挺带劲！1.2万字总结了网络技术的理论，温故知新
原创挺带劲！1.2万字总结了网络技术的理论，温故知新
原创
今天给大家整理了网络相关的理论，希望大家能够不定时温故知新：
TOC
1、分类的IP地址：
IP地址指派范围、特殊IP地址、子网的划分、子网个数
IP地址指派范围：IP地址现在有因特网名字与号码指派公司ICANN进行分配。
IP地址的编织方法供经过了三个历史阶段：
- 分类的IP地址
- 子网的划分
- 构成超网。
IP地址的指派范围：
网络类别 | 最大可指派的网络数 | 第一个可指派的网络号 | 最后一个可指派的网络号 | 每个网络中的最大主机数 |
|---|---|---|---|---|
A | 126（2 7?-2?） | 1 | 126 | 16777214 |
B | 16383（2 14-1） | 128.1 | 191.255 | 65534 |
C | 2097151（2 21-1） | 192.0.1 | 223.255.255 | 254 |
特殊IP地址
网络号 | 主机号 | 源地址使用 | 目的地址使用 | 代表的意思 |
|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 可以 | 不可 | 在本网络上的本主机 |
0 | Host-id | 可以 | 不可 | 在本网络上的某个主机host-id |
全0 | 全1 | 不可 | 可以 | 只在本网络上进行广播（各路由器均不转发） |
Net-id | 全1 | 不可 | 可以 | 对net-id上所有的主机进行广播 |
127 | 非全0或非全1的任何数 | 可以 | 可以 | 用作本地软件环回测试之用 |
如何划分子网？
答案：对于许多大型网络（如A类），本地IP地址空间可以多得难以管理。为了管理这些潜在的大量本地设备，TCP/IP引入了子网的概念。通过将主机号细分，一个网络可以被分成多个子网，如表7-2-3所示。
类标志 | 网络地址 | 子网地址 | 主机地址 |
|---|---|---|---|
ClassFlags | Address | Address | Address |
可以根据主机和路由器的特点（包括它们的用途和位置）来创建子网，安排主机和路由器。子网扩展了IP路由，允许对管理和路由施加更多的控制。但要注意的是，子网并不是在网际网范围内被管理，而是由管理本地IP地址的部门负责。
2、局域网互连设备
局域网的协议结构一般包括：物理层、数据链路层、介质访问控制层
决定局域网特性的三个主要技术是
- 拓扑结构
- 传输介质
- 介质访问控制方法
其中介质访问控制方法最为重要，它对网络特性起着十分重要的作用。
局域网常用的拓扑结构有
- 星型
- 总线型
- 环型
局域网互连主要有
- LAN-LAN
- LAN-WAN-LAN
常见的网络互连设备有
- 集线器
- 路由器
- 网桥
HUB又称集线器，是中继器的一种。它又可分为无源集线器，有源集线器和智能集线器
按照路径选择算法，连接LAN的网桥通常分为
- 协议转换网桥
- 透明网桥
局域网的特点有：
- 局域网拓扑结构规则
- 局域网协议简单
- 局域网的可用传输介质较多
- 范围有限，用户个数有限
- 较高的数据传输速率
- 低误码率。
3、ISO/OSI各层功能
OSI模型的各层的描述：物理，数据链路，网络，传输，会话，表示，应用
- 第七层：应用层（application)最靠近用户的一层，为用户的应用程序提供网络服务。只为OSI模型之外的应用程序提供服务。面向用户应用。如：TELNET，HTTP，FTP，SMTP，RIP，BGP
- 第六层：表示层(presentation)确保一个系统的应用层发送的信息能被另一个系统的应用层读取。翻译通用格式。 任务：加密解密。如：PICT，TIFF，JPEG，流媒体解码
- 第五层：会话层(session)管理和终止两个通信主机之间的会话。为表示层提供服务，同步两台主机表示层之间的对话以及管理它们的数据交换。为进行高效的拥护传输，服务分类以及会话层，表示层和应用层的差错报告提供条件。如：NFS，ASP应用协议、数据流协议。
- 第四层：传输层（transport)在发送主机系统上对将要发送的数据进行分段，在接收主机系统上完成数据段到数据流的重组。试图提供可以向上层屏蔽传输实现细节的数据传输服务。利用错误检测和恢复以及信息流控制来提供可靠的服务。如：TCP，UDP,SPX
- 第三层：网络层 (network)提供两台主机间的连接和路径选择。逻辑寻址。如：IP，IPX，APPLETALK
- 第二层：数据链路层(data-link)提供数据在物理链路上的可靠传输功能。提供数据的物理连接，在使用硬件地址的LAN中，数据链路层将保证信息被传送到正确的设备上，并将网络层的信息转化为比特流的形式。将信息封装成帧，并添加定制报头，报头中包含硬件形式的目的地址和源地址。如：以太网，令牌环网，ISDN，PPP，帧中继
- 第一层：物理层(physical)物理层的作用是通过在源和目的之间定义电气的无线的或光的规范。物理层为激活，维持和释放端系统之间的物理链路定义了电气，机械，规程和功能的标准。
OSI： TCP/IP:
应用层 → 应用层
表示层 ↗
会话层 ↗
传输层 → 传输层
网络层 → 网际层
数据链路层 → 网络接口层
物理层 ↗
相当于OSI中应用层，表示层，会话层合为应用层；
数据链路层，物理层合为网络接口层。
3、网络操作系统的基本任务
- 屏蔽本地资源与网络资源之间的差异
- 为用户提供基本的网络服务功能
- 管理网络系统的共享资源
- 提供网络系统的安全服务
4、TCP/IP体系结构
TCP/IP体系共有四个层次，它们是：应用层、传输层、网络层 、网际接口层
各层的功能分别为：
- 应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。
- 传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。
- 互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。
- 网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。
5、计算机网络的分类
拓扑结构分:
- 集中式网络
- 分散式网络
- 分布式网络
网络覆盖范围分:
- 广域网
- 局域网
- 城域网
不同使用者分:
- 公用网
- 专用网
6、网络传输介质
三种网络传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤和无线
######## 双绞线、同轴电缆、光缆、无线传输介质各有什么特性，如何选择？
特性：传输介质的特性主要有传输输率（和带宽有关）、传输距离（和衰减有关）、抗干扰能力以及安装的难易和费用的高低等几项。
选择：如要求传输速率高，可选用电缆；要求价钱便宜，可选用双绞线；要求在不适宜铺设电缆的场合通信，可选用无线传输等。下述的特性比较可以总结出每种传输介质的特点，便于在实际中选择使用。典型的传输速率：光缆100Mbps，同轴电缆10Mbps，屏蔽双绞线16Mbps，双绞线10Mbps，无线介质小于10Mbps。传输距离：光缆几千米，同轴粗缆500米，同轴细缆185米，双绞线100米，无线介质也可达几千米。抗干扰能力：有线介质中光缆抗干扰能力最好，非屏蔽双绞线最差。无线传输介质受外界影响较大，一般抗干扰能力较差。安装：光缆安装最困难，非屏蔽双绞线安装最简单。费用：对有线传输介质，其费用的高低依次为光缆、粗同轴电缆、屏蔽双绞线、细同轴电缆、非屏蔽双绞线。无线传输介质中，卫星传输最昂贵。
7、网络协议三要素
一个网络协议至少包括三要素:
- 语法 用来规定信息格式；数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。
- 语义 用来说明通信双方应当怎么做；用于协调与差错处理的控制信息。
- 定时 （时序）定义了何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速度等。
8、IP地址与硬件地址的关系
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址放在MAC帧的首部，在网络层以上使用的是IP地址，而数据链路层及以下是用的是硬件地址，当IP数据报放入数据链路层的MAC帧中以后，整个的IP数据报就成为MAC帧的数据，因而在数据链路层看不见数据报的IP地址。
9、内部网关协议和外部网关协议
内部网关协议OSPF
1、OSPF协议（开放最短路径优先OSPF）的基本特点
- 使用分布式的链路状态协议，向本自治系统中的所有路由器发送信息
- 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息
- 只有当部分路由状态发生变化时，路由器才向所有路由器用洪泛法发送此信息
- OSPF的链路状态数据库能较快的进行更新，使得各个路由器能及时更新其路由表。OSPF的更新过程收敛得快是其重要优点。- 不用UDP而是直接用IP数据报传送
- 使用24字节的固定长度首部，分组的数据部分可以是五种类型分组中的一种。
2、特点：
- 对不同的链路可根据IP分组的不同服务类型而设置成不同的代价
- 如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径，那么可以将通信量分配给这几条路径
- 都具有鉴别的功能。
3、五种分组类型
- 问候分组
- 数据库描述分组
- 链路状态请求分组
- 链路状态更新分组
- 链路状态确认分组
外部网关协议BGP---边界网关协议
外部网关协议 BGP交换路由信息的结点数量级是自治系统AS数的量级，这要比这些AS中的网络数少很多，BGP支持CIDR，因此BGP的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由，以及到达该目的网络所要经过的AS序列。
规定的四种报文：
- open打开报文，共有6个字段，即版本、本自治系统号、保持时间、BGP标志符、可选参数长度和可选参数
- update更新报文，共有5个字段，即不可行路由长度、撤销的路由、路径属性长度、路径属性和网络层可达信息NLRI
- keepalive保活报文，只有BGP的19字节长的通用首部
- notifcation通知报文，有三个字段，即差错代码、差错子代码和差错数据
10、双工通信
从双方信息交互的方式来看，通信有以下三个基本方式：单工通信、半双工通信和全双工通信
- 单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
- 半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。
- 全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。
11、实体、协议、服务和服务访问点
- 实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
- 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。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，即协议是由下层向上层通过层间接口提供的。同一系统相邻两层的实体进行互交的地方，称为服务访问点SAP。
12、各种交换方式及其特点
- 报文交换---两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。 整个报文线传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
- 电路交换---整个报文的比特流持续地从源点直达终点，好像在一个管道中传。
- 分组交换---单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
- 混合交换---以上三个方式的综合。
13、MAC协议
MAC：Media Access Control 媒体访问控制
MAC 协议最重要的功能是确定网上的某个站点占有信道，即信道分配问题
对于共享信道，通常采用的信道访问协议有
- 无冲突的信道访问协议（轮询、预约、频分、时分等）
- 有冲突的信道访问协议
传统的以太网采用总线结构，MAC采用一种竞争的方式占用信道（CSMA/CD）
CSMA/CD的基础是CSMA，CSMA源于ALOHA的思想
MAC协议的主要作用是保证公平性和有效的资源共享。MAC机制主要分为两类：
- 基于竞争的协议
- 无竞争的信道协议。
基于竞争的协议假定网络中没有中心实体来分配信道资源，每个节点必须通过竞争媒体资源来进行传送，当超过一个节点同时尝试发送时，碰撞就会发生。相反，无竞争的协议为每个需要需要通信的节点分配专用的信道资源。无竞争的协议能够有效的减少冲突，其代价是突发数据业务的信道利用率可能会比较低。
14、10BASE-T
10 吉比特以太网与 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太网的帧格式完全相同。
10 吉比特以太网还保留了 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。10 吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。10 吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用 CSMA/CD 协议。
10吉比特以太网的出现，以太网的工作范围已经从局域网（校园网、企业网）扩大到城域网和广域网，从而实现了端到端的以太网传输。这种工作方式的好处是： 成熟的技术、互操作性很好、在广域网中使用以太网时价格便宜。统一的帧格式简化了操作和管理。
10BASE－T双绞线
10BASE－T是1990年由IEEE新认可的，编号为IEEE802.3i，T表示采用双绞线，现10BASE－T 采用的是无屏蔽双绞线。10BASE－T的主要技术特性：
- 数据传输速率,10Mbps基带传输
- 每段双绞线最大有效长度 100m，采用高质量的双绞线（5类线），最大长度可到150m(HUB与工作站间及两个HUB之间)
- 一条通路允许连接HUB数 4个
- 拓扑结构 星形或总线形
- 访问控制方式CSMA/CD
- 帧长度 可变，最大1518个字节
- 最大传输距离 500m
- 每个HUB可连接的工作站 96个
10BASE－T的连接主要以集线器HUB作为枢纽，工作站通过网卡的RJ45 插座与RJ45接头相连，另一端HUB的端口都可供RJ45的接头插入，装拆非常方便。10BASE－T由于安装方便，价格比粗缆和细缆都便宜、管理、连接方便、性能优良，它一经问世就受到广泛的注意和大量的应用，归结起来，它有如下特点：
- 网络建立和扩展，十分灵活方便，根据每个HUB的端口数量(有8、12、16、32口)和网络大小，选用不同端口的HUB，构成所需网络；增减工作站可不中断整个网工作；
- 可以预先和电话线统一布线，并在房间内预先安装好RJ45插座，所以改变网络布局十分容易；
- HUB具有自动隔离故障作用，当某工作站发生故障时，不会影响网络正常工作；
- HUB可将一个网络有效的分成若干互连的段，当发生故障时，管理人员可在较短时间内迅速查出故障点，提高故障排除的速度；
- 10BASE－T网与10BASE－2、10BASE－5能很好兼容，所有标准以太网运行软件可不作修改能兼容运行；
- 在HUB上都设有粗缆的AUI接口和细缆的BNC接口，所以粗缆或细缆与双绞线10BASE－T 网混合布线连接方便，使用场合较多。
15、 应用层协议
- 超文本传输协议HTTP: 这是一种最基本的客户机/服务器的访问协议。浏览器向服务器发送请求，而服务器回应相应的网页。
- 文件传送协议FTP: 提供交互式的访问 基于客户服务器模式，面向连接 使用TCP可靠的运输服务 主要功能:减少/消除不同操作系统下文件的不兼容性
- 远程登录TELNET: 客户服务器模式 能适应许多计算机和操作系统的差异
- 简单邮件传送协议SMTP Client/Server模式，面向连接 基本功能：写信、传送、报告传送情况、显示信件、接收方处理信件 用户发信到邮件网关的传输协议：SMTP
- DNS域名解析协议: DNS是一种用以将域名转换为IP地址的Internet服务。
- 简单文件传送协议TFTP: 客户服务器模式 使用UDP数据报 只支持文件传输，不支持交互 TFTP代码占内存小
- 简单网络管理协议（SNMP）: SNMP模型的4个组件：被管理结点、管理站、管理信息、管理协议 SNMP代理：运行SNMP管理进程的被管理结点 对象：描述设备的变量 管理信息库（MIB）：保存所有对象的数据结构
- DHCP动态主机配置协议: 发现协议中的引导文件名、空终止符、属名或者空,DHCP供应协议中的受限目录路径名 Options –可选参数字段。
16、传输层熟知端口号
服务器使用的端口号：熟知端口号或系统端口号，数值为1~1023，常用的熟知端口号
应用程序 | FTP | TELNET | SMTP | DNS | TFTP | HTTP | SNMP | SNMP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
熟知端口号 | 21 | 23 | 25 | 53 | 69 | 80 | 161 | 162 |
17、域名
- com公司企业
- edu教育机构
- org非赢利性组织
- net网络服务机构
- gov政府部门(美国专用)
- mil军事部门(美国专用)
- int国际组织
- ac 科研机构
- arpa Come from ARPANet，由ARPANET(美国国防部高级研究计划局建立的计算机网）沿留的名称，被用于互联网内部功能
18、网卡基本功能
网卡的功能主要有两个：
- 将电脑的数据封装为帧，并通过网线（对无线网络来说就是电磁波）将数据发送到网络上去；
- 接收网络上传过来的帧，并将帧重新组合成数据，发送到所在的电脑中。网卡接收所有在网络上传输的信号，但只接受发送到该电脑的帧和广播帧，将其余的帧丢弃。然后，传送到系统CPU做进一步处理。当电脑发送数据时，网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中。接收系统通知电脑消息是否完整地到达，如果出现问题，将要求对方重新发送。
19、IPV6地址
我国大陆IPv6地址总数为：
14/32+/48 台湾地区IPv6地址总数为：
16/32+/48 香港特区IPv6地址总数为：
4/32+/64 澳门特区IPv6地址总数为：
/3220、结构化综合布线
综合布线包括：
- 户外系统、
- 垂直子系统、
- 平面楼层系统、
- 用户端系统、
- 机房系统、
- 布线配件系统
21、 资源共享
信息共享、软件共享、硬件共享
22、 计算机网络分类
按照网络交换功能，计算机网络的分类
- 电路交换
- 报文交换
- 分组交换
- 混合交换
23、 TCP与UDP
TCP和UDP都是传输层协议
使用UDP和TCP协议的各种应用和应用层协议
应用 | 应用层协议 | 运输层协议 |
|---|---|---|
名字转换 | DNS | UDP |
文件传送 | TFTP | UDP |
路由选择协议 | RIP | UDP |
IP地址配置 | BOOTP,DHCP | UDP |
网络管理 | SNMP | UDP |
远程文件服务器 | NFS | UDP |
IP电话 | 专用协议 | UDP |
流式多媒体通信 | 专用协议 | UDP |
电子邮件 | SMTP | TCP |
远程终端接入 | TELNET | TCP |
万维网 | HTTP | TCP |
文件传送 | FTP | TCP |
TCP的用途和功能是：将数据流从一台主机可靠地传输到另一台主机。
UDP的用途和功能是：为了传输那些不需求排序或回复的数据报。UDP假定应用程序能管理排序和差错控制。
TCP提供的服务是:TCP提供端对端、可靠的、进程间的面向连接的数据传送服务。它既适用于可靠的网络服务环境，也适用于不可靠的网络服务环境。为达到可靠传送的目的，TCP将其传送协议数据单元(TPDU)发送出去后必须等待对方的应答。若对方应答确认正确接收，发送方将该TPDU从缓冲区队列中除去;若超时后仍未收到应答信号，则需重发该TPDU。接收方收到对方发来的TPDU后，经检查无错，无重复，才放入缓冲区队列。
UDP提供的服务是：UDP提供的服务与IP协议一样，是不可靠的、无连接的服务。但它于不同于IP协议，因为IP协议是网络层协议向运输层提供无连接的服务，而UDP是传输层协议，它向应用层提供无连接的服务。
传输控制协议TCP与UDP的区别
- TCP是一个面向连接的协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往互联网上的其它机器。TCP还要处理流量控制，以避免快速发送方向低速接收发送过多报文而使接收方无法处理。
- UDP是一个不可靠的无连接协议，用于不需要TCP的排序和流量控制而自己完成这些功能的应用程序。
TCP特点
- 面向连接:与UDP不同，TCP事例（位于不同的主机），替它们的应用建立连接
- 套接字抽象：建立在端口和本地IP地址之上，更完整地使用了套接字模型
- 字节流传输:数据以连续字节流的形式从应用传到TCP
- 排序与确认:每个发出的字节都被编号并必须得到接收者的确认，以确保投递
- 流量控制:滑动窗口(sliding window)机制使TCP在发送数据的同时还能接收确认
- 重发:TCP使用基于内部计时器的技术在必要时重发数据
- 识别和处理重复的数据:由于处理问题或是延时，有可能产生重复数据，这种数据必须被识别和丢弃。
24、CSMA/CD协议
CSMA/CD的工作原理
监听到信道空闲就发送数据帧，并继续监听下去。如监听到发生了冲突，则立即放弃此数据帧的发送。
CSMA/CD协议的优缺点
a发送期间检测冲突，发干扰信号(jamming signal)b发送干扰信号后，等待一个随机时间，再利用CSMA重发。
CSMA/CD的工作过程
- 发送站发送时首先侦听载波（载波检测）
- 如果网络（总线）空闲，发送站开始发送它的帧
- 如果网络（总线）被占用，发送站继续侦听载波并推迟发送直至网络空闲
- 发送站在发送过程中侦听碰撞（碰撞检测）
- 如果检测到碰撞，发送站立即停止发送，这意味着所有卷入碰撞的站都停止发送
- 每个卷入碰撞的站都进入退避周期，即按照一定的退避算法等一段随机时间后进行重发，亦即重复上述1-6步骤，直至发送成功。
25、RIP协议更新路由表
RIP为每个目的地只记录一条路由的事实要求RIP积极地维护路由表的完整性。通过要求所有活跃的RIP路由器在固定时间间隔广播其路由表内容至相邻的RIP路由器来做到这一点，所有收到的更新自动代替已经存储在路由表中的信息。
RIP依赖3个计时器来维护路由表：
- 更新计时器
- 路由超时计时器
- 路由刷新计时器
更新计时器用于在节点一级初始化路由表更新。每个RIP节点只使用一个更新计时器。相反的，路由超时计时器和路由刷新计时器为每一个路由维护一个。
如此看来，不同的超时和路由刷新计时器可以在每个路由表项中结合在一起。这些计时器一起能使RIP节点维护路由的完整性并且通过基于时间的触发行为使网络从故障中得到恢复。
26、 计算机网络的组成
一个计算机网络由以下三个主要部分组成：
- 若干个主机，它们向各用户提供服务；
- 一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成；
- 一系列的协议。这些协议是为在主机之间或主机和子网之间的通信而用的。
27、IP网络的作用与特点
IP互联网是一种面向非连接的互联网络，它屏蔽各个物理网络的差异、隐藏各个物理网络的实现细节，形成一个大的虚拟网络，为用户提供通用的服务。
IP互联网的主要特点包括：
- 网隐藏了低层物理网络细节，向上为用户提供通用的、一致的网络服务。
- 不指定网络互联的拓扑结构，也不要求网络之间全互联。
- 所有计算机使用统一的、全局的地址描述法。
- 平等地对待互联网中的每一个网络。
28、数据报与虚电路
- 数据报是分组交换网中控制和管理通过网络报文分组流的一种方法，它在传输信息前不需要呼叫建立过程
- 虚电路有连接建立、数据传输、连接释放三阶段，虚电路的各个结点不需要为每个分组作路径选择判定
虚电路服务与数据报服务的对比
对比的方面 | 虚电路服务 | 数据报服务 |
|---|---|---|
思路 | 可靠通信应当由网络来保证 | 可靠通信应当由用户主机来保证 |
连接的建立 | 必须有 | 不要 |
目的站地址 | 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 | 每个分组都有目的站的全地址 |
分组的转发 | 属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发 | 每个分组独立选择路由进行转发 |
当结点出故障时 | 所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作 | 出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化 |
分组的顺序 | 总是按发送顺序到达目的站 | 到达目的站时不一定按发送顺序 |
端到端的差错处理和流量控制 | 可以由分组交换网负责也可以由用户主机负责 | 由用户主机负责 |
29、 PPP帧结构与零比特填充
PPP帧结构：PPP 有一个 2 个字节的协议字段。
- 当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。
- 若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。
- 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样）。
当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。
MAC帧一般是以太网的二层数据帧格式，而PPP帧一般是串口之间的二层数据帧格式，它们的物理层和数据链路层类型有所不同。
零比特填充的解释 ： 在HDLC的帧结构中，若在两个标志字段之间的比特串中，碰巧出现了和标志字段F（为6个连续1加上两边各一个0）一样的比特组合，那么就会误认为是帧的边界。为了避免出现这种情况，HDLC采用零比特填充法使一帧中两个F字段之间不会出现6个连续1。
零比特填充法的具体做法是：在发送端，当一串比特流尚未加上标志字段时，先用硬件扫描整个帧。只要发现5个连续1，则立即填入一个0。因此经过这种零比特填充后的数据，就可以保证不会出现6个连续1。在接收一个帧时，先找到F字段以确定帧的边界。接着再用硬件对其中的比特流进行扫描。每当发现5个连续1时，就将这5个连续1后的一个0删除，以还原成原来的比特流。这样就保证了在所传送的比特流中，不管出现什么样的比特组合，也不至于引起帧边界的判断错误。
30、 传播时延、传输时延
传播时延是指电磁波在信道中传输所需要的时间。它取决于电磁波在信道上的传输速率以及所传播的距离。传输时延是发送数据所需要的时间。它取决于数据块的长度和数据在信道上的发送速率。
31、 面向连接与无连接
面向连接服务与无连接服务各自的特点
面向连接服务是在数据交换之前，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应终止这个连接。因此，面向连接服务在网络层中又称为虚电路服务，虚表示：虽然在两个服务用户的通信过程中并没有自始至终专用一条端到端的完整物理电路，但却好像一直占用了一条这样的电路。面向连接服务比较适合于在一定期间内要向同一目的地发送许多报文的情况。在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。
无连接服务的另一特征就是它不需要通信的两个实体同时是活跃的。当发送端的实体正在进行发送时，它才必须是活跃的。这时接收端的实体并不一定必须是活跃的。只有当接收端的实体正在进行接收时，它才必须是活跃的。
无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速。但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。无连接服务特别适合于传送少量零星的报文。
面向连接的服务和无连接的服务的主要区别
所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接的服务是在数据交换之前必须先建立连接。当数据交换结束后，则应中指这个连接。而在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要实现建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要实现进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。面向连接的服务最大的特点是能够保证接收和发送的顺序一致，但不一定保证可靠的服务质量，无连接的服务不保证接收和发送的顺序一致，也不保证可靠的服务质量，且在不进行数据交换时，两个通信实体不需要同时活跃。
面向连接服务具有（连接建立）、（数据传输）和（连接释放）这三个阶段
无连接服务主要有以下三种类型，即(数据报)、(证实交付 )和(请求回答)
32、VLAN的用途：
限制了接收广播信息的工作站数，使网络不会因为传播过多的广播信息即广播风暴而引起性能恶化。
32、 各种网络拓扑结构的特点
星型结构
星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。它具有如下特点：结构简单，便于管理；控制简单，便于建网；网络延迟时间较小，传输误差较低。但缺点也是明显的：成本高、可靠性较低、资源共享能力也较差。
环型结构
环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。
环型结构具有如下特点：
- 信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；
- 环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；
- 可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。
总线型结构
总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。
总线型结构的网络特点如下：
- 结构简单，可扩充性好。当需要增加节点时，只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连，当总线负载不允许时还可以扩充总线；
- 使用的电缆少，且安装容易；使用的设备相对简单，可靠性高；
- 维护难，分支节点故障查找难。
分布式结构
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式.
分布式结构的网络具有如下特点：
- 由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；
- 网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；
- 各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；
- 便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；
- 报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。
树型结构
树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。
网状拓扑结构
在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强。有时也称为分布式结构。
33、 计算机网络层次结构的目的
计算机网络是一个复杂的网络系统，采用层次化结构的方法来描述它，可以将复杂的网络间题分解为许多比较小的、界线比较清晰简单的部分来处理。各层功能相对独立，各层因技术进步而做的改动不会影响到其他层，从而保持体 系结构的稳定性
34、 网络适配器的作用
属于七层模型的第一层，物理层， 网络适配器又称网卡或网络接口卡（NIC），英文名NetworkInterfaceCard。它是使计算机联网的设备。平常所说的网卡就是将PC机和 LAN连接的网络适配器。网卡（NIC）插在计算机主板插槽中，负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过网络介质传输。它的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。它的基本功能为：从并行到串行的数据转换，包的装配和拆装，网络存取控制，数据缓存和网络信号。目前主要是8位和16位网卡。
35、 曼彻斯特编码
曼彻斯特编码是将每一个码元再分成两个相等的间隔。码元1是在前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平。码元0则正好相反，从低电平变到高电平。这种编码的好处是可以保证在每一个码元的正中间出现一次电平的转换，这对接收端的提取位同步信号是非常有利的。缺点是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。
36、IP协议的定义、IP地址的分类及特点
什么是IP协议，IP地址如何表示，分为几类，各有什么特点？
为了便于寻址和层次化地构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业应 用中只用到A、B、C三类。
IP协议(Internet Protocol)又称互联网协议，是支持网间互连的数据报协议，它与TCP协议（传输控制协议）一起构成了TCP/IP协议族的核心。它提供网间连接的完 善功能， 包括IP数据报规定互连网络范围内的IP地址格式。
Internet 上，为了实现连接到互联网上的结点之间的通信， 必须为每个结点（入网的计算机）分配一个地址，并且应当保证这个地址是全网唯一的， 这便是IP地址。
目前的IP地址（IPv4：IP第4版本）由32个二进制位表示，每8位二进制数为一个整数， 中间由小数点间隔，如159.226.41.98，整个IP地址空间有4组8位二进制数， 由表示主机所在的网络的地址（类似部队的编号）以及主机在该网络中的标识（如同士兵 在该部队的编号）共同组成。
为了便于寻址和层次化的构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类， 商业应用中只用到A、B、C三类。
A类地址：
A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示， 网络中的主机标识占3组8位二进制数， A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为“0”。 不难算出，A类地址允许有126个网段，每个网络大约允许有1670万台主机，通常分配给拥 有大量主机的网络（如主干网）。
B类地址：
B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示， 网络中的主机标识占两组8位二进制数， B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为“10”。 B类地址允许有16384个网段，每个网络允许有65533台主机，适用于结点比较多的网络 （如区域网）。
C类地址：
C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示， 网络中主机标识占1组8位二进制数， C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为“110”。 具有C类地址的网络允许有254台主机，适用于结点比较少的网络（如校园网）。
为了便于记忆，通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP地址， 十进制数之间采用句点“.”予以分隔。 这种IP地址的表示方法也被称为点分十进制法。如以这种方式表示，
- A类网络的IP地址范围为:
1.0.0.1－127.255.255.254； - B类网络的IP地址范围为：
128.1.0.1－191.255.255.254； - C类网络的IP地址范围为：
192.0.1.1－223.255.255.254。
由于网络地址紧张、主机地址相对过剩，采取子网掩码的方式来指定网段号。
TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关，这也是TCP/IP的重要特点。正因为如此 ，它能广泛地支持由低两层协议构成的物理网络结构。目前已使用TCP/IP连接成洲际网、全国网与跨地区网。
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