胡亮老师计算机网络生成树算法

㈠ 网速慢和交换机有什么关系吗

当然有关系了。
一、通过交换机控制某特定端口的流量直接让网速慢，控制流量直接影响到你个人的网速。
二、交换机的好坏影响到网速。端口的材质等有最大流量。
三、交换机久不重启影响网速。局域网内会有丢包、死机，冲突数据需要通过重启来解决。

㈡ 计算机网络 生成树

选择根网桥、根端口、指定端口的判断依据：
一、 选择根网桥的依据：交换机之间选择网桥ID值最小的交换机作为网络中的根网桥。
交换机优先级（缺省32768）和MAC地址构成网桥ID。

二、选择根端口的依据是：
1>根路径成本最低 （根据链路带宽大小来定的，链路带宽越大成本越低）
2>直连的网桥ID最小
3>端口ID最小 （每个交换机的端口都有一个端口ID ：0、1、2、3、4、5....）
我只是略懂。。。。。只能答这个样子

㈢ 生成树协议IEEE802.1D的简介

网络环路的发生有多种原因，最常见的一种是有意生成的冗余 － 万一一个链路或交换机失败，会有另一个链路或交换机替代。
STP 允许网桥之间相互通信以发现网络物理环路。该协议定义了一种算法，网桥能够使用它创建无环路（loop-free）的逻辑拓朴结构。换句话说，STP 创建了一个由无环路树叶和树枝构成的树结构，其跨越了整个第二层网络。
生成树协议操作对终端站透明，也就是说，终端站并不知道它们自己是否连接在单个局域网段或多网段中。当有两个网桥同时连接相同的计算机网段时，生成树协议可以允许两网桥之间相互交换信息，这样只需要其中一个网桥处理两台计算机之间发送的信息。
网桥之间通过桥接协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit － BPDU）交换各自状态信息。生成树协议通过发送 BPDU 信息选出网络中根交换机和根节点端口，并为每个网段（switched segment）选出根节点端口和指定端口。
网桥中的程序能够决定如何使用生成树协议，这称为生成树算法，该算法能够避免网桥环路，并确保在多路径情形下网桥能够选择一条最有效的路径。如果最佳路径失败，可以使用该算法重新计算网络路径并找出下一条最佳路径。 利用生成树算法可以决定网络（哪台计算机主机在哪个区段），并通过 BPDU 信息交换以上数据。该过程主要分为以下两个步骤：
步骤1：通过评估它所接收到的所有配置信息和选择最优选项，来决定一个网桥可发送的最佳信息。
步骤2：一旦选定某网桥发送的信息，网桥将该信息与来自无根（non-root）连接的可能配置信息相比较。如果步骤1中选择的最佳选项并不优于可能配置信息，便删除该端口。

㈣ 路由器的主要作用是什么

1. 连通不同的网络：
   从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似的。但是与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。

2. 信息传输：
   有的路由器仅支持单一协议，但大部分路由器可以支持多种协议的传输，即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则，要在一个路由器中完成多种协议的算法，势必会降低路由器的性能。

   路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。
   

㈤ 网络协议-- 底层网络知识详解（从二层到三层）

网线

Hub 采取的是广播的模式，如果每一台电脑发出的包，宿舍的每个电脑都能收到，那就麻烦了。这就需要解决几个问题：

这几个问题，都是第二层， 数据链路层 ，也即 MAC 层要解决的问题。 MAC 的全称是 Medium Access Control ，即媒体访问控制。控制什么呢？其实就是控制在往媒体上发数据的时候，谁先发、谁后发的问题。防止发生混乱。这解决的是第二个问题。这个问题中的规则，学名叫 多路访问 。
三种方式：
方式一：分多个车道。每个车一个车道，你走你的，我走我的。这在计算机网络里叫作 信道划分 ；
方式二：今天单号出行，明天双号出行，轮着来。这在计算机网络里叫作 轮流协议 ；
方式三：不管三七二十一，有事儿先出门，发现特堵，就回去。错过高峰再出。我们叫作 随机接入协议 。着名的以太网，用的就是这个方式。

接下来要解决第一个问题：发给谁，谁接收？这里用到一个物理地址，叫作 链路层地址 。但是因为第二层主要解决媒体接入控制的问题，所以它常被称为 MAC 地址 。

解决第一个问题就牵扯到第二层的网络包格式。

对于以太网，第二层的最后面是 CRC，也就是循环冗余检测。通过 XOR 异或的算法，来计算整个包是否在发送的过程中出现了错误，主要解决第三个问题。

这里还有一个没有解决的问题，当源机器知道目标机器的时候，可以将目标地址放入包里面，如果不知道呢？一个广播的网络里面接入了 N 台机器，我怎么知道每个 MAC 地址是谁呢？这就是 ARP 协议 ，也就是已知 IP 地址，求 MAC 地址的协议。
ARP 是通过吼的方式（广播）来寻找目标 MAC 地址的，吼完之后记住一段时间，这个叫作缓存。

谁能知道目标 MAC 地址是否就是连接某个口的电脑的 MAC 地址呢？这就需要一个能把 MAC 头拿下来，检查一下目标 MAC 地址，然后根据策略转发的设备，这个设备显然是个二层设备，我们称为 交换机 。
交换机是有 MAC 地址学习能力的，学完了它就知道谁在哪儿了，不用广播了。（刚开始不知道的时候，是需要广播的）

当交换机的数目越来越多的时候，会遭遇环路问题，让网络包迷路，这就需要使用 STP 协议，通过华山论剑比武的方式，将有环路的图变成没有环路的树，从而解决环路问题。

在数据结构中，有一个方法叫做 最小生成树 。有环的我们常称为图。将图中的环破了，就生成了树。在计算机网络中，生成树的算法叫作 STP ，全称 Spanning Tree Protocol 。
STP 协议比较复杂，一开始很难看懂，但是其实这是一场血雨腥风的武林比武或者华山论剑，最终决出五岳盟主的方式。

交换机数目多会面临隔离问题，可以通过 VLAN 形成 虚拟局域网 ，从而解决广播问题和安全问题。
对于支持 VLAN 的交换机，有一种口叫作 Trunk 口。它可以转发属于任何 VLAN 的口。交换机之间可以通过这种口相互连接。

ping 是基于 ICMP 协议工作的。
ICMP 全称 Internet Control Message Protocol ，就是 互联网控制报文协议 。
ICMP 报文是封装在 IP 包里面的。因为传输指令的时候，肯定需要源地址和目标地址。它本身非常简单。因为作为侦查兵，要轻装上阵，不能携带大量的包袱。

ICMP总结：
ICMP 相当于网络世界的侦察兵。我讲了两种类型的 ICMP 报文，一种是主动探查的查询报文，一种异常报告的差错报文；
ping 使用查询报文，Traceroute 使用差错报文。

在进行网卡配置的时候，除了 IP 地址，还需要配置一个Gateway 的东西，这个就是 网关 。

一旦配置了 IP 地址和网关，往往就能够指定目标地址进行访问了。由于在跨网关访问的时候，牵扯到 MAC 地址和 IP 地址的变化，这里有必要详细描述一下 MAC 头和 IP 头的细节。

路由器是一台设备，它有五个网口或者网卡，相当于有五只手，分别连着五个局域网。每只手的 IP 地址都和局域网的 IP 地址相同的网段，每只手都是它握住的那个局域网的网关。

对于 IP 头和 MAC 头哪些变、哪些不变的问题，可以分两种类型。我把它们称为“欧洲十国游”型和“玄奘西行”型。
之前我说过， MAC 地址是一个局域网内才有效的地址。因而，MAC 地址只要过网关，就必定会改变，因为已经换了局域网 。
两者主要的区别在于 IP 地址是否改变。不改变 IP 地址的网关，我们称为 转发网关 ；改变 IP 地址的网关，我们称为 NAT 网关 。

网关总结：

路由分静态路由和动态路由，静态路由可以配置复杂的策略路由，控制转发策略；

动态路由主流算法有两种， 距离矢量算法 和 链路状态算法 。

距离矢量路由（distance vector routing）。它是基于 Bellman-Ford 算法的。
这种算法的基本思路是，每个路由器都保存一个路由表，包含多行，每行对应网络中的一个路由器，每一行包含两部分信息，一个是要到目标路由器，从那条线出去，另一个是到目标路由器的距离。
由此可以看出，每个路由器都是知道全局信息的。那这个信息如何更新呢？每个路由器都知道自己和邻居之间的距离，每过几秒，每个路由器都将自己所知的到达所有的路由器的距离告知邻居，每个路由器也能从邻居那里得到相似的信息。
每个路由器根据新收集的信息，计算和其他路由器的距离，比如自己的一个邻居距离目标路由器的距离是 M，而自己距离邻居是 x，则自己距离目标路由器是 x+M。
这种算法存在的问题：
第一个问题：好消息传得快，坏消息传得慢。
第二个问题：每次发送的时候，要发送整个全局路由表。
所以上面的两个问题，限制了距离矢量路由的网络规模。

链路状态路由（link state routing），基于 Dijkstra 算法。
这种算法的基本思路是：当一个路由器启动的时候，首先是发现邻居，向邻居 say hello，邻居都回复。然后计算和邻居的距离，发送一个 echo，要求马上返回，除以二就是距离。然后将自己和邻居之间的链路状态包广播出去，发送到整个网络的每个路由器。这样每个路由器都能够收到它和邻居之间的关系的信息。因而，每个路由器都能在自己本地构建一个完整的图，然后针对这个图使用 Dijkstra 算法，找到两点之间的最短路径。
不像距离距离矢量路由协议那样，更新时发送整个路由表。链路状态路由协议只广播更新的或改变的网络拓扑，这使得更新信息更小，节省了带宽和 CPU 利用率。而且一旦一个路由器挂了，它的邻居都会广播这个消息，可以使得坏消息迅速收敛。

基于两种算法产生两种协议，BGP 协议和 OSPF 协议。

OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先） 就是这样一个基于链路状态路由协议，广泛应用在数据中心中的协议。由于主要用在数据中心内部，用于路由决策，因而称为 内部网关协议（Interior Gateway Protocol，简称 IGP） 。
内部网关协议的重点就是找到最短的路径。在一个组织内部，路径最短往往最优。当然有时候 OSPF 可以发现多个最短的路径，可以在这多个路径中进行负载均衡，这常常被称为 等价路由 。

但是外网的路由协议，也即国家之间的，又有所不同。我们称为 外网路由协议（Border Gateway Protocol，简称 BGP） 。
在网络世界，这一个个国家成为自治系统 AS（Autonomous System）。自治系统分几种类型。

每个自治系统都有边界路由器，通过它和外面的世界建立联系。

BGP 又分为两类， eBGP 和 iBGP 。自治系统间，边界路由器之间使用 eBGP 广播路由。内部网络也需要访问其他的自治系统。边界路由器如何将 BGP 学习到的路由导入到内部网络呢？就是通过运行 iBGP，使得内部的路由器能够找到到达外网目的地的最好的边界路由器。
BGP 协议使用的算法是 路径矢量路由协议 （path-vector protocol）。它是距离矢量路由协议的升级版。
前面说了距离矢量路由协议的缺点。其中一个是收敛慢。在 BGP 里面，除了下一跳 hop 之外，还包括了自治系统 AS 的路径，从而可以避免坏消息传得慢的问题，也即上面所描述的，B 知道 C 原来能够到达 A，是因为通过自己，一旦自己都到达不了 A 了，就不用假设 C 还能到达 A 了。
另外，在路径中将一个自治系统看成一个整体，不区分自治系统内部的路由器，这样自治系统的数目是非常有限的。就像大家都能记住出去玩，从中国出发先到韩国然后到日本，只要不计算细到具体哪一站，就算是发送全局信息，也是没有问题的。

参考：
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议-网关

㈥ 2011--网络通讯试题解析（计算机综合）

一、填空题（每空1分，共6分）

说明：计算中使用简化数值：1G≈；1M≈；1K≈3

1．长度为500位的应用层数据递交给传输层处理，需加上20字节的TCP头部。再递交给网络层处理，需加上20字节的IP 头部。最后递交给数据链路层的以太网传送，还需加上18 字节的头部和尾部。假设不计其他开销，该数据的传输效率为约（  ）    。

【答案】：51.9%

【解析】：数据长度为：500/8=62.5字节

传输效率=62.5/(62.5+20+20+18)=62.5/120.5≈51.9%

2．某计算机的IP 地址为210.23.65.122，子网掩码为255.255.255.240，则该计算机的子网地址为（        ） ；与掩码对应的网络前缀有（28）位。

【答案】：210.23.65.112        28

【解析】IP：210.23.65.01111010

255.255.255.11110000

210.23.65.01110000=210.23.65.112

C类地址默认掩码24位，借了4位，网络前缀共24+4=28位另，C类地址默认掩码24位，借了4位，4=16，故能分16个子网，有效主机有2^4-2=14个

注：A 1.0.0.0 到126.0.0.0有效0.0.0.0 和127.0.0.0保留

B 128.1.0.0到191.254.0.0有效128.0.0.0和191.255.0.0保留

C 192.0.1.0 到223.255.254.0有效192.0.0.0和223.255.255.0保留

D 224.0.0.0到239.255.255.255用于多点广播

E 240.0.0.0到255.255.255.254保留255.255.255.255用于广播

3．主机A和主机B要建立TCP连接，A的初始序号为X，B的初始序号为Y，在建立连接过程中，共交换了(    )   个报文；其中每一端的确认序号的含义是指示(    )。

【答案】：3    下一个应该发送的顺序编号

【解析】

解：TCP三次握手TCP有6种标志位标示：

SYN(synchronous建立联机) 

ACK(acknowledgement 确认)

 PSH(push传送) FIN(finish结束) 

RST(reset重置) 

URG(urgent紧急)

Sequence number(顺序号码) 

Acknowledge number(确认号码)

我们常用的陵行是以下三个标志位：SYN -创建一个连接，FIN -终结一个连接，ACK-确认接收到的数据三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。

4．假设使用TCP协议传送文件。TCP的报文段大小为1K字节（假设无拥塞，无丢失分组），接收方通告窗口为1M字节。当慢启动打开发送窗口达到32K 字节时，用了（   ）个往返时延（RTT）。

【答案】 5

【解析】慢启动，是传输控制协议使用的一种拥塞控制机制。慢启动也叫做指数增长期。慢启动是指每次TCP接收窗口收到确认时都会增长。发送方开始时发送一个报文段，然后等尺早哗待ACK。当收到该ACK时，拥塞窗口从1增加为2，即可以发送两个报文段。当收到这两个报文段的ACK时，拥塞窗口就增加为4，故第n次后为𝑛=32，则n=5，指数增加关系。

注：TCP缓存区与窗口关系结论1发送窗口不是发送方通告的窗口，而是接收方通告的窗口。2接收方通告的窗口大小=发送方窗口大小。3接收方通告的窗口大小也=自己的窗口大小（即接收方窗口大小）4发送缓存>发送方窗口>已发送字节5接收缓存>接收窗口>接收未确认字节6TCP通信过程中，发送缓存和接收缓存大小不变，发送窗口和接收窗口可能会改变。

二、单项选择题（每小题睁哗1 分，共5 分）

1．主机A的以太网适配器在线路上侦听到一个帧，并将它递交给主机A进行处理。下列说法中（D）不能解释该过程。

A．该网络适配器工作在混杂模式

B．该帧的目的MAC 地址和主机A 在同一个网段中

C．该帧的目的MAC 地址是一个广播地址

D．该帧的目的MAC 地址是主机A 所在的多播组地址

【答案】 D

【解析】IP多播（也称多址广播或组播）技术，是一种允许一台或多台主机（多播源）发送单一数据包到多台主机（一次的，同时的）的TCP/IP网络技术。使用同一个IP多播地址接收多播数据包的所有主机构成了一个主机组，也称为多播组。一个多播组的成员是随时变动的，一台主机可以随时加入或离开多播组，多播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制，一台主机也可以属于几个多播组。此外，不属于某一个多播组的主机也可以向该多播组发送数据包。

2．采用集线器进行网络互连，下列说法中（     ）是正确的。

A．数据传输速率可不同，数据链路层协议相同

B．数据传输速率相同，数据链路层协议可不同

C．数据传输速率和数据链路层协议均相同

D．数据传输速率和链路层协议均可不同

【答案】 C

【解析】网桥能互连两个采用不同链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络。

3．为实现透明传输，PPP 协议使用的是（      ）方法。

A．字符填充

B．位填充

C．在异步传输时使用位填充；在同步传输时使用字符填充

D．在异步传输时使用字符填充；在同步传输时使用位填充

【答案】 C

【解析】帧的传送需要具有透明性，即透明传输。透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样就是保证数据链路层的传输是透明的。透明传输在HDLC协议中使用零比特填充法，

PPP协议的同步传输链路中也用的是零比特填充法；

PPP协议异步传输时和BSC协议使用的是字符填充法。

（1）零比特填充法：使一帧中两个控制字段之间不会出现连续6个1；当发送端出现有5个连续1，则立即填入一个0；当接收端出现5个连续1时，删除其后的一个0。

（2）字符填充法（首尾定界符法）：在这种帧同步方式中，为了不使数据信息位中与特定字符相同的字符被误判为帧的首尾定界符，可以在这种数据帧的帧头填充一个转义控制字符（DLE STX），在帧的结尾则以DLE ETX（）结束，以示区别，从而达到数据的透明性。若帧的数据中出现DLE字符，发送方则插入一个“DLE”字符，接收方会删除这个DLE字符。

4．某单位分配了一个B类地址，计划将内部网络分成20个子网，将来还要增加18个子网，每个子网的主机数接近700 台，一个可行的掩码方案是（）。

A．255．255．128．0 

B．255．255．248．0

C．255．255．252．0 

D．255．255．254．0

【答案】 C

【解析】255.255.11111100.0 = 255.255.252.0

2^𝑚≥38    2^𝑛≥7  m+n=16      m=6

5．在采用数字证书机制的系统中，采用公钥密码体制提供安全服务，其中用户的公钥可用于（）。

A．加密和鉴别

B．解密和鉴别

C．加密和签名

D．解密和签名

【答案】 A

【解析】公钥功能：加密和鉴别私钥功能：解密和签名

三、名词解释（每小题2 分，共4 分）

1．MTU

答：最大传输单元(Maximum Transmission Unit，MTU) 是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据包大小（以字节为单位）。最大传输单元这个参数通常与通信接口有关（网络接口卡、串口等）。

2．生成树算法

答：利用生成树算法在以太网络中,一方面可以创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路（即避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子）。二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。（注：收敛的含义是拓扑发生变化，这些交换机重新计算出一棵新的稳定的树过程）。

四、问答和计算题（共15 分）说明：计算中使用简化数值：1G≈10^9；1M≈10^6；1K≈10^3

1．（4 分）主机A通过一条带宽为100Mbps 的网络链路向主机B 传输数据帧，假设每帧携带的数据是1K字节，链路的单向时延为15ms。若设计一个滑动窗口协议,使得发送窗口和接收窗口的大小相同,最少需要多少位表示序号？

【答】：发送一帧所需时间：1*8*10^3 / 100*10^6=0.08ms        

RTT为：15*2=30ms

若使用滑动窗口协议，可连续发送帧数：1＋30/0.08=376帧2^8>376>2^9，因此，至少使用9位序号

2．（5 分）考虑一个城域网，若源和目的主机之间的平均距离为10km，信号在传输介质中的传播速率为2×𝟏𝟎𝟖m/s。试回答问题：

①当数据的传输速率为多大时，2K 字节分组的传输时延等于链路的往返传播时延？

②若线路带宽为1Gbps，线路长度为2000km，数据传输采用停等协议，传输一个100K字节的文件,能否通过增加带宽来显着缩短成功传输该文件所需的时间？试简要说明理由。

【答案】

3．(6分)在图1所示的网络中，主机H_A、主机H_B、路由器R_1 和路由器R_2 的各端口的IP 地址和MAC 地址分别表示为(MAC 地址，IP 地址)的形式，即有：H_A(MAC_A ,IP_A),H_B(MAC_B, IP_B), R_1 的端口11（MAC_11,IP_11）, R_1 的端口12（MAC_12，IP_12）,R_2 的端口21（MAC_21，IP_21），R_2 的端口22（MAC_22，IP_22）。试回答问题：

①主机H_A 向主机H_B 发送数据，最多需要使用多少次ARP 协议？简要说明理由。

②主机H_A向主机H_B发送数据，试分别写出路由器R_1的端口11收到的数据单元以及路由器R_2 的端口22转发的数据单元中，数据链路层协议首部的地址字段和网络层协议首部的地址字段内容。

答：（1）共需3次，主机A先通过arp得到第1个路由器的MAC，第1个路由器通过arp得到第2个路由器的MAC，第2个路由器将IP包发给主机B前仍要通过ARP得到主机B的MAC，共3次。

（2）在整个传输中，IP数据报报头的源和目的IP地址都不会发生变化，只要跨网段了（跨广播域）源和目的MAC地址肯定是要变化的，且目的MAC地址是下一跳的MAC地址。

㈦ 计算机网络关于STP的知识能详细介绍一下吗 （根桥选举，指派端口，根端口，非指派端口）

生成树协议运行生成树算法(STA).生成树算法很复杂，但是其过程可以归纳为以下3个步骤：
（1）选择根网桥
（2）选择根端口
（3）选择指定端口
关于选择根网桥：选择根网桥的依据是网桥ID，网桥ID由网桥优先级和网桥MAC地址组成。网桥的默认优先级是32768.使用show
mac-address-table时，显示在最前面的MAC地址就是计算时所使用的MAC地址。网桥ID值小的为根网桥，当优先级相同时，MAC地址小的为根网桥。
关于选择根端口：每个非根交换机选择一个根端口。选择顺序为：到根网桥最低的根路径成本→发送BPDU的网桥ID较小→端口ID较小的。端口ID由端口优先级与端口编号组成。默认的端口优先级为128。
关于选择指定端口：每个网段上选择一个指定端口。选择顺序为：根路径成本较低→发送BPDU的交换机的网桥ID值较小→本端口的ID值较小。另外，根网桥的接口皆为指定端口，因为根网桥上端口的根路径成本为0

㈧ 计算机网络技术主要学什么

计算机网络技术主要学习的课程有《计算机网络》、《网页设计与脚本语言》、《计算机组装与调试》、《路由与交换技术》、《动态网站开发与实践》、《企业网络构建》、《网络服务器配置》、《Linux操作系统应用》、《Internet网络编程》。

1、计算机网络

计算机网络有很多应用，其中最重要的胡稿三个应用是：数据通信、资源共享、分布处理。