谢希仁《计算机网络》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

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内容简介
目录
第1章　概　述
　1.1　复习笔记
　1.2　课后习题详解
　1.3　考研真题与典型题详解
第2章　物理层
　2.1　复习笔记
　2.2　课后习题详解
　2.3　考研真题与典型题详解
第3章　数据链路层
　3.1　复习笔记
　3.2　课后习题详解
　3.3　考研真题与典型题详解
第4章　网络层
　4.1　复习笔记
　4.2　课后习题详解
　4.3　考研真题与典型题详解
第5章　运输层
　5.1　复习笔记
　5.2　课后习题详解
　5.3　考研年真题与典型题详解
第6章　应用层
　6.1 复习笔记
　6.2　课后习题详解
　6.3　考研真题与典型题详解
第7章　网络安全
　7.1　复习笔记
　7.2　课后习题详解
第8章　因特网上的音频/视频服务
　8.1　复习笔记
　8.2　课后习题详解
　8.3　考研真题与典型题详解
第9章　无线网络
　9.1　复习笔记
　9.2　课后习题详解
　9.3　考研真题与典型题详解
第10章　下一代因特网
　10.1　复习笔记
　10.2　课后习题详解
　10.3　考研真题与典型题详解
                                                                                                                                                                                                    内容简介                                                                                            


　　《国内外经典教材辅导系列?计算机类》是一套全面解析当前国内外各大院校计算机类权威教科书的辅导资料。我国各大院校一般都把国内外通用的权威教科书作为本科生和研究生学习专业课程的参考教材，这些教材甚至被很多考试（特别是硕士和博士入学考试）和培训项目作为指定参考书。这些国内外优秀教材的内容有一定的广度和深度，给许多读者在学习专业教材时带来了一定的困难。为了帮助读者更好地学习专业课，我们有针对性地编著了一套与国内外教材配套的复习资料，整理了各章的笔记，并对与本书相关的历年考研真题进行了详细的解答。
　　谢希仁主编的《计算机网络》（第5版）（电子工业出版社）被列为普通高等教育“十二五”国家级规划教材，是我国众多高校采用的计算机专业优秀教材，也被众多高校（包括科研机构）指定为计算机专业考研参考书目。作为该教材的学习辅导书，本书具有以下几个方面的特点：
　　1．整理名校笔记，浓缩内容精华。在参考了国内名校名师讲授谢希仁主编的《计算机网络》的课堂笔记基础上，本书每章的复习笔记部分对该章的重难点进行了整理，因此，本书的内容几乎浓缩了配套教材的知识精华。
　　2．解析课后习题，提供详尽答案。本书以谢希仁主编的《计算机网络》（第5版）为基本依据，参考了该教材的配套资料和其他计算机专业教材的相关知识对该教材的课（章）后习题进行了详细的分析和解答，并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。
　　3．精选名校真题，囊括所有考点。本书所选考研真题基本来自指定谢希仁主编的《计算机网络》为考研参考书目的院校，并对每道题（包括概念题）都尽可能给出详细的参考答案，条理分明，便于记忆。
　　4．补充难点习题，强化相关知识。为了进一步巩固和强化各章知识难点的复习，每章参考了名校题库、众多教材及相关资料，精选了部分难题，并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。可以说本书的试题都经过了精心挑选，博选众书，取长补短。
　　本书严格按照教材内容进行编写，共分10章，每章由三部分组成：第一部分为复习笔记，总结本章的重难点内容；第二部分是课（章）后习题详解，对第5版的所有习题都进行了详解的分析和解答；第三部分为考研真题与典型题详解，精选近年考研真题，并提供了详细的解答。
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内容预览
第1章　概　述
1.1　复习笔记
一、计算机网络在信息时代中的作用
计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个：
（1）连通性；
（2）共享。
二、因特网概述
（一）网络的起源
网络(Network)由若干结点(Node)和连接这些结点的链路(Link)组成。网络中结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。如图1-1(a)所示给出了一个具有四个结点和三条链路的网络。网络和网络通过路由器互连起来，构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网(或互连网)，如图1-1(b)所示。因此互联网是“网络的网络”(Network of Networks)。

图1-1　简单的网络(a)和由网络构成的互联网(b)
因特网(Internet)是世界上最大的互连网络。大家把连接在因特网上的计算机都称为主机(Host)。因特网也常常用一朵云来表示，如图1-2所示许多主机连接在因特网上。这种表示方法是把主机画在网络的外边，而网络内部的细节(即路由器怎样把许多网络连接起来)往往就省略了。

图1-2　因特网与连接的主机
（二）因特网发展的三个阶段
第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程；
第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网；
第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。
图1-3说明了用户上网与ISP的关系。

图1-3　用户通过ISP接入因特网
根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同的层次。图1-4是具有三层ISP结构的因特网的概念示意图，但这种示意图并不表示各ISP的地理位置关系。

图1-4　基于ISP的多层结构的因特网的概念示意图
（三）因特网的标准化工作
所有的因特网标准都是以RFC的形式在因特网上发表。制订因特网的正式标准要经过以下四个阶段[RFC 2026]：
（1）因特网草案(Internet Draft)——在这个阶段还不是RFC文档；
（2）建议标准(Proposed Standard)——从这个阶段开始成为RFC文档；
（3）草案标准(Draft Standard)；
（4）因特网标准(Internet Standard)。
三、因特网的组成
（1）边缘部分。由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。
（2）核心部分。由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
图1-5给出了这两部分的示意图。

图1-5　因特网的边缘部分与核心部分
（一）因特网的边缘部分
处在因特网边缘部分的就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(End System)，“端”就是“末端”的意思(即因特网的末端)。
1．客户/服务器方式
客户(Client)和服务器(Server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户程序的特点：
（1）被用户调用后运行，在通信时主动向远程服务器发起通信(请求服务)。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址；
（2）不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器程序的特点：
（1）是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远程或本地客户的请求；
（2）系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址；
（3）一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
2．对等连接方式
对等连接(Peer-To-Peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P软件)，它们就可以进行平等的、对等的连接通信。
（二）因特网的核心部分
1．电路交换的主要特点
经过“建立连接(占用通信资源)，通话(一直占用通信资源)，释放连接(归还通信资源)”三个步骤的交换方式称为电路交换。当使用电路交换传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。
2．分组交换的主要特点
分组交换则采用存储转发技术。采用存储转发的分组交换，实质上是采用了在数据通信的过程中断续(或动态)分配传输带宽的策略。分组交换网的主要优点可归纳如表1-1所示。
表1-1　分组交换的优点

优点	所采用的手段
高效	在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用
灵活	为每一个分组独立地选择转发路由
迅速	以分组作为传送单位，可以先不建立连接就能向其他主机发送分组
可靠	保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的可靠性

分组交换也带来一些问题，比如造成一定的时延，无法确保通信时的带宽造成了一定的开销(Overhead)。
图1-6表示电路交换、报文交换和分组交换的主要区别。

图1-6 三种交换的比较，Pl～P4表示4个分组
四、计算机网络在我国的发展（不是重点）
五、计算机网络的类别
（一）计算机网络的定义
关于计算机网络的最简单的定义是：一些互相连接的、自治的计算机的集合[TANE03]。
（二）几种不同类别的网络
1．不同作用范围的网络
（1）广域网WAN(Wide Area Network)；
（2）城域网MAN(Metropolitan Area Network)；
（3）局域网LAN(Local Area Network)；
（4）个人区域网PAN(Personal Area Network)。
2．不同使用者的网络
（1）公用网(Public Network)；
（2）专用网(Private Network)。
3．用来把用户接入到因特网的网络
这种网络就是接入网AN(AccessNetwork)，它又称为本地接入网或居民接入网。
六、计算机网络的性能
（一）计算机网络的性能指标
1．速率
网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，它也称为数据率(Data Rate)或比特率(Bit Rate)。
2．带宽
（1）带宽本来是指某个信号具有的频带宽度；
（2）在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在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”。
3．吞吐量
吞吐量(Throughput)表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
4．时延
时延(Delay或Latency)是指数据(一个报文或分组，甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
（1）发送时延。发送时延(Transmission Delay)是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
因此发送时延也叫做传输时延。发送时延的计算公式是：

由此可见，对于一定的网络，发送时延并非固定不变，而是与发送的帧长(单位是比特)成正比，与发送速率成反比。
（2）传播时延。传播时延(Propagation Delay)是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。传播时延的计算公式是：

（3）处理时延。主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等，这就产生了处理时延。
（4）排队时延。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。
（5）总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延。
5．时延带宽积
时延带宽积=传播时延×带宽。
6．往返时间RTT
往返时间RTT(Round-TripTime)表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认(接收方收到数据后便立即发送确认)，总共经历的时间。
7．利用率
利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被有效利用的(有数据通过)；网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
（二）计算机网络的非性能特征
1．费用
一般说来，网络的速率越高，其价格也越高。
2．质量
网络的可靠性、网络管理的简易性，以及网络的一些性能。
3．标准化
采用国际标准的设计，这样可以得到更好的互操作性，更易于升级换代和维修，也更容易得到技术上的支持。
4．可靠性
可靠性与网络的质量和性能都有密切关系。
5．可扩展性和可升级性
网络的性能越高，其扩展费用往往也越高，难度也会相应增加。
6．易于管理和维护
网络如果没有良好的管理和维护，就很难达到和保持所设计的性能。
七、计算机网络体系结构
（一）计算机网络体系结构的形成
（二）协议与划分层次
分层可以带来很多好处：
（1）各层之间是独立的；
（2）灵活性好；
（3）结构上可分割开；
（4）易于实现和维护；
（5）能促进标准化工作。
（三）具有五层协议的体系结构
如图1-7所示为计算机发展过程中对层次的划分。

图1-7 (a)OSI的七层协议：(b)TCP/IP的四层协议；(c)五层协议
（1）应用层(Application Layer)
应用层是体系结构中的最高层，直接为用户的应用进程提供服务。
（2）运输层(Transport Layer)
运输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。主要两种协议：
①传输控制协议TCP(TransmissionControl Protocol)-面向连接的，数据传输的单位是报文段(Segment)，能够提供可靠的交付。
②用户数据报协议UDP(UserDatagram Protocol)-无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付(Best-Effort Delivery)”。
（3）网络层(Network Layer)
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
（4）数据链路层(Data Link Layer)
在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧(Frame)，在两个相邻结点间的链路上“透明”地传送帧(Frame)中的数据。
（5）物理层(Physical Layer)
在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。
如图1-8所示说明的是应用进程的数据在各层之间的传递过程中所经历的变化。

图1-8 数据在各层之间的传递过程
（四）实体、协议、服务和服务访问点
（1）当研究开放系统中的信息交换时，往往使用实体(Entity)这一较为抽象的名词表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体就是一个特定的软件模块；
（2）协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。协议的语法方面的规则定义了所交换的信息的格式，而协议的语义方面的规则就定义了发送者或接收者所要完成的操作；
（3）在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务；
（4）在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方，通常称为服务访问点SAP(ServiceAccess Point)。在任何相邻两层之间的关系可概括为如图1-9所示的那样。

图1-9 相邻两层之间的关系

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