
●优点
1.传输延迟短
2.⼀旦线路建⽴,就不会发⽣冲突
2、报⽂交换
●在20 世纪40 年代，电报通信也采⽤了基于存储转发原理
的报⽂交换(message switching)。

●报⽂为传输单位，存储转发交换节点需配置⼤容量的存储器。

●报⽂交换的时延较长，从⼏分钟到⼏⼩时不等。

●适⽤于⾼信息量的数据通信。

●现在报⽂交换已经很少有⼈使⽤了。

3、分组交换
●对报⽂交换技术的改进
●分组为传输单位，存储转发降低了对交换节点的存储容量的
要求，缩短了⽹络延迟
●适⽤于⼤型、⾼信息容量的数据通信
●两种⽅法
1.数据报—每个分组独⽴传输，分组可能经由不同的路径
到达接收站，需对数据报进⾏排序重组
2.虚电报—建⽴⼀条发送站和接收站之间的路径—虚电路
（不是⼀条专⽤线路，它可以与其他连接共享），所有
的分组都沿着这条虚电路按顺序传送
虚电路与线路交换的区别
线路交换是各交换节点为发送站和接收站建⽴⼀条专⽤的物理通路。

⽽虚电路⽅式是在交换节点之间建⽴路由，即在交换节点的路由表内创建⼀个表项。

当交换节点收到⼀个分组后，它检查路由表，按照其匹配项的出⼝发送分组。

因此虚电路不是⼀条专⽤线路，它可以与其他连接共享。

分组交换的优点
●⾼效—动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占⽤。

●灵活—以分组为传送单位和查找路由。

●迅速—不必先建⽴连接就能向其他主机发送分组；充分使⽤
链路的带宽。

●可靠—完善的⽹络协议；⾃适应的路由选择协议使⽹络有很
好的⽣存性。

分组交换带来的问题
●分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成⼀定的时延。

●分组必须携带的⾸部（⾥⾯有必不可少的控制信息）也造成
了⼀定的开销。

4、三种交换的⽐较
t
A B A B A B
13、光纤分为单模光纤和多模光纤两种。

14、分别采⽤奇校验和偶校验，计算下列数据的校验位：0010110；1010110。

在数据后填加⼀个奇偶位，可以检测出数据中奇数个错误
●奇校验
1011010 —— 10110101
●偶校验
1011010 —— 10110100
例：使⽤偶校验（“1”的个数为偶数）
10110101 ——>101101011
10110001 ——>101100010
15、设⼀⽣成多项式为g(x)=x4+x3+1，求g(x)所对应的⼆进制⽐特串。

传输数据为1101001，利⽤上述的⽣成多项式，计算CRC循环冗余码。

（要有计算过程）CRC码基本思想
●使⽤纠错码传数据，效率低，适⽤于不可能重传的场合；⼤
多数情况采⽤检错码加重传。

●校验和（checksum）加在帧尾，使带校验和的帧的多项式
能被G(x)除尽；收⽅接收时，⽤G(x)去除它，若有余数，
则传输出错
运算步骤：
●设G(x)为r 阶，在帧的末尾附加r 个0，使帧成为m ＋r 位，则相应的多项式是x r M (x)；
●按模2的除法⽤对应于G(x)的位串去除对应于xrM (x)的位串；
●按模2的除法从对应于x r M (x) 的位串减去余数（总是等于或⼩于1）。

结果就是要传送的带校验和的帧，叫多项式T(x)。

例如，求1011010的CRC 编码，设除数为10011,，则实际发送⽐特为：10110101111
16、
对于16位的数据，纠正其中单⽐特错误所需要的最⼩冗余⽐特是多少？
码字（codeword ）：⼀个帧包括m 个数据位，r 个校验位，n = m + r ，则此n ⽐特单元称为n 位码字。

海明距离（Hamming distance ）：两个码字之间不同的⽐特位数⽬。

例：0000000000 与0000011111的海明距离为5
●如果两个码字的海明距离为d ，则需要d 个单⽐特错就可以把⼀个码字转换成另⼀个码字；
●为了检查出d 个错（单⽐特错），需要使⽤海明距离为 d + 1 的编码；
●为了纠正d 个错，需要使⽤海明距离为 2d + 1 的编码；设计纠错码
1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1
1 0 0 1 1
0 0 1 0 1 1 0
1 0 1 0 1 0 1
1 0 0 1 1
0 0 1 0 1 0 0
1 0 0 1 1
0 0 1 1 1 0 0
1 0 0 1 1 1 1 1 1
●要求：m个信息位，r个校验位，纠正单⽐特错；
●对2m个有效信息中任何⼀个，有n个与其距离为1的⽆
效码字，因此有：(n + 1) 2m ￡ 2n。

利⽤n = m + r，得
到(m + r + 1) ￡ 2r，给定m，利⽤该式可以得出校正单⽐
特误码的校验位数⽬的下界
17、设传输数据为101101011，写出该数据的海明码。

（偶校验）
海明码
●码位从右边开始编号，从“1”开始；
●位号为2的幂的位是校验位，其余是信息位；
●每个校验位使得包括⾃⼰在内的⼀些位的奇偶值为偶数（或
奇数）。

●为看清数据位k对哪些校验位有影响，将k写成2的幂的
和
海明码⼯作过程
●每个码字到来前，接收⽅计数器清零；
●接收⽅检查每个校验位k (k = 1, 2, 4 …)的奇偶值是否正
确；
●若第k 位奇偶值不对，计数器加k；
●所有校验位检查完后，若计数器值为0，则码字有效；若计
数器值为m，则第m位出错。

●若校验位1、2、8出错，则第11位变反
●使⽤海明码纠正突发错误
1.可采⽤k个码字（n = m + r）组成k ′ n 矩阵，按列发
送，接收⽅恢复成k ′ n 矩阵
2.kr个校验位，km个数据位，可纠正最多为k个的突发
性连续⽐特错
例：数据：1 0 1 1 0 1 0
d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 位置：11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
海明码： 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0
d7 d6 d5 r8 d4 d3 d2 r4 d1 r2 r1
接收⽅接收到数据后，按照同样的规则进⾏奇偶校验得出新的r1，r2，r4，r8。

如果传输正确，对于偶校验来说，这4个新值都应为0。

假设第4位发⽣了错误，即接收到的数据为10101011000，那么接收⽅计算的结果是：r1=0，r2=0，r4=1，r8=0，4位组合起来为0100，即表⽰第4位出现了错误，然后把1取反，从⽽纠正了该错误。

18、简述退后n帧协议的思想及其窗⼝⼤⼩的约束条件。

退后N帧的⼯作原理
●在发送完⼀个数据帧后，不是停下来等待确认帧，⽽是可以
连续再发送若⼲个数据帧。

●如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送
数据帧。

●由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提⾼了。

●要求接收⽅的数据链路层必须按次序把分组交给⽹络层。

●当帧n的确认到达时，帧n-1,n-2等也都被⾃动确认。

退后N帧协议的思路
接收⽅将出错的帧及其后续帧⼀起丢弃，对出错的帧不发送确认帧；发送⽅在出错帧的确认帧超时后，从出错的帧开始重传所有已发送但未被确认的帧
时间
退后N帧协议窗⼝⼤⼩的约束条件
考虑最⼤发送窗⼝⼤⼩为8的情况：
●发送过程发送帧0~7帧；
●帧7的捎带确认最终返回到发送过程；
●发送过程发送另外8帧0~7，序号再次为0~7；
●现在帧7的另⼀个捎带确认到达。

问题：第⼆次发送的8帧是成功了还是全部丢失了？
解决⽅法：发送和接收窗⼝尺⼨⼩于2k，K（序列号的位数）19、简述选择重传协议的思想及其窗⼝⼤⼩的约束条件。

选择重传协议的⼯作原理
●允许接收过程接收并缓存坏帧或丢失帧后⾯的帧。

●接收⽅只把出错的帧丢弃，其后续帧保存在缓存中，向发送
⽅发送对出错帧的⾮确认帧（NAK）。

●如果落在窗⼝内并从未接收过，就接受此帧，并存储起来。

●直到⽐它序列号⼩的所有帧都按次序已经交给了⽹络层后，
此帧才提交给⽹络层。

选择重传协议的的思路
接收⽅发现有出错的帧后，只把该出错的帧丢弃，其后续帧保存在接收⽅的缓存中，并向发送⽅对出错帧的⾮确认帧，通知发送⽅。

发送⽅只要重传该出错帧，接收⽅正确接收到重传的出错帧后，再按帧的序列号重组并向上⼀层提交。

时间
选择重传协议窗⼝⼤⼩的约束条件
●发送窗⼝和接收窗⼝尺⼨⼤⼩相同—两个窗⼝的尺⼨≤2k 的⼀半，即2k-1
●发送窗⼝和接收窗⼝尺⼨⼤⼩不同—两个窗⼝尺⼨之和≤ 2k
20、⾼级数据链路控制HDLC 是⼀个⾯向位的协议，他⽀持半双⼯和全双⼯通信，⾯
向位的含义是协议把帧当作位流，⽽不是字节流。

21、 HDLC 定义了3种类型的帧，分别为信息帧、监控帧和⽆标号帧。

第四章
1、分别论述3种CSMA/CD 介质访问控制技术的控制过程，各⾃的优缺点。

载波侦听（Carrier Sense ）：站点在发送帧之前，⾸先侦听信道有⽆载波，若有载波，说明已有⽤户在使⽤信道，则不发送帧以避免冲突。

三种⽅式：
●坚持型CSMA （1-persistent CSMA ）●⾮坚持型CSMA （nonpersistent CSMA ）● p-坚持型CSMA （p-persistent CSMA ）（1）坚持型CSMA （1-persistent CSMA ）
●协议思想
1. 站点有数据发送，先侦听信道；
(a) (b) (c) (d)
2.若站点发现信道空闲，则发送；
3.若信道忙，则继续侦听直⾄发现信道空闲，然后完成
发送；
4.若产⽣冲突，等待⼀个随机时间，然后重新开始发送过
程
●优点
减少了信道空闲时间
●缺点
1.增加了发⽣冲突的概率;
2.⼴播延迟越⼤，发⽣冲突的可能性越⼤，协议性能越差（2）⾮坚持型CSMA（nonpersistent CSMA）
●协议思想
1.若站点有数据发送，先侦听信道；
2.若站点发现信道空闲，则发送；
3.若信道忙，等待⼀个随机时间重新开始发送过；
4.若产⽣冲突，等待⼀随机时间重新开始发送；
●优点
减少了冲突的概率,信道效率⽐1-坚持CSMA⾼
●缺点:
1.不能找出信道刚⼀变空闲的时刻
2.增加了信道空闲时间，数据发送延迟增⼤
3.传输延迟⽐1-坚持CSMA⼤
（3）p-坚持型CSMA（p-persistent CSMA）
●协议思想
1.若站点有数据发送，先侦听信道；
2.若站点发现信道空闲，则以概率p发送数据，以概率q
=1- p 延迟⾄下⼀个时间槽发送。

若下⼀个时间槽仍空
闲，重复此过程，直⾄数据发出或时间槽被其他站点所
占⽤
3.若信道忙，则等待下⼀个时间槽，重新开始发送
4. 若产⽣冲突，等待⼀随机时间，重新开始发送●折中⽅案：既能像⾮坚持型CSMA 那样减少冲突，⼜能像1-坚持型CSMA 那样减少媒体空闲时间的，适⽤于分槽信道（4）三种CSMA 协议的⽐较
2、令牌环介质访问控制多⽤于环型拓扑结构的⽹络，属于有序的竞争协议。

3、简述令牌环介质访问控制的操作过程。

●使⽤⼀个特殊的令牌帧，当某个站点有数据帧要发送时，必须等待标记为空的令牌帧到来，将令牌帧的空标记改为忙，并将数据帧发送到环上。

●发送的数据帧在环上循环的过程中，所经过的环上的各个站点都将帧上的⽬的地址与本站点的地址进⾏⽐较，若不等则直接传给后⾯的站点，若相等则将帧复制接收，然后继续传给后⾯的站点。

●发送的数据帧在环上循环⼀周后再回到发送站，由发送站将该帧从环上移去，同时将令牌的忙标记改为空标记，传给后⾯的站。

发送数据
（a ）不坚持CSMA （b ）1坚持
CSMA 发送数据
发送数据（c ）P 坚持CSMA
空令牌帧在环上循环，经过某站点时，若该站点有数据帧要发送则重复上述过程，若该站点没有数据帧发送则直接将
令牌帧传给下⼀个站点
令牌环的⼯作举例。