计算机网络汇总-参考.doc

1 简要定义一下基本技术1、 高性能计算(HPC)：(High performance computing， 缩写HPC) 指通常使用很多处理器（作为单个机器的一部分）或者某一集群中组织的几台计算机（作为单个计 算资源操作）的计算系统和环境。2、 高吞吐量计算（HTC）:HTC范式更关注于高通量计算。高通量计算主要应用于被百万以上用户同时使用的互联网搜索和Web服务。性能目标因而转移到测量高吞吐量或单位时间内任务完成数。HTC技术不仅需要提高批处理任务速度，在很多数据和企业计算中心还要考虑突发问题开销、能量节约、安全和可靠性。(此答案待议)3、 TCP/IP协议：中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP、UDP协议组成。4、 下一代互联网：基于IPV6技术的互联网。由于IPV4本身的局限性（地址枯竭、地址结构不合理、不提供安全性、缺乏服务质量），提出了更快、更安全、更及时、更方便、更可管理、更有效的IPV6协议。5、 虚拟机：指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。6、 公有云和私有云：公有云：通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云，公有云一般可通过 Internet 使用，可能是免费或成本低廉的，公有云的核心属性是共享资源服务。这种云有许多实例，可在当今整个开放的公有网络中提供服务。私有云(Private Clouds)：是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。该公司拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。私有云可部署在企业数据中心的防火墙内，也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所，私有云的核心属性是专有资源。7、 物联网：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换的网络，可实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理8、 Ad hoc网络：是一种无基础设施的自组织的无线移动网络（mobile Ad hoc network,MANET）9、 Wi-Fi:一种基于IEEE 802.11无线传输的规范的可以将多种终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。 10、RFID:射频识别，RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。2 简要回答以下问题2.1 谈谈大数据与云计算的关系第一：大数据和云计算之间是相辅相成，相得益彰的关系。大数据挖掘处理需要云计算作为平台，而大数据涵盖的价值和规律则能够使云计算更好的与行业应用结合并发挥更大的作用。第二：大数据是云计算的两大核心内容之一。即为大可粒度应用（主要是大数据应用）提供大规模计算能力。第三：大数据的信息隐私保护是云计算大数据快速发展和运用的重要前提。没有信息安全也就没有云服务的安全。2.2 大数据的关键技术是什么大数据采集与预处理、大数据存储及管理、大数据计算模式与系统、大数据分析与挖掘、大数据可视化计算、大数据隐私与安全、大数据应用技术3 描述下列三个云计算模型3.1 什么是IaaS？给出一个例子。答：IaaS，基础架构即服务，也称基础设施即服务。通过互联网提供“基础的计算资源”，包括处理能力、存储空间、网络等，用户能从中申请到硬件或者虚拟硬件，包括裸机或者虚拟机，然后在上面安装操作系统或其他应用程序。典型的应用有亚马逊的AWS（Amazon Wed Serrices）、OpenStack、OpenNebula、Eucalyptus、CloudStack等。3.2 什么是PaaS？给出一个例子。答：PaaS，平台即服务。把计算环境、开发环境等平台作为一种服务通过互联网提供给用户。用户能从中申请到一个安装了操作系统以及支撑应用程序运行所需要的运行库等软件的物理机或虚拟机，然后在上面安装其他应用程序，但不能修改已经预装好的操作系统和运行环境。典型的应用有Google APPEngine、F、微软的Azure等。3.3 什么是SaaS？给出一个例子。答：SaaS，软件即服务。通过互联网，为用户提供软件及应用程序的一种服务方式。应用软件安装在厂商或者服务供应商那里，用户可以通过网络以租凭的方式来使用这些软件，而不是购买，比较常见的模式是提供一组账号或密码。典型的应用有：Google Doc、S、Oracle CRM On Demand、Office Live Workspace、IBM Lotus Live、Zoho、Zimbra等。4 IEEE802.11与IEEE802.15.4有什么异同？答：前者与后者都是无线网络中的相关协议，都是用于无线网络传播的协议，使用两种协议都可以让目标用户可以在一定范围内自由移动，也可以固定。对于IEEE802.15.4网络是指在同一区域内使用相同无线信道并通过IEEE802.15.4标准相互通信的一组设备的集合。IEEE802.15.14和IEEE802.11都定义了物理层和MAC层，具体信道上有差异。对于IEEE 802.15.4描述了低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议。与前者相同采用带冲突避免的载波侦听多路访问（Carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA-CA）的信道访问机制，支持星型和点到点两种拓扑结构，支持ACK机制以保证可靠传输。但相对于前者，后者的传播速率比较低，有20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四种不同的传输速率。在网络中采取两种地址方式：16位地址和64位地址，16位地址是有协调器分配的，其64位地址是全球唯一的扩展地址，低功耗机制，信道能量检测，链路质量指示，为此前者比后者更耗能，但是传播速率更快，时效更高。不过，后者常用于物联网设备的连接。5 移动结点的注册过程（1） 在外地网络上通过接收到的代理通告报文获取转交地址（2） 向家乡代理注册，通告它的当前转交地址（3） 当上一次注册生存期满时，更新注册表项（4） 当返回家乡网络时，进行注销，删除注册表项。6 无线局域网的组成构件无线主机、无线链路、基站、网络基础设施7 移动IP需要实现什么功能？（1） 代理发现过程。通过代理发现，移动结点可以判断它的当前位置，并得到一个转交地址。（2） 注册过程。通过注册，移动结点想外地代理请求服务，并通知家乡代理它的转交地址。（3） 路由技术。当移动结点连接在外地链路上时，对他发出的或发往它分组进行路由的机制。8 试述TCP和UDP中端口的作用端口是传输层的一个非常重要的概念，应用层的各种应用进程通过相应的端口与传输层进行交互。发送方的应用进程发送一个数据时，它使用端口将数据交给传输层，实现传输层的复用功能；接收方的传输层通过端口将数据提交给应用进程，实现传输层的分用功能。根据提供服务类型的不同，端口分为两种，一种是TCP端口，一种是UDP端口。计算机之间相互通信的时候，分为两种方式：一种是发送信息以后，可以确认信息是否到达，也就是有应答的方式，这种方式大多采用TCP协议；一种是发送以后就不管了，不去确认信息是否到达，这种方式大多采用UDP协议。对应这两种协议的服务提供的端口，也就分为TCP端口和UDP端口。有的应用层协议使用TCP端口号进行通信，有的应用层协议使用UDP端口号进行通信。不管TCP还是UDP，都含有网络服务必须的源端口和目的端口信息，以建立和实现网络传输服务,用来做传输数据，建立和实现网络传输服务。主要是区分服务类别和在同一时间进行多个会话。一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等，这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的。9 若一个网络的子网掩码为48，则问每个子网能够连多少台主机？这是29位比特的子网掩码，剩下3位，也就是有8个IP地址，但是有两个作为了网络地址和广播地址，所以只有6个能分配个主机。答案是能连接6个主机。(48 转换成二进制 1111111.111111.111111.11111000 所以主机有3位，主机数的公式是 23-2（减去全0和全1的情况）=6，因而能连6台。)10 射频和视频有什么不同？PPT上：(只有两个的定义)射频表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz300GHz之间。射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。视频（Video）泛指将一系列静态影像以电信号的方式加以捕捉、纪录、处理、储存、传送与重现的各种技术。连续的图像变化每秒超过24帧（frame）画面以上时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别单幅的静态画面；看上去是平滑连续的视觉效果，这样连续的画面叫做视频。网上：射频是包含有图像和声音信息的高频信号，图像采用调幅方式，声音采用调频方式，然后用高频载波发射出去，需要复杂的解调电路才能还原出图像和声音，而视频信号是没有经过调制，图像跟声音各自独立传输，不需要复杂的解调电路，就能还原出图像和声音，所以视频的图像和声音质量要好于射频。11 画出IEEE 802.15.4的星型拓扑结构图12 简述MapReduce算法的原理MapReduce是一种并行编程模式，这种模式使得软件开发者可以轻松地编写出分布式并行程序。在Hadoop的体系结构中，MapReduce是一个简单易用的软件框架，基于它可以将任务分发到由上千台商用机器组成的集群上，并以一种高容错的方式并行处理大量的数据集，实现Hadoop的并行任务处理功能。MapReduce框架是由一个单独运行在主节点上的JobTracker和运行在每个集群从节点上的TaskTracker共同组成的。主节点负责调度构成一个作业的所有任务，这些任务分布在不同的从节点上。主节点监控它们的执行情况，并且重新执行之前失败的任务；从节点仅负责由主节点指派的任务。当一个Job被提交时，JobTracker接收到提交作业和配置信息之后，就会将配置信息等分发给从节点，同时调度任务并监控TaskTracker的执行。13 简述HDFS体系结构HDFS采用了主从（Master/Slave）结构模型，一个HDFS集群是由一个NameNode和若干个DataNode组成的。其中NameNode作为主服务器，管理文件系统的命名空间和客户端对文件的访问操作；集群中的DataNode管理存储的数据。HDFS允许用户以文件的形式存储数据。从内部来看，文件被分成若干个数据块，而且这若干个数据块存放在一组DataNode上。NameNode执行文件系统的命名空间操作，比如打开、关闭、重命名文件或目录等，它也负责数据块到具体DataNode的映射。DataNode负责处理文件系统客户端的文件读写请求，并在NameNode的统一调度下进行数据块的创建、删除和复制工作。图1-3给出了HDFS的体系结构。NameNode和DataNode都被设计成可以在普通商用计算机上运行。这些计算机通常运行的是GNU/Linux操作系统。HDFS采用Java语言开发，因此任何支持Java的机器都可以部署NameNode和DataNode。一个典型的部署场景是集群中的一台机器运行一个NameNode实例，其他机器分别运行一个DataNode实例。当然，并不排除一台机器运行多个DataNode实例的情况。集群中单一的NameNode的设计则大大简化了系统的架构。NameNode是所有HDFS元数据的管理者，用户数据永远不会经过NameNode。14 网络管理的五大功能是什么，简单描述其功能。1、故障管理 故障管理是网络管理中最基本的功能之一。用户都希望有一个可靠的计算机网络，当网络中某个部件出现问题时，网络管理员必须迅速找到故障并及时排除。2、计费管理 用来记录网络资源的使用，目的是控制和检测网络操作的费用和代价，它对一些公共商业网络尤为重要。3、配置管理 配置管理同样重要，它负责初始化网络并配置网络，以使其提供网络服务。4、性能管理 不言而喻，性能管理估计系统资源的运行情况及通信效率情况。5、安全管理 安全性一直是网络的薄弱环节之一，而用户对网络安全的要求有相当高。15 什么是网络管理对象，什么是MIB？网络管理对象一般包括路由器，交换机，HUB等。近年来，网络管理对象有扩大化的趋势，即把网络中几乎所有的实体：网络设备，应用程序，服务器系统，辅助设备如UPS电源等都作为被管对象。给网络系统管理员提供一个全面系统的网络视图。管理信息库(MIB)是TCP/IP网络管理协议标准框架的内容之一，MIB定义了受管设备必须保存的数据项、允许对每个数据项进行的操作及其含义，即管理系统可访问的受管设备的控制和状态信息等数据变量都保存在MIB中。16 简述SNMP体系结构简单网络管理协议(SNMP)在体系结构分为被管理的设备、 SNMP管理器和SNMP代理三个部分。被管理的设备是网络中的一个节点，有时被称为网络单元，被管理的设备可以是路由器、网管服务器、交换机、网桥、集线器等。每一个支持SNMP的网络设备中都运行着一个SNMP代理，它负责随时收集和存储管理信息，记录网络设备的各种情况，网络管理软件再通过SNMP通信协议查询或修改代理所记录的信息。SNMP代理是驻留在被管理设备上的网络管理软件模块，它收集本地计算机的管理信息并将这些信息翻译成兼容SNMP协议的形式。SNMP管理器通过网络管理软件来进行管理工作。网络管理软件的主要功能之一，就是协助网络管理员完成管理整个网络的工作。网络管理软件要求SNMP代理定期收集重要的设备信息，收集到的信息将用于确定独立的网络设备、部分网络或整个网络运行的状态是否正常。SNMP管理器定期查询SNMP代理收集到的有关设备运转状态、配置及性能等的信息。17 网络管理的基本模型是什么，包含哪四个要素？ISO定义的网络管理模型：n 组织模型：描述网管系统的组成部分与结构。n 信息模型：描述网管系统的对象命名与结构。n 通信模型：描述网管系统使用的网管协议。n 功能模型：描述网管系统的主要功能。网络管理是指运营、管理与维护一个网络，以及提供网络服务所需的各种活动的总称网络管理的定义可概括为OAM&P(四个要求？)O：运营（Operation）A：管理（Administration）M：维护（Maintenance）P：提供（Provisioning）18 什么是对象标识的词典顺序。要求熟悉TCP连接表的标识符。词典顺序：对象标识符是整数序列,这种序列反映了该对象在MIB中的逻辑位置.根据对象标识符的词典顺序，对于标量对象，对象标识符所指的下一个实例就是对象的值。19 SNMPV1的优点和不足是什么？SNMPV1 是一种简单的请求 / 响应协议。网络管理系统发出一个请求，管理器则返回一个响应。这一行为的实现是通过使用四种协议操作中的其中任一种完成的。这四种操作分别是 GET、GETNEXT、SET和TRAP。SNMPv1应用比较点单，集中管理模式.SNMPv1的局限性：（1）由于轮询不适合管理很大的网络（2）不适合检索大量数据（3）陷入报文是没有应答的（4）只提供简单的团体名认证（5）不直接向被管理设备发送命令（6）MIB-2支持的管理对象是有限的（7）不支持管理站之间的通信20 SNMP支持哪四种操作，两种格式的SNMP PDU有什么区别？答:SNMP支持get、get-next、set、trap四种操作。第一种PDU格式中包括PDU类型、请求标识符、差错状态、差错索引、变量绑定表。第二种trappdu中包括PDU类型、制造商ID、代理地址、通用陷阱、特殊陷阱、时间戳、变量绑定表。21 MIB-2主要包含哪些组？答:MIB-2包含11个功能组，分别是系统组、接口组、地址转换组、IP组、ICMP组、TCP组、UDP组、EGP组、传输组、SNMP组、CMOT组。22 解释名词：AP;BSS;ESS;暴露站;隐藏站。答:BSS:指的是基本服务集（basic service set），IEEE 802.11标准规定无线局域网的最小构件。一个基本服务集包括一个基站和若干个移动节点。ESS:指的是扩展的服务集（extended service set），将基本服务集通过AP连接到一个主干分配系统，然后再接入到另一个基本服务集，就构成一个扩展的服务集。AP:在IEEE802.11的术语中，基本服务集内的基站叫做接入点（access point）隐藏站：在接收站点的覆盖范围内，而在发送站点的覆盖范围外的站点。暴露站：在发送站点通信范围内，而在接收站通信范围外的站点。23 CSMA/CA的工作原理：当某个站点（源站点）有数据要发送的时候，物理层执行信道载波侦听功能，检测信道是否空闲。若信道空闲，原站点在等待DIFS时间之后，若信道依然空闲（即信道在DIFS时间内一直空闲），则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧，若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。当有一对站点在发送数据帧的时候，所有其他站点都设置网络分配向量NAV，表明这段时间内信道忙，都不能利用信道发送数据。24 IEEE802.11如何使用RTS和CTS来预约信道源站点在发送数据帧之前先发送一个短的控制帧，叫做请求发送（request to send）RTS帧，它包括源地址、目的地址和这次通信（包括相应的确认帧）所需的持续时间。若信道空闲则目的站就发送一个响应控制帧，叫做允许发送（clear to send，CTS）帧，它包括这次通信所需的持续时间，（从RTS帧中将此持续时间复制到CTS帧中）。源站点收到CTS帧后就可以发送数据帧。25 Ad hoc网络具有哪些主要特点：1、自组织：Ad hoc 网络可以不需要任何预先架设的无线通信基础设施，所以结点通过分层的协议体系与分布式算法，来协调每个节点各自的行为。结点可以快速、自主和独立地组网。对等结构：Ad hoc 网络是一种对等结构网络、网络中的所有节点的地位平等，没有专门用于分组路由和转发路由 。任何结点可以随时加入或者离开网络，任何结点的故障不会影响整个网络系统的工作。多跳路由由于每个结点的无线发射功率的限制，因此每个结点的覆盖范围都有限。在有限发射功率之外的结点之间通信，必须通过中间结点的多条转发来完成。因为Ad hoc不需要使用路由器，所以分组转发由多跳结点之间按照路由协议协同完成。结点移动引起拓扑动态变化由于Ad hoc网络允许结点根据自己的需要开启或关闭，并且允许结点在任何时间，以任何速度向任何方向移动，同时受结点的地理位置、无线通信信道发射功率、天线覆盖范围，以及信道之间干扰等因素的影响，使得结点之间的通信关系会不断发生变化，造成Ad hoc网络拓扑结构的动态变化。要保证Ad hoc网络的正常工作，就必须采取特殊的路由协议实现方法。Ad hoc网络的路由协议需要在拓扑结构动态变化的条件下提供正确的路由。另外，结点的移动对信道接入协议也有一定的影响。当一对结点在通信的时候，某个或某些移动结点可能会进入接受结点的通讯范围，这类结点被称为入侵节点。入侵节点可能会发送或正在发送数据帧，从而有可能引起冲突。考虑到结点移动的影响，Ad hoc网络也存在隐藏站或者暴露站的问题，需要为Ad hoc网络设计专门的信道接入技术和路由协议。2、 无线传输的局限与结点能量的局限性因为无线信道的传输带宽比较窄，部分结点可能采用单项传输信道，同时无线信道易受干扰和窃听，因此Ad hoc网络的安全性、可扩展性必须采取特殊的技术加以保证，同时，由于移动结点必须具有携带方便、轻便灵活的特点，因此在CPU、内存与整体外部尺寸上都有比较严格的限制。移动结点一般使用电池来充电，每个节点中的电池容量有限，结点能量有限。因此，必须采用节约能量措施，以延长结点工作时间。26 什么是按需路由协议？什么是表驱动路由协议按需路由协议，又称反应式路由协议或被动路由，是一种当需要时才进行路由发现的路由选择方式。与主动路由协议相比，按需路由协议中的节点平时并不实时地维护网络路由。只有节点有数据要发送时才激活路由发现机制。这时，源结点在网络中发起路由查找过程，找到相应的路由后，才开始发送分组。为了提高效率，结点可以将找到的路由保存在缓存中，以便后续发送数据时使用。表驱动路由协议，又被称为先应式路由协议或主动路由协议，是一种基于表格的路由协议。其路由发现策略类似于传统的路由协议。在主动路由协议中，网络的每一个结点都要周期性地向其它结点发送最新的路由信息，并且每一个结点都要保存一个或更多的路由表，用来存储到达网络中所有其他结点的路由信息。当网络拓扑结构发生变化时，结点就在全网内广播路由更新报文，收集到更新报文的结点更新自己的表格，以维护一致、及时、准确的路由信息。27 解释名词（加粗名词）移动结点：是一个主机或路由器，它常在网络或网络间改变它的接入点位置。一个移动结点可以改变它的网络接入点，但不需要改变它的IP地址，并且能利用它的IP地址继续与其他结点保持通信。一个移动结点在它的家乡网络上有一个长期的IP地址。这个IP地址常称为移动结点的。家乡地址，也是移动结点的永久地址，家乡地址的管理与其它固定结点的永久IP地址一样。当移动结点离开家乡网络时它就会有一个转交地址与之相关联。转交地址反映了移动结点当前接入的网络，是移动结点当前位置的标识，由移动结点的外地网络分配，随位置而变化。外地链路是网络前缀与移动结点家乡地址网络前缀不同的链路。与移动结点通信的结点称为通信对端。代理ARP是路由器代表某些不能应答ARP请求的主机发出ARP应答的地址解析功能。28 移动IP需要实现什么功能？移动IP能使移动主机不需要改变它的IP地址就能够收发IP分组，也不需要修改相关路由器的路由表信息，并能够在结点移动时保持其所有正在进行的通信，并且移动对网络应用和高层协议是透明的。29 什么是移动IP隧道技术为了使目的地址为移动结点家乡地址的分组在结点漫游时也能被移动结点接收到，移动IP隧道技术将通信对端发送给移动结点的IP分组再用IP首部将其封装，使此分组能通过标准的IP路由技术到达移动结点访问的外地网络，在经过解封装后递交给移动结点。30 试比较IPv6双协议栈、隧道、网络地址和协议转换这三种技术的特点。双协议栈结点既支持IPv4协议，也支持IPv6协议，使得这两个协议可以再同一个网络中共存；隧道技术可以使IPv6分组封装在IPv4分组中，这样，IPv6分组在IPv4网络中传送得以实现；网络地址和协议转换技术可以直接转换两种不同协议分组的相应字段，从而达到两种协议互通的目的。31 试说明IPV6技术的特点？（1）地址空间。IPv6地址长度为128位，可以最多有2128=3.41038个IPv6地址。（2）全球可达性。连接到因特网上的每个设备都分配有一个唯一的全球可达地址。（3）编制层次等级。编址采用多层等级结构，每层都有助于聚合IP地址空间，增强地址分配功能。（4）路由聚合。IPv6地址空间足以给ISP和组织机构分配大块地址。（5）多重地址。IPv6拥有巨大的地址空间，能够为一个组织同时分配多个前缀。（6）无状态地址自动配置。IPv6地址无状态自动配置支持即插即用，不需要任何手动配置，也不需要任何服务器，就可以配置IPv6地址。（7）重新编址。在IPv6中，把重新编址设计得很稳定。（8）多播技术。IPv6不使用ARP广播，而使用多播进行替代。（9）任播功能。任播是指向提供同一服务的所有服务器都能识别的通用地址发送IP分组，路由控制系统将将该分组送至最近的服务器。（10）高效首部。较少的IPv6首部字段、固定长度；IPv6首部64位对齐，能直接对内存存取；无校验和字段；中间路由器不处理分片；首部具有40B的固定长度。（11）流标识。源结点可以使用流标识字段来请求对一个特定的分组序列进行处理。（12）扩展首部。IPv6使用扩展首部管理首部的可选字段，而不使用选项字段。（13）移动性。任何IPv6结点在需要时都能使用移动IP。（14）安全性。在IPv6的每种实现中都包含IPsec，使得IPv6因特网具潜在的端到端的安全性。（15）平稳过渡。IPv4向IPv6的过渡技术已经设计好，IPv4和IPv6能够在相同的链路层技术上同时使用。32 试说明IPv6地址编址技术(第3章)32.1 IPV6地址表示形式（1）首选IPV6地址表示形式 冒号16进制 0