计算机网络题型方向

一、计算机网络基础与体系结构

1. 计算机网络的定义与分类

• 重点：按覆盖范围分类（LAN、MAN、WAN）、按拓扑结构分类（星型、总线型、环型等）。
• 考点题型：简答题（如 “简述 LAN 与 WAN 的主要区别”）。

2. 网络体系结构模型

• OSI 七层模型：各层名称、功能及对应协议（记忆技巧：物理层→数据链路层→网络层→传输层→会话层→表示层→应用层）。
  • 例：物理层（传输比特流，协议如 IEEE 802.3）、数据链路层（组帧，协议如 PPP、Ethernet）、网络层（路由选择，协议如 IP）、传输层（端到端通信，协议如 TCP、UDP）。
• TCP/IP 四层模型：与 OSI 的对应关系（网络接口层→网络层→传输层→应用层）。
• 考点题型：画图题（画出 OSI 模型并标注各层功能）、选择题（如 “HTTP 属于哪一层协议”）。

二、物理层与数据链路层

1. 物理层

• 传输介质：
  • 有线介质：双绞线（屏蔽 / 非屏蔽，CAT5/CAT6）、同轴电缆、光纤（单模 / 多模，优势：抗干扰、高速）。
  • 无线介质：无线电波、微波、红外线。
• 数字信号编码：NRZ、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码（重点：曼彻斯特编码的特点 —— 自带时钟信号）。
• 奈奎斯特定理与香农定理：
  • 奈奎斯特公式：无噪声信道最大数据率 = 2W×log₂V（W 为带宽，V 为信号电平数）。
  • 香农公式：有噪声信道最大数据率 = W×log₂(1+S/N)（S/N 为信噪比，常考 dB 换算：10lg (S/N)= 分贝值）。
• 考点题型：计算题（如根据带宽和信噪比计算最大数据率）、选择题（编码方式识别）。

2. 数据链路层

• 功能：组帧、流量控制、差错控制、介质访问控制（MAC）。
• 核心协议与技术：
  • MAC 地址：48 位物理地址，全球唯一，格式如00-1A-2B-3C-4D-5E。
  • ARP 协议：地址解析协议（IP→MAC），反向 RARP（MAC→IP）。
  • PPP 协议：点到点协议（拨号上网常用），无 MAC 地址，支持认证（PAP/CHAP）。
  • 以太网（Ethernet）：
    • CSMA/CD（载波侦听多路访问 / 冲突检测）：适用于总线型网络，工作流程（先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发）。
    • 以太网帧结构：前导码→目的 MAC→源 MAC→类型→数据→FCS（CRC 校验）。
  • 流量与差错控制：
    • 流量控制：停等协议（ARQ）、滑动窗口协议（发送窗口、接收窗口）。
    • 差错控制：CRC 循环冗余校验（计算方法：模 2 除法，重点掌握生成多项式如 CRC-32）。
• 考点题型：简答题（如 “简述 CSMA/CD 的工作原理”）、计算题（CRC 校验码计算）、选择题（MAC 地址格式）。

三、网络层（核心考点）

1. IP 协议与 IP 地址

• IP 地址分类（IPv4）：
  • A 类：1.0.0.0~126.255.255.255（首位 0，网络号 1 字节，主机号 3 字节）。
  • B 类：128.0.0.0~191.255.255.255（首位 10，网络号 2 字节，主机号 2 字节）。
  • C 类：192.0.0.0~223.255.255.255（首位 110，网络号 3 字节，主机号 1 字节）。
  • 特殊地址：127.0.0.1（回环地址）、255.255.255.255（广播地址）、0.0.0.0（未指定地址）。
• 子网划分与 CIDR：
  • 子网掩码：如 C 类默认掩码 255.255.255.0，划分子网时借用主机位（例：/27 表示掩码前 27 位为 1）。
  • 计算步骤：
    1. 确定子网数 = 2^ 借位位数，主机数 = 2^(32 - 掩码长度)-2（减 2 是去掉网络地址和广播地址）。
    2. 子网地址 = IP 地址 & 子网掩码。
    3. 广播地址 = 子网地址 | (~ 子网掩码)。
  • CIDR（无类域间路由）：用 “IP / 掩码长度” 表示（如 192.168.1.0/24），合并子网（路由聚合）。
• 考点题型：计算题（子网划分、IP 地址所属类别、广播地址计算）、选择题（CIDR 表示法）。

2. 路由协议

• 静态路由与动态路由：
  • 静态路由：手动配置，适合小型网络，无开销。
  • 动态路由：自动更新，适合大型网络，分内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。
• IGP 协议对比：
  • RIP（路由信息协议）：基于距离向量（跳数，最大 15 跳），周期性广播路由表，收敛慢，易产生环路（用 “水平分割” 等机制避免）。
  • OSPF（开放最短路径优先）：基于链路状态，使用 Dijkstra 算法计算最短路径，收敛快，适合大型网络，支持区域划分。
• 真题方向：简答题（“对比 RIP 与 OSPF 的主要区别”）、选择题（协议类型判断）。

3. ARP 与 ICMP

• ARP：见数据链路层，网络层调用 ARP 获取下一跳 MAC 地址。
• ICMP（互联网控制报文协议）：用于网络诊断，常见报文：
  • Echo 请求 / 应答（ping 命令）、目标不可达、路由重定向。
• 考点题型：选择题（ICMP 报文类型）。

四、传输层（核心考点）

1. TCP 与 UDP 协议对比

特性	TCP	UDP
连接性	面向连接（可靠）	无连接（不可靠）
传输单位	报文段（Segment）	用户数据报（Datagram）
流量控制	有（滑动窗口）	无
拥塞控制	有	无
应用场景	HTTP、FTP、SMTP（需可靠）	DNS、DHCP、视频流（实时性）
端口号	需维护连接状态	无状态

2. TCP 核心机制

• 三次握手建立连接：
  1. 客户端发送 SYN=1，seq=x（请求连接）。
  2. 服务器回复 SYN=1，ACK=1，ack=x+1，seq=y（确认请求）。
  3. 客户端回复 ACK=1，ack=y+1，seq=x+1（确认连接）。
  • 关键点：为什么需要三次握手？（防止失效的连接请求报文段被接收，导致服务器资源浪费）。
• 四次挥手断开连接：
  1. 客户端发送 FIN=1，seq=u（请求断开）。
  2. 服务器回复 ACK=1，ack=u+1，seq=v（确认请求）。
  3. 服务器发送 FIN=1，ACK=1，ack=u+1，seq=w（服务器请求断开）。
  4. 客户端回复 ACK=1，ack=w+1，seq=u+1（确认断开）。
  • 关键点：为什么挥手需要四次？（服务器可能有未发送完的数据，需先确认客户端请求，再发送自己的 FIN）。
• 流量控制与拥塞控制：
  • 流量控制：基于接收方窗口（rwnd），通过 TCP 头部的窗口字段通知发送方最大允许发送量。
  • 拥塞控制：
    • 慢开始（慢启动）：初始拥塞窗口（cwnd）=1，按指数增长直到阈值（ssthresh）。
    • 拥塞避免：超过阈值后，cwnd 线性增长，避免网络拥塞。
    • 快重传与快恢复：收到 3 次重复 ACK 时，快速重传丢失的报文段，不降低阈值，直接进入拥塞避免。
• 考点题型：画图题（三次握手 / 四次挥手过程）、简答题（“简述 TCP 如何保证传输可靠性”）、选择题（协议特点对比）。

五、应用层（高频协议）

1. HTTP 与 HTTPS

• HTTP（超文本传输协议）：
  • 无状态协议，基于 TCP 80 端口。
  • 请求方法：GET（获取资源）、POST（提交数据）、PUT（更新）、DELETE（删除）。
  • 报文结构：请求行→头部→空行→正文；响应行→头部→空行→正文。
• HTTPS：HTTP+SSL/TLS 加密，基于 TCP 443 端口，保证传输安全。
• 考点题型：选择题（端口号、协议特点）、简答题（“HTTP 与 HTTPS 的区别”）。

2. DNS（域名系统）

• 功能：域名→IP 地址解析，基于 UDP 53 端口。
• 解析过程：本地域名服务器→根域名服务器→顶级域名服务器→权威域名服务器。
• 考点题型：选择题（解析流程）、简答题（“简述 DNS 解析过程”）。

3. FTP 与 TFTP

• FTP（文件传输协议）：基于 TCP 20（数据端口）和 21（控制端口），支持交互式文件传输，分为主动模式（服务器主动连接客户端）和被动模式（客户端主动连接服务器）。
• TFTP（简单文件传输协议）：基于 UDP 69 端口，无认证，适合小文件传输。
• 考点题型：选择题（端口号、协议对比）。

4. SMTP、POP3、IMAP

• SMTP（简单邮件传输协议）：发送邮件，基于 TCP 25 端口。
• POP3（邮局协议）：接收邮件，基于 TCP 110 端口，下载后服务器删除邮件。
• IMAP（互联网邮件访问协议）：接收邮件，基于 TCP 143 端口，支持在线管理邮件，服务器保留邮件。
• 考点题型：选择题（协议功能与端口）。

5. DHCP（动态主机配置协议）

• 功能：自动分配 IP 地址、子网掩码、网关等配置，基于 UDP 67（服务器）和 68（客户端）端口。
• 工作流程：客户端发送 DHCP Discover→服务器回复 DHCP Offer→客户端发送 DHCP Request→服务器确认 DHCP ACK。
• 考点题型：选择题（协议功能）、简答题（“简述 DHCP 工作流程”）。

六、网络设备与网络安全

1. 网络设备对比

设备	工作层次	功能特点
集线器（HUB）	物理层	广播数据，共享带宽，冲突域大
交换机（Switch）	数据链路层	基于 MAC 地址转发，分割冲突域
路由器（Router）	网络层	基于 IP 地址路由，分割广播域

2. 网络安全基础

• 加密技术：
  • 对称加密（如 AES）：加密和解密用同一密钥，速度快，密钥传输不安全。
  • 非对称加密（如 RSA）：公钥加密，私钥解密，安全性高，速度慢。
• 防火墙：部署在网络边界，基于规则过滤数据包，分为包过滤防火墙、应用层网关等。
• 考点题型：选择题（设备功能、加密技术类型）、简答题（“简述防火墙的作用”）。

七、网络安全

1. 攻击类型

   • DoS 攻击（拒绝服务，如 SYN Flood）、ARP 欺骗（伪造 MAC 地址）、中间人攻击。

2. 加密技术

   • 对称加密：加密和解密用同一密钥（AES、DES），速度快，密钥传输不安全。
   • 非对称加密：公钥加密，私钥解密（RSA），用于密钥交换和数字签名。
   • 数字签名：发送方用私钥加密哈希值，接收方用公钥验证，确保数据完整性和身份认证。

3. SSL/TLS 协议

   • 位于传输层与应用层之间，实现加密通信（HTTPS 底层），过程：握手阶段协商加密算法，数据传输阶段用对称加密。

4. 考点题型：     简答题：对称加密与非对称加密的区别。

八、高频计算题汇总

1. 香农定理计算带宽
   例：信噪比 30dB，带宽 4kHz，求最大数据率 → S/N=10^(30/10)=1000，R=4000×log₂(1+1000)≈40kbps。

2. 子网划分
   例：C 类网络 200.1.1.0/24，划分为 5 个子网，求子网掩码 → 5 个子网需 3 位（2³=8≥5），子网掩码 = 24+3=27，即 255.255.255.224。

3. TCP 序号与确认号
   例：发送方发送 seq=100，数据长度 200 字节，接收方正确接收后，ACK 中的确认号 = 100+200=300。

速成建议

1. 优先掌握：OSI/TCP/IP 模型、IP 地址分类与子网划分、TCP 三次握手四次挥手、HTTP/DNS 协议、香农定理、CRC 校验。
2. 做题：重点做往年试卷的计算题和简答题，熟悉题型（如子网划分、TCP 流程画图）。
3. 记忆技巧：用口诀记协议端口（“HTTP 80 爱网络，FTP 21 传文件”），画三次握手图辅助理解。