《計算機網(wǎng)絡》謝希仁第一章概述復習資料(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章概述1.1 計算機網(wǎng)絡在信息時代的作用1.2 互聯(lián)網(wǎng)概述1.2.1網(wǎng)絡的網(wǎng)絡網(wǎng)絡(network)：由若干結點(node) 和連接這些結點的鏈路(link)組成。 結點可以是計算機、路由器、交換機、智能手機等?；ミB網(wǎng)（internet）：“網(wǎng)絡的網(wǎng)絡”，網(wǎng)絡之間通過路由器互連?；ヂ?lián)網(wǎng)（Internet）：起源于美國，把許多網(wǎng)絡連接在一起，現(xiàn)已發(fā)展成為世界上最大的、開放的國際性計算機互聯(lián)網(wǎng)。它采用 TCP/IP 協(xié)議族作為通信的規(guī)則，其前身是美國的 ARPANET。網(wǎng)絡把許多計算機連接在一起，而互聯(lián)網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡通過路由器連接在一起。與網(wǎng)絡連接的計算機常稱為主機。

2、互聯(lián)網(wǎng)是全球最大的特定互連網(wǎng)。1.2.2互聯(lián)網(wǎng)三個階段1. 第一階段是從單個網(wǎng)絡ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程。2. 第二階段的特點是組成了三級結構的互聯(lián)網(wǎng)。3. 第三階段的特點是逐漸形成了多層次ISP結構的互聯(lián)網(wǎng)。（ISP：互聯(lián)網(wǎng)服務提供者）1.2.3 互聯(lián)網(wǎng)的標準化工作制定互聯(lián)網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過以下三個階段：（1） 因特網(wǎng)草案(Internet Draft) 在這個階段還不是 RFC 文檔?；ヂ?lián)網(wǎng)草案的有效期只有六個月。（2） 建議標準(Proposed Standard) 從這個階段開始就成為 RFC 文檔（3） 互聯(lián)網(wǎng)標準(Internet Standard) 1.3 互聯(lián)網(wǎng)的組成1

3、.3.1互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分定義：由所有連接在互聯(lián)網(wǎng)上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。通訊方式： l 客戶（client）和服務器(server)方式。描述了進程之間服務和被服務的關系。（客戶和服務器都指計算機進程（軟件）l 對等連接（P2P）。雙方進行平等的、對等連接通信1.3.2互聯(lián)網(wǎng)的核心部分定義：由大量網(wǎng)絡和連接這些網(wǎng)絡的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務的（提供連接性和交換）。1. 路由器： 一種專用計算機。實現(xiàn)分組交換的關鍵構件，任務是轉發(fā)收到的分組。是核心部分最重要的功能。2. 電路交換的三種方式 (1) 兩部電話直接相連(2)

4、 多部電話兩兩直接相連(3) 用交換機連接多部電話經(jīng)過“建立連接（占用通信資源）通話（一直占用通信資源）釋放連接（歸還通信資源）”三個步驟的交換方式叫做電路交換3. 分組交換 采用存儲轉發(fā)技術 (1) 在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。(2) 每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構成分組，首部中含有地址等控制信息。(3) 分組交換網(wǎng)中的結點交換機根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉發(fā)到下一個結點交換機。(4) 用這樣的存儲轉發(fā)方式，最后分組就能到達最終目的地。(5) 接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。1.4 計算機在我國的發(fā)展1.5 計算機網(wǎng)絡的類別定義：計算機網(wǎng)絡主要是由

5、一些通用的、可編程的硬件互連而成的，而這些硬件并非專門用來實現(xiàn)某一特定目的。這些可編程的硬件能夠用來傳送多種不同類型的數(shù)據(jù)，并能支持廣泛的和日益增長的應用。l 以網(wǎng)絡范圍分類 廣域網(wǎng)（WAN）城域網(wǎng)（MAN）區(qū)域網(wǎng)（LAN）個人區(qū)域網(wǎng)（PAN）l 以使用者分類 公用網(wǎng) (public network)專用網(wǎng) (private network)把用戶接入互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡 - 接入網(wǎng)(AN)1.6 互聯(lián)網(wǎng)的性能1. 速率:是數(shù)據(jù)的傳送速率。速率的單位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s等2. 帶寬:數(shù)字信道所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”，單位是(bit/s)，一條通信鏈路的“帶寬”越寬，其所能傳輸

6、的“最高數(shù)據(jù)率”也越高。3. 吞吐量:在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。4. 時延:發(fā)送時延：發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)幀從結點進入到傳輸媒體所需要的時間公式：發(fā)送時延=數(shù)據(jù)幀長度（bit）/發(fā)送速率（bit/s）例題：假定有一個長度為100MB的數(shù)據(jù)塊（1MB=B，1B=8bit）。在帶寬為1Mbit/s的信道上連續(xù)發(fā)送（即發(fā)送速率為1Mbit/s），其發(fā)送時延是：傳播時延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間公式：發(fā)送時延=信道長度（m）/電磁波在信道上的傳播速率處理時延：交換結點為存儲轉發(fā)而進行一些必要的處理所花費的時間排隊時延：結點緩存隊列中分組排隊所經(jīng)歷的時延總時延：發(fā)

7、送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延之和時延帶寬積：時延帶寬積 = 傳播時延 X 帶寬往返時間RTT(Round-Trip Time)：從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到確認總共經(jīng)歷的時間5.利用率信道利用率：指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過）。完全空閑的信道的利用率是零。網(wǎng)絡利用率：全網(wǎng)絡的信道利用率的加權平均值。1.7 計算機網(wǎng)絡的體系結構1.7.1體系結構的形成系統(tǒng)網(wǎng)絡體系結構：SNA開放系統(tǒng)互連基本參考模型：OSI/RM國際化標準：TCP/IP1.7.2協(xié)議與層次劃分網(wǎng)絡協(xié)議(network protocol)：為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定組成要素：1

8、. 語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結構或格式2. 語義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應3. 同步：即時間實現(xiàn)順序的詳細說明分層好處多1 各層之間是獨立的2 靈活性好3 結構上可分割開4 易于實現(xiàn)和維護5 能促進標準化工作層數(shù)要適當1 差錯控制2 流量控制3 分段和重裝4 復用和分用5 連接建立和釋放1.7.3具有五層協(xié)議的體系結構l TCP/IP的四層結構 應用層、運輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡接口層l 五層協(xié)議 應用層(application layer) ：通過應用進程間的交互來完成特定網(wǎng)絡應用。運輸層(transport layer) ：向兩臺主機中進程之間的通信提供通用的數(shù)據(jù)傳輸

9、服務。傳輸控制協(xié)議TCP：提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，其數(shù)據(jù)傳輸單位是報文段用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP：提供無連接、盡最大努力的數(shù)據(jù)傳輸服務（不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕鋽?shù)據(jù)傳輸單位是用戶數(shù)據(jù)報。網(wǎng)絡層(network layer) ：分組轉發(fā)、路由選擇。IP。（互聯(lián)網(wǎng)是由大量的異構網(wǎng)絡通過路由器互相連接起來的。）數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) ：在兩相鄰結點間的線路上傳送以“幀”為單位的數(shù)據(jù)。物理層(physical layer) ：透明地傳送比特流。1.7.4實體、協(xié)議、服務和服務訪問點l 實體(entity)：任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。l 協(xié)議：控制兩個對等實

10、體進行通信的規(guī)則的集合。它是水平的，控制對等實體間的通訊規(guī)則。l 服務：是垂直的，由上層與下層間通過層間接口獲得。1.7.5TCP/IP的體系結構習題答案1-01 計算機網(wǎng)絡向用戶可以提供那些服務？答： 連通性和共享1-02 簡述分組交換的要點。答：（1）報文分組，加首部（2）經(jīng)路由器儲存轉發(fā)（3）在目的地合并1-03 試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優(yōu)缺點。 答： （1）電路交換：端對端通信質(zhì)量因約定了通信資源獲得可靠保障，對連續(xù)傳送大量數(shù)據(jù)效率高。（2）報文交換：無須預約傳輸帶寬，動態(tài)逐段利用傳輸帶寬對突發(fā)式數(shù)據(jù)通信效率高，通信迅速。（3）分組交換：具有報文交換之高效、迅

11、速的要點，且各分組小，路由靈活，網(wǎng)絡生存性能好。1-04 為什么說因特網(wǎng)是自印刷術以來人類通信方面最大的變革？答： 融合其他通信網(wǎng)絡，在信息化過程中起核心作用，提供最好的連通性和信息共享，第一次提供了各種媒體形式的實時交互能力。1-05 因特網(wǎng)的發(fā)展大致分為哪幾個階段？請指出這幾個階段的主要特點。答：從單個網(wǎng)絡APPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展；TCP/IP協(xié)議的初步成型 建成三級結構的Internet；分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)；形成多層次ISP結構的Internet；ISP首次出現(xiàn)。1-06 簡述因特網(wǎng)標準制定的幾個階段？答：（1）因特網(wǎng)草案(Internet Draft) 在這個階段還不是 RF

12、C 文檔。（2）建議標準(Proposed Standard) 從這個階段開始就成為 RFC 文檔。（3）草案標準(Draft Standard)（4） 因特網(wǎng)標準(Internet Standard) 1-07小寫和大寫開頭的英文名internet 和Internet在意思上有何重要區(qū)別？ 答：（1） internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）：通用名詞，它泛指由多個計算機網(wǎng)絡互連而成的網(wǎng)絡。；協(xié)議無特指（2）Internet（因特網(wǎng)）：專用名詞，特指采用 TCP/IP 協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)絡。區(qū)別：后者實際上是前者的雙向應用1-08 計算機網(wǎng)絡都有哪些類別？各種類別的網(wǎng)絡都有哪些特點？答：按范圍：（1）廣

13、域網(wǎng)WAN：遠程、高速、是Internet的核心網(wǎng)。 （2）城域網(wǎng)：城市范圍，鏈接多個局域網(wǎng)。 （3）局域網(wǎng)：校園、企業(yè)、機關、社區(qū)。 （4）個域網(wǎng)PAN：個人電子設備按用戶：公用網(wǎng)：面向公共營運。專用網(wǎng)：面向特定機構。1-09 計算機網(wǎng)絡中的主干網(wǎng)和本地接入網(wǎng)的主要區(qū)別是什么？答：主干網(wǎng)：提供遠程覆蓋高速傳輸和路由器最優(yōu)化通信。本地接入網(wǎng)：主要支持用戶的訪問本地，實現(xiàn)散戶接入，速率低。1-10 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x（bit）。從源點到終點共經(jīng)過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d（s），數(shù)據(jù)率為b(b/s)。在電路交換時電路的建立時間為s(s)。在分組交換時分組

14、長度為p(bit)，且各結點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要?。浚ㄌ崾荆寒嬕幌虏輬D觀察k段鏈路共有幾個結點。）答：線路交換時延：kd+x/b+s, 分組交換時延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)，其中(k-1)*(p/b)表示K段傳輸中，有(k-1)次的儲存轉發(fā)延遲，當s>(k-1)*(p/b)時，電路交換的時延比分組交換的時延大，當x>>p,相反。1-11 在上題的分組交換網(wǎng)中，設報文長度和分組長度分別為x和(p+h)(bit),其中p為分組的數(shù)據(jù)部分的長度，而h為每個分組所帶的控制信息固定長度，與p的大小無關。

15、通信的兩端共經(jīng)過k段鏈路。鏈路的數(shù)據(jù)率為b(b/s)，但傳播時延和結點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小，問分組的數(shù)據(jù)部分長度p應取為多大？（提示：參考圖1-12的分組交換部分，觀察總的時延是由哪幾部分組成。）答：總時延D表達式，分組交換時延為：D= kd+(x/p)*(p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b D對p求導后，令其值等于0，求得p=(xh)/(k-1)0.51-12 因特網(wǎng)的兩大組成部分（邊緣部分與核心部分）的特點是什么？它們的工作方式各有什么特點？答：邊緣部分：由各主機構成，用戶直接進行信息處理和信息共享;低速連入核心網(wǎng)。核心部分：由各路由器連網(wǎng)，負責為邊緣部

16、分提供高速遠程分組交換。1-13 客戶服務器方式與對等通信方式的主要區(qū)別是什么？有沒有相同的地方？答：前者嚴格區(qū)分服務和被服務者，后者無此區(qū)別。后者實際上是前者的雙向應用。1-14 計算機網(wǎng)絡有哪些常用的性能指標？答：速率，帶寬，吞吐量，時延，時延帶寬積，往返時間RTT，利用率1-15 假定網(wǎng)絡利用率達到了90%。試估計一下現(xiàn)在的網(wǎng)絡時延是它的最小值的多少倍？解：設網(wǎng)絡利用率為U。，網(wǎng)絡時延為D，網(wǎng)絡時延最小值為D0U=90%;D=D0/(1-U)->D/ D0=10 現(xiàn)在的網(wǎng)絡時延是最小值的10倍1-16 計算機通信網(wǎng)有哪些非性能特征？非性能特征與性能特征有什么區(qū)別？答：征：宏觀整體評

17、價網(wǎng)絡的外在表現(xiàn)。性能指標：具體定量描述網(wǎng)絡的技術性能。1-17 收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為2×108m/s。試計算以下兩種情況的發(fā)送時延和傳播時延： （1） 數(shù)據(jù)長度為107bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/s。（2） 數(shù)據(jù)長度為103bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/s。從上面的計算中可以得到什么樣的結論？解：（1）發(fā)送時延：ts=107/105=100s傳播時延tp=106/(2×108)=0.005s（2）發(fā)送時延ts =103/109=1µs傳播時延：tp=106/(2×108)=0.005s結論：若數(shù)據(jù)長度大而

18、發(fā)送速率低，則在總的時延中，發(fā)送時延往往大于傳播時延。但若數(shù)據(jù)長度短而發(fā)送速率高，則傳播時延就可能是總時延中的主要成分。1-18 假設信號在媒體上的傳播速度為2×108m/s.媒體長度L分別為：（1）10cm（網(wǎng)絡接口卡）（2）100m（局域網(wǎng)）（3）100km（城域網(wǎng)）（4）5000km（廣域網(wǎng)）試計算出當數(shù)據(jù)率為1Mb/s和10Gb/s時在以上媒體中正在傳播的比特數(shù)。解：（1）1Mb/s:傳播時延=0.1/(2×108)=5×10-10比特數(shù)=5×10-10×1×106=5×10-4 1Gb/s: 比特數(shù)=5×

19、10-10×1×109=5×10-1（2）1Mb/s: 傳播時延=100/(2×108)=5×10-7比特數(shù)=5×10-7×1×106=5×10-1 1Gb/s: 比特數(shù)=5×10-7×1×109=5×102(3) 1Mb/s: 傳播時延=/(2×108)=5×10-4比特數(shù)=5×10-4×1×106=5×1021Gb/s: 比特數(shù)=5×10-4×1×109=5×10

20、5(4)1Mb/s: 傳播時延=/(2×108)=2.5×10-2比特數(shù)=2.5×10-2×1×106=5×1041Gb/s: 比特數(shù)=2.5×10-2×1×109=5×107 1-19 長度為100字節(jié)的應用層數(shù)據(jù)交給傳輸層傳送，需加上20字節(jié)的TCP首部。再交給網(wǎng)絡層傳送，需加上20字節(jié)的IP首部。最后交給數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)傳送，加上首部和尾部工18字節(jié)。試求數(shù)據(jù)的傳輸效率。數(shù)據(jù)的傳輸效率是指發(fā)送的應用層數(shù)據(jù)除以所發(fā)送的總數(shù)據(jù)（即應用數(shù)據(jù)加上各種首部和尾部的額外開銷）。若應用層數(shù)據(jù)長度為10

21、00字節(jié)，數(shù)據(jù)的傳輸效率是多少？解：（1）100/（100+20+20+18）=63.3% （2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%1-20 網(wǎng)絡體系結構為什么要采用分層次的結構？試舉出一些與分層體系結構的思想相似的日常生活。答：分層的好處：各層之間是獨立的。某一層可以使用其下一層提供的服務而不需要知道服務是如何實現(xiàn)的。靈活性好。當某一層發(fā)生變化時，只要其接口關系不變，則這層以上或以下的各層均不受影響。結構上可分割開。各層可以采用最合適的技術來實現(xiàn)易于實現(xiàn)和維護。能促進標準化工作。與分層體系結構的思想相似的日常生活有郵政系統(tǒng)，物流系統(tǒng)。1-21 協(xié)議與服務有何區(qū)別？有何關系？

22、答：網(wǎng)絡協(xié)議：為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定。由以下三個要素組成： （1）語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結構或格式。（2）語義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。（3）同步：即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合。在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務，而要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層提供服務。協(xié)議和服務的概念的區(qū)分： 1、協(xié)議的實現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務。本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對上面的服務用戶是透明的。2、協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則。

23、但服務是“垂直的”，即服務是由下層通過層間接口向上層提供的。上層使用所提供的服務必須與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務原語。1-22 網(wǎng)絡協(xié)議的三個要素是什么？各有什么含義？答：網(wǎng)絡協(xié)議：為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定。由以下三個要素組成： （1）語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結構或格式。（2）語義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。（3）同步：即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。1-23 為什么一個網(wǎng)絡協(xié)議必須把各種不利的情況都考慮到？答：因為網(wǎng)絡協(xié)議如果不全面考慮不利情況，當情況發(fā)生變化時，協(xié)議就會保持理想狀況，一直等下去！就如同兩個朋友在電話中約會好，下午3點在公園見面，并且約定不見不散。這個協(xié)議就是很不科學的，因為任何一方如果有耽擱了而來不了，就無法通知對方，而另一方就必須一直等下去！所以看一個計算機網(wǎng)絡是否正確，不能只看在正常情況下是否正確，而且還必須非常仔細的檢查協(xié)議能否應付各種異常情況。1-24 論述具有五層協(xié)議的網(wǎng)絡體系結構的要點，包括各層的主要功能。答：綜合OSI 和TCP/IP 的優(yōu)點，采用一種原理體系結構。各層的主要功能：物理層 物理層的任務就是透明地傳送比特流。（注意：傳遞信息的物理媒體，如雙絞線、同軸電纜、光纜等，是在物理層的下面，當做第0 層。） 物理層還要確定連接電纜插頭的定義及連接法。數(shù)據(jù)