不容错过的计算机网络知识点解密！

第一章

1.服务：指网络中各层为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的。
    包括面向连接服务、无连接服务、可靠服务、不可靠服务。

2.协议：是计算机⽹络相互通信的对等层实体之间交换信息时必须遵守的规则或约定的集合。
⽹络协议的三个基本要素：语法、语义和时序。

3.接口：上下层之间交换信息通过接口来实现。一般使上下层之间传输信息量尽可能少 ，这样使两层之间保持其功能的相对独立性。
  硬件接口： 在物理层面，接口通常指的是硬件设备之间的连接点，它规定了设备之间如何物理连接。
  软件接口： 在软件层面，接口通常指的是两个软件模块或系统之间的交互点。软件接口定义了模块之间的通信规则和数据交换方式。
  网络接口： 在网络层面，接口通常指的是连接网络的设备（如计算机、路由器、交换机等）与网络媒体之间的接口。

4.网络体系结构：是指计算机网络的整体结构和组织方式。它描述了网络中各个组件之间的关系和功能分配。

5.OSI七层模型
从低到高：

（1）物理层：物理层的任务就是为上层提供一个物理的连接，以及该物理连接表现出来的机械、电气、功能和过程特性，实现透明的比特流传输。
（2）数据链路层：数据链路层负责在2个相邻的结点之间的链路上实现无差错的数据帧传输。实现的主要功能有：帧的同步、差错控制、流量控制、寻址、帧内定界、透明比特组合传输等。
（3）网络层：网络层的主要任务是为要传输的分组选择一条合适的路径，使发送分组能够正确无误地按照给定的目的地址找到目的主机，交付给目的主机的传输层。
（4）传输层：传输层的主要任务是通过通信子网的特性，最佳地利用网络资源，并以可靠与经济的方式为2个端系统的会话层之间建立一条连接通道，以透明地传输报文。
（5）会话层：在会话层以及以上各层中，数据的传输都以报文为单位，会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立以及维护应用之间的通信机制。
（6）表示层：提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩、加密和解密等工作都由表示层负责。
（7）应用层：这是OSI参考模型的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需求，以及提供网络与用户软件之间的接口服务。

6.TCP/IP四层参考模型
（1）应用层：负责为用户提供所需要的各种服务，如HTTP协议、SMTP协议等。这一层的主要任务是处理特定的应用程序细节。
（2）传输层：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及数据的完整性。主要协议有可靠的TCP协议和高效的UDP协议。
（3）网际层：主要解决主机到主机的通信问题，负责寻址（准确找到对方设备）的IP协议。
（4）网络接口层：它主要负责在相邻节点之间提供可靠的数据传输，并将物理层提供的比特流转换为逻辑上的帧。

第三章

停止等待协议和滑动窗口协议是两种不同的数据链路层协议。

●采用三个比特位给分组编序号，则序号为0~7。
●发送方窗口的尺寸：[1,2^(比特位数-1)]。
●接收方窗口的尺寸：（1，发送方窗口的尺寸]
注：如果发送方窗口尺寸超出范围，则接收方无法识别新旧数据分组。

1.滑动窗口协议
滑动窗口协议包括回退N协议与选择重传协议。
  工作原理： 发送方和接收方都维护一个窗口，窗口内的数据可以被发送或接收。窗口大小表示允许在不进行确认的情况下发送的最大数据块数量。
流程：
（1）发送方将窗口内的数据发送给接收方。
（2）接收方收到数据后，发送确认信号。
（3）发送方收到确认后，滑动窗口，继续发送下一批数据。如果发生超时或者出现错误，发送方会重传窗口内的数据。

2.回退N协议（发送窗口自定，接收方窗口大小为1）
  ●累计确认：发送方发送0、1、2、3帧，接收方接收到后返回确认分组ACKn，ACKn表示序号n之前的所有数据分组都被正确接收。如接收方发送回ACK0、ACK1、ACK2、ACK3时，ACK1确认分组丢失，但是发送方接收到ACK3，表示ACK3之前的数据分组都被正确接收，则向右滑动窗口。
  ●工作原理： 发送方连续发送一定数量的数据帧（窗口大小），而接收方按序接收。如果接收方检测到有丢失的帧，它会丢弃所有在丢失帧之后的帧，并向发送方重复（自定）发送上一个帧的确认分组。发送方接收到几个重复确认后，就知道之前发送的数据出现了差错，于是就可以不等重传计时器超时就立刻重传，要求发送方重新发送从丢失帧开始的所有帧。
  回退N协议相对简单，但可能导致一些带宽浪费，因为一旦发生丢失，需要重传一定数量的数据。

3.选择重传协议（发送方与接收方窗口大小一致，但不能超过上限）
●每个帧都有一个重传定时器（该帧确认超时，则重新发送该帧）。
工作原理：
  设发送方的发送窗口大小为4，接收方的接收窗口大小也为4，发送序号为0~7。
  发送方发送0、1、2、3给接收方，在发送过程中2号帧丢失，那么接收方接收到0、1、3后窗口向右滑动2格（因为并为接收到2号帧，所以停在2号帧处），并返回0、1、3号帧的确认接收信号。发送方接收到确认信号后，发送窗口向有滑动2格（因为并为接收到2号帧的确认接收信号，所以停在2号帧处），并将3号标记为确认接收。此时4、5序号收录到发送窗口中，发送方将4、5号继续发送给接收方。接收方接收到4、5号帧后，窗口并不会移动（还未接收到2号帧），接收方将4、5号帧的确认接收信号发送回去。发送方接收到信号后，将4、5号帧标记为确认接收。在4、5号帧传输的过程中，2号帧的重传定时器到时，重新发送2号帧。接收方接收到2号帧后，窗口向右滑动4格，并返回2号帧的确认接收信号。发送方接收到2号确认信号后，将2号标记为确认接收，并将窗口向右滑动4格。以此类推，发送其他数据。

2.停止等待协议（发送与接收窗口大小为1）
步骤如下：
（1）发送方发送一个帧，并等待对应的确认帧。
（2）如果在超时时间内未收到确认帧，发送方会假定帧已经丢失，因此重新发送该帧。
接收方收到帧后，发送确认帧。
（3）如果接收方收到的帧是已经收到的帧，它会忽略重复帧。
这种协议的缺点是效率较低，因为发送方必须等待确认帧，而在这段时间内不能发送新的帧。

5.MTU（Maximum Transmission Unit）
  MTU–最大传输单元，是指在计算机网络通信中，能够在单个网络层数据包中传输的最大数据量。它是指在网络层（OSI模型的第三层）中，能够通过网络传输的数据包的最大尺寸。

6.流量控制：发送方和接收方之间传输速率的协调。
  概念：流量控制涉及对链路上的帧的发送速率的控制，以使接收方有足够的缓冲空间来接收每个帧。
  目的：维持发送方和接收方之间的数据传输平衡，避免接收方因为来不及处理大量数据而导致缓冲区溢出或丢包。
常见的方式有两种：停止等待协议和滑动窗口协议。

7.数据链路层提供的功能
  数据链路层是OSI（开放系统互联）模型中的第二层，负责在直接相连的两个节点之间提供可靠的数据传输。数据链路层主要负责将数据帧从一个节点传输到另一个节点，它主要处理的是数据在传输过程中的物理和逻辑连接问题。
●数据链路层的主要功能包括以下几点：
（1）封装帧： 数据链路层将网络层提供的数据包封装成数据帧。这个帧包括了目标地址和源地址等控制信息，以及数据包的具体内容。
（2）物理地址寻址（MAC 地址）： 数据链路层使用物理地址（通常是MAC地址）来唯一标识网络中的设备。在封装帧时，目标地址和源地址字段存储了帧的接收方和发送方的物理地址。
（3）帧的定界和透明传输： 数据链路层负责在帧中插入起始和停止标志，以及必要的控制字符，以确保帧的边界能够被准确识别。这有助于实现透明传输，即在传输过程中不受到数据内容本身的影响。
（4）差错控制： 数据链路层通过添加校验和字段来检测帧中的传输错误。在发现错误时，有些协议可能能够纠正错误，而有些协议则只能丢弃错误的帧。
（5）流量控制： 数据链路层通过流量控制机制，如滑动窗口协议，确保发送方和接收方之间的数据流平衡，防止数据的溢出和丢失。
（6）可靠的传输服务： 数据链路层通常提供可靠的传输服务，确保数据的有序传输，以及在可能的情况下，对错误的纠正和丢失的恢复。
（7）协议识别与多路访问控制： 数据链路层负责识别网络中使用的协议类型，并根据需要实施多路访问控制。多路访问控制可以是基于竞争（如CSMA/CD）或基于协调（如令牌环）的。
（8）链路控制： 数据链路层管理直接相连的两个节点之间的链路状态。它包括链路建立、维护和释放等功能。
  总体而言，数据链路层的主要任务是提供一个可靠、透明、有序、可检错的传输服务，以确保数据在相邻节点之间的可靠传输。

第四章

●多路访问（多址接入）：多个站连接在一条总线上，竞争使用总线。
●载波监听：设备在发送数据之前，先监听信道，检测是否有其他设备正在传输数据。如果信道被占用，设备会等待。

1.CSMA/CD(带碰撞检测的-载波监听-多路访问协议)----总线局域网使用的协议。
●CSMA/CD的主要作用：协调多个设备在同一网络上共享传输介质的访问。
  ● 碰撞检测：每一个正在发送帧的站，边发送边检测碰撞。
  碰撞处理：如果设备检测到了碰撞，它会立即停止发送数据，并发送一个干扰信号，通知其他设备发生了碰撞。然后，设备会等待一个随机的时间间隔后再次尝试发送数据，这被称为“战败后重传”机制。
  ●基本原理：多个站连接在一条总线上，竞争使用总线。节点在发送数据之前，首先检测信道是否空闲，如果信道空闲则发送，否则就等待；在发送出信息后，再对冲突进行检测，每一个正在发送帧的站，边发送边检测碰撞。如果设备检测到了碰撞，它会立即停止发送数据，并发送一个干扰信号，通知其他设备发生了碰撞。然后，设备会等待一个随机的时间间隔后再次尝试发送数据。

2.CSMA/CA(带冲突避免的-载波监听-多路访问协议)------无线局域网使用的协议。
●CSMA/CA 的基本工作原理包括：
  碰撞避免： 在无线环境中，由于设备无法同时检测到所有其他设备的存在，无法像有线网络那样进行精确的碰撞检测。因此，CSMA/CA 采用了碰撞避免的机制，而不是检测。
  随机后退： 如果设备在发送“RTS”后未收到“CTS”或在数据传输中发生了碰撞，设备会执行随机后退，等待一段随机的时间后再次尝试。以减小多个设备同时尝试发送数据而导致的碰撞概率。

●例如：A设备向B设备发送数据。步骤：
（1）在发送数据前，A设备发送一个短的信号，称为“RTS”，以向其他设备（例如设备B）表明它准备发送数据。
（2）如果设备B检测到信道空闲，它会发送一个CTS信号给设备A，表示设备B准备好接收数据。CTS的发送是为了告知其他设备，特别是在相对较大范围的无线网络中，以避免隐藏节点问题。
（3）设备A在收到CTS后，设备A知道信道空闲，然后发送实际的数据。
（4）其他设备在收到“RTS”和“CTS”信号后，会暂时避免发送，从而避免碰撞。

如果设备A在发送RTS后未收到CTS，这可能是由于以下几种情况之一：
（1）信道繁忙：在设备A发送RTS后，可能其他设备正在使用信道，导致设备B无法及时发送CTS。设备A需要等待一段时间后重新尝试。
（2）碰撞：可能在设备A发送RTS时，其他设备也尝试发送数据，导致碰撞。在这种情况下，设备A会执行随机后退，并在一段时间后重新发送RTS。

  CSMA/CA 在无线环境中的碰撞避免机制能够提高网络性能和可靠性，尤其在共享信道的无线局域网中。

3.隐藏站和暴露站

●隐藏站：是指在无线网络中，有两个或多个无线设备，它们之间无法直接感知对方的存在，因为它们位于彼此的通信范围之外。
问题：

当两个隐藏站尝试通过共享同一频率的信道进行通信时，由于它们无法感知对方，可能会发生碰撞，导致数据包的丢失。这是因为它们在发送数据时并不能互相检测到对方的存在，因此无法进行适当的碰撞避免。

●暴露站：指在无线网络中，有一个站点在通信范围内感知到其他站点的存在，但由于某些原因（例如障碍物、信噪比低等），它与其中的某些站点无法直接通信。
问题：

这可能导致了一些站点由于感知到信道忙碌而错失了机会进行通信。

  为了解决这些问题，无线局域网中通常采用了一些协议和技术，如基于载波监听的协议（例如CSMA/CA，用于在无线环境中进行碰撞避免。CSMA/CA等协议尝试通过先进行信道空闲检测，然后等待一段随机时间后再进行发送，以降低碰撞的概率。这种方式有助于在无线环境中更有效地共享信道。

4.计算冲突的概率–二进制指数后退算法
退避时间=基本退避时间*随机数r。

基本退避时间：争用期2┏。
随机数r：从离散集合{0，1…（2^(k)-1）}随机选出一个数。K=Min(重传次数，10)。

5.无冲突协议
无冲突协议包括：位图协议、二进制倒计数、令牌传递。

●位图协议：
位图协议（预留协议）图示：

位图协议的信道利用率分析：假设有N个用户，需N个时隙，每帧d比特。
信道利用率：
在低负荷条件下：d/(d+N) （N越大，站点越多，利用率越低）。
在高负荷条件下：d/(d+1)，接近100%。
缺点：位图协议无法考虑优先级。

●令牌传递：

令牌：发送权限。
令牌的运行：发送工作站去抓取，获得发送权。

发送的帧需要目的站或发送站将其从共享信道上去除；防止无限循环。
缺点：令牌的维护代价。

●二进制倒计数：

站点：编序号，序号长度相同。
竞争期：有数据发送的站点从高序号到低序号排队，高者得到发送权。
特点：高序号站点优先。

6.有限竞争协议
●自适应树遍历协议

在一次成功传输后的第一个竞争时隙，所有站点同时竞争。
如果只有一个站点申请，则获得信道。
否则在下一竞争时隙，有一半站点参与竞争（递归），下一时隙由另一半站点参与竞争
即所有站点构成一棵完全二叉树。

第五章

一、距离矢量、链路状态的优缺点
  距离矢量和链路状态是两种常见的路由算法，用于计算网络中各个路由器之间的最短路径。
●距离矢量算法
定义：
  距离矢量路由算法基于每个节点（路由器）根据自身与相邻节点之间的距离来进行路由选择。每个节点维护一个路由表，其中包含到达目标网络的距离和下一跳路由器的信息。节点通过交换路由表信息，以便更新并选择最短路径。
优点：
（1）简单易实现： 距离矢量算法相对较简单，容易实现和理解。
（2）分布式计算： 每个路由器只需要了解它直接相邻的路由器的距离信息，而不需要了解整个网络的拓扑结构，这使得计算是分布式的。
缺点：
（1）慢收敛： 距离矢量算法在网络拓扑变化时收敛速度较慢。当链路状态发生变化时，整个网络可能需要一段时间才能重新计算并传播新的距离矢量信息。
（2）计算复杂度高：对于大型网络，距离矢量算法的计算复杂度可能会很高，因为每个节点需要定期地广播其距离矢量信息。
（3）计数到无穷：存在计数到无穷问题，即当链路断开时，信息传播可能因环路而导致计数不断增加，最终溢出成为无穷大。

●链路状态算法
定义：
  链路状态路由算法基于网络中每个节点的完整拓扑信息。每个节点通过交换链路状态信息（即连接到它的链路和链路状态），来了解整个网络的拓扑结构。然后，节点使用这些信息来计算最短路径，并构建一张全局的网络地图，即路由表。
优点：
（1）快速收敛：链路状态算法在网络拓扑变化时能够更快地收敛，因为每个路由器都能够获知整个网络的拓扑结构，能够更准确地计算最短路径。
（2）最优路径：链路状态算法能够计算出全局最优的路径，因为每个路由器都有全局拓扑信息。
缺点：
（1）计算和存储开销大：链路状态算法需要在整个网络中维护每个路由器到其他路由器的链路状态信息，这对计算和存储都有较大的开销。
（2）复杂实现：相对于距离矢量算法，链路状态算法的实现较为复杂。
（3）可能受网络规模影响：链路状态算法的性能可能会受到网络规模的影响，特别是在大规模网络中。

二、概念
1.汇集树： 汇集树是一种网络拓扑结构，它是由从所有源节点到一个指定目标的最优路径的集合构成了一棵以目标节点为根的树。这棵树称为汇集树。

2.生成树： 是一个无环连通子图，它包含了一个无向图的所有顶点，并且是一个树结构。

3.拥塞控制途径:增加资源，减少负载。
拥塞原因：多个输入对应一个输出；慢速处理器；低带宽线路。

4.移动IP：一种网上传输协议标准。它设计的目的，是为了让移动设备用户，能够从一个网上系统中，移动到另一个网上系统，但是设备的IP地址保持不变。这能够使移动节点在移动中保持其连接性，实现跨越不同网段的漫游功能。

5.移动主机路由: 是指在移动计算环境中，支持移动设备（如手机、平板电脑等）在网络中漫游时保持网络连接的技术。在移动通信中，移动设备可能在不同的网络之间切换，这就需要一种机制来管理设备的IP地址和路由信息，以确保设备在移动时仍然能够与其他设备进行通信。

6.包调度：在同一个流的数据包之间以及在竞争流之间分配路由器资源的算法成为包调度算法。包调度算法使网络中的数据包如何排队和调度以保证网络的良好性能和效率。

7.隧道：是一种将一个网络协议的数据封装在另一个网络协议中传输的技术。这种技术使得在一个网络上的数据包能够通过另一个网络传输，就像是在两个网络之间建立了一条“隧道”。
一些常见的隧道协议：GRE、L2TP、IPsec。

8.抖动：是指数据包传输的不稳定时延。即一段时间内最大延迟和最小延迟之间的差值。

10.逆向路径转发：是为路由器传输多播数据包时确保一个无循环环境、以及在传输单播数据包时防止IP地址欺骗的一种技术。主要思路是通过反向追溯路径，寻找到最近可达的路径，然后将数据包转发到该路径上去，从而达到快速、高效的网络通信目的。

11.准入控制：网络根据流量特征及所需的资源决定是否接受该数据流。
如在一个虚电路网络中，如果新的连接导致网络变得拥挤不看，那么就应该拒绝这种新的连接的建立，这种控制就成为准入控制。

12.MPLS（Multiprotocol Label Switching多协议标签交换）: 是一种在网络中用于提高数据包转发速度和效率的技术。MPLS将传统的IP路由和数据链路层交换结合起来，通过为数据包分配标签（Label），从而提高网络的转发性能和服务质量。

13.DHCP-动态主机配置协议：(Dynamic Host Configuration Protocol)
●概念：是一种网络协议，用于自动分配和管理TCP/IP网络上的设备的IP地址和其他网络配置信息。
●目的：集中对于用户IP地址进行动态管理和配置的协议。
●工作过程:
（1）发现阶段：当设备加入网络时，它会广播一个DHCP Discover消息，表示它需要获得网络配置信息。
（2）提供阶段：DHCP服务器收到Discover消息后，会回应一个DHCP Offer消息，其中包含可以分配给设备的IP地址以及其他配置信息。如果有多个DHCP服务器可用，设备可能会收到多个Offer消息。
（3）请求阶段：设备选择一个Offer，并向DHCP服务器发送一个DHCP Request消息，表示它接受这个提供。
（4）确认阶段：DHCP服务器收到Request消息后，会回应一个DHCP Acknowledge消息，其中包含最终分配给设备的IP地址和其他配置信息。此时设备会开始使用这个IP地址。
（5）更新阶段：在租约到期之前，设备可能会尝试向DHCP服务器发送DHCP Request消息，请求续约租约。
（6）释放阶段：当设备不再需要网络配置信息时，可以向DHCP服务器发送DHCP Release消息，释放已分配的IP地址。

14.ICMP协议-（Internet Control Message Protocol控制报文协议）：是TCP/IP协议族中的一个子协议。用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。

15.NAT（Network Address Translation）:是一种网络地址转换技术，NAT是用于在本地网络中使用私有地址，在连接互联网时转而使用全局IP 地址的技术。NAT旨在通过将一个外部 IP 地址和端口映射到更大的内部IP 地址集来转换IP 地址。NAT作为一种缓解IPv4公网地址枯竭的过渡技术，由于实现简单，得到了广泛应用。

16.集成服务、区分服务（简答题）
●区分服务: 区分服务是一种基于网络层的服务质量是一种基于网络层的服务质量技术，主要目标是制定一个可扩展性相对较强的方法来保证IP的服务质量。不同于综合服务，区分服务并不需要信令系统，而是采用基于类的QoS技术。
核心思想：是通过在数据包中设置差分服务代码，实现对不同数据流提供不同等级的服务质量。

●集成服务:指通过计算机网络将多个独立的设备、系统或服务等集成起来，形成一个整体性能最优、低成本、高效率、性能匀称、可扩充性和可维护的系统。

17.流量调节、流量整形
●流量调节：指对网络上的数据流量进行管理和调整的过程。目的是平滑网络流量，防止突发流量导致的拥塞，以及确保网络资源按照设定的规则被分配和使用。

●流量整形：是指调节进入网络的数据流的平均速度和突发性所采用的技术。目标：允许应用程序发送适合它们需求的各种各样的流量，包括带有某种程度的突发。

三、IPV4
1.报文格式有哪些字段？
（1）版本：占4位。指IP版本号。
（2）报头长度：占4位。指数据报头的长度。
（3）总长度：占16位。指头部和数据之和的长度，以字节为单位。
（4）标识：占16位。目的主机利用此表示判断此分片属于哪个数据报，以便重组。
（5）标志：占3位。告诉目的主机是否已经分片，是否是最后的分片。
（6）生存时间：占8位。报文经过的每个路由器都将此字段减1，当此字段等于0时，丢弃该报文，确保报文不会永远在网络中循环。
（7）协议：占8位。指出携带的数据应交给那个传输层协议。
（8）首部检验和：占16位。只检验数据报首部，不检验数据部分。
（9）IP地址：占32位。表示发送方和接收者的IP地址。
（10）可选字段：主要用于控制和测试两大目的。
（11）片偏移：占13位。指本片数据在初始数据报中的位置，以8字节为单位。

2.分段
  IPv4报文分段是指当一个IPv4数据报的大小超过网络链路的最大传输单元（MTU）时，将其分为多个较小的片段进行传输。

四、CIDR(Classless Inter-Domain Routing)–无分类域间路由选择
●概念：CIDR是无类别域间路由，是一种用于对IPv4地址空间进行聚合和分配的地址规划方法。CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配和利用IP地址。
●目的：通过更灵活的地址分配和聚合方式，减少路由表中的条目数量，提高网络的可扩展性和效率。网络前缀和主机号被组合在一起，以形成一个新的IP地址格式。这种格式允许网络管理员将多个小网络合并为一个大网络，从而减少了路由表中的项目数量，并使得路由选择更加高效。

206.0.64.8/18 -> 1100 1110 . 0000 0000 . 0100 0000 . 0000 1000

五、子网掩码划分
●概念： 在 TCP/IP 网络中，子网掩码是一种用于划分 IP 地址中网络和主机部分的二进制码，它与 IP 地址一起来确定网络和主机的划分。 将一个大的网络划分为多个小的子网，每个子网内部可以独立进行网络配置和管理。划分子网的主要目的是为了提高网络的管理效率和安全性，同时也可以有效地利用IP地址资源。
子网掩码对于在网络中正确地分配 IP 地址非常重要。它定义了一个 IP 地址中的哪些部分被用于网络，以及哪些部分被用于主机。子网掩码中用二进制 “1” 表示网络部分，用二进制 “0” 表示主机部分。

A类IP地址：实际范围是1.0.0.0 --127.0.0.0 默认网络掩码为：255.0.0.0
B类IP地址：实际范围是128.1.0.0–191.254.0.0 默认网络掩码为：255.255.0.0
C类IP地址：实际范围是192.0.1.0–223.255.254.0 默认网络掩码为：255.255.255.0

子网掩码中：用连续的1对应网络号与子网号，用连续的0对应主机号。
  A类IP地址的子网掩码：IP地址中前8为对应网络号与子网号，则置1。后24位为主机号则置0。则A类IP地址的网络掩码为255.0.0.0 。其他IP地址的子网掩码同理。

补充:知道IP地址和子网掩码如何求网络号和广播地址？
答：网络号=IP地址&子网掩码 广播地址=网络号不变，主机号全部置1。

六、ARP(Address Resolution Protocol)–地址解析协议
●概念：ARP是地址解析协议。它的主要功能是将网络层的IP地址转换为物理层的MAC地址，从而在局域网中进行数据包的传输。
●原理：在局域网内通过广播查询目标IP地址对应的MAC地址。
例如有主机A、B、C。 A要给C发送数据。
  如：主机A向主机C发送数据包时，它会首先检查自己的ARP缓存表，查看目标主机C的IP地址所对应的MAC地址是否已经存在于缓存中。如果存在，则直接将数据包发送给目标主机的MAC地址。然而，如果目标主机C的IP地址并未在缓存表中，那么主机A会向局域网上的所有主机(B、C)广播一个ARP请求数据包(含自身IP地址、MAC地址，与目标主机的IP地址)，主机B、C接收到请求数据包后交给上层的ARP进程进行解析请求数据包，如果发现所请求的目标主机不是自己的IP地址，则不用理会。反之，则先将主机A的IP地址和MAC地址记录到自己的ARP缓存表中，然后给主机A发送响应报文以及自己的IP地址和MAC地址。主机A接收到后存到自己的ARP缓存表中，之后就可以正常发送数据了。

七、移动主机路由原理（三角路由）
  概念：移动主机路由是指在移动计算环境中，支持移动设备（如手机、平板电脑等）在网络中漫游时保持网络连接的技术。在移动通信中，移动设备可能在不同的网络之间切换，这就需要一种机制来管理设备的IP地址和路由信息，以确保设备在移动时仍然能够与其他设备进行通信。
  原理：移动设备在一个网络中有一个固定的Home Address（家庭地址），而这个网络中有一个Home Agent。Home Agent是一个路由器，负责管理移动设备的位置信息。当移动设备移动到一个新的网络时，它会获得一个新的临时IP地址，称为Care-of Address（通信地址）。这个地址是临时的，用于表示设备当前所在的网络。移动设备在新的网络上通过一种称为Registration的过程向Home Agent注册自己的当前位置和Care-of Address。这就告诉Home Agent设备现在在哪个网络上，并提供了新的IP地址。在移动设备和Home Agent之间建立一个虚拟的通信通道，称为隧道。这个隧道负责将数据从Home Agent转发到移动设备的新位置。当其他设备想要与移动设备通信时，它们发送数据到移动设备的Home Address。Home Agent接收到数据后，将数据封装在隧道中，然后通过隧道转发到移动设备的Care-of Address。移动设备定期更新自己的位置信息，以便Home Agent能够知道设备的当前位置。
  三角路由：当封装后的数据包到达转交地址，移动主机解开它并提取出来来自发送者的数据包，然后移动主机直接给发送者发应答数据包，整个路由过程称为三角路由。

八、AODV和DSR比较–都是在无线自组网中使用的路由协议。
  AODV：是一种距离向量路由协议，其核心思想是基于找到源站到目的站的最短路径来进行路由。AODV使用了“按需路由”策略，只在需要的时候才建立路由。在传输数据包前，源节点将先进行路由请求，并等待得到路由回应。发送过程中如果某个节点发现没有到目的节点的路由，则会向其它节点广播请求，直到找到一条通路，这样的路由过程称之为建立路由表。AODV的优点是能够减小维护路由表的时间和存储空间，缺点是对网络控制报文和路由抖动的响应可能不够迅速。
  DSR：是一种源路由协议，其核心思想是源节点将整个路径都写在数据包中，这样每次到达中继节点时，这个中继节点就可以加入到源节点写的路径中，最终到达目的节点。DSR相比AODV的优点在于路由缓存中存储的是完整路径，对于广播流量比较少，能够减小路由表的交换和维护，增加网络的可扩展性，缺点是存储路径的方式也增加的数据包的大小，可能会涉及到分段和重组，因此会增加网络延迟。

九、漏桶算法与令牌桶算法原理
都是一种流量控制和限流的经典算法。
●漏桶算法基本原理：是将请求放入一个有固定容量的“桶”中，桶的底部是漏的。无论请求放入桶中的速率有多块，桶内的请求都以固定速率传出（平滑流量）。当桶满时，新进入的请求将被丢弃。
●令牌桶算法的原理：系统会以一个恒定的速度往桶里放入固定数量的令牌，桶中的令牌不断增多。如果桶中令牌数已到达上限，则丢弃多余令牌。当一个有请求到达时，首先去令牌桶获取令牌，能够取到，消费一次令牌并处理这个请求。当桶中的令牌数量可以满足需求时，则继续业务处理，否则将挂起业务，等待令牌。

十、拥塞控制（P379）
  拥塞控制：是网络中的一种关键机制，它的主要目标是防止过多的数据注入到网络中，从而避免出现网络负载过大的情况。拥塞控制的基本原理是在网络中发生拥塞时，减少向网络中发送数据的速度，防止造成恶性循环；同时在网络空闲时，提高发送数据的速度，最大限度地利用网络资源。

第六章

一、流量控制与缓冲策略（流量控制前面已经提到）
  缓冲策略：涉及到数据在传输过程中的临时存储。缓冲区用于平衡发送方和接收方之间的速度差异，确保数据能够在传输过程中得到合适的管理。

二、零窗口公告
  概念：TCP通信中，接收方通告零窗口大小，表明它的接收缓冲区已满，暂时无法接收更多的数据。这种情况通常用于流量控制，防止发送方发送过多的数据导致接收方无法及时处理。
  具体来说，当接收方的缓冲区快满时，它可以发送一个零窗口大小的TCP报文通告给发送方。这告诉发送方它需要暂停发送数据，直到接收方的缓冲区有足够的空间为止。这是一种避免数据丢失和提高通信效率的机制。

三、保活定时器、重发定时器、持续定时器
●保活定时器：
  功能： 保活定时器用于检测一个空闲连接是否仍然保持活跃。在一些协议中，如果连接一段时间没有数据传输，为了确保连接仍然有效，就会启动保活定时器。
操作： 定期发送保活数据包（Keep-Alive Packet）到对端，如果对端收到了这个数据包，就表示连接仍然活跃。
●重发定时器：
  功能： 重发定时器用于在网络中丢失了数据包时进行重传。在可靠的通信协议中，如果发送方发送了一个数据包但未收到确认，就会启动重发定时器。
操作： 当重发定时器超时时，发送方会重传相应的未确认数据包，以确保数据的可靠传输。
●持续定时器：
  功能： 持续定时器用于处理窗口控制和流控制。当接收方的接收窗口为零时，发送方可能需要启动持续定时器以等待接收窗口的打开。
操作： 当持续定时器超时时，发送方可能会发送一个小的数据包（例如窗口探测包）到对端，以确定接收窗口是否已经打开，从而可以继续发送数据。

第七章

1.VLAN–虚拟局域网(Virtual Local Area Network)
  ●概念：VLAN是一种将一个物理局域网划分成多个逻辑上独立的虚拟网络的技术。通过VLAN，可以将同一个物理网络中的设备分组，形成不同的虚拟网络 ，从而提高网络的管理灵活性、安全性和性能。处于同一个VLAN的主机能直接互通，而处于不同VLAN的主机则不能直接互通，从而增加了局域网的安全性。
●优点：
a)限制广播域。广播域被限制在一个VLAN内，节省了带宽，提高了网络的处理能力；
b)增强了局域网的安全性；
c) 可灵活构建虚拟工作组；

2.CDN --内容分发网络(Content Delivery Network)
●概念：是一种通过在全球范围内分布式部署服务器来提高内容传递性能和可用性的网络架构。
●目的：是将用户请求的内容（如网页、图像、视频等）快速、高效地分发给用户，减少用户访问内容时的延迟和提高加载速度。

3.DNS–域名系统(Domain Name System)
●概念：是互联网中用于将域名（如www.example.com）转换为对应的IP地址的分布式命名系统。它充当了互联网上域名和IP地址之间的映射关系的服务。
通俗理解：当你在浏览器中输入一个网址（比如www.example.com），计算机需要找到这个网址对应的真实IP地址才能连接到服务器。这个过程就是DNS的工作。你的计算机首先会问一下自己附近的"小助手"（本地DNS解析器），看它有没有这个网址的IP地址。如果本地小助手不知道，它就会去问更高级别的"大助手"，一层一层地向上找，直到找到知道这个网址对应IP地址的地方。最后，找到负责这个特定网址的"大助手"，它告诉你的计算机这个网址对应的IP地址是什么。为了以后更快找到，你的计算机会把这个对应关系记下来，类似于做了一个“备忘录”。现在，你的计算机知道了网址对应的IP地址，就可以通过这个地址连接到网站的服务器，打开你想访问的网页了。
这个过程中，DNS就像一个电话簿一样，帮助计算机找到了网址背后的真实地址。这让我们能够用容易记住的网址而不是复杂的IP地址来访问网站。
●DNS域名解析优点：
（1）将负载均衡的工作交给DNS，省去了网站管理维护负载均衡服务器的麻烦。
（2）技术实现比较灵活、方便，简单易行，成本低，适用于大多数TCP/IP应用。
（3）对于部署在服务器上的应用来说不需要进行任何的代码修改即可实现不同机器上的应用访问。
（4）服务器可以位于互联网的任意位置。
（5）同时许多DNS还支持基于地理位置的域名解析，即会将域名解析成距离用户地理最近的一个服务器地址，这样就可以加速用户访问，改善性能。

4.Chord算法
  概念：Chord算法是一种分布式哈希表协议，用于在一个对等网络上实现分布式存储和查找。它被设计用来解决分布式系统中的键-值存储问题。Chord算法通过一系列的指针和分布式查找的方式，保证了节点的负载均衡，并提供了高效的分布式查找操作。Chord算法的设计考虑了系统的可扩展性和容错性，使其适用于大规模分布式系统。
步骤：
  每个参与Chord算法的节点都会被分配一个唯一的标识，通常是使用hash函数对节点的ID进行哈希计算得到一个标识。当一个新节点加入Chord网络时，它需要找到合适的位置插入自己。新节点首先需要获取拥有更大标识的已知节点的参考（可以通过DNS或其他方式），然后通过在Chord环中的合适位置空隙中插入自己来加入网络。要查找一个特定的数据项，节点需要向其他节点发起请求以定位数据所在的节点。节点使用指定数据的标识进行哈希计算，并通过与其自身标识进行比较，确定下一跳节点。如果下一跳节点存储了所需数据项，查询结束。否则，节点会将查询转发到下一跳节点，直到找到数据项所在节点。节点与标识相关联的数据项存储在该节点上，节点负责存储和维护它的后继节点的一部分数据。
  当一个节点离开Chord网络时，它的后继节点需要更新其后继指针，以维持环的连通性。此时，后继节点可以将该节点的数据项拷贝到自己那里，以确保数据不会丢失。

开放题

1、SDN原理-软件定义网络
SDN（Software-Defined Networking）是一种网络架构，其核心原理是将网络控制平面和数据转发平面进行分离，并使用软件来集中管理和控制网络设备。传统的网络架构中，控制平面和数据平面通常是耦合在一起的，而SDN通过解耦它们，提供了更灵活、可编程和可管理的网络环境。
2、NFV原理–网络功能虚拟化
NF（Network Functions Virtualization）是一种网络架构，其核心原理是将传统的网络功能（如路由、防火墙、负载均衡等）从专用硬件设备上解耦，并将其部署在通用的服务器上，以实现网络功能的虚拟化。NFV旨在通过软件定义的方式实现更灵活、可扩展和经济高效的网络服务。
3、IOT–物联网
物联网（IoT，Internet of Things）指的是通过互联网连接和交互的各种设备和物体的网络。这些设备和物体通常嵌入传感器、软件和其他技术，使其能够收集和交换数据。IoT的目标是实现设备之间的智能互联，以提供更智能、高效和便利的服务。
4、SPMA