HCIA——29HTTP、万维网、HTML、PPP、ICMP；万维网的工作过程；HTTP 的特点HTTP 的报文结构的选择、解答

学习目标：

计算机网络
1.掌握计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法。
2.掌握计算机网络的体系结构和典型网络协议，了解典型网络设备的组成和特点，理解典型网络设备的工作原理。
3.能够运用计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法进行网络系统的分析、设计和应用。
（一）计算机网络概述
计算机网络的概念、组成——功能组成上（资源子网、通信子网）与功能（主要是数据通信、资源共享）；计算机网络的分类计算机网络的性能指标——重要的是带宽、速率、吞吐量、RTT
（二）计算机网络体系结构与参考模型计算机网络分层结构；计算机网络协议、接口、服务的概念ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
主要介绍计算机网络体系结构的基本概念，读者可以在理解的基础上适当地记忆。重点掌握网络的分层结构（包括5层和7层结构），尤其是ISO/OSI参考模型各层的功能及相关协议、接口和服务等概念。掌握有关网络的各种性能指标，特别是时延、带宽、速率和吞吐量等的计算
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【内容】
（一）网络应用模型
客户/服务器模型；P2P 模型、C/S、peer
（二）域名系统（DNS）层次域名空间；域名服务器；域名解析的原理
（三）文件传输协议（FTP）FTP 的工作原理，功能；控制连接与数据连接、TFTP
（四）电子邮件（E-mail）电子邮件系统的组成结构；电子邮件格式与 MIME；SMTP 与 POP3——E-mall、MIME；POP3、IMAP
（五）万维网（wWW）WWW 的概念与组成结构；HTTP
【提示】
本章内容既可以以选择题的形式考查，也可以结合其他章节的内容出综合题。所以牢固掌握本章的几个典型应用层协议是关键。我们生活中的很多网络应用都是建立在这些协议的基础上的，因此在学习时要注意联系实际，提高学习的兴趣，才会获得更好的效果。
【内容】
（一）传输层提供的服务
传输层的功能；传输层寻址与端口；无连接服务和面向连接服务
（二）UDP UDP 数据报；UDP 校验
（三）TCP TCP 段；TCP 连接管理；TCP 可靠传输；TCP 流量控制与拥塞控制
【提示】
传输层是整个网络体系结构中的关键层次。要求掌握传输层在计算机网络中的地位、功能、工作方式及原理等，掌握UDP及TCP（如首部格式、可靠传输、流量控制、拥塞控制、连接管理等）。其中，TCP报文分析、流量控制与拥塞控制机制，出选择题、综合题的概率均较大，因此要将其工作原理透彻掌握，以便能在具体的题目中灵活运用。
【内容】
（一）网络层的功能
异构网络互联；路由与转发；拥塞控制
（二）路由算法（三）IPv4静态路由与动态路由；距离-向量路由算法；链路状态路由算法；层次路由IPv4 分组；IPv4 地址与 NAT；子网划分与子网掩码、CIDR、路由聚合、ARP、DHCP与 ICMP
（四）IPv6
IPv6的主要特点；IPv6 地址
（五）路由协议
自治系统；域内路由与域间路由；RIP 路由协议；OSPF 路由协议；BGP 路由协议（六）IP 组播
组播的概念；IP 组播地址
（七）移动 IP移动 IP 的概念；移动IP 通信过程
（八）网络层设备
路由器的组成和功能；路由表与路由转发
【提示】
本章是历年考查的重中之重，尤其是结合第3章、第5章、第6章出综合题的概率很大。其中IPv4以及路由的相关知识点是核心，历年真题都有涉及，因此必须牢固掌握其原理，也要多做题，以便灵活应用。本章的其他知识点，如 IP 组播、移动 IP、IPv6 也要有所了解。
【内容】
（一）数据链路层的功能
（二）组帧
（三）差错控制
检错编码；纠错编码
（四）流量控制与可靠传输机制
流量控制、可靠传输与滑动窗口机制；停止-等待协议
后退N帧协议（GBN）；选择重传协议（SR）
（五）介质访问控制
1.信道划分
频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多路复用的概念和基本原理
2.随机访问
ALOHA 协议；CSMA 协议；CSMA/CD 协议；CSMA/CA 协议
3.轮询访问：令牌传递协议
（六）局域网
局域网的基本概念与体系结构；以太网与 IEEE 802.3
IEEE 802.11；令牌环网的基本原理
（七）广域网
广域网的基本概念；PPP 协议；HDLC 协议
（八）数据链路层设备
网桥的概念及其基本原理；局域网交换机及其工作原理
【提示】
本章是历年考查的重点。要求在了解数据链路层基本概念和功能的基础上，重点掌握滑动窗口机制、三种可靠传输协议、各种MAC 协议、HDLC 协议和 PPP 协议，特别是CSMA/CD 协议和以太网帧格式，以及局域网的争用期和最小帧长的概念、二进制指数退避算法。此外，中继器、网卡、集线器、网桥和局域网交换机的原理及区别也要重点掌握。
【内容】
（一）通信基础
信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念奈奎斯特定理与香农定理；编码与调制
电路交换、报文交换与分组交换；数据报与虚电路（二）传输介质
双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质；物理层接口的特性（三）物理层设备
中继器；集线器
【提示】
物理层考虑的是怎样才能在连接各台计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。本章概念较多，易出选择题，且涉及一些通信原理，读者不太明白的地方可以参考一些相关书籍，通信部分的内容也并非考研重点。复习时应抓住重点，如奈奎斯特定理和香农定理的应用、编码与调制技术、数据交换方式，以及电路交换、报文交换与分组交换技术等。

学习内容：

HTTP、万维网、HTML、PPP、ICMP
万维网的工作过程
HTTP 的特点——无连接-TCP、无状态-Cookie、非持久连接-非流水线和流水线
HTTP 的报文结构

1.某浏览器发出的 HTTP 请求报文如下：

下列叙述中，错误的是（）。
A.该浏览器请求浏览 index.html

B.index.html 存放在 www.test.edu.cn 上

C.该浏览器请求使用持续连接

——Connection：连接方式，Close表明为非持续连接方式，keep-alive表示持续连接方式

Cookie报头表示曾经访问过—www.test.edu.cn服务器。

D.该浏览器曾经浏览过www.test.edu.cn

2.以下关于非持续连接HTTP特点的描述中，错误的是（）。
A.HTTP支持非持续连接与持续连接
B.HTTP/1.0使用非持续连接，而HTTP/1.1的默认方式为持续连接C.非持续连接中对每次请求/响应都要建立一次 TCP 连接

D.非持续连接中读取一个包含100个图片对象的Web页面，需要打开和关闭100次TCP 连接

3.使用鼠标单击一个万维网文档时，若该文档除有文本外，还有三幅 gif图像，则在HTTP/1.0中需要建立（）次UDP连接和（）次TCP连接。
A.0，4

B.1，3

C.0，2

D.1，2

4.使用浏览器访问某大学的Web网站主页时，不可能使用到的协议是（）.
A.PPP

B.ARP

C.UDP

D.SMTP

5.下列关于Cookie的说法中，错误的是（）。
A.Cookie 存储在服务器端

B.Cookie 是服务器产生的

C.Cookie会威胁客户的隐私

D.Cookie的作用是跟踪用户的访问和状态

6.仅需Web服务器对HTTP报文进行响应，但不需要返回请求对象时，HTTP请求报文应该使用的方法是（）。
A.GET

B.PUT

C.POST

D.HEAD

7.服务器之间采用面向无连接的协议进行通信。

A.FTP

B.SMTP

C.DNS

D.HTTP

8.从协议分析的角度，WwW服务的第一步操作是浏览器对服务器的（）。
A.请求地址解析

B.传输连接建立

C.请求域名解析

D.会话连接建立

9.TCP 和 UDP 的一些端口保留给一些特定的应用使用。为 HTTP 保留的端口号为（）。
A.TCP 的 80 端口

B.UDP 的 80 端口

C.TCP 的 25 端口

D.UDP 的 25 端口

1.在浏览器中输入 http://cskaoyan.com 并按回车，直到王道论坛的首页显示在其浏览器中，请问在此过程中，按照 TCP/IP 参考模型，从应用层到网络层都用到了哪些协议？

2.在如下条件下，计算使用非持续方式和持续方式请求一个 Web 页面所需的时间：
1）测试的RTT的平均值为150ms，一个gif对象的平均发送时延为35ms.
2）一个Web页面中有10幅gif图片，Web页面的基本HTML文件、HTTP请求报文、TCP 握手报文大小忽略不计。
3）TCP三次握手的第三步中捎带一个HTTP请求。
4）使用非流水线方式。

3.用户主机上的电子邮件用户代理与邮件服务器建立了连接，现截获一个TCP报文段，如下图所示。图中显示了该报文段的前 126 个字节的十六进制及 ASCII 码内容。TCP 首部长度为 20B.请回答：

1）用户代理和服务器之间使用的应用层协议是什么？
2）用户代理使用的端口号是多少？
3）该邮件的发件人邮箱是什么？

4.某主机的MAC地址为00-15-C5-C1-5E-28，IP地址为10.2.128.100（私有地址），图1是网络拓扑，图2是该主机进行Web请求的一个以太网数据帧前80B的十六进制及 ASCII 码内容。

请参考图中的数据回答以下问题。
1）Web服务器的IP地址是什么？该主机的默认网关的MAC地址是什么？
2）该主机在构造图2的数据帧时，使用什么协议确定目的MAC地址？封装该协议请求报文的以太网帧的目的MAC地址是什么？
3）假设 HTTP/1.1 协议以持续的非流水线方式工作，一次请求-响应时间为RTT，rfc.html页面引用了5幅JPEG小图像。问从发出图2中的Web请求开始到浏览器收到全部内容为止，需要多少个RTT？
4）该帧封装的IP分组经过路由器R转发时，需修改IP分组头中的哪些字段？
注：以太网数据帧结构和IP分组头结构分别如图3和图4所示。

1）应用层。HTTP：WWW访问协议；DNS：域名解析服务。
2）传输层。TCP：HTTP提供可靠的数据传输；UDP：DNS使用UDP传输
3）网络层。IP：IP 包传输和路由选择；ICMP：提供网络传输中的差错检测；ARP：将本机的默认网关IP地址映射成物理MAC地址。

每次进行TCP三次握手时，前两次握手消耗一个RTT=150ms，第3 次握手的报文段捎带客户对HTML文件的请求，因此请求和接收基本HTML文件耗时一个 RTT= 150ms（其大小忽略不计时，发送时延为 0ms）。
在非持久连接方式下：

第一次建立TCP连接并传送html文件所需的时间为tmi=（150 + 150）ms= 300ms；每次建立 TCP连接并传送1个gif文件所需的时间为tgir=（150+150+35）ms=335ms；所以总时间 te=html+ fgir×10=（300 +335×10）ms=3650ms。
在持久连接方式下：
只需要建立一次 TCP 连接，然后传送 html文件和 10 个 gif文件。
总时间ta=1建立TCP+ hmi + girx10= 150 +150 +（150 +35）×10=2150ms.

1）本题中并未明确告诉这个报文段是从用户代理发往服务器还是从服务器发往用户代理。
分析TCP首部格式可知，源端口为49382（0xc0e6），目的端口为25（0x0019），因此该应用层协议为 SMTP。
2）由于使用的是SMTP，且服务器端口25作为目的端口，因此源端口49382为用户代理所使用的端口。
3）由于 SMTP 的协议字段都是用 ASCI 码表示的，发件人的关键字是 FROM，从截图右侧的ASCI形式中直接找到答案FROM：cskaoyan2012@163.com.

1）以太网帧的数据部分是IP数据报，只要数出相应字段所在的字节即可。由图3可知以太网帧头部有6+6+2=14B，由图3可知IP数据报首部的目的IP地址字段前有4×4=16B，从图2的帧第1字节开始数14+16=30B，

得到目的IP地址为40.aa.62.20（十六进制），转换成十进制为 64.170.98.32。由图 2 可知以太网帧的前 6 字节 00-21-27-21-51-ee 是目的MAC地址，即为主机的默认网关10.2.128.1端口的MAC地址。
2）ARP 用于解决 IP 地址到 MAC 地址的映射问题。主机的 ARP 进程在本以太网以广播形式发送 ARP 请求分组，在以太网上广播时，以太网帧的目的地址为全 1，即 FF-FF-FF-FF-
FF-FF。
3）HTTP/1.1协议以持续的非流水线方式工作时，服务器发送响应后仍在一段时间内保持这段连接，客户机在收到前一个请求的响应后才能发出下一个请求。第一个RTT用于请求Web页面，客户机收到第一个请求的响应后（还有五个请求未发送），每访问一次对象就用去一个RTT。因此共需 1+5=6个RTT 后浏览器收到全部内容。

4）私有地址和Internet上的主机通信时，须由NAT路由器进行网络地址转换，把IP数据报的源IP地址（本题为私有地址10.2.128.100）转换为NAT路由器的一个全球IP地址（本题为101.12.123.15）。因此，源IP地址字段0a 02 80 64变为65 0c 7b 0f.IP数据报每经过一个路由器，TTL值就减1，并重新计算首部校验和。若IP分组的长度超过输出链路的MTU，则总长度字段、标志字段、片偏移字段也会发生变化。

Connection：连接方式，Close表明为非持续连接方式，keep-alive表示持续连接方式。Cookie值由服务器产生，HTTP请求报文中有Cookie报头表示曾经访问过www.test.edu.cn服务器。

非持续连接对每次请求/响应都建立一次TCP 连接。在浏览器请求一个包含 100个图万对家的Web页面时，服务器需要传输1个基本HTML文件和100个图片对象，因此一共是101个对象，需要打开和关闭TCP连接101次。

HTTP 在传输层用的是 TCP，所以无须建立 UDP 连接；HTTP 1.0 只支持非持久连接，所以每请求一个对象需要建立一次TCP连接，，共需要传输1个基本HTML对象和3个gif对象，所以共需建立4次TCP连接。 HTML——文本；gif

一、PPP协议简介

点对点协议（Point-to-Point Protocol，PPP）是一种数据链路层协议，用于在点对点连接上传输数据。它提供了一种封装协议的方法，将不同协议的数据帧封装在一个单一的PPP帧中，以便在点到点链路上传输。PPP协议广泛应用于互联网接入、专线连接等领域。

二、PPP协议的特点

封装协议：PPP协议将各种协议的数据帧封装在一个统一的PPP帧中，便于在点对点链路上传输。
动态协商：PPP协议支持动态协商，能够自动协商链路参数，如数据压缩、认证等。
可靠传输：PPP协议具有差错检测和流量控制功能，能够保证数据的可靠传输。
多种协议支持：PPP协议支持多种网络层协议，如IP、IPX、AppleTalk等。
安全性：PPP协议支持加密和认证功能，能够保证数据的安全性。

三、PPP协议的组成

PPP协议由三个部分组成：

PPP帧格式：定义了PPP帧的结构和封装方式，包括地址字段、控制字段、协议字段、数据字段等。
PPP链路控制协议（LCP）：用于动态协商链路参数，如数据压缩、认证等。
PPP网络控制协议（NCP）：用于协商网络层协议，如IP、IPX、AppleTalk等。

四、PPP协议的应用场景

互联网接入：通过ADSL、光纤等方式接入互联网时，通常使用PPP协议进行数据传输。
专线连接：在点对点连接上传输数据时，可以使用PPP协议封装各种协议的数据帧进行传输。
VPN构建：VPN（虚拟私人网络）通常使用PPP协议进行数据传输，以保证数据的安全性。
移动通信：在移动通信网络中，基站与移动终端之间的通信通常使用PPP协议进行数据传输。

五、总结

PPP协议是一种广泛应用于点对点连接的数据链路层协议，具有封装协议、动态协商、可靠传输、多种协议支持以及安全性等特点。它广泛应用于互联网接入、专线连接等领域，并能够保证数据的安全性和可靠性。随着互联网技术的不断发展，PPP协议将继续发挥重要作用。

接入网络——可能会用到PPP，计算机不知道某主机的问MAC地址时，用IP 地址查询相应的MAC地址——ARP，；访问Web网站时，若DNS缓冲没有存储相应域名的IP地址，用域名查询相应的IP地址时要使用DNS，而DNS是基于UDP的，；SMTP只有使用邮件客户端发送邮件，或邮件服务器向其他邮件服务器发送邮件时才会用到，单纯地访问Web网页不可能用到