【2022计算机综合试卷408考研第一轮_计算机网络篇】第一章 概述

一、怎么学习计算机网络（考研）

1. 理解记忆
2. 抓住重点：网络体系结构 --> 协议 --> 典型网络（以太网）–>网络设备
3. 考前复习

二、计算机网络的概念：

1、计算机网络：是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

利用各种通信手段，把地理上分散的计算机地连接在一起，达到相互通而且共享软件、硬件和数据的系统属于

2、及县级网络是互联的、自治的计算机集合

互联：互联互通、通信链路
自治：无主从关系

三、计算机网络的功能：

1. 数据通信（保证了主机之间的连通性）
2. 资源共享：硬件资源的共享（答应机、穿真机等）、软件资源共享、数据资源共享（百度网盘）
3. 分布式处理：多台计算机各自承担同意工作任务的不同部分（Hadoop平台）
4. 提高可靠性：
5. 负载均衡：分布式处理的结果，是个计算机更加亲密

四、计算机网络的组成：

1、组成部分：

1. 硬件（端系统、链路、通信设备）
2. 软件（安装在端系统的应用软件）
3. 协议（一系列规则和约定的集合）

2、工作方式：

1. 边缘部分：用户可以直接使用（C/S方式、P2P方式）
2. 核心部分：为边缘部分服务

3、功能组成：

1. 通信子网：实现数据通信
2. 资源子网：实现资源共享/数据处理

资源子网

资源子网	通信子网	连接
应用层	网络层	传输层负责连接通信子网和资源子网
表示层	数据链路层
会话层	物理层

4、计算机网络的分类

1、按分布范围分类：

1. 广域网WAN：跨国（交换基础）
2. 城域网MAN：在城市内
3. 局域网WAN：一般在1km内，如学校的校园网是由多个局域网连接而成（广播技术）
4. 个人区域网PAN：每一个在工作的地方将自己的设备用网络连接起来的方式，如智能耳机等

2、按使用者分：

1. 公用网：电信、联通等
2. 专用网：军对、政府、铁路、电力、公安等

3、按交换技术分：

1. 电路交换
2. 报文交换
3. 分组交换

4、按拓扑结构分：

1. 总线型：计算机均连接到一条公共的通信传输线路上
2. 星型：网络用集线器或交换机连接各计算机（考点：问星型结构网络有六个结点有几条链路？五条链路）
3. 环型
4. 网状型：（考点：常用于广域网（因特网Internet））

5、按传输技术分：

1. 广播式网络：共享公共通信信道
2. 点对点网络：使用分组存储转发和路由选择机制

五、计算机网络的标准化工作：

Internet最早起源于：ARPAnet
标准化对计算机网络至关重要！
要实现不同厂商的硬件和软件之间的相互连通，必须遵从统一的标准

1、标准的分类：

1. 法定标准：由权威机构定制的正式的、合法的标准（可以是国家的或者国际的）如OSI标准
2. 事实标准：某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品的协议和技术就成了标准如TCP/IP（如NanoSIM卡、Micro SIM卡、大卡）

2、个人可以指定标准吗？可以，但需要提交

RFC（Request For Comments）英特网标准形式
RFC要上升成为因特网正是标准的四个阶段：

1. 因特网草案（Internet Draft）：这个阶段还不是RFC文档（发送邮箱至：rfc-editor@rfc- editor.org）
2. 建议标准（Proposed Standard）：这个阶段开始成为RFC文档
3. 草案标准（Draft Standard）：2011年后无这个阶段
4. 因特网标准（Internet Standard） 文档拿到IRTF、IAB通过审核后成为因特网标准

3、标准化工作的相关组织：

1. 国际标准化组织ISO：OSI参考模型、HDLC协议
2. 国际电信联盟ITU：指定通信规则
3. 国际电气电子工程师协会IEEE：学术机构、IEEE802系列标准、5G
4. Internet工程任务组IETF：负责因特网相关标准的指定 RFC XXXX

六、计算机网络的性能：

1、速率：

速率即数据率或称数据传输率或比特率
比特：数据传输的单位（1/0）位
速率的概念：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率
单位是：b/s；kb/s；Mb/s；Gb/s；Tb/s

发送端（主机A） ---------->  接收端（主机B）
01010101        时间花费1s   01010101      所以速率是8b/s

单位换算：

1. 千：1 kb/s = 10³ b/s
2. 兆：1 Mb/s = 10³ kb/s = 10⁶ b/s
3. 吉：1 Gb/s = 10³ Mb/s = 10⁶ kb/s = 10⁹ b/s
4. 太：1 Tb/s = 10³ Gb/s = 10⁶ Mb/s = 10⁹ kb/s = 10¹² b/s

速率的换算进率为：10³；
存储容量的换算进率为：8和2¹⁰;
1Byte（字节）= 8 bit（比特）
1KB = 2¹⁰B = 1024B = 1024 * 8b
1MB = 2¹⁰KB =1024KB
1GB = 2¹⁰MB = 1024MB
1TB = 2¹⁰GB = 1024GB

2、带宽：

1. “带宽”原本只某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是合资（Hz）
2. 计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传输数据的能力，通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。单位是“比特每秒”（b/s; kb/s; Mb/s; Gb/s; Tb/s）。即网络设备所支持的最高速度

链路带宽指的是在链路入口是注入的速率，如链路带宽=1MB/s即主机在1us内可向链路发1bit数据；链路带宽=2MB/s即主机在1us内可向链路发2bit数据；
电磁波1us可向前传播200m，传播速率为2*10⁸m/s

3、吞吐量：

表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
单位：b/s; kb/s; MB/s; Gb/s; Tb/s
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率限制

如：链路带宽为100Mb/s，服务器1在交换机的传输速率为20Mb/s，服务器2在交换机的传输速率为10Mb/s
问吞吐量是多少？
吞吐量 = 20Mb/s + 10Mb/s = 30Mb/s

4、时延：

定义：指数据（报文、分组、比特流）从网络（或链路）的一段攒送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延。
单位：s
分类：

1. 发送时延（传输时延）：从发送分组的第一个比特算起，到改分组的最后一个比特发送完毕所需的时间，发送时延受到数据长度和信道带宽（发送速率），发送时延一般发生在主机内部
   发送时延 = 数据长度 / 信道带宽（发送速率）
2. 传播时延：数据从端口发送到路由器的时间，取决于电磁波传播速度和链路长度，传播时延一般发生在主机外部。
   传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率（一般为2*10⁸m/s）
3. 排队时延：数据在路由器口等待输入/出的时间，此时链路可用
4. 处理时延：数据在路由器中检错并且输出路由器的时间

发送时延 = 数据长度 / 信道带宽（发送速率）
传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率（一般为2*10^8^m/s）

5、时延带宽积

定义：以比特为单位的链路长度
单位：bit
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率 * 带宽

6、往返时延RTT

1、定义：从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认（接受方收到数据后立即发送确认）总共经历的时延，RTT其实就是ping！
2、如何查找服务器的往返时延
ping + 服务器IP地址或网址

RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多
3、RTT包括：往返传播时延（传播时延*2）+ 末端处理时间（题目当中要么直接给值要么忽略不计）

7、利用率：

1. 信道利用率：某信道油百分之几的时间是被利用的（有数据通过）

信道利用率 = 有数据通过的时间 / （有+无）数据通过的时间

2. 网络利用率：信道利用率加权平均值

七、计算机网络的体系结构

1、计算机网络体系的形成

1、为什么要分层
为解决网络传输之间的大问题，将问题拆分成一个有一个的小问题，这个过程就是计算机的分层，说白了，分层的目的就是为了要拆分问题。

发送文件前要完成的工作：
（1）发起通信的计算机必须将数据通信的通路激活
（2）要告诉网络如何识别目的的主机
（3）发起通信的计算机要查明主机是否开机，并且与网络是否正常连接
（4）发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作
（5）确保差错和意外可以解决

2、怎么分层

分层的基本原则：

1、各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能
2、每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽量减少
3、结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现
4、保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供服务
5、整个分层结构应该能促进标准化工作

2、分层结构

1、实体：第n层中的活动元素成为n层实体。同一层的实体叫对等实体
2、协议：为进行网络的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议（水平）

协议的三个要求：
（1）语法：规定传输数据的格式
（2）语义：规定索要完成的功能
（3）同步：规定各种操作的顺序

3、接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口
4、服务：下层为相邻上层提供的功能调用（垂直）


SDU服务数据单元：为完成用户所要求的功能而传送的数据
PCI协议控制信息：控制协议操作的信息
PDU协议数据单元：对等层次之间传送的数据单位

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小结：

1. 网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构
2. 计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构
3. 每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能
4. 计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合
5. 第n层向第n+1层提供服务是，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能
6. 仅仅在相邻层之间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽
7. 体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件

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八、ISO/OSI参考模型：

1. 7层OSI参考模型（法定标准）
2. 4层TCP/IP参考模型（事实标准）
3. 5层的体系结构（根据上两个总结优化学习用的体系结构）

1、7层OSI参考模型

（1）ISO/OSI参考模型是怎么来的

为了解决计算机网络复杂的大问题 —>分层结构（按功能）
第一个提出网络体系结构：IBM公司提出SNA体系结构
其他：DEC公司提出DNA体系结构；美国国防部提出TCP/IP体系结构

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目的：为了支持异构网络系统的互联互通
国际标准化组织（ISO）于1984年提出开放（非垄断）系统互联（OSI）参考模型
但是！OSI参考模型理论很成功，市场很失败

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（2）ISO/OSI参考模型：

用	应用层	7	资源子网数（数据处理）
试	表示层	6	资源子网（数据处理）
惠	会话层	5	资源子网（数据处理）
淑	传输层	4	负责练级资源子网和通信子网
网	网络层	3	通信子网（数据通信）
联	数据链路层	2	通信子网（数据通信）
物	物理层	1	通信子网（数据通信）

（3）ISO/OSI参考模型结实通信过程

ISO/OSI参考模型的通信过程类似快递打包发送到收货拆包的过程。

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2、ISO/OSI参考模型每层的功能

（1）应用层：所有能和用户交互产生网络流量的程序（用户与网络的界面）

典型应用层服务：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、万维网（HTTP）

（2）表示层：用于处理连个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）

1. 功能1：数据格式变换（翻译官）

比特流  -----> 图片

2. 功能2：数据加密解密
3. 功能3：数据的压缩和恢复

表示层一般没有单独的协议，了解就行

（3）会话层：向表示层的实体/用户进程（正在运行的程序）提供建立连接并在连接上有序地传输数据。这是会话，也是建立同步（SYN）

1. 功能1：建立、管理、终止会话
2. 功能2：使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。（适用于大文件）

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主要协议：ADSP、ASP（了解就行）

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（4）传输层：负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信（运行在不同地方的两个主机，两个端口之间之间的通信）。

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传输单位：报文段或用户数据报

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功能记忆方法：可差留用

1. 功能1：可靠传输，不可靠传输
2. 功能2：差错传输
3. 功能3：流量控制
4. 功能4：复用分用

复用：多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务
分用：运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程

传输层的协议：TCP、UDP

（5）网络层：主要任务是吧分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务

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传输单位是：数据报

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1. 功能1：路由选择（最佳路径）
2. 功能2：流量控制（发送端和接收端速度的一个控制）
3. 功能3：差错控制（通信两节点之间约定的一些规则）
4. 功能4：拥塞控制（若所有节点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就要处于拥塞状态。因此要采取一定的措施，缓解这种拥塞）

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主要协议：IP、IPX、ICMP、IGMP 、ARP、RARP、OSPF

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（6）数据链路层：把网络层传下来的数据报组装成帧。

数据链路层/链路层的传输单位是帧。

1. 功能1：成帧（定义帧的开始和结束）
2. 功能2：差错控制（帧错+位错）
3. 功能3：流量控制
4. 功能4：访问/接入控制（控制信道的访问）

主要协议：SDLC、HDLC、PPP、STP

（7）物理层：将比特流转换成电信号进行传输，即在物理媒体上实现比特流的透明传输。

输出单位：比特
透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。

1. 功能1：定义接口特性
2. 功能2：定义传输模式（单工、半双工、双工）
3. 功能3：定义传输速率
4. 功能4：比特同步
5. 功能5：比特编码

主要协议：Rj45、802.3

九、TCP/IP参考模型

OSI参考模型：先利用，但没有实现
TCP/IP参考模型：先实战，最后理论总结

1、OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点：

1. 都分层
2. 都是基于独立的协议栈概念
3. 可以实现异构网络的互联

2、OSI参考模型与TCP/IP参考模型的不同点

1. OSI定义三点：服务、协议、接口
2. OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
3. TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为主要层次
4. 面向连接分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而面向无连接没有这么多阶段，他直接进行数据传输。

十、5层参考模型：综合了OSI和TCP/IP的优点

1、5层参考模型：

1. 应用层：支持各种网络应用（FTP、SMTP、HTTP）
2. 传输层：进程-进程的数据传输（TCP、UDP）
3. 网络层：源主机到目的主机的数据分组路由与转发（IP、ICMP、OSPF等）
4. 数据链路层：把网络层传下来的数据包组装成帧（Ethernet、PPP）
5. 物理层：比特传输

2、5层参考模型的数据封装与解封装

计算机网络第一章检测题：

1、计算机网络中可以共享的资源包括（C）
A、硬件、软件、数据、通信信道          B、主机、外设、软件、通信信道 
C、硬件、程序、数据、通信信道          D、主机、程序、数据、通信信道

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2、网络用集线器或交换机连接各计算机的这种结构属于（C）
A.总线结构           B.环型结构
C.星型结构           D.网状结构

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3、在计算机网络中，所有的计算机均连接到一条公共的通信传输线路上，这种连接结构被称为（A）
A、总线结构   B、环型结构   C、星型结构  D、网状结构

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4、Internet最早起源于（A）
A. ARPAnet B.以太网 C.NSFnet D. 环状网

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5、利用各种通信手段，把地理上分散的计算机地连接在一起，达到相互通而且共享软件、硬件和数据的系统属于（A）
A.计算机网络 B.终端分时系统
C.分布式计算机系统 D.多机系统

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6、网络协议组成部分为（C）
A.数据格式、编码、信号电平
B.数据格式、控制信息、速度匹配
C.语法、语义、定时关系
D.编码、控制信息、定时关系

计算机网络第一章考研真题：

1.【2010统考真题】下列选项中，不属于网络体系结构所描述的内容是©
A.网络的层次 B.每层使用的协议 C.协议的内部实现细节 D.每层必须完成的功能

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2．【2009统考真题】在OSI参考模型中， 自下而上第一个提供端到端服务的层次是(B) 。.
A.数据链路层 B.传输层 C.会话层 D.应用层

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3.【2013统考真题】在OSI参考模型中， 功能需由应用层的相邻层实现的是(B)。
A.对话管理 B.数据格式转换 C.路由选择 D.可靠数据传输

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4.【2016统考真题】在OSI参考模型中， 路由器、交换机(Swt ch) 、集线器(Hub) 实现的最高功能层分别是©。
A.2、2、1 B.2、2、2 C.3、2、1 D.3、2、2

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5.【2011统考真题】TCP/IP参考模型的网络层提供的是(A) 。.
A.无连接不可靠的数据报服务 B.无连接可靠的数据报服务
C.有连接不可靠的虚电路服务 D.有连接可靠的虚电路服务

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6.【2014统考真题】在OSI参考模型中，直接为会话层提供服务的是© 。
A．应用层 B.表示层 C.传输层 D.网络层

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7 【2017统考真题】假设OSI参考模型的应用层欲发送400B的数据(无拆分) ， 除物理层和应用层外，其他各层在封装PDU时均引入20B的额外开销， 则应用层的数据传输效率约为(A)。
A.80% B.83% C.87% D.97%

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8.【2019统考真题】OSI参考模型的第5层(自下而上) 完成的主要功能是©。
A.差错控制 B.路由选择 C.会话管理 D.数据表示转换

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解答题：
1.协议与服务有何区别? 有何联系?

1、从定义上说：协议是规则，约定，而服务是功能，本领。
2、从层次上来说：协议是通信双方对等层之间才有的，是水平方向上的关系。而服务则是通信某一端上下层之间才有的，是垂直方向上的关系，而且是自下向上提供的。
3、两个概念间的关系，可以说 每一层的协议是通过下层对本层提供的服务来支持实现的。

2、 考虑一个最大距离为2km的局域网，当带宽等于多大时，传播时延（传播速率为2╳108m/s）等于100B分组的发送时延，此时带宽等于多少？时延带积宽为多少？

传播时延 = 信道长度 / 传播速率 = 2km / 2x10⁸m/s = 2 x10³m / 2x10⁸ =1x10^-5s = 10us
100B = 100x8b = 800b
因为：传播时延 =100B分组的发送时延，且发送时延 = 信息长度 / 带宽
所以：带宽 = 信息长度为100B / 传播时延 = 100B /1x10^-6s = 800b / 1x*^-5 s = 8x10⁷ b/s = 80Mb/s
所以：时延带积宽 = 传播时延x带宽 = 1x10^-5s x 8x10⁷b/s = 8x10²b = 100B

选择题第五题解析：
OSI参考模型一共有七层，除物理层、应用层外，其他五层在封装PDU是一共引入 5*20 =100B的额外开销，由于应用层属于最上层，故五层开销都应该被计算在内，所以应用层实际发送的数据为 100+400 = 500B，效率为400/ 500 = 80%；答案选A。

计算机网络第一章公式：

吞吐量 = 两端的传输速率相加（单位Mb/s）
发送时延 = 数据长度 / 信道带宽（发送速率）
传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率（一般为2*10⁸m/s）
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率 * 带宽
信道利用率：某信道油百分之几的时间是被利用的（有数据通过）

单位转换：

速率

速率的换算进率为：10³；

1. 千：1 kb/s = 10³ b/s
2. 兆：1 Mb/s = 10³ kb/s = 10⁶ b/s
3. 吉：1 Gb/s = 10³ Mb/s = 10⁶ kb/s = 10⁹ b/s
4. 太：1 Tb/s = 10³ Gb/s = 10⁶ Mb/s = 10⁹ kb/s = 10¹² b/s

存储容量

存储容量的换算进率为：8和2¹⁰;
1Byte（字节）= 8 bit（比特）
1KB = 2¹⁰B = 1024B = 1024 * 8b
1MB = 2¹⁰KB =1024KB
1GB = 2¹⁰MB = 1024MB
1TB = 2¹⁰GB = 1024GB

上述题目转载至 IP：848698119 文章：计算机网络第一章考研题
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最后

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