计算机网络期末复习

计算机网络

网络核心和网络边缘

网络边缘(network edge）：
由所有接在互联网上，供用户直接使用的主机组成----用于通信和资源共享
包括很多端系统

网络核心（network core）：
由大量的网络和连接这些网络的路由组成----提供连通性和交换服务
路由器(网络层)和交换机（链路层）

有导媒体和无导媒体

有导媒体：双绞线（copper）、同轴电缆（coax）、光纤（fiber）
无导媒体：广播、无线电波、微波（microwave）、卫星（satellite）、WIFI
自顶向下

Internet协议栈有那些层，每层的功能以及协议

自顶向下
应用层：支持网络应用。HTTP协议，SMTP协议，FTP协议。单位：报文（message）
传输层：进程间的逻辑通信。TCP协议，UDP协议。单位：报文段（segment）
网络层：主机间的数据通信，包括路由选择。IP，路由协议。单位：数据报（datagram）
数据链路层：相邻结点间的数据传输。以太网协议，ppp协议。单位：帧（frame）
物理层：传输比特流。单位：比特bit

HTTP的非持久链接和持久连接

HTTP是无状态的
HTTP的非持久链接：HTTP1.0 通过TCP链接，客户端每次之多链接一个对象，之后连接关闭。下载包含有多个对象需要建立多个链接
响应时间=2RTT+文件传输时间

非持久连接的工作过程：

• 建立连接：客户端向HTTP服务器发送连接请求，HTTP服务器在对应的80端口上等待客户端的连接请求，一旦接收到请求建立两者间的TCP连接，通知客户端继续你的操作。
• 客户端发送HTTP请求消息给服务器。 其中包含html页面的名字。
• HTTP服务器接收请求消息，从服务器主机内存或硬盘拿出请求实体response massage（也就是打包的HTML页面）返回给客户端
• 关闭TCP连接
• 客户端解析response massage，发现里面有10个图片文件的地址
• 继续前5步的操作根据图片地址取得服务器的图片文件

HTTP的持续链接：HTTP1.1 通过TCP链接，多个对象可以使用单一的链接传输内容
经历一个RTT延迟

FTP

FTP文件传输协议
能够与远程主机传输协议
ftp服务器端口号21

FTP在工作时使用两个并行的TCP链接：

• 控制连接（端口号21）
  监听21端口，等待客户连接，建立在这个端口上的链接称为控制连接
  控制连接用来控制信息（连接请求，传送请求等），并且控制信息都以7位ASCII格式传送。
  FTP客户发出是请求，通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接并不用来传送
  文件。在传送文件时还可以并发使用控制连接，因此它在整个会话期间是一直开着的。
• 数据连接（端口号20）
  服务器端的控制进程在接收到FTP客户发来的文件文件传输请求之后，就创建了“数据传送进
  程” 和“数据连接”。
  数据连接用来连接客户端和服务端的数据传送进程，数据传送进程实际完成的传送，在传送
  完毕后关闭“数据传送连接”，并且结束运行。

Web Cache（proxy server）

web缓存（代理服务器）
目标：客户端请求不需要访问原始的服务器
用户可以设置浏览器，cache缓存既可以充当客户端又可以充当服务器端，通过ISP安装
优点：
减少客户请求的响应时间
减少链路上的通讯量
让比较差的内容提供商有效的传递内容

如何保证我们获得的信息是最新的信息：
在代理服务器中有一个时间，会定期和原始服务器进行时间对比，如果两者时间不一致就进行内容的更新。

计算校验和

UDP校验和
目标：检测传输段中的错误，例如反转位
4个字节
发送端：
1.将段内容(包括头字段)视为16位整数序列校验和
2.段内容的加法(一个的补和)
3.发送方将校验和值放入UDP校验和字段

接收端：
1.计算接收端的校验和
2.检查计算的校验和是否等于校验和字段值
不等于：出错 等于 ：不一定没有错误
二进制相加，多出的位加到最低位
按位取反得到校验和

路由器的结构

结构上看，路由器由路由选择和分组转发两部分构成
三种交换技术：
基于内存（memory）：两次经过总线，总线经过内存，效率最低
基于总线（bus）：一次占用总线，效率较高
基于互联网络（crosbar）：并行，多个节点同时交换，效率最高

CRC计算

循环冗余码
多项式G(x)阶为r（位数-1），传送数据M加r个零，模2除，与G(x)做异或（同0异1），所得余数为帧检验序列FCS，余数为0，无差错，接受。

分组交换与电路交换

电路交换:
三个阶段：建立连接、数据传输、连接释放
优点：传输速度快、高效、通信时延小
缺点：资源利用度低、灵活性差、建立连接时间长、难以规格化

分组交换：
采取存储转发的机制
优点：
设计简单、资源利用率高
缺点：
不具有实时性、存在时延、会造成通信阻塞、存在无用的重复数据、出现丢包的情况

GBN、选择重传、TCP可靠传输

可靠传输：发送端发送啥，接收端接受啥

GBN

后退N帧协议
发送窗口大小>1，接受窗口=1
以流水线的工作方式，连续发送包的。接收方采用累积确认的方式（N以及N以前的报都正确接收），发送方为发送最早的包启用计时器，当超市以后所有未被确认的包都需要重传，乱序包直接丢掉

选择重传协议

发送窗口大小>1，接受窗口>1
以流水线的工作方式，连续发送包的。接收方采用单独确认的方式（N号包已正确接收），为每个未被确认的包都启用计时器，仅重传未被确认的包。接收到乱序的包，缓存。发送窗口不能大于序号空间的一半。

TCP的可靠传输

校验，序号，确认， 重传
重传时间RTTs：加权平均往返时间
快速重传技术：冗余ACK
以流水线的工作方式，连续发送包的。这里的ACK(N)表示N以前的都正确接收，希望得到第N个包，如果出现乱序的包将其缓存，并采用累积确认的方式，发送方为最早未发送的包启用计时器。TCP回复ACK情况有四种：

• N个包以前都正确到达，需要等待500ms后，回复ACK进行确认
• 如果在等待的500ms过程中来了一个包，立即回复累计确认的ACK
• 如果发现N个包中出现乱序，发送重复的ACK
• 如果等待的500ms过程中，来了一个包将原来缺少的包填上，使它不再乱序，回复ACK

TCP的拥塞控制，拥塞窗口的变化

ssthresh阈值
1.慢开始和拥塞避免（到0）
2.快重传和快恢复（到阈值）

例题：Assuming TCP Reno is protocol experiencing the behavior show picture, answer the following question.

1，Identify the intervals of time when TCP slow start is operating.(标识TCP慢启动操作的时间间隔)

答：慢启动运行的时间间隔为[1,6]和[23,26]

2，Identify the intervals of time when TCP congestion avoidances is operating.(标识TCP拥塞避免操作的时间间隔)

答：拥塞避免操作的时间间隔为[6,16]和[17,22]

3，After the 16th transmission round, is segment loss detected by a triple duplicate ACK or by a timeout?

（在第16轮传输后，数据包的丢失是因为检测三重重复ACK，还是发生超时？）

答：在第16轮传输后，数据包丢失被一个三重重复的ACK识别而产生的。如果存在超时，则拥塞窗口大小将降至1。

4，After the 22nd transmission round, is segment loss detected by a triple duplicate ACK or by a timeout?

（在第22轮传输后，数据包的丢失是因为检测三重重复ACK，还是发生超时？）

答：在第22轮传输后，检测到超时导致的段丢失，因此拥塞窗口大小设置为1。

5，What is the initial value of Threshold an the first transmission round?

（第一轮传输的初始阈值是多少?）

答：32

6，What is the value of Threshold an the 18th transmission round?

（第18轮传输的门槛值是多少?）

答：21（在16th时出现拥塞，阀值变为峰值的一半，也就是42的一半）

7，What is the value of Threshold an the 24th transmission round?

（第24轮传输的阈值是多少?）

答：13（26/2）

8，During what transmission round is the 70th segment sent?

（第70个包是在哪一轮传输发送出去的）
答：第7轮传输发送出去的（具体计算如下图）
9.Assuming a packet loss is detected after the 26th round by the receipt of a triple duplicate ACK, what will be the values of the congestion-window size and of Threshold?
（假设在第26轮之后通过三重重复ACK检测到数据包丢失，那么拥挤窗口大小和阈值是多少?）

答：当发生丢失时，拥塞窗口和阈值将被设置为拥塞窗口(8)当前值的一半。因此阈值和窗口的新值将为4。

IP地址的分配，子网划分*

1.现在的ip网络要求使用32位地址，以点分十进制表示：127.0.0.1
地址格式：IP地址=网络地址值+主机地址
IP地址=主机地址+子网地址+主机地址
2.在一个子网中要求网络地址相同，主机地址不同。下图中使用的是C类地址，前三个字节是网络地址，最后一个字节是主机地址

链路状态路由算法

迪杰斯特拉：
C(x,y)成本呢
D(v）最低费用
p(v)前一个结点
N‘已有节点

信道划分包括哪些协议*

静态

• 频分多路复用（FDM）
• 时分多路复用（TDM）
• 波分多路复用（WDM）
• 码分多路复用（CDM）

随机访问包含哪些协议？特点*

动态

• ALOHA协议
  随机接入系统
  优点：单个活动节点可以连续传输全速率的信道，高度分散，简单
  缺点：碰撞，浪费信道，存在空闲信道，
  纯ALOHA：
  时隙ALOHA：
• CSMA协议：
  载波侦听多路访问：要传输的站点首先听一听介质上是否有其他站点在传输(载波侦听)。 如果介质忙，那么必须等待；如果不忙，则传输。冲突之后需要后退并重传。
• CSMA/CD协议
  载波侦听多路访问/碰撞检测:边发边听，带有冲突检测，用于有线网
• CSMA/CA协议
  载波侦听多路访问/碰撞避免:通过信道预约的方式来确保不会发生冲突。用于无线网

DHCP协议的工作过程 4p50

应用层协议，使用客户/服务器的方式，通过广播进行交互，基于UDP
提供即插即用联网的机制
四个步骤
1.主机广播DHCP发现报文
2.DHCP服务器广播DHCP请求报文
3.主机广播DHCP请求报文
4.DHCP服务器广播DHCP确认报文

交换机自学习机制

交换机和路由器的区别

TCP和UDP区别

1.TCP服务：是可靠的，具有流量控制和拥塞控制，面向连接的传输服务。为了给TCP提供安全性保证，可以在它的上面加上SSL协议

2.UDP服务：面向非连接的不可靠的服务，DNS，SNMP使用UDP协议

3.共同点：两者都不提供时延保证，带宽保证和安全性保证

AS内和AS间路由选择协议

AS内选路协议（内部网关协议IGP）

• RIP路由信息协议：
  每条链路费用2，看跳数，应用层进程，UDP，基于距离向量算法
• OSPF开放最短路径优先协议：
  开放式的，使用链路状态算法的协议，向所有路由器广播链路状态，迪杰斯特拉算法
  安全性，可鉴别MD5，允许使用多条路径

AS间选路协议（BGP）
AS内iBGP，AS间eBGP

• iGRP：
• eBGP：前缀可达信息

分组交换网络中时延和传播时延的计算

四个种类，区分传输时延和传播时延的计算

• 传输时延：将分组的所有比特推向传播链路所需的时间
  发送时延=分组长度/带宽（L/R）
• 传播时延：一个比特从链路一段到另一端所需时间
  传播时延=信道长度/传播速率（d/s)
• 处理时延
• 排队时延
  总时延：相加。