计算机网络

评价

总共四学分

  • 理论 2.5（60%）
    • 期末考试（30%）
    • 平时成绩（30%）
      • 平时作业（20%）
      • 课堂表现（10%）
  • 实践 1.5（40%）
    • 大作业（40%）

期末考试

第一章

  1. 计算机网络协议分层（TCP/IP）
    • 应用层
    • 运输层（传输层）
    • 网络层
      • 数据平面
      • 控制平面
    • 链路层
    • 物理层
  2. 计算机网络服务模型
    1. 面向连接的服务模型：这种模型要求在通信的两端建立和维护连接，类似于电话通信。数据传输前需要建立连接，传输结束后需要释放连接。TCP（传输控制协议）是一个典型的面向连接的协议，它提供可靠的数据传输，确保数据的顺序和完整性。
    2. 无连接的服务模型：这种模型下，通信不需要在发送数据之前建立连接。每个数据包都是独立处理的，例如UDP（用户数据报协议）。UDP适用于实时应用程序，如语音和视频通话，它强调低延迟而不是数据传输的完整性和顺序性。
    3. 可靠交付服务模型：这种模型确保数据包在传输过程中不会丢失、重复或损坏。TCP就是一个提供可靠交付的协议，它使用确认和重传机制来确保数据的完整性。
    4. 不可靠交付服务模型：这种模型下，传输的数据包可能会丢失或以任意顺序到达。UDP是一个不可靠交付的协议，适合于一些数据完整性要求不高、但需要快速传输的应用场景。
    5. 流量控制和拥塞控制服务模型：这些模型涉及在网络中管理和控制数据流量的方式。流量控制确保发送方不会以过快的速度发送数据，超过接收方的处理能力。拥塞控制则处理网络中的拥塞情况，确保各个节点能够有效地处理数据流量而不导致网络性能下降。
  3. 性能评价
    1. 延迟
      • 处理时延：路由器处理分组所需时间
      • 排队时延：分组在队列中等待传输的时间
      • 传输时延：$L/R$，$L$ 是分组长度，$R$ 是链路传输速率
      • 传播时延：$d/s$，$d$ 是距离，$s$ 是传播速率
    2. 流量强度和丢包 令 $a$ 为分组到达队列的平均速率（pkt/s），$R$ 是传输速率（队列中推出比特的速率（以 bps 为单位），假定所有分组是由 $L$ bit 组成的，那么流量强度是 $La/R$。当流量强度大于 1，会发生丢包。
    3. 吞吐量 直观理解为网络速度，单位是 bps。例如主机接收到的文件由 $F$ bit 组成，用去 $T$ s，那么平均吞吐量是 $F / T$ bps。

第二章

  1. HTTP 协议工作模式
  2. HTTP cookie, cache
  3. DNS
  4. DASH

第三章

  1. 可靠性 RDT：复习题 rdt2.2, rdt3.0
  2. 拥塞控制
    1. 慢启动：cwnd （Congestion Window）初始设置为 1，并以指数增长，直到达到阈值 ssthresh（Slow Start Threshold）开始进入拥塞避免阶段。若遇到超时，则 cwnd 重新设置为 1，ssthresh 重新设置为 cwnd / 2。若遇到三个冗余 ACK，TCP Reno 将 ssthresh 重新设置为 cwnd / 2，cwnd 重新设置为 ssthresh + 3（即 cwnd / 2 + 3），而 TCP Tahoe 和超时处理方式相同。
    2. 拥塞避免：每次增加 1，遇到超时和三个冗余 ACK 时，处理方式与慢启动相同。
    3. 快速恢复：接收到冗余 ACK 就将 cwnd 加 1，也就是 TCP Reno 中遇到三个冗余 ACK 要将 cwnd 设置为 cwnd / 2 + 3 的原因。

    第四章

  3. 子网划分

     223.1.17.0/26
 223.1.17.128/25
 223.1.17.192/28
  4. 最长前缀路由
  5. 路由聚合

    第五章

  6. LS 算法
  7. DV 算法

第六章

  1. 随机接入协议
    1. 载波监听(CSMA)：发送前先检测一下其它站点是否正在发送(即信道是否忙)，若信道空闲,是否可以立即发送? 立即发送 (1坚持的CSMA)。若信道忙,如何处理? 继续监听,等到信道空闲后立即发送。
    2. 冲突检测(CD)：边发送边检测是否有冲突，若不冲突,持续发送,直到发完，若冲突,停止发送。
  2. MAC 地址 hop-by-hop

    第七章

  3. 无线和有线的区别

第八章

  1. 对称加密和非对称加密的区别

一次Web请求的过程

示例场景：在学校机房访问 www.baidu.com。

第一步: 连接到因特网

  1. 笔记本电脑首先要获得上网参数: IP 地址、路由器地址、DNS 服务器的 IP 地址 （使用DHCP）
    1. DHCP请求: 封装在UDP数据报 $\rightarrow$ IP包 $\rightarrow$ 以太网帧
    2. 以太网帧在LAN上广播，目的 MAC地址为 FF-FF-FF-FF-FF-FF
    3. 路由器(DHCP服务器)收到以太网帧, 解封: IP包 $\rightarrow$ UDP数据报$\rightarrow$ DHCP请求
  2. DHCP服务器返回 DHCP ACK,包含所请求的上网相关参数
    1. DHCP服务器将DHCP ACK封装成帧,通过LAN交换机转发给笔记本电脑
    2. 解封,DHCP客户端收到DHCP ACK
  3. 客户端获得 IP 地址, 获知子网掩码、路由器的 IP 地址、DNS服务器的 IP 地址

第二步: ARP

  1. 发送HTTP请求之前,客户端需要获知www.baidu.com对应的IP地址（使用DNS）
    1. 解析器产生DNS请求,封装: UDP数据报 $\rightarrow$ IP包 $\rightarrow$ 以太网帧
  2. 主机选路, 要把帧发送给路由器, 需要MAC地址 （使用 ARP）
    1. 客户端广播 ARP 请求,路由器收到后发送ARP应答,包含自己接口网卡的 MAC 地址
    2. 客户端获知路由器接口的 MAC 地址, 可以发送包含 DNS 请求的帧

第三步: DNS

  1. 路由器收到包含 DNS 请求的 IP 包
    1. 基于选路协议 (OSPF/RIP/BGP) 构造的路由表,路由器把IP包从校园网转发给ISP网络的DNS服务器
  2. 解封, DNS 服务器返回www.baidu.com对应的 IP 地址

第四步: 建立TCP连接

  1. 要发送HTTP请求,客户端首先要与Web服务器建立TCP连接
    1. 客户端向Web服务器发送SYN 报文段(第一次握手)
    2. Web服务器返回 SYN+ACK (第二次握手)
    3. 客户端发送ACK(第三次握手)
    4. TCP连接建立

第五步: HTTP请求/应答

  1. 浏览器在 TCP 连接上发送 HTTP 请求
    1. 包含HTTP请求的IP包被转发给Web服务器
    2. Web服务器返回包含网页数据的HTTP应答
    3. 包含HTTP应答的IP包被转发给浏览器
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