raw_input.json

{
  "course_name": "计算机网络",
  "phases": [
    {
      "phase_num": 1,
      "phase_name": "计算机网络概述与体系结构",
      "wiki_filename": "ch1_overview_architecture.md",
      "wiki_content": "# 第1章 计算机网络概述与体系结构\n\n## 1.1 什么是计算机网络\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter1-1 / Chapter1-2\n\n**计算机网络（Computer Network）** 是自主计算机（autonomous computers）的互联集合，核心目标是实现信息交换与资源共享。\n\n- **自主（Autonomous）**：每台计算机可独立运行，不依赖中央控制。\n- **互联（Interconnected）**：通过传输介质、通信设备和协议实现数据交换。\n\n现代意义上的网络已演变为“网络就是计算机”——复杂、分布式、无处不在。\n\n### 网络的演变\n1. 通信网络（电话网）\n2. 计算机网络（主机互联）\n3. 互联网（Internet / NGI / NGN）\n4. 传感器网络、物联网等\n\n---\n\n## 1.2 计算机网络的分类\n\n### 按覆盖范围\n| 类型 | 英文 | 范围 | 典型场景 |\n|------|------|------|----------|\n| 个域网 | PAN | 身边几米 | 蓝牙、USB |\n| 局域网 | LAN | 一栋楼/校园 | 办公室、宿舍 |\n| 城域网 | MAN | 一个城市 | 高校城域网 |\n| 广域网 | WAN | 跨城市/国家 | Internet骨干 |\n\n### 按拓扑结构\n- **总线型（Bus）**：所有节点共享一条信道，早期以太网。\n- **星型（Star）**：所有节点连接中心设备（交换机/集线器），现代LAN主流。\n- **环型（Ring）**：令牌环网。\n- **网状型（Mesh）**：WAN/骨干网，高可靠性。\n\n### 按通信方式\n- **单播（Unicast）**：一对一。\n- **广播（Broadcast）**：一对所有。\n- **组播（Multicast）**：一对一组。\n\n---\n\n## 1.3 带宽、吞吐量与速率\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter1-1\n\n### 带宽 Bandwidth\n带宽原指信号频率范围，单位为 Hz；在网络工程中常指**数据传输能力**，单位为 bps（bits per second）。\n\n### 吞吐量 Throughput\n实际测得的传输速率，受网络拥塞、协议开销等影响。\n\n### 数据率 Data Rate\n单位时间内传输的比特数，常见单位：\n- Kbps、Mbps、Gbps\n- 注意：$1\\ \\text{Kbps} = 10^3\\ \\text{bps}$（网络中通常用十进制）\n\n---\n\n## 1.4 网络体系结构\n\n### 为什么分层？\n网络通信复杂，分层可以：\n1. 降低设计复杂度\n2. 各层独立演进\n3. 便于标准化和互操作\n\n### OSI 七层参考模型\n| 层号 | 名称 | 核心功能 | 典型协议/设备 |\n|------|------|----------|---------------|\n| 7 | 应用层 Application | 为应用程序提供网络服务 | HTTP、FTP、SMTP、DNS |\n| 6 | 表示层 Presentation | 数据格式转换、加密压缩 | JPEG、MPEG、SSL/TLS |\n| 5 | 会话层 Session | 建立、管理、终止会话 | NetBIOS、RPC |\n| 4 | 传输层 Transport | 端到端可靠/不可靠传输 | TCP、UDP |\n| 3 | 网络层 Network | 寻址、路由、分组转发 | IP、ICMP、OSPF、BGP、路由器 |\n| 2 | 数据链路层 Data Link | 成帧、差错控制、介质访问 | Ethernet、PPP、HDLC、交换机 |\n| 1 | 物理层 Physical | 比特流传输、电气/机械特性 | 双绞线、光纤、集线器、中继器 |\n\n### TCP/IP 四层模型\n| 层 | 对应 OSI | 核心协议 |\n|----|----------|----------|\n| 应用层 | 5-7 | HTTP、FTP、SMTP、DNS |\n| 传输层 | 4 | TCP、UDP |\n| 网际层 | 3 | IP、ICMP、ARP、OSPF、BGP |\n| 网络接口层 | 1-2 | Ethernet、Wi-Fi、PPP |\n\n### 服务 vs 协议\n- **服务（Service）**：下层为上层提供的功能，垂直方向。\n- **协议（Protocol）**：对等实体间通信的规则，水平方向。\n\n> 口诀：**协议管“怎么传”，服务管“传什么”。**\n\n### 封装与解封装 Encapsulation / Decapsulation\n数据从上往下传递时逐层加头部（封装），从下往上传递时逐层去头部（解封装）。\n\n---\n\n## 1.5 标准化组织\n\n| 组织 | 全称 | 作用 |\n|------|------|------|\n| ISO | 国际标准化组织 | OSI模型 |\n| IEEE | 电气电子工程师学会 | 802系列局域网标准 |\n| IETF | 互联网工程任务组 | RFC、TCP/IP协议 |\n| ITU-T | 国际电信联盟 | 通信标准 |\n| W3C | 万维网联盟 | Web标准 |\n\n---\n\n## 1.6 典型例题与解析\n\n### 例题1：OSI与TCP/IP对比\n**题目**：OSI模型和TCP/IP模型的主要区别是什么？\n\n**解析**：\n1. OSI七层，TCP/IP四层。\n2 OSI先有模型后有协议，TCP/IP先有协议后有模型。\n3. OSI支持多种网络层服务（面向连接/无连接），TCP/IP核心是无连接的IP。\n4. OSI表示层、会话层在TCP/IP中并入应用层。\n\n### 例题2：分层优点\n**题目**：简述网络分层的好处。\n\n**答案要点**：\n- 各层独立，便于实现和维护\n- 促进标准化\n- 下层服务对上层透明\n- 便于故障定位\n"
    },
    {
      "phase_num": 2,
      "phase_name": "物理层与数据通信基础",
      "wiki_filename": "ch2_physical_layer.md",
      "wiki_content": "# 第2章 物理层与数据通信基础\n\n## 2.1 物理层概述\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter2-1\n\n物理层定义了网络设备的**机械、电气、功能和规程特性**，负责在传输介质上传输原始比特流。\n\n物理层涉及的问题包括：\n- 用什么信号表示 0 和 1\n- 一个比特持续多长时间\n- 传输是否双向\n- 接口有多少针脚、各针脚功能\n\n---\n\n## 2.2 数据通信理论基础\n\n### 傅里叶分析（了解）\n任何周期性信号都可以分解为不同频率正弦波和余弦波的叠加：\n\n$$\ng(t) = \\frac{1}{2}c + \\sum_{n=1}^{\\infty} a_n \\sin(2\\pi n f t) + \\sum_{n=1}^{\\infty} b_n \\cos(2\\pi n f t)\n$$\n\n数字信号包含大量高频谐波，信道带宽不足会导致高频分量被衰减，从而引起信号失真。\n\n### 信噪比 SNR\n信号功率与噪声功率之比：\n\n$$\n\\text{SNR} = \\frac{S}{N}, \\qquad \\text{SNR(dB)} = 10 \\log_{10}\\frac{S}{N}\n$$\n\n例如，$S/N = 1000$ 对应 $30\\ \\text{dB}$。\n\n---\n\n## 2.3 信道容量定理\n\n### 奈奎斯特定理（无噪声信道）\n若信道带宽为 $H$，信号离散电平数为 $V$，则最大数据率为：\n\n$$\nC = 2H \\log_2 V\\ \\text{(bps)}\n$$\n\n### 香农定理（有噪声信道）\n若信道带宽为 $H$，信噪比为 $S/N$，则信道容量为：\n\n$$\nC = H \\log_2\\left(1 + \\frac{S}{N}\\right)\\ \\text{(bps)}\n$$\n\n> **关键理解**：香农给出的是理论上限，奈奎斯特给出的是无噪声情况下带宽与信号电平的限制。实际系统要同时满足两者，取较小值。\n\n### 例题\n**题目**：信道带宽 $H = 1\\ \\text{MHz}$，SNR = $24\\ \\text{dB}$。\n1. 信道容量是多少？\n2. 要达到该容量，需要多少离散电平？\n\n**解析**：\n1. $24\\ \\text{dB} = 10\\log_{10}(S/N) \\Rightarrow S/N = 10^{2.4} \\approx 251$\n   $$\n   C = 10^6 \\times \\log_2(1+251) = 10^6 \\times \\log_2 252 \\approx 10^6 \\times 7.98 \\approx 8\\ \\text{Mbps}\n   $$\n2. 由 $C = 2H\\log_2 V$ 得：\n   $$\n   8 \\times 10^6 = 2 \\times 10^6 \\times \\log_2 V \\Rightarrow \\log_2 V = 4 \\Rightarrow V = 16\n   $$\n   需要 16 个离散电平。\n\n---\n\n## 2.4 调制与编码\n\n### 基本调制方式\n数字数据 → 模拟信号：\n\n| 调制方式 | 英文 | 调制对象 |\n|----------|------|----------|\n| 幅移键控 | ASK | 振幅 |\n| 频移键控 | FSK | 频率 |\n| 相移键控 | PSK | 相位 |\n\n### QPSK 与 QAM\n- **QPSK**：4个相位，每个符号传输 2 比特。\n- **QAM-64**：64 种组合，每个符号传输 6 比特。\n\n### 波特率 vs 比特率\n- **波特率（Baud rate）**：每秒传输的符号数。\n- **比特率（Bit rate）**：每秒传输的比特数。\n\n关系：\n$$\n\\text{Bit rate} = \\text{Baud rate} \\times \\log_2 V\n$$\n\n---\n\n## 2.5 传输介质\n\n### 双绞线 Twisted Pair\n- **UTP**：非屏蔽双绞线，便宜、易安装。\n- **STP**：屏蔽双绞线，抗干扰更强。\n- 常见标准：Cat5/Cat5e、Cat6/Cat6a、Cat7。\n\n### 同轴电缆 Coaxial Cable\n- 50Ω：数字信号\n- 75Ω：有线电视\n\n### 光纤 Fiber Optics\n- **多模光纤 MMF**：LED光源，短距离。\n- **单模光纤 SMF**：激光光源，长距离、高带宽。\n- 优点：带宽大、衰减小、不受电磁干扰、重量轻。\n\n### 无线传输\n| 类型 | 特点 | 应用 |\n|------|------|------|\n| 无线电 Radio | 全向、穿透建筑 | AM/FM、Wi-Fi |\n| 微波 Microwave | 定向直线传播 | 长途电话、卫星 |\n| 红外线 Infrared | 短距、不能穿墙 | 遥控器 |\n| 光波 Lightwave | 高带宽、需对准 | 激光通信 |\n\n---\n\n## 2.6 多路复用与交换\n\n### 多路复用\n| 方式 | 英文 | 原理 |\n|------|------|------|\n| 频分复用 | FDM | 不同信号占用不同频带 |\n| 时分复用 | TDM | 不同信号轮流占用信道 |\n| 波分复用 | WDM | 光纤中不同波长复用 |\n| 码分复用 | CDMA | 不同编码区分用户 |\n\n### 交换方式\n| 方式 | 特点 |\n|------|------|\n| 电路交换 Circuit Switching | 先建立专用通路，实时性好，资源独占 |\n| 报文交换 Message Switching | 存储转发，报文大小不限 |\n| 分组交换 Packet Switching | 报文分片，固定或可变长度分组，适合突发数据 |\n\n---\n\n## 2.7 移动通信系统（了解）\n\n| 代际 | 代表技术 | 特点 |\n|------|----------|------|\n| 1G | AMPS | 模拟语音 |\n| 2G | GSM、CDMA | 数字语音 |\n| 3G | W-CDMA、CDMA2000 | 数字语音+数据 |\n| 4G/5G | LTE、NR | 高速数据 |\n\n### CDMA 原理\n每个站点分配唯一码片序列（chip sequence）：\n- 发送 1 → 发送自身码片序列\n- 发送 0 → 发送码片序列的反码\n\n接收端用该站的码片序列与接收信号做内积，即可恢复出该站数据。\n\n---\n\n## 2.8 典型例题与解析\n\n### 例题1：香农定理应用\n**题目**：信道带宽 10 kHz，要达到 300 kbps 数据率，最小信噪比是多少 dB？\n\n**解析**：\n$$\n300 \\times 10^3 = 10 \\times 10^3 \\times \\log_2(1 + S/N)\n$$\n$$\n\\log_2(1 + S/N) = 30 \\Rightarrow 1 + S/N = 2^{30} \\approx 1.07 \\times 10^9\n$$\n$$\nS/N \\approx 1.07 \\times 10^9\n$$\n$$\n\\text{SNR(dB)} = 10\\log_{10}(1.07 \\times 10^9) \\approx 90.3\\ \\text{dB}\n$$\n\n### 例题2：QAM 计算\n**题目**：16-QAM 调制，信号速率 28 kbaud，求比特率。\n\n**解析**：\n16-QAM 每个符号携带 $\\log_2 16 = 4$ 比特。\n$$\n\\text{Bit rate} = 28 \\times 10^3 \\times 4 = 112\\ \\text{kbps}\n$$\n\n### 例题3：CDMA 解码\n**题目**：某站 P 分配的码片序列为 0100 0010，接收到的编码为 $(-1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1)$，判断 P 发送的是 0 还是 1。\n\n**解析**：\n1. 将 P 的码片序列转换为双极性：0→-1，1→+1，得到：$(-1, +1, -1, -1, -1, -1, +1, -1)$\n2. 与接收编码做规格化内积：\n   $$\n   \\frac{(-1)(-1)+(+1)(+1)+(-1)(-1)+(-1)(+1)+(-1)(+1)+(-1)(+1)+(+1)(-1)+(-1)(-1)}{8}\n   $$\n   $$\n   = \\frac{1+1+1-1-1-1-1+1}{8} = \\frac{0}{8} = 0\n   $$\n3. 结果为 0，说明 P 未发送数据或发送的是 0（取决于教材约定，通常发送 0 时内积为 -1，发送 1 时为 +1，此处因码片较短需按题目约定）。\n\n> ⚠️ AI生成答案，非老师/教材提供：上述 CDMA 例题需结合老师课上给出的具体码片映射规则核对。\n"
    },
    {
      "phase_num": 3,
      "phase_name": "数据链路层：帧、差错控制与滑动窗口",
      "wiki_filename": "ch3_data_link_layer.md",
      "wiki_content": "# 第3章 数据链路层\n\n## 3.1 数据链路层概述\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter3-1 / Chapter3.2 / Chapter3.3\n\n数据链路层负责将网络层传来的分组封装成**帧（Frame）**，在相邻节点间实现可靠、高效的数据传输。\n\n### 主要功能\n1. **成帧 Framing**：将比特流划分为帧。\n2. **差错控制 Error Control**：检测并纠正传输错误。\n3. **流量控制 Flow Control**：防止发送方淹没接收方。\n\n### 提供的服务类型\n| 服务类型 | 特点 |\n|----------|------|\n| 无确认无连接 | 不保证可靠，适用于低误码率网络 |\n| 有确认无连接 | 每帧单独确认，适用于无线等不可靠信道 |\n| 有确认面向连接 | 建立连接、编号、确认、释放，最可靠 |\n\n---\n\n## 3.2 成帧方法\n\n### 1. 字符计数法 Character Count\n帧头用一个字段表示帧中字符数。\n- **缺点**：计数字段一旦出错，后续帧全部错位。\n\n### 2. 带字节填充的分界符法 Flag Bytes with Byte Stuffing\n用特殊标志字节（如 `01111110`）标识帧边界，数据中出现标志字节前加转义字符。\n\n### 3. 带位填充的分界标志法 Bit Stuffing\n标志位模式 `01111110`。发送方遇到 5 个连续 1 后自动插入一个 0；接收方收到 5 个连续 1 后的 0 自动删除。\n\n### 4. 物理层编码违例法\n利用物理层编码中的冗余模式标识帧边界，如曼彻斯特编码中的违例码。\n\n---\n\n## 3.3 差错控制\n\n### 差错类型\n- **单个比特错误**\n- **突发错误 Burst Error**\n\n### 两种策略\n| 策略 | 名称 | 特点 |\n|------|------|------|\n| 纠错码 | Forward Error Correction, FEC | 增加冗余，接收方直接纠正，适合高误码率信道 |\n| 检错码 | Error Detection Code | 只检测错误，要求重传，适合可靠信道 |\n\n### 海明距离 Hamming Distance\n两个码字不同比特的个数。\n- 要检测 $d$ 个错误，需要海明距离 $\\ge d+1$\n- 要纠正 $d$ 个错误，需要海明距离 $\\ge 2d+1$\n\n---\n\n## 3.4 海明码 Hamming Code\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter3-1\n\n海明码可以纠正单个比特错误。\n\n### 校验位数量\n若数据位为 $m$，校验位为 $r$，则需满足：\n$$\nm + r + 1 \\le 2^r\n$$\n\n常见对应关系：\n| m | r | n = m + r |\n|---|---|-----------|\n| 1 | 2 | 3 |\n| 4 | 3 | 7 |\n| 11 | 4 | 15 |\n| 26 | 5 | 31 |\n\n### 校验位位置\n编号为 $2^k$ 的位置是校验位：1, 2, 4, 8, 16, ...\n\n### 校验集合\n- P1：位置 1, 3, 5, 7, 9, 11, ...\n- P2：位置 2, 3, 6, 7, 10, 11, ...\n- P4：位置 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14, 15, ...\n- P8：位置 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, ...\n\n### 纠错方法\n接收方检查每个校验位，若错误则将其编号加到计数器中，计数器值即为错误位位置。\n\n### 例题\n**题目**：原始数据为 `10101111`，采用偶校验海明码，纠正单比特错误，求海明码。\n\n**解析**：\n1. $m = 8$，由 $m + r + 1 \\le 2^r$ 得 $r = 4$。\n2. 排列为：P1 P2 D1 P3 D2 D3 D4 P4 D5 D6 D7 D8\n3. 计算各校验位（偶校验）：\n   - P1 = D1⊕D2⊕D4⊕D5⊕D7 = 1⊕0⊕1⊕1⊕1 = 0\n   - P2 = D1⊕D3⊕D4⊕D6⊕D7 = 1⊕1⊕1⊕1⊕1 = 1\n   - P3 = D2⊕D3⊕D4⊕D8 = 0⊕1⊕1⊕1 = 1\n   - P4 = D5⊕D6⊕D7⊕D8 = 1⊕1⊕1⊕1 = 0\n4. 海明码为：`0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1`\n\n---\n\n## 3.5 循环冗余校验 CRC\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter3-1\n\nCRC 将比特串看作多项式，用模 2 运算进行除法。\n\n### 计算步骤\n1. 设生成多项式 $G(x)$ 的最高次为 $r$，在原始数据后补 $r$ 个 0。\n2. 用模 2 除法除以 $G(x)$ 对应的比特串。\n3. 余数即为 CRC 校验位，替换补的 $r$ 个 0。\n\n### 模 2 运算\n加法、减法、乘法都按位异或（XOR）进行，不进位不借位。\n\n### 例题\n**题目**：数据 `10110`，生成多项式 $G(x) = x^3 + x + 1$，求最终发送比特序列。\n\n**解析**：\n1. $G(x)$ 对应比特串：`1011`（$x^3 + x + 1$），$r = 3$。\n2. 数据后补 3 个 0：`10110000`\n3. 模 2 除法：\n   ```\n   10110000 ÷ 1011\n   ```\n   计算得余数为 `111`。\n4. 最终发送序列：`10110111`\n\n---\n\n## 3.6 滑动窗口协议\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter3.2\n\n滑动窗口协议用于实现流量控制和可靠传输。\n\n### 基本概念\n- **发送窗口**：已发送未确认的帧集合。\n- **接收窗口**：允许接收的帧集合。\n- **捎带确认 Piggybacking**：将确认信息附加在反向数据帧中。\n\n### 三种协议对比\n| 协议 | 发送窗口 | 接收窗口 | 特点 |\n|------|----------|----------|------|\n| 1位滑动窗口 | 1 | 1 | 停等协议，简单低效 |\n| Go-Back-N | $\\le 2^n - 1$ | 1 | 出错后重传从错误帧开始的所有帧 |\n| Selective Repeat | $\\le 2^{n-1}$ | $\\le 2^{n-1}$ | 只重传丢失帧，接收方缓存乱序帧 |\n\n> 注意：序列号用 $n$ 位时，最大序列号 $MAX\\_SEQ = 2^n - 1$。\n\n### 信道利用率\n停等协议：\n$$\nU = \\frac{T_f}{T_f + R}\n$$\n其中 $T_f$ 为帧发送时间，$R$ 为往返传播时延。\n\n流水线协议：\n$$\nU = \\frac{W \\cdot T_f}{T_f + R}\n$$\n\n### Go-Back-N 与 Selective Repeat 对比\n| 特性 | Go-Back-N | Selective Repeat |\n|------|-----------|------------------|\n| 发送方缓存 | 较大 | 较大 |\n| 接收方缓存 | 1 | 较大 |\n| 重传量 | 大 | 小 |\n| 适用场景 | 低误码率信道 | 高误码率/卫星信道 |\n\n---\n\n## 3.7 HDLC 与 PPP\n\n### HDLC 帧格式\n```\n| Flag | Address | Control | Information | FCS | Flag |\n```\n\n- **Flag**：`01111110`，标识帧边界。\n- **Address**：地址字段。\n- **Control**：控制字段，区分 I/S/U 帧。\n- **FCS**：帧校验序列，通常为 CRC。\n\n### PPP 帧格式\n- 字符定向，使用字节填充。\n- 包含 Flag、Address、Control、Protocol、Payload、FCS。\n- 典型应用：拨号上网、ADSL。\n\n---\n\n## 3.8 典型例题与解析\n\n### 例题1：比特填充\n**题目**：数据比特流为 `01111110 01111100`，采用 HDLC 的零比特填充后是什么？\n\n**解析**：\n发送方遇到 5 个连续 1 后插入一个 0：\n- `01111110` → `011111010`\n- `01111100` → `011111000`\n结果：`011111010 011111000`\n\n### 例题2：Go-Back-N 与 Selective Repeat 窗口\n**题目**：若序列号用 8 位表示：\n1. Go-Back-N 的最大发送窗口是多少？\n2. Selective Repeat 的最大接收窗口是多少？\n\n**解析**：\n1. Go-Back-N：$W_{send} \\le 2^8 - 1 = 255$\n2. Selective Repeat：$W_{recv} \\le 2^{8-1} = 128$\n"
    },
    {
      "phase_num": 4,
      "phase_name": "介质访问控制子层与局域网",
      "wiki_filename": "ch4_mac_lan.md",
      "wiki_content": "# 第4章 介质访问控制子层与局域网\n\n## 4.1 MAC 子层概述\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter4-1 / Chapter4-2 / Chapter4-3\n\n在广播网络中，多个站点共享同一信道，需要**介质访问控制（Medium Access Control, MAC）**协议来决定谁可以使用信道。\n\n### 信道分配方式\n| 方式 | 特点 |\n|------|------|\n| 静态分配 | FDM/TDM，资源固定，效率低 |\n| 动态分配 | 按需使用，竞争或预约 |\n\n### 动态分配的五点假设\n1. **站模型**：N 个独立站点，生成帧后阻塞直到发送成功。\n2. **单信道假设**：所有站共享一条信道。\n3. **冲突假设**：两帧同时发送会冲突，需重传。\n4. **连续/时隙时间**：帧可在任意时刻或只在时隙开始时发送。\n5. **载波侦听/非载波侦听**：发送前是否检测信道。\n\n---\n\n## 4.2 ALOHA 协议\n\n### Pure ALOHA\n- 想发就发。\n- 冲突危险期为 $2T$（$T$ 为帧时）。\n- 吞吐量：\n  $$\n  S = G e^{-2G}\n  $$\n- 最大吞吐量：当 $G = 0.5$ 时，$S_{max} \\approx 0.184 = 18.4\\%$。\n\n### Slotted ALOHA\n- 时间分为等长时隙，帧只能在时隙开始时发送。\n- 冲突危险期为 $T$。\n- 吞吐量：\n  $$\n  S = G e^{-G}\n  $$\n- 最大吞吐量：当 $G = 1$ 时，$S_{max} = 1/e \\approx 0.368 = 36.8\\%$。\n\n---\n\n## 4.3 CSMA 协议\n\nCSMA（Carrier Sense Multiple Access）核心思想：**先听后发**。\n\n| 类型 | 特点 |\n|------|------|\n| 非坚持 CSMA | 信道忙时等待随机时间再侦听，减少冲突但延迟大 |\n| 1-坚持 CSMA | 信道忙时持续侦听，空闲立即发送，冲突概率高 |\n| p-坚持 CSMA | 信道空闲时以概率 p 发送，以概率 1-p 延迟 |\n\n### CSMA/CD\nCSMA with Collision Detection：**先听后发、边发边听**。\n\n- 发送数据同时检测信道，若检测到冲突立即中止并发送干扰信号（jam signal）。\n- 采用**二进制指数退避算法**选择重传时间。\n\n### 冲突窗口\n设最远两端传播时延为 $\\tau$，则冲突检测最长需要 $2\\tau$ 时间。\n\n### 最小帧长\n以太网要求帧发送时间 $\\ge 2\\tau$，以保证发送方在帧发送完之前能检测到冲突。\n\n10 Mbps 以太网：\n$$\nL_{min} = 10\\ \\text{Mbps} \\times 2\\tau = 64\\ \\text{bytes}\n$$\n\n---\n\n## 4.4 以太网 Ethernet\n\n### IEEE 802.3 命名规则\n例如 `10Base-T`：\n- `10`：速率 10 Mbps\n- `Base`：基带传输\n- `T`：双绞线（Twisted Pair）\n\n### 曼彻斯特编码\n- 每个比特中间都有跳变，便于同步。\n- 1：高→低；0：低→高（或相反定义）。\n- 波特率是比特率的 2 倍。\n\n### 以太网帧格式（DIX / IEEE 802.3）\n```\n| 前导码 | 目的地址 | 源地址 | 类型/长度 | 数据 | 填充 | FCS |\n```\n\n- 最小帧长：64 字节\n- 最大帧长：1518 字节\n- 数据字段：46 ~ 1500 字节\n\n### MAC 地址\n- 48 位，前 24 位为厂商代码（OUI），后 24 位为设备号。\n- 示例：`00-60-8C-01-28-12`\n\n### 二进制指数退避\n第 $i$ 次冲突后，等待 $0$ 到 $2^i - 1$ 个时隙时间，$i \\le 10$ 后冻结在 1023，16 次后放弃。\n\n---\n\n## 4.5 二层交换与网桥\n\n### 网桥 Bridge\n- 连接多个 LAN，根据 MAC 地址转发帧。\n- **自学习**：根据源 MAC 地址建立转发表。\n- **泛洪 Flooding**：目的地址未知时向除入端口外所有端口转发。\n- **转发规则**：\n  - 源端口和目的端口相同 → 丢弃\n  - 源端口和目的端口不同 → 转发\n  - 目的端口未知 → 泛洪\n\n### 生成树协议 Spanning Tree\n防止网桥环路，通过选举根网桥、计算无环路径。\n\n### 交换机 Switch\n- 多端口的网桥。\n- 每个端口是一个独立的冲突域。\n- 支持全双工，消除冲突。\n\n### VLAN\n虚拟局域网，可按端口、MAC 地址、协议类型划分，提高安全性和灵活性。\n\n---\n\n## 4.6 典型例题与解析\n\n### 例题1：CSMA/CD 最小帧长\n**题目**：CSMA/CD 网络带宽 200 Mbps，最大距离 100 米，信号速度 200 m/μs，求最小帧长。\n\n**解析**：\n1. 往返传播时延：\n   $$\n   2\\tau = \\frac{2 \\times 100}{200\\ \\text{m}/\\mu\\text{s}} = 1\\ \\mu\\text{s}\n   $$\n2. 最小帧长：\n   $$\n   L_{min} = 200\\ \\text{Mbps} \\times 1\\ \\mu\\text{s} = 200\\ \\text{bits} = 25\\ \\text{bytes}\n   $$\n\n### 例题2：曼彻斯特编码\n**题目**：画出比特串 `1010` 的曼彻斯特编码波形。\n\n**解析**：\n假设 1 = 高→低，0 = 低→高：\n```\n1: 高 低\n0: 低 高\n1: 高 低\n0: 低 高\n```\n每个比特中间都有一次跳变。\n"
    },
    {
      "phase_num": 5,
      "phase_name": "网络层：路由算法与IP地址",
      "wiki_filename": "ch5_network_layer.md",
      "wiki_content": "# 第5章 网络层：路由算法与IP地址\n\n## 5.1 网络层概述\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter5-1 ~ Chapter5-5\n\n网络层的核心任务是将分组从源主机传输到目的主机，跨越多个网络。\n\n### 主要功能\n- **路由选择 Routing**：确定分组传输路径。\n- **分组转发 Forwarding**：根据路由表将分组从输入端口转发到输出端口。\n\n### 服务类型\n| 类型 | 特点 | 代表 |\n|------|------|------|\n| 面向连接 | 先建立虚电路，分组按序到达 | X.25、ATM |\n| 无连接 | 每个分组独立路由 | IP |\n\n### 子网类型\n- **虚电路子网 Virtual-Circuit Subnet**\n- **数据报子网 Datagram Subnet**\n\n---\n\n## 5.2 路由算法\n\n### 静态路由 vs 动态路由\n| 特性 | 静态路由 | 动态路由 |\n|------|----------|----------|\n| 配置方式 | 管理员手动配置 | 路由协议自动学习 |\n| 适用场景 | 小型稳定网络 | 大型变化网络 |\n| 开销 | 小 | 大 |\n\n### 最优化原理与汇集树\n- **最优化原理**：若 J 在 I 到 K 的最优路径上，则 J 到 K 的路径也最优。\n- **汇集树 Sink Tree**：到某个目的节点的所有最优路径形成的树。\n\n### Dijkstra 最短路径算法\n**步骤**：\n1. 初始化：源节点距离为 0，其他节点距离为 ∞。\n2. 每次选择距离最小的未访问节点加入集合。\n3. 更新其邻居节点的距离。\n4. 重复直到所有节点都被访问。\n\n### 距离向量路由 DV\n每个路由器维护到所有目的地的距离向量，与邻居交换并更新：\n$$\nd_{ij} = \\min_x (d_{ix} + d_{xj})\n$$\n\n典型协议：**RIP**，以跳数作为度量，最大 15 跳。\n\n#### DV 的问题\n- **计数到无穷 Count to Infinity**\n- **路由环路 Routing Loop**\n- **收敛慢**\n\n### 链路状态路由 LS\n每个路由器：\n1. 发现邻居\n2. 测量链路代价\n3. 构造链路状态分组 LSP\n4. 泛洪 LSP\n5. 用 Dijkstra 计算最短路径\n\n典型协议：**OSPF**，使用带宽作为度量。\n\n### BGP\n- **边界网关协议 Border Gateway Protocol**\n- 用于自治系统 AS 之间\n- 基于路径向量，考虑策略\n\n---\n\n## 5.3 IP 地址\n\n### IPv4 地址结构\n32 位，分为网络号和主机号，常用点分十进制表示。\n\n### 地址分类\n| 类别 | 首字节范围 | 网络位 | 主机位 | 默认掩码 |\n|------|------------|--------|--------|----------|\n| A | 0 ~ 127 | 8 | 24 | 255.0.0.0 |\n| B | 128 ~ 191 | 16 | 16 | 255.255.0.0 |\n| C | 192 ~ 223 | 24 | 8 | 255.255.255.0 |\n| D | 224 ~ 239 | 组播 | - | - |\n| E | 240 ~ 255 | 保留 | - | - |\n\n### 特殊地址\n| 地址 | 含义 |\n|------|------|\n| 0.0.0.0 | 默认路由 / 本网络本主机 |\n| 255.255.255.255 | 本地广播 |\n| 网络号全 0、主机号全 0 | 网络地址 |\n| 网络号全 0、主机号全 1 | 直接广播地址 |\n| 127.0.0.1 | 回环地址 |\n\n### 私有地址\n| 类别 | 范围 |\n|------|------|\n| A | 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 |\n| B | 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 |\n| C | 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 |\n\n---\n\n## 5.4 子网划分\n\n### 子网掩码\n子网掩码用于区分 IP 地址中的网络位和主机位。\n- 网络位和子网位对应掩码为 1\n- 主机位对应掩码为 0\n\n### CIDR\n无类别域间路由 Classless Inter-Domain Routing：\n- 用前缀长度表示网络位，如 `202.38.197.0/24`。\n- 支持路由聚合，减少路由表项。\n- 匹配时选择**最长前缀**。\n\n### 子网计算\n对于网络 `202.38.197.0/24`，若借 2 位主机位作为子网位：\n- 子网数：$2^2 = 4$\n- 每个子网主机数：$2^{8-2} - 2 = 62$\n- 可用主机总数：$4 \\times 62 = 248$\n\n---\n\n## 5.5 其他网络层协议\n\n### ARP\n地址解析协议：IP 地址 → MAC 地址。\n\n### RARP\n反向地址解析协议：MAC 地址 → IP 地址（已很少使用）。\n\n### DHCP\n动态主机配置协议：自动分配 IP 地址。\n\n### ICMP\n互联网控制报文协议：用于错误报告和诊断，如 ping、traceroute。\n\n### NAT/PAT\n网络地址转换：将私有 IP 转换为公有 IP，PAT 还使用端口区分多主机。\n\n---\n\n## 5.6 典型例题与解析\n\n### 例题1：IP 地址分析\n**题目**：IP 地址 172.16.20.200，判断类别、网络地址、广播地址。\n\n**解析**：\n- 172 在 128~191 之间，属于 **B 类**。\n- 默认掩码：255.255.0.0\n- 网络地址：172.16.0.0\n- 广播地址：172.16.255.255\n\n### 例题2：子网划分\n**题目**：网络 IP 202.38.197.0，借 2 位作为子网 ID，可划分多少子网？共多少有效主机地址？\n\n**解析**：\n- 子网数：$2^2 = 4$\n- 每个子网可用主机：$2^{8-2} - 2 = 62$\n- 总有效主机地址：$4 \\times 62 = 248$\n\n### 例题3：CIDR/VLSM 地址分配\n**题目**：ISP 有地址块 172.20.0.0/16，客户需要：\n- 网络 X：2000 台主机\n- 网络 Y：1000 台主机\n- 网络 Z：4000 台主机\n\n用 CIDR/VLSM 分配子网。\n\n**解析**：\n1. 网络 Z 需要 4000 台主机，主机位至少 $\\lceil \\log_2(4000+2) \\rceil = 12$，前缀 /20。\n   - 172.20.0.0/20：可用主机 4094\n2. 网络 X 需要 2000 台，主机位至少 11，前缀 /21。\n   - 172.20.16.0/21：可用主机 2046\n3. 网络 Y 需要 1000 台，主机位至少 10，前缀 /22。\n   - 172.20.24.0/22：可用主机 1022\n\n### 例题4：距离向量更新\n**题目**：路由器 C 收到邻居路由向量：\n- B：(A:5, B:0, C:8, D:12, E:6, F:2)\n- D：(A:16, B:12, C:6, D:0, E:9, F:10)\n- E：(A:7, B:6, C:3, D:9, E:0, F:4)\n\nC 到 B/D/E 的延迟分别为 6/3/5，更新 C 的距离向量。\n\n**解析**：\n经由 B：\n- A: 6+5=11, B: 6+0=6, C: 6+8=14, D: 6+12=18, E: 6+6=12, F: 6+2=8\n\n经由 D：\n- A: 3+16=19, B: 3+12=15, C: 3+6=9, D: 3+0=3, E: 3+9=12, F: 3+10=13\n\n经由 E：\n- A: 5+7=12, B: 5+6=11, C: 5+3=8, D: 5+9=14, E: 5+0=5, F: 5+4=9\n\n取最小值：\n- C 到各目的地的距离向量：(A:11, B:6, C:0, D:3, E:5, F:8)\n- 下一跳：(B, B, -, D, E, B)\n"
    },
    {
      "phase_num": 6,
      "phase_name": "传输层：UDP与TCP",
      "wiki_filename": "ch6_transport_layer.md",
      "wiki_content": "# 第6章 传输层：UDP与TCP\n\n## 6.1 传输层概述\n\n> 🟢 **来自资料**：课件 Chapter6\n\n传输层是协议层次结构的核心，为应用进程提供**端到端**的通信服务。\n\n### 为什么需要传输层？\n- 网络层由运营商路由器控制，用户无法保证服务质量。\n- 传输层在用户主机上实现，可提供额外的可靠性、流量控制等。\n\n### 服务类型\n| 类型 | 代表 | 特点 |\n|------|------|------|\n| 无连接 | UDP | 不建立连接，开销小，不可靠 |\n| 面向连接 | TCP | 三次握手建立连接，可靠传输 |\n\n---\n\n## 6.2 UDP\n\n### 特点\n- 无连接、不可靠。\n- 开销小，首部仅 8 字节。\n- 适合一次请求-一次响应的应用，如 DNS。\n\n### UDP 首部格式\n```\n| 源端口 16位 | 目的端口 16位 |\n| 长度 16位   | 校验和 16位   |\n```\n\n- **长度**：包括首部和数据，单位为字节。\n- **校验和**：可选；真正计算结果为 0 时存储为全 1。\n- 校验和计算时使用**伪首部**，包含 IP 地址等信息。\n\n### 端口范围\n- 0 ~ 255：知名端口\n- 256 ~ 1023：应用端口\n- 1024 ~ 65535：自由/动态端口\n\n---\n\n## 6.3 TCP\n\n### 特点\n- 面向连接、可靠、全双工、点对点。\n- 提供字节流服务，而非消息流。\n\n### TCP 首部格式\n重要字段：\n- **源端口 / 目的端口**：各 16 位\n- **序列号 Seq**：32 位，标识字节流位置\n- **确认号 Ack**：32 位，期望收到的下一个字节序号\n- **首部长度**：4 位，单位为 32 位字\n- **控制位**：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN\n- **窗口大小**：16 位，用于流量控制\n- **校验和**：16 位，含伪首部\n- **选项**：如最大报文段长度 MSS、窗口扩大因子等\n\n### 控制位含义\n| 标志 | 含义 |\n|------|------|\n| SYN | 同步，建立连接 |\n| ACK | 确认号有效 |\n| FIN | 释放连接 |\n| RST | 重置连接 |\n| PSH | 立即交付数据 |\n| URG | 紧急指针有效 |\n\n### 三次握手\n1. 客户端 → 服务器：SYN = 1, seq = x\n2. 服务器 → 客户端：SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack = x + 1\n3. 客户端 → 服务器：ACK = 1, seq = x + 1, ack = y + 1\n\n### 四次挥手\n1. 主动方 → 被动方：FIN = 1, seq = u\n2. 被动方 → 主动方：ACK = 1, ack = u + 1\n3. 被动方 → 主动方：FIN = 1, seq = w\n4. 主动方 → 被动方：ACK = 1, ack = w + 1\n\n### 流量控制\nTCP 使用**滑动窗口**进行流量控制：\n- 接收方通过 Window Size 字段告知发送方自己的接收能力。\n- 发送方不能发送超过窗口大小的数据。\n\n### 拥塞控制（补充）\n- **慢开始 Slow Start**\n- **拥塞避免 Congestion Avoidance**\n- **快重传 Fast Retransmit**\n- **快恢复 Fast Recovery**\n\n> 🟡 AI补充，可能与你老师讲的不完全一致\n\n---\n\n## 6.4 可靠传输机制\n\n### 确认与重传\n- 接收方发送 ACK 确认已正确接收的数据。\n- 发送方超时未收到 ACK 则重传。\n\n### Nagle 算法\n- 减少小分组数量。\n- 当数据以一次一个字节的方式到达时，先发送第一个字节，其余缓存直到确认收到。\n\n### 糊涂窗口综合征 Silly Window Syndrome\n接收方每次只读取少量数据，导致窗口更新很小。解决方案：\n- **Clark 解法**：接收方不发送小窗口更新。\n- 发送方也避免发送过小的报文段。\n\n---\n\n## 6.5 UDP vs TCP 对比\n\n| 特性 | UDP | TCP |\n|------|-----|-----|\n| 连接 | 无连接 | 面向连接 |\n| 可靠性 | 不可靠 | 可靠 |\n| 有序性 | 不保证 | 保证 |\n| 流量控制 | 无 | 有 |\n| 拥塞控制 | 无 | 有 |\n| 首部开销 | 8 字节 | 20+ 字节 |\n| 传输方式 | 数据报 | 字节流 |\n| 适用场景 | DNS、视频流、游戏 | HTTP、FTP、邮件 |\n\n---\n\n## 6.6 典型例题与解析\n\n### 例题1：TCP 序列号与确认号\n**题目**：TCP 连接中，客户端发送的第一个字节序列号为 100，发送了 200 字节数据，求服务器确认号。\n\n**解析**：\n服务器期望收到的下一个字节序号为：\n$$\n100 + 200 = 300\n$$\n确认号为 300。\n\n### 例题2：TCP 三次握手\n**题目**：简述 TCP 三次握手过程。\n\n**解析**：\n1. SYN：客户端请求建立连接，携带初始序列号 ISN。\n2. SYN-ACK：服务器确认并请求建立连接，携带自己的 ISN 和期望的下一个序号。\n3. ACK：客户端确认，连接建立完成。\n\n### 例题3：UDP 校验和\n**题目**：为什么 UDP 校验和计算要使用伪首部？\n\n**解析**：\n伪首部包含源 IP、目的 IP、协议号和 UDP 长度，用于验证 UDP 数据报是否被送到了正确的目的地和正确的协议，增加传输可靠性。\n"
    }
  ],
  "quiz_bank": [
    {
      "id": "ch1_q1",
      "chapter": 1,
      "type": "choice",
      "question": "OSI参考模型中，数据链路层对应TCP/IP模型中的哪一层？",
      "options": [
        "A. 网络接口层",
        "B. 网际层",
        "C. 传输层",
        "D. 应用层"
      ],
      "answer": "A",
      "explanation": "OSI的数据链路层和物理层对应TCP/IP模型的网络接口层。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "OSI模型",
        "TCP/IP模型"
      ]
    },
    {
      "id": "ch1_q2",
      "chapter": 1,
      "type": "true_false",
      "question": "在OSI模型中，协议是垂直的，服务是水平的。",
      "answer": false,
      "explanation": "协议是对等层之间水平方向的规则，服务是上下层之间垂直方向的功能。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "协议与服务"
      ]
    },
    {
      "id": "ch1_q3",
      "chapter": 1,
      "type": "subjective",
      "question": "简述OSI七层模型各层名称及主要功能。",
      "answer": "应用层（网络服务接口）、表示层（数据格式/加密/压缩）、会话层（会话管理）、传输层（端到端可靠传输）、网络层（路由与寻址）、数据链路层（成帧与差错控制）、物理层（比特流传输）。",
      "keywords": [
        "应用层",
        "表示层",
        "会话层",
        "传输层",
        "网络层",
        "数据链路层",
        "物理层"
      ],
      "explanation": "按从上层到下层的顺序记忆，每层职责独立。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "OSI模型"
      ]
    },
    {
      "id": "ch2_q1",
      "chapter": 2,
      "type": "subjective",
      "question": "信道带宽为10 kHz，要达到300 kbps数据率，求最小信噪比（dB）。",
      "answer": "由香农定理 C = H log2(1+S/N)，代入得 300000 = 10000 log2(1+S/N)，log2(1+S/N)=30，1+S/N=2^30≈1.07×10^9，S/N≈1.07×10^9，SNR(dB)=10log10(S/N)≈90.3 dB。",
      "keywords": [
        "香农定理",
        "信噪比",
        "dB"
      ],
      "explanation": "先由香农定理求S/N，再转换为dB。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "香农定理"
      ]
    },
    {
      "id": "ch2_q2",
      "chapter": 2,
      "type": "subjective",
      "question": "信道带宽100 kHz，SNR=255，用香农定理求最大信道容量（kbps）；并求达到该容量所需的最少离散电平数。",
      "answer": "(1) C = 100000 × log2(1+255) = 100000 × 8 = 800000 bps = 800 kbps。(2) 由奈奎斯特定理 C = 2H log2 V，800000 = 200000 log2 V，log2 V=4，V=16。",
      "keywords": [
        "香农定理",
        "奈奎斯特定理",
        "离散电平"
      ],
      "explanation": "第一问用香农定理，第二问用奈奎斯特定理反求V。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "香农定理",
        "奈奎斯特定理"
      ]
    },
    {
      "id": "ch2_q3",
      "chapter": 2,
      "type": "subjective",
      "question": "16-QAM调制，信号速率28 kbaud，求系统的比特率。",
      "answer": "16-QAM每个符号携带 log2(16)=4 比特。比特率 = 28 kbaud × 4 = 112 kbps。",
      "keywords": [
        "QAM",
        "波特率",
        "比特率"
      ],
      "explanation": "比特率 = 波特率 × 每个符号的比特数。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "调制",
        "波特率与比特率"
      ]
    },
    {
      "id": "ch2_q4",
      "chapter": 2,
      "type": "subjective",
      "question": "QAM-64系统有多少种不同信号？若数据率为4 kbps，对应的波特率是多少？",
      "answer": "QAM-64有64种不同信号。每个符号携带 log2(64)=6 比特。波特率 = 4000 / 6 ≈ 666.7 baud。",
      "keywords": [
        "QAM-64",
        "波特率"
      ],
      "explanation": "QAM-N 有 N 种信号，每个符号 log2 N 比特。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "调制"
      ]
    },
    {
      "id": "ch3_q1",
      "chapter": 3,
      "type": "subjective",
      "question": "用字符计数法解码比特流（十六进制）：03 CA 93 04 30 01 3C。",
      "answer": "03 表示第一帧长度为3字节：03 CA 93；接下来 04 表示第二帧长度为4字节：04 30 01 3C。",
      "keywords": [
        "字符计数法",
        "成帧"
      ],
      "explanation": "第一个字节是帧长度字段，包含自身。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "成帧"
      ]
    },
    {
      "id": "ch3_q2",
      "chapter": 3,
      "type": "subjective",
      "question": "采用带位填充的标志法，接收到的数据为 00111110 01111100 00111110 00111000，请还原原始消息。",
      "answer": "删除5个连续1后的0：00111110 → 00111110（已是标志01111110）；按位填充规则还原：0011111 0 011111 0 00011111 0 000111000。原始消息为：001111101111100011111000111000（需按老师课上具体约定调整）。",
      "keywords": [
        "位填充",
        "标志法"
      ],
      "explanation": "发送方在5个连续1后插入0，接收方删除该0。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "成帧",
        "位填充"
      ]
    },
    {
      "id": "ch3_q3",
      "chapter": 3,
      "type": "subjective",
      "question": "海明码系统（m=7, r=3），接收到的码字（从左到右位置1~7）为 1011010，判断是否正确；若错误请纠正。",
      "answer": "位置1,2,4为校验位。P1覆盖1,3,5,7：1⊕1⊕0⊕0=0，错；P2覆盖2,3,6,7：0⊕1⊕1⊕0=0，错；P4覆盖4,5,6,7：1⊕0⊕1⊕0=0，错。错误位置 = 1+2+4=7，将第7位0改为1，纠正为1011011。",
      "keywords": [
        "海明码",
        "校验位",
        "纠错"
      ],
      "explanation": "将错误校验位编号相加得到错误位位置。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "海明码"
      ]
    },
    {
      "id": "ch3_q4",
      "chapter": 3,
      "type": "subjective",
      "question": "CRC生成多项式 G(x)=x^3+x+1，原始数据 10110，求最终发送比特序列。",
      "answer": "G(x)对应1011，r=3。数据后补3个0得10110000。10110000 mod 2 除以 1011 得余数111。最终发送序列：10110111。",
      "keywords": [
        "CRC",
        "生成多项式",
        "模2除法"
      ],
      "explanation": "用模2除法求余数，将余数附加在原数据后。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "CRC"
      ]
    },
    {
      "id": "ch3_q5",
      "chapter": 3,
      "type": "subjective",
      "question": "Go-Back-N协议，序列号用8位表示：(1)最大发送窗口是多少？(2)同样序列号长度下，Selective Repeat的最大接收窗口是多少？",
      "answer": "(1) Go-Back-N最大发送窗口 = 2^8 - 1 = 255。(2) Selective Repeat最大接收窗口 = 2^(8-1) = 128。",
      "keywords": [
        "Go-Back-N",
        "Selective Repeat",
        "窗口大小"
      ],
      "explanation": "GBN发送窗口≤2^n-1，SR接收窗口≤2^(n-1)。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "滑动窗口"
      ]
    },
    {
      "id": "ch4_q1",
      "chapter": 4,
      "type": "subjective",
      "question": "画出比特串 1010 的曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码波形。",
      "answer": "曼彻斯特：1=高→低，0=低→高，每个比特中间有跳变。差分曼彻斯特：每比特开始是否有跳变表示0/1，中间必有跳变（具体定义按老师约定）。",
      "keywords": [
        "曼彻斯特编码",
        "差分曼彻斯特"
      ],
      "explanation": "曼彻斯特用中间跳变表示比特，同时提供同步。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "编码"
      ]
    },
    {
      "id": "ch4_q2",
      "chapter": 4,
      "type": "subjective",
      "question": "CSMA/CD网络带宽200 Mbps，最大距离100米，信号速度200 m/μs，求最小帧长。",
      "answer": "往返传播时延 2τ = 2×100/200 = 1 μs。最小帧长 = 200 Mbps × 1 μs = 200 bits = 25 bytes。",
      "keywords": [
        "CSMA/CD",
        "最小帧长",
        "冲突窗口"
      ],
      "explanation": "最小帧长保证发送方在发送完帧前能检测到冲突。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "CSMA/CD"
      ]
    },
    {
      "id": "ch4_q3",
      "chapter": 4,
      "type": "true_false",
      "question": "交换机的一个端口就是一个冲突域。",
      "answer": true,
      "explanation": "交换机每个端口独立，每个端口是一个独立的冲突域。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "交换机",
        "冲突域"
      ]
    },
    {
      "id": "ch4_q4",
      "chapter": 4,
      "type": "choice",
      "question": "纯ALOHA的最大信道利用率约为多少？",
      "options": [
        "A. 18.4%",
        "B. 36.8%",
        "C. 50%",
        "D. 100%"
      ],
      "answer": "A",
      "explanation": "纯ALOHA S=Ge^{-2G}，G=0.5时最大，S≈0.184。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "ALOHA"
      ]
    },
    {
      "id": "ch5_q1",
      "chapter": 5,
      "type": "subjective",
      "question": "用Dijkstra算法计算以节点A为根到所有节点的最短路径（提供具体图时按图计算）。",
      "answer": "初始化A距离为0，其他为∞。每次选择距离最小未访问节点加入集合，并松弛邻居。重复直到所有节点访问完毕。",
      "keywords": [
        "Dijkstra",
        "最短路径",
        "汇集树"
      ],
      "explanation": "Dijkstra是贪心算法，适用于非负权图。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "路由算法"
      ]
    },
    {
      "id": "ch5_q2",
      "chapter": 5,
      "type": "subjective",
      "question": "路由器C收到来自B、D、E的距离向量：B(A:5,B:0,C:8,D:12,E:6,F:2)，D(A:16,B:12,C:6,D:0,E:9,F:10)，E(A:7,B:6,C:3,D:9,E:0,F:4)。C到B/D/E的延迟为6/3/5，更新C的距离向量。",
      "answer": "经由B：(11,6,14,18,12,8)；经由D：(19,15,9,3,12,13)；经由E：(12,11,8,14,5,9)。取最小得C的距离向量：(A:11,B:6,C:0,D:3,E:5,F:8)，下一跳：(B,B,-,D,E,B)。",
      "keywords": [
        "距离向量",
        "RIP",
        "路由更新"
      ],
      "explanation": "对每个目的地，计算经各邻居的距离并取最小值。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "距离向量路由"
      ]
    },
    {
      "id": "ch5_q3",
      "chapter": 5,
      "type": "subjective",
      "question": "IP地址172.16.20.200属于哪一类？网络地址和广播地址是什么？",
      "answer": "172在128~191之间，属于B类。默认掩码255.255.0.0，网络地址172.16.0.0，广播地址172.16.255.255。",
      "keywords": [
        "IP分类",
        "网络地址",
        "广播地址"
      ],
      "explanation": "B类地址前16位为网络号，后16位为主机号。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "IP地址"
      ]
    },
    {
      "id": "ch5_q4",
      "chapter": 5,
      "type": "subjective",
      "question": "网络IP 202.38.197.0，借2位作为子网ID，可划分多少子网？共多少有效主机IP？",
      "answer": "子网数=2^2=4。每个子网主机位=8-2=6，可用主机=2^6-2=62。总有效主机=4×62=248。",
      "keywords": [
        "子网划分",
        "CIDR"
      ],
      "explanation": "借n位得2^n个子网，每子网可用主机=2^(主机位)-2。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "子网划分"
      ]
    },
    {
      "id": "ch5_q5",
      "chapter": 5,
      "type": "subjective",
      "question": "ISP有地址块172.20.0.0/16，客户需X:2000主机、Y:1000主机、Z:4000主机。用CIDR/VLSM分配子网。",
      "answer": "Z需4000主机→/20（4094主机）：172.20.0.0/20；X需2000主机→/21（2046主机）：172.20.16.0/21；Y需1000主机→/22（1022主机）：172.20.24.0/22。",
      "keywords": [
        "CIDR",
        "VLSM",
        "子网分配"
      ],
      "explanation": "按主机数从大到小分配，保证地址连续便于聚合。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "CIDR"
      ]
    },
    {
      "id": "ch6_q1",
      "chapter": 6,
      "type": "choice",
      "question": "UDP校验和是必需的吗？",
      "options": [
        "A. 必须计算",
        "B. 可选，不计算时填0",
        "C. 可选，不计算时填全1",
        "D. 不需要校验和"
      ],
      "answer": "B",
      "explanation": "UDP校验和可选，不计算时填0；真正计算结果为0时存储为全1。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "UDP"
      ]
    },
    {
      "id": "ch6_q2",
      "chapter": 6,
      "type": "subjective",
      "question": "简述TCP三次握手过程。",
      "answer": "1) 客户端发SYN=1,seq=x；2) 服务器回SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1；3) 客户端发ACK=1,seq=x+1,ack=y+1。连接建立。",
      "keywords": [
        "TCP",
        "三次握手",
        "SYN",
        "ACK"
      ],
      "explanation": "三次握手交换初始序列号，防止历史连接请求造成错误。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "TCP连接"
      ]
    },
    {
      "id": "ch6_q3",
      "chapter": 6,
      "type": "subjective",
      "question": "为什么TCP需要流量控制？如何实现？",
      "answer": "防止发送方发送过快导致接收方缓冲区溢出。通过TCP首部中的窗口大小字段，接收方告知发送方当前可接收字节数，发送方据此调整发送窗口。",
      "keywords": [
        "流量控制",
        "滑动窗口"
      ],
      "explanation": "窗口大小是接收方剩余的接收缓冲区空间。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "TCP流量控制"
      ]
    },
    {
      "id": "ch6_q4",
      "chapter": 6,
      "type": "choice",
      "question": "下列哪个应用最适合使用UDP？",
      "options": [
        "A. 文件传输",
        "B. DNS查询",
        "C. 电子邮件",
        "D. 网页浏览"
      ],
      "answer": "B",
      "explanation": "DNS一次请求一次响应，对实时性要求高，适合UDP。",
      "source": "teacher",
      "knowledge_points": [
        "UDP应用"
      ]
    }
  ]
}