2017-2018计算机网络期末

1、2017-2018计算机网络期末考试、概念题(30分)1. Describethehiddenstationproblemandexposedstationproblem.(1)隐藏节点与隐藏终端隐藏节点(如图1.1)是指在接收接点的覆盖范围内而在发送节点的覆盖范围外的节点。具体来说即在无线网络中，A节点可以被B节点看到，但是却不能被与B节点通信的C节点看到，那么A节点对于C节点来说就是一个隐藏节点。在这种情况下，A&C不会感知到对方，但都可以向B传输数据，来自A&C的数据就会在B处碰撞，造成数据丢失，网络性能下降。这样因为传送距离发生误判的问题称为隐藏节点问题。隐敏节点C图1.1隐藏节点图示

2、隐藏终端又可以分为隐发送终端和隐接收终端两种。在单信道条件下，隐发送终端通在发送数据报文前的控制报文握手来解决。但是隐接收终端问题在单信道条件下无法解决。当A要向B发送数据时，先发送一个控制报文RTS(requesttosend);B接收到RTS后，以CTS(cleartosend)控制报文回应；A收到CTS后才开始向B发送报文，如果A没有收到CTS,A认为发生了冲突，重发RTS,这样隐发送终端C能够听到B发送的CTS知道A要向B发送报文，C延迟发送，解决了隐发送终端问题。对于隐接收终端，当C听到B发送的CTS控制报文而延迟发送时，若D向C发送RTS控制报文请求发送数据，因C不能发送任何信息，

3、所以D无法判断时RTS控制报文发生冲突，还是C没有开机，还是C时隐终端，D只能认为RTS报文冲突，就重新向C发送RTS因此，当系统只有一个信道时，因C不能发送任何信息，隐接收终端问题在单信道条件下无法解决。(另一种解释：可以用RTS和CTS的控制封包来避免碰撞。在传输之前，传送端先传送一个RTS封包，告知在传送端传送范围内所有节点不要有任何传送操作。如果传送端目前是空闲的，则响应CTS封包，进而传输数据。此办法有效解决隐藏节点问题。(2)暴露节点与暴露终端暴露节点(如图1.2)是指在发送接点的覆盖范围内而在接收节点的覆盖范围外的节点。暴露竹点C Cmb-IAECAEC，D D/ /如图所示，A

4、&D不在彼此的传送范围内，当B向A传送数据时，C不能传送数据给D,因为C检测到B正在传送数据，认为会影响B的传送，但事实上C可以传送数据到D,因为D不在B传送范围内。暴露终端因听到发送节点的发送而可能延迟发送。但是，它其实是在接收节点的通信范围之外，它的发送不会造成冲突，这就引入了不必要的时延。暴露终端又可以分为暴露发送终端和暴露接收终端两种。在单信道条件下，暴露接收终端问题是不能解决的，因为所有发送给暴露接收终端的报文都会产生冲突；暴露发送终端问题也无法解决，因为暴露发送终端无法与目的节点成功握手。2. ListthemainmethodstoavoidcollisionintheCSMA/

5、CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)protocol.(1)设备发送数据前，先监听无线链路状态是否空闲，若检测到信道空闲，则需要再等待一段时间DIFS。这是因为考虑到可能有其他的站有一高优先级的帧要发送；如有，就要让高优先级帧先发送。并且各个设备的等待时间是分别随机产生的，因此很大可能有所区别，由此可以减少冲突的可能性。之后还要进入争用窗口，并计算随机退避时间，以便再次重新试图接入到信道。这样做就减少了发生碰撞的概率。(2) RTS-CTS手。设备发送帧前，先发送一个很小的RTS(RequestToSend)帧给目标端，等待目

6、标端回应CTS(ClearToSend)帧后才开始传送。此方式可以确保接下来传送数据时，其他设备不会使用信道以避免冲突。由于RTS帧与CTS帧长度很小，使得整体开销也较小。3. ListthemainQoS(QualityofService)parametersandapproachesforgoodQoS.QoS参数包括优先级别、延时级别、可靠性级别、峰值吞吐量级别、平均吞吐量级别。获得女?的QoS方法：(1)流量整形TrafficShaping(2)常用算法：漏桶算法：提供一个缓存，使数据均匀发送，但是不能应对需要突发的情况。令牌算法：随着时间流逝，系统按照恒定1/QPS时间间隔往桶里加入

7、令牌，桶满了就不加了。如果新请求来临，就各自拿走一个令牌，没有可拿的就阻塞或拒绝服务。好处是可以方便改变速度，应对突发特性的流量。(3)分组调度PacketScheduling:为了在不同的业务流之前划分路由器/链路资源，采用队列公平队列：加权公平队列WFQ(WeightedFairQueueing)(4)控制接入流量，保证一定的带宽与延迟。(5)综合服务IntegratedServices:为每个流设计QoS处理组播流量；接受RSVP(资源保存协议)(6)差异化服务DifferentiatedServices:设计具有不同类别的QoS4. Describetheworkingprincipl

8、eoflinkstateroutingalgorithm.链路状态选路算法的工作原理如下：(1)在参与链路状态选路的路由器集合中， 每个路由器都需要通过某种机制来了解自己所连接的链路及其状态。(2)各路由器都能够将其所连接的链路的状态信息通知给网络中的所有其他路由器，这些链路信息包括链路状态、费用以及链路两端的路由器等。(3)链路状态信息的通过链路状态分组(LSP)来向整个网络发布。一个LSP通常包含源路由器的标识符、相邻路由器的标识符，以及而知之间链路的费用。每一个LSP都将被网络中的所有的路由器接收，并用于建立网络整体的统一拓扑数据库。由于网络中所有的路由器都发送LSP,经过一段时间以后，

9、每一个路由器都保持了一张完整的网络拓扑图，再在这个拓扑图上，利用最短通路算法(例如Dijkstra算法等)，路由器就可以计算出从任何源点到任何目的地的最佳通路。这样，每一个路由器都能够利用通路最短的原则建立一个以本路由器为根、分支到所有其他路由器的生成树，依据这个生成树就可以很容易地计算出本路由器的路由表。5. ComparetheUDP(UserDatagramProtocol)andTCP(TransmissionControlProtocol)bylistingatleasttwodifferencesbetweenthem.(1) TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接)；UDP是面

10、向非连接的，即发送数据之前不需要建立连接(2) TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达；UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付(3) TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流；UDP是面向报文的(4)每一条TCP连接只能是点到点的；UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信(5) TCP首部开销20字节；UDP的首部开销小，只有8个字节(6) TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道6. DescribethemainfunctionalityofDNS(DomainNameSystem).

11、DNS即是域名解析，是通过主机名最终得到该主机名对应的IP地址的过程。每个IP地址都可以有一个主机名，主机名由一个或多个字符串组成，字符串之间用小数点隔开。有了主机名，就不要死记硬背每台IP设备的IP地址，只要记住相对直观有意义的主机名就行了。这就是DNSW议的功能。在解析域名时，可以首先采用静态域名解析的方法，如果静态域名解析不成功，再采用动态域名解析的方法。可以将一些常用的域名放入静态域名解析表中，这样可以大大提高域名解析效率。三、综合题(10分)1. InanIPV4network,insteadofusing16bitsforthenetworkpartofaclassBaddress

12、inwhich2bitsareusedtospecifyaddresstype,18bitsareusednow.HowmanyclassBnetworkswouldtherebenow?2A162. IftheaboveclassBnetworksarefurtherpartitionedintosub-networksandeachsub-networkshouldhaveaddressesenoughfor512hosts,howmaysub-networkswouldtherebe?设主机号需要位数为n位：(2A An-2)512则n=10主机地址位=32-18-10=4所以，应该有2

13、人4=16个子网。具体计算原理见下文：IP地址是一个32位的二进制数，由四个八位字段组成。每个IP地址包括两部分：一部分为网络标识，一部分为主机标识。A类地址前8位为网络标识。后24位为主机标识。网段与主机数的计算方法如下：A类网段计算：根 据 规 定 ，A类 地 址 的 网 络 标 识 必 须 以“0”开 头 。 那 么 其 网 段 数 应 该 为0XXXXXXXYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY视后面有七位数字，因为是二进制数，所以网段数应该为：2A7,即2的7次募个网段，等于128,即网段应该是0127之间。A类主机数计算：因为后面24位是主机标识，所以主机数应该是2A24,

14、即2的24次哥2A24=16777216,扣除两个保留地址后，主机最大数应该是16777214个。综上所述，A类IP地址范围应该是：5（其中红色的为网络标识，绿色为主机标识）B类网段计算：根 据 规 定 ，B类 地 址 的 网 络 标 识 必 须 以“10”开 头 。 那 么 其 网 段 数 应 该 为10XXXXXXXXXXXXXXYYYYYYYYYYYYYYYY后面有14位数字，因为是二进制数，所以网段数应该为：2A14,即2的14次哥个网段，等于16384,所以B类网络可以有16384个网段。而转换成十进制后，IP地址的第一个小数点前的数字区间应该

15、是多少呢？因为第一段是10XXXXXX所以应该是2A6个，即2的6次哥，等于64个。B类网段应该是从128开始，所以128+64-1=191.即十进制IP的第一段数字是在128192之间。B类主机数计算：因为后面16位是主机标识，所以主机数应该是2A16,即2的16次哥2A16=65536,扣除两个保留地址后，主机最大数应该是65534个。综上所述，B类IP地址范围应该是：54（其中红色的为网络标识，绿色为主机标识）C类网段计算：根据规定，C类地址的网络标识必须以“110”开头。那么其网段数应该为110XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXYYY

16、YYYYY后面有21位数字，因为是二进制数，所以网段数应该为：2A21,即2的21次哥个网段，等于2097152,所以C类网络可以有2097152个网段。而转换成十进制后，IP地址的第一个小数点前的数字区间应该是多少呢？因为第一段是110XXXXX所以应该是2A5个， 即2的5次哥， 等于32个。C类网段应该是从192开始， 所以192+32-1=223.即十进制IP的第一段数字是在192223之间。C类主机数计算：因为后面8位是主机标识，所以主机数应该是2A8,即2的8次哥2A8=256,扣除两个保留地址后，主机最大数应该是254个。综上所述，C类IP地址范围应该是：223

17、.255.255.254（其中红色的为网络标识，绿色为主机标识）四、综合题(10分)1.DescribetheTCP/IPreferencemodel,andmainfunctionalitiesofeachlayer.TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议，是一个四层协议系统，主要针对实现的是网络不受子网硬件损失的影响，已经建立的会话不会被取消，而且整个体系结构必须相当灵活。四层作用分别为：(1)应用层：为用户提供所需要的各种服务(2)传输层：为应用层实体提供端到端的通信功能，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性(3)网络互联层：为应用层实体提供端到端的通信功能，保证了数据包的顺序传送

18、及数据的完整性(4)网络接口层(主机一网络层)：负责监视数据在主机和网络之间的交换。2.ListatleasttwoprotocolsforeachlayeroftheTCP/IPreferencemodel.(1)应用层：HTTPSMTPFTPDNS传输层：TCPUDP(3)网络互联层：IPICMPIGMP(4)网络接口层：DSLSONET802.11EthernetARPTCPUPTCPUP黎节嗅型数裾四薮据包数据帧OSI参考模型物理层-数据链路层-网络层-传输层-会话层-表现层-应用层物理层：bit传输数据链路层：以帧Frame的形式发送数据点到点，可靠的网络层：通过路由选择将分组Pac

19、ket从发送端发给目的端传输层：提供端到端的传输服务。端到端意思是只是源结点与目的结点，不设计中间的路由器等结构（联想传输层的拥塞控制是由源结点控制的）。PDU协议数据单元。底下四层之间传送的东西。再往上是数据。比较TCP/IP参考模型与OSI参考模型共同点一、OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了层次结构的概念。二、都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制。不同点一、OSI采用的七层模型，而TCP/IP是四层结构。二、OSI是一个有清晰概念的有影响的模型，TCP/IP是一个事实上得到广泛应用的、成功的弱模型。三、OSI参考模型的概念划分清晰；而TCP/IP参考模型在服务、接口和协议的

20、区别上不清楚，功能描述和实现细节混在一起。四、OSI模型是在协议开发前设计的，具有通用性。TCP/IP是先有协议集然后建立模型，不具有通用性。五、TCP/IP参考模型的网络互联层只提供无连接的网络服务;OSI参考模型的网络层既提供面向连接的服务，又提供无连接的服务六、TCP/IP参考模型的传输层即提供面向连接的服务TCP,也提供无连接的服务UDP;OS参考模型的传输层只提供面向连接的服务五、综合题（10分）Referringtothefigurebelow,discusshowTCPperformscongestioncontrolbyexplaining:(1) thepurposeofTh

21、reshold.(2) thejudgmentmethodofaPacketloss.(3) themeaningof“Fastrecovery”.(4)howTCPworkstoregulatethetransmissionofdatasegmentsthroughadjustingthesendingrateaswellasthevalueoftheaThreshold.(1)发送方连续收到三个重复确认时，就执行“乘法减小”算法，把thresh门限减半，设置为出现拥塞时的发送方窗口值的一半(但不能小于2),以便接下来将cwnd设置为当前thresh的大小，然后执行拥塞避免算法。(2)快重传

22、要求接收方在收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认(为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方)而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定，发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。(3)考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认，所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法，而是将cwnd设置为ssthresh的大小，然后执行拥塞避免算法。即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1,而不是加倍。这样拥塞窗口按线性规律缓慢增长。1 .进入慢启动过程，cwnd小于thresh,启

23、用慢开始算法：在TCP开始发送报文段时先设置cwnd=1,目的是试探一下网络的拥塞情况，然后再逐渐增大cwnd,每经过一个传输轮次，拥塞窗口cwnd就加倍。2 .为了防止拥塞窗口cwnd增长过大引起网络拥塞，还需要设置一个慢开始门限thresh状态变量，当cwndthresh时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。3 .当发送方连续收到三个重复确认时，就执行“乘法减小”算法，把thresh设置为cwnd的一半。4 .把cwnd再设置为threshold的值5 .重新进入拥塞避免阶段。TCP拥塞控制计算机网络中的带宽、交换结点中的缓存和处理机等，都是网络的资源。在某段时间，若对网络中某一资源的

24、需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就会变坏。这种情况就叫做拥塞。拥塞控制就是防止过多的数据注入网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制是一个全局性的过程，和流量控制不同，流量控制指点对点通信量的控制。2.慢开始与拥塞避免发送方维持一个叫做拥塞窗口cwnd(congestionwindow)的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口，另外考虑到接受方的接收能力，发送窗口可能小于拥塞窗口。慢开始算法的思路就是，不要一开始就发送大量的数据，先探测一下网络的拥塞程度，也就是说由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小。这里用报文

25、段的个数的拥塞窗口大小举例说明慢开始算法，实时拥塞窗口大小是以字节为单位的。如下图：图5.245.24发送方每收到一个确火就把窗口cwndcwnd加1 1当然收到单个确认但此确认多个数据报的时候就加相应的数值。所以一次传输轮次之后拥塞窗口就加倍。这就是乘法增长，和后面的拥塞避免算法的加法增长比较。为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞，还需设置一个慢开始门限ssthresh状态变量。ssthresh的用法如下：接收方发送为|发送 M M 广cwnd=cwnd=。,送 MeMecwndcwnd= =4 4| |发送MjMiMjMi当cwndssthresh时，改用拥塞避免算法。当cwnd=ssth

26、resh时，慢开始与拥塞避免算法任意。拥塞避免算法让拥塞窗口缓慢增长，即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1,而不是加倍。这样拥塞窗口按线性规律缓慢增长。无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（其根据就是没有收到确认，虽然没有收到确认可能是其他原因的分组丢失，但是因为无法判定，所以都当做拥塞来处理），就把慢开始门限设置为出现拥塞时的发送窗口大小的一半。然后把拥塞窗口设置为1,执行慢开始算法。如下图：0024 46810128101214161416182018202222也开始慢开始图，25慢开始和拥塞避免算法的实现举例这里只是为了讨论方便而将拥塞

27、窗口大小的单位改为数据报的个数，实际上应当是字节。3.快重传和快恢复快重传要求接收方在收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认（为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方）而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定，发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。如下图：图 5-275-27 从连续收到一个重复的确认转入拥塞避免IP地址和MAO址的区别：IP地址放IP数据报的首部，而硬件地址则放在MACM的首部IP地址是指Internet协议使用的地址，而MAC%址是Ethernet协议使用的地址。IP地址为32位长（IPv6为1

28、28位），MACM址为48位长。收到三个连续的对的重要确认立即重传发送方发送发送M2发送 必 发 送 以发 送 必 密 苒后发送M接收方确认确 认M重复确认M工重复情认承发确认M2图多26快重传的示意图快重传配合使用的还有快恢复算法，有以下两个要点当发送方连续收到三个重复确认时，就执行“乘法减小”算法，把但是接下去并不执行慢开始算法。ssthresh门限减半。考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认,所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法，而是将cwnd设置为ssthresh的大小，然后执行拥塞避免算法。如下图：拥塞肉口 cwndcwnd24242020ssthreshssthresh 的初始值-16-16新的 3%3%由 rmhtflrmhtfl*128 8慢开始4收到劣个硬复的确认执行快里传算法胡塞避免. .TCPftcnvTCPftcnv 版本“加法阐大二，TCPTahoeTCPTahoe 版本已已弃不用）慢开始J0J01214162012141620220 0掬塞避免“加法城大加法城大仔仔1“乘戊减小乘戊减小MACM址由网卡厂家分配，IP地址可由多种途径获得。因此，对于一台主机，MAC%址不可变，IP地址可变。IP地址在网络层寻址的时候使用