计算机网络 - 技术栈

ftp 21

pop3 110

smtp 25

第一章（时延）：

第二章

这道题目涉及到CDMA（码分多址）通信中的码片序列分析。CDMA系统中，每个用户都有一个唯一的码片序列，通过与接收到的信号进行相关运算，可以确定哪些用户发送了数据，以及发送的数据是1还是0。

我们有4个用户的码片序列：

用户1: -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1
用户2: -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1
用户3: -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1
用户4: -1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1

收到的码片序列为：-1 -3 +1 -1 +1 -1 +3 +1

我们需要计算每个用户的码片序列与收到的码片序列的点积，以确定哪些用户发送了数据，以及发送的数据是1还是0。

点积计算

点积的计算方法是将两个序列的对应元素相乘，然后求和。下面我们依次计算每个用户的点积。

用户1的点积

码片序列：-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 收到的序列：-1 -3 +1 -1 +1 -1 +3 +1

点积计算：

(−1×−1)+(−1×−3)+(−1×+1)+(+1×−1)+(+1×+1)+(−1×−1)+(+1×+3)+(+1×+1) =1+3−1−1+1+1+3+1=8= 1 + 3 - 1 - 1 + 1 + 1 + 3 + 1 = 8=1+3−1−1+1+1+3+1=8

用户2的点积

码片序列：-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 收到的序列：-1 -3 +1 -1 +1 -1 +3 +1

点积计算：

(−1×−1)+(−1×−3)+(+1×+1)+(−1×−1)+(+1×+1)+(+1×−1)+(+1×+3)+(−1×+1) =1+3+1+1+1−1+3−1=8= 1 + 3 + 1 + 1 + 1 - 1 + 3 - 1 = 8=1+3+1+1+1−1+3−1=8

用户3的点积

码片序列：-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 收到的序列：-1 -3 +1 -1 +1 -1 +3 +1

点积计算：

(−1×−1)+(+1×−3)+(−1×+1)+(+1×−1)+(+1×+1)+(+1×−1)+(−1×+3)+(−1×+1) =1−3−1−1+1−1−3−1=−8= 1 - 3 - 1 - 1 + 1 - 1 - 3 - 1 = -8=1−3−1−1+1−1−3−1=−8

用户4的点积

码片序列：-1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 收到的序列：-1 -3 +1 -1 +1 -1 +3 +1

点积计算：

(−1×−1)+(+1×−3)+(+1×+1)+(−1×−1)+(−1×+1)+(−1×−1)+(−1×+3)+(+1×+1) =1−3+1+1−1+1−3+1=−1= 1 - 3 + 1 + 1 - 1 + 1 - 3 + 1 = -1=1−3+1+1−1+1−3+1=−1

结果分析

用户1的点积为8，表示用户1发送了数据，且发送的是1。
用户2的点积为8，表示用户2发送了数据，且发送的是1。
用户3的点积为-8，表示用户3发送了数据，且发送的是0。
用户4的点积为-1，表示用户4没有发送数据。

因此，发送数据的用户是：用户1、用户2和用户3。发送的数据为：

用户1: 1
用户2: 1
用户3: 0

曼彻斯特和差分曼彻斯特

第三章

计算最短帧长

意义

以太网在发送数据时
- 若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。
- 这意味着，只要最初的64字节成功传输，整个数据帧就可以成功传输。
最短有效帧长
- 以太网规定最短有效帧长为64字节。
- 长度小于64字节的帧都是由于冲突而产生的无效帧，应该当即丢弃。

总结起来，这段话说明了在10Mbit/s以太网中，数据帧的最短长度必须是64字节，以确保数据在传输过程中能够有效检测并处理冲突。如果帧长度小于64字节，则说明发生了冲突，这些帧应被丢弃。

vlan划分的配置

CRC校验

第四章

子网划分

ip分片

分片的示例

假设一个数据包的大小为4000字节，而路径中的MTU为1500字节。路由器需要将其分片：

第一个分片：
- 数据部分：1480字节（1500字节的MTU减去20字节的IP头）
- 片偏移：0
- 标志：更多分片
第二个分片：
- 数据部分：1480字节
- 片偏移：185（1480字节 / 8）
- 标志：更多分片
第三个分片：
- 数据部分：1040字节（最后一个分片可以小于MTU）
- 片偏移：370（1480字节 + 1480字节 / 8）
- 标志：无更多分片

IP分片字段详解

Identification（标识）：用于唯一标识一个数据包的所有分片。分片数据包的每个分片都具有相同的标识。
Flags（标志） ：3位字段，用于控制或标记分片。
- 第1位（Reserved）：保留，必须为0。
- 第2位（DF，Don't Fragment）：不分片标志。为1时表示不能分片，如果需要分片则丢弃数据包。
- 第3位（MF，More Fragments）：更多分片标志。为1时表示后面还有更多的分片，为0表示这是最后一个分片。
Fragment Offset（片偏移）：13位字段，表示当前分片在原始数据包中的位置。单位为8字节。

示例分片计算

假设一个数据包的长度为4000字节，MTU为1500字节，IP头为20字节。

数据包总大小：4000字节
每个分片的数据部分最大为1480字节（1500 - 20）

分片如下：

第一个分片：
- IP头（20字节）
- 数据（1480字节）
- 总大小：1500字节
- 偏移量：0
- 标志：MF = 1
第二个分片：
- IP头（20字节）
- 数据（1480字节）
- 总大小：1500字节
- 偏移量：1480 / 8 = 185
- 标志：MF = 1
第三个分片：
- IP头（20字节）
- 数据（1040字节）
- 总大小：1060字节
- 偏移量：2960 / 8 = 370
- 标志：MF = 0

分片重组示例

接收端收到分片：

按偏移量排序：第一个（0）、第二个（185）、第三个（370）
根据偏移量和数据部分长度，重组原始数据包：
- 第一个分片：偏移0，数据1480字节
- 第二个分片：偏移1480，数据1480字节
- 第三个分片：偏移2960，数据1040字节

重组后的数据包为：1480 + 1480 + 1040 = 4000字节。

nat的作用及三个地址的范围

NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是一种在计算机网络中用于修改网络地址信息的技术。其主要用途包括以下几方面：

节省IP地址：NAT允许多个私有IP地址通过一个公共IP地址访问互联网，从而节省了IP地址的使用。
提高安全性：通过隐藏内部网络结构和IP地址，NAT可以增强网络的安全性，防止外部直接访问内部网络。
网络地址重用：NAT允许不同的私有网络使用相同的IP地址范围，而不会导致冲突。

私有IP地址范围

根据RFC 1918标准，私有IP地址有三个范围：

A类地址 ：10.0.0.0 - 10.255.255.255
- 子网掩码：255.0.0.0
B类地址 ：172.16.0.0 - 172.31.255.255
- 子网掩码：255.240.0.0
C类地址 ：192.168.0.0 - 192.168.255.255
- 子网掩码：255.255.0.0

这三个地址范围在私有网络中使用，不会在公共互联网中路由。这意味着它们可以在不同的私有网络中重复使用而不会造成冲突。

ip的首部格式

IPv4首部通常有20字节（160位），但由于可选字段的存在，可能会更长。以下是IPv4首部的各个字段及其长度：

字段	位数	说明
版本 (Version)	4	指示IP协议的版本（IPv4是4，IPv6是6）。
头长度 (IHL)	4	指示IP首部的长度，单位为32位字（4字节）。最小值为5，表示20字节。
服务类型 (Type of Service, ToS)	8	指示数据包的优先级和服务质量。
总长度 (Total Length)	16	指示整个IP数据包（包括数据和首部）的总长度，单位为字节。最大值为65535字节。
标识 (Identification)	16	唯一标识主机发送的每个数据包，用于数据包分片和重组。
标志 (Flags)	3	控制和标记数据包分片。
分片偏移 (Fragment Offset)	13	指示数据包在原始数据中的位置，用于重组分片数据包。
生存时间 (Time to Live, TTL)	8	指示数据包在网络中的生存时间，通常用于防止数据包在网络中无限循环。
协议 (Protocol)	8	指示IP数据包所携带的上层协议（例如TCP、UDP）。
首部校验和 (Header Checksum)	16	用于校验IP首部的完整性。
源地址 (Source Address)	32	指示数据包的源IP地址。
目的地址 (Destination Address)	32	指示数据包的目的IP地址。
选项 (Options)	可变	可选字段，用于携带控制信息，具体长度可变，最长可达40字节。
填充 (Padding)	可变	用于填充选项字段，使IP首部长度为32位的整数倍。

第五章

tcp三次握手四次挥手

tcp拥塞窗口

题目 (1)

绘制 TCP 拥塞窗口 (cwnd) 大小与 RTT 的关系曲线。

根据表格，绘制 cWND 和 RTT 的关系曲线如下：

x 轴：RTT

y 轴：cwnd

RTT = [1, 2, 3, ..., 26]

cwnd = [1, 2, 4, 8, 16, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 22, 23, 24, 25, 26, 1, 2, 4, 8, 16]

题目 (2)

指明 TCP 工作在慢启动阶段的时间间隔。

慢启动阶段的特征是拥塞窗口 (cwnd) 以指数形式增长。根据表格中的数据：

RTT = 1 时，cwnd = 1
RTT = 2 时，cwnd = 2
RTT = 3 时，cwnd = 4
RTT = 4 时，cwnd = 8
RTT = 5 时，cwnd = 16
RTT = 6 时，cwnd = 32

因此，慢启动阶段的时间间隔是 RTT = 1 到 RTT = 6。

题目 (3)

指明 TCP 工作在拥塞避免阶段的时间间隔。

拥塞避免阶段的特征是拥塞窗口 (cwnd) 以线性形式增长。根据表格中的数据：

RTT = 6 时，cwnd = 32
RTT = 7 时，cwnd = 33
RTT = 8 时，cwnd = 34
RTT = 9 时，cwnd = 35
RTT = 10 时，cwnd = 36
RTT = 11 时，cwnd = 37
RTT = 12 时，cwnd = 38
RTT = 13 时，cwnd = 39

因此，拥塞避免阶段的时间间隔是 RTT = 6 到 RTT = 13。

题目 (4)

在 RTT = 16 和 RTT = 22 之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超时检测到丢失了报文段？

在 RTT = 16 时，cwnd = 22。由于 RTT = 17 之后 cwnd 突然减小到 1，说明此时发生了拥塞避免阶段的丢包。通常，TCP 会在收到三个重复的确认后检测到丢包。因此，此时是通过收到三个重复的确认检测到丢失了报文段。

题目 (5)

在 RTT = 1，RTT = 17 和 RTT = 23 时，门限 ssthresh 分别被设置为多大？

在 RTT = 1 时，ssthresh 未被设置。
在 RTT = 17 时，由于丢包发生，ssthresh 被设置为 RTT = 16 时 cwnd 的一半，即 22 / 2 = 11。
在 RTT = 23 时，ssthresh 被设置为 RTT = 22 时 cwnd 的一半，即 22 / 2 = 11。

题目 (6)

在 RTT 等于多少时发送第 70 个报文段？

我们根据 cwnd 大小来计算发送的报文段数量：

RTT = 1 到 RTT = 6 期间总共发送了 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 = 63 个报文段。
在 RTT = 7 时，cwnd = 33，发送了第 64 到第 96 个报文段。

因此，第 70 个报文段是在 RTT = 7 时发送的。

题目 (7)

假定在 RTT = 26 之后收到了三个重复的确认，因此检测出了报文段的丢失，那么拥塞窗口 cwnd 和门限 ssthresh 应设置为多大？

在 RTT = 26 时，cwnd = 16。根据 TCP 拥塞控制算法：

ssthresh 被设置为 cwnd 的一半，即 16 / 2 = 8。
cwnd 被重置为 1。

因此，cwnd 应设置为 1，ssthresh 应设置为 8。

选填

常用命令

查看当前配置

display current-configuration

查看交换机的MAC地址表

display mac-address

查看路由表

display ip routing-table

查看接口信息

display interface

查看静态路由表

display ip routing-table static

TCP的流量控制是为了防止接收方的缓冲区溢出，而拥塞控制是为了防止网络拥塞。