华中科技大学软件学院软件工程硕士2004(秋)级第一学期《计算机网络》试卷答案.doc

华中科技大学软件学院软件工程硕士2004（秋）级第一学期计算机网络试卷答案注意事项：1.本试卷共五大题，满分100分，考试时间150分钟； 2. 请将答案按序号分别写在答题纸上，答在试卷上不得分。一、名词解释（每题1分共10分） 1.1 DNS Domin Name System，域名系统或Domin Name Service，域名服务。域名系统指给Internet上的主机指定域名地址，同时可使其也具有IP地址。域名地址由用户使用并自动转换成可供IP包路由软件使用的数据形式的IP地址。域名服务指实现域名系统的Internet工具。 1.2分组交换是存储转发的一种类型，分组就是将要发送的报文分成长度固定的格式进行存储转发的数据单元，长度固定有利于通信节点的处理。 1.3流量控制流量控制是为了避免发送方发送速率大于接受方接受速率的情况，通过某种反馈机制，限制发送方的发送速率，使发送方的发送速率不超过接受方的接受速率。 1.4差错控制差错控制是为了保证发送方发出的所有的数据帧都能够按照正确的顺序交付给网络层。为了保证可靠传送，常采用的方法是由接受方向发送方提供反馈信息，例如发回特殊的控制帧表示对输入肯定或否定的信息。同时设定计时器，当一个帧完全丢失时重新传送。 1.5 IP地址 IP协议要求所有参加Internet的网络节点要有一个统一规定格式的地址，简称IP地址。在Internet网上，每个网络和每一台计算机都被分配有一个IP地址，这个IP地址在整个Internet网络中是唯一的。IP地址是供全球识别的通信地址。在Internet上通信必须采用这种32位的通用地址格式，才能保证Internet网成为向全球的开放互联数据通信统。它是全球认可的计算机网络标识方法。IP地址可表达为二进制格式和十进制格式。 1.6 URL URL(Uniform Resource Locator)是Internet上对资源的标准编址机制。每一个资源文件无论以何种方式存放在何种服务器上，都有一个唯一的URL地址。URL地址中包含了要访问的资源所在的服务器的地址、访问该资源的方法、该资源在服务器上的路径等信息。用户只要正确地给出一个资源文件的URL地址，服务器就能准确无误地将其找到并且传送给发出查询请求的客户机。 1.7面向连接通信面向连接通信分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。面向连接的通信具有数据的保序性，保证接收数据的顺序与发送数据的顺序一致。 1.8网关网关是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品。它们可以使用不同的格式、通信协议或结构连接起两个系统。网关实际上通过重新封装信息以使它们能被另一个系统读取。为了完成这项任务，网关必须能运行在O S I 模型的几个层上。网关必须同应用通信，建立和管理会话，传输已经编码的数据，并解析逻辑和物理地址数据。 1.9 虚拟局域网虚拟局域网(VLAN)，是指网络中的站点不拘泥于所处的物理位置，而可以根据需要灵活地加入不同的逻辑子网中的一种网络技术。 1.10 虚拟专用网虚拟专用网 (Virtual private network)建立在实在网路(或称物理网路)基础上的一种功能性网路，或着说是一种专用网的组网方式，简称VPN。它向使用者提供一般专用网所具有的功能，但本身却不是一个独立的物理网路；也可以说虚拟专用网是一种逻辑上的专用网路。“虚拟”表明它在构成上有别于实在的物理网路，但对使用者来说，在功能上则与实在的专用网完全相同。二、选择题（每题0.5分共10分) 请将答案分别写在答题纸上，序号为【1】至【20】，答在试卷上不得分。 1. IP层中实现IP分组转发的设备是【C】。（A）中继器 （B）网桥 （C）路由器 （D）网关 2. 域名服务DNS的正向解释【A】。（A）将域名转换为IP地址 （B）将IP地址转换为物理地址（C）将IP地址转换为域名 （D）将域名转换为物理地址 3. TCP是TCP/IP协议簇中的一个协议，它提供的服务是【C】。（A）面向连接、报文方式的 （B）无连接的 （C）面向连接、字节流方式的 （D）不可靠的 4. 目前应用最为广泛的一类局域网是Ethernet网。Ethernet的核心技术是它的随机争用型介质访问控制方法，即【C】。（A）Token Ring （B）Token Bus （C）CSMA/CD （D）FDDI 5. 下面的【B】是广播地址。（A） （B） 55 （C） （D） 6. FDDI采用的传输介质是【D】。（A）双绞铜线 （B）同轴电缆 （C）微波 （D）光纤 7. 当异种局域网相连时需配置【B】设备。（A）网关 （B）网桥 （C）中继器 （D）路由器 8. B类地址的默认子网掩码为【B】：（A） （B） （C） （D）55 9. 在【C】网络中，可以发现使用I P 地址193.12 .176.55 的工作站？（A）类 （B）类 （C） 类 （D） 类 10. 滑动窗口的作用是【A】。（A）流量控制 （B）拥塞控制 （C）路由控制 （D）差错控制 11. Internet属于【D】。（A）对等网 （B）局域网 （C）Novell网 （D）网间网 12. 管理Internet的协议为【B】。（A）ISO/OSI （B）TCP/IP （C）IPX （D）HTTP 13. 域名与【B】一一对应。_ （A）物理地址 （B）IP地址 （C）网络 （D）以上都不是 14. IP地址13用【C】方法表示。（A）十进制 （B）二进制 （C）点分十进制 （D）点分二进制 15. DNS是【C】。（A）网关 （B）路由器 （C）域名服务器 （D）邮件系统 16. 具有多播功能的IP地址是【D】。（A）类 （B）类 （C）类 （D）类 17. 以下属于类地址的IP地址是【C】。（A）8 （B） 7 （C）2 （D）9 18. IP地址55称为【B】。（A）广播地址 （B） 有限广播地址（C）回路地址 （D）“0”地址 19. 关于防火墙的功能，以下【D】描述是错误的。（A）防火墙可以检查进出内部网的通信量 （B）防火墙可以使用应用网关技术在应用层上建立协议过滤和转发功能 （C）防火墙可以使用过滤技术在网络层对数据包进行选择 （D）防火墙可以阻止来自内部的威胁和攻击 20. 下面的【C】加密算法属于对称加密算法。 （A）RSA （B）DSA （C）DES （D）RAS 三、填空题（每空0.5分共10分）请将答案分别写在答题纸上，序号为【1】至【20】，答在试卷上不得分。 1. C/S结构模式是对大型主机结构的一次挑战，其中S表示的是【SERVER】。 2. IEEE 【802.3】 标准定义了CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层规范。 3. 计算机网络层次结构模型和各层协议的集合叫做计算机网络【体系结构】。 4. 描述数据通信的基本技术参数是数据传输速率与【误码率】。 5. 因特网中的每台主机至少有一个IP地址，而且这个IP地址在全网中必须是【惟一】的。 6. 局域网IEEE 802标准将数据链路层划分为介质访问控制子层与【逻辑链路控制】子层。 7. CSMA/CD在网络通信负荷【较低】时表现出较好的吞吐率与延迟特性。 8. IP地址中网络号为127地址是【回送地址】。 9. 有一种攻击不断对网络服务系统进行干扰，改变其正常的作业流程，执行无关程序使系统响应减慢甚至瘫痪。它影响正常用户的使用，甚至使合法用户被排斥而不能得到服务。这种攻击叫做 【拒绝服务】 攻击。 10. 网络协议主要由3个要素组成，它们是语法、语义和 【时序 或 定时关系】 。 11.下图为一个简单的互联网示意图。其中，路由器Q的路由表中到达网络的下一跳步IP地址应为【】 12.有一种域名解析方式，它要求名字服务器系统一次性完成全部名字-地址交换，这种解析方式叫做【递归】解析方式。 13.TCP协议能够提供【可靠】的、面向连接的、全双工的数据流传输服务。 14.如果对明文attack使用密钥为5的恺撒密码加密，那么密文是【FYYFHP】。（密文用大写字母表示） 15.认证技术主要解决网络通信过程中通信双方的【身份】认可。 16. 奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shannon)定理从定量的角度描述了【带宽】与速率的关系。 17.网络管理的目标是最大限度地增加网络的可用时间，提高网络设备的利用率，改善网络性能、服务质量和【安全性】。 18.电子商务应用系统一般是由【CA安全认证】系统、支付网关系统、业务应用系统和用户及终端系统组成。 19.HFC传输网络使用的传输介质为光纤和【同轴电缆】。 20.ATM是以【信元】为数据传输单元的一种分组交换和复用技术。四、简答题（每题5分共30分） 1. 写出ISO/OSI 七层模型的各层名称。试述TCP/IP的分层结构，并与ISO/OSI七层模型相比较。答：ISO/OSI 七层模型中，第一层为物理层；第二层为数据链路层；第三层为网络层；第四层为传送层；第五层为会话层；第六层为表示层；第七层为应用层 TCP/IP模型由低到高分别为 网络接口层、网际层、传输层、应用层。 OSI参考模型和TCP/IP协议体系有很多相似之处。它们都是基于独立的协议栈的概念。而且层的功能也大体相似。除了这些基本的相似点之外，两种体系也有很多差别。 OSI模型有3个主要概念，即服务、接口和协议。因此，OSI模型中的协议比TCP/IP结构中的协议具有更好的隐藏性，在技术发生变化时能相对容易地进行替换。 OSI参考模型没有偏向任何特定协议，因此非常通用。但不利的方面是设计者在协议方面没有太好的经验，因此不知道该把哪些功能放到哪一层最好。ISO没有考虑广泛的网络互连。 OSI与TCP/IP相比，更能将协议层的细节隐藏，由于技术改变，协议也更容易被替代。OSI参考模型的核心设计概念在于：服务、接口和协议的定义。这些设计思想和今天的面相对象的编程思想是一致的。TCP/IP参考模型最初设计并不明确区分服务、接口和协议，尽管后来也有人想把TCP/IP改造成像OSI模型一样。OSI参考模型是在一些协议出现之后设计的，并不是为了适应某一个协议组，而是一种通用的参考模型。 TCP/IP是先有的协议，然后采用参考模型的方式描述TCP/IP协议组，两者之间匹配得很好，而用OSI参考模型不能很好地描述互联网协议族。 OSI模型有7层，而TCP/IP参考模型只有四层。另一个不同是面相连接服务和无连接服务的差别。OSI在网络层既支持面相连接服务也支持无连接服务，但在传输层只支持面相连接的服务。而TCP/IP参考模型在网络层只支持无连接服务，而在传输层既支持面向连接服务也支持无连接服务。 2. 假定TCP使用两次握手替代三次握手来建立连接。也就是说，不需要第三个报文。那么是否可能产生死锁？请举例来说明你的答案。 答：三次握手完成两个重要功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已准备好），也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送与确认。现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子。考虑计算机A和B 之间的通信。假定B 给A 发送一个连接请求分组，A 收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，A 认为连接已经成功的建立了，可以开始发送数据分组。可是，B 在A 的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道A 是否已经准备好，不知道A 建议什么样的序列号用于A 到B 的交通，也不知道A 是否同意A 所建议的用于B 到A交通的初始序列号，B 甚至怀疑A 是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，B 认为连接还未建立成功，将忽略A 发来的任何数据分组，只等待接收连接确认应答分组。而A在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。 3. 什么是帧？简述成帧的四种方式。答：帧是具有一定长度和格式的信息块，一般由一些字段和标志组成。成帧的方式主要有。（1）字节计数法。这种方法以一个特殊字符表征一帧的起始，并以一个专门字段来标明帧内的字节数。接受方可以通过对该特殊字符的识别从位流中区分出帧的起始，并从专门字段中获知该帧中随后跟随的数据字节数，从而可确定出帧的终止位置。由于采用字段计数方法来确定帧的终止边界不会引起数据及其它信息的混淆，因而不必采用任何措施便可实现数据的透明性，即任何数据均可不受限制地传输。（2）使用字符填充的首尾定界符法。该法用一些特定的字符来定界一帧的起始与终止，本节稍后要介绍的BSC规程便是典型例子。为了不使数据信息位中出现的与特定字符相同的字符被误判为帧的首尾定界符，可以在这种数据字符前填充一个转义控制字符（DLE）以示区别，从而达到数据的透明性。（3）使用位填充的首尾定界符法。该法以一组特定的位模式（如01111110）来标志一帧的起始与终止。本节稍后要详细介绍的HDLC规程即采用该法。为了不使信息位中出现的与该特定模式相似的位串被误判为帧的首尾标志，可以采用位填充的方法。如采用特定模式01111110，则对信息位中的任何连续出现的5个“1”，发送方自动在其后插入一个“0”，而接受方则做该过程的逆操作，即每收到连续5个“1”，则自动删去其后所跟的“0”，以此恢复原始信息，实现数据传输的透明性。位填充很容易由硬件来实现，性能优于字符填充方法。（4）违法编码法。该法在物理层采用特定的位编码方法时采用。例如，曼彻斯特编码方法，是将数据位“1”编码成“高-低”电平对，将数据位“0”编码成“低-高”电平对。而“高-高”电平对和“低-低”电平对在数据位中是违法的。可以借用这些违法编码序列来定界帧的起始与终止。局域网IEEE 802标准中就采用了这种方法。违法编码法不需要任何填充技术，便能实现数据的透明性，但它只适用采用冗余编码的特殊编码环境。由于字节计数法中Count字段的脆弱性以及字符填充实现上的复杂性和不兼容性，目前较普遍使用的帧同步法是位填充法和违法编码法。 4. 简要叙述对数字数据用模拟信号进行调制的三种技术。答：三种技术分别是调幅（ASK）、调频（FSK）和调相（PSK）：（1）ASK：用载波频率的不同的振幅来表示数据，该方式容易受增益变化的影响，是一种效率相当低的调制技术。（2）FSK：用载波频率附近的不同频率来表示数据，效率要高于ASK技术。（3）PSK：利用载波信号的相位移动来表示数据，PSK技术具有较强的抗干扰能力，而且比FSK方式更有效。PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用这种技术，可以对传输速率起到加倍的作用。以上各种技术可以组合起来使用。由PSK和ASK结合的相位幅度调制PAM，是解决相移数已达到上限但还要提高传输速率的有效方法。 5. 在TCP/IP协议族的传输层中，有两个不同的传输层协议TCP和UDP，为什么设置这样两种不同的协议，试对它们进行比较。答：TCP和UDP是工作在传输层的因特网协议，其中TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是专门设计用于在不可靠的因特网上提供可靠的、端到端的字节流通信的协议。TCP协议将数据分成可被IP层传输的数据包交IP层传送，或者将从IP层收到的数据包重新组合为完整的消息并进行校验。TCP是面向连接的协议。 UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议。它是TCP/IP协议中的非连接协议。UDP向应用程序提供了一种发送封装的原始IP数据报的方法，并且发送时无需建立连接。它将应用程序产生的数据信息转化成数据包，然后经由IP发送。它不验证消息是否正确发送，其可靠性依赖于产生消息的应用程序自身。 TCP的连接是可靠的，UDP连接是不可靠的。 6. 什么是频分多路复用、时分多路复用和波分多路复用？答：实现在同一条通信线路上传送多路信号的技术叫做多路复用技术。（1）时分多路复用技术是利用时间上离散的脉冲组成相互不重叠的多路信号，广泛应用于数字通信。时分复用是把一个宽的信道分成许多小时间片，让每一个小时间片分别传输一路信号；若干个小时片组成一组，这个组有一个专业名词叫帧。这样按照时间先后顺序一帧一帧的传输，就可以周而复始地用来支持许多路信号的传输了。（2）频分多路复用是将各路信号分别调制到不同的频段进行传输，多用于模拟通信。频分复用。将一个信道内可以传输的带宽按其频谱划分成许多更细小的频段，每一个频段用来传递一路信号，用这种方式共享一个较大带宽的信道的技术为频分复用。频分复用的典型例子有日常的广播电台的播音频道，就是事先分配好，使得许多电台可以同时在空中广播而它们之间信号互不干扰。（3）波分复用技术。波分复用是近年来发展起来的一种共享光纤带宽的技术。在波长和频率之间有着互相转换的关系，所以波分复用实际上就是光波的频段上的一种频分复用，它在光纤中以不同的波长为载波来传递多路信号，这是在光波频率范围内，把不同波长的光波，按一定间隔排列在一根光纤中传送。五、计算画图题（每题5分共40分） 1. 考虑建立一个CSMA/CD网，电缆长1公里，不使用重发器，运行速率为1Gbps。电缆中的信号速度是200000公里/秒。问最小帧长度是多少？ =510-6 s，即5 ，来回路程传播时间为2t =10 。为了能够按照CSMA/CD 答：对于1km 电缆，单程传播时间为1/200000 工作，最小帧的发射时间不能小于10 。以1Gb/s 速率工作，10 可以发送的比特数等于： 因此，最小帧是10 000 bit 或1250 字节长。 2. 一个信号在4kHz的无噪声信道上以数字方式进行传输，每125 采样一次，请问;按照以下的编码方法，每秒钟实际发送多少位？ aCCITT 2.048Mbps 标准 b差分脉码调制（DPCM） c增量调制。答：aCCITT 2.048Mbps 标准用32 个8 位数据样本组成一个125 的基本帧，30 个信道用于传信息，2 个信道用于传控制信号。在每一个4kHz 信道上发送的数据率就是：8*8000=64kbps。 b差分脉码调制（DPCM）是一种压缩传输信息量的方法，它发送的不是每一次抽样的二进制编码值，而是两次抽样的差值的二进制编码。现在相对差值是4 位，所以对应每个4kHz 信道实际发送的比特速率为4*8000=32bps。 c增量调制的基本思想是：当抽样时间间隔s t 很短时，模拟数据在两次抽样之间的变化很小，可以选择一个合适的量化值? 作为阶距。把两次抽样的差别近似为不是增加一个?就是减少一个? 。这样只需用1bit 二进制信息就可以表示一次抽样结果，而不会引入很大误差。因此，此时对应每个4kHz 信道实际发送的数据速率为1*8000=8kHz。 3. 基带传输对二进制数字信号进行编码的三种方法是什么？分别用不归零编码、标准曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码画出1011001的波形图。答：基带传输对二进制数字信号进行编码的三种方法是：（1）不归零编码NRZ（Non_Return to Zero）用负电压表示“0”，用正电压代表“1”。低电平为0伏，高电平为5伏，是TTL电平，可在通信线路上传输计算机的信号。（2）曼切斯特（Manchester）编码。曼切斯特编码在每个二进位中间（0.5周期时）都有跳变，由高电平跳到低电平时代表“0”，由低电平跳到高电平时代表“1”。这些跳变供系统保持同步之用，也可作为本地时钟。（3）微分曼切斯特编码，也称差分曼切斯特编码，是对曼切斯特编码的改进编码。其特点是二进制取值由每位开始的边界是否存在跳变而定。某位的开始边界跳变代表“0”，无跳变代表“1”。 两种曼切斯特编码的最大优点是信号内包含时钟，不含直流成分。只要有信号，在线路上就存在着电平跳变，易于被检测。它们是局域网上常用的编码方式。缺点是编码后信号所需带宽增加一倍。 1011001的波形图如下： 4. 考虑下图所示的子网。使用距离向量路由选择，下列向量刚刚被路由器C收到：来自B：（5，0，8，12，6，2）来自D：（16，12，6，0，9，10）来自E：（7，6，3，9，0，4）路由器C测量得到的到达B、D和E的延时分别等于6、3和5。试问路由器C的新的路由表是什么？请给出所使用的输出线路和所预期的延时。 答：通过B 给出（11，6，14，18，12，8）通过D 给出（19，15，9，3，12，13）通过E 给出（12，11，8，14，5，9）取到达每一目的地的最小值（C 除外）得到：（11，6，0，3，5，8）输出线路是：（B，B，-，D，E，B） 5. 对720个路由器进行分级路由，若采用三级分级结构，则应选择多大的区和簇才能减小路由表的长度？最小的路由表长度可能是多少？答：所谓分级路由，就是将路由器按区（REGION）进行划分，每个路由器只须知道在自己的区内如何为分组选择路由到达目的地的细节，而不用知道其他区的内部结构。对于大的网络，也许两级结构是不够的，还可以把区组合成簇（CLUSTER），把簇再组合成域（ZONE），对于等级式路由，在路由表中对应所有的本地路由器都有一个登录项，所有其他的区（本簇内）、簇（本域内）和域都缩减为单个路由器，因此减少了路由表的尺寸。在本题中，720=9*8*10。当选择8 个簇、9个区，每个区10 个路由器时（或等效形式，例如10 个簇、9 个区，每个区8 个路由器），路由表尺寸最小，此时的路由表尺寸为8+9+10=27。 6. 已知某个C类网，现要将这个网分成几个子网，其中每个子网中的主机数不小于30，如何设计子网及子网掩码使其满足题目的要求？被分成多少子网？每个子网的实际主机ID是多少？IP地址损失多少个？解：要使主机可用ID数不少于30，则加上每个子网都不能使用的全0和全1，子网实际的ID数不少于32。3225，所以作为主机地址的位数可选为5，而C类网IP地址中原主机地址位数为8，所以作为子网地址的位数只乘下三位，有8种状态，但全0和全1都不用作子网号，所以只能分成6 个子网，子网掩码为24。每个子网的实际主机ID是30个。IP地址损失个数为2