计算机网络3
物理层
1.传输时延
传输时延=数据长度/信道速率
125B = 125 * 8 = 1000bit
信道速率 1Mbps = 10^6 bit/s
得传输时延= 0.001s = 1ms
2.TDM时分复用技术特点
同步时分复用(TDM)采用固定时隙分配,每个用户独占固定时隙,无数据传输时时隙会空闲,资源利用率较低;
TDM适用于数字信号传输;
时隙固定分配不会产生冲突
3.奈奎斯特定理计算
奈奎斯特定理公式:最大数据传输速率 = 2 * W(带宽) *log 2为地 v(v为码元状态数/电平数/幅值数) (bit/s)
带入公式得:2×500k×3 = 3000kbps = 3Mbps
4.传输介质特性对比
单模光纤传输距离远、带宽高、抗电磁干扰能力极强,是长距离骨干网的首选传输介质;
双绞线传输距离短、抗干扰性弱;
同轴电缆带宽和距离均弱于光纤;
5.物理层信号传输特性
信号衰减、失真属于物理层的传输损耗与噪声干扰问题;
路由器延迟是网络层问题;
带宽不足是性能问题;
协议封装是高层问题
6.全双工传输速率特性
全双工指收发双向可同时传输
单方向的速率仍为标称的1000Mbps,双向合计2000Mbps
7.双绞线与光纤特性对比
双绞线的核心缺点是传输距离短(通常百米内)、抗电磁干扰能力弱;
双绞线施工难度低、兼容性好,带宽可满足百兆/千兆,并非极低
8.物理层设备(中继器)
中继器的功能是对信号进行放大再生,仅处理电信号本身,不识别帧或IP地址,工作在OSI物理层
9.交换机背板带宽计算
全双工模式下每个端口收发双向独立传输,单端口双向总速率为1000Mbps * 2 = 2Gbps;
16个端口总背板带宽 = 16*2Gbps = 32Gbps
10.FDM频分复用技术特点
频分复用(FDM)将信道划分为多个子频段,多路信号同时传输,核心优势是提升信道利用率;
FDM需要载波调制,存在邻道干扰,更适合连续信号而非突发数据
数据链路层
1.二层交换机工作层级
二层交换机基于MAC地址转发以太网帧,不处理IP地址与路由,工作在OSI模型的数据链路层
2.VLAN技术核心作用
VLAN的核心作用是在二层网络中划分多个独立广播域,隔离广播风暴,提升网络安全性与稳定性;
VLAN不直接扩大带宽,跨VLAN互通需要三层设备
3.GBN后退N帧协议窗口计算
后退N帧(GBN)协议中,发送窗口最大尺度为2^n - 1,n为序号位数,2bit序号时,最大发送窗口 = 4-1 =3
4.停止等待协议窗口特性
停止等待协议时最简单的ABQ协议,发送方每发一帧就等待确认,发送窗口大小固定为1
5.SR选择重传协议窗口计算
选择重传(SR)协议中,发送窗口与接收窗口相等,最大为2^(n-1);3bit序号时,最大窗口=2^(3-1)=4
6.交换机MAC地址转发原理
二层交换机通过自学习建立MAC地址表,基于帧的目的MAC地址进行转发/过滤,核心识别依据是MAC地址
7.VLAN间路由
VLAN是二层广播域,不同VLAN属于不同网段,互通需要三层路由功能,由路由器或三层交换机实现
8.以太网帧FCS校验
FCS(帧校验序列)采用CRC校验,用于检测在传输过程中是否出现比特差错,仅检错不纠错
9.CRC校验的特性
CRC循环冗余校验是检错码,只能检测传输过程中是否出现差错,无法自动纠正错误,纠错需要ARQ等机制配合
网络层
1.ARP地址解析协议
ARP地址解析协议的作用是根据IP地址获取对应的MAC物理地址,是局域网内基于MAC地址通信的网络层前置技术
2.三层交换机工作原理
三层交换机的路由功能基于IP地址转发,工作在OSI模型的网络层,实现跨网段的三层转发
3.子网广播地址计算
/26表示子网掩码前26位为1,第四个字节前2位为网络位,块大小=2^(8-2) = 64,网段范围 0~63,广播地址为网段最后一个地址,即192.168.2.63
4.IP报文TTL机制
路由器转发IP包时会将TTL减1。TTL=1的包经路由器转发后TTL变为0,路由器会丢弃该包,并向源主机发送ICMP超时报文,不会继续转发。
5.IP分片偏移量
分片偏移量表示当前在分片在原数据报中的相对位置,以8字节为单位。第一个分片位置为0,因此偏移量为0。
6.子网划分与主机数计算
网络前缀为24的情况,划分4个子网需要借2位主机位作为子网位,剩余主机位(8-2)=6位,有效主机数 = 2^6 -2= 62
7.ICMP协议应用
ping命令基于ICMP(互联网控制报文协议)的回显请求与回显应答报文,用于测试网络连通性与延迟
8.私有IP地址范围
标准私有IPv4地址范围:10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16
9.ICMP报文类型
当路由器无法转发数据包到目的网络/主机时, 会向源主机发送ICMP目的的不可达报文
10.子网掩码与主机数计算
192.168.5.0/27子网
子网掩码:/27对应子网掩码第四个字节前3位都为1,即255.255.255.224
主机位 32-27 = 5位,可用主机数2^(5) - 2 = 30
11.NAT技术作用
NAT通过将内网私有地址转换为公网地址,实现多主机共享少量公网IP上网,核心作用是缓解IPv4地址资源不足的问题
12.CIDR路由聚合作用
路由聚合(无类域间路由)将多个连续子网合并为一个大的路由条目,大幅减少路由变规模,提升路由器转发效率
13.虚电路与电路交换的区别
电路交换建立的是物理独占通路,虚电路是在分组交换网络上建立的逻辑连接,不独占物理链路。
14.数据报服务特点
数据报服务无连接,每个分组独立选择路由转发,不保证有序到达,不预留带宽
传输层
1.TCP慢启动拥塞窗口计算
TCP慢启动阶段,每经过1个RTT拥塞窗口翻倍。初始1MSS,1个RTT后为2MSS,2个RTT后为4MSS
2.TCP发送窗口计算
TCP发送窗口取拥塞窗口rwnd中的较小值,min(3000,2000) = 2000B
3.TCP三次握手序号与确认号
SYN报文占用一个序号,确认号 = 对方序号+1,因此确认号为2001
4.TCP四次握手作用
TCP是全双工通信,四次挥手的作用是分别关闭两个方向的数据传输,有序可靠地释放双向连接
5.UDP协议使用场景
直播场景要求低延迟,可容忍少量丢包,UDP无连接、开销小、延迟低,适合实时音视频传输;TCP是可靠传输,延迟高
6.TCP滑动窗口剩余可发送量计算
新的窗口 = min(原窗口,新rwnd)=3000字节,已发送未确认1000字节,剩余可发送量 = 3000-1000 = 2000字节
7.TCP拥塞控制各阶段特点
慢启动阶段拥塞窗口指数增长,拥塞避免阶段线性增长,因此慢启动窗口增长速度最快
8.TCP滑动窗口与流量控制
滑动窗口是TCP的流量控制机制,通过接收方通告接收窗口rwnd,限制发送方速率,避免接收方缓冲区溢出
9.TCP协议适用场景
TCP提供面向连接、可靠到的字节流传输,保证数据无差错、不丢失、不重复、按序到达,适合文件、网页等可靠传输场景
10.UDP报文首部长度
UDP首部结构简单,固定为8字节,包含源端口、目的端口、长度、校验和四个字段
应用层与网络安全
1.HTTPS协议端口与功能
HTTP默认使用443端口,基于SSL/TLS实现加密传输,保障数据传输的安全性
2.网页访问流程
访问网页流程:DNS解析域名得到IP →建立TCP连接→发送HTTP请求→服务器响应→渲染页面,最先执行的是DNS解析
3.对称加密技术
对称加密使用同一密钥加密解密,核心优势是运算速度快、效率高;
缺点是:密钥分发困难、管理复杂
4.网络安全CIA三要素
CIA三要素为保密性、完整性、可用性;
不可否认性是安全扩展属性,不是三大核心
5.Telnet协议缺陷
Telnet采用明文传输所有数据,包括账号密码,极易被窃听,安全性极低,现已被SSH替代
6.网络报文封装长度计算
总长度= 应用数据 + TCP首部 + IP首部
7.非对称加密的特点
非对称加密使用公钥和私钥一对密钥,加密与解密密钥不同;
速度慢是其缺点而非核心特点
8.数据完整性的作用
数据完整性校验用于验证数据在传输/存储过程中是否被篡改,保证数据与原始状态一致
9.FTP协议功能与端口
FTP是文件传输协议,主要用于网络中文件上传与下载,控制端口21,数据端口20
10.HTTP安全功能
HTTP通过SSL/TLS层对传输数据进行加密,防止数据被窃听和篡改,保障传输安全
11.HTTPS 端口与 ACL 应用
Web加密服务即HTTP服务,默认端口为443,封禁这个端口可禁止外网访问内网HTTP服务
12.网络攻击与CIA对应关系
DDoS攻击通过大量流量耗尽目标资源,使服务器无法正常响应,破坏的是可用性;
窃听破坏保密性;
篡改破坏完整性
13.URL结构
URL 地址http://test.com:8080/index.html
URL格式为:协议://域名:端口/路径/
14.ICMP协议应用(ping)
ping命令基于ICMP协议的回显请求与应答报文,检测网络连通性与往返延迟
15.SSH协议功能
SSH是安全外壳协议,对远程登录会话进行加密,替代Telnet实现安全的远程设备管理
16.DNS默认端口
DNS域名解析协议默认使用53端口,UDP用于普通查询,TCP用于区域传输
17.HTTP协议端口与传输层协议
HTTP协议基于TCP传输,默认传输端口号为80;
HTTPS默认端口号为443
DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。
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