通信考试复习(含16题作业--By顾寅20140110版).docx

注：题目答案的主要来源是书、网络、大牛的作业，本着尽量全、尽量准确的原则进行整理汇总，未必准确，欢迎补充完善。斜体字部分是帮助理解的内容或注释。粗体字部分是关键词，答题时不要漏。（希望对大家复习有帮助！祝考试好运！） By 顾寅2014-1-101、 帧中继中为什么没有序列号？【必考】【书P342-345页】帧中继仅工作在物理层和数据链路层，流量控制和差错控制由上层协议提供。帧中继是一种面向连接的虚电路广域网，在两个节点或应用进程之间建立起一个逻辑上的连接或虚电路后，就可以在两个节点之间按照虚电路的顺序发送每一个分组，其节点只对帧进行转发，接受端收到分组的顺序必然与发送端的发送顺序一致，因此接受端无须负责在收集分组后重新进行排序。2、 试从服务、可靠性等方面对UDP、TCP和SCTP三种协议进行比较。【必考】【书P464-498页】UDP:是一种无连接的、不可靠的、面向报文的传输层协议，传输速度快。TCP:是一种面向连接的、可靠的、面向字节流的传输层协议，传输速度慢。SCTP：是一个面向连接的、可靠的传输层协议，它兼有UDP和TCP好的特性。SCTP的一次关联能包含多个流，SCTP关联允许每个端有多个IP地址3、 用图示来描述TCP协议连接的建立和终止的过程。【必考】【书P479-481页】连接建立：三次握手（图见书）连接终止：半关闭、全关闭（图见书）4、 单播地址、多播地址和广播地址之间的区别是什么？【书P448页】单播地址：在单播通信中只有一个源端和一个目的端，源端和目的端的关系是一对一的。IP分组报头中必须有一个目标IP地址。多播地址：在多播通信中，存在一个源端和一组目的端，其关系是一对多的。源地址是一个单播地址，而目的地址是一个组地址。多播地址范围为 至55。广播地址：在广播通信中，源端与目的端的关系是一对所有的。源端只有一个，而目的端是其余所有的主机。广播分组的目标IP全为“1”，即广播地址用IP地址“55”来表示，意味着广播域中的所有主机都将接收并查看该分组。【扩展】广播域、冲突域对应的设备？（没听清老师的意思）5、 交换机和网桥之间的关系？【书P299-304页】交换机分为两层交换和三层交换，三层交换交换机工作在网络层，是路由器的一种，而网桥工作在物理层和数据链路层。二层交换机是一个有许多端口并且有更好（更快）性能的网桥，都具有帧转发、帧过滤和生成树算法功能。6、 无线LAN使用的是什么访问方式？ CSMA/CA的访问方式。【书P251-252页、P282-283页】无线LAN使用CSMA/CA（带冲突避免的载波侦听多路访问）的访问方式。因为隐藏的站点或距离等问题使得无线网络的冲突可能无法检测到，所以不采用CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）方式而采用避免冲突的方式。通过三种方法来避免冲突：帧间间隔、竞争窗口和确认。【帧交换时序】：（P283页图14.5看一下帮助理解以下一段文字）1、 在发送一个帧之前，源站点通过检测载波频率的能量级来侦听介质a、 在通道空闲之前，通道使用带有补偿的持续策略b、 站点发现通道空闲之后，它等待一个分布式帧间间隔（DIFS）的时间周期，然后就发送一个请求发送（RTS）的控制帧2、 接收到RTS并等待一个短帧间间隔（SIFS）的短暂时间后，目的站点就向源站点发送一个清除发送（CTS）的控制帧，这一控制帧表示目的站点准备接受数据。3、 在等待一个与SIFS相等的时间后，源站点就发送数据4、 在等待一个与SIFS相等的时间后，目的站点发送确认说明已经接收到帧。7、 NAV的目的是什么？（即如何解决冲突避免？可能结合第6题出题）【书P283-284页】NAV（网络分配矢量）：在CSMA/CA中，当一个站点发送RTS帧时，它包含了需要占据通道的时间。受这一传送所影响的站点建立一个网络分配矢量（NAV）的定时器，该定时器指出在允许这些站点检测通道是否空闲之前还必须要经过多长时间。每当一个站点访问系统并且发送是否空闲之前，首先要检查他的NAV是否过期。8、 基站和移动交换中心之间的关系？【必考】考试要点：会画下面的图，并描述无线广域网呼叫过程。（手机 基站 移动交换中心 - PSTN）基站之间主要负责手机信号的接收和发送，把收集到的信号简单处理后再传送到移动交换中心（MSC）。移动交换中心是蜂窝通信系统中的核心，在移动通信系统中， MSC控制所有基站控制器（BSC），提供交换功能及系统内其他功能的连接。MSC提供和公共电话交换网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）、工数据网（PDN）等固网的接口功能，把移动用户与移动用户、移动用户和固网用户互相连接起来。MSC从移动通信系统中获取用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据，并根据最新获取的信息请求更新部分数据，支持位置登记、越区切换、自动漫游等功能。9、 描述路由器中的控制信息和数据处理过程。【必考】路由器提供了两种不同的报文处理途径：（1） 数据路径：处理的目的地址不是本路由器而需要转发的报文。是整个路由器的关键路径，它直接影响路由器的整体性能。（2） 控制路径：处理目的地址是本路由器的高层协议报文。主要是各种路由协议报文和管理报文。它负责完成路由器信息的交互，从而保证了数据路径上的报文沿着最优路径转发。（3） 过程：控制信息由网络接口进入后到达路由引擎，并由路由引擎对控制信息作出解析，进行更新路由表操作。数据则由转发引擎根据路由表作出转发决策，直接走内部交换至相应端口，大大加快数据的处理速度。10、 五层的TCP/IP，分别描述每一层的功能，分析每一层的CRC校验。考试要点：怎样校验，以什么那样校验？自上而下：TCP/IP的五层分别是：1、应用层；2、传输层；3、网络层；4、数据链路层；5、物理层应用层：将用户数据按照某种应用层格式的协议打包，交付传输层。根据需求调用下层协议或接受传输层的数据，并按照应用层协议进行解析。应用层没有通用的校验机制，差错控制由下层提供。一般对数据进行业务校验是否符合应用的规范。传输层：负责整个报文进程到进程的传递。具体任务：服务点寻址、分段和组装、连接控制、流量控制、差错控制。TCP/UDP校验包括三个部分：伪头部、UDP头部和从应用层来的数据。（加入伪头部的原因如下：如果校验和不包括伪头部，用户数据报也可能是安全和正确地到达。但是，如果IP头部收到损坏，那么它可能被提交到错误的主机。在伪头部中增加协议字段可确保这个分组是属于对应协议而不是属于其他传输层协议。）网络层：负责逻辑寻址和路由、交换。网络层的IP数据包的包头有校验。IPv4的分组中的校验和只对头部进行，而不在数据部分进行。（原因如下：1、所有的数据封装在IPv4数据报中的高层协议中，都有覆盖整个分组的校验和。因此IPv4数据报的校验和就不必校验所封装的数据部分；2、每经过一个路由器，IPv4数据报的头部就要改变一次，但数据部分不改变。因此，校验和只对发生变化的部分进行校验。如果包含数据部分，则每一路由器必须重复计算整个分组的校验和，这就表示每一个路由器要花费更多的处理时间。）数据链路层：通过协议实现物理上点到点的通信，实现数据帧的流量控制和差错控制。数据链路层每帧最后有CRC校验进行差错控制，若检测到差错就丢弃该帧，并要求重传。物理层： 在物理介质上传输位所需的功能，负责位从一个节点到另一个节点的传递。无CRC校验。11、 Email邮件协议和http协议的区别。【必考】【书P550-554】答题要点：侧重Email的发送、接受过程HTTP的工作过程（可能会考）Email邮件协议主要包含：报文传输代理（简单邮件传输协议SMTP）和报文访问代理（POP和IMAP协议）。传输一个邮件共有三个阶段：连接建立、邮件传输、和连接终止。邮件传递的第一阶段和第二阶段使用SMTP，SMTP（是一个推协议）负责邮件服务器与邮件服务器之间的寄信的通讯协定。邮寄传输的第三阶段使用POP和IMAP协议（是一个拉协议），负责邮件程序和邮件服务器收信的通讯协定。超文本传输协议HTTP：HTTP是面向事务的应用层协议。主要用于万维网上存取数据的协议，HTTP在功能上像是FTP和SMTP的组合。HTTP与SMTP相似，是因为在客户端和服务器之间传输的数据与SMTP报文很相似。HTTP与SMTP不同的是，HTTP报文不是供人阅读的，它们是由HTTP服务器和HTTP客户端（浏览器）读取并解释。SMTP报文是存储转发的，而HTTP报文需要即时发送。【扩展一】邮件收发过程：1) 发信人调用用户代理来编辑要发送的邮件。用户代理用 SMTP 把邮件传送给发送端邮件服务器。 2) 发送端邮件服务器将邮件放入邮件缓存队列中，等待发送。3) 运行在发送端邮件服务器的 SMTP 客户进程，发现在邮件缓存中有待发送的邮件，就向运行在接收端邮件服务器的 SMTP 服务器进程发起 TCP 连接的建立。4) TCP 连接建立后，SMTP 客户进程开始向远程的 SMTP 服务器进程发送邮件。当所有的待发送邮件发完了，SMTP 就关闭所建立的 TCP 连接。5) 运行在接收端邮件服务器中的 SMTP 服务器进程收到邮件后，将邮件放入收信人的用户邮箱中，等待收信人在方便时进行读取。6) 收信人在打算收信时，调用用户代理，使用 POP3（或 IMAP）协议将自己的邮件从接收端邮件服务器的用户邮箱中的取回（如果邮箱中有来信的话）。【扩展二】点击某页面，描述HTTP工作过程(1) 浏览器分析超链指向页面的 URL。(2) 浏览器向 DNS 请求解析 www.XXXX.com 的 IP 地址。(3) 域名系统 DNS 解析出南京邮电大学服务器的 IP 地址。(4) 浏览器与服务器建立 TCP 连接(5) 浏览器发出取文件命令： GET /XXX/XXX/X.index.htm。(6) 服务器给出响应，把文件 index.htm 发给浏览器。(7) TCP 连接释放。(8) 浏览器显示“XXXX”文件 index.htm 中的所有文本。12、 http协议和ftp协议的区别。【书P554-555、P567】文件传输协议FTP：FTP协议在主机之间建立两个连接，FTP使用TCP服务。一个连接用于数据传输，另一个拥有控制传输信息（命令和响应）。将命令和数据传输分开使得FTP的效率更高。端口21用于控制连接，端口20用于数据连接。在整个交互的FTP会话期间，控制连接始终处于连接状态，数据连接在每次传输文件时开启然后关闭。超文本传输协议HTTP：HTTP是面向事务的应用层协议。主要用于万维网上存取数据的协议，HTTP在功能上像是FTP和SMTP的组合，HTTP在端口80上使用TCP服务。它与FTP相似，是因为它能够传输文件并使用TCP服务。但是，它比FTP更简单，因为它只是用了一个TCP连接。它没有单独的控制连接，在客户机和服务器之间只传输数据。13、 描述私有地址到公有地址转换的过程，即NAT的工作原理。【必考】【书P372-374页】考试要点：描述通过NAT转换的分组的地址转换过程NAT即网络地址转换，专用网络与全局因特网之间通过一台运行NAT软件的路由器，实现专业网络地址池与有限个外部地址的转换。转换过程如下：最简单的情况下，一个转换表有两列：专用地址、外部地址。当外发分组经过路由器时，它分析其目的地址的同时，会将分组的源地址转换为路由器的外发端口地址，并将专用地址和外部地址保存在转换表中。当响应从目的地址返回时，路由器通过查询转换表并利用分组的目的地址作为外部地址来找出分组的专用地址。为了能在专用网络主机和外部服务器程序之间建立多对多关系，通常使用地址+端口+协议的方式来实现。5列的转换表（专业地址、专用端口、外部地址、外部端口、传输协议）14、 关于QOS，请分析区分服务和综合服务在internet中的具体应用。【必考】区分服务：是一个多服务模型，可以满足不同的QoS需求，网络通过诸如IP优先级、源IP、目的IP等信息对报文进行分类，区别服务。为多媒体应用提供支持，包括交互式电视、IP电话、网络游戏等应用。综合服务：在每个实时业务开始之前，有终端设备向网络发出请求，为它预留必要的网络资源（带宽、存储），通过在网络中使用拥塞控制和队列调度机制，使实时业务的带宽和延迟得到保证。这种服务模型通过资源预留协助（RSVP）向网络申请资源、协商带宽、延时等参数。如银行ATM系统实现。15、 关于DNS，当用户访问时，请描述用户发出请求到得到回应的整个过程。【必考】【书P526-533页】考试要点：区分递归和迭代的不同环节DNS查询有两种方式：递归和迭代。一般客户机和服务器之间属递归查询，即当客户机向DNS服务器发出请求后，若DNS服务器本身不能解析，则会向另外的服务器发出查询请求，得到结果后转交客户机。一般本地DNS服务器向根域名服务器请求查询属迭代查询，根域名服务器收到查询请求后，要么直接返回IP，要么告诉本地DNS服务器“下一步应该去哪个域名服务器查询”，然后本地域名服务器再进行后续查询。（结合下图理解）查询过程如下：（1）用户发送查询报文query 至 本地DNS 服务器；（2）本地DNS 服务器检查自身缓存，如果存在记录则直接返回结果，如果记录老化或不存在则进行递归解析：a. 本地DNS 服务器向根域名服务器发送查询报文query ，根域名服务器返回.com 域的权威域名服务器地址；b. 本地DNS 服 务 器 向 .com 域 的 权 威 域 名 服 务 器 发 送 查 询 报 文 query ，得到. 域的权威域名服务器地址；c. 本地DNS 服务器向 . 域的权威域名服务器发送查询报文 query ，得到主机 www 的 A 记录，存入自身缓存并返回给用户；（3）用户接收到域名 所对应 WEB 服务器的 IP 地址，并向其发起 TCP 连接；（4）WEB 服务器响应。16、 Tcp的全局同步是指什么?由于内存资源有限，传统的拥塞处理方法是，当队列的长度达到规定的最大长度时，所有到来的报文都被丢弃。大量的TCP报文被丢弃，将造成TCP超时，引发TCP的慢启动和拥塞避免机制，使TCP减少报文的发送。当队列同时丢弃多个TCP连接的报文时，将造成多个TCP连接同时进入慢启动和拥塞避免，称为“TCP全局同步”：多个TCP连接发向队列的报文将同时减少，回避一段时间后，又同时增加发送流量，使得网络上的流量忽大忽小，网络上的流量总在极少和饱满之间波动。降低了线路带宽的利用率。老师补充讲述部分：（以下知识点按照老师说的关键字，纯凭个人感觉整理，未必全面，仅供参考！）一、 数据链路层：关键词一：数据帧 、面向字节 、面向位、开始的标记、头部、尾部 、数据 、校验（示意图）【书P202页】固定长度成帧：不需要定义帧边界，如ATM。可变长度成帧：主要通过面向字符和面向位两种方式规定一个帧的结束和下一个帧的开始，。面向字符协议的帧：帧的数据段为可变数量的字符，在帧的开始和结束增加了8位的标记，标记由与协议相关的特殊字符组合而成，表明一个帧的开始和结束。面向字符成帧中使用了字节填充的策略，字节填充是当文本中存在一个标记或换义字符时，添加一个额外字节的过程，当接受方遇到换义字符时，会将它从数据段移走，并将下一字符作数据处理，而不是当作分界标记。如下图。【书P203、会描述字节填充的过程及作用、图11.1要会画】面向位协议的帧：帧的数据段是一个位的序列，使用一个特殊的8为模式的标记“01111110”（6个“1”）作为分隔符来表明帧的开始和结束。在位填充中，当遇到一个“0”和5个连续的“1”，便在其后插入一个“0”，使得接收方不会误以为“0111110”（5个“1”）是一个标记。这个额外的“0”最终将被接收方剔除。如下图。【书P204页、会描述为填充的过程及作用、图11.3要会画】关键词二：怎么对帧进行发送、流量控制、差错控制、数据链路层的两个主要功能是数据链路控制和介质访问控制。数据链路控制的功能包括帧、流量控制和差错控制。流量控制：告知发送方在对收到的数据确认前还能发多少数据。差错控制：差错检测和纠错，当帧丢失或被破坏，协调发送发进行重传。数据链路层的差错控制基于ARQ（自动重复请求）（帧是怎样发送的？）无噪声通道帧的发送过程：发送发站点的数据链路层从网络层获取数据，然后将数据成帧后发送。接受方站点的数据链路层从物理层接受到帧，从帧中取出数据，然后将数据传输到网络层。数据链路层的发送方和接受方为其网络层提供传输服务。数据链路层使用其物理层提供的服务进行位的物理传输。【书P206页，这个一个理想化的帧发送过程，结合图11.6理解】关于ARQ（三种）（1）停止等待ARQ协议：差错的检测由保留已发送帧的副本并当定时器到时重传这个帧来实现。【P209】（2）返回到N的ARQ协议：有效确认帧到达之前，会保存这些副本。确认帧到达时，发送窗口滑动一个或多个时隙。【P214】（3）选择性重复ARQ协议：【P220】关键字三：HDLC、 拒收01、选择拒收10、与ARQ的对应关系高级数据链路（HDLC）：是一种面向位的点到点多点链路进行通信的协议。HDLC定义了三种类型数据帧：信息帧、管理帧、无编号帧。HDLC帧格式的“控制字段”决定帧的类型及其功能。(重点掌握管理帧) 【P226，P227页两个图看一下】管理帧用来进行流量控制和差错控制，管理帧没有消息字段。如果控制字段的前两位为“10”，就说明这是一个管理帧。最后三位为N(R)，与确认（ACK）或否定确认（NAK）号对应，它取决于管理帧的类型。称为编码的2个位用来决定管理帧自身的类型。使用2个位，产生四种类型的管理帧：1、准备接收（RR）：编码子字段是00。这种帧对一个或一群安全接收的帧加以确认。N（R）的值定义了确认号。2、不准备接受（RNR）：编码子字段是10。这中帧对一个或一群安全接收的帧加以确认，并宣布接受方正忙，不能接受更多的帧。它通过请求发送方减速来实现拥堵控制功能。N（R）的值定义了确认号。3、拒收（REJ）：编码子字段是01。它能在发送方计时到时之前，告知发送方最后一个帧丢失或损坏。N（R）的值是否定确认号。4、选择性拒收（SREJ）：编码子字段是11。这是一个适用于选择性重复ARQ协议的NAK帧。HDLC协议中使用术语“选择拒收”而不是“选择性重复”。N（R）的值是否定确认号。关键字四：时隙ALOHA、CSMA载波侦听多路访问、提高链路效率纯Aloha：它的概念是只要每个站点有帧要发送，它就发送帧。因为只有一条共享通道，不同站点之间的帧就可能发生冲突。【书P242】时隙Aloha：把时间分隔成Tfr（一个帧的平均传输时间）秒的时隙，并强制站点只有在时隙开始之时才能发送，如果一个站点错过了这个时刻，就要等待到下一个时隙开始之时。时隙Aloha的脆弱时间等于Tfr。【书P245，图12.6】CSMA： 要求每一个站点在发送之前首先要监听介质（或者检查介质的状态），即传输前先侦听。CSMA能减少冲突概率，但不能消除冲突。冲突的概率依然存在的原因是因为传播的延迟。【书P246】CSMA/CD：带冲突检测是载波侦听多路访问。与Aloha的不同之处：1、增加持续程序来侦听通道。2、Aloha中是先传输一个完整的帧，然后等待确认。在CSMA/CD中，传输和冲突检测是一个连续过程，站点的传输和接受是连续的和同步的。3、万一其他站点仍未检查到冲突，便发送一个短信的干扰信号使冲突加强。【书P248-250】CSMA/CA：带冲突避免的载波侦听多路访问。通过三种方法来避免冲突：帧间间隔，竞争窗口和确认。【书P251】为什么无线网络选择CSMA/CA而有线网络选择CSMA/CD?答：CSMA/CD的基本理念是当检测冲突发生时能有能力接受不同情况（本身和冲突）的两种信号。在有线网络中，