错过了缘分错过了你dj:计算机网络-2011年上半年

概述

·        了解网络、互联网、Inter网的概念。

·        为了研究方便，可以把网络划分为边缘部分和核心部分。了解边缘部分客户机的两种通信方式。

·        电话直接相互通信要求电话直接互相可达，就连接方式而言有哪些解决方案？

·        什么是电路交换，电路交换的最大特点（缺点）是什么？或者说为什么不宜使用电路交换的方式传输计算机数据？

·        理解与分组交换相关的几个概念：存储转发、报文（包）、分组。什么是分组交换？分组交换的传输效率为什么比电路交换更高/分组交换数据的传送方式与电路交换有什么不同？分组交换带来了什么负面影响？

·        电路交换、报文交换、分组交换三种交换方式的比较。

·        速率、带宽、吞吐量、时延。了解常用单位换算，K,M,G.

·        光线信道的传输速率高,指的是发送速率高，传播速率实际上略低于铜线的传播速率。

·        总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

·        为什么信道利用率不是越高越好？（1.6.1）

·        什么是网络的体系结构？（1.7.3）ISO/五层结构？

·        理解实体，对等实体，协议的概念。理解“协议是水平的， 服务是垂直的”。（1.7.4）

物理层

·        物理层需要解决的四个主要问题（物理层的4个主要特性）。

·        解决问题的第一步是建模。数字系统的模型。

·        消息、数据、信号、模拟信号、数字信号、码元。

·        信道可以分为导向型和非导向型。

·        复用概念的提出。不使用复用与使用复用的技术通信模型。

·        频分复用、时分复用的原理（图）。波分复用实际就是光的频繁复用。

·        码分复用CDMA。

3.      数据链路层：（4/27/2011-5/02/2011）

·        数据链路所使用的信道的两种类型。

·        链路和数据链路有什么区别。

·        数据链路层数据传输的三个基本问题是怎么来的？分别是如何被解决的？

·        循环冗余校验的计算步骤？X^3+X^2+1代表什么值？

·        无比特差错和可靠传输的概念有什么不同？

·        为什么PPP协议不需要做纠错、流量控制、编号等工作？理解PPP协议是不可靠协议。

3.3.1         广播信道

·        解决局域网中信道共享的方式又哪两种？哪一种更适合真实的使用场景？

·        三种传统的拓扑结构？

·        了解局域网的两个标准：DIX Ethernet V2 和 IEEE802.3。

·        了解网卡的作用。串行数据转换为并行数据、比特差错校验、缓存。

·        为了简化局域网通信的两个主要手段？（无连接的不可靠传输、曼彻斯特编码）。

·        总线的特点是什么？局域网是总线型的网络，如何解决总线广播问题？局域局域网发送的帧都是广播，网卡只接受发给自己的帧。局域网通信中，不需要建立连接。

·        CSMA/CD协议。局域网是一个总线型的网络，理解多点接入、载波监听、冲突检测。

·        理解在使用CSMA/CD协议时，网络不可能同时进行发送和接收，局域网只能进行双向交替通信（半双工通信）。

·        最短帧长是如何得出来的？争用期为数据在信道上往返一次的时间。在以太网中争用期为51.2us。在10Mb/s的以太网中，为512比特时间。10BASE-T的含义？

·        集线器是用来做什么的？如何工作？使用集线器的局域网的特点：总线型网络。集线器工作在物理层，只负责字节转发。

·        如何分析以太网的信道利用率？理解以太网的高信道利用率是如何制约以太网信道的长度已经最小帧长的。

·        了解MAC地址，MAC帧的格式。MAC帧的最大最小帧长。

·        扩展以太网的两种方法：物理层扩展、数据链路层扩展。

·        物理层扩展是使用集线器/转发器。理解这种扩展方式的弊端。

·        数据链路层扩展使用物理设备为网桥。理解这种方式是如何解决物理层的扩展网络的两个主要弊端的，除了解决上述弊端之外有什么额外的优点？

·        图：集线器扩展网络的图（3.5.1），网桥扩展网络的图（3.5.2），频分复用图，时分复用图，争用期图，网桥数据传输栈图（3.5.2）。

·        网桥带来的三个主要问题：增加的时延、溢出风险、广播风暴。

·        网桥采用存储转发的方式，集线器/转发器则是逐比特进行转发的。

·        理解透明网桥的概念。掌握转发表的学习过程（首先处理原地址，然后处理目的地址）。

·        生成树解决循环转发的问题。

·        以太网交换机：多接口的网桥，全双工通信，用户不再是共享带宽，而是独占带宽。可以利用第二层交换机划分VLAN。

网络层（5/03/2011-5/10/2011）

·        简单了解虚电路协议与数据包服务的主要区别。

·        了解与IP协议配套使用的四个协议在协议栈中的图示。

·        IP地址的编址方法的发展过程。理解按类型编址的初衷（易于分配）和好处（减小路由表的大小）。为什么要区别不同类型的网络？A,B,C类地址的标识、网络号、主机号分别是多长？

·        A,B,C类地址中网络号的最大数目？为什么A类地址网络数是减2的，而B类和C类则不用？主机号全为0或1的地址各有什么特殊的含义？

·        从IP地址的角度定义一个网络：具有同一个网络号 的主机的集合。

·        路由器为什么需要有两个或两个以上的IP地址。

·        IP地址与Mac地址的区别？主要的两点（所属层次、在帧中的位置及行为）。当不同的网络传送数据是，源IP地址和目的IP地址是不变的，而源MAC地址和目的MAC地址却在随着帧所处的网络不同儿改变。数据在网络层传输与在数据链路层传输的区别图（4.2.3IP地址与硬件地址）。

·        ARP协议把IP地址映射到MAC地址。为什么要有ARP协议？ARP协议带来的好处。为什么ARP高速缓存需要有一个生存时间？

·        理解为什么需要IP地址而不是直接使用物理地址进行通讯。

·        IP地址的格式。首部（20字节的定长字段+可选字段）+数据字段。分段问题的由来及解决方案。首部检验和只检验首部，为什么？有什么好处？

·        路由表为什么不使用主机号？路由表的结构是什么样子的？

·        理解默认路由。使用默认路由来缩小转发表并缩短路由表的查找时间。知道什么是特定主机路由。

·        理解一个IP数据报的的转发过程。想想一个分组是如何在没有填写下一跳路由的IP地址的情况下找到该路由？

·        路由表的查找过程。直接交付-》特定主机-》目标网络-》默认路由

·        两级结构的IP地址有什么缺点（主要有三点）？三级结构的IP地址是如何解决这些问题的？如何让路由器在不修改IP数据报格式的前提下知道子网存在的事实？（在路由表中增加子网掩码字段）

·        主机号借用的位数与子网个数之间的关系（划分超网与不划分超网对全0和全1的子网的对待方式是不同的）。能够根据IP地址和子网掩码求出其网络号。

·        无分类IP地址。地址块中的最大地址和最小地址的计算。最大地址可以使用最小地址块加上每个地址块的地址数减一来得到。

·        构造超网是如何节省IP地址的？为什么有最长前缀匹配原则？可以利用线索二叉树来加快匹配速度。

·        ICMP协议的存在是为了更有效地转发数据报和提高成功交付的机会。ICMP通过当前路由对数据报的处理失败的结果（超时，重点不可达，更换路由等）信息通过ICMP数据报发送给源路由，通知源路由自己的处理结果，从而避免不必要的转发。

·        PING是ICMP协议的一个最常见的应用，这是应用层直接使用网络层的一个例子，它并没有使用运输层的协议（UDP/TCP）。tracert命令查看网络状况。

·        路由选择。可以分为静态路由选择策略和动态路由选择策略。

·        自制系统AS概念的提出是为了解决网络规模大、公司不愿公布内部网络细节的需求提出的。AS内部使用 路由协议为内部网关协议IGP,AS外部使用的路由协议为外部网关协议EGP。AS内部进行路由选择叫做域内路由选择，AS之间的路由选择称为域间路由选择。

·        路由选择协议所需要解决的一个很重要的问题就是最佳路由选择的问题和路由表的构建。从这点来把握本节的重点。

·        内部网关协议。RIP距离矢量协议：距离的定义。相邻的网络距离为1，每增加一个路由距离加1。RIP的缺点：定义了最大跳数为15，只适合小型网络。使用路由器的个数而不考虑路由器性能的距离表示方法本身有有局限性,交换整个路由表，开销大，坏消息传的慢。

·        RIP协议路由器之间的信息交换。和谁交换信息？交换什么信息？什么时候交换？使用何种协议交换信息？距离向量算法。用距离向量算法解释坏消息传递慢的现象。RIP数据报使用UDP传送。

·        OSPF(Open Shortest Path Firsrt)。使用分布式链路状态协议, 使用“代价”来标识链路的质量。不同于RIP,此协议使用洪泛法与所有路由交换信息，发送信息为链路状态，发送时机为链路状态发生变化时。最主要的特点是更新过程收敛得快。OSPF不使用UDP而是直接使用IP数据报。

·        OSPF协议的优点：可以使用不同意义的量来标识代价，可以进行负载均衡，支持子网和CIDR。

·        EGP不能使用RIP或OSFP协议。

·        路由的组成：路由选择部分(构造和维护路由表)和路由转发（根据转发表转发数据）部分。

·        路由表与转发表是不同的。路由表是多个路由共同协作的产物，只涉及到目的网络所需经过的下一跳的路由；转发表有路由表得来，需要负责MAC地址的添加。

·        理解多播与普通的一对一的发送方式有什么不同，为什么它能够比普通的一对一的发送方式节省网络带宽？

·        多播是由支持多播协议的多播路由器来实现的。

·        多播实现的第一个问题：目的地址如何标识？使用D类IP地址作为多播标识符。

·        多播协议不支持ICMP协议。

·        IP多播分为两种：在本局域网内进行硬件多播、在因特网范围内进行多播。

·        局域网进行硬件多播，可用的只有MAC地址的低23位，而D类IP地址除去1110 被占用外，其余的28位都可用，为了对应，D类IP地址也只用了低23位，这就使得不同的D类IP属于同一个多播的可能。

·        IGMP协议既不知道多播组所包含的主机数，也不知道这些主机都分布在哪些网络上，它只是让路由器知道该路由所连接的局域网中是否存在多播组的成员。

·        用于局域网的IP地址范围：10.0.0.0/8 172.16.0.0/12,192.168.0.0/16

·        理解VPN的工作原理。

·        理解NAT的端口映射工作原理。

运输层（5/11/2011-5/17/2011）

·        IP地址已经能够标识主机了，为什么来要运输层？端口号是为了解决什么问题而出现的？

·        运输层为应用层提供复用和分用的功能以及差错检测功能（网络层只检验了数据报的首部）。

·        理解“网络层为主机之间提供逻辑通信，运输层为进程之间提供逻辑通信”

·        运输层的两个主要协议：TCP提供面向连接的可靠服务，UDP提供非面向连接的不可靠服务。

·        端口可以分为服务器使用的端口（熟知端口）和客户端使用的端口(短暂端口)，知道常用的应用层协议使用哪些端口，FTP(21),TELNET(23),SMTP(25),DNS(53)

·        理解UDP协议的特点：

1.      无连接

2.      尽最大努力交付（即不可靠传输）

3.      可以进行一对一，一对多，多对多的通信

4.      面向数据报的

5.      没有拥塞控制

6.      首部开销小（最短8个字节）

·        理解UDP伪首部的作用,既不会向上也不会向下传递，仅仅用于校验，而且因为校验包含了源IP和目的IP,所以使得其校验不仅校验了UDP的端口、数据，也校验了IP地址。

·        TCP协议的特点（与UDP相比较）。

·        可靠传输需要解决的两个问题：信道造成的错误，发送与接收速率不匹配的问题。

·        停止等待协议的工作原理。分为正常情况，发送报文丢失或出错进行分析，为了支持重传需要发送方需要做那些额外的工作（三个问题：缓存，编号，超时时间的确定）？

·        接收方的问题：确认丢失和确认延迟。

·        停止等待协议的信道利用率分析。

·        连续ARQ协议。

·        TCP报文的格式：序号是按照字节编号的，确认号指出了下一个将要接收字符的序号，它之前的字节是最后一个按顺序到达的字节。

·        滑动窗口指出了在没有收到确认的情况下，尚未发送但是却允许发送的字节流部分。滑动窗口可由前沿和后沿来进行却定，滑动窗口可以分为两个部分，已发送但尚未收到确认的部分，允许发送但尚未发送的部分。

·        可以使用P1,P2,P3来分析滑动窗口的工作过程。

·        会用图来解释滑动窗口的各个部分，已经滑动窗口（发送/接收）与（发送/接收）缓存的关系。

·        超时时间的长短如何影响信道的利用率？超时时间应该率大于一个RTT。加权RTT的计算是通过在发送的报文和确认报文中填写发送和相应时间来确定的，如何处理重复确认的报文？（忽略/超时后RTT翻倍）。

·        简单了解选择确认的概念。

·        理解为什么要有流量控制（或者什么是流量控制）？流量控制是靠什么实现的？

·        数据传输过程中信道的利用效率问题的产生：每次发送的报文太少或者接收窗口太小，解决办法的要点是：发送方避免发送过短的数据，接收方尽量在有较多的接收空间是才发送确认。

·        什么是网络拥塞现象？能不能通过增加个别节点的缓冲的方式来解决拥塞问题？为什么？理解只有所有部分平衡了，才能解决拥塞问题。

·        什么是拥塞控制？区别流量控制课拥塞控制。

·        拥塞控制的两种设计方法开环控制和闭环控制的思想是什么？还记得解决死锁问题问题的两种思想吗？

·        理解拥塞窗口的概念，比较它与发送窗口的区别。

·        慢开始算法的思想是什么？这在实际生活中有何启示？知道什么是慢开始门限。

·        拥塞避免算法是如何执行的？当网络中出现超时（确认丢失）时，根据该算法得出的慢开始门限值一定比原来的慢开始门限值小吗？注意理解“超时之后，慢开始门限值减半”的含义，这里的减半指的是针对当前拥塞窗口的值减半而不是减半为员拥塞窗口值的一半。

·        了解“乘法减小，加法增大”的含义。

·        快重传算法和快恢复算法是如何执行的？

·        理解发送窗口的大小应该是拥塞窗口与接收窗口中较小的一个。

·        知道什么是尾部丢弃与全局同步现象。了解平均队列长度的概念。随机早期检测是如何降低全局同步现象出现的可能性的？

·        TCP连接的建立过程（三次握手图）。为什么要采用三次握手（避免已经失效的连接请求报文消耗服务器资源）。

·        简单了解连接释放的过程。

应用层（5/18/2011-5/26/2011）

·        什么是DNS。为什么要有DSN?为什么机器在处理IP数据报时使用IP而不是机器的名字呢？

·        为什么要有域名服务器？为什么不将所有网络的域名都交个同一个域名服务器处理？（两点，当把太多的任务都交个唯一的点去承担时，风险也就增加了）

·        了解树状结构的域名命名，顶级->二级（国家、com、edu…）->三级（com、edu…）

·        知道DNS使用UDP报文。DNS的解析过程：主机将需要解析的主机名填写到DNS报文中交给DNS服务器，服务器处理并返回结果。知道什么是本地域名服务器，在DNS查询过程中，本地域名服务器接收递归查询请求，以迭代查询的方式处理请求。立即递归查询与迭代查询的区别：递归查询的结果要么是不存在，要么是解析之后的IP地址；迭代查询则是查询结果或者下一个查询地址。本地域名服务器可以采用这两种查询方式中的任意一种。DNS服务器使用缓存来解决查询效率问题

·        FTP（TCP）协议在传送文件时需要建立两个连接：控制连接和数据连接。简单了解NFS协议与FTP协议的区别（文件修改的支持）。

·        浏览器的请求过程：域名-》DNS服务器-》IP地址-》TCP连接-》请求。理解HTTP协议是无状态的含义

·        补充：理解HTTP的无状态。即每一次请求之间都是独立的，下一次请求不会记录当前请求的状态信息（如登录状态、购物车中的商品等）；

·        补充：session的两种含义：一是客户与 服务器进行的一系列的交互，这里 涉及到的就是交互的持续时间，交互过程中用户的操作等。二是指服务器为客户端所开辟的存储空间，其中保存了状态信息。

·        理解为什么要有代理服务器，使用代理服务器的网络的工作过程（图）。

·        常识：HTTP请求的首行信息称为请求行，格式为:[请求方式][请求地址][协议的版本号]。响应首行为状态行，格式为[协议版本号][状态码][状态码解释].状态码中4XX为客户端错误，5XX为服务器错误

·        搜索的类别：全文搜索、分类搜索、垂直搜索、一元搜索

·        Google的PageRank算法。一个页面的正向链接数越多，说明网页越重要，给每个网页一个权重，将求重要性的算法转换为一个稀疏矩阵相乘的算法。

·        电子邮件的出现是为了弥补电话通信的哪两个缺点？

·        SMTP协议只能传送简单的ASIIC码，所以才有了MIME（Multipurpose Internet MailExtention）。注意实际上我们有两种解决办法：一个是改变协议本身，第二是对发送的东西进行编码，这里实际上主要从后者出发的。

·        POP3协议在用户查看邮件之后就会将邮件从服务器上删除，IMAP协议则会保存历史邮件，支持搜索和文件夹管理。

·        了解基于HTTP协议的万维网电子邮件发送过程所使用的协议（图）。SMTP协议发送邮件图（6.5.1）

·        使用网络协议需要在开始的时候对协议进行必要的配置，解决方案的思路：一、固化在设备中；二、人工配置；三、自动配置DHCP

·        一个刚刚加入网络的计算机是如何通过DHCP获得地址的？

·        了解为什么有DHCP中继代理。

·        DHCP使用UDP报文。主机被分配的IP地址是临时的，0.5T之后需要申请延长租用期。DHCP服务器可以决定延长或者要求其重新申请IP。

·        SNMP是一个并不简单的“简单网络管理协议”。

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