计算机网络-首部检验和原理
计算机网络复习资料整理
《计算机网络》整理资料第1章 概述1、计算机网络的两大功能：连通性和共享； P22、因特网发展的三个阶段：①从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。
②建成了三级结构的因特网。
③逐渐形成了多层次 ISP （Internet service provider ） 结构的因特网。
P5、6 3、因特网的组成：① 边缘部分：用户利用核心部分提供的服务直接使用网络进行通信并交换或共享信息；主机称为端系统，（是进程之间的通信）P11 两类通信方式：✧ 客户服务器方式：客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方；客户程序：一对多，必须知道服务器程序的地址；服务程序：可同时处理多个远地或本地客户的请求（被动等待）； ✧ 对等连接方式（p2p)：平等的、对等连接通信。
既是客户端又是服务端； P12 ②核心部分：为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）（主要由路由器和网络组成）；核心中的核心：路由器（转发收到的分组，实现分组交换） P12交换——按照某种方式动态地分配传输线路的资源：✧ 电路交换：建立连接（占用通信资源）→通话（一直占用通信资源）→释放资源（归还通信资源）始终占用资源； P13✧ 报文交换：基于存储转发原理（时延较长）；✧ 分组交换：报文（message ）切割加上首部（包头header ）形成分组（包packet ）；优点：高效（逐段占用链路，动态分配带宽），灵活（独立选择转发路由），迅速（不建立连接就发送分组），可靠（保证可靠性的网络协议）；存储转发时造成时延； 后两者不需要预先分配传输带宽；路由器处理分组过程：缓存→查找转发表→找到合适端口； 4、计算机网络的分类● 按作用范围：W AN(广），MAN （城），LAN （局），PAN （个人）； P20 ● 按使用者：公用网，专用网；● 按介质：有线网，光纤网，无线网络； ● 按无线上网方式：WLAN ，WW AN （手机）；● 按通信性能：资源共享，分布式计算机，远程通信网络。
计算机网络实验八
计算机⽹络实验⼋计算机⽹络实验指导书昆明理⼯⼤学信⾃学院实验⼋：计算机⽹络协议分析实验⼀、实验⽬的：了解各种协议的格式与⼯作机制，学习使⽤Wireshaek协议分析⼯具。
通过eNSP抓包⼯具，分析所获取报⽂的内容。
⼆、实验原理：1.TCP协议通讯的双⽅由IP地址和端⼝号标识。
32位序号、32位确认序号、窗⼝⼤⼩。
4位⾸部长度和IP协议头类似，表⽰TCP协议头的长度，以4字节为单位，因此TCP协议头最长可以是4x15=60字节，如果没有选项字段，TCP协议头最短20字节。
URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN是六个控制位。
16位检验和将TCP协议头和数据都计算在内。
2.UDP协议3.IP协议IP数据报的⾸部长度和数据长度都是可变长的，但总是4字节的整数倍。
对于IPv4，4位版本字段是4。
4位⾸部长度的数值是以4字节为单位的，最⼩值为5，也就是说⾸部长度最⼩是4x5=20字节，也就是不带任何选项的IP⾸部，4位能表⽰的最⼤值是15，就是说⾸部长度最⼤是60字节。
8位TOS字段有3个位⽤来指定IP数据报的优先级（⽬前已经废弃不⽤），还有4个位表⽰可选的服务类型（最⼩延迟、最⼤呑吐量、最⼤可靠性、最⼩成本），还有⼀个位总是0。
总长度是整个数据报的字节数。
每传⼀个IP数据报，16位的标识加1，可⽤于分⽚和重新组装数据报。
3位标志和13位⽚偏移⽤于分⽚。
TTL（Time to live)是这样⽤的：源主机为数据包设定⼀个⽣存时间，⽐如64，每过⼀个路由器就把该值减1，如果减到0就表⽰路由已经太长了仍然找不到⽬的主机的⽹络，就丢弃该包，因此这个⽣存时间的单位不是秒，⽽是跳（hop）。
协议字段指⽰上层协议是TCP、UDP、ICMP还是IGMP。
然后是校验和，只校验IP⾸部，数据的校验由更⾼层协议负责。
IPv4的IP地址长度为32位。
4.ICMP报⽂类型ICMP全称Internet Control Message Protocol（⽹际控制信息协议）。
计算机网络课后习题参考答案第四章
第四章网络层1.网络层向上提供的服务有哪两种？是比较其优缺点。
网络层向运输层提供“面向连接”虚电路（Virtual Circuit）服务或“无连接”数据报服务前者预约了双方通信所需的一切网络资源。
优点是能提供服务质量的承诺。
即所传送的分组不出错、丢失、重复和失序（不按序列到达终点），也保证分组传送的时限，缺点是路由器复杂，网络成本高；后者无网络资源障碍，尽力而为，优缺点与前者互易2.网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？网络互联可扩大用户共享资源范围和更大的通信区域进行网络互连时，需要解决共同的问题有：不同的寻址方案不同的最大分组长度不同的网络接入机制不同的超时控制不同的差错恢复方法不同的状态报告方法不同的路由选择技术不同的用户接入控制不同的服务（面向连接服务和无连接服务）不同的管理与控制方式3.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。
物理层中继系统：转发器(repeater)。
数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。
网络层中继系统：路由器(router)。
网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。
网络层以上的中继系统：网关(gateway)。
4.试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。
IP协议：实现网络互连。
使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。
网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有四个协议。
ARP协议：是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
RARP：是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。
ICMP：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会因特网组管理协议IGMP：用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。
5.IP地址分为几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？分为ABCDE 5类;每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。
计算机网络(第五版)谢希仁课后答案
10-1 NGI和NGN各表示什么意思？它们的主要区别是什么？答：NGN（Next Generation Internet）:即下一代英特网；NGI（Next Generation Network）:即下一代电信网。
主要区别：如表一所示：表1 NGN与NGI的主要区别由此可见，NGN希望业务提供者可以为用户(信息消费者)提供更好的融和业务，而NGI则希望为广大用户(不区分信息提供者和信息消费者)提供一个更好的创新平台。
互联网与传统电信网在目标、设计原理、业务与应用、技术、市场、驱动力等方面的差异巨大，因此应采用与传统电信网不同的技术、管理和政策手段来看待和处理互联网所面临的问题。
10-2 建议的IPv6协议没有首部检验和。
这样做的优缺点是什么？答：优点：对首部的处理更简单。
数据链路层已经将有差错的帧丢弃了，因此网络层可省去这一步骤；缺点：可能遇到数据链路层检测不出来的差错。
10-3 在IPv4首部中有一个“协议”字段，但在IPv6的固定首部中确没有。
这是为什么？答：在IP数据报传送的路径上的所有路由器都不需要这一字段的信息。
只有目的主机才需要协议字段。
在IPv6使用“下一个首部”字段完成IPv4中的“协议”字段的功能。
10-4 当使用IPv6时，ARP协议是否需要改变？如果需要改变，那么应当进行概念性的改变还是技术性的改变？答：从概念上讲没有改变，但因IPv6地址长度增大了，所以相应的字段都需要增大。
10-5 IPv6只允许在原点进行分片。
这样做有什么好处？答：分片与重装是非常耗时的操作.IPV6把这一功能从路由器中删除,并移到网络边缘的主机中,就可以大大的加快网络中IP数据的转发速度.10-6设每隔1微微秒就分配出100万个IPv6地址。
试计算大约要用多少年才能将IPv6地址空间全部用光。
可以和宇宙的年龄（大约有100亿年）进行比较。
答：IPv6的地址重建共有2的128次方个地址,或3.4×10的38次方.1秒种分配10的18次方个地址,可分配1.08×10的13次方年.大约是宇宙年龄的1000倍.地址空间的利用不会是均匀的.但即使只利用那个整个地址空间的1/1000,那也是不可能那个用完的.10-7试把以下的IPv6地址用零压缩方法写成简洁形式：（1）0000:0000:F53:6382:AB00:67DB:BB27:7332（2）0000:0000:0000:0000:0000:0000:004D:ABCD（3）0000:0000:0000:AF36:7328:0000:87AA:0398（4）2819:00AF:0000:0000:0000:0035:0CB2:B271答：(1) ::F53:6382:AB00:67DB:BB27:7332 (2)::4D:ABCD (3)::AF36:7328:0:87AA:398 (4)2819:AF::35:CB2:B27110-8试把以下的IPv6地址用零压缩方法写成简洁形式：（1）0::0 (2)0:AA::0 (3)0:1234:3 (4)123::1:2答：(1)0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000(2)0000:00AA:0000:0000:0000:0000:0000:0000(3)0000:1234:0000:0000:0000:0000:0000:0003(4)0123:0000:0000:0000:0000:0000:0001:000210-9 以下的每一个地址属于哪一种类型？（1）FE80::12 (2)FEC0::24A2 (3)FF02::0 (4)0::01 答：（1）本地链路单播地址（2）IETF保留（3）多播地址（4）环回地址10-10从IPv4过渡到IPv6的方法有哪些？答：如何完成从IPv4到IPv6的转换是IPv6发展需要解决的第一个问题。
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计算机⽹络概述互联⽹的核⼼部分1.路由器（router）分组交换的关键构件，任务是转发收到的分组。
2.交换按照某种⽅式动态地分配传输线路的资源。
3.电路交换必须经过建⽴连接（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）。
重要特点：在通话的全部时间内，通话的两个⽤户始终占⽤端到端通信资源。
线路的传输效率往往很低。
4.分组交换采⽤存储转发技术。
报⽂要发送的整个数据。
分组交换⽅式是先把报⽂划分成⼀个个更⼩的等长数据段，再在每⼀个数据段的前⾯加上必要的控制信息组成⾸部，就形成了⼀个分组，分组⼜称为包，分组的⾸部也可称为包头。
我们讨论互联⽹的核⼼部分中的路由器转发分组时，往往把单个⽹络简化成⼀条链路，⽽路由器成为核⼼部分的结点。
当⽹络中的某些结点和链路出现故障时，在各路由器中运⾏的路由选择协议能够⾃动找到转发分组最合适的路径。
优点优点采⽤的⼿段⾼效在分组传输的过程中动态分配传输带宽，逐段占⽤通信链路灵活为每⼀个分组独⽴地选择合适的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分组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，使⽹络有很好的⽣存性带来的新问题：①产⽣排队时延，②⽆法确定端到端所需的带宽，③分组携带的控制信息也带来⼀定开销。
5.报⽂交换基于存储转发技术。
6.三种交换⽅式的主要特点归纳交换⽅式主要特点电路交换整个报⽂的⽐特流连续地从源点直达终点，好像在⼀个管道中传输。
报⽂交换整个报⽂先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下⼀个结点。
分组交换单个分组传送到相邻结点，存储下来后查询转发表，转发到下⼀个转发点。
计算机⽹络体系结构1.⽹络协议简称协议。
为进⾏⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则、标准或约定。
这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。
这⾥的同步含有时序的意思。
由三个要素组成2.划分层次分层的好处1. 各层之间是独⽴的2. 灵活性好3. 结构上可分隔开4. 易于实现和维护5. 能促进标准化⼯作各层需要完成的⼤致功能总结计算机⽹络的各层以及协议的集合就是⽹络的体系结构。
计算机网络-原理、技术与应用(第2版)部分习题参考答案(不外传!)
计算机网络-原理、技术与应用（第2版）部分习题参考答案第1章1.1答：计算机网络是通过传输介质、通信设施和网络通信协议，把分散在不同地点的计算机设备互联起来，实现资源共享和信息传输的系统。
涉及到的知识点：1、传输介质；2、通信协议；3、不同地点.；4、计算机设备；5、资源共享；6、数据传输；7、系统。
1.6答：1、数据通信。
计算机网络中的计算机设备，终端与计算机、计算机与计算机之间进行通信，数据传输，实现数据和信息的传输、收集和交换。
2、资源共享。
用户通过计算机网络可以共享系统内的硬件、软件、数据、文档信息，以及通过信息交流获取更多的知识。
3、给网络用户提供最好的性价比服务，减少重复投资。
4、提供大容量网络存储，不断增加新的多媒体应用。
5、提供分布式处理，使得协同操作为可能；平衡不同地点计算机系统的负荷，降低软件设计的复杂性，充分利用计算机网络系统内的资源，使得网格计算成为可能，提高计算机网络系统的效率。
6、对地理上分散的计算机系统进行集中控制，实现对网络资源集中管理和分配。
7、提供高可靠性的系统，借助在不同信息处理位置和数据存储地点的备份，通过传输线路和信息处理设备的冗余实现高可靠性。
1.13答：计算机网络中计算机进行通信、数据交换时需要制定双方都要遵守的通信规则和约定就是协议。
协议是按层次结构组织的，不同层次协议和网络层次的集合构成了协议体系结构。
网络协议层次结构包含两个基本内容：1、网络实现的功能分解到若干层次，每个功能用对等层协议实现，不同系统中的对等层要遵循对等层协议，通过对等层协议理解和完成该层的功能。
2、相邻层次之间通过接口交互必要的信息，构成下层为上次提供服务的关系，也成为接口关系。
网络服务靠服务原语进行描述，网络协议软件根据网络协议结构进行设计和开发。
1.20答：1）网络命令行程序2）网络协议分析工具3）网络仿真和模拟4）网络应用编程5）生活中的例子1.26答：与计算机网络和数据通信标准有关的国际组织有ISO、ITU-T（CCITT）、IEEE、ANSI、EIA、ACM等。
首部校验和的计算例子详细
首部校验和的计算例子详细在计算机网络中，数据的传输是通过分组完成的。
为了确保数据的可靠传输，每个分组都包含了一些必要的信息，其中一个重要的字段是首部校验和。
首部校验和是一种用于检测传输数据是否完整和错误的校验机制。
它通过对数据的每个字节进行运算，计算出一个校验和值。
接收方在接收到数据后，同样会进行首部校验和计算，并将结果与发送方的校验和进行比较，以验证数据的完整性和错误情况。
让我们来看一个简单的计算例子，假设我们要发送一个包含6个字节的分组，分别是01100101、01100100、01100101、01100011、01101111、01100100（二进制数据）。
我们将每两个字节分为一组，然后将每个字节的二进制值相加。
具体计算过程如下：第一步，将每两个字节分组：01100101 0110010001100101 0110001101101111 01100100第二步，将每一组的二进制值相加：01100101 + 01100100 = 1100100101100101 + 01100011 = 1100100001101111 + 01100100 = 11010011第三步，将每组相加的结果再相加：11001001 + 11001000 + 11010011 = 110000110第四步，将相加的结果按位求反，得到首部校验和值：110000110 -> 001111001在这个例子中，我们计算出的首部校验和值为001111001。
发送方将这个校验和值附加在数据分组的首部中，一起发送给接收方。
接收方在接收到数据分组后，同样进行相同的计算过程，计算出一个校验和值。
然后，接收方将计算出的值与发送方的校验和值进行比较，如果两者相等，则说明数据没有发生错误或丢失，否则，数据可能存在错误或丢失。
首部校验和的计算过程可以有效地检测出单比特错误和部分数据损坏的情况，但对于多比特错误无法进行检测。
此外，校验和机制也无法纠正错误，它只能用于检测错误。
计算机网络内容整理要点
第1章 概述1. 分组交换：把较长的报文划分成较短的固定长度的数据段。
每个数据段添加上首部构成分组。
2. 路由器：网络的核心部分，用于转发分组（存储转发）。
3. 分类：按作用范围分为广域网（WAN ）、局域网（LAN ）、城域网（MAN ）、个人区域网（PAN ）4. 带宽：同义于数字信道所能传送的最高数据率。
单位：b/s ，kb/s ，Mb/s ，Gb/s ，Tb/s ，b 指比特换算关系：网络中1K=103，1M=106，1G=1095. 发送时延：数据帧长度（b ）/ 发送速率（b/s ）传播时延：信道长度（m ）/ 信号在信道上的传播速率（m/s ）处理时延：交换结点存储转发时的时延排队时延：交换结点缓存队列分组排队的时延（取决于网络通信量）总时延：发送时延+传播时延+处理时延+排队时延提高链路带宽缩短的是发送时延。
6. 时延带宽积：传播时延×带宽意义：以比特为单位的链路长度7. 网络利用率：全网络信道利用率的加权平均值信道利用率并非越高越好。
因为增大信道利用率会增加时延，01D D U=-，D 是网络当前时延，0D 是网络空闲时的时延，U 是网络利用率 8. 网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
（1）语法：数据域控制信息的结构或格式。
（2）语义：发出何种控制信息、完成何种控制动作、做出何种响应。
（3）同步：事件实现顺序的详细说明。
9. 分层的好处：各层相对独立；灵活性好；结构可分割；易于实现和维护；促进标准化工作。
层次数目要适当。
10. 网络体系结构：把计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络体系结构。
11. OSI 的七层参考模型：应用层、表示层、会话层、运输层、网际层、数据链路层、物理层。
12. TCP/IP 的四层体系结构：应用层、运输层、网际层、网络接口层本书研究的五层体系结构：应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。
13. 协议与服务的区别：协议是水平的，是控制对等实体之间通信的规则。
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检验和 的计算 方法：
（1）把IP数据包的校验和字段置为0； （2）把首部看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制求 和（注意：求和时应将最高位的进位保存，所以加法应采用 32 位加法）； （3）将上述加法过程中产生的进位（最高位的进位）加到低16 位（采用32位加法时，即为将高 16位与低 16位相加，之后还要 把该次加法最高位产生的进位加到低16位） （4）将上述的和取反，即得到校验和。
IP首部检验和的计算步骤
发送端：发送前计算首部 检验和
接收端：接收数据时计算检验 和
发送端： 1、把校验和字段设置为0； 2、把需要校验的数据看成以16位为单位的数字组成，依次 进行二进制反码求和； 3、把得到的结果存入校验和字段中
接收端： 1、把首部看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进 制反码求和，包括校验和字段； 2、检查计算出的校验和的结果是否为0； 3、如果等于0，说明被整除，校验和正确。否则，校验 和就是错误的，协议栈要抛弃这个数据包。
谢
谢
观
看
！
位 0 版本 首 固定部分 部 （20字节） 4 首部长度 8 区分服务 16 19 24 总 长 度 31
标 识
生存时间 协 议
标志 源 地 址
目 的 地 址
片 偏 移
Байду номын сангаас首 部 检 验 和
可变 部分
可 选 字 段 （长 度 可 变） 数 据 部 分
填 充
为什么使用首部检验和原理？
IP数据包中的首部校验字段的算法不采用 循环冗余算法，是因为IP包在网络中传输时， 其TTL字段的值经常会变化，故采用简单的叠 加方法，就可以避开中间路由器重新计算其校 验值，只是简单的增加1操作即可，这样可以明 显提高传输效率。
数据部分
二进制反码求和：
0和0相加是0，0和1相加是1，1和1相加是0但要产生一个进位1，加到下一 列．若最高位相加后产生进位，则最后得到的结果要加上溢出的进位1(可 能是多個1)。 所谓的二进制反码求和，即为先进行二进制求和，然后对和取反。
1 1 0 1 1 第一个二进制加数 + 1 0 1 0 1 第二个二进制加数 --------------1 0 0 0 0 相加之和为110000， 最高位的1需要放到 下一列相加 1 --------------1 0 0 0 1 相加得到的结果 0 1 1 1 0 取反得到最终结果
首部检验和原理
三组
什么是首部检验和？
首部检验和字段是根据IP首部计算的检 验和码。首部检验和在IP数据报中占16位。 它只检验数据报的首部，不包括首部后面的 数据。
下图是一般IP数据报的格式，若仅仅 去理解校验和就不必去看这些字段的细节。 IP检验和就是对首部（固定部分+可变 部分）求的检验和。
具 体 过 程 ：
发送端 接收端
字1
字2 检验和 字n 反码算术 运算求和 检验和
16 位 16 位 … 置为全 0 … 16 位 16 位
字1
字2 检验和 字n
16 位 16 位 … 16 位 … 16 位
取反码
16 位
IP 数据报
反码算术 16 位 运算求和 取反码 结果 16 位
数据部分 不参与检验和的计算