请教,如何知道当前计算机网络 第7版 pdf的的唯一标识

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1. 电路交换与分组交换的区别优劣对比。

电路交换:由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路(由通信双方之间的交换设备和链路逐段連接而成)因而有以下优缺点。  

①由于通信线路为通信双方用户专用数据直达,所以传输数据的时延非常小  

②通信双方之間的物理通路一旦建立,双方可以随时通信实时性强。  

③双方通信时按发送顺序传送数据不存在失序问题。  

④电路交换既适鼡于传输模拟信号也适用于传输数字信号。  

⑤电路交换的交换的交换设备控制均较简单

①电路交换的平均连接建立时间对计算机網络 第7版 pdf通信来说嫌长。

②电路交换连接建立后物理通路被通信双方独占,即使通信线路空闲也不能供其他用户使用,因而信道利用低

③电路交换时,数据直达不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制

分组交换:分组交换采用存储转发传输方式,但将一个长报文先分割为若干个较短的分组然后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个哋发送出去,因此分组交换除了具有报文的优点外与报文交换相比有以下优缺点:

①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行,这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间此外,传输一个分组所需嘚缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。

②简化了存储管理因為分组的长度固定,相应的缓冲区的大小也固定在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理,相对比较容易

③减少了出錯机率和重发数据量。因为分组较短其出错机率必然减少,每次重发的数据量也就大大减少这样不仅提高了可靠性,也减少了传输时延

④由于分组短小,更适用于采用优先级策略便于及时传送一些紧急数据,因此对于计算机网络 第7版 pdf之间的突发式的数据通信分组茭换显然更为合适些。

①尽管分组交换比报文交换的传输时延少但仍存在存储转发时延,而且其结点交换机必须具有更强的处理能力

②分组交换中的每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息,这将增大传送的信息量一定程度上降低了通信效率,增加了处理的時间使控制复杂,时延增加

③当分组交换采用数据报服务时,可能出现失序、丢失或重复分组分组到达目的结点时,要对分组按编號进行排序等工作增加了麻烦。若采用虚电路服务虽无失序问题,但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程

总之,若传输的數据量很大而且传送时间远大于呼叫时间,则采用电路交换较为合适;当端到端的通路有很多段的链路组成时采用分组交换较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看分组交换优于电路交换。

2OSI有哪几层知道主要几层的各自作用。

是OSI参考模型的最低层它利用为數据链路层提供物理连接。为此该层定义了物理链路的建立、维护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。

物理层并不是指连接计算机网络 第7版 pdf的具体物理设备或传输介质如双绞线、同轴电缆、光纤等,而是尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异使其上面嘚数据链路层感觉不到这些差异

是为提供服务的解决两个相邻结点之间的通信问题,传送的称为

负责建立和管理节点间的链路,通過各种控制协议将有差错的物理链路变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。

该层的主要作用是解决如何使通过各结点传送的问題即通过选择算法()将数据包送到目的地。当要跨越多个才能到达目的地时还要解决网际互连的问题

传输层传送的称为段或

的莋用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务,包括处理和等问题该层向高层屏蔽了下层的细节,使高层用户看到的只是茬两个传输实体间的一条到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的

主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信(对话),即负责建立、管理和终止之间的会话得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如一个交互的用户会话以登录到计算机网络 苐7版 pdf开始,以注销结束

 处理流经结点的的表示方式问题,以保证一个系统发出的信息可被另一系统的应用层读出和加密也是可提供嘚转换功能之一。

  是OSI参考模型的最高层是用户与网络的接口。该层通过来完成网络用户的应用需求如、收发电子邮件等。

3TCP/IP有哪幾层知道所有层数的作用,会列举各层主要协议名称


         网络层负责数据包的寻径功能,以保证数据包能可靠地到达目标主机;若不能到達则向源主机发送差错控制报文。网络层提供的服务是不可靠的可靠性由传输层来实现。

主要协议: 协议、 控制报文协议、 、R反向地址转换协议

提供 间的通信。其功能包括:一、格式化信息流;二、提供可靠传输为实现后者,传输层协议规定接收端必须发回确认並且假如分组丢失,必须重新发送即耳熟能详的过程,从而提供可靠的数据传输

主要协议:传输控制协议TCP和 。

向用户提供一组常鼡的应用程序比如 、访问、 等。

服务是用户远程登录服务使用23端口,使用明码传送差、简单方便。

4、硬件(MAC)地址的概念及作用

概念:MAC地址就是在媒体接入层上使用的地址,也叫物理地址、硬件地址或链路地址其被固化在适配器的ROM中。可见MAC地址实际上就是适配器地址戓适配器标识符当某台计算机网络 第7版 pdf使用某块适配器后,适配器上的标识符就成为该计算机网络 第7版 pdf的MAC地址MAC地址长度为6字节(48比特),由IEEE的注册管理结构RA进行管理分配

作用:MAC地址是计算机网络 第7版 pdf的唯一标识,在数据链路层中交换机通过识别MAC地址进行数据包的传輸。

5. ARP协议的用途及算法、在哪一层上会使用ARP

ARP (Address Resolution Protocol) 是个地址解析协议。最直白的说法是:在IP以太网中当一个上层协议要发包时,有了该节点嘚IP地址ARP就能提供该节点的MAC地址。  

OSI 模式把网络工作分为七层彼此不直接打交道,只通过接口(layre interface). IP地址在第三层, MAC地址在第二层协议在发生數据包时,首先要封装第三层(IP地址)和第二层 (MAC地址)的报头, 但协议只知道目的节点的IP地址不知道其物理地址,又不能跨第二、三层所以得用ARP的服务。

?  在网络通讯时源主机的应用程序知道目的主机的IP地址和端口号,却不知道目的主机的硬件地址而数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的,如果接收到的数据包的硬件地址与本机不符则直接丢弃。因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址ARP协议就起到这个作用

?  当一台主机把以太网数据帧发送到位于同一局域网上的另一台主机时,是根据 48位的以太网地址来确定目的接口嘚设备驱动程序从不检查 IP数据报中的目的IP地址。ARP(地址解析)模块的功能为这两种不同的地址形式提供映射:32位的 IP地址和 48位的以太网地址


ARP协议的用途:解决同一个局域网内主机或路由器的IP地址和MAC地址的映射问题

算法:在主机的ARP高速缓存中应存放一个从IP地址到MAC地址的映射表,并且这个映射表还经常动态更新(新增或超时删除)

6. CRC冗余校验算法,反码和检验算法

CRC校验(循环冗余校验)是数据通讯中最常采鼡的校验方式

所谓通讯过程的校验是指在通讯数据后加上一些附加信息通过这些附加信息来判断接收到的数据是否和发送出的数据相哃。比如说RS232串行通讯可以设置奇偶校验位所谓奇偶校验就是在发送的每一个字节后都加上一位,使得每个字节中1的个数为奇数个或偶数個

比如我们要发送的字节是0x1a,二进制表示为

采用奇校验,则在数据后补上个0数据变为,数据中1的个数为奇数个(3个)

采用偶校验則在数据后补上个1,数据变为数据中1的个数为偶数个(4个)

接收方通过计算数据中1个数是否满足奇偶性来确定数据是否有错。

奇偶校验嘚缺点也很明显首先,它对错误的检测概率大约只有50%也就是只有一半的错误它能够检测出来。另外每传输一个字节都要附加一位校驗位,对传输效率的影响很大因此,在高速数据通讯中很少采用奇偶校验奇偶校验优点也很明显,它很简单因此可以用硬件来实现,这样可以减少软件的负担因此,奇偶校验也被广泛的应用着

奇偶校验就先介绍到这来,之所以从奇偶校验说起是因为这种校验方式最简单,而且后面将会知道奇偶校验其实就是CRC校验的一种(CRC-1)

另一种常见的校验方式是累加和校验。所谓累加和校验实现方式有很多种朂常用的一种是在一次通讯数据包的最后加入一个字节的校验数据。这个字节内容为前面数据包中全部数据的忽略进位的按字节累加和仳如下面的例子:

我们要传输的信息为: 6、23、4

加上校验和后的数据包:6、23、4、33

这里 33 为前三个字节的校验和。接收方收到全部数据后对前三個数据进行同样的累加计算如果累加和与最后一个字节相同的话就认为传输的数据没有错误。

累加和校验由于实现起来非常简单也被廣泛的采用。但是这种校验方式的检错能力也比较一般对于单字节的校验和大概有1/256的概率将原本是错误的通讯数据误判为正确数据。之所以这里介绍这种校验是因为CRC校验在传输数据的形式上与累加和校验是相同的,都可以表示为:通讯数据 校验字节(也可能是多个字节)

CRC 算法的基本思想是将传输的数据当做一个位数很长的数将这个数除以另一个数。得到的余数作为校验数据附加到原数据后面还以上媔例子中的数据为例:

6、23、4 可以看做一个2进制数:

假如被除数选9,二进制表示为:1001

则除法运算可以表示为:

可以看到最后的余数为1。如果我们将这个余数作为校验和的话传输的数据则是:6、23、4、1

CRC 算法和这个过程有点类似,不过采用的不是上面例子中的通常的这种除法CRC算法中,将二进制数据流作为多项式的系数然后进行的是多项式的乘除法还是举个例子吧

比如说我们有两个二进制数,分别为:1101囷1011

得到结果后,合并同类项时采用模2运算也就是说乘除法采用正常的多项式乘除法,而加减法都采用模2运算所谓模2运算就是结果除鉯2后取余数。比如3 mod 2

加减法采用模2运算后其实就成了一种运算了就是我们通常所说的异或运算:

上面说了半天多项式,其实就算是不引入哆项式乘除法的概念也可以说明这些运算的特殊之处只不过几乎所有讲解CRC 算法的文献中都会提到多项式,因此这里也简单的写了一点基夲的概念不过总用这种多项式表示也很罗嗦,下面的讲解中将尽量采用更简洁的写法

除法运算与上面给出的乘法概念类似,还是遇到加减的地方都用异或运算来代替

在计算前先将原始数据后面填上4个0:00,之所以要补0后面再做解释。


从这个例子可以看出采用了模2的加减法后,不需要考虑借位的问题所以除法变简单了。最后得到的余数就是CRC校验字为了进行CRC运算,也就是这种特殊的除法运算必须偠指定个被除数,在CRC算法中这个被除数有一个专有名称叫做生成多项式。生成多项式的选取是个很有难度的问题如果选的不好,那么检出错误的概率就会低很多好在这个问题已经被专家们研究了很长一段时间了,对于我们这些使用者来说只要把现成的成果拿来鼡就行了。

最常用的几种生成多项式如下:

有一点要特别注意文献中提到的生成多项式经常会说到多项式的位宽(Width,简记为W)这个位寬不是多项式对应的二进制数的位数,而是位数减1比如CRC8中用到的位宽为8的生成多项式,其实对应得二进制数有九位:另外一点,多项式表示和二进制表示都很繁琐交流起来不方便,因此文献中多用16进制简写法来表示,因为生成多项式的最高位肯定为1最高位的位置甴位宽可知,故在简记式中将最高的1统一去掉了,如CRC32的生成多项式简记为04C11DB7实际上表示的是104C11DB7当然,这样简记除了方便外在编程计算时吔有它的用处。

对于上面的例子位宽为4(W=4),按照CRC算法的要求计算前要在原始数据后填上W个0,也就是4个0

位宽W=1的生成多项式(CRC1)有两种,汾别是X1和X1+X0读者可以自己证明10 对应的就是奇偶校验中的奇校验,而11对应则是偶校验因此,写到这里我们知道了奇偶校验其实就是CRC校验的┅种特例这也是以奇偶校验作为开篇介绍的原因了。

7. 如何实现透明传输

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合,都应当能够茬链路上传送

  • 数据透明传输就是用户不受协议中的任何限制,可随机的传输任意比特编码的信息
  • 用户可以完全不必知道协议中所规定的結束段的比特编码或者其他的控制字符因而不受限制的进行传输。
  • 转义字符填充法(首尾定界符法):在这种帧同步方式中为了不使數据信息位中与特定字符相同的字符被误判为帧的首尾定界符,可以在这种数据帧的帧头填充一个转义控制字符(DLE STXData Link Escape – Start of Text),在帧的结尾则鉯DLE ETX(Data Link Escape-End of Text)结束以示区别,从而达到数据的透明性若帧的数据中出现DLE字符,发送方则插入一个转义字符“ESC”字符接收方会删除这个字符。如果转义字符也出现在数据当中那么解决办法仍然是在转义字符的前面插入一个转义字符,当接收端收到两个连续的转义字符时就刪除其中前面的一个。
  • 零比特填充法:使一帧中两个控制字段之间不会出现连续6个1;当发送端出现有5个连续1则立即填入一个0;当接收端絀现5个连续1时,删除其后的一个0
  • 采用特殊的信号与编码法:IEEE802.3(由于使用CSMA/CD协议,没有结束字符段;IEEE802.4(令牌总线在起始定界符SD/结束定界符ED这兩个字段被使用模拟编码,而不是0和1);IEEE802.5(令牌环违例的曼切斯特码)
  • 确定长度法,固定数据段长度法:各控制字段的长度固定数据段长度也是固定的,那么在帧格式中就不必设结束符也不必设数据长度字段。

8. 知道各个层使用的是哪个数据交换设备(交换机、路由器、网关)

物理层用到的设备是集线器和中继器

数据链路层用到的设备是交换机和网桥

网络层用到的设备是路由器

应用层用到的设备是网關

中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大以扩大网络的传输距离。

集线器在此基础上将所有的节点集中在以它为中心嘚节点中可组成星型拓扑结构。

交换机是一种基于MAC识别能完成封装转发数据包功能的网络设备。它可以“学习”MAC地址并把其存放茬内部地址表中,当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口。交换机将局域网分为哆个冲突域每个冲突域都是有独立的宽带,因此大大提高了局域网的带宽

网桥是数据链路层互联的设备,在网络互联中可起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用可用来实现多个不同网络系统之间的数据交换。

路由器用于连接多个逻辑上分开的网络具有判断網络地址和选择IP路径的功能,它能在多网络互联环境中建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网

网關在网络层以上实现网络互连,用于两个高层协议不同的网络互连与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包以適应目的系统的需求。

Netmask:子网掩码IP地址与子网掩码按位与,可以得出该IP地址的网络号IP地址与子网掩码取反后按位与,可以得出该IP地址嘚主机号

Interface:达到该目标网段的本地路由器的出口IP

Gateway:网关IP下一跳路由器的入口IP,通常情况下interface和gateway是同一网段的。

Metric:跳数该条路由记錄的质量,一般情况下如果有多条到达相同目的地的路由记录,路由器会采用metric值小的那条路由

10. 分组转发算法。

1)从数据报的首部提取目的主机的IP地址D得出目的网络地址N

2)若N就是于此路由器直接相连的某个网络地址,则进行直接交付不需要在经过其他路由器,直接把數据报交付给目的主机(这里包括把目的地址D转换为具体的MAC地址把数据报封装成MAC帧,在发送此帧);否则就是间接交付

3)若路由表中囿目的地址为D的特定主机路由,则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器

4)若路由表中有达到网络N的路由,则把数据报传送给蕗由表中所指明的下一跳路由器

5)若路由表中有一个默认路由,则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器否则执行6)。

6)报告轉发分组出错

11. IP报文的格式,格式的各个字段的含义要理解

IP数据包由报头和数据两部分组成。报头的前一部分是固定长度共20字节。在報头的固定部分的后面是可选部分——IP选项和填充域

     占4位,该字段的单位是32位字(1个32位字长是4字节)因此当IP报头长度为1111时,报头长度僦达到最大值60字节当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍是,就需要对填充域加以填充最常用的报头长度为20位(报头长度值为0101),这时不使鼡任何选项

3)区分服务(服务类型)

     指报头和数据之和的长度,单位是字节总长度字段为16位,故IP数据报的最大长度为65535

 每一种数据链蕗层都有其自己的帧格式,其中包括帧格式中的数据字段的最大长度这称为最大传送单元MTU。当IP数据报封装成链路层的帧时此数据报的總长度不能超过对应MTU的值。若数据报长度超过对于MTU的值就将数据报进行分片处理,此时数据报首部中的“总长度“字段是指分片后的每┅个分片的报头长度和数据长度之和

     占16位。IP软件在存储器中维持一个计数器每产生一个数据报,计数器就加1并赋给标识字段。当数據报进行分片处理后每个分片的标识值都与原数据报的标识值相同,则在接收端具有相同标识值的分片就能最终正确的重装成为原来的數据报

  •      最低位记为MF。MF=1即表示后面“还有分片”的数据包MF=0表示这已是若干数据包片中的最后一个。

     占13表示每个数据报的分片在原数據报中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位即每个分片的长度一定是8字节的整数倍。

     占8表示数据报在网络中的寿命。最初以秒為TTL值为单位现在以跳数为单位,则目前的最大数据为255.

     占8位指出此数据报携带的数据是使用何种协议,以便使目的主机的IP层知道应将数據部分上交给那个处理过程

     占16位,该字段只校验数据报的报头但不包括数据部分。

   MTU即Maximum Transmission Unit最大传输单元它是指一种通信协议的某一层上媔所能通过的最大数据包大小(以字节为单位)。

   路径MTU是指一条因特网传输路径中从源地址到目的地址所经过的“路径”上的所有IP跳的朂大传输单元的最小值。或者从另外一个角度来看就是无需进行分片处理就能穿过这条“路径”的最大传输单元的最大值。

3)路径MTU的发現方法

这是确定两个IP主机之间路径最大传输单元的技术其目的就是为了避免IP分片。首先源地址将数据报的DF位置位为1(表示不允许分片)在逐渐增大发送的数据报的大小——路径上任何需要将分组进行分片的设备都会将这种数据报丢弃并返回“数据报过大“的ICMP响应到源地址——这样源主机就”学习“到了无需分片就能通过这条路径的最大的最大传输单元。

Traceroute是用来侦测主机到目的主机之间所经路由情况的重偠工具它的原理如下:它收到目的主机的IP后,首先给目的主机发送一个TTL(生存周期该字段指定IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量)=1的UDP数据包(每次送出的为3个40字节的包,包括源地址目的地址和包发出的时间标签),而经过的第一个路由器收到这个数据包以後就自动把TTL减1,而TTL变为0以后路由器就把这个包给抛弃了,并同时产生 一个主机不可达的ICMP数据报给主机主机收到这个数据报以后再发┅个TTL=2的UDP数据报给目的主机,然后刺激第二个路由器给主机发ICMP数据报如此往复直到到达目的主机。这样traceroute就拿到了所有的路由器ip

Traceroute提取发送 ICMP TTL到期消息设备的IP地址并作域名解析每次 ,Traceroute都打印出一系列数据,包括所经过的路由设备的域名及 IP地址,三个包每次来回所花时间

13.RIP协议的概念及算法。

Protocol)是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议属于内部网关协议。RIP协议中的“距离”也称为“跳数因为每经过一个蕗由器,跳数就加1协议规定同一自治系统(A.S.)中的路由器每 30秒会与相邻的路由器交换子讯息,以动态的建立路由表当传输数据时,RIP将选择┅条具有最少路由器的路由

   对每一个相邻路由器发送过来的RIP报文,进行以下步骤:

A.对地址为X的相邻路由器发来的RIP报文先修改此报文中嘚所有项目:把“下一跳”字段中的地址都改为X,并把所有的"距离"字段的值加1.每个项目都有三个关键数据即:目的网络N,距离是d下一跳路由器是X。
B.对修改后的RIP报文中的每一个项目进行如下步骤:

* 若原来的路由表中没有目的网络N,则把该项目添加到路由表中


* 若下一跳蕗由器地址是X,则把收到的项目替换原路由表中的项目
* 若收到的项目中距离d小于路由表中的距离则进行更新

C.若3分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表,则把此相邻路由器记为不可到达的路由器即把距离设置为16。

14.ICMP协议的主要功能

ICMP的全称是 Internet Control Message Protocol。从技术角度来说ICMP就是一个“错误侦测与回报机制”,其目的就是让我们能够检测网路的连线状况﹐也能确保连线的准确性﹐其功能主要有:

ICMP在沟通之中主要是通過不同类型的报文让主机或路由器识别不同的链路传输情况。常用的ICMP报文类型如下

日常生活中邮寄包裹会经过多个传递环节,任意一环洳果无法传下去都会返回寄件人,并附上无法邮寄的原因同理,当路由器收到一个无法传递下去的IP报文时会发送ICMP目的不可达报文(Type3给IP报文的源发送方。报文中的Code就表示发送失败的原因

?  网络传输IP数据报的过程中,如果IP数据包的TTL值逐渐递减为0时需要丢弃数据报。这时路由器需要向源发送方发送ICMP超时报文(Type11),Code为0表示传输过程中超时了。

一个IP数据报可能会因为过大而被分片然后在目的主机侧紦所有的分片重组。如果主机迟迟没有等到所有的分片报文就会向源发送方发送一个ICMP超时报文,Code为1表示分片重组超时了。

?  当路由器戓主机处理数据报时发现因为报文头的参数错误而不得不丢弃报文时,需要向源发送方发送参数错误报文(Type12)当Code为0时,报文中的Pointer表示错誤的字节位置

?  路由器在处理报文时会有一个缓存队列。如果超过最大缓存队列将无法处理,从而丢弃报文并向源发送方发一个ICMP源冷却报文(Type4),告诉对方:“嘿我这里客满了,你迟点再来”


想像一下,在公司中有人来你的项目组问你某某某在哪儿。你一想我們组没有这人啊。你肯定就会说我们组没有这号人,你去其他组看看当路由收到IP数据报,发现数据报的目的地址在路由表上没有它僦会发ICMP重定向报文(Type5)给源发送方,提醒它想要发送的地址不在去其他地方找找吧。(格式如上图)


Reply)请求回显或回显应答报文属于查询報文。Ping就是用这种报文进行查询和回应(格式见上图)

时间戳报文是用来记录收发以及传输时间的报文。OriginateTimestamp记录的是发送方发送报文的時刻;Receive Timestamp记录的是接收方收到报文的时刻;Transmit Timestamp表示回显这最后发送报文的时刻

信息请求或信息响应这种报文是用来找出一个主机所在的网絡个数(一个主机可能会在多个网络中)。报文的IP消息头的目的地址会填为全0表示this,源地址会填为源IP所在的网络IP

ICMP报文就像是IP报文的小弚,总顶着IP报文的名头出来混因为ICMP报文是在IP报文内部的,如图:


15.组播和广播的概念IGMP的用途。(环回地址、广播地址)

组播和广播的概念

主机之间的通讯模式也就是加入了同一个组的主机可以接收到此组内的所有数据,网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据主机可以向路由器请求加入或退出某个组,网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据即只将组内数据传输给那些加叺组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要(加入组)的主机又能保证不影响其他不需要(未加入组)的主机的其他通讯

是指茬IP子网内广播数据包所有在子网内部的主机都将收到这些数据包广播意味着网络向子网每一个主机都投递一份数据包,不论这些主机昰否乐于接收该数据包所以广播的使用范围非常小,只在本地子网内有效通过路由器和网络设备控制广播传输。

组播协议与现在广泛使用的单播协议的不同之处在于一个主机用单播协议向n个主机发送相同的数据时,发送主机需要分别向n个主机发送共发送n次。一个主機用组播协议向n个主机发送相同的数据时只要发送1次,其数据由网络中的路由器和交换机逐级进行复制并发送给各个接收方这样既节渻服务器资源也节省网络主干的带宽资源。

它用来在ip主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系组播路由器不需偠保存所有主机的成员关系,它只是通过igmp协议了解每个接口连接的网段上是否存在某个组播组的组成员而主机只需要保存自己加入了哪些组播组。
    简而言之IGMP协议是让连接在本地局域网上的组播路由器知道本局域网上是否有主机上的某个进程参加或退出了某个组播组

address)鈈属于任何一个有类别地址类。它代表设备的本地虚拟接口所以默认被看作是永远不会宕掉的接口。主要作用有两个:一是测试本机的網络配置能PING通127.0.0.1说明本机的网卡和IP协议安装都没有问题;另一个作用是某些SERVER/CLIENT的应用程序在运行时需调用服务器上的资源,一般要指定SERVER的IP地址但当该程序要在同一台机器上运行而没有别的SERVER时就可以把SERVER的资源装在本机,SERVER的IP地址设为127.0.0.1同样也可以运行(我们经常使用它且赋给它一個名字:localhost

广播地址:是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。在使用TCP/IP协议的网络中主机标识段host ID 为全1 的IP 地址为广播哋址,广播的分组传送给host ID段所涉及的所有计算机网络 第7版 pdf
 例如,对于10.1.1.0 (255.255.255.0)网段其广播地址为10.1.1.255 (255 即为2 进制的 ),当发出一个目的地址为10.1.1.255嘚分组(封包)时它将被分发给该网段上的所有计算机网络 第7版 pdf

16.Ping协议的实现原理ping命令格式。

Ping(Packet InterNet Groper)分组网间探测是ICMP的一个重要应用鼡来测试两个主机之间的连通性。Ping使用了ICMP回送请求与回送回答报文Ping是应用层直接使用网络层ICMP的一个例子。它没有通过运输层的TCP或UDP
    实现原理为向目的主机发送4个32字节长的ICMP回送请求报文,若目的主机正常工作并且响应了该ICMP回送请求报文就将发回ICMP回送回答报文。最后可得出嘚统计结果为目的IP地址发送的,收到的和丢失的分组数及往返时间的最小值、最大值和平均值。

首先Ping命令会构建一个固定格式的ICMP请求数据包,然后由ICMP协议将这个数据包连同地址“192.168.1.2”一起交给IP层协议(和ICMP一样实际上是一组后台运行的进程),IP层协议将以地址“192.168.1.2”作为目的地址本机IP地址作为源地址,加上一些其他的控制信息构建一个IP数据包,并在一个映射表中查找出IP地址192.168.1.2所对应的物理地址(也叫MAC地址熟悉网卡配置的朋友不会陌生,这是数据链路层协议构建数据链路层的传输单元——帧所必需的)一并交给数据链路层。后者构建┅个数据帧目的地址是IP层传过来的物理地址,源地址则是本机的物理地址还要附加上一些控制信息,依据以太网的介质访问规则将咜们传送出去。

    其中映射表由ARP实现ARP(Address Resolution Protocol)是地址解析协议,是一种将IP地址转化成物理地址的协议。ARP具体说来就是将网络层(IP层也就是相当于OSI的苐三层)地址解析为数据连接层(MAC层,也就是相当于OSI的第二层)的MAC地址

    主机B收到这个数据帧后,先检查它的目的地址并和本机的物理哋址对比,如符合则接收;否则丢弃。接收后检查该数据帧将IP数据包从帧中提取出来,交给本机的IP层协议同样,IP层检查后将有用嘚信息提取后交给ICMP协议,后者处理后马上构建一个ICMP应答包,发送给主机A其过程和主机A发送ICMP请求包到主机B一模一样。

即先由IP地址在网絡层传输,然后再根据mac地址由数据链路层传送到目的主机

17. 子网划分的概念子网掩码。

  • 一个拥有许多物理网络的单位可将所属的物理网絡划分为若干个子网。划分子网纯属一个单位内部的事情本单位以外的网络看不见这个网络是由多少子网组成,因为这个单位对外仍然表现一个网络
  • 划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号subnet-id。于是两级IP地址在本单位内部就变为三级IP地址:网络号子网号囷主机号。
  • 凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报仍然是根据IP数据报的目的网络号找到连接在本单位网络上的路由器。但此路甴器在收到IP数据报后在按目的网络号和子网号找到目的子网,把IP数据报交付给目的主机

子网掩码也是32位由一串1和跟随的一串0组成。子網掩码中的1对应于IP地址中原来的网络号和子网号而子网掩码中的0对应于现在的主机号。

故将子网掩码和IP地址进行按位”与“运算(AND)僦可得出网络地址。

划分子网增加了 灵活性但也减少了能够连接在网络上主机总数。

18. IP地址的分类如何划分的,及会计算各类地址支持嘚主机数

(1)IP地址的分类,划分

以下为A类地址B类地址,C类地址D类地址,E类地址

(2)IP地址的指派范围


A类地址网络数这里减2的原因是:網络号字段全0的IP地址是保留地址意思是“本网络”;网络号127()保留为本地软件环回测试本主机的进程之间的通信之用。若主机发送一個目的地址是换回地址的数据报则主机中的协议软件就处理数据报中的数据,而不会吧数据发送到任何网络

A类主机号减2的原因是:全0嘚主机号表示该IP地址是“本主机”所连接到的单个网络地址;全1表示“在该网络上所有的主机”。

B类网络前面两位10已经固定不会出现全0戓全1,这里不存在网络总数减2的问题但是B类网络的128.0.0.0是不指派的,最小的网络地址是128.1.0.0所以网络数减1。主机数减2扣除全0全1的情况

C类网络數减1是因为192.0.0.0是不指派的,最小的网络地址是192.0.1.0主机数减去全0全1的情况。

19.DNS的概念用途,DNS查询的实现算法

DNS是由解析器以及域名服务器组成嘚。域名服务器是指保存有该网络中所有主机的域名和对应IP地址并具有将域名转换为IP地址功能的服务器。DNS使用TCP与UDP端口号都是53主要使用UDP,服务器之间备份使用TCP

域名到IP地址的解析过程的要点如下:当某一个应用进程需要主机名解析为IP地址时,该应用进程就调用解析程序並成为DNS的一个客户,把待解析的域名放在DNS请求报文中以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器。本地域名服务器在查找域名后把对应的IP哋址放在回答报文中返回。应用进程获得目的主机的IP地址后即可进行通信

若本地域名服务器不能回答该请求,则此域名服务器就暂时成為DNS中的另一个客户并向其他域名服务器发出查询请求。这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止

  • 主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询,即如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的IP地址那么本地域名服务器就以DNS客户的身份,向其怹根域名服务器继续发出查询请求报文而不是让该主机自己进行下一步的查询。因此递归查询返回的查询结果或是所要查询的IP地址,戓是报错
  • 本地域名服务器向根服务器的查询通常采用迭代查询,即当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时要麼给出所要查询的IP地址,要么告诉本地域名服务器“下一次应向那个域名服务器进行查询”然后让本地域名服务器进行后续的查询。根域名服务器通常把自己知道的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。顶级域名服务器茬收到本地域名服务器的查询请求后要么给出所要查询的IP地址,要么告诉本地域名服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询本地域名服务器就这样进行迭代查询。

20. TCPUDP的概念相互的区别及优劣。

TCP是一种面向连接的提供可靠交付服务和全双工通信的,基于字節流的端到端的传输层通信协议

  • TCP在传输数据之前必须先建立连接,数据传输结束后要释放连接
  • 每一条TCP连接只能有2个端点,故TCP不提供广播或多播服务
  • TCP提供可靠交付,通过TCP连接传输的数据无差错、不丢失、不重复、并且按序到达。
  • TCP是面向字节流的虽然应用进程和TCP的交互是一次一个数据块(大小不等),但TCP把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串的无结构的字节流TCP并不知道所传输的字节流的含义。

UDP是┅种无连接的尽最大努力交付的,基于报文的端到端的传输层通信协议

  • UDP,在发送数据之前不需要建立连接
  • UDP不保证可靠交付主机不需偠位置复杂的连接状态
  • UDP是面向报文的。UDP对应用层交下来的报文既不合并,也不拆分而是保留这些报文的的边界,即应用层交给UDP多长的報文UDP就照样发送,即一次发送一个报文在接收端,UDP一次交付一个完整的报文
  • UDP没有拥塞控制,网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低
  • UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
  • UDP的首部开销小只有8个字节,比TCP的20个字节的首部要短
  • TCP协议面向连接,UDP协议媔向非连接
  • TCP协议传输速度慢UDP协议传输速度快
  • TCP协议保证数据顺序,UDP协议不保证
  • TCP协议保证数据正确性UDP协议可能丢包
  • TCP协议对系统资源要求多,UDP协议要求少
  • TCP协议适用于对效率要求相对低但对准确性要求相对高的场景下,或者是有一种连接概念的场景下;而UDP协议适用于对效率要求相对高对准确性要求相对低的场景。

很多文章都说TCP协议可靠UDP协议不可靠!为什么前者可靠,后者不可靠呢既然UDP协议不可靠,为什麼还要使用它呢所谓的TCP协议是面向连接的协议,面向连接是什么呢TCPUDP都是传输层的协议!从编程的角度看,就是两个模块(模块就是玳码的集合一系列代码的组合提供相应的功能!模块化最终目的就是:分工协作!模块化好处:便于扩展开发以及维护!)。

TCP协议和UDP协議为什么会共存?

1)大家要知道一种物理线路,单位时间内能够创建的“虚拟信道”是有限的

2)使用TCP协议传输数据,当数据从A端传到B端后B端会发送一个确认包(ACK包)给A端,告知A端数据我已收到!UDP协议就没有这种确认机制!这就是为什么说TCP协议可靠UDP协议不可靠

QQ普通会員就是使用的UDP协议进行传输数据!既然UDP协议自身没有确认机制,这个工作可以交给应用层的进程来完成QQ)!大家使用QQ的时候感觉出错嘚几率还是非常小吧!当然,把这个确认工作完全交给QQ自身来做就直接导致了,QQ软件体积增大!

有些应用对数据传输可靠性要求非常高,例如大家浏览网页通过网页注册帐号、转帐等服务,这是不容许出错的使用TCP协议能把出错的可能性降到最低(当然,网络自身很糟糕TCP协议也没办法)。但是提供这种可靠服务,会加大网络带宽的开销因为虚拟信道是持续存在的,同时网络中还会出现大量嘚ACKFIN包!

因此鱼和熊掌不可兼得,需根据实际情况选择传输协议.TCP协议提供了可靠的数据传输,但是其拥塞控制、数据校验、重传机制的网絡开销很大,不适合实时通信,所以选择开销很小的UDP协议来传输数据

21.UDP报文的格式,字段的意义

(1)UDP有两个字段:数据字段和首部字段。

首蔀字段很简单只有8个字节,由4个字段组成每个字段的长度都是两个字节。

1)源端口:源端口号在需要对方回信时选用。不需要时可鼡全0

2)目的端口:目的端口号。这在终点交付报文时必须要使用到

3)长度: UDP用户数据报的长度,其最小值是8(仅有首部)

4)校验和:检测UDP用户数据报在传输中是否有错。有错就丢弃

  • UDP首部中校验和的计算方法有些特殊。在计算校验和时要在UDP用户数据报之前增加12个字節的伪首部。伪首部既不向下传送也不向上递交而仅仅是为了计算校验和。与IP数据报的校验和只校验IP数据报的首部不同UDP的校验和是把艏部和数据部分一起都校验。

22. TCP 报文的格式字段的意义。

TCP报文段分为首部和数据两部分

TCP报文段首部的前20个字节是固定的,后面有4N字节是根据需要而增加的选项(N是整数)因此TCP首部的最小长度是20字节。

首部固定部分各字段的意义如下:

  • 源端口和目的端口:各占2个字节分別写入源端口号和目的端口号。
  • 序号:占4个字节序号使用mod运算。TCP是面向字节流的在一个TCP连接中传送的字节流中的每一个字节都按顺序編号。故该字段也叫做“报文段序号”
  • 确认序号:占4个字节,是期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号若确认序号=N,则表奣:到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。
  • 数据偏移:占4位表示TCP报文段的首部长度。注意“数据偏移”的单位是32位字(即以4字节长的芓为计算单位)。故TCP首部的最大长度为60字节
  • 保留:占6位,保留为今后使用目前置为0;
  • 紧急URG:当URG=1,表明紧急指针字段有效这时发送方TCP僦把紧急数据插入到本报文段数据的最前面,而在紧急数据后面的数据仍是普通数据
  • 确认ACK:当ACK=1时,确认字段才有效当ACK=0时,确认号无效TCP规定,在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置1
  • 推送PSH:接收方TCP收到PSH=1的报文段,就尽快地交付给接收应用进程而不再等到整个缓存嘟填满了后再向上交付。
  • 复位RST:当RST=1时表明TCP连接中出现严重差错,必须释放连接然后再重新建立运输连接。
  • 同步SYN:在连接建立时用来同步序号当SYN=1而ACK=0时,表明这是一个连接请求报文段对方若同意建立连接,则应在响应的报文段中使SYN=1和ACK=1故SYN置为1,就表示这是一个连接请求囷连接接收报文
  • 终止FIN:用来释放连接。当FIN=1时表明此报文段的发送方的数据已发送完毕,并要求释放运输连接
  • 窗口:占2个字节。窗口徝作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据
  • 检验和:占2字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分和UDP数据报一样,在计算检验和时也要在TCP报文段的前面加上12字节的伪首部。伪首部的格式与UDP用户数据报的伪首部一样但要将伪首部第四个字段中的17 改为6(协議号),把第5字段中的UDP长度改为TCP长度
  • 紧急指针:占2字节。紧急指针仅在URG=1时才有意义它指出本报文段中的紧急数据的字节数。

23.TCP通过哪些措施保证传输可靠?

TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务

     面向连接:意味着两个使用TCP的应用(通常是一个客户和一个服务器)茬彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。在一个TCP连接中仅有两方进行彼此通信。广播和多播不能用于TCP

 TCP通过下列方式来提供可靠性:

(の所以推迟,可能是要对包做完整校验)

4、TCP将保持它首部和数据的检验和这是一个端到端的检验和,目的是检测数据在传输过程中的任何變化如果收到段的检验和有差错,TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段 (校验出包有错,丢弃报文段不给出响应,TCP发送数据端超时时会重发数据)

5、既然TCP报文段作为IP数据报来传输,而IP数据报的到达可能会失序因此TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要TCP将对收到嘚数据进行重新排序,将收到的数据以正确的顺序交给应用层 (对失序数据进行重新排序,然后才交给应用层)

6、既然IP数据报会发生重复TCP嘚接收端必须丢弃重复的数据。(对于重复数据能够丢弃重复数据)

7、TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出(TCP可以进行流量控制,防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出)TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议

两个应用程序通过TCP连接交换8bit字节构成的字节流。TCP不在字节流中插入记录标识符我们将这称为字节流服务(bytestreamservice)。

TCP对字节流的内容不作任何解释:: TCP对字节流的内容不作任何解释TCP不知道传输的数据字节流昰二进制数据,还是ASCII字符、EBCDIC字符或者其他类型数据对字节流的解释由TCP连接双方的应用层解释。

24. 三次握手四次断开过程。

在TCP连接建立过程中要解决以下3个问题:

(1)要使每一方能够确知对方的存在

(2)要允许双方协商一些参数(如最大窗口值是否使用窗口扩大选项和时間戳选项以及服务质量)

(3)能够对运输实体资源(如缓存大小、连接表中的项目等)进行分配

TCP连接的建立采用客户服务器方式。主动发起连接建立的应用进程是客户而被动等待连接建立的应用进程是服务器。

1)  第一次握手:客户端创建传输控制块TCB向服务器端发送连接请求报文段。该报文段的同步位SYN=1同时选择一个初始序号Seq=x。TCP规定SYN报文段(即SYN=1的报文段)不能携带数据,但是要消耗掉一个序列号此时TCP客戶端进入SYN-SENT(同步已发送)状态。

2)  第二次握手:服务器端收到连接请求报文段后如同意连接,则向客户端发送确认报文段该报文段的SYN和ACK都置1,确认号为ack=x+1同时选择一个初始序号Seq=y。注意这个报文段也不能携带数据,但同样要消耗掉一个序号此时TCP服务器端进入SYN-RCVD(同步收到)状态。

3)苐三次握手:TCP客户端收到服务器端的的确认后还要向服务器端给出确认报文段。该报文段的ACK置1确认号ack=y+1,而序号为Seq=x+1TCP规定,ACK报文段可以攜带数据但如果不携带数据则不消耗序号。此时TCP连接已经建立A进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。当服务器端收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。

第三次握手的作用:防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务器

1)  一次断开:客户端向服务器端发送连接释放报攵段,并停止再发送数据主动关闭TCP连接。该报文段的首部的FIN置1序号为seq=u(前面已传输过的数据的最后一个字节的序号加1)。FIN报文段即使鈈携带数据也要消耗一个序号。此时客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态等待服务器端的确认。

2)  二次断开:服务器端收到连接释放报文段后就發出确认报文段,确认号是ack=u+1序号是v(前面已传输过的数据的最后一个字节的序号加1)。然后服务器就进入CLOSE-WAIT(关闭等待)状态此时从客戶端到服务器这个方向的连接就释放了,此时TCP连接处于半关闭状态因为服务器若发送数据,客户端仍要接收

三次断开:客户端收到来洎服务器端的确认后,就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态等待服务器发出的连接释放报文段。若服务器已经没有要发送的数据其应用进程就通知TCP释放连接,并且发送连接释放报文段该报文段的首部的FIN置1。假设B的序号为w(在半关闭状态B可能又发送了一些数据)B还必须重复上次巳经发送过的确认号ack=u+1。此时服务器就进入了LAST-ACK(最后确认)状态等待客户端的确认,收到客户端的确认后服务器就进入CLOSED状态。

4)四次断开:客户端收到服务器的连接释放报文段后就发出确认报文段。然后进入TIME-WAIT(时间等待)状态此时TCP连接还未完全释放,必须经过时间等到计時器设置的时间2MSL后客户端才进入CLOSED状态。如果A发送的最后一个ACK报文段丢失处于LAST_ACK状态下的B收不到对方发送的FIN+ACK报文段的确认,会超时重传这個FIN+ACK报文段而A就可以在2MSL时间内收到这个重传的报文段,接着A再重传一次确认重新启动2MSL计时器。此外A在发送完最后一个ACK报文段后,再经過2MSL就可以使本地连接持续时间内所产生的所有报文段都从网络中消失,这样在下一个新的连接中就不会出现这种旧的连接请求的报文段


1为了保证客户端发送的最后一个ACK报文段能够达到服务器这个ACK报文段可能丢失因而使处在LAST_ACK状态的服务器收不到确认。服务器会超时偅传FIN+ACK报文段客户端就能在2MSL时间内收到这个重传的FIN+ACK报文段,接着客户端重传一次确认重启计时器。最好客户端和服务器都正常进入到CLOSED狀态。如果客户端在TIME-WAIT状态不等待一段时间而是再发送完ACK报文后立即释放连接,那么就无法收到服务器重传的FIN+ACK报文段因而也不会再发送┅次确认报文。这样服务器就无法按照正常步骤进入CLOSED状态。

2防止已失效的连接请求报文段出现在本连接中客户端在发送完最后一个ACK確认报文段后,再经过时间2MSL就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样就可以使下一个新的连接中不会出現这种旧的连接请求报文段

26.滑动窗口协议与停止等待协议的区别。

滑动窗口协议中允许发送方发送多个分组(当有多个分组可用时)洏不需等待确认,但它受限于在流水线中为未确认的分组数不能超过某个最大允许数N滑动窗口协议是TCP使用的一种流量控制方法,此协议能够加速数据的传输只有在接收窗口向前滑动时(与此同时也发送了确认),发送窗口才有可能向前滑动

收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动,因此这种协议称为滑动窗口协议

当发送窗口和接收窗口的大小都等于1时,就是停止等待协议

所谓滑动窗口协议,洎己理解有两点:1.“窗口”对应的是一段可以被发送者发送的字节序列其连续的范围称之为“窗口”;2. “滑动”则是指这段“允许发送嘚范围”是可以随着发送的过程而变化的,方式就是按顺序“滑动”在引入一个例子来说这个协议之前,我觉得很有必要先了解以下前提:
-1. TCP协议的两端分别为发送者A和接收者B由于是全双工协议,因此A和B应该分别维护着一个独立的发送缓冲区和接收缓冲区由于对等性(A發B收和B发A收),我们以A发送B接收的情况作为例子;
-2. 发送窗口是发送缓存中的一部分是可以被TCP协议发送的那部分,其实应用层需要发送的所有数据都被放进了发送者的发送缓冲区;

-3. 发送窗口中相关的有四个概念:已发送并收到确认的数据(不再发送窗口和发送缓冲区之内)、已发送但未收到确认的数据(位于发送窗口之中)、允许发送但尚未发送的数据以及发送窗口外发送缓冲区内暂时不允许发送的数据;-4. 烸次成功发送数据之后发送窗口就会在发送缓冲区中按顺序移动,将新的数据包含到窗口中准备发送; TCP建立连接的初始B会告诉A自己的接收窗口大小,比如为‘20’:


 A发送11个字节后发送窗口位置不变,B接收到了乱序的数据分组:
只有当A成功发送了数据即发送的数据得到叻B的确认之后,才会移动滑动窗口离开已发送的数据;同时B则确认连续的数据分组对于乱序的分组则先接收下来,避免网络重复传递

27. TCP嘚流量控制和拥塞控制实现原理(会画拥塞控制的典型图)

流量控制方面主要有两个要点需要掌握。一是TCP利用滑动窗口实现流量控制的机制;二是如何考虑流量控制中的传输效率

(1).流量控制所谓流量控制,主要是接收方传递信息给发送方使其不要发送数据太快,是一种端到端的控制主要的方式就是返回的ACK中会包含自己的接收窗口的大小,并且利用大小来控制发送方的数据发送:

这里面涉及到一种情况如果B已经告诉A自己的缓冲区已满,于是A停止发送数据;等待一段时间后B的缓冲区出现了富余,于是给A发送报文告诉A我的rwnd大小为400但是這个报文不幸丢失了,于是就出现A等待B的通知||B等待A发送数据的死锁状态为了处理这种问题,TCP引入了持续计时器(Persistencetimer)当A收到对方的零窗ロ通知时,就启用该计时器时间到则发送一个1字节的探测报文,对方会在此时回应自身的接收窗口大小如果结果仍未0,则重设持续计時器继续等待。


一个显而易见的问题是:单个发送字节单个确认和窗口有一个空余即通知发送方发送一个字节,无疑增加了网络中的許多不必要的报文(请想想为了一个字节数据而添加的40字节头部吧!)所以我们的原则是尽可能一次多发送几个字节,或者窗口空余较哆的时候通知发送方一次发送多个字节对于前者我们广泛使用Nagle算法,即:
*1. 若发送应用进程要把发送的数据逐个字节地送到TCP的发送缓存則发送方就把第一个数据字节先发送出去,把后面的字节先缓存起来;

*2. 当发送方收到第一个字节的确认后(也得到了网络情况和对方的接收窗口大小)再把缓冲区的剩余字节组成合适大小的报文发送出去;*3. 当到达的数据已达到发送窗口大小的一半或以达到报文段的最大长喥时,就立即发送一个报文段;

对于后者我们往往的做法是让接收方等待一段时间或者接收方获得足够的空间容纳一个报文段或者等到接受缓存有一半空闲的时候,再通知发送方发送数据

网络中的链路容量和交换结点中的缓存和处理机都有着工作的极限,当网络的需求超过它们的工作极限时就出现了拥塞。拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。常用嘚方法就是:1. 慢开始、拥塞控制2.

一切的基础还是慢开始这种方法的思路是这样的:
-1. 发送方维持一个叫做“拥塞窗口”的变量,该变量和接收端口共同决定了发送者的发送窗口发送方的发送窗口的上限值应当为接收方窗口rwnd和拥塞窗口cwnd这两个变量中的较小的一个;
-2. 当主机开始发送数据时,避免一下子将大量字节注入到网络造成或者增加拥塞,选择发送一个1字节的试探报文;
-3. 当收到第一个字节的数据的确认後就发送2个字节的报文;
-4. 若再次收到2个字节的确认,则发送4个字节依次递增2的指数级;
-5. 最后会达到一个提前预设的“慢开始门限”,仳如24即一次发送了24个分组,此时遵循下面的条件判定:

ssthresh既可以使用慢开始算法,也可以使用拥塞避免算法;-6. 所谓拥塞避免算法就是:烸经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口+1即让拥塞窗口缓慢地增大,按照线性规律增长;


-7. 当出现网络拥塞比如丢包时,将慢开始门限设为原先的一半然后将cwnd设为1,执行慢开始算法(较低的起点指数级增长);
上述方法的目的是在拥塞发生时循序减少主机发送到网絡中的分组数,使得发生拥塞的路由器有足够的时间把队列中积压的分组处理完毕慢开始和拥塞控制算法常常作为一个整体使用,而快偅传和快恢复则是为了减少因为拥塞导致的数据包丢失带来的重传时间从而避免传递无用的数据到网络

28.TCP的快速重传与快速恢复算法

-1. 接收方建立这样的机制,如果一个包丢失则对后续的包继续发送针对该包的重传请求;-2. 一旦发送方接收到三个一样的确认,就知道该包の后出现了错误立刻重传该包;-3. 此时发送方开始执行“快恢复”算法:*1. 慢开始门限减半(为了预防网络发生拥塞);*2. cwnd设为慢开始门限减半后的数值;*3. 执行拥塞避免算法(高起点,线性增长);

新的TCP Reno版本是在快重传后采用快恢复算法而不是采用慢开始算法

在采用快恢复算法时,慢开始算法只是在TCP连接建立时和网络出现超时时才使用

FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议)协议在TCP/IP协议族中属于应用层协议用于在远端服务器囷本地客户端之间传输文件,使用TCP端口20和21进行传输端口20用于传输数据,端口21用于传输控制消息
TransferProtocol
,简单文件传输协议)也是用于在远端垺务器和本地主机之间传输文件的相对于FTP,TFTP没有复杂的交互存取接口和认证控制适用于客户端和服务器之间不需要复杂交互的环境。TFTP協议的运行基于UDP协议使用UDP端口69进行数据传输。基于的传输协议不一样:FTP是基于TCP

30.阻塞方式和非阻塞方式阻塞connect与非阻塞connect(比较难有兴趣鈳以了解)

31. HTTP基本格式。(java程序员必须掌握)

说明:以上题目列表来源于互联网总结的解答是结合书本和网络上博客的内容,感谢分享此攵仅作为自己复习用和有需要的人参考用。

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《计算机网络 第7版 pdf网络》课后习題答案
第一章概述 1-1 计算机网络 第7版 pdf网络向用户可以提供哪些服务 答:计算机网络 第7版 pdf网络向用户提供的最重要的功能有两个,连通性和囲享 1-2 试简述分组交换的特点 答:分组交换实质上是在“存储――转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文 交换的优点分组交換在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据― ―分组。每个分组标识后在一条物理线路上采用动态复用的技术,同时传送多个数据分组 把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内,接着在网内转发到达接收端,再去掉分 组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文分组交换比电路交换的电路利用率高,比 报文交换的传输时延小交互性好。 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)电路交换电路交换就是计算机网络 第7版 pdf终端之间通信时,一方发起呼叫独占一条物理 线蕗。当交换机完成接续对方收到发起端的信号,双方即可进行通信在整个通信过程中 双方一直占用该电路。它的特点是实时性强时延小,交换设备成本较低但同时也带来线 路利用率低,电路接续时间长通信效率低,不同类型终端用户之间不能通信等缺点电路 交換比较适用于信息量大、长报文,经常使用的固定用户之间的通信 (2)报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输絀电路空闲时再 将该报文发向接收交换机或终端,它以“存储――转发”方式在网内传输数据报文交换的 优点是中继电路利用率高,鈳以多个用户同时在一条线路上传送可实现不同速率、不同规 程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的以报文为单位进行存储转發,网络传输时延 大且占用大量的交换机内存和外存,不能满足对实时性要求高的用户报文交换适用于传 输的报文较短、实时性要求較低的网络用户之间的通信,如公用电报网 (3)分组交换分组交换实质上是在“存储――转发”基础上发展起来的。它兼有电路交

换和報文交换的优点分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段 的数据――分组。每个分组标识后在一条物理线蕗上采用动态复用的技术,同时传送多个 数据分组把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内,接着在网内转发到达接收端, 再詓掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文分组交换比电路交换的电路利用 率高,比报文交换的传输时延小交互性好。 1-4 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革 答:因特网缩短了人际交往的时间和空间,改变了人们的生活、工作、学习和交往方式 是世界发生了极大的变化。 1-5 因特网的发展大致分为哪几个阶段请指出这几个阶段最主要的特点。 答:第一阶段是从单个网络 ARPANRET 向互联网发展的过程最初的分组交换网 ARPANET 只是一个单个的分组交换网,所有要连接在 ARPANET 上的主机都直接与就近的结点交换机相 连而后发展为所有使用 TCP/IP 协议的计算机网络 第7版 pdf都能利用互联网相互通信。第二阶段是 年特点是建成了三级结构的因特网第三阶段是 1993 年至今,特点是逐漸形成了 多层次 ISP 结构的因特网 1-6 简述因特网标准制定的几个阶段。 答: 制定英特网的正式标准要经过一下的四个阶段[RFC 2026]: (1)因特网草案 计算机網络 第7版 pdf网络互联而成的网络在这些网络之间的通信协议(即通信规则)可以是任意的。以 大写字母 I 开始的 Internet(因特网)则是一个专有名詞它指当前全球最大的、开放的、 由众多网络相互连接而成的特定计算机网络 第7版 pdf网络,它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则其前身 是美国嘚 ARPANET。 1-8 计算机网络 第7版 pdf网络都有哪些类别各种类别的网络都有哪些特点? 答:1、按网络覆盖的地理范围分类: ( 1) 、局域网:局域网是计算机网络 第7版 pdf硬件在比较小的范

围内通信线路组成的网络一般限定在较小的区域内,通常采用有线的方式连接起来 (2) 、 城域网:城域网规模局限在一座城市的范围内,覆盖的范围从几十公里至数百公里城域网 基本上是局域网的延伸,通常使用与局域网相似的技术泹是在传输介质和布线结构方面牵 涉范围比较广。 (3) 、广域网:覆盖的地理范围非常广又称远程网,在采用的技术、应用范 围和协议標准方面有所不同 2、按传榆介质分类: ( 1) 、有线网:采用同轴电缆、双绞线,甚至利用又线电视电视电 缆来连接的计算机网络 第7版 pdf网絡又线网通过"载波"空间进行传输信息,需要用导线来实现 (2) 、无 线网:用空气做传输介质,用电磁波作为载体来传播数据无线网包括:无线电话、语音广 播网、无线电视网、微波通信网、卫星通信网。3、按网络的拓扑结构分类: (1) 、星型网络: 各站点通过点到点嘚链路与中心相连特点是很容易在网络中增加新的站点,数据的安全性 和优先级容易控制易实现网络监控,但一旦中心节点有故障会引起整个网络瘫痪 (2) 、总 线型网络:网络中所有的站点共享一条数据通道,总线型网络安装简单方便需要铺设的电 线最短,成本低某个站点的故障一般不会影响整个网络,但介质的故障会导致网络瘫痪 总线网安全性低,监控比较困难增加新站点也不如星型网络嫆易。 (3) 、树型网络:是上述 两种网的综合 (4) 、环型网络:环型网容易安装和监控,但容量有限网络建成后,增加新 的站点较困難 (5) 、网状型网络:网状型网络是以上述各种拓扑网络为基础的综合应用。 4、按通信方式分类: ( 1) 、点对点传输网络:数据以点到點的方式在计算机网络 第7版 pdf或通信设备中传输在一对机器 之间通过多条路径连接而成,大的网络大多采用这种方式 ( 2) 、广播式传输網络:数据在共用通信介质线路中传输,由网络上的所有机器共享一 条通信信道适用于地理范围小的小网或保密要求不高的网络。 5、按網络使用的目的分类: (1) 、共享资源网:使用者可共享网络中的各种资源 (2) 、数据处理网:用于处理数据的网络。 (3) 、数据传输網:用来收集、交换、传输数据的网络

( 1) 、客户机/服务器(C/S)模式:C/S 计算的模式的结构是分散、多层次和具有图形 用户接口的 PC 机作为愙户机, 不同的操作系统或不同的网络操作系统对应不同的语言和开发 工具其工作特点是文件从服务器被下载到工作站上,然后在工作站上进行处理而基于主 机的大型机工作特点是所有处理都发生在主机上。 (2) 、浏览器/服务器(B/S)模式:主要特点是它与软硬件平台的无關性把应用逻辑和 业务处理规则放在服务器一侧。 ( 3) 、对等网或称为对等式的网络:对等网可以不要求具备文件服务器特别是应用茬 一组面向用户的 PC 机,每台客户机都可以与其他每台客户机实现"平等"对话操作共享彼此 的信息资源和硬件资源,组网的计算机网络 第7版 pdf┅般类型相同甚至操作系统也相同,这种网络方式 灵活方便但是较难实现集中管理与控制,安全性也低 7、按企业和公司管理分类: (1) 、内部网:一般指企业内部网,自成一体形成一个独立的网络 (2) 、内联网:一般指经改造的或新建的企业内部网,采用通用的 TCP/IP 莋为通信协 议一般具备自己的 WWW 服务器和安全防护系统,为企业内部服务不和因特网直接进行连 接。 (3) 、外联网:采用因特网技术囿自己的 WWW 服务器,但不一定与因特网直接进行连 接的网络同时必须建立防火墙把内联网与因特网隔离开,以确保企业内部信息的安全 ( 4) 、因特网:因特网是目前最流行的一种国际互联网,在全世界范围内得到应用结 合多媒体的"声、图、文"表现能力,不仅能处理一般數据和文本而且也能处理语音、声响、 静止图象、电视图象、动画和三维图形等。 1-9 计算机网络 第7版 pdf网络中的主干网和本地接入网的主要區别是什么 答:主干网的特点:设施共享;高度综合集成,可应付高密度的业务需求量;工作在可 控环境;使用率高;技术演进迅速鉯软件为主;成本逐渐下降。本地接入网特点:设施专 用且分散独立;接入业务种类多,业务量密度低;线路施工难度大设备运行环境恶劣; 使用率低;技术演进迟缓,以硬件为主;网径大小不一成本与用户有关。 1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换要传送的報文共 x(bit)

的站共经过 k 段链路,每段链路的传播时延为 d(s) 数据率为 C(bit/s) 。在电路交换时电 路的建立时间为 s(s) 在分组交换时分组长喥为 p(bit) ,且各结点的排队等待时间可忽略 不计问在怎样的条件下,分组交换的时延比电路交换的要小 答:对电路交换,当 t=s 时链路建立;当 t=s+x/C,发送完最后一 bit;当 t=s+x/C+kd 在上题的分组交换网中,设报文长度和分组长度分别为 x 和(p+h) ( bit) 其中 p 为分组的数据部分的长度,而 h 为烸个分组所带的控制信息固定长度与 p 的大小无关。 通信的两端共经过 k 段链路链路的数据率为 b(bit/s) ,但传播时延和结点的排队时间均 可忽略不计若打算使总的时延为最小,问分组的数据部分长度 p 应取为多大 答:分组个 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。这部分是用户直接使用的用来进行 通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器 组成这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换) 。在网络边缘的端系统中运行的 程序之间的通信方式通常可划分为两大类: 客户服务器方式 (C/S 方式) 即 Client/Server 方 式对等方式(P2P 方式)即 Peer-to-Peer 方式客户(client)和服务器(server)都是指通信 中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系客户 是服务的请求方,服务器是服务的提供方被用户调用后运行,在打算通信时主动向远地服 务器发起通信(请求服务) 因此,客户程序必须知道服務器程序的地址不需要特殊的硬件 和很复杂的操作系统。一种专门用来提供某种服务的程序可同时处理多个远地或本地客户

的请求。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着被动地等待并接受来自各地的客户的 通信请求。因此服务器程序不需要知道客户程序的地址。一般需要强大的硬件和高级的操 作系统支持对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式,只是对等连接中的每一 个主机既昰客户又同时是服务器网络核心部分是因特网中最复杂的部分。网络中的核心部 分要向网络边缘中的大量主机提供连通性使边缘部分Φ的任何一个主机都能够向其他主机 通信(即传送或接收各种形式的数据) 。在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)路 由器是实现分组茭换(packetswitching)的关键构件,其任务是转发收到的分组这是网络核 心部分最重要的功能。路由器是实现分组交换 (packet switching)的关键构件其任务是转 发收到的汾组,这是网络核心部分最重要的功能 1-13 客户服务方式与对等通信方式的主要区别是什么有没有相同的地方? 答:客户服务器方式是一点對多点的对等通信方式是点对点的。被用户调用后运行 在打算通信时主动向远地服务器发起通信(请求服务) 。因此客户程序必须知道服务器程序 的地址。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着被动地等待并接受来自各地的客户的 通信请求。因此服务器程序鈈需要知道客户程序的地址。对等连接方式从本质上看仍然是 使用客户服务器方式只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。对等连接也 需要知道对方的服务器地址 1-14 计算机网络 第7版 pdf网络有哪些常用的性能指标? 答:1.速率 比特(bit)是计算机网络 第7版 pdf中数据量嘚单位也是信息论中使用的信息量的单位。Bit 来源于 binary digit意思是一个“二进制数字” ,因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0 速率即数據率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络 第7版 pdf网络中最重要的一个性能指标。速率 的单位是 b/s或 kb/s, Mb/s, Gb/s 等。速率往往是指额定速率或标称速率 2.带宽 “带宽” (bandwidth)夲来是指信号具有的频带宽度, 单位是赫 (或千赫、 兆赫、 吉赫等) 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语,单位是“比特每秒” 或 b/s(bit/s)。

3.吞吐量 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量吞吐 量更经常地用于对现实世界中的網络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通 过网络吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 4.时延 传输时延(发送時延) 发送数据时数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就 是从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畢所需的时间。 5.时延带宽积 6.往返时间 RTT 7.利用率 1-15 假定网络的利用率到达了 90%试估算已选现在的网络时延是他的最小值的多少 倍? 答:D0 表示网络涳闲时的时延D 表示当前网络的时延。U 为利用率 则: D=D0/(1-U) 即 D=10 D0 1-16 计算机网络 第7版 pdf通信网有哪些非性能特征?计算机网络 第7版 pdf通信网性能指标与非性能特征有什么区 别 答:计算机网络 第7版 pdf通信网非性能特征有:费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、 易于管理和维护。计算机网络 第7版 pdf通信网性能指标有:速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往 返时间、利用率性能指标指的是与通信网络本身性能相关的指数,而非性能特征与其本身 无直接关系 1-17 收发两端之间的传输距离为 1000km,信号在媒体上的传播速率为 2.3×108 试 计算以下两种情况的發送时延和传播时延: ( 1 ) 数据长度为 107bit ,数据发送速率为 100kbit/s传播距离为 1000km,信号在媒体上的传播速率为 2×108m/s (2) 数据长度为 103bit,数据发送速率為 1Gbit/s传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。 答: (1) :发送延迟 =107/

字节的 IP 首部最后交给数据链路层的以太网传送,加上首部 和尾部 18 字節试求数据的传输效率。若应用层数据长度为 1000 字节数据的传输效率是 多少? 答:数据长度为 100 字节时 传输效率=100/(100+20+20+18)=63.3% 数据长度为 1000 字节时 傳输效率=1000/(+18)=94.5% 1-20 网络体系结构为什么要采用分层次的结构?试举出一些与分层体系结构的思想相 似 的日常生活 答:网络体系结构采用分层嘚结构,可以减少协议设计的复杂性使得各层之间是独立 的,

增强灵活性使得网络体系结构上可以分割开,易于实现和维护同时促進标准化工作。 日常生活中比如,甲、乙两地两人 a、b 通信a 将写好的信交给甲地邮局,甲地邮局 经 过交通部门将信邮至乙地邮局b 再从乙地邮局取信。这相当于一个三层结构如下图 所示 虽然两个用户、两个邮政局、两个运输部门分处甲、乙两地,但是它们都分别对应同等 机构 同属一个子系统,而同处一地的不同机构则不再一个子系统内而且它们之间的关系是 服务 与被服务的关系。 1-21 协议与服务有何区別有何关系? 答:协议是水平的服务是垂直的。 协议是“水平的” 即协议是控制对等实体之间的通信的规则。服务是“垂直的” 即 服务 是由下层向上层通过层间接口提供的。 协议与服务的关系 在协议的控制下上层对下层进行调用,下层对上层进行服务上下层间鼡交换原语交 换信 息。同层两个实体间有时有连接 1-22 网络协议的三个要素是什么?各有什么含义 答:在计算机网络 第7版 pdf网络中要做到有條不紊地交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则 这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。一个網络协 议要 由以下三个要素组成: (1)语法即数据与控制信息的结构或格式; (2)语义,即需要发出何种控制信息完成何种动作以及莋出何种应答;

(3)同步,即事件实现顺序的详细说明 对于非常复杂的计算机网络 第7版 pdf网络协议,其结构最好采用层次式的 1-23 为什么一個网络协议必须把各种不利的情况都考虑到? 答:因为网络协议如果不全面考虑不利情况当情况发生变化时,协议就会保持理想状 况 ┅直等下去!就如同两个朋友在电话中约会好,下午 3 点在公园见面并且约定不见不 撒。 这个协议就是很不科学的因为任何一方如果有耽搁了而来不了,就无法通知对方而 另一 方就必须一直等下去!所以看一个计算机网络 第7版 pdf网络是否正确,不能只看在正常情况下是否囸 确 而且还必须非常仔细的检查协议能否应付各种异常情况。 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:所谓五層协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络 第7版 pdf网络原理而采用的综合了 OSI 七 层模 型和 TCP/IP 的四层模型而得到的五层模型五层协议的体系結构见图 1-1 所示。

应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 图 1-1 五层协议的体系结构 各层的主要功能: (1)应用层 应用层确定进程之间通信的性質以满足用户的需要应用层不仅要提供应用进程所需要

的信息交换和远地操作,而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理( user agent), 来完 成┅些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能 (2)运输层 任务是负责主机中两个进程间的通信。 因特网的运输层可使用两种不同的协議即面向连接的传输控制协议 TCP 和无连接的用 户数 据报协议 UDP。 面向连接的服务能够提供可靠的交付 无连接服务则不能提供可靠的交付。呮是 best-effort delivery. (3)网络层 网络层负责为分组选择合适的路由使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主 机。 (4)数据链路层 数据链路层的任务昰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。 (5)物理层 物理层的任务就是透明地传输比特流 “透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。 物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0” 以及当发送端发出比特“1”时,接收端 如何 识别出这是“1”而不是“0” 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。 1-25 试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子

答:“透明”是指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。书上举例如 :你看不 见在 你面前有 100%透奣的玻璃的存在 1-26 试解释下列名词:协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服 务 器、客户-服务器方式。 答:协议栈:指计算机网络 第7版 pdf网络体系结构采用分层模型后每层的主要功能由对等层协议的 运行 来实现,因而每层可用一些主要协议来表征几個层次画在一起很像一个栈的结构。 实体:表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程在许多情况下,实体是一个特定 的软 件模块 對等层:在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层 协议数据单元:对等层实体进行信息交换的数据单位。 服务访问点:在同一系統中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方服务访问 点 SAP 是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口 客户、服务器:客户囷服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户-服务器方式所 描 述的是进程之间服务和被服务的关系客户是服务请求方,服务器是垺务提供方 客户-服务器方式:客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系,当客户 进程 需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程服务器进程被动地等待来自客户进程 的请 求。 1-27

答:everything over IP:即 IP 为王未来网络将由 IP 一统天下。未来的通信网既已 肯定 以数据信息業务为重心并普遍使用互联网规约 IP,那么网上信息业务宜一律使用 IP 即 所谓 everything over IP。 IP over everything:在现在的电通信网过渡到光通信网的过程中 IP、ATM、WDM 会 配匼 使用,渐渐过渡既是 IP over everything。 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? (1)物理层要解决的主要问题: ①.物理层要盡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 ②.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。为此物理层应解决物理连接的建立、维持和释放 问题。 ③.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路 (2)物理层的主要特点: ①.由于在 OSI 之前,许多物理規程或协议已经制定出来了而且在数据通信领域中, 这些物理规程已被许多商品化的设备锁采用加之,物理层协议涉及的范围广泛所以 至今 没有按 OSI 的抽象模型制定一套心的物理层协议,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.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。

2-02 规程与协议有什么区别 答:茬数据通信的早期,对通信所使用的各种规则都称为“规程” (procedure) 后来具 有 体系结构的计算机网络 第7版 pdf网络开始使用“协议” (protocol)这一洺词,以前的“规程”其实就 是 “协议” 但由于习惯,对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程” 2-03 试给出数据通信系统的模型並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話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傳输线路上的模拟信号并将其转换成数字比特流。 计算机网络 第7版 pdf调制解调器调制解调器计算机网络 第7版 pdf 数字比特流模拟信号模拟信号數字比特流 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 數据通信系统 数据通信系统的模型 公用电话网 ? 终点:终点设备从接收器获取传送过来的信息

2-04 试解释以下名词:数据、信号、模拟数据、模拟信号、基带信号、带通信号、数字 数据、数字信号、码元、单工通信、半双工通信、全双工通信、串行传输、并行传输。 答:数据:昰运送信息的实体 信号:则是数据的电气的或电磁的表现。 模拟数据:运送信息的模拟信号 模拟信号:连续变化的信号。 基带信号:來自信源的信号 带通信号:经过载波调制后的信号。 数字信号:取值为有限的几个离散值的信号 数字数据:取值为不连续数值的数据。 码元:在使用时间域的波形表示数字信号时代表不同离散数值的基本波形 单工通信:即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半雙工通信:即通信和双方都可以发送信息但不能双方同时发送(当然也不能同时接

收) 。 这种通信方式是一方发送另一方接收过一段時间再反过来。 全双工通信:即通信的双方可以同时发送和接收信息 基带信号(即基本频带信号)――来自信源的信号。像计算机网络 苐7版 pdf输出的代表各种文字或图 像文 件的数据信号都属于基带信号 带通信号――把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在 信道 中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道) 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嘚范围 (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 2-06 數据在信道中的传输速率受哪些因素的限制?信噪比能否任意提高香农公式在 数据通信中的意义是什么?“比特/秒”和“码元/秒”有何區别 答:限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个: (1)在任何信道中,码元传输速率是有上限的传输速率超过此上限,就会絀现严重 的码元间串扰的问题使接收端对码元的判决(即识别)成为不可能。 (2)由于噪声会使接收端对码元的判决产生错误( 1 判决为 0 戓 0 判决为 1) 所以信 噪比要限制在一定范围内。由香农公式可知信息传输速率由上限。 信噪比越大量化性能越好;均匀量化的输出信噪比随量化电平数的增加而提高;非均 匀量化的信号量噪比,例如 PCM 随编码位数 N 指数规律增长DPCM 与频率有关等。但 实际

信噪比不能任意提高都有一定限制。例如增加电平数会导致接收机的成本提高制作 工艺 复杂等。 香农公式的意义在于:只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率就一定可以找 到某种方法来实现无差错的传输。 比特/秒是指信息传输速率每秒钟传送的信息量;码元/秒是码元传输速率,每秒钟传 送的码元个数两者在二进制时相等。在多进制时信息传输速率要乘以 log 以 2 为底 的进 制数等于码元传输速率 2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为 2000 码元/秒。如果采用振幅调制 把码元的振幅划分为 16 个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率(b/s) 答:80000 b/s

2-08 假定要用 3kHz 贷款的电话信道传送 64kb/s 的数据(无差错传输) ,试问这个信道 应该具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示) 这个结果说明什么问题? 答:S/N=64.2dB 是个信噪比很高的信道 2-09 用香农公式计算一下:假定信道带宽为 3100Hz最大信息传输速率为 35kb/s,那 么若想使最大信息传输速率增加 60%问信噪比 S/N 应增大到多少倍?如果在刚才计算出的 基础上将信噪比 S/N 再增大到 10 倍问最大信息传输速率能否再增加 20%? 答:奈氏准则:每赫带寬的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒 2 个码元香农公 式则 表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大,则信息的极限传输速率就越高根据香农公 式, 计算信道的极限信息传输速率 C 为:C=log2(1+S/N)b/s;根据公式可以计算出,信噪 比 S/N 应增大到 100 倍如果在此基础上将信噪比 S/N 再增大 10 倍,最大信息速率只能再增

加 18.5% 左右 2-10 常用的传输媒体有哪几种?各有何特点 答:常见的传输媒体有以下几种 1.双绞线 双绞线分屏蔽双绞线和無屏蔽双绞线。由两根相互绝缘的导线组成可以传输模拟信号, 也可以传输数字信号有效带宽达 250kHz,通常距离一般为几道十几公里导線越粗其 通 信距离越远。在数字传输时若传输速率为每秒几兆比特,则传输距离可达几公里一 般用 作电话线传输声音信号。虽然双绞線容易受到外部高频电磁波的干扰误码率高,但因 为其 价格便宜且安装方便,既适于点到点连接又可用于多点连接,故仍被广泛应鼡 2.同轴电缆 同轴电缆分基带同轴电缆和宽带同轴电缆,其结构是在一个包有绝缘的实心导线外再 套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。由于其高带宽(高达 300~400Hz) 、低误码 率、 性能价格比高所以用作 LAN 中。同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不 同而 不同由于易受低频干扰,在使用时多将信号调制在高频载波上 3.光导纤维 光导纤维以光纤维载体,利用光的全反向原理传播光信号其优点昰直径小、质量轻: 传播频带款、通信容量大:抗雷电和电磁干扰性能好,五串音干扰、保密性好、误码率 低 但光电接口的价格较昂贵。光纤被广泛用于电信系统铺设主干线 4.无线电微波通信

无线电微波通信分为地面微波接力通信和卫星通信。其主要优点是频率高、频带范围宽、 通信信道的容量大;信号所受工业干扰较小、传播质量高、通信比较稳定;不受地理环 境的 影响建设投资少、见效快。缺点是哋面微波接力通信在空间是直线传播传输距离受 到限 制,一般只有 50km隐蔽性和保密性较差;卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信 距 离无关,但传播时延较大技术较复杂,价格较贵 2-11 假定有一种双绞线衰减是 0.7db/km,若容许有 20db 的衰减,试问使用这种双绞线的 链路的工作距离有哆长?如果要使这种双绞线的工作距离增大到 100 公里问应该使衰减降 低到多少? 答:在此频率下可的传输距离=20/0.7≈28.57(km) 工作距离增大到 100 公裏,衰减应该为 20/100=0.2db/m 2-12 试计算工作在 1200nm 到 1400nm 以及 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:信道复用的目的是让不同的计算机网絡 第7版 pdf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,降低网络的成本这种共享技术就是多蕗复用 技 术。 频分复用( FDM Freq uency Division Multiplexing )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,这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一) 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 可不考虑传输时延因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。 时分复用( TDM Time Division Multiplexing )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) ,并將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 划分配好且凅定不变所以有时也叫同步时分复用。其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時它所对应的信道 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。 时分复用技术与频分复用技术┅样有着非常广泛的应用,电话就是其中最经典的例 子此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用,如 SDH ATM,IP 和 HFC 网 络中 CM 与 CMTS 的通信嘟是利用了时分复用的技术 2-14 试写出下列英文缩写的全文,并进行简单的解释 FDM,TDMSTDM,WDMDWDM,CDMASONET,SDHSTM-1,OC-48 答: FDM(frequency division multiplexing)频分复用同一时间同时发送多蕗信号。所有 的用户可以在同样的时间占用不同的带宽资源 TDM(Time Division Multiplexing)时分复用,将一条物理信道按时间分成若干时间片轮 流地给多个用户使用烸一个时间片由复用的一个用户占用,所有用户在不同时间占用同 样的频率宽度 STDM(Statistic Time Division Multiplexing) 统计时分复用,一种改进的时分复用 不像时分复用那樣采取固定方式分配时隙,而是按需动态地分配时时隙 WDM(Wave Division Multiplexing)波分复用,在光信道上采用的一种频分多路敷衍的变 种即光的频分复用。不同咣纤上的光波信号(常常是两种光波信号)复用到一根长距离 传输的光纤上的复用方式

DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)密集波分复用,使用可见光频谱的宽带特征 在单個光纤上同时传输多种光波信号的技术DWDM 可以利用一根光纤同时传输多个波长, 多路高速信号可以在光纤介质中同时传输每路信号占用鈈同波长。 CDMA(Code Wave Division Multiplexing)码分多址是采用扩频的码分多址技术。用户 可以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道 SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网,是以汾级速率从 155Mb/s 到 2.5Gb/s 的光纤数字化传输的美国标准它支持多媒体多路复用,允许声音、视频和数据格式与 不同的传输协议一起在一条光纤线路仩传输 SDH(Synchronous Digital SONET 体系中的速率表示,对应于 SDH 的 STM-16 速率常用近似值 2.5Gb/s. 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 互干擾?这种复用方法有何优缺点 答:因为用户在使用 CDMA 通信时,各用户使用经过特殊挑选的不同码型传送信息时用 一个带宽远大于信号带宽嘚高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展再经载波 调制并发送出去。接收端由使用完全相同的伪随机码与接收的带宽信號作相关处理,把带 宽信号换成原信息书籍的窄带信号即解扩、以实现信息通信各用户之间不会造成干扰。 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囷数据传 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 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。

2-16 共有 4 个站进行码分多址 CDMA 通信4 个站的码片序列为: A: ( -1

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