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计算机网络自上而下PPT第二章

发布时间: 2023-04-17 18:51:20

⑴ 谁有《计算机网络》(第二版)清华大学出版社的课后答案啊希望帮忙将答案发给我[email protected]

第一章 计算机网络概论
1.计算机网络的发 展可以划分为几个阶段?每个阶段各有什么特点?
四个阶段:
第一阶段(20世纪50年代) 计算机技术与通信技术研究结合,为计算机网络的产生作好技术准备,奠定理论基础
第二阶段(20世纪60年代)ARPAnet与分组交换技术开始,为Internet的形成奠定基础
第三阶段(20世纪70年代中期计起) 网络体系结构与网络协议的标准化
第四阶段(20世纪90年代起) Internet的应用与高速网络技术发展
2.按照资源共享的观点定义的计算机网络应具备哪几个主要特征?
资源共享的观点:以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合
主要特征:
1) 计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享
2) 互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”
3) 互联计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议
3.现代网络结构的特点是什么?
大量的微型计算机通过局域网连入广域网,而局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过路由器实现的
4. 广域网采用的数据交换技术主要有几种类型?它们各有什么特点?
答:主要分为两种类型:线路交换和存储转发转发
线路交换;首先创建一条临时专用通路,使用后拆除链接,没有传输延迟,适合大量数据传输和实时通信,少量信息传输时效率不高
存储转发分为两类:报文交换和分组交换
报文交换:不在通信结点间建立通路,将信息组合为报文,采用存储转发机制,线路利用率高,但传输延迟较大
5.网络多媒体的传输有哪几个主要的基本特征?请列举传输连续的音频、视频流所需求的通信带宽数据
主要特征:
1) 高传输带宽要求
2) 不同类型的数据对传输的要求不同
3) 传输的连续性与实时性要求
4) 传输的低时延要求
5) 传输的同步要求
6) 网络中的多媒体的多方参与通信的特点
6.你是如何理解“网络计算”概念的?请举出移动计算网络、多媒体网络、网络并行计算、网格计算、存储区域网络与网络分布式对象计算等方面的几个应用实例
“网络计算”概念:网络被视为最强有力的超级计算环境,它包含了丰富的计算、数据、存储、传输等各类资源,用户可以在任何地方登录,处理以前不能完成的问题
移动计算网络:无线局域网、远程事务处理
多媒体网络:视频点播系统、多媒体会议系统
网络并行计算:破译密码、发现素数
网格计算:桌面超级计算、智能设备
存储区域网络:SSP提供的Internet存储服务

第二章 网络体系结构与网络协议
1.请举出生活中的一个例子来说明“协议”的基本含义,并举例说明网络协议三要素“语法”、“语义”与“时序”的含义与关系
协议是一种通信规则
例:信件所用的语言就是一种人与人之间交流信息的协议,因为写信前要确定使用中文还是其他语言,否则收信者可能因语言不同而无法阅读
三要素:
语法:用户数据与控制信息的结构与格式,以及数据出现顺序
语义:解释比特流的每一部分含义,规定了需要发出何种控制信息,以及完成的动作和作出的响应
时序:对实现顺序的详细说明

2.计算机网络采用层次结构的模型有什么好处?
1)各层之间相互独立
2)灵活性好
3)各层都可采用最合适的技术来实现,各层实现技术的改变不影响其他层
4)易于实现和维护
5)有利于促进标准化
3.ISO在制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么?
1)网中各结点都具有相同的层次
2)不同结点的同等层具有相同的功能
3)不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信
4)同一结点内相邻层之间通过接口通信
5)每个层可以使用下层提供的服务,并向其上层提供服务
4.如何理解OSI参考模型中的“OSI环境”的概念?
“OSI环境”即OSI参考模型所描述的范围,包括联网计算机系统中的应用层到物理层的7层与通信子网,连接结点的物理传输介质不包括在内
5.请描述在OSI参考模型中数据传输的基本过程
1)应用进程A的数据传送到应用层时,加上应用层控制报头,组织成应用层的服务数据单元,然后传输到表示层
2)表示层接收后,加上本层控制报头,组织成表示层的服务数据单元,然后传输到会话层。依此类推,数据传输到传输层
3)传输层接收后,加上本层的控制报头,构成了报文,然后传输到网络层
4)网络层接收后,加上本层的控制报头,构成了分组,然后传输到数据链路层
5)数据链路层接收后,加上本层的控制信息,构成了帧,然后传输到物理层
6)物理层接收后,以透明比特流的形式通过传输介质传输出去
6.试说明报头在网络数据传输中的作用
报头包含了控制信息,例如序列号,使得该层以下即使没有维护顺序关系,目标机器的对应层也仍然可以按照正确的顺序递交信息,在有的层上,头部还可以包含信息大小、时间和其他控制字段
7.试比较面向连接服务和无连接服务的异同点
相同点:
1)两者对实现服务的协议的复杂性与传输的可靠性有很大的影响
2)在网络数据传输的各层都会涉及这两者的问题
不同点:
1)面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的3个过程,而无连接服务不需要
2)面向连接服务在数据传输过程中,各分组不需要携带目的结点的地址,而无连接服务要携带完整的目的结点的地址
3)面向连接服务传输的收发数据顺序不变,传输可靠性好,但通信效率不高,而无连接服务目的结点接受数据分组可能乱序、重复与丢失的现象,传输可靠性不好,但通信效率较高
8.TCP/IP协议的主要特点是什么?
1)开放的协议标准,可免费使用,并且独立于特定的计算机硬件与操作系统
2)独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、广域网,更适用于互联网中
3)统一的网络地址分配方案,使整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址
4)标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务
9.请比较OSI参考模型与TCP/IP参考模型的异同点
相同点:
1)都是分层的
2)在同层确定协议栈的概念
3)以传输层为分界,其上层都是传输服务的用户
不同点:
1)在物理层和数据链路层,TCP/IP未做规定
2)OSI先有分层模型后有协议规范,不偏向任何特定协议,具有通用性,TCP/IP先有协议后有模型,对非TCP/IP网络并不适用
3)在通信上,OSI非常重视连接通信,而TCP/IP一开始就重视数据报通信
4)在网络互联上,OSI提出以标准的公用数据网为主干网,而TCP/IP专门建立了互联网协议IP,用于各种异构网的互联
10.Internet技术文档主要有哪二种形式?为什么说RFC文档对从事网络技术
究与开发的技术人员是重要的?如果需要有关IP协议的RFC791文档,
知道如何去查找吗?
因特网草案和RFC文档
因为RFC文档是从事网络技术研究与开发的技术人员获得技术发展状况与动态重要信息的来源之一

第三章 物理层
1.试举一个例子说明信息、数据与信号之间的关系
2.通过比较说明双绞线、同轴电缆与光缆等3种常用传输介质的特点
双绞线:1)最常用的传输介质
2)由规则螺旋结构排列的2根、4根或8根绝缘导线组成
3)传输距离为100M
4)局域网中所使用的双绞线分为二类:屏蔽双绞线(STP)与非屏蔽双绞线;根据传输特性可分为三类线、五类线等
同轴电缆:1)由内导体、绝缘层、外屏蔽层及外部保护层组成
2)根据同轴电缆的带宽不同可分为:基带同轴电缆和宽带同轴电缆
3)安装复杂,成本低
光缆: 1)传输介质中性能最好、应用前途最广泛的一种
2)光纤传输的类型可分为单模和多模两种
3)低损耗、宽频带、高数据传输速率、低误码率、安全保密性好
3.控制字符SYN的ASCII码编码为0010110,请画出SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形
4.对于脉冲编码调制PCM来说,如果要对频率为600Hz的种语言信号进行采样,传送PCM信号的信道带宽为3KHz,那么采样频率f取什么值时,采样的样本就可以重构原语音信号的所有信息
5.多路复用技术主要有几种类型?它们各有什么特点?
三种类型:频分多路复用、波分多路复用、时分多路复用
频分多路复用:在一条通信线路设计多路通信信道,每条信道的信号以不同的载波频率进行调制,各个载波频率是不重叠的,相邻信道之间用“警戒频带”隔离
波分多路复用:光的频分多路复用,同时传输很多个频率很接近但波长不同的光载波信号
时分多路复用:通过为多个信道分配互不重叠的时间片来实现多路复用,更适用于数字数据信号的传输,可分为同步时分多路复用和统计时分多路复用二种
6.同步数字体系SDH发展的背景是什么?它具有哪几个主要的特点?
早期的数字传输系统与设备在运行过程中暴露出它固有的弱点,主要表现在以下几个方面:
1)数字传输速率不标准
2)光设备接口标准不规范
3)复用系统中的同步问题
特点:1)STM-1统一了T1载波与E1载波两大不同的数字速率体系,实现了数字传输体制上的国际性标准
2)SDH网兼容光纤分布式数据接口FDDI、分布队列双总线DQDB以及ATM信元
3)采用同步复用方式,降低了复用设备的复杂性
4)标准的光接口,实现不同光接口设备的互联,降低了组网成本
5)SDH帧结构增加的网络管理字节,增强了网络管理能力,可以实现分布式传输网络的管理
最核心的是同步复用、标准光接口和强大的网管能力,这些特点决定了SDH网是理想的广域网物理传输平台

先发一点。。。。。呵呵

⑵ 计算机网络第六版答案第二章2-16

是谢希仁的《计算机网络》第6版吗?

供你参考:
2-02 规程与协议有什么区别?
答:规程专指物理层协议
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答:源点:源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。
发送器:通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器:接收传输系统传送过来的信号,并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点:终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站
传输系统:信号物理通道
2-04试解释以下名词:数据,信号,模拟数据,模拟信号,基带信号,带通信号,数字数据,数字信号,码元,单工通信,半双工通信,全双工通信,串行传输,并行传输。
答:数据:是运送信息的实体。
信号:则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据:运送信息的模拟信号。
模拟信号:连续变化的信号。
数字信号:取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据:取值为不连续数值的数据。
码元(code):在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
单工通信:即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信:即通信和双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也不能同时接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间再反过来。
全双工通信:即通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号(即基本频带信号)——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
带通信号——把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。
2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性?个包含些什么内容?
答:(1)机械特性
明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
(2)电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
(3)功能特性
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
(4)规程特性
说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-06数据在信道重的传输速率受哪些因素的限制?信噪比能否任意提高?香农公式在数据通信中的意义是什么?“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别?
答:码元传输速率受奈氏准则的限制,信息传输速率受香农公式的限制
香农公式在数据通信中的意义是:只要信息传输速率低于信道的极限传信率,就可实现无差传输。
比特/s是信息传输速率的单位
码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。
2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率(b/s)?
答:C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s
2-08假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据(无差错传输),试问这个信道应具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示?这个结果说明什么问题?)
答:C=Wlog2(1+S/N)(b/s)
W=3khz,C=64khz----àS/N=64.2dB 是个信噪比要求很高的信源
2-09用香农公式计算一下,假定信道带宽为为3100Hz,最大信道传输速率为35Kb/s,那么若想使最大信道传输速率增加60%,问信噪比S/N应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到十倍,问最大信息速率能否再增加20%?
答:C = Wlog2(1+S/N) b/s-àSN1=2*(C1/W)-1=2*(35000/3100)-1
SN2=2*(C2/W)-1=2*(1.6*C1/w)-1=2*(1.6*35000/3100)-1
SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10*SN2)
C3/C2=18.5%
如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍,最大信息通率只能再增加18.5%左右
2-11假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km(在 1 kHz时),若容许有20dB的衰减,试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长?如果要双绞线的工作距离增大到100公里,试应当使衰减降低到多少?
解:使用这种双绞线的链路的工作距离为=20/0.7=28.6km
衰减应降低到20/100=0.2db
2-12 试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2*10e8m/s.
解:
V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2
1200nm到1400nm:带宽=23.8THZ
1400nm到1600nm:带宽=17.86THZ
2-13 为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些?
答:为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。
频分、时分、码分、波分。
2-15 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰?这种复用方法有何优缺点?
答:各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型,因此彼此不会造成干扰。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。占用较大的带宽。
2-16 共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为
A:(-1-1-1+1+1-1+1+1) B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)
C:(-1+1-1+1+1+1-1-1) D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)
现收到这样的码片序列S:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。问哪个站发送数据了?发送数据的站发送的是0还是1?
解:S·A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1, A发送1
S·B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1, B发送0
S·C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0, C无发送
S·D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1, D发送1

⑶ 计算机网络技术

第一章 计算机网络概述
1.1 计算机网络的定义和发展历史
1.1.1 计算机网络的定义
计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物,是在地理上分散的通过通信线路连接起来的计算机集合,这些计算机遵守共同的协议,依据协议的规定进行相互通信,实现网络各种资源的共享。
网络资源:所谓的网络资源包括硬件资源(如大容量磁盘、打印机等)、软件资源(如工具软件、应用软件等)和数据资源(如数据库文件和数据库等)。
计算机网络也可以简单地定义为一个互连的、自主的计算机集合。所谓互连是指相互连接在一起,所谓自主是指网络中的每台计算机都是相对独立的,可以独立工作。
1.1.2 计算机网络的发展历史
课后小结:
1. 计算机网络的定义.
2. 网络资源的分类.
课后作业:预习P2-P8.

第二讲
教学类型:理论课
教学课题:1.2~1.3
教学目标:1.了解计算机网络的功能和应用;2. 了解计算机网络的系统组成
教学重点、难点:计算机网络的功能和应用;网络的系统组成
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示

1.2 计算机网络的功能和应用
1. 计算机网络的功能
(1)实现计算机系统的资源共享
(2)实现数据信息的快速传递
(3)提高可靠性
(4)提供负载均衡与分布式处理能力
(5)集中管理
(6)综合信息服务
2.计算机网络的应用
计算机网络由于其强大的功能,已成为现代信息业的重要支柱,被广泛地应用于现代生活的各个领域,主要有:
(1)办公自动化
(2)管理信息系统
(3)过程控制
(4)互联网应用(如电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频与视频应用)
1.3计算机网络的系统组成
1.3.1 网络节点和通信链路
从拓扑结构看,计算机网络就是由若干网络节点和连接这些网络节点的通信链路构成的。计算机网络中的节点又称网络单元,一般可分为三类:访问节点、转接节点和混合节点。
通信链路是指两个网络节点之间承载信息和数据的线路。链路可用各种传输介质实现,如双绞线、同轴电缆、光缆、卫星、微波等。
通信链路又分为物理链路和逻辑链路。
1.3.2 资源子网和通信子网
从逻辑功能上可把计算机网络分为两个子网:用户资源子网和通信子网。
资源子网包括各种计算机和相关的硬件、软件;
通信子网是连接这些计算机资源并提供通信服务的连接线路。正是在通信子网的支持下,用户才能利用网络上的各种资源,进行相互间的通信,实现计算机网络的功能。
通信子网有两种类型:
(1)公用型(如公用计算机互联网CHINANET)
(2)专用型(如各类银行网、证券网等)
1.3.3 网络硬件系统和网络软件系统
计算机网络系统是由计算机网络硬件系统和网络软件系统组成的。
网络硬件系统是指构成计算机网络的硬设备,包括各种计算机系统、终端及通信设备。
常见的网络硬件有:
(1)主机系统; (2)终端; (3)传输介质; (4)网卡;(5)集线器; (6)交换机; (7)路由器
网络软件主要包括网络通信协议、网络操作系统和各类网络应用系统。
(1)服务器操作系统
常见的有:Novell公司的NetWare、微软公司的 Windows NT Server及 Unix系列。
(2)工作站操作系统
常见的有: Windows 95、Windows 98及Windows 2000等。
(3)网络通信协议
(4)设备驱动程序
(5)网络管理系统软件
(6)网络安全软件
(7)网络应用软件
课后小结:
1. 计算机网络的功能和应用
2. 网络的系统组成
课后作业:预习P8-P10

第三讲
教学类型:理论课
教学课题:1.4计算机网络的分类
教学目标:1.掌握计算机网络的分类;2. 了解计算机网络的定义和发展;3. 了解计算机网络的功能和应用;4. 了解计算机网络的系统组成
教学重点、难点:掌握计算机网络的分类
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
1.4 计算机网络的分类
1.4.1 按计算机网络覆盖范围分类
由于网络覆盖范围和计算机之间互连距离不同,所采用的网络结构和传输技术也不同,因而形成不同的计算机网络。
一般可以分为局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)三类。
1.4.2按计算机网络拓扑结构分类
网络拓扑是指连接的形状,或者是网络在物理上的连通性。如果不考虑网络的的地理位置,而把连接在网络上的设备看作是一个节点,把连接计算机之间的通信线路看作一条链路,这样就可以抽象出网络的拓扑结构。
按计算机网络的拓扑结构可将网络分为:星型网、环型网、总线型网、树型网、网型网。
1.4.3 按网络的所有权划分
1.公用网
由电信部门组建,由政府和电信部门管理和控制的网络。
2.专用网
也称私用网,一般为某一单位或某一系统组建,该网一般不允许系统外的用户使用。
1.4.4 按照网络中计算机所处的地位划分
(1)对等局域网
(2)基于服务器的网络(也称为客户机/服务器网络)。
课后小结:
1. 计算机网络的定义;2. 计算机网络的功能和应用;3. 计算机网络的分类
课后作业:(P10)1 、4、5、6

第四讲
教学类型:理论课
教学课题:1.1计算机网络的定义和发展
教学目标:1. 了解数据通信的基本概念;2. 了解数据传输方式
教学重点、难点:数据传输方式
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入:由现在的网络通讯中的一些普通关键词引入新课
讲授新课:(多媒体幻灯片演示或板书)
第二章 数据通信基础
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息和数据
1.信息
信息是对客观事物的反映,可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述,也可表示物质与外部的联系。信息有各种存在形式。
2.数据
信息可以用数字的形式来表示,数字化的信息称为数据。数据可以分成两类:模拟数据和数字数据。
2.1.2 信道和信道容量
1.信道
信道是传送信号的一条通道,可以分为物理信道和逻辑信道。
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路,由传输及其附属设备组成。
逻辑信道也是指传输信息的一条通路,但在信号的收、发节点之间并不一定存在与之对应的物理传输介质,而是在物理信道基础上,由节点设备内部的连接来实现。
2.信道的分类
信道按使用权限可分为专业信道和共用信道。
信道按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道。
信道按传输信号的种类可分为模拟信道和数字信道。
3.信道容量
信道容量是指信道传输信息的最大能力,通常用数据传输率来表示。即单位时间内传送的比特数越大,则信息的传输能力也就越大,表示信道容量大。
2.1.3 码元和码字
在数字传输中,有时把一个数字脉冲称为一个码元,是构成信息编码的最小单位。
计算机网络传送中的每一位二进制数字称为“码元”或“码位”,例如二进制数字10000001是由7个码元组成的序列,通常称为“码字”。
2.1.4 数据通信系统主要技术指标
1.比特率:比特率是一种数字信号的传输速率,它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位(bit)数,单位用比特每秒(bps)或千比特每秒(Kbps)表示。
2.波特率:波特率是一种调制速率,也称波形速率。在数据传输过程中,线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率,其单位为波特(baud)。
3.误码率:误码率指信息传输的错误率,也称误码率,是数据通信系统在正常工作情况下,衡量传输可靠性的指标。
4.吞吐量:吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的信息总量,单位是字节/秒或位/秒。在单信道总线型网络中,吞吐量=信道容量×传输效率。
5.通道的传播延迟:信号在信道中传播,从信源端到达信宿端需要一定的时间,这个时间叫做传播延迟(或时延)。
2.1.5 带宽与数据传输率
1.信道带宽
信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度,它的值为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。
带宽越大,所能达到的传输速率就越大,所以通道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。
2.数据传输率
数据传输率是指单位时间信道内传输的信息量,即比特率,单位为比特/秒。
一般来说,数据传输率的高低由传输每一位数据所占时间决定,如果每一位所占时间越小,则速率越高。
2.2 数据传输方式
2.2.1 数据通信系统模型
2.2.2 数据线路的通信方式
根据数据信息在传输线上的传送方向,数据通信方式有:
单工通信
半双工通信
双工通信
2.2.3 数据传输方式
数据传输方式依其数据在传输线原样不变地传输还是调制变样后再传输,可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。
1.基带传输
2.频带传输
3.宽带传输
课后小结:
1. 什么是信息、数据?
2. 什么是信道?常用的信道分类有几种?
3. 什么是比特率?什么是波特率?
4. 什么是带宽、数据传输率与信道容量?
课后作业:(P20)二1、2、3、4、5、6

第五讲
教学类型:理论课
教学课题:2.2~2.4
教学目标:1.理解数据交换技术;2. 理解差错检验与校正技术
教学重点、难点:数据交换技术、差错检验与校正技术
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容与过程:
导入:由现在的网络通讯中的一些普通关键词引入新课
讲授新课:(多媒体幻灯片演示或板书)
2.3 数据交换技术
通常使用四种交换技术:
电路交换
报文交换
分组交换
信元交换。
2.3.1 电路交换
电路交换(也称线路交换)
在电路交换方式中,通过网络节点(交换设备)在工作站之间建立专用的通信通道,即在两个工作站之间建立实际的物理连接。一旦通信线路建立,这对端点就独占该条物理通道,直至通信线路被取消。
电路交换的主要优点是实时性好,由于信道专用,通信速率较高;缺点是线路利用率低,不能连接不同类型的线路组成链路,通信的双方必须同时工作。
电路交换必定是面向连接的,电话系统就是这种方式。
电路交换的三个阶段:
电路建立阶段
数据传输阶段
拆除电路阶段
2.3.2 报文交换
报文是一个带有目的端信息和控制信息的数据包。报文交换采取的是“存储—转发”(Store-and-Forward)方式,不需要在通信的两个节点之间建立专用的物理线路。
报文交换的主要缺点是网络的延时较长且变化比较大,因而不宜用于实时通信或交互式的应用场合。
在 20 世纪 40 年代,电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。
报文交换的时延较长,从几分钟到几小时不等。现在,报文交换已经很少有人使用了。
2.3.3 分组交换
分组交换也称包交换,它是报文交换的一种改进,也属于存储-转发交换方式,但它不是以报文为单位,而是以长度受到限制的报文分组(Packet)为单位进行传输交换的。分组也叫做信息包,分组交换有时也称为包交换。
分组在网络中传输,还可以分为两种不同的方式:数据报和虚电路。
分组交换的优点
高效 动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。
灵活 以分组为传送单位和查找路由。
迅速 必先建立连接就能向其他主机发送分组;充分使用链路的带宽
可靠 完善的网络协议;自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性
2.3.4 信元交换技术
(ATM,Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式)
ATM是一种面向连接的交换技术,它采用小的固定长度的信息交换单元(一个53Byte的信元),话音、视频和数据都可由信元的信息域传输。
它综合吸取了分组交换高效率和电路交换高速率的优点,针对分组交换速率低的弱点,利用电路交换完全与协议处理几乎无关的特点,通过高性能的硬件设备来提高处理速度,以实现高速化。
ATM是一种广域网主干线的较好选择。
2.4 差错检验与校正
数据传输中出现差错有多种原因,一般分成内部因素和外部因素。
内部因素有噪音脉冲、脉动噪音、衰减、延迟失真等。
外部因素有电磁干扰、太阳噪音、工业噪音等。
为了确保无差错地传输,必须具有检错和纠错的功能。常用的校验方式有奇偶校验和循环冗余码校验。
2.4.1 奇偶校验
采用奇偶校验时,若其中两位同时发生错误,则会发生没有检测出错误的情况。
2.4.2 循环冗余码校验。
这种编码对随机差错和突发差错均能以较低的冗余充进行严格的检查。
课后小结:
1. 数据通信的的一些基本知识
2. 三种交换方式的基本工作原理
3. 两种差错校验方法:奇偶校验和循环冗余校验
课后作业:(P20)二7、8、9

第六讲
教学类型:复习课
教学课题:第一章与第二章
教学目标:通过复习掌握第一、二章的重点
教学重点、难点:第一、二章的重点
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容:第一、二章的内容

第七讲
教学类型:测验一

第八讲
教学类型:理论课
教学课题:第三章 计算机网络技术基础
教学目标:1. 掌握几种常见网络拓扑结构的原理及其特点;2. 掌握ISO/OSI网络参考模型及各层的主要功能
教学重点、难点:1. 掌握几种常见网络拓扑结构的原理及其特点;2. 掌握ISO/OSI网络参考模型及各层的主要功能
教学方法:教师讲解、演示、学生认真学习并思考、记忆;教师讲授与学生理解协调并重的教学法
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入:提问学生对OSI的七层模型和TCP/IP四层模型的理解。
引导学生总结重要原理并认真加以研究。
教师总结归纳本章重要原理的应用,进入教学课题。
讲授新课:(多媒体幻灯片演示或板书)
第三章 计算机网络技术基础
3.1 计算机网络的拓扑结构
3.1.1 什么是计算机网络的拓扑结构
网络拓扑是指网络连接的形状,或者是网络在物理上的连通性。
网络拓扑结构能够反映各类结构的基本特征,即不考虑网络节点的具体组成,也不管它们之间通信线路的具体类型,把网络节点画作“点”,把它们之间的通信线路画作“线”,这样画出的图形就是网络的拓扑结构图。
不同的拓扑结构其信道访问技术、网络性能、设备开销等各不相同,分别适应于不同场合。它影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等方面,是研究计算机网络的主要环节之一。
计算机网络的拓扑结构主要是指通信子网的拓扑结构,常见的一般分为以下几种:
1.总线型;2.星型;3.环型;4.树型;5.网状型
3.1.2 总线型拓扑结构
总线结构中,各节点通过一个或多个通信线路与公共总线连接。总线型结构简单、扩展容易。网络中任何节点的故障都不会造成全网的故障,可靠性较高。
总线型结构是从多机系统的总线互联结构演变而来的,又可分为单总线结构和多总线结构,常用CSMA/CD和令牌总线访问控制方式。
总线型结构的缺点:
(1)故障诊断困难;(2)故障隔离困难;(3)中继器等配置;(4)实时性不强
3.1.3 星型拓扑结构
星型的中心节点是主节点,它接收各分散节点的信息再转发给相应节点,具有中继交换和数据处理功能。星型网的结构简单,建网容易,但可靠性差,中心节点是网络的瓶颈,一旦出现故障则全网瘫痪。
星型拓扑结构的访问采用集中式控制策略,采用星型拓扑的交换方式有电路交换和报文交换。
星型拓扑结构的优点:
(1)方便服务;(2)每个连接只接一个设备;(3)集中控制和便于故障诊断;(4)简单的访问协议
星型拓扑结构的缺点:
(1)电缆长度和安装;(2)扩展困难;(3)依赖于中央节点
3.1.4 环型拓扑结构
网络中节点计算机连成环型就成为环型网络。环路上,信息单向从一个节点传送到另一个节点,传送路径固定,没有路径选择问题。环型网络实现简单,适应传输信息量不大的场合。任何节点的故障均导致环路不能正常工作,可靠性较差。
环型网络常使用令牌环来决定哪个节点可以访问通信系统。
环型拓扑结构的优点:
(1)电缆长度短;(2)适用于光纤;(3)网络的实时性好
环型拓扑结构的缺点:
(1)网络扩展配置困难;(2)节点故障引起全网故障;(3)故障诊断困难;(4)拓扑结构影响访问协议
3.1.5 其他类型拓扑结构
1.树型拓扑结构
树型网络是分层结构,适用于分级管理和控制系统。网络中,除叶节点及其联机外,任一节点或联机的故障均只影响其所在支路网络的正常工作。
2.星型环型拓扑结构
3.1.6 拓扑结构的选择原则
拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制方法的确定紧密相关。选择拓扑结构时,应该考虑的主要因素有以下几点:
(1)服务可靠性; (2)网络可扩充性; (3)组网费用高低(或性能价格比)。
3.2 ISO/OSI网络参考模型
建立分层结构的原因和意义:
建立计算机网络的根本目的是实现数据通信和资源共享,而通信则是实现所有网络功能的基础和关键。对于网络的广泛实施,国际标准化组织ISO(International Standard Organization),经过多年研究,在1983年提出了开放系统互联参考模型OSI/RM(Reference Model of Open System Interconnection),这是一个定义连接异种计算机的标准主体结构,给网络设计者提供了一个参考规范。
OSI参考模型的层次
OSI参考模型共有七层,由低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1.OSI参考模型的特性
(1)是一种将异构系统互联的分层结构;
(2)提供了控制互联系统交互规则的标准骨架;
(3)定义了一种抽象结构,而并非具体实现的描述;
(4)不同系统上的相同层的实体称为同等层实体;
(5)同等层实体之间的通信由该层的协议管理;
(6)相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务;
(7)所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务;
(8)直接的数据传送仅在最低层实现;
(9)每层完成所定义的功能,修改本层的功能并不影响其它层。
2.有关OSI参考模型的技术术语
在OSI参考模型中,每一层的真正功能是为其上一层提供服务。在对这些功能或服务过程以及协议的描述中,经常使用如下一些技术术语:
(1)数据单元
服务数据单元SDU(Service Data Unit)
协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)
接口数据单元IDU(Interface Data Unit)
服务访问点SAP(Service Access Point)
服务原语(Primitive)
(2)面向连接和无连接的服务
下层能够向上层提供的服务有两种基本形式:面向连接和无连接的服务。
面向连接的服务是在数据传输之前先建立连接,主要过程是:建立连接、进行数据传送,拆除链路。面向连接的服务,又称为虚电路服务。
无连接服务没有建立和拆除链路的过程,一般也不采用可靠方式传送。不可靠(无确认)的无连接服务又称为数据报服务。
3.2.1 物理层
物理层是OSI模型的最低层,其任务是实现物理上互连系统间的信息传输。
1.物理层必须具备以下功能
(1)物理连接的建立、维持与释放;2)物理层服务数据单元传输;(3)物理层管理。
2.媒体和互联设备
物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等;
通信用的互联设备如各种插头、插座等;局域网中的各种粗、细同轴电缆,T型接/插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。
3.2.2 数据链路层
数据链路可以粗略地理解为数据信道。数据链路层的任务是以物理层为基础,为网络层提供透明的、正确的和有效的传输线路,通过数据链路协议,实施对二进制数据正确、可靠的传输。
数据链路的建立、拆除、对数据的检错、纠错是数据链路层的基本任务。
1.链路层的主要功能
(1)链路管理;(2)帧的装配与分解;(3)帧的同步;(4)流量控制与顺序控制;(5)差错控制;(6)使接收端能区分数据和控制信息;(7)透明传输;(8)寻址
2.数据链路层的主要协议
(1)ISO1745-1975;(2)ISO3309-1984;(3)ISO7776
3.链路层产品
独立的链路产品中最常见的是网卡,网桥也是链路产品。
数据链路层将本质上不可靠的传输媒介变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802.3情况下,数据链路层分成两个子层:一个是逻辑链路控制,另一个是媒体访问控制。
3.2.3 网络层
网络层是通信子网与资源子网之间的接口,也是高、低层协议之间的接口层。网络层的主要功能是路由选择、流量控制、传输确认、中断、差错及故障的恢复等。当本地端与目的端不处于同一网络中,网络层将处理这些差异。
1.网络层的主要功能
(1)建立和拆除网络连接;
(2)分段和组块;
(3)有序传输和流量控制;
(4)网络连接多路复用;
(5)路由选择和中继;
(6)差错的检测和恢复;
(7)服务选择
2.网络层提供的服务
OSI/RM中规定,网络层中提供无连接和面向连接两种类型的服务,也称为数据报服务和虚电路服务。
3.路由选择
3.2.4 传输层
传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁。传输层下面三层(属于通信子网)面向数据通信,上面三层(属于资源子网)面向数据处理。因此,传输层位于高层和低层中间,起承上启下的作用。它屏蔽了通信子网中的细节,实现通信子网中端到端的透明传输,完成资源子网中两节点间的逻辑通信。它是负责数据传输的最高一层,也是整个七层协议中最重要和最复杂的一层。
1.传输层的特性
(1)连接与传输;(2)传输层服务
2.传输层的主要功能
3.传输层协议
3.2.5 会话层
会话层、表示层和应用层一起构成OSI/RM的高层,会话层位于OSI模型面向信息处理的高三层中的最下层,它利用传输层提供的端到端数据传输服务,具体实施服务请求者与服务提供者之间的通信,属于进程间通信的范畴。
会话层还对会话活动提供组织和同步所必须的手段,对数据传输提供控制和管理。
1.会话层的主要功能;
(1)提供远程会话地址;
(2)会话建立后的管理;
(3)提供把报文分组重新组成报文的功能
2.会话层提供的服务
(1)会话连接的建立和拆除;
(2)与会话管理有关的服务;
(3)隔离;
(4)出错和恢复控制
3.2.6 表示层
表示层为应用层服务,该服务层处理的是通信双方之间的数据表示问题。为使通信的双方能互相理解所传送信息的含义,表示层就需要把发送方具有的内部格式编码为适于传输的比特流,接收方再将其译码为所需要的表示形式。
数据传送包括语义和语法两个方面的问题。OSI模型中,有关语义的处理由应用层负责,表示层仅完成语法的处理。
1.表示层的主要功能
(1)语法转换;(2)传送语法的选择;(3)常规功能
2.表示层提供的服务
(1)数据转换和格式转换;
(2)语法选择;
(3)数据加密与解密;
(4)文本压缩
3.2.7 应用层
OSI的7层协议从功能划分来看,下面6层主要解决支持网络服务功能所需要的通信和表示问题,应用层则提供完成特定网络功能服务所需要的各种应用协议。
应用层是OSI的最高层,直接面向用户,是计算机网络与最终用户的接口。负责两个应用进程(应用程序或操作员)之间的通信,为网络用户之间的通信提供专用程序。
课后小结:
1.计算机网络的拓扑结构的分类
2.OSI参考模型的层次
课后作业:预习P37~P39

第九讲
教学类型:理论课
教学课题:3.3~3.4
教学目标:
1. 掌握共享介质方式的CSMA/CD和令牌传递两种数据传输控制方式的基本原理
2. 了解几种常见的网络类型
教学重点、难点:理解数据传输控制方式
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入:提问学生对OSI的七层模型和TCP/IP四层模型的理解。
引导学生总结重要原理并认真加以研究。
教师总结归纳本章重要原理的应用,进入教学课题。
讲授新课:(多媒体幻灯片演示或板书
3.3 数据传输控制方式
数据和信息在网络中是通过信道进行传输的,由于各计算机共享网络公共信道,因此如何进行信道分配,避免或解决通道争用就成为重要的问题,就要求网络必须具备网络的访问控制功能。介质访问控制(MAC)方法是在局域网中对数据传输介质进行访问管理的方法。
3.3.1 具有冲突检测的载波侦听多路访问
冲突检测/载波侦听(CSMA/CD法)
CSMA/CD是基于IEEE802.3标准的以太网中采用的MAC方法,也称为“先听后发、边发边听”。它的工作方式是要传输数据的节点先对通道进行侦听,以确定通道中是否有别的站在传输数据,若信道空闲,该节点就可以占用通道进行传输,反之,该节点将按一定算法等待一段时间后再试,并且在发送过程中进行冲突检测,一旦有冲突立即停止发送。通常采用的算法有三种:非坚持CSMA、1-坚持CSMA、P-坚持CSMA。
目前,常见的局域网,一般都是采用CSMA/CD访问控制方法的逻辑总线型网络。用户只要使用Ethernet网卡,就具备此种功能。

⑷ 计算机网络主要由哪三部分组成

计算机网络主要由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。

计算机网络通俗地讲就是由多台计算机(或其它计算机网络设备)通过传输介质和软件物理(或逻辑)连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括:计算机、网络操作系统、传输介质(可以是有形的,也可以是无形的,如无线网络的传输介质就是空间)以及相应的应用软件四部分。

(4)计算机网络自上而下PPT第二章扩展阅读:

计算机网络也称计算机通信网。关于计算机网络的最简单定义是:一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。

另外,从逻辑功能上看,计算机网络是以传输信息为基础目的,用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合,一个计算机网络组成包括传输介质和通信设备。搏派宏

从用户角度看,计算机网络是这样定义的:存在着一个能为用户自动管理的网络操作系统。由它调用完成用户所调用的资源,而整个网络像一个大的计算机系统一样,对用户是透明的。

一个比较通用的定义是:利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来,以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。

从整体上来说计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外羡镇部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统,从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息,基册共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说,计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。

⑸ 谁有计算机网络基础的知识

第一章 网络概述
一、 填空题
1、写出你知道的网络拓扑结构:星型、总线、环型。
2、根据网络的地理覆盖范围进行分类,计算机网络可以分为以下三大类型:LAN、MAN 和 WAN。
3、现代通信正向着数字化、宽带化、综合化和智能化的方向发展
二、单选题
1、城域网被列为单独一类的主要原因是( D )。
A. 网络规模在一个城市的范围内
B. 与局域网相同的技术
C. 覆盖技术从几十公里到数百公里
D. 有独立的可实施标准
2、下列网络拓扑建立之后,增加新站点较难的是( D )。
A. 星型网络 B. 总线型网络
C. 树型网络 D. 环型网络
3、随着电信和信息技术的发展,国际上出现了所谓“三网融合”的趋势,下列不属于三网之一的是( D )。
A. 传统电信网 B. 计算机网(主要指互联网)
C. 有线电视网 D. 卫星通信网
4、最近许多提供免费电子邮件的公司纷纷推出一项新的服务:E-mail to Page ,这项服务能带来的便利是( B )。 A. 利用寻呼机发电子邮件
B. 有电子邮件时通过寻呼机提醒用户
C. 通过电话发邮件
D. 通过Internet打电话
5、对于网上购物,目前国外使用最多的支付方式是( C )。
A. 现金 B. 邮局支付
C. 信用卡 D. 银行电汇
三、判断题
1、分布式操作系统与网络操作系统相比,内部管理都需要网络地址。(√)
2、广播式网络的重要特点之一是采用分组存储转发与路由选择技术。(Ⅹ)
3、判断:如果多台计算机之间存在明确的主/从关系,其中一台中心控制计算机可以控制其它连接计算机的开
启与关闭,那么这样的多台计算机系统就构成了一个计算机网络。(Ⅹ)
四、多选题
1、局域网的覆盖范围一般为(B),广域网的覆盖范围一般为(D)。
A、几公里 B、不超过10公里
C、10--100公里 D、数百公里以上
2、网络按服务方式分类,可分为(A、B、C)。
A、客户机/服务器模式 B、浏览器/服务器模式
C、对等式网络 D、数据传输网络
3、网络按使用目的分类,可分为(A、B、C)。
A、共享资源网 B、数据处理网
C、数据传输网 D、对等式网络
4、网络按通信方式分类,可分为(A、B)。
A、点对点传输网络 B、广播式网络
C、数据传输网 C、对等式网络
5、下列(A、B、C、D)属于网络在实际生活中的应用。
A、收发电子邮件 B、电子商务
C、远程教育 D、电子政务
五、简答题
1、什么是计算机网络?计算机网络由什么组成?
参考答案:
答:为了方便用户,将分布在不同地理位置的计算机资源相连,实现信息交流和资源的共享。计算
机资源主要指计算机硬件、软件与数据。数据是信息的载体。计算机网络的功能包括网络通信、
资源管理、网络服务、网络管理和互动操作的能力。最基本功能是在传输的源计算机和目标计
算机之间,实现无差错的数据传输。计算机网络=计算机子网+通信子网。
2、计算机多用户操作系统和网络系统在共享资源方面有什么异同点?
参考答案:
答:集中的单机多用户系统与网络计算机系统的比较说明
单机多用户 网络系统
CPU 共用一个或几个 多个处理机
共享资源 共享主存 共享服务器
终端工作 分时 网址通信链接
客户端工作 不能独立工作 客户机能独立工作
操作系统 集中管理 有自已的操作系统
3、通信子网与资源子网分别由那些主要部分组成?其主要功能是什么?
参考答案:
答:通信子网由两个不同的部件组成,即传输线和交换单元。传输介质也称为电路、信
道,信道(channel)是通信中传递信息的通道,包含发送信息、接收信息和转发信息的
设备。传输介质是指用于连接2个或多个网络结点的物理传输电路,例如,电话线、同轴
电缆、光缆等。通信信道应包括传输介质与通信设备,它是建立在传输介质之上的。采
用多路复用技术时,一条物理传输介质上可以建立多条通信信道。
通信子网负责整个网络的纯粹通信部分,资源子网即是各种网络资源(主机上的打
印机、软件资源等)的集合,提供信息与能力的共享。
第二章 网络体系结构
一、填空题
1、在Internet上一个B类地址的子网被划分为16个网段,写出它的子网掩码:255.255.240.0。
2、防止高速的发送方的数据“淹没”低速的接收方,属于ISO/OSI RM 中 数据链路层 的功能。
3、解决数据格式的转换,属于ISO/OSI RM 中 表示 层的功能。
4、按照IPv4标准,IP地址 202.3.208.13 属于 C 类地址。
5、UDP提供的是无连接、不可靠、无流控、不排序的服务。
二、判断题
1、面向连接服务是一种类似电话通信系统的模式,无连接服务是一种类似邮政系统的模式。(√)
2、面向连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。 (Ⅹ)
3、ISO划分网络层次的基本原则是:不同节点具有相同的层次,不同节点的相同层次有相同的功能。(√)
4、网络域名地址一般通俗易懂,大多采用英文名称的缩写来命名。(√)
5、域名地址 www.CEI.GOV.CN 中的GOV表示非赢利组织。(Ⅹ)
三、单选题
1、管理计算机通信的规则称为( A )。
A. 协议 B. 介质
C. 服务 D. 网络操作系统
2、以下哪一个选项按顺序包括了OSI模型的各个层次( B )。
A. 物理层,数据链路层,网络层,运输层,系统层,表示层和应用层
B. 物理层,数据链路层,网络层,运输层,会话层,表示层和应用层
C. 物理层,数据链路层,网络层,转换层,会话层,表示层和应用层
D. 表示层,数据链路层,网络层,运输层,系统层,物理层和应用层
3、IEEE 802.3 与以下哪些网络体系结构相关(B )。
A. Token Ring B. Ethernet
C. Internet D. 以上都不对
4、IEEE 802.5 与以下哪些网络体系结构相关( A )。
A. Token Ring B. Ethernet
C. Internet D. 以上都不对
5、下列IP地址种属于组播地址的是( C )。
A. 10000001,01010000,11001100,10100000
B. 00101111,00100000,10000000,11110000
C. 11100000,10100000,01100000,00010000
D. 11000000,00010001,10001000,10001110
6、主机 A 的IP地址为202.101.22.3,主机 B 的IP地址为203.10.21.4,两机通过路由器 R 互连。
R 的两个端口的IP地址分别为202.101.22.5和203.10.21.5.掩码均为255.255.255.0。请指出
错误的说法( B )。
A. 主机A将数据发往R,数据包中的源IP地址为202.101.22.3,目标IP地址为203.10.21.4
B. 主机A首先发出ARPP广播询问IP地址为203.10.21.4的MAC地址是多少,路由器R对此广
播包进行响应,并给出B的MAC地址
C. 路由器在网络203.10.21.0发出ARP广播,以获得IP地址203.10.21.4对应的MAC地址,
主机B对此广播包进行响应,并给出B的MAC地址
D. 路由器R将数据发往B,数据包中的源IP地址为202.101.22.3,目标IP地址为203.10.21.4
7、一个路由器有两个端口,分别接到两个网络,两个网络各有一个主机,IP地址分别为110.25.
53.1和110.24.53.6,子网掩码均为255.255.255.0,请从中选出两个IP地址分别分配给路由器
的两个端口( B )
A. 110.25.52.1和110.24.52.6 B. 110.24.53.1和110.25.53.6
C. 110.25.53.1和111.24.53.6 D. 110.25.53.1和110.24.53.6
8、当网络段不超过185米时,使用10BASE-2的优点是( C )。
A. 连接相对简单 B. 下载使用,容易进行故障诊断
C. 每个节点可直接连到电缆上 D. 最便宜的电缆选择
9、IPv6将32位地址空间扩展到( B )。
A. 64位 B. 128位 C. 256位 D. 1024位
10、IPX地址的组成是( B )
A. 网络号,主机号 B. 网段号,网络节点号,套接字号
C. 网络号,子网号,主机号 D. 网段号,网络节点号,主机号
四、多选题
1、下面哪三种协议运行在网络层( A、B、D)。
A、NWLink B、IPX C、TCP D、IP
2、虚电路服务包括如下阶段(A、B、D)。
A、建立连接B、 数据传送 C、回答服务 D、 释放连接
3、下列说法中属于OSI七层协议中运输层功能的是(A、B、C、D)。
A、从会话层接收数据,并分割成较小的单元传输。
B. 使会话层不受硬件技术变化的影响。
C. 跨网络连接的建立和拆除。
D. 拥塞控制
4、下列以太网拓扑结构要求总线的每一端都必须终结的是(A、B)。
A、10BASE-2B、10BASE-5 C、10BASE-T C、10BASE-FX
5、按照网络的IP地址分类,属于C类网的是( A、C )。
A、11000001,01000000,00000101,00000110
B、01111110,00000000,00000111,00001000
C、11001010,11001101,00010000,00100010
D、10111111,00101101,00001100,01011000
五、简答题
1、什么是网络体系结构? 为什么要定义网络体系结构?
参考答案:
答:网络的体系结构定义:指计算机网络的各层及其协议的集合(architecture)。或精确定义为这个
计算机网络及其部件所应完成的功能。计算机网络的体系结构综合了OSI和TCP/IP的优点,本身
由5层组成:应用层、运输层、网络层、物理层和数据链路层。
2、什么是网络协议?它在网络中的作用是什么?
参考答案:
答:在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确
规定交换数据的格式以及有关的同步问题。为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
称为网络协议。
3、试说明IP地址与物理地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址。
参考答案:
答:IP地址(Internet Protocol Address)用于确定因特网上的每台主机,它是每台主机唯一性的
标识。联网设备用物理地址标识自己,例如网卡地址。TCP/IP用IP地址来标识源地址和目标地址,
但源和目标主机却位于某个网络中,故源地址和目标地址都由网络号和主机号组成,但这种标号
只是一种逻辑编号,而不是路由器和计算机网卡的物理地址。对于一台计算机而言,IP地址是可
变的,而物理地址是固定的。
4、单位分配到一个B类IP地址,其net-id为129.250.0.0.该单位有4000台机器,分布在16个不同在地点。
请分析:①如选用子网掩码为255.255.255.0是否合适;②如果合适试给每一个地点分配一个子网号码,
并算出每个主机号码的最小值和最大值。
参考答案:
答:B类地址前2个比特规定为10,网络号占14比特,后16比特用于确定主机号,即最多允许16384台主机。
B类地址范围为128.0.0.0至 191.255.255.255。因此,129.250.0.0是B类IP地址中的一个。题中选用
子网掩码为255.255.255.0。说明在后16比特中用前8比特划分子网,最后8比特确定主机,则每个子网
最多有28-2=254台主机。题中说明该单位有4000台机器,分布在16个不同的地点。但没有说明这16个不
同的地点各拥有多少台机器。如果是“平均”分配在16个子网中,即16个子网中任何一个地点不超过254
台主机数,则选用这个子网掩码是可以的,如果某个子网中的机器数超过了254台,则选择这样的子网
掩码是不合适的。如果机器总数超过4064台,选择这样的子网掩码也是不合适的。
从以上所选子网掩码为255.255.255.0可知16个子网的主机共16×254=4064台主机。设计在主机号前网络
地址域和子网中“借用”4个比特作为16个子网地址。这16个地点分配子网号码可以选用129.250.nnn.0
至129.250.nnn .255,其中nnn可以是0~15,16~31,32~47,48~63,64~79,80~95,96~111,
112~127,128~143,144~159,160~175,176~191,192~207,208~223,224~239,240~255。
可以按这些成组设计子网中的一组或分别选用其中的16个。而每个子网中主机号码为1至254。
5、简述下列协议的作用:IP、ARP、RARP和ICMP。
参考答案:
答:IP:IP分组传送,数据报路由选择和差错控制;
ARP:将IP地址映射为物理地址,也称正向地址解释;
RARP:将物理地址映射为IP地址,也称反向地址解释;
ICMP:IP传输中的差错控制。
6、IP地址为 192.72.20.111,子网掩码为255.255.255.244,求该网段的广播地址。
参考答案:
答:子网掩码的第四字节为 244,写成二进制为 11100000。即高位3个1是子网掩码,23=8 说明共划分
出八个子网;低位5个0是每个子网的IP地址数,25=32 说明每个子网共有32个IP(可分配给主机的
为 32-2=30)。
各子网的IP范围是:子网1:0---31;子网2:32--63;子网3:64--95;子网4:96--127;
子网5:128--159;子网6:160--191;子网7:192--223;子网8:224--255。
给定IP 192.72.20.111 的主机地址是 111,在子网4 的范围内,因此该网段的网络地址是 192.72.20.96,
广播地址是 192.72.20.127。
第三章 通信子网
一、 填空题
1、目前,双绞线分为两类:STP 和 UTP 。
2、10Base-2传输距离限制为 185米 。
3、脉冲编码调制的工作原理包括 采样、量化、编码 。
4、衡量数据通信的主要参数有 通信速率、误码率 。
5、基带传输中数字数据信号的编码方式主要有 非归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码 。
6、交换机具有智能性和快速性的性能特点。
7、水晶头包括 线芯和水晶头塑料壳

二、 判断题
1、对于异步通信方式,在每传送一个字符时,都要增加起始位和停止位,表示字符的开始和结束。(√)
2、Switch技术工作在第二层上,当网络站点很多时,容易形成网络上的广播风暴,导致网络性能下降
以至瘫痪。 (√)
3、路由器是属于网络层的互连设备。(√)
4、电路交换需要在通信的双方之间建立一条临时的专用通道,报文交换不需要建立通道。(√)
5、NRZ编码在收发的双方不需要同步。(Ⅹ)
6、
三、单选题
1、网桥是( A )设备。
A. 数据链路层 B. 物理层 C. 网络层 D. 传输层
2、路由器是( C )设备。
A. 数据链路层 B. 物理层 C. 网络层 D. 传输层
3、下列传输介质中,带宽最大的是(C )。
A. 双较线 B. 同轴电缆 C. 光缆 D. 无线
4、调制解调器的参数为波特率,英文表示为( B )。
A. bbs B. bps C. pbs D. pps
5、在数据包转发过程中,当TTL值减少到0时,这个数据包必须( B )。
A. 要求重发 B. 丢弃 C. 不考虑 D. 接受
四、多选题
1、计算机网络完成的基本功能是( A、B)。
A、数据处理 B、数据传输 C、报文发送 D、报文存储
2、电路交换的3个阶段是(A、B、C)。
A、电路建立 B、数据传输 C、电路拆除 D、报文存储
3、信道复用技术包含如下(A、B、C)方式。
A、频分复用 B、码分复用 C、时分复用 D、空分复用
五、简答题
1、试比较模拟通信方式域数字通信方式的优缺点?
参考答案:
答:信道按传输信号的类型分类,可以分为模拟信道与数字信道:
(1)模拟信道
能传输模拟信号的信道称为模拟信道。模拟信号的电平随时间连续变化,语音信号是典型的
模拟信号。如果利用模拟信道传送数字信号,必须经过数字与模拟信号之间的变换(A/D变换器),
例如,调制解调过程。
(2)数字信道
能传输离散的数字信号的信道称为数字信道。离散的数字信号在计算机中指由“0”、 “1”
二进制代码组成的数字序列。当利用数字信道传输数字信号时不需要进行变换。数字信道适宜于
数字信号的传输,只需解决数字信道与计算机之间的接口问题。
2、简述网桥如何被用于减少网络交通问题?
参考答案:
答:网桥是一种连接多个网段的网络设备。网桥可以将一个大的网络冲突域划分为多个小的冲突域
(网段),达到分隔网段之间的通信量,减少网络的传输冲突的机会,从而减少网络因冲突造成
的网络拥塞交通问题。
3、简述在何种情况下用路由器替代已有网桥。
参考答案:
答:(1)当互连同种网络时,随网络规模的扩大,需避免网络广播风暴,改善网络性能时;
(2)实现局域网与广域网得互连;
4、简述路由表中存储什么信息。
参考答案:
答:路由表数据库包含其他路由器地址及每个端节点的地址和网络状态信息。
5、

这是我千辛万苦找到的,呵呵,希望采纳!!!

⑹ 计算机网络的体系结构

计算机网络的体系结构

计算机网络体系结构关注三方面内容:网络协议如何分层、各层协议、层间接口。下面是我整理的关于计算机网络的体系结构,希望大家认真阅读!

一、计算机网络体系结构分层思想

首先,你要对计算机网络有一个模糊的认识---计算机网络是一个十分复杂的系统⊙﹏⊙。看看你电脑上有多少服务,那些服务有着各种协议,小白问度娘都不一定能弄懂。可想而知,对于那些计算机科学家(我觉得当年应该有很多玩通信的工程师吧,臆想而已。对这段历史感兴趣可以参考央视《互联网时代》)来说,设计一种网络体系结构应该可能也是很难的,复杂度不是一般高啊。

可能你学没学过汇编语言(Assembly Language),那么请自行查资料。如果你学过汇编语言,不管学没学好,从一开始接触汇编语言你就会有感觉---这是什么鬼。然后随着历史的发展,在汇编语言的基础上出现了结构化程序设计语言,比如Fortran、Basic、C。这些结构化编程语言有别于上一代的是书上说的出现了"函数"的概念,从此写代码有了质的改变。自上而下,分而治之便是结构化程序设计的核心思想。

同样,对于计算机网络来说也是这种思路。计算机网络体系结构可以看成一个很大的面向过程程序。如果将所有的内容都写在一个main函数中,那么这个程序就太尴尬了,到最后都不知道在写些什么了,大大加剧了程序设计的复杂度,以及后来程序维护的.复杂度...等等问题。也就是说不采用分治思想的计算机网络协调性差,设计复杂度高,网络通信出错可能性也陡增。基于此原因,计算机网络体系结构的"分层"思想诞生了。

"分层"思想,通俗将就是常说的"分而治之"。ARPANET设计时提出的"分层"方法可将庞大而复杂的计算机网络问题,转化为若干个局部的问题,而这些局部问题可以通过研究逐一攻破,那么计算机之间通信就成为了可能。

二、OSI/RM模型和TCP/IP协议族的较量

1. OSI/RM

OSI/RM是英文Open System Interconnection Reference Model的缩写,中文翻译为"开放系统互联基本参考模型"。在1983年,ISO发布正式文件后,也就有了现在所谓的七层协议的体系。

2. TCP/IP

TCP/IP并不是单一的协议,而是协议族。分为四层:应用层、运输层、网际层、网络接口层。

OSI/RM和TCP/IP协议的PK中失败了,究其原因,我认为主要有如下几点:

1)OSI/RM 模型各层协议之间有重复功能。这就像写代码的时候有重复的代码,上头就想抽你俩嘴巴子,钱这么好赚么→_→。

2)OSI/RM 模型层数太多。也就是要说要实现网络互联,你需要的硬件以及软件就相对会更多。而且数据传来传去多了,运行效率也会降低。

3)OSI/RM 那帮人可能是棒通信领域的专家,这玩意比TCP/IP在实现上得多花不少钱。

基于这些事实,TCP/IP成了非法律上国际标准的事实上国际标准。

三、采用分层体系网络原因总结

1)并不是所有的设备都需要这么多层次。计算机网络中不同设备完成的任务不同,需要的功能也不同。除了计算机网络边缘部分的端系统需要所有层次协议,其余计算机网络核心部分部分则不需要这么多层次的协议。而且可以想象,多一层次就意味着多了部分硬件和软件,成本就会增加。

PS:这里两图只是为了说明三层交换机比二层交换机价格高,至于高多少还取决于品牌和带宽等因素。

2)每层设计实现相对独立的功能,在层次设计(硬件和软件设计)完成后,只需要提供向上的接口可供上层调用,。这样做的好处是就像编程中的函数模块化设计,我们只要知道高手设计的库函数的API就行了,不需要具体软件开发再编写同样高质量的代码,从而服务了代码搬运工。

3)模块化协议层次大大的好啊。哪好了?雕版印刷术和活字印刷术的区别。如果某一层的技术发生变化后,只要层间接口不变,只要对某层提供的服务进行修改(添加和修改)即可。你想,这可以省多少钱啊。就像你电脑显示屏坏了,你总不可能去新买个电脑吧,差不多就这意思。

4)降低实现和维护网络难度。如果那种服务不能使用了,那就查提供此种服务对应的那层,而不需再从头查起。

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⑺ 计算机网络第2章

《计算机网络》第02章在线测试

第一题、单项选择题(每题1分,5道题共5分)
1、1. 物理层的主要任务是确定与传输媒体接口的特性。其中,用于描述不同功能事件出现顺序的是物理层的( D)。
A、机械特性 B、功能特性
C、电气特性 D、过程特性
2、2. 单工通信支持的数据通信是( A)。
A、单一方向 B、多个方向
C、两个方向且同时 D、两个方向,非同时
3、3. 码元速率的单位是波特,它是指(B )。
A、每秒传送的字节数 B、每秒传送的码元数
C、每秒传输的比特数 D、每秒传送的周期数
4、4. 下列因素中,不会影响信道数据传输速率的是(C )。
A、信噪比 B、频率带宽
C、信号传播速度 D、调制速率
5、5. 脉码调制PCM有两个互不兼容的国际标准T1和E1。为了有效利用传输线路,通常都将多个PCM信号使用复用技术装成帧。它们所采用的复用技术是( D)。
A、码分复用CDM B、波分复用WDM
C、频分复用FDM D、时分复用TDM
第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)
1、1. 数据通信系统的模型包括(ABCDE )。
A、源点
B、传输系统
C、终点
D、发送器
E、接收器
2、2. 最基本的带通调制方法有(ACE )。
A、调幅
B、调带
C、调相
D、调波
E、调频
3、3. 导向传输媒体包括(ACE )。
A、双绞线
B、微波
C、同轴电缆
D、红外线
E、光缆
4、4. 物理层的接口的特性包括(BCDE )。
A、介质特性
B、电气特性
C、功能特性
D、规程特性
E、机械特性
5、5. 常用的信道复用技术有(ABCDE )。
A、频分复用
B、时分复用
C、码分复用
D、波分复用
E、统计时分复用
第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)
1、1. 物理层的主要任务是确定与传输媒体接口的一些特性。其中,物理层的电气特性定义了接口引脚的功能。 (F )
正确 错误
2、2. 双绞线只能用于传输音频信号,不能传输视频信号。 (F )
正确 错误
3、3. 一个典型的电话信道是4KHZ。电话系统中采用脉冲编码调制PCM技术。则PCM采样周期为125μs 。(T )
正确 错误
4、4. 波特(Baud)和比特(bit)是两个不同的概念。但是,它们都是用来表示信息量的单位。( F)
正确 错误
5、5. 共有4个站进行CDMA通信,其中A站的码片序列为(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1)。现接收站收到的码片序列为(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)。可以说明,A站发送了数据1。(F )
正确 错误

⑻ 计算机网络-网络层-超网

在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用变长子网掩码VLSM(Variable Length Subnet Mask)可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法,它的正式名字是 无分类域间路由选择CIDR (Classless Inter-Domain Routing,CIDR的读音是“sider'”)。

CIDR最主要的特点有两个:

(I)CIDR把32位的IP地址划分为前后两个部分。前面部分是“网络前缀”(network-prefix)(或简称为“前缀”),用来指明网络,后面部分则用来指明主机。因此CIDR使IP地址从三级编址(使用子网掩码)又回到了两级编址,但这已是无分类的两级编址。其记法是:

            IP地址:={<网络前缀>,<主机号>}   (4-3)

CIDR还使用“斜线记法”(slash notation),或称为CIDR记法,即在IP地址后面加上斜线“/”,然后写上网络前缀所占的位数。

(2)CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。我们只要知道CIDR地址块中的任何一个地址,就可以知道这个地址块的起始地址(即最小地址)和最大地址,以及地址块中的地址数。例如,已知IP地址128.14.35.7/20是某CIDR地址块中的一个地址,现在把它写成二进制表示,其中的前20位是网络前缀,而后面的12位是主机号:

            128.14.35.7/20= 1000 0000 0000 1110 0010 0011 0000 0111

这个地址所在的地址块中的最小地址和最大地址可以很方便地得出:找出 地址掩码(斜线后面的数字个数是掩码地址1的个数, 20位)中1和0的交界处 发生在地址中的哪一个字节。现在是在第三个字节,取后面12 都写成0是最小地址,写成1为最大地址。

最小地址:128.14.32.0       1000  0000 0000 1110 0010 0000 0000 0000

最大地址:128.14.47.255   1000 0000 0000 1110 0010 1111 1111 1111

以上这两个特殊地址的主机号是全0和全1的地址。一般并不使用。通常只使用在这两个特殊地址之间的地址。 这个地址块共有2^12个地址(2 的主机号位数次幂) 。我们可以用地址块中的最小地址和网络前缀的位数指明这个地址块。例如,上面的地址块可记为128.14.32.0/20。在不需要指出地址块的起始地址时,也可把这样的地址块简称为“/20地址块”。

为了更方便地进行路由选择,CIDR使用32位的地址掩码(address mask)。地址掩码由一串1和一串0组成,而1的个数就是网络前缀的长度。虽然CIDR不使用子网了,但由于目前仍有一些网络还使用子网划分和子网掩码,因此CIDR使用的地址掩码也可继续称为子网掩码。例如,/20地址块的地址掩码是:1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000(20个连续的1)。 斜线记法中,斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。

在“CIDR不使用子网”是指CIDR并没有在32位地址中指明若干位作为子网字段。但分配到一个CIDR地址块的单位,仍然可以在本单位内根据需要划分出一些子网。这些子网也都只有一个网络前缀和一台主机号字段,但子网的网络前缀比整个单位的网络前缀要长些。例如,某单位分配到地址块/20,就可以再继续划分为8个子网(即需要从主机号中借用3位来划分子网)。这时每一个子网的网络前缀就变成23位(原来的20位加上从主机号借来的3位),比该单位的网铭前缀多了3位。

由于一个CIDR地址块中有很多地址,所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的网络。这种地址的聚合常称为 路由聚合 (route aggregation),它使得路由表中的一个项目可以表示原来传统分类地址的很多个(例如上干个)路由, 路由聚合也称为构成超网 (supemetting)。路由聚合有利于减少路由器之间的路由选择信息的交换,从而提高了整个互联网的性能。

CIDR记法有多种形式,例如,地址块10.0.0.0/10可简写为10/10,也就是把点分十进制中低位连续的0省略。另一种简化表示方法是在网络前缀的后面加一个星号*,如:0000101000*意思是:在星号*之前是网络前缀,而星号◆表示P地址中的主机号,可以是任意值。

前缀位数不是8的整数倍时,需要进行简单的计算才能得到一些地址信息。表47给出了最常用的CIDR地址块。表中的K表示2^10=1024,网络前缀小于13或大于27都较少使用。在“包含的地址数”中没有把全1和全0的主机号除外。

从表4-7可看出,每一个CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂。CIDR地址块多数可以包含多个C类地址(是一个C类地址的2”倍,n是整数),这就是“ 构成超网 ”这一名词的来源。

使用CIDR的一个好处就是可以更加有效地分配PV4的地址空间,可根据客户的需要分配适当大小的CIDR地址块。假定某ISP已拥有地址块206.0.64.0/18(相当于有64个C类网络)。现在某大学需要800个IP地址。ISP可以给该大学分配一个地址块206.0.68.0/22,它包括1024(即2^10)个1P地址,相当于4个连续的C类(/24地址块),占该ISP拥有的地址空间的1/16。这个大学然后可自由地对本校的各系分配地址块,而各系还可再划分本系的地址块。

从图4-25可以清楚地看出地址聚合的概念。这个ISP共拥有64个C类网络。如果不采用CIDR技术,则在与该SP的路由器交换路由信息的每一个路由器的路由表中,就需要有64个项目,但采用地址聚合后,就只需用路由聚合后的一个项目206.0.64.0/18就能找到该ISP,同理,这个大学共有4个系,在1SP内的路由器的路由表中,也需使用206.0.68.022这个项目。这个项目好比是大学的收发室。凡寄给这个大学任何一个系的邮件,邮递员都不考虑大学各个系的地址,而是把这些邮件集中投递到大学的收发室,然后由大学的收发室再进行下一步的投递。这样就减轻了v递员的工作量(相当于简化了路由表的查找)。

从图4-25下面表格中的二进制地址可看出,把四个系的路由聚合为大学的一个路由(即构成超网),是将网络前缀缩短。 网络前缀越短,其地址块所包含的地址数就越多。而在三级结构的P地址中,划分子网是使网铬前缀变长。

在使用CIDR时,由于采用了网络前缀这种记法,IP地址由网络前缀和主机号这两个部分组成,因此在路由表中的项目也要有相应的改变。这时, 每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成 。但是在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。这样就带来一个间题:我们应当从这些匹配结果中选择哪一条路由呢?

答案是:应当从匹配结果中 选择具有最长网络前缀的路由 。这叫做 最长前缀匹 配longest-.prefix matching) ,这是因为网铬前缀越长,其地址块就越小,因而路由就越具体(more specific)。最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配,为了说明最长前缀匹配的概念。

假定大学下属的四系希望IS把转发给四系的数据报直接发到四系面不要经过大学的路由器,但又不愿意改变自己使用的P地址块。因此,在SP的路由器的路由表中,至少要有以下两个项目,即206.0.68.0/22(大学)和206.0.71.128/25(四系)。现在假定ISP收到一个数据报,其目的IP地址为D=206.0.71.130。把D分别和路由表中这两个项目的掩码逐位相“与”(AND操作)。将所得的逐位AND操作的结果按顺序写在下面:

D和 1111 1111 1111 1111 1111 11 00 0000  0000逐位相“与” = 206.0.68.0/22 匹配

D和 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1 000 0000逐位相“与” = 206.0.71.128/25 匹配

不难看出,现在同一个IP地址D可以在路由表中找到两个目的网络(大学和四系)和该地址相匹配。根据 最长前缀(1的位数) 匹配的原理,应当选择后者,把收到的数据报转发到后一个目的网络(四系),即选择两个匹配的地址中更具体的一个。

从以上的讨论可以看出,如果IP地址的分配一开始就采用CIDR,那么我们可以按网络所在的地理位置来分配地址块,这样就可大大减少路由表中的路由项目。例如,可以将世界划分为四大地区,每一地区分配一个CIDR地址块:

地址块194/7(194.0.0.0至195255.255,25)分配给欧洲:

地址块198/7(198.0.0.0至199.255.255,255)分配给北类洲

地址块2007(200.0.0.0至201255.255.255)分配给中美洲和南美洲:

地址块202/7(202.0.0.0至203255.255.255)分配给亚洲和太平洋地区,

上面的每一个地址块包含有钓3200万个地址,这种分配地址的方法就使得IP地址与地理位置相关联。它的好处是可以大大压缩路由表中的项目数。例如,凡是从中国发往北美的IP数据报(不管它是地址块198/7中的哪一个地址)都先送交位于美国的一个路由器,因此在路由表中使用一个项目就行了。

使用CIDR后,由于要寻找最长前缀匹配,使路由表的查找过程变得更加复杂了。当路由表的项目数很大时,怎样设法减小路由表的查找时间就成为一个非常重要的问题。例如,连接路由器的线路的速率为10Gbit/s,而分组的平均长度为2000bit,那么路由器就应当平均每秒钟能够处理500万个分组(常记为5Mpps)。或者说,路由器处理一个分组的平均时间只有200s(1ns=10^-9秒)。因此,查找每一个路由所需的时间是非常短的。

对无分类编址的路由表的最简单的查找算法就是对所有可能的前缀进行循环查找。例如,给定一个目的地址D。对每一个可能的网络前缀长度M,路由器从D中提取前M个位成一个网络前缀,然后查找路由表中的网络前缀。所找到的最长匹配就对应于要查找的路由。

"这种最简单的算法的明显缺点就是查找的次数太多。最坏的情况是路由表中没有这个路由。在这种情况下,算法仍要进行32次(具有32位的网络前缀是一个特定主机路由)。就是要找到一个传统的B类地址(即/16),也要查找16次。对于经常使用的歌认路由,这种算法都要经历31次不必要的查找。"

为了进行更加有效的查找,通常是把无分类编址的路由表存放在一种层次的数据结构中,然后自上而下地按层次进行查找。这里最常用的就是 二叉线索 (binary trie),它是一种特殊结构的树。IP地址中从左到右的比特值决定了从根节点逐层向下层延伸的路径,而二叉线索中的各个路径就代表路由表中存放的各个地址。

图4-26用一个例子来说明二叉线索的结构。图中给出了5个IP地址。为了简化二叉线索的结构,可以先找出对应于每一个P地址的唯一前缀(unique prefix)。所谓唯一前缀就是在表中所有的P地址中,该前缀是唯一的。这样就可以用这些唯一前缀来构造二叉线索。在进行查找时,只要能够和唯一前缀相匹配就行了。

从二叉线索的根节点自顶向下的深度最多有32层,每一层对应于IP地址中的一位。一个IP地址存入二叉线索的规则很简单。先检查IP地址左边的第一位,如为0,则第一层的节点就在根节点的左下方;如为1,则在右下方。然后再检查地址的第二位,构造出第二层的节点。依此类推,直到唯一前缀的最后一位。由于唯一前缀一般都小于32位,因此用唯一前缀构造的二叉线索的深度往往不到32层。图中较粗的折线就是前缀0101在这个二叉线索中的路径。二叉线索中的小圆圈是中间节点,而在路径终点的小方框是叶节点(也叫做外部节点)。每个叶节点代表一个唯一前缀。节点之间的连线旁边的数字表示这条边在唯一前缀中对应的比特是0或1。

假定有一个IP地址是1001 1011    0111 1010   0000 0000     0000 0000,需要查找该地址是否在此二叉线索中。我们从最左边查起。很容易发现,查到第三个字符(即前缀10后面的0)时,在二叉线索中就找不到匹配的,说明这个地址不在这个二叉线索中。

以上只是给出了二叉线索这种数据结构的用法,而并没有说明“与唯一前缀匹配”和“与网络前缀匹配”的关系。显然,要将二叉线索用于路由表中,还必须使二叉线索中的每一个叶节点包含所对应的网络前缀和子网掩码。当搜索到一个叶节点时,就必须 将寻找匹配的目的地址和该叶节点的子网掩码进行逐位“与”运算,看结果是否与对应的网络前缀相匹配 。若匹配,就按下一跳的接口转发该分组。否则,就丢弃该分组。

总之,二叉线索只是提供了一种可以快速在路由表中找到匹配的叶节点的机制。但这是否和网络前缀匹配,还要和子网掩码进行一次逻辑与的运算。

“为了提高二叉线索的查找速度,广泛使用了各种 压缩技术 。例如,在图4-26中的最后两个地址,其最前面的4位都是1011。因此,只要一个地址的前4位是1011,就可以跳过前面4位(即压缩了4个层次)而直接从第5位开始比较。这样就可以减少查找的时间。当然,制作经过压缩的二叉线索需要更多的计算,但由于每一次查找路由表时都可以提高查找速度,因此这样做还是值得的。”