计算机网络答案 山东大学期末考题目答案

第一章 概述 1 3 试从多个方面比较电路交换 报文交换和分组交换的主要优缺点 答 1 电路交换 电路交换是一种必须经过 建立连接 通话 释放链接 三个步骤的一条 专用物理通路 从建立连接开始 通讯就一直占用信道资源 直到释放 它具有实施性强 时延小 交换设备成本低的优点 同时 其线路利用效率低 通信效率低 不同类型终端 之间不可通讯 电路交换适用于信息量大 较长的报文 2 报文交换 报文交换本质上也是存储转发方式 但是它将整个报文从一个结点传到 下一个 它的优点是中继电路利用率高 可以多个用户同时在一条线路上传送 缺点在于 报文信息量大 时延长 且占用交换机内存较大 不具有实时性 它适用于报文较短 实 时性较低的通讯 3 分组交换 分组交换是将报文分组 在每个分组之前加上地址信息 通过路由器经 接收 存储 再转发到下一个接口 直到将分组传到目标地址 再去掉地址信息将其重组 为完整报文 在分组传输的过程中动态分配传输宽带 逐段占用通信链路 多个分组数可 同时传送 它传输效率高 且保证数据传输有很高可靠性 同时分组排队会造成时延 但 比报文交换小 且成本较高 1 12 因特网的两大组成部分 边缘部分与核心部分 的特点是什么 他们的工作方式各有 什么特点 答 边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成 由用户直接使用 进行通信和资源共享 核心部分 是由大量网络和连接这些网络的路由器组成 主要为边缘部分服务提供连通性 和交换 边缘部分不同终端上的程序通信方式有客户 服务器方式和对等方式 客户 服务 器方式指进行通讯的双方中一方为服务请求方 一方为服务提供方 客户向服务器发送远 程服务请求 因此客户程序必须知道服务器程序地址 而服务器只需要被动接受请求 不 需要知道客户程序地址 但需要强大硬件和高级操作系统支持 对等方式是双方均可既为 服务提供者 也可以为服务请求者 网络核心部分要想网络边缘部分提供连通性和交换 起关键作用的是路由器 其任务是转 发收到的分组 使得边缘部分的每一个终端都能够向其他主机通信 1 14 计算机网络有哪些常用的性能指标 答 1 速率 连结在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率 单位为 b s 其 中 b 为 bit 表示一个二进制数字 比特是计算机中数据量的单位 2 带宽 带宽本来指的是某个信号具有的频带宽度 单位为赫 由于通信的主干线传送的 是模拟信号 所以 带宽表示通信线路允许通过的信号频带范围 表示在单位时间内 从 网络中的某一点到另一点所能通过的 最高数据率 单位是比特每秒 3 吞吐量 表示单位时间内通过某个网络口的数据量 经常用于对现实世界中的网络的一 种测量 以便知道实际上到底有多少数据量能通过网络 4 时延 时延指数据从网络的一段传送到另一端所需要的时间 有以下几个部分组成 2 1 发送时延 从主机发送数据帧的第一个比特算起 到该帧的最后一个比特发送完毕所 需要的时间 2 传播时延 电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间 3 处理 时延 主机或路由器在收到分组是处理分组所需要的时间 4 排队时延 分组经过路由器 时要在输入队列中排队等待处理 路由器确定了下一个接口后 还要排队等待转发 5 时延带宽积 时延带宽积 传播时延 带宽 表示链路所能容纳的比特数 6 往返时间 RTT 自发送方发送数据开始 到发送方接收到来自接收方的确认所经历的 时间 7 利用率 分为信道利用率和网络利用率 信道利用率指某信道由百分之几的时间是有数 据在传输的 网络利用率指所有信道利用率的加权平均值 1 24 试述五层协议的网络体系结构的要点 包括各层的主要功能 答 综合 OSI 和 TCP IP 的优点 采用一种原理体系结构 五层结构由上到下依次为 应 用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 应用层通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 应用层定义的是应用进程间 通信和交互的规则 传输层 为两个通信中的进程提供通用的数据传输服务 传输层有复用和分用之分 复用 指多个应用进程可以同时使用下面运输层的服务 分用就是 运输层把收到的信息分别交 付上面应用层中的相应进程 传输层主要使用传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP 网络层 负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务 发送数据时 网络层把运输层产 生的报文或用户数据报封装成分组进行传送 另一个功能是选择合适的路由器 是分组能 够顺利找到目的主机 数据链路层 数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧 frame 在两个 相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输 物理层 物理层的任务就是透明地传输比特流 指实际电路传送后比特流不发生变化 还要考虑如何识别并用合适的电压表示二进制码 此外 物理层还要确定连接电缆的插头 应当有多少根脚以及各个脚如何连接 第二章 物理层 2 01 物理层要解决什么问题 物理层的主要特点是什么 3 1 要解决的主要问题 物理层要尽可能屏蔽掉物理设备 传输媒体和通信手段的不同 使上面的数据链路层感 觉不到这些差异的存在 而专注于完成本曾的协议与服务 确定与传输媒体接口有关的特性 将数据在通信线路上的串行传输方式转变为适用于计算机的并行传输方式 透明地传输比特流 是实际电路传送后比特流不发生变化 给其服务用户 数据链路层 在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流 一般为串行 按顺序传输的比特流 的能力 为此 物理层应该解决物理连接的建立 维持和释放问题 2 特点 由于物理连接的方式很多 传输媒体的种类也很多 因此 具体的物理协议相当复杂 没有按 OSI 的抽象模型制定一套新的物理层协议 而是沿用已存在的物理规程 将物理 层确定为描述与传输媒体接口的机械 电气 功能和规程特性 2 03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用 答 一个数据通信系统可划分为三大部分 源系统 或发送端 传输系统 或传输网络 和目的系统 或接收端 源系统一般包括以下两个部分 源点 源点设备产生要传输的数据 例如正文输入到 PC 机 产生输出的数字比特流 发送器 通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输 例如 调 制解调器将 PC 机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号 接收器 接收传输系统传送过来的信号 并将其转换为能够被目的设备处理的信息 例如 调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号 并将其转换成数字比特流 终点 终点设备从接收器获取传送过来的信息 计算机 调制解调器调制解调器 计算机 数字比特流 数字比特流 模拟信号模拟信号 正文 正文 源点 发送器传输系统接收器 终点 输入 信息 输入 数据 发送的 信号 接收的 信号 输出 数据 输出 信息 源系统 传输系统 目的系统 数据通信系统 数据通信系统的模型 公用电话网 4 2 05 物理层的接口有哪几个特性 各包含什么内容 答 1 机械特性 指明接口所用的接线器的形状和尺寸 引线数目和排列 固定和锁定 装置等等 2 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围 3 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意 4 规程特性 说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序 2 13 为什么要使用信道复用技术 常用的信道复用技术有哪些 答 信道的复用目的在于将不同的计算机连接到相同的信道上 以共享信道资源 在一条 传输介质上传输多个信号 提高线路的利用率 降低网洛成本 常用 频分复用 就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带 或称子信道 每一个子信道传输 1 路 信号 频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和 同时为了保证各子信道中所传 输的信号互不干扰 应在各子信道之间设立隔离带 频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作 每一路信号传输时可不 考虑传输时延 时分复用 就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片 简称时隙 并将这些时隙分配 给每一个信号源使用 每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输 时分复用技术 的特点是时隙事先规划分配好且固定不变 优点是时隙分配固定 便于调节控制 适于数字信息的传输 缺点是当某信号源没有数据 传输时 它所对应的信道会出现空闲 而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道 因此 会降低线路的利用率 2 15 码分 CDMA 为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会相 互干扰 这种复用方法有何优缺点 答 一个 CDMA 系统中不同站之间通讯时 它们有固定的特殊的码片 每个站发送的是本 站码片和数据彼特乘积 不同站之间码片正交 当 A 站要接收 B 站发送的数据时 A 站必 须知道 B 站的码片序列 A 站用 B 站的码片序列与其接收到的未知信号做内积运算 来源 不是 B 站的信号将被过滤 内积相关项为 0 故只能得到 B 站所发的信号 个用户之间 不会干扰 这种复用方法的优点 频谱利用率高 容量大 覆盖范围大 有很强的抗干扰能力 其 频谱类似于白噪声 传送的信号不易被敌人发现 采用 CDMA 可提高通信的话音质量和数 据传输的可靠性 减少对通信的影响 网络成本低 降低手机的平均发射功率等等 5 缺点是 需要为各站分配不同互相正交的码片序列 地域受线路影响 不是每个地方都能 用 安装时间长等 第三章 数据链路层 3 3 网络适配器的作用是什么 网络适配器工作在哪一层 答 网络适配器是用于实现数据链路层和物理层协议的硬件和软件 能够对数据的串行和 并行传输进行转换 并且能够将缓存数据暂时存入内存 工作在物理层和数据链路层 3 4 数据链路层的三个基本问题 帧定界 透明传输和差错检测 为什么都必须加以解决 答 封装成帧 在数据报两端加上首部和尾部可以使得接收方能够从比特流中准确区分一 个帧的开始和结束 同时 在帧的首部和尾部中含有一定的控制信息 只有在数据链路层 中以帧的形式传送数据才能进行差错检验 透明传输 透明传输指的是任何比特组合的数据都可以在数据链路层上传输 畅通无阻 若不实现透明传输 会导致传送中二进制码同定界控制字符的数据被界定为帧的开始或者 结束字符 导致信息遗失 差错检验 数据在传输过程中会发生差错 如果不检验则会大大降低传输的可靠性 利用 循环冗余差错检验可以确保收到的信息都是正确的 提高了可靠性 3 6 PPP 协议的主要特点是什么 为什么 PPP 不使用帧的编号 PPP 适用于什么情况 为 什么 PPP 协议不能使数据链路层实现可靠传输 答 1 特点 1 PPP 提供的是不可靠的数据包服务 2 一条链路上同时支持多种网络层 协议 3 及支持异步链路也支持同步链路 4 用户与 ISP 通信时的简单的数据链路协议 2 PPP 不使用编号因为 帧的编号是为了出错时可以有效地重传 而 PPP 不需要实现 可靠传输 意义不大 原因如下 1 在数据链路层出现差错的概率不大 使用简单的 PPP 合理 2 数据链路层的可靠传输不能保证网络层的传输也可靠 3 通过 CRC 检验 可以保 证无差错接收 3 用于线路质量不太差的情况 4 没有编码和确认机制 无法实现 3 7 计算余数 冗余码 n 除数 n 1 6 被除数 原被除数加 n 个 0 生成多项式 除数 3 13 局域网的主要特点是什么 为什么局域网采用的广播通信通信方式而广域网不采用 呢 答 1 1 网络为一个单位所拥有且地理范围和站点数目都有限 2 具有广播功能 局域 网上的主机可以共享该局域网上硬件和软件资源 3 各设备的位置可以灵活调整 4 提高了 系统的可用性 可靠性 生存性 5 传输速率高 误码率低 采用分布式控制和广播式通 信 2 局域网采用广播通信因为局域网范围较小 所有主机可以通过一条链路共享资源 而 广域网范围广 大面积传播数据会导致数据的无效流动 占用网络的使用率 容易产生广 播风暴 是网络无法正常运行 3 14 常用的局域网的网络拓扑有哪些种类 现在最流行的是哪种结构 为什么早期的以 太网选择总线拓扑结构而不使用星形拓扑结构 但现在却改为使用星形拓扑结构 答 1 星形网 总线型 环形网 树形网 星形最流行 2 早期可靠的星星拓扑贵 人们都认为无源的总线结构更加可靠 但实践证明 连 接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障 而现在专用的 ASIC 芯片的使用增强了星 形结构的可靠性 3 19 以太网使用的 CSMA CD 协议是以争用方式接入到共享信道 这与传统的时分复用 TDM 相比优缺点如何 答 传统时分复用 TDM 是静态分配时隙 均匀高负荷时信道利用率高 低负荷时信道利 用率低 浪费大 CSMA CD 是用户共享信道 低负荷时信道利用率高 高负荷时会造成 冲突 对于局域网来说 连入信道的是相距较进的用户 因此信道较宽 不易冲突 第四章 4 01 网络层向上提供的服务有哪两种 试比较其优缺点 答 面向连接的虚电路服务和数据报服务 虚电路的有点 面向连接 通信前能保证通信所需一切资源 分组首部没有全部目标地 址只有虚电路编号 减少分组开销 在可靠的传输协议下 分组总能按顺序到达 虚电路 服务提供可靠的端到端服务 缺点 通讯前必须建立连接 一次通讯的分组只能沿一条虚电路传送 当结点发生故障时 7 所有通过该节点的虚电路瘫痪 数据报优点 数据包不需要建立连接 每个分组独立选择路由进行转发 某个节点故障不 影响其他结点工作 有较高的可靠性 对路由器要求不高 造价低 缺点 分组到达时可能重复和丢失 提供不可靠的数据传输 每个分组都要有全地址 4 03 作为中间系统 转发器 网桥 路由器和网关都有何区别 答 他们都是将网络互联时所用的中间设备 它们所在层次不同 转发器在物理层 网桥 在数据链路层 路由器在网络层 网关在网络层以上 当中间设备为转发器和网桥时 它们仅仅是把网络扩大了 只有用路由器进行网络连接的 才是网络互连 4 05 IP 地址分为几类 各如何表示 IP 地址的主要特点是什么 答 一个 IP 地址在整个因特网范围内都是唯一的 每个 IP 地址由网络号和主机号两个固 定字段构成 每个 IP 地址 4 个字节长 目前 IP 地址分为 A B C D E 五类 其中 A B C 三 类是单播地址 一对一 ABC 三类地址网络号字段分别是 1 2 3 个字节 反之知己好 字段分别为 3 2 1 个字节 同时在网络号字段的首 1 3 位 其数值分别为 1 10 110 D 类是多播 一对多 地址 E 类保留以后用 它们的四个字节均为主机号 其 顶端四位分别为 1110 1111 特点 1 所有分配到网络号的网络都是平等的 2 一个 IP 地址对应一个主机和一个网络 接口 当主机连接了多个网络是 就有多个 IP 地址 3 IP 地址可以用来指明一个网络的 地址 但是不能反映任何有关主机位置的物理信息 4 由转发器和网桥连接起来的网络是 一个网络 具有相同的网络号 不同的网络必须有路由器连接 4 38 IGP 和 EGP 这两类协议的主要区别是什么 答 一个 ISP 是一个自治系统 因特网把路由选择协议分为两大类 内部网关协议 IGP 只关心本自治系统内如恶化传送数据报 与互联网中其他自治系统使 用协议无关 外部网关协议 EGP 在不同的 AS 边界传递路由信息的协议 不关心 AS 内部使用何种协 议 第五章 5 01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用 运输层的通信和网络层的通信有什么重要 区别 为什么运输层是必不可少的 答 运输层处于面向通信部分的最高层 同时也是用户功能中的最底层 向它上面的应用 层提供服务 8 运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信 但是网络层是为主机之间提供逻辑通讯 数据到达网络层时 只是建立了主机之间的通信 要实现应用之间的通信 必须经过运输 层的复用和分用功能 5 02 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的 UDP 而不用采用可靠的 TCP UDP 在传送数据前不需要建立连接 收到报文后也不需要任何确认 其首部开销小 只有 8 个字节 UDP 没有拥塞控制 即使网络出现拥塞 不会使源主机的发送速率降低 即不 会有太大时延 UDP 支持一对一 一对多 多对一 多对多交互通信 5 03 端口的作用是什么 为什么端口要划分为三种 答 端口用于对 TCP IP 体系中的应用进程进行统一的标志 使运行不同操作系统的计算机 的应用进程能够相互通信 由于计算机之间的通信方式是客户 服务器方式 固端口可以分为两大类 一种是客户端使 用的端口号 由客户进程选择暂时使用 通信完后释放供其他客户进程使用 另一种是服 务器端使用的端口号 其中后一种又可分为熟知端口号和系统端口号 熟知端口号是 0 1023 标记常规的服务进程 登记端口号 数值 1024 49151 标记非常规的服务进程 要 登记 避免重复 5 04 在停止等待协议中 如果收到重复的报文段时不予理睬 即悄悄地丢弃它而其他什 么也没做 是否可行 试举出具体的例子说明理由 答 相当于确认丢失 5 05 在 TCP 的拥塞控制中 什么是慢开始 拥塞避免 快重传和快恢复算法 这里每一 种算法各起什么作用 乘法减小 和 加法增大 各用在什么情况下 答 慢开始指的是在主机刚开始发送报文的时候 将拥塞窗口设置为一个最大报文段 MSS 的数值 在收到每一个对新报文段确认后 将拥塞窗口增加至多一个 MSS 的数值 用这样 的方法逐步增大拥塞窗口使得分组注入网络速率更合理 拥塞避免 当拥塞窗口大于慢开始门限时 使用拥塞避免算法 拥塞窗口的增长速率由慢 开始的指数型增长变为相对较慢的线性增长 快重传 当接收方收到一个失序的报文段时 立即发出重复确认 当发送了三个重复确认 发送端立即重传丢失的报文段 而不需等待该报文段的重传计时器超时 使得发送方能今 早重传未被确认的报文段 快恢复 发送方收到三个重复确认后 立即将慢开始门限减为拥塞窗口一半 并将拥塞窗 口的值设为减半后的慢开始门限的值 开始执行拥塞避免的算法 使得拥塞窗口线性增长 9 乘法减小 当网络出现拥塞时 慢开始门限立即减为拥塞窗口一半 并将拥塞窗口重新设 置为一个最大报文的数值 开启慢开始算法 当网络拥塞出现频繁时 慢开始门限下降很 快 大大减少了分组的发送数量 加法增大 在拥塞避免中拥塞窗口是线性增加的 相对于慢开始的指数型增长来说增长较 缓慢 第六章 6 01 因特网的域名结构是怎么样的