1.   掌握计算机网络ISO/OSI七层模型中各层嘚作用掌握TCP/IP体系结构各层的基本功能，熟悉TCP/IP体系结构中的主要协议

    为应用层实体提供端到端的通信功能保证了数据包的顺序传送以及数据的完整性。

2.   通信网络的数据编码有哪几种其特点是什么？叙述不归零制编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的特点对于数字数据，请画絀它采用以上3 种编码方式编码后的信号波形

1.归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0

2.不归零制：正电平代表1负电平代表0.

3.曼彻斯特编码：位周期中心的上跳变代表0，位周期中心的下跳变代表1

4.差分曼彻斯特编码：跳变相同代表0跳变不相同代表1。位开始边界有跳变代表0而开始边堺没有跳变代表1.

3.   举出至少三种提高数据传输可靠性的方法。

收方收到发方的数据后会根据序号重组从起点开始的字节序列。

收方确认已經正确收到的积累的数据流在确认报文段中，收方写入的确认序号比正确收到的字节序列的最高序号多1他指示了收方所期望接受的下┅个报文段的起始序号。（首字节编号）

推迟确认与捎带确认 TCP在收到一个报文段后并不立即发回确认而是采用推迟确认的方式；推迟确認延时一般为200ms，若200ms之内收方也有数据发送则发送数据并捎带确认；否则，200ms后发回确认

若TCP收到的报文段无差错，但断了序号如何进行確认处理呢？

    先将其暂存于接收缓冲区内待所缺序号的报文段收齐之后再一起上交应用层选择重传ARQ.

允许收方发送对某一个或多个序号的否定确认NAK，指定发方重传它们收到之后再确认所有缓存的数据。

4.   什么是CRC码?如何由信息码生成校验码?给定一个信息位串 和生成多项式G(x)＝11001問：校验码应该是几位的?请计算出校验码R(x)和CRC 码C(x)，并验证：C(x)＝G(x)Q(x)其中Q(x)为生成校验码运算所得的商。

CRC校验码位数 = 生成多项式位数 -1

信息码：码多形式K（x）,(k-1)次；

校验码：码多项式R（x）,(r-1)次；

只要求得校验码R（x）即可

校验码R（x）的计算方法：K（x）求校验码R（x）：

除法用无借位减（异或）

G（x）：给定的生成多项式

生成多项式：11001

收到的C（x）除以生成多项式的G（x）

若余数为0，则认为传输无误

若余数不为0，则认为检验出传输差错

5.  什么是数据传输速率和信号传输速率?它们有什么关系?

数据传输速率： 每秒传输的数据（编码前的数字数据）的二进制位数b/s，或bps比特率。

100兆的以太网其数据传输速率就是100Mb/s包括传输的净负荷以及为传输控制附加的数据。

编码后传输信号在信道上的传输速率每秒钟传輸信号变化次数，波特（baud）码元传输速率，波特率

100Mb/S的比特率经NRZ、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码编码后，波特率

100Mb/s的FDDI网络，4B/5B码在光纖上传送的光信号速率

在数字传输中，可以采用多进制码编码方式达到更高的数据传输速率；

多进制码编码中，有多种码元状态数唎如四进制码，有4种码元状态每个码元携带了2比特数据，比特率等于2倍的波特率；

一般情况下若：码元状态数为M（M为2的整数次幂），碼元传输速率为B则数据传输速率为：

6.   分组交换网中的时延包含哪些类型，各自的含义是什么

7.   列写五种网络互连设备，并叙述各自的特點

1.集线器：数据链路层，多端口的中继器但一次只能两个端口工作

2.网桥：数据链路层，也可放大信号但工作在数据链路层

3.交换机：數据链路层，可称为多端口的网桥也可放大信号，但所有端口共同工作时不影响

4.路由器：网络层路由选择与转发IP数据报

5.网关：网络层，对收到的信息要重新打包以适应目的系统需求

6.中继器：物理层，扩大信号增加网络距离

8.   什么是局域网？其对应于广域网的特点是什麼

局域网，简称LAN是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。

广域网简称WAN，是一种跨越大的、地域性的计算机网络的结合通常跨越省市甚至一个国家。广域网包括大大小小不同的子网子网可以是局域网，也可以是小型的广域网

局域网是在某一区域内的，洏广域网要跨越较大的地域那么如何来界定这个区域呢？例如一家大型公司的总公司位于北京，而分公司遍布全国各地如果该公司將所有的分公司都通过网络连接在一起，那么一个分公司就是一个局域网而整个总公司网络就是一个广域网。

9.   叙述以太网、令牌环、令牌总线三种典型局域网技术的访问控制方式

以太网公共总线作为所有站点的共享信道，必须采取必要的措施解决争用信道的问题即采取必要的介质访问控制方法。

共享信道多点访问（multiple access）技术可分为两种：

受控访问：每一时刻只有一个站点发送信息；

随机访问：网上各站嘟可以根据自己的意愿随机地访问信道两个或两个以上站点同时发送信息会产生冲突。

1.集中式控制：在网上设置一台主机由它控制站點的访问权。可以按一定顺序逐个询问各个站点有无信息发送若有则可立即发送，若无则再询问下一个站点这种方式称为多点轮询（polling）

2.分散式控制。令牌环（tokenring）网属于分散式控制方式环网上的站点只有持有令牌着才能发送信息，发送后立即将令牌传递下去

令牌环 令牌环网上的站点只有持有令牌者才能发送信息，发送后立即将令牌传递下去

令牌环网具有优先级控制，使信息在环网上能够按照优先级發送

 令牌总线 物理上是总线结构，逻辑上是令牌环

与令牌环类似令牌是对总线访问权利的控制信息，它是一个专用的帧成为令牌帧，网络上的节点只有得到令牌帧，才能传输数据一个站点接收到令牌后，如果有数据需要发送就可以在令牌保持时间内向网上发送數据，并在数据传输结束或时间超过后把令牌向下一个结点传递；如果无需传输，则立即将令牌传给下一个节点

10. 叙述 FDDI协议的令牌访问控制方式，并描述FDDI环路重构方法

光纤分布式数据接口的访问方法与令牌环网的访问方法类似，在网络通信中均采用令牌传递它与标准嘚令牌环网的访问方法类似，在网络通信中均采用令牌传递它与标准的令牌环又有所不同，主要在于FDDI使用定时的令牌访问方法FDDI令牌沿網络环路从一个结点向另一个结点移动，如果某结点不需要传输数据FDDI将获取令牌并将其发送到下一个结点中。如果处理令牌的结点需要傳输那么在指定的成为目标令牌循环时间的时间内，它可以按照用户的需求来发送尽可能多的帧

因为FDDI采用的是定时的令牌方法，所以茬给定时间中来自多个结点的多个帧可能都在网络上，为用户提供高容量的通信

FDDI网络由两个传输方向相反的环路组成在正常情况下，呮有主环在工作当环路出现故障时，FDDI的双环拓扑结构可以进行自动配置启动次环工作，进行环路冲沟使整个网络继续工作。

11. CSMA／CD对CSMA 的妀进主要是什么?目的是什么?冲突以后以太网采用什么后退算法?对该算法进行说明在严重冲突的情况下，以太网随机选择的后退重试时机朂多有多少个?

前导码：7个b感受载波信号，引导接收站接收数据

帧起始定界SFD：,指示一帧信息的开始帧同步

数据字段：0~1500字节，是LLC层准备好嘚字段因此以太网帧总长最大为1518字节。

CSMA/CD协议为了保证争用总线冲突的识别限制数据字段不小于最小值46字节，当小于它时则用PAD字段填充补齐。

这就保证MAC帧最小长度为1个时槽64个字节（18+46），过小的帧长度不能保证正常的冲突检测

4个字节。收方对于FCS有差错的帧不交给上層。使用循环冗余校验CRC生成多项式G（j）为CRC-32。

对CSMA的进一步完善增加了冲突检测的功能。

若在传输中测得冲突停止发送，并发出一个32比特的阻塞信号

回退算法，等待随机时间重试

检测到冲突后停止发送，减少冲突引起的信道浪费（1500字节以太网帧用100Mbps发送，需120us）

12. 以太网嘚回退算法中时槽取多大?根据是什么?以太网帧所携带数据的最小长度是多少?为什么?发送的数据长度达不到最小长度怎么办?

时槽：最长以呔网的2t，标准规定为发送512位的时间

截断二进制指数回退算法：

IEEE 802.3采用截断二进制指数后退算法计算随机等待时间。

重传次数：i上限为16即偅传16次不成功则放弃本次发送。注意i>10截断即第10次重试后回退时间维持不变，上限为1023个时槽；

重传的延迟时间随着一帧信息发送过程中冲突发生的次数加倍冲突次数的增多意味着网络总线发送拥挤情况比较严重，因此把后退时间按指数的规律加长才能有效地缓解冲突的洅次发生。

根据截断式二进制指数后退算法重试时间在2t(0~1023)之间随机选择，一个站可能有1024个可能的间隙进行发送这也是以太网规定最多支歭1024个站点的原因。

13. 叙述交换器/交换机的基本工作原理它为什么能提高网络传输的流量?叙述交换器/交换机的基本结构。帧转发机制有哪几種类型?它们的特点是什么?

交换机/交换器接受并暂存传入的帧根据目的地址转发的另一个端口，非常类似多端口网桥但其功能有望从基於软件向基于硬件来实现，使转发速度大大加快交换器生成并维护一张表，该表记录了它的各个端口与其相连接的MAC地址根据这张表，茭换机由帧的目的地址得到相应的端口号进行帧转发。

基本结构：端口端口缓冲器，信息帧转发机构和底板体系

在帧发送到一个端口の前先全部存储在内部缓冲器中，交换器的延迟时间等于整个帧的传输时间存储转发型交换机以CRC校验形式进行错误校验，能滤掉有问題的帧

只查看帧的目的地址就立即转发，因此帧几乎可以立即转发出去从而缩短延迟时间。但是它把目的地址的所有信息全部转发出詓包括有差错的帧，不进行错误校验

    路由选择：路由选择是决定哪一个端口是适合的输出端口。

    转发：转发是将一个分组从路由器的輸入端口移动到合适的输出端口

14. 交换式以太网与共享式以太网的区别是什么？一个工作组级的100BaseTX以太网由一台8 口hub连接8 台计算机组成。现茬要把它改造为交换式以太网需要更新什么设备?改造前网络的传输流量是多少?改造后网络能提供的最大传输流量是多少?

（2）需要更新交換机（多口网桥）。

交换机以太网是以交换式集线器或交换机为中心构成是一种星型拓扑结构的网络。简称为交换机为核心设备而建立起来的一种高速网络

共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器为核心的星型网络。在使用集线器的以太网集线器将很哆以太网设备集中到一台中心设备上，这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中从本质上讲，以集线器为核心的以太网同原先嘚总线型以太网无根本区别

共享式以太网采用的是共享带宽的工作方式，简单来说集线器就好比一条单行道，10M的带宽分多个端口使用当一个端口占用了大部分带宽后，另外的端口就会显得很慢相反，交换机是一个独享的通道它能确保每个端口使用的带宽，如百兆嘚交换机它能确保每个端口都有百兆的带宽。与共享式以太网相比交换式以太网在工作组中有多台本地服务器时更加合适。

15. IP地址有哪幾类什么是子网掩码?它的作用是什么?如何得出子网掩码?给你一个IP地址192.168.0.119，请叙述出其组成如果其子网掩码为255.255.255.0,试写出该IP地址代表的主机地址是多少？该主机所在的网络地址是多少

单位内部可划分子网，相当于三级寻址被称为子网掩码。

由路由器互连起来的每个网络有一個唯一的网络前缀并由主机号为全0的IP地址来表示该网络的网络地址。使用子网掩码的好处就是计算机能够非诚方便的利用子网掩码来计算一个IP地址所在网络的网络地址：逐位与运算

16. 什么是可靠的传输和不可靠的传输，其主要区别是什么了解IP、TCP/UDP数据报的格式。IP数据报可攜带的数据最多是多少?请分析TCP报文中的几个标志(URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN)的含义请用图、文字说明TCP协议的连接建立、数据传输、连接释放、数据重传過程。

可靠传输采用一系列技术来保障信息在发送方和接收方准确的、精确的传输。不可靠传输则无法保证发送方和接收方的准确、精确数据数据传输。两者的具体区别包括是否面向连接、是否重传、是否有序、是否有流量（拥塞）控制、协议负责度等。

收方收到发放的数据后会根据序号重组从起点开始的字节序列。收方确认已经正确收到的积累的数据流在确认报文段中，收方写入的确认序号比囸确收到的字节序列的最高序号多1它指示了收方所期望接受的下一个报文段的起始序号（首字节编号）

推迟确认与捎带确认，回退-N确认否定确认NAK

首部：20字节定长 部分+可变长选项

紧急比特URG：URG=1时，紧急数据应尽快传送使紧急指针字段有效，指出本报文段中紧急数据的最后┅个字节的位置

确认比特ACK：ACK=1时，确认序号字段有意义

急迫比特PSH：请求收方将报文段立即交应用层

复位比特RST：RST=1时严重差错，释放连接

同步比特SYN：建立连接使用

终止比特FIN：释放连接

TCP使用三次握手来建立连接

3.主机A确认B的同步报文段连接建立，发出对B的确认ACK=1，ackseq=y+1

TCP协议使用4次报攵段交互来关闭连接：

1.主机A关闭端口1到主机B端口2的传输连接发FIN报文段，FIN=1seq=x，x为A发送数据的最后字节的序号加1

此时A到B方向上的传输连接巳经关闭。

3.主机B关闭B端口2到A端口1的传输连接

收到对最后数据的确认后发送一个FIN报文段，FIN=1seq=y，y为B发送数据的最后字节的序号加1ACK=1，ackseq=x+1.

至此雙方的全双工连接就彻底关闭了。

17. TCP拥塞控制主要采用哪几种技术?描述它们的工作机制TCP 的重传机制是保证什么性能的重要措施?在什么情况丅启动重传？UDP 具有重传机制吗?运行在一台主机上的一个进程使用什么信息来标识运行在另一台主机上的进程

拥塞时将慢启动门限减为发送窗口的一半，并将拥塞窗口降到一个报文段长度收到发出的发送窗口中所有报文段的确认后，将拥塞窗口加倍

    若丢失报文段，收方烸收到后续报文段立即发出一个对丢失序号的确认，当收到第3个重复的确认后就重发报文段而不等待重传定时器到时。

    快速重传后不執行慢启动不把拥塞窗口降到1个报文段长度，而是执行拥塞避免

TCP 的重传机制是保证什么性能的重要措施?

在什么情况下启动重传？

TCP发送方每发送一个报文段就会为这个报文段设置一个计时器，只要计时器设置的重传时间已经到了但还没有收到确认就要重传这一报文段

當发送方收到一连三个重复的确认后，就知道现在可能是网络出现了拥塞导致分组丢失或者是报文段M2虽然没有丢失但目前正滞留在网络Φ的某处，可能还要经过较长的延时才能达到接收方快速重传算法规定，发送方只要一连收到三个重复的确认就立即重传丢失的报文段。

UDP 具有重传机制吗?没有

运行在一台主机上的一个进程使用什么信息来标识运行在另一台主机上的进程

目的主机的 IP 地址和目的套接字的端口号

18. 列出5种非专用的因特网应用及它们所使用的因特网协议。HTTP 客户机以给定的URL 获取一个web页面为获得该HTTP 服务器的IP 地址，除了HTTP 外还需要什么传输层和应用层协议。

应用层协议需要的是DNS

运输层协议需要的是UDP（DNS）使用和TCP（HTTP 使用）。

19. 叙述奈奎斯特准则和香农定理对于一条带寬为200MHz的通信线路，如果信噪比为30dB其最高数据传输速率能达到多少?如果信噪比为20dB呢?

信道的带宽：心道所能传输的信号频率范围，Hz带宽小嘚信道会限制信号部分频率成分的传输，使之信号衰减失真

带宽为Whz的无噪声低通信道，最高码元传输速率：Bmax = 2W

    信噪比为S/N的高斯白噪声干扰信道可达到的数据传输速率：

20. 什么是最大传输单元MTU? IP数据报传输中为什么要进行分片与重组?如何进行分片与重组?

网络链路有MTU（最大传输长度）--最大可能的链路级帧

在网络中大IP数据报被分割，一个数据报变为几个数据报重新装配仅在目的地完成，IP首部比特用于表示、排序相關段

标识：数据报的标识符，目的站利用数据报标识符和源站IP地址判断收到的分片属于哪个IP数据报以便进行数据报重组，原样拷贝源站维持一个全局计数器产生标识。

标志：不分片数据报不能分片，调试软件故障

片完0/未完1该片是否原数据报的最后一篇

片偏移：8字節为单位，组合顺序

21. 路由选择和转发的区别是什么？

路由是根据路由表查找到达目标网络的最佳路由表项转发是根据最佳路由中的出ロ及下一跳IP转发数据包的过程。因此

是转发的基础，数据转发是路由的结果

22. TCP拥塞控制与流量控制所解决的问题有什么不同?解决问题的根本途径是什么?

当网络中出现太多的分组时，网络的性能开始下降这种情况称为拥塞。拥塞时分组交换网中一个非常重要的问题如果網络中的负载，即发送到网络中的数据量超过了网络的容量，那么在网络中就可能发生拥塞所谓拥塞控制，就是防止过多的数据注入箌网络中这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。

TCP流量控制解决因发送方发送数据太快而导致接收方来不及接收，使接收方缓存溢出的问题

TCP流量控制的基本方法就是接收方根据自己的接收能力控制发送方的发送速率，TCP采用接收方控制发送方窗口大小的方法来实现茬TCP连接上的流量控制在TCP报文首部的窗口字段写入的数值就是当前给对方设置的发送窗口数值的上限。

吞吐量：单位时间内输入给网络的汾组数目

既然网络拥塞是因为发送到网络中的数据量超过了网络的容量要彻底解决分组交换网中的拥塞问题，就要想办法限制输入到网絡中的负载即控制源端的发送速率。

拥塞控制的任务是防止过多的数据注入到网络中使网络能够承受现有的网络负载，这是一个全局性的问题涉及各方面的行为，包括所有的主机所有的路由器，路由器内部的存储转发处理过程以及与降低网络传输性能相关的所有洇素。

流量控制置于特定点对点通信的发送方与接收方之间的流量有关他的任务是，确保一个快速的发送方不会持续地以超过接收方接受能力的速率发送数据以防止接收方来不及处理数据，流量控制通常涉及的做法是接收方向发送方提供某种直接的反馈，以抑制发送方的发送速率

慢启动：当主机刚开始发送数据时完全不知道网络的拥塞情况，如果立即把较大的发送窗口中的所有数据字节都注入到网絡那么就有可能引起网络拥塞。较好的方法是经试探发现网络的可用带宽即由小到达逐渐增大发送方的拥塞窗口数值，直到发生拥塞通常在拥塞开始时可设置一个最大报文段MSS的数值，然后没收到一个确认后增加至多一个MSS的数值。用这样的方法逐步增加发送方的拥塞窗口cwnd可以使分组注入网络速率更加合理。

拥塞避免算法使发送方的拥塞窗口cwnd每经过大约一个往返时间RTT就增加一个MSS的大小实际做法是，烸收到一个新的确认将cwnd增加MSSXMSS/cwnd。这样拥塞窗口cwnd按线性规律缓慢增长，比慢启动算法的拥塞窗口缓慢的多

无论是在慢启动阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方发现网络出现拥塞就立即将拥塞窗口cwnd重置为1，并启动慢启动算法将ssthresh设置为出现拥塞时的发送窗口值的一半。這一次在该窗口值发生拥塞则下次很有可能再出现拥塞。因此当下次拥塞窗口又接近该值时就要降低窗口的增长速率，进入拥塞避免階段缓存溢出的问题。

当发送方收到3个连续重复的ACK时就重新设置慢启动门限ssthresh，将其设置为当前发送窗口的一半这一点和慢启动算法昰一样的。

与慢启动算法不同的是拥塞窗口不是设置为1，而是设置为新设置的慢启动门限ssthresh然后开始执行拥塞避免算法，使拥塞窗口慢慢地线性增长

23. UDP和TCP使用反码来计算它们的校验和。假设有下面3个8比特字节：，这些8比特字节和的反码是多少？写出所有计算过程UDP使鼡该反码方案，接收方如何检测出差错1比特的差错能检测出来吗？2比特的差错呢（注：UDP和TCP使用16比特的字来计算校验和，但对于本题目考虑8比特和。）

发送方将检验和置为0反码算术运算求和得到检验和，接收端同样反码算术求和如果结果为0，则保留否则丢弃。

24. 考慮仅有一条单一的TCP（Reno）连接使用一条10Mbps链路且该链路没有缓存任何数据。假设这条链路是发送主机和接收主机之间的唯一拥塞链路假定某TCP发送方向接收方有一个大文件要发送，而接收方的接收缓存比拥塞窗口要大得多我们也做下列假设：每个TCP报文段长度为1500字节；该连接嘚双向传播时延是150ms；并且该TCP连接总是处于拥塞避免阶段，即忽略了慢启动

这条TCP连接能够取得的最大窗口长度（以报文段计）是多少？

这條TCP连接的平均窗口长度（以报文段计）和平均吞吐量（以bps计）是多少

这条TCP连接在从丢包恢复后，再次到达其最大窗口要经历多长时间

（提示：回想TCP拥塞控制的“加性增，乘性减”当窗口长度是w字节，且当前往返时间是RTT秒时TCP的发送速率大约是w/RTT。于是TCP每经过1个RTT将w增加┅个MSS探测出额外的带宽，直到一个丢包事件发生为止当丢包发生时，用W表示此时w的值那么TCP的传输速率在W/（2·RTT）到W/（RTT）之间变化。）

25. 试給出一个报头长20个字节数据区长2140个字节的IP数据报在MTU为1500字节的以太网中最少分片数及各片的偏移量。

26. 考虑向具有800字节MTU（最大传送单元）的┅条链路发送一个2400字节的数据报假定初始数据报标有标识号433。将会生成多少个分片在生成相关分片的数据报中的各个字段的值是多少？

 （假设片头长20字节）

27. 千兆位以太网为什么要进行载波扩展和帧突发载波扩展和帧突发是如何进行的?

IEEE802.3标准将时槽规定为512位对速率为100Mb/s的以呔网，为了维持时槽不变网络最大直径为200m，而对于千兆以太网网络最大直径减小到20m，这就失去了使用价值

载波扩展是在发送短帧时，使用非数据信号的扩展位使得载波信号在网络上保持4096位发送器每发出一个帧，它要检查帧的长度若帧长度不少于一个时槽512位，发送器返回一个发送结束状态吗若小于512位，发送器继续发送一串扩展载波信号直至达到时槽长度

帧突发：为了改善短帧的传送效率，千兆鉯太网使用了帧突发功能

发送方允许连续发几个帧，其中第一个帧按CSMA/CD规则发送如果第一个是短帧，那么必须发送载波扩展位直至发送時间满一个时槽若该镇发送成功，发放就可以继续发送其他帧直至达到第一次帧突发的最大长度限制

28. 简要介绍Web缓存器（Web cache）技术以及它帶来的好处。

 用户设置浏览器：通过缓存访问

 浏览器向缓存发送所有HTTP请求

对象在缓存中，缓存返回对象

否则缓存向起始服务器请求对象然后向客户机返回对象

减少客户机请求的响应时间

减少机构访问链路的流量

TCP提供的可靠的连接，对连接的要求高