计算机网络历年考点省流版

第一部分：核心概念与简答题（基础，简答）

1. 网络基础与体系结构

• 计算机网络定义：由若干节点和连接这些节点的链路组成的，用于实现信息交换和资源共享的系统。
• 网络分类：
  • 按作用范围：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）。
  • 按拓扑结构：总线型、星型、环型、树型。
• 体系结构：
  • OSI/RM：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层七层结构及各层主要功能。
  • TCP/IP：应用层、运输层、网际层(网络层)、网络接口层(链路层+物理层)的四层或五层结构。
• 性能指标：
  • 时延：主要包括发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。

2. 数据链路层

• 传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤等特点。
• 信道复用：频分(FDM)、时分(TDM)、波分(WDM)、码分(CDM)等技术。
• 编码：基带编码，如不归零、曼彻斯特编码（会画图）。
• CSMA/CD 算法：载波侦听多路复用/冲突检测。步骤为：先听后发 -> 边听边发 -> 冲突停发 -> 随机重发。
• 互联设备：
  • 集线器（物理层）、网桥/交换机（数据链路层）。
  • 工作原理异同：集线器广播信号，不隔离冲突域；交换机根据MAC地址表转发，隔离冲突域。
• VLAN：虚拟局域网，其主要作用是隔离广播域。

3. 网络层

• 网络层协议：IP、ICMP、ARP、以及路由协议RIP、OSPF、BGP。
• IPv6：地址长度为 128位。从IPv4过渡到IPv6的方法主要有双协议栈和隧道技术。
• ARP协议：地址解析协议，将32位IP地址映射到MAC地址。
• 路由协议：
  • RIP：基于距离向量，最大跳数15。“坏消息传得慢”是因为路由器只与相邻路由器交换信息，导致收敛缓慢。
  • OSPF：基于链路状态，知道全网拓扑，收敛快。
  • RIP与OSPF比较：RIP简单但规模小、收敛慢；OSPF复杂但效率高、适合大规模网络。

4. 运输层

• 端口：用于标识应用进程。分为：熟知端口（0-1023）、登记端口（1024-49151）、客户端动态端口。
• TCP报头：包含源/目的端口、序号、确认号、数据偏移、6个控制位(SYN, ACK, FIN等)、窗口大小、检验和等字段。
  
• UDP报头：源端口，目的端口，长度，校验和
  

5. 应用层

• DNS：
  • 作用：将域名解析为IP地址。
  • 高速缓存：用于存放最近查询过的域名到IP地址的映射，减少查询时间和网络流量。
  • 解析过程：分为递归查询和迭代查询。迭代查询过程是：本地域名服务器向根域名服务器查询，根服务器告知顶级域服务器地址，本地再向顶级域查询... 直到找到权威域名服务器。
• SMTP：简单邮件传输协议，用于发送邮件。通信三阶段为：连接建立、邮件传送、连接释放。
• POP3 vs IMAP：都是用于接收邮件的协议。POP3将邮件从服务器下载到本地，服务器可不保留副本；IMAP在客户端和服务器之间同步邮件状态，邮件保留在服务器上。
• FTP vs TFTP：FTP使用TCP，提供可靠的、面向连接的文件传输；TFTP使用UDP，是不可靠、无连接的，更轻量级。
• HTTP：HTTP/1.0是无状态的，即服务器不记录客户端的历史信息。好处是服务器设计简单，坏处是处理关联事务时需要额外机制（如Cookie）。GET用于请求数据，POST用于提交数据。
• DHCP：动态主机配置协议，用于自动分配IP地址等网络参数。

第二部分：核心计算与综合分析题

1. 【计算】交换时延

• 题型：比较电路交换和分组交换的时延。
• 公式：
  • 电路交换总时延 = 连接建立时间(s) + 发送时延(x/b) + 传播时延(k*d)。
  • 分组交换总时延 = 发送时延(x/b) + 传播时延(kd) + 路由器处理时延((k-1)p/b)。
• 解题关键：根据题目条件列出两个公式，进行比较。

2. 【计算】IP地址规划与子网划分 (必考)

• 题型：给定地址块，划分子网，求掩码、网络地址、广播地址、可用主机数、地址范围。
• 解题思路：见上一版回复，方法不变，是考试的重中之-重。

3. 【计算】CRC校验 (必考)

• 题型：给定数据和生成多项式，求FCS。
• 解题思路：模2除法求余数。

4. 【计算】信道利用率与吞吐量

• 题型：给定带宽、时延、窗口/数据大小，求最大吞吐量和信道利用率。
• 公式：
  • 最大吞吐量 ≈ 窗口大小 / (发送时延 + RTT)。
  • 信道利用率 = (发送时延) / (发送时延 + RTT)。

5. 【计算】TCP RTO计算

• 题型：给定旧RTO、RTT样本值，计算新RTO。
• 公式：
  • RTTs = (1-α) RTTs + α RTT样本 (α通常为0.125)。
  • RTTd = (1-β) RTTd + β |RTTs - RTT样本| (β通常为0.25)。
  • RTO = RTTs + 4 * RTTd。

6. 【综合】路由表查找 (必考)

• 题型：给定目的IP和路由表，确定下一跳。
• 解题思路：按位与 -> 比较 -> 最长前缀匹配。

7. 【综合】IP数据报分片 (必考)

• 题型：给定数据报总长和MTU，进行分片。
• 解题思路：确定每片数据长度、MF标志位、片偏移值。注意片偏移单位是8字节。

8. 【综合】TCP拥塞控制 (必考)

• 题型：画出cwnd随传输轮次的变化图，解释变化原因。
• 解题思路：紧扣慢开始、拥塞避免、超时、3个重复ACK四种情况下的 ssthresh 和 cwnd 的变化规则。