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電腦網路重點知識

一、電路交換、報文交換、封包交換的比較

1、電路交換

公用電話網(PSTN網)和移動網(包括GSM和CDMA網)採用的都是電路交換技術，它的基本特點是採用連線導向的方式，在雙方進行通訊之前，需要為通訊雙方分配一條具有固定寬頻通訊電路，通訊雙方在通訊過程中一直佔用所分配的資源，直到通訊結束，並且在電路的建立和釋放過程中都需要利用相關的信令協議。這種方式的優點是在通訊過程中可以保證為使用者提供足夠的頻寬，並且即時性強，時延小，交換裝置成本低，但同時帶來的缺點是通道利用率低，一旦電路被建立不管通訊雙方是否處於通話狀態分配的電路一直被佔用。

2、報文交換

    報文交換是以報文為資料交換的單位，報文攜帶有目標地址、源地址等資訊，在交換結點採用儲存轉寄的傳輸方式；由於報文長度差異很大，長報文可能導致很大的時延；為了滿足各種長度報文的需要並且達到高效的目的，節點需要分配不同大小的緩衝區，否則就有可能造成資料傳送的失敗，這樣對每個節點來說緩衝區的分配也比較困難。另外一個缺點是出錯時，整個報文都將重傳。

3、封包交換

    封包交換仍採用儲存轉寄傳輸方式，但將一個長報文先分割為若干個較短的分組，然後把這些分組（攜帶源、目的地址和編號資訊）逐個地發送出去。採用封包交換技術，在通訊之前不需要建立串連，每個節點首先將前一節點送來的分組收下並儲存在緩衝區中，然後根據分組頭部中的地址資訊選擇適當的鏈路將其發送至下一個節點，這樣在通訊過程中可以根據使用者的要求和網路的能力來動態分配頻寬。封包交換比電路交換的通道利用率高，但時延較大。分組轉寄的帶來的問題：排隊時延以及增加頭部帶來的開銷。   

總之，若要傳送的資料量很大，且其傳送時間遠大於呼叫時間，則採用電路交換較為合適；當端到端的通路有很多段的鏈路組成時，採用封包交換傳送資料較為合適。從提高整個網路的通道利用率上看，報文交換和封包交換優於電路交換，其中封包交換比報文交換的時延小，尤其適合於電腦之間的突髮式的資料通訊。

二、介面、協議和服務

介面：下層向上層提供的原語操作 

協議：同一層之間，通訊雙方進行資訊交換必須遵守的規則 

服務：不同層之間交換資訊必須遵守的規則

三、電腦網路系統結構

四、網路各層的作用

l 物理層：通過傳輸介質發送和接收二進位位元流。

    屬於物理層定義的典型規範如RJ-45等。   

l 資料連結層：資料的封裝成幀、資料的透明傳輸、資料的差錯檢測。

資料連結層協議的代表包括：PPP、框架轉送等。   

l 網路層：負責對子網間的資料包進行路由選擇，為封包交換網上的不同主機提供通訊服務。

    網路層協議的代表包括：IP、ICMP、IGMP等。   

l 運輸層：負責向兩個主機中進程之間的通訊提供服務。運輸層還要處理端到端的差錯檢測(與資料連結層不同)、擁塞控制、流量控制等問題。

    運輸層協議的代表包括：TCP、UDP等。    

l 應用程式層：為作業系統或網路應用程式提供訪問網路服務的介面。   

應用程式層協議的代表包括：FTP、HTTP、SNMP等。

五、資料如何在網路各層之間傳輸

物理層，資料連結層，網路層屬於OSI模型的低三層，負責建立網路通訊串連的鏈路，傳輸層，會話層，展示層和應用程式層是OSI模型的高四層，具體負責端到端的資料通訊。當然，並不是所有通訊都是要經過OSI的全部七層，如物理介面之間的轉接，只需要物理層中進行即可；而路由器與路由器之間的串連則只需網路層以下的三層。

六、在網路各層之間，資料是以什麼單位進行傳輸的

在物理層資料的傳輸單位稱為位元；在資料連結層資料的傳輸單元稱為幀； 在網路層資料的傳輸單元稱為資料包；在傳輸層資料的傳輸單元稱為報文段。

七、奈氏準則和香農公式的主要區別是什麼

奈氏準則：在任何通道中，碼元傳輸的速率是有上限的，傳輸速率超過此上限，就會出現嚴重的碼間串擾的問題，使接收端對碼元的判決(即識別)成為不可能。

香農公式：求出了資訊傳輸速率的極限。

八、同步通訊與非同步通訊的區別是什麼

同步通訊：通訊雙方必須先建立同步，即雙方的時鐘要調整到同一個頻率。收發雙方不停地發送和接收連續的同步位元流。

非同步通訊：非同步通訊在發送字元時，所發送的字元之間的時間間隔可以是任意的。當然，接收端必須時刻做好接收的準備。發送端可以在任意時刻開始發送字元，因此必須在每一個字元的開始和結束的地方加上標誌，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個字元接收下來。非同步通訊的好處是通訊裝置簡單、便宜，但傳輸效率較低（因為開始位和停止位的開銷所佔比例較大）。

    非同步通訊也可以是以幀作為發送的單位，接收端必須隨時做好接收幀的準備。這時，幀的首部必須設有一些特殊的位元組合，使得接收端能夠找出一幀的開始，這也稱為幀定界。幀定界還包含確定幀的結束位置，這有兩種方法：一種是在幀的尾部設有某種特殊的位元組合來標誌幀的結束；或者在幀首部中設有幀長度的欄位。需要注意的是，在非同步發送幀時，並不是說發送端對幀中的每一個字元都必須加上開始位和停止位後再發送出去，而是說，發送端可以在任意時間發送一個幀，而幀與幀之間的時間間隔也可以是任意的。發送端不需要在發送一幀之前和接收端進行協調（不需要先進行位元同步）。

九、位同步與幀同步的區別

位同步：使接收端接收的每一位資訊都與發送端保持同步。

幀同步：識別一個幀的起始和結束位置。

十、資料連結層協議的三個基本問題

1、封轉成幀

就是在一段資料的前後分別添加首部和尾部，這樣就構成了一個幀。

2、透明傳輸

    不管什麼字元都可以放在幀中傳輸過去，這樣的傳輸就是透明傳輸。解決透明傳輸的問題方法是：發送端的資料連結層在資料中出現控制字元"SOH"或"EOH"的前面插入一個逸出字元"ESC"，而在接收端的資料連結層在將資料送往網路層之前刪除這個插入的逸出字元。

3、差錯檢測

採用的是循環冗餘檢查（CRC:Cyclic Redundancy Check)的差錯檢查技術，如果僅僅使用CRC，則只能做到對幀的無差錯接收，即接收的幀在傳輸的過程中沒有產生差錯，並沒有要求資料連結層向網路層提供“可靠傳輸”的服務。

十一、適配器(網卡)的作用

1、適配器的一個重要功能就是要進行資料串列傳輸和並行傳輸的轉換。

2、由於網路上的資料率和電腦匯流排上的資料率並不相同，因此在適配器中必須裝有對資料進行緩衝的儲存晶片。

3、適配器還要實現乙太網路協議。

十二、CSMA/CD(載波監聽多點接入/碰撞檢測)協議的要點

l  多點接入：說明這是匯流排型網路

l 載波監聽：就是“發送前先監聽”，即每一個網站在發送資料之前先要檢測一下匯流排上是否有其他的網站在發送資料，如果有，則暫時不要發送資料，要等待通道變為空白閑時再發送。

l 碰撞檢測：就是“邊發送邊監聽”，即適配器邊發送資料邊檢測通道上的訊號電壓的變化情況，以便判斷自己在發送資料時其他站是否也在發送資料。

十三、為什麼乙太網路有一個最小幀長和最大幀長

    設定最小幀長是為了區分開正常和因發生碰撞而異常中止的短幀。

設定最大幀長是為了保證個站都能公平競爭接入到乙太網路。因為如果某個站發送特長的資料幀，則其他的站就必須等待很長的時間才能發送資料。

十四、ARP的工作原理

1、首先，每個主機都會在自己的ARP緩衝區中建立一個ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之間的對應關係。

2、當源主機要發送資料時，首先檢查ARP列表中是否有對應IP地址的目的主機的MAC地址，如果有，則直接發送資料，如果沒有，就向“本網段”的所有主機發送ARP資料包，該資料包包括的內容有：源主機IP地址，源主機MAC地址，目的主機的IP地址。  

3、當本網路的所有主機收到該ARP資料包時，首先檢查資料包中的目的主機IP 地址是否是自己的IP地址，如果不是，則忽略該資料包，如果是，則首先從資料包中取出源主機的IP和MAC地址寫入到ARP列表中，如果已經存在，則覆蓋，然後將自己的MAC地址寫入ARP響應包中，告訴源主機自己是它想要找的MAC地址。 

4、源主機收到ARP響應包後，將目的主機的IP和MAC地址寫入ARP列表，並利用此資訊發送資料。如果源主機一直沒有收到ARP響應資料包，表示ARP 查詢失敗。

    廣播發送ARP請求，單播發送ARP響應。

十五、假定在一個區域網路中電腦A發送ARP請求分組，希望找出電腦B的硬體地址。這時區域網路上的所有電腦都能收到這個廣播發送的ARP請求分組。試問這時由哪一個電腦使用ARP響應分組將電腦B的硬體地址告訴電腦A

    這要區分兩種情況。

如果電腦B和電腦A都串連在同一個區域網路上，那麼就是電腦B發送ARP響應分組。

如果電腦B和電腦A不是串連在同一個區域網路上，那麼就必須由一個串連在本區域網路上的路由器來轉寄ARP請求分組。這時，該路由器向電腦A發送ARP回答分組，給出自己的硬體地址。

十六、IP協議的定義，主要有什麼作用。TCP與UDP呢。 

IP協議(Internet Protocol)：網際協議，主要提供網際互聯的作用。

TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制通訊協定)是連線導向的協議,在收發資料前，必須和對方建立串連。UDP(User Data Protocol，使用者資料包通訊協定)是與TCP相對應的協議，它是面向非串連的協議，不與對方建立串連，而是直接就把資料包發送過去。

十七、鏈路層廣播和IP廣播有何區別

    鏈路層廣播是用資料連結層協議（第二層）在一個乙太網路上實現的對該區域網路上的所有主機的MAC幀進行廣播。

IP廣播則是用IP協議通過網際網路實現的對一個網路（即目的網路）上的所有主機的IP資料報廣播。

十八、ICMP(Internet Control Message Protocol)網際控制報文協議

ICMP 報文有兩種：差錯報告報文和詢問報文。

十九、當運行PING 127.0.0.1時，這個IP資料報將發送給誰

127.0.0.1是迴路位址。主機將測試用的IP資料報發送給本主機的ICMP（而不是發送到網際網路上）以便進行環回測試。

二十、RIP協議的特點。RIP的優缺點。RIP用什麼來傳送。

1、特點

l 僅和相鄰路由器交換資訊

l 路由器交換的資訊是當前本路由器所知道的全部資訊，即自己的路由表

l 按固定的時間間隔交換路由資訊

2、優缺點

優點：實現簡單、開銷較小

缺點：限制了網路的規模(因為它能使用的最大距離為15)，壞訊息傳播得慢。

3、RIP用UDP來傳送

二十一、OSPF協議的特點。OSPF用什麼來傳送。

1、特點