计算机网络
网络分层
五层协议
| 层级 | ICP/IP模型 | 解释 |
|---|---|---|
| 5 | 应用层 | 为人类用户或者其他应用进程提供网络应用服务 |
| 4 | 传输层 | 主机之间的数据传输，例如tcp，udp |
| 3 | 网络层 | 为数据报从源到目的选择路由 |
| 2 | 数据链路层 | 相邻网络节点间的数据传输，传输数据帧，有ppp，wifi协议 |
| 1 | 物理层 | 在线路上传输比特流 |
OSI七层协议
| 层级 | ICP/IP模型 | 解释 |
|---|---|---|
| 7 | 应用层 | 为人类用户或者其他应用进程提供网络应用服务 |
| 6 | 表示层 | 为人类用户或者其他应用进程提供网络应用服务 |
| 5 | 会话层 | 建立、管理、终止会话 |
| 4 | 传输层 | 主机之间的数据传输，例如tcp，udp |
| 3 | 网络层 | 为数据报从源到目的选择路由 |
| 2 | 数据链路层 | 相邻网络节点间的数据传输，传输数据帧，有ppp，wifi协议 |
| 1 | 物理层 | 在线路上传输比特流 |
五类IP
| 最高位 | IP范围 | 最大主机数 | 私有地址 | |
|---|---|---|---|---|
| A类 | 0 | 0.0.0.0-127.255.255.255 | 2^24-2 | 10.0.0.0-10.255.255.255 |
| B类 | 10 | 128.0.0.0-191.255.255.255 | 2^16-2 | 172.16.0.0-172.31.255.255 |
| C类 | 110 | 192.0.0.0-223.255.255.255 | 2^8-2 | 192.168.0.0-192.168.255.255 |
| D类 | 1110 | 224.0.0.0-239.255.255.255 | ||
| E类 | 11110 | 240.0.0.0-255.255.255.254 |
重要概念
01.互联网: 指20世纪末期兴起电脑网路与电脑网路之间所串连成的庞大网路系统
02.WWW(万维网): 通过因特网访问的相互关连的超文本文档系统
03.WAN: 是连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网
04.LAN: 局部地区形成的一个区域网络，其特点就是分布地区范围有限，可大可小
05.MAN: 是改进LAN（局域网）中的传输媒介，扩大局域网的范围，达到包含一个大学校园、城市或都会区。它是较大型的局域网
06.PAN: 用无线电或红外线代替传统的有线电缆，实现个人信息终端的智能化互联，组建个人化的信息网络
07.集线器: 将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理介质下的设备，发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送
08.交换机: 通过报文交换接收和转发数据到目标设备，它能够在计算机网络上连接不同的设备。一般也简称为交换机。是一种多端口的网桥，在数据链路层使用MAC地址转发数据
09.路由器: 提供路由与转送两种重要机制，可以决定封包由来源端到目的端所经过的路径（host到host之间的传输路径），这个过程称为路由；将路由器输入端的封包移送至适当的路由器输出端（在路由器内部进行），这称为转送。可连接两个以上个别网路的设备
10.网关: 网关在网络层以上实现网络互连，是复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连
11.ADSL: 非对称数字用户线
12.HFC: 光纤同轴混合网
13.FTTx: 光纤到x
14.PPP: 点对点协议
15.STP: 屏蔽双绞线
16.VLAN: 虚拟局域网
17.ARP: 地址解析协议
18.ICMP: Internet控制报文协议
19.CIDR: 无类别域间路由
20.VLSM: 可变长子网掩码
21.RIP: 路由信息协议
22.OSPF: 路由开放的最短路径优先协议
23.BGP: 边界网关协议
24.MPLS: 多协议标签交换
25.TCP: 传输控制协议,可靠
26.UDP: 无连接的传输协议,不可靠
27.DHCP: 动态主机配置协议
28.DNS: 域名系统
29.URL: 统一资源定位符
30.HTML:超文本标记语言
31.B/S: 浏览器/服务器
32.C/S: 客户/服务器
33.P2P: 点对点
34.STMP: 发送邮件服务器
35.POP3: 邮局协议版本3
36.IMAP: 因特网信息访问协议(以前称为交互邮件访问协议)
基本例题
例题01
1.分类IP地址分为哪几类，规则是什么？如何快速判断IP地址的分类，比如请给出180.1.2.2和221.19.3.8分别属于哪类地址?是如何判断得出的
A类地址：网络地址的最高位必须是0，网络号范围:1.0.0.0-126.0.0.0
B类地址: 网络地址的最高前两位必须是10，网络号范围128.0.0.0-191.25.0.0
C类地址: 网络地址的最高位前三位必须是110，网络号范围192.0.0.0-223.255.255.0
D类地址: 网络地址的最高前四位必须是1110，不区分网络号和主机号，范围224.0.0.0-239.255.255
E类地址: 网络地址的最高前五位必须是11110，不区分网络号和主机号，范围240.0.0.0-255.255.255.254
由范围: 180.1.2.2属于B类地址，221.19.3.8属于C类地址
例题02
2.现有一个公司要创建内部的网络，该公司包括工程技术部，市场部，财务部和办公室4个部门，每个部门约有20-30台计算机，试问:
1)该公司使用的地址为一个C类地址，网络地址为192.168.161.0如何划分网络将几部门分开
2)确定各部门的网络地址和子网掩码并写出分配给每个部门网络中的主机IP地址范围
1)四个子网分别为:192.168.161.32, 192.168.161.64, 192.168.161.96, 192.168.161.128
2)子网掩码:255.253.255.224
子网192.168.161.32，IP范围：192.168.161.33-192.168.161.62
子网192.168.161.66，IP范围：192.168.161.65-192.168.161.94
子网192.168.161.96，IP范围：192.168.161.97-192.168.161.126
子网192.168.161.128，IP范围：192.168.161.129-192.168.161.158
例题03
某主机的IP地址是227.82.157.177/20试问该主机所连接的网络前缀是什么?该网络的网络地址是什么？主机号有多少位，主机号的二进制表示是什么？
十进制: 227.227.82.157.177
二进制: 11100011010100101001110110110001
前缀: 111000110101100101001
网络地址: 11100011010100101001000000000000
网络地址十进制: 227.82.144.0
主机号: 1101 1011 0001(12位)
例题04
假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gbit/s，设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长
解: 端到端往返时延=1x2km/(200000km/s) = 10μs
发送字节=1Gbit/sx10μs = 10000bit 即1250字节
例题05
在以太网中，两个站发送数据冲突，不考虑其他站，它们再次冲突的概率是多少？最多两次传送就成功的概率是多少？
解: 第一次重传: [0, 2^1-1] = [0, 1]
第二次重传: [0, 2^2-1] = [0, 1, 2, 3]
再次冲突的概率为50%
需要两次重传才成功的概率为3/8=37.5,最多两次就成功的概率为87.5%
例题06
简述局域网交换机与集线器的区别
交换机工作在链路层，根据帧(链路层分组)的目的MAC地址进行转发，而集线器工作在物理层，仅是将端口接收到的比特转发到其他所有端口而不是对帧进行处理
集线器再转发一个帧中比特时，不对传输媒体进行检测，因此其连接起来的主机属于同一冲突域；但交换机在转发一个帧之前必须执行CSMA/CD算法(当连接集线器时)有隔离冲突域的功能
例题07
如果主机A的IP地址为202.111.222.165，主机B的IP地址为202.111.222.185，子网掩码为255.255.255.224，请回答
1)主机A能不能与主机B直接通信(直连线路)
2)主机A能不能与地址202.111.222.8的DNS服务器通信？解决办法时什么？
解:
1)子网掩码:255.255.224
202.111.222.165和202.111.222.185网络号均为202.111.222.160
属于同一网络，故可以直接通信
2)202.111.222.8的网络号为202.111.222.0
网络号不同，不属于同一子网，不能通信，可通过路由器解决
例题08
一个数据报长度为3000字节(固定首部长度)。现在经过一个网络传送，但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。试问应当划分几个短些的数据报片？各数据抱片的数据字段长度，片便宜字段和MF标志应为何数值？
解:
分片前数据部分长度3000 - 20 = 2980
分片后每片数据不能超过1500 - 20 = 1480可以被8整除
共分为3个数据报片，分别为1480， 1480，20
片偏移字段的值分别为：0，185，370
MF分别为1，1，0
例题09
有两个CIDR地址块202.128/11和208.130.28/22。是否有哪一个地址块包含了另一个地址？如果有，请指出，并说明理由
解:
208.128/11前缀11010000100
208.130.28/22前缀1101000010000010000111
∵后者的前11位与前者的前缀是一致的
∴208.128/11包含了208.130.28/22
例题10
图表示有五个站分别连接在三个局域网上，并且用网络B1和B2连接起来。每一个网桥都有两个接口(1和2).在一开始，两个网桥中转发表都是空的，以后有以下各站向其他站发送了数据帧:A发送E，C发送B，D发送给C，B发送给A，试把有关数据填在表中
例题11
设某路由器建立了如表所示的路由表(这三列别是目的网络，子网掩码和下一跳路由器，若直接交付则最后一刻表示应当从哪一个接口转发出去)
| 目的网络 | 子网掩码 | 下一跳 |
|---|---|---|
| 128.96.39.0 | 255.255.255.128 | 接口0 |
| 128.96.39.128 | 255.255.255.128 | 接口1 |
| 128.96.40.0 | 255.255.255.128 | R2 |
| 192.4.153.0 | 255.255.255.192 | R3 |
| 默认 | - | R4 |
现共收到5个分组，其目的IP地址分别为:
(1)128.96.39.10
(2)128.96.40.12
(3)128.96.40.151
(4)192.4.153.17
(5)192.4.153.90
试分别计算这些分组转发的下一跳
答:
(1)接口0
(2)R2
(3)R4
(4)R3
(5)R4
例题12
如果将192.12.66.128/25划分为三个子网，其中子网1可以容纳50台计算机，子网2和子网3分别容纳20台计算机，要求网络地址从小到大依次分配给三个子网，请写出每个子网的掩码及子网地址和可用的Ip地址段
第一个子网:
网络地址:192.12.66.128/26,可用网络地址:192.12.66.129~192.12.66.190，可用子网地址数大于50
第二个子网:
网络地址:192.12.66.192/27,可用网络地址:192.12.66.193~192.12.66.222
第三个子网:
网络地址:192.12.66.224/27,可用网络地址:192.12.66.225~192.12.66.254
重要公式
传播发送时延
发送时延 = 分组长度/发送速率
传播时延 = 信道长度/电磁波在信道上的传播速率
信噪比(极限信息传输速率)
C = W*log_2(1+S/N) (bit/S)
W: 信道带宽(Hz)
S: 所传信号的平均功率
N: 高斯噪声功率
(S/N)dB = 10^[(S/N)/10]
CDMA码片序列
码片序列X码片序列
CRC多项式
多项式sqrt(数据)
几次方补几个0，不同为1，相同为0
路由匹配
①拿目的IP与子网掩码相与，得到的值与目的网络地址相等则匹配
②有多个匹配项，选掩码最长的
③都未匹配上找缺省，即默认