计算机网络笔记

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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:

  1. 电路交换:
  • 优点:连续传送大量数据,信息传输延时小
  • 缺点:电路建立连接时间长,线路利用率低
  1. 报文交换:
  • 优点:采用了存储转发技术,线路利用率高
  • 缺点:延时长
  1. 分组交换:
  • 优点:通信线路使用效率高,结点所需的存储容量小,网络延时小,传输可靠性高
  • 缺点:各分组必须携带控制信息,分组转发需要排队,有一定时延(随通信量增大而增大)

计算机网络都有哪些类别?各种类别的网络都有哪些特点?

  1. 广域网 WAN:远程、高速、是 Internet 的核心网。
  2. 城域网:城市范围,链接多个局域网。
  3. 局域网:校园、企业、机关、社区。
  4. 个域网 PAN:个人电子设备

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

  1. 源系统
  • 源点:产生要传输的数据
  • 发送器:对数据编码
  1. 传输系统:传输数据
  2. 目的系统:
    • 接收器:接收信号并转化为能被目标设备处理的信息
    • 终点:获取接收器的比特流并把信息输出

数据链路层的三个基本问题(封装成帧,透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决?

⑴封装成帧就是在一段数据前后分别添加首部和尾部。接收端以便从收到的比特流中识别帧的开始与结束,帧定界是分组交换的必然要求;

⑵ 透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆;

⑶差错检测防止差错的无效数据帧,浪费网络资源。

假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞,执行碰撞算法是选择了随机数R=100 试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据,如果是100Mb/s的以太网呢?

以太网最小帧长度为64字节,也就是64*8=512bit。

1)当以太网为10Mbit时,争用期为 :

512/(10*1000000)=0.0000512秒=51.2us

现在碰撞算法R=100,则退后100个争用期,等待时间:

51.2us*100=5120us=5.12ms

2)100M以太网,争用期为:

512/(100*1000000)=0.00000512秒=5.12us

现在碰撞算法R=100,则退后100个争用期,等待时间:

5.12us*100=512us

试简单说明下列协议的作用:IP、ARP、ICMP。

  • IP协议:实现网络互连。
  • ARP协议:解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题
  • ICMP:提供差错报告和询问报文,以提高IP数据交付成功的机会

试说明IP地址与MAC地址的区别,为什么要使用这两种不同的地址?

  • 区别:MAC地址是数据链路层和物理层使用的地址,是物理地址;而IP地址是网络层和以上各层使用的地 址,是一种逻辑地址。
  • 原因:要把网络层中传送的IP分组交给目标主机,要传到链路层变成MAC帧后才能发送到实际网 络。(IP地址是逻辑地址不能用于直接通信)

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TCP

  • 对实时性要求高的应用程序(UDP低时延,但是会丢失部分数据报)

端口的作用是什么?为什么端口号要划分为三种类型?

  • 作用:应用层中的应用进程与运输层实体进行层间交互的接口,只具有本地意义
  • 原因:为了保证通信准确、高效,避免冲突。
  • 补充:三种端口号
    • 熟知端口号:给重要的应用程序使用
    • 登记端口号:给没有熟知端口号的应用程序使用
    • 短暂端口号:给客户临时使用

文件传送协议FTP的主要工作过程是怎样的?为什么说FTP是带外传送控制信息?主进程和从属进程各起什么作用?

  • 工作过程:

    • 打开熟知端口(端口号为21),使客户进程能够连接
    • 等待客户进程发出连接请求
    • 启动从属进程来处理客户进程发来的请求,处理完毕即终止,但过程中会根据需求创建子进程
    • 回到等待状态。(主从进程并发进行)
  • 原因:FTP使用了一个分离的控制连接 作用: 主进程:接受新的请求 从属进程:处理单个请求

试简述SMTP通信的三个阶段的过程

1.连接建立(在发送主机客户端和SMTP客户和接受主机的SMTP服务器之间)

2.邮件传送

3.连接释放(SMTP释放TCP链接)

计算机网络都面临哪几种威胁?主动攻击和被动攻击的区别是什么?对于计算机网络,其安全措施都有哪些?

  • 威胁:截获、中断、篡改、伪造。
  • 区别: 协议数据单元(PDU)是否变化
    • 主动攻击 攻击者对某个连接中通过的 PDU 进行各种处理
    • 被动攻击 观察和分析某一个 PDU 而不干扰信息流
  • 安全措施
    • 对付被动:数据加密技术
    • 对付主动:需加密技术与适当的鉴别技术结合

对称密钥体制与公钥密码体制的特点各如何?各有何优缺点?

  • 对称密钥体制

    • 特点:加密和解密时所使用的密钥是相同的或者类似的
    • 优点:加密解密过程简单速度快
    • 缺点:安全性较低(概括来说)
      • 需要额外的安全信道来发送密钥
      • 通信双方事先必须约定密钥
  • 公钥密码体制

    • 特点:在公开密钥体制中加密解密过程采用不同的密钥,加密密钥公开,解密密钥保密
    • 优点:安全性较高(概括来说)
      • 密钥分发简单
      • 不需要分发密钥的额外信道
    • 缺点:运算速度慢开销大


计算机网络可以向用户提供哪些服务?

(1)连通服务:指计算机网络使上网用户之间可以交换信息,好像这些用户的计算机可以彼此直接连通一样。 (2)资源共享:用户可以共享计算机网络上的信息资源、软件资源和硬件资源。

计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么?

答:主干网络一般是分布式的,具有分布式网络的特点:其中任何一个结点都至少和其它两个结点直接相连;而本地接入网一般是集中式的,具有集中式网络的特点:所有的信息流必须经过中央处理设备(交换结点),链路从中央交换结点向外辐射。

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?它们的工作方式各有什么特点?

答: (1) 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。在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式为客户服务器方式和对等方式。 (2) 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)。核心部分主要通过路由器实现分组交换。

客户服务器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:主要区别:客户服务器描述的是进程之间的服务与被服务的关系,客户是服务请求方,服务器是服务;而对等通信方式并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方,只要两个主机都运行了对等连接软件,就可以进行平等的、对等连接通信。 相同的地方:客户服务器方式和对等通信方式都是端系统运行的程序之间的通信方式。对等连接方式从本质上看仍然是使客户服务器方式,只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。

计算机网络有哪些常用的性能指标?

答:速率,带宽,吞吐量,时延,时延带宽积,往返时间RTT,利用率

计算机通信网有哪些非性能特征?非性能特征与性能指标有什么区别?

答:计算机通信网的非性能特征有: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。 区别:性能指标是从不同的方面来直接度量计算机网络的性能,而非性能特征虽然与性能指标有很大的关系,对计算机网络的性能也有很大的影响,但不是直接用来度量网络性能的。

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:分层的好处:①各层之间是独立的。某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的。②灵活性好。当某一层发生变化时,只要其接口关系不变,则这层以上或以下的各层均不受影响。③结构上可分割开。各层可以采用最合适的技术来实现④易于实现和维护。⑤能促进标准化工作。与分层体系结构的思想相似的日常生活有邮政系统,物流系统。

协议与服务有何区别?有何关系?

答:网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。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,完成何种动作以及做出何种响应。 (3)同步:即事件实现顺序的详细说明。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务,而要实现本层协议,还需要使用下面一层提供服务。 协议和服务的概念的区分: 1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。 2、协议是“水平的”,即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”,即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令,这些命令在OSI中称为服务原语。

网络协议的三个要素是什么?各有什么含义?

答:网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。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,完成何种动作以及做出何种响应。 (3)同步:即事件实现顺序的详细说明。

为什么一个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,一直等下去!就如同两个朋友在电话中约会好,下午3点在公园见面,并且约定不见不散。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是否正确,不能只看在正常情况下是否正确,而且还必须非常仔细的检查协议能否应付各种异常情况。

论述具有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。各层的主要功能: ① 物理层 物理层的任务就是透明地传送比特流。(注意:传递信息的物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆等,是在物理层的下面,当做第0 层。) 物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。 ② 数据链路层 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。 ③ 网络层 网络层的任务就是要选择合适的路由,使 发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站,并交付给目的站的运输层。 ④ 运输层 运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务,使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。 ⑤ 应用层 应用层直接为用户的应用进程提供服务。

试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。

答:电视,计算机视窗操作系统、工农业产品

试解释以下名词: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:在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方. 实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。 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。 协议栈:指计算机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,几个层次画在一起很像一个栈的结构. 对等层:在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层. 服务访问点:在同一系统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.

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。

  • 数据:是运送信息的实体。
  • 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。
  • 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(code):在使用时间域(或简称为时域)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。半双工通信: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,过一段时间再反过来。
  • 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)。
  • 串行传输:数据在传输时是逐个比特按照时间顺序依次传输的。
  • 并行传输:数据在传输时采用了n个并行的信道。在每一个信道上,数据仍然是串行传输的,即逐个比特按照时间顺序依次传输。但把这n个信道一起观察时,就可看出,数据的传输是每次n个比特。