湖大计算机网络简答

1、计算机网络简答1. 因特网五层协议栈，链路层，网络层的作用？因特网五层协议栈包括：TCP/IP体系结构中物理层(比特)、链路层(帧)、网络层(数据报)、传输层(报文段)、应用(报文)链路层作用：数据链路层的主要任务是检测并校正物理层传输介质上产生的传输差错，加强物理层传输原始比特流的功能，使链路对网络层显现为一条无差错、可靠地数据传输线路。成帧，差错检测，流量控制和传输管理。网络层作用：网络层关心的是通信子网的运行控制，主要任务是把网络层的协议数据单元（分组）从源传到目的，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。其关键问题是对数据报进行路由选择和存储转发，并实现流量控制拥塞控制，差错控制和网际互

2、联等功能。网络层把传输层产生的报文段或用户数据报封装成分组（也叫包）进行传送。答案二：（1）物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，透明地传送比特流。（2）数据链路层，主要负责建立、维持和释放一个网络内的数据链路的连接，负责信息从源传向宿，并为无差错的、以帧为单位的传送而服务，它支持的数据连接技术很多,可以在几乎任何一种物理网络上运行。（3）网络层（网际层），它主要负责完善数据分组（形成数据报），为源站点和目标站点的数据传输服务，在数据传送的过程中能够选择合适的路由和节点。（4）运输层，它主要是把要传送的数据信息进行分组，它由两个协议组成：TCP提供一种面向连接的、可靠的传输服务

3、；UDP提供一种无连接的、不可靠的传输服务。（5）应用层主要为用户进程提供服务、管理和网络资源分配等答案3：答:OSI参考模型按功能划分为五层：物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。物理层物理层主要功能：利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接；实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务；物理层的数据传输单元是比特。（1）数据链路层的主要功能：在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接；传输以“帧”为单位的数据包；采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路（1）网络层的主要功能：通过路由选择算法为分组通过通信子网选择

4、最适当的路径；为数据在结点之间传输创建逻辑链路；实现拥塞控制、网络互连等功能。（1）传输层的主要功能：向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务；处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题；传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层。（1）应用层的主要功能:为应用程序提供了网络服务;应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步;建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。（1）TCP/IP模型分为：网络接口层、网际层、传输层、应用层2. TCP和UDP协议的不同?1) 有无连接（TCP有连接，是端到端的通信；UDP无连接协议

5、，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上）。2) 面向对象（TCP面向连接，UDP面向报文）。3) 系统资源要求（TCP较多，UDP少）。4) 程序结构（UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小）。5) 模式（流模式与数据报模式 ）。6) 数据正确性（TCP保证数据正确性，UDP可能丢包）。7) 数据顺序（TCP保证数据顺序，UDP不保证TCP是面向连接的可靠传输协议，需要建立连接的过程，UDP是无连接不可靠的传输协议，无需建立连接；TCP在端系统中维护连接状态，UDP无连接状态；TCP报文段有20字节的首部开销，而U

6、DP仅有8字节的开销。TCP提供流量控制机制和拥塞控制机制，UDP不提供。TCP的典型应用有HTTP、FTP、SMTP等，UDP的典型应用之一是DNS。TCP握手方式：客户机发送一个小TCP报文段到服务器，服务器用一个小TCP报文段确认和响应，最后，客户机向服务器返回确认。总的响应时间就是两个RTT（往返时间）加上服务器发送HTML文件的时间。3. 如何实现可靠数据传输？常用机制及其用途实现可靠数据传输需要构造可靠数据传输协议，常用的机制有：差错检测，用于使接收方检测到合适出现了比特差错；肯定确认和否定确认分组，用于确认分组是否被正确接收；重传，接收方收到有差错的分组时，发送方将重传该分组；序

7、号，用于接收方检测以确定收到的分组是否是一次重传；定时器，用于解决丢包问题。4. IPv4, IPv6,MAC地址长度IPv4：32IPv6：128，40字节的固定首部，只能在源与目的上进行分片与重组装。MAC：485. 四种时延处理时延：在节点中产生处理数据的时延，包括检查比特差错，决定输出链路排队时延：分组等待在链路上传输的排队时间。传输时延（发送时延）：发送数据所需要的时间，传输时延= L / R，R = 链路的传输速率 (bps)， L = 分组长度 (比特)传播时延：电磁波在信道中传播所需要的时间，传播时延信道长度/电磁波在信道上的传输速率传播时延= d / s ，d ：两个节点之间

8、的距离总延时传输延时发送延时排队延时+处理时延，即：dproc = 处理时延，通常几个微秒或更少dqueue = 排队时延，取决于拥塞dtrans = 传输时延= L/R, 对低速链路很大dprop = 传播时延，几微秒到几百毫秒6. 奇偶校验、CRCCRC：模二除法，异或。除数的位数为n,被除数末尾添加（n-1）个0，余数的个数是n-1奇偶校验：奇校验：添加一位使1的个数为奇数； 偶校验：添加一位使1的个数为偶数。7. 电路交换、分组交换；数据报网络、虚电路网络电路交换和分组交换：电路交换：1）预留端到端资源：端系统之间通信路径上所需要的资源 (缓存，链路带宽)，建立连接。 通信双方必须先建

9、立一个专用的连接（电路），一直维持，直到通信结束。2）发送方以恒定速率向接收方传送数据，如，电话网络。缺点：效率较低：无数据传输时专用电路空闲，网络资源被浪费；创建端到端电路及预留端到端带宽的过程复杂。分组交换：源端将报文划分为较小的数据块（分组packet），每个分组通过一系列链路和分组交换机传送，直到目的端，传输过程中采用存储转发传输机制。1）不需要资源预留2）按需使用资源，可能要排队等待：同时有其它分组发送，如因特网。报文交换：采用存储转发技术，整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来，再转发到下一个结点。总结：电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。报文交换

10、：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后，再转发到下一个结点。分组交换：单个分组（只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后，再转发到下一个结点。ü 电路交换效率不高：预先分配传输链路，空闲时，浪费链路时间。ü 分组交换不适合实时服务：端到端时延不确定；ü 分组交换带宽共享好，简单，有效，成本更低。ü 分组交换按需分配链路，利用率高。q 发展趋势： 广泛使用分组交换，电路交换话网向分组交换转变。 8. 数据报网络和虚电路网路两者在建立路由和管理选路方面存在不同?虚电路网络 ：交换机根据虚电路号转发分组。1)源和目的主机之间先建立虚连接（虚电路），

11、提供主机到主机的连接服务2)每个虚电路指定一个标识符 ID；3)分组带有 ID，决定下一跳（转发路径），总是按发送顺序到达终点数据报网络：交换机根据目的地址转发分组。1)不需建立连接2)每个分组带有目的地址，决定下一跳（转发路径），如因特网。到达终点时不一定按发送顺序。9. DNS，ARP的主要功能？DNS 是域名系统(Domain Name System)的缩写，是因特网的一项核心服务，它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议是获取物

12、理地址的一个TCP/IP协议。某节点的IP地址的ARP请求被广播到网络上后，这个节点会收到确认其物理地址的应答，这样的数据包才能被传送出去。地址解析协议(Address Resolution Protocol)的工作是将32位IP地址转换为48位物理地址。10. IP地址和端口号的作用IP地址是一个电脑节点的网络物理地址。每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）,CIDR将32位的IP地址分为两部分：子网地址和主机地址。端口是该计算机逻辑通讯接口，不同的应用程

13、序用不同的端口号11. HTTP协议和FTP协议区别？FTP（File Transfer Protocol）是文件传输协议，一般上传下载用FTP服务，数据端口是20H，控制端口是21H，将文件从一个主机复制到另一个主机。HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是超文本传输协议，用于实现互联网中的WWW服务。两者都是文件传送协议，并且有很多共同点，比如都运行在TCP上FTP使用两个并行的TCP链接来传输文件，一个是控制连接，一个是数据连接，控制连接用于在两个主机之间传输控制信息，FTP协议使用一个分离的控制连接，称FTP的控制信息是带外传送；HTTP协议是在传输文件的T

14、CP连接中发送请求和响应首部行的，http是带内发送控制信息。12. 各种协议？因特网电子邮件系统由用户代理、邮件服务器和简单邮件传送协议组成。SMTP(Simple Mail Transfer Protocol）是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转，只定义了如何来回发送命令和响应。是一个push协议。POP3:一个pull协议，用户从邮件服务器上下载邮件。IMAP:一个pull协议。相比POP3：POP3不允许用户在服务器上组织邮件，不允许用户在下载邮件之前查看邮件内容。而IPMA4可以：在用户下载邮件之前，检查电子邮件头部和读取邮件内容中特定字符串。可以在邮件服务器上创建或删除邮箱

15、，可以部分地下载电子邮件。报文与文件夹联系起来,方便用户管理邮件。因特网网中的选路协议：RIP（Router Information Protocol）是路由信息协议，用于网络设备之间交换路由信息。BGP(Border Gateway Protocol)基于路径向量算法的边界网关协议。OSPF(Open Shortest Path First)基于链路状态算法的开放最短路径有限。NFS (Network File System)是网络文件系统，用于网络中不同主机间的文件共享。NAT (NAT, Network Address Translation),网络地址转换属接入广域网(WAN

16、)技术，是一种将私有地址转化为合法IP地址的转换技术，广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。NAT不仅解决了lP地址不足的问题，还能有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机/RARP：Reverse Address Resolution Protocol （反向地址转换协议）ICMP：Internet Control Message Protocol（Internet控制报文协议）IGMP：Internet Group Management Protocol （Internet组管协议）DHCP：Dynamic Host Configuration Pr

17、otocol (动态主机设置协议) 是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。13. 路由器和交换机比较？a) 都是存储转发分组。b) 交换机使用MAC地址，路由器使用网络地址c) 交换机可过滤和控制转发速率d) 交换机对广播风暴无任何保护措施。路由器的主要功能：（1）运行路由算法或协议(RIP, OSPF, BGP)；（2）将分组从输入链路转发到合适的输出链路工作原理：路由器由四个部分组成：输入端口、交换结构、输出端口、选路处理器。当一个分组到达输入端口，利用其查找/转发模

18、块确定该分组经交换结构转发给哪个输出端口。输出端口的选择通过使用转发表中包含的信息进行，转发表由选路处理器计算，并通常其拷贝被存放在每个输入端口并会被更新。一旦通过查找确定了一个分组的输出端口，该分组可转发进入交换结构。若遇到阻塞，则排队等候稍后被及时调度以通过交换结构。通过交换结构分组才能实际的从一个输入端口交换到一个输出端口中，交换可以通过多种方式完成，如经内存交换，经一根总线交换以及经一个互联网络交换。输出端口处理取出存放在输出端口内存中的分组并将其传送到输出链路上。交换机主要功能、工作原理 P311交换机的任务是接收入链路层帧并将它们转发出链路。过滤是交换机决定一个帧是应该转发到某个接

19、口还是应当将其丢弃的功能。转发是决定一个帧应该被导向哪个接口，并把该帧接口移动到这些接口的交换机功能。当帧在网段上被转发时，交换机检查到达的帧的目的MAC地址, 选择性地转发到一个或多个出链路，使用CSMA/CD访问网段。 交换机的过滤和转发借助于交换机表完成。当一个帧到达交换机的一个接口，交换机用其目的MAC地址索引它的表，若没有对于目的地址的表项，该交换机广播该帧；若表中有一个表项与当前接口联系起来，交换机通过丢弃该帧执行过滤功能；若表中有一个目的地址的 但与其他接口联系，交换机通过将该帧放到其他接口完成转发功能。14. 什么是TCP拥塞控制？TCP拥塞控制的基本思想：避免网络进入一种叫做

20、Gridlock的状态，即检测到网络出现拥塞状况时降低自己的发送速度。流量控制：抑制发送端发送数据的速率,不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞出现资源拥塞的条件：对资源需求的总和 > 可用资源具体实现时需要考虑三个问题：1、如何降低发送速率？2、如何检测网络拥塞？3、利用什么样的算法来减低发送速度？1、如何降低发送速率？CongWin是限制发送速率的主要因素，发送速率 rate CongWin/RTT (bytes/Sec)。因此，通过调整CongWin可以控制发送端的发送速率2、如何检测网络拥塞？超时/收到对某个分组的三次重复确认消息ACK，则为网络拥塞。此时TCP降

21、低自己的发送速率3、利用什么样的算法来减低发送速度？ TCP的拥塞控制算法主要包括三部分： 1) 加性增-乘性减（Additive Increase,Multiplicative Decrease, AIMD）2) 慢启动3) 对超时事件的反应吞吐率：比特在发送端和接收端之间被传输的速率丢包：链路前的队列容量有限，到达的分组发现一个满的队列，无地方存放，路由器丢弃该分组，分组丢失15. CSMA/CD与CSMA/CA区别？载波监听多路访问/冲突检测(carrier sense multiple access collision detect)。设备准备发送数据以前先检查载波信道的介质访问机制。

22、如果在特定的时间周期内没有检测到载波，设备就可以发送数据。 如果两个设备同时发送，就发生了冲突，冲突会被所有的冲突设备检测到。这种冲突会导致在随机的时间延迟之后从这些设备重新发送。带冲突检测的CSMA(CSMA/CD): 增加“载波侦听”和“冲突检测”两个规则。“边说边听”LWT（listen while talk）。基本原理： 传送前侦听信道忙：延迟传送 信道闲：传送整个帧发送同时进行冲突检测：一旦检测到冲突就立即停止传输， 尽快重发。目的：缩短无效传送时间，提高信道的利用率。CSMA/CD机制：l 无时隙：可在任何时刻开始传输l 载波侦听：若检测到其它适配器正传输数据，则不传输数据l 碰撞

23、检测：传输中的适配器检测另一适配器正在传输，则中止传输。答案二：工作过程：CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）在发送帧的同时对信道进行侦听，以确定是否发生冲突，若在发送数据过程中检测到了冲突，则发送阻塞信息并立即停止发送数据，然后等待随机时间再次发送。16. 选路算法优缺点比较？链路状态路由算法：用完整的、全局性的网络知识来计算从源到目的之间的最低费用路径。该算法以所有节点之间的连通性及所有链路的费用为输入。通过让每个节点向网络中的所有其他路由器广播链路状态分组来完成，每个分组包含它所连接的链路的特征和费用。源节点u的链路状态（LS）算法D(v)：从源节点到目的节点v的最低费用路径的费

24、用p(v)：从源节点到目的节点v沿着当前最低费用路径的前一节点（v的邻居）距离向量路由算法：迭代的、异步的和分布式的算法。每个节点都要从一个或多个直接相连的邻居接收某些信息，执行计算，然后将计算结果发回给邻居，直到没有更多的信息要交换为止。LS与DV路由算法的比较：链路状态选路算法:是用完整的、全局性的网络信息来计算从源到目的地直接的最低费用路径.距离向量选路算法:以迭代的、分布式的方式计算出最低费用路径,每个节点只能算出到达它要发给分组报文的相邻节点的最低费用路径,然后通过迭代计算出到达目的节点的最低费用路径.17. 计算机网络体系结构？Client/Server:客户机请示，服务器响应，客

25、户机之间相互不直接通信，服务有固定IP地址。P2P：对服务器依赖小或没有，对等方直接通信，自扩展性强。Client/Server+P2P：由客户机/服务器和P2P元素结合而成。l 客户机：发送进程创建并向网络中发送报文。l 服务器：接收进程接收报文并负责回送报文。18. GBN和SR区别?GBN 允许发送多个分组而不需要等待确认，受限于窗口长度N。 累积确认。 数据按序交付，失序则丢弃 回退机制（ N） 表示需要再退回来重传已发送过的 N 个分组。 当通信线路质量不好和N过大时，连续 ARQ 协议会带来负面影响SR 窗口长度必须小于或等于序号空间大小的一半。 逐一确认 只重发未被确认的分组。

26、失序缓存，但最终仍是按序交付。19. 计算机网络有哪些常用的性能指标？ 答：数据速率：连接在网络上的主机在数字信道上传输数据的速率（bps）； 信道带宽：两种度量方式，（1）信道可通过信号的频率范围（单位为Hz）；（2）信道所能传输数据的速率（单位bps）； 吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量； 时延：数据（一个报文或一个分组或比特）从源端发送到目标端所需时间，总时延=发送时延+传播时延+排队时延+处理时延； 时延带宽积：信道带宽与传播时延的积，又称以比特为单位的链路的长度； 数据的往返时间：发送方发送数据开始到收到对方确认所用时间； 信道利用率：指某信道有百分之几的时间是被利用的，网络的

27、利用率是全网络信道利用率的回权平均值。20. 为什么要使用信道利用技术？常用的信道利用技术有哪些？ 答：当单个信源的数据传输速率较低而所使用的信道的带宽较大时，为了充分利用信道，可以通过共享信道的方式，让多个信源复用一个信道。电路交换中的多路复用：在一条传输链路上同时建立多条连接，分别传输数据。常用的信道利用技术有：频分复用，时分复用和统计时分复用，波分复用，码分复用等FDM频分：按频率划分若干频段，每个频段专用于一个连接;TDM时分：时间划分为固定区间的帧，每帧再划分为固定数量的时隙，每个时隙专用于一个连接，用于传输数据21. 什么是最大传输单元MTU？它和IP数据报首部中哪个字段有关系？

28、答：MTU是指协议的数据字段中所允许安排的上层信息的上限字节数。 它与IP数据报首部的总长度字节数有关。22. 为什么以太网规定最短有效帧长为64字节 ？以太网取51.2us为争用期长度，对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。因此以太网在发送数据时，如果前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突，以太网就认为这个数据帧的发送是成功的。如果发生冲突，就一定是在发送的前64字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于64字节，因此以太网规定了最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。23. 简述IP

29、地址与硬件地址的区别，及为什么要用这两种不同的地址？。答： IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址。在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报，而在具体的物理网络的链路层，只能看见MAC帧。物理地址即硬件地址，由48bit构成，是接入网络设备的唯一标识，在数据传输中封装在数据链路层的数据帧的首部。IP地址由32bit组成，是逻辑地址，在IP协议的通信中，被封装在IP数据报的首部。由于IP地址可以设置到相应的网络设备中，根据IP地址的结构，可以很方便的在互连网中进行寻址和路由，并转换为相应的硬件地

30、址，在通信中两种地址工作在协议的不同层次。所以，需要使用这两种地址24. IP数据报首部格式的各项名称和它们所占有的字节或比特数。答：版本 4 bit；首部长度 4 bit；服务类型8 bit；总长度 16 bit；协议8 bit；标识16 bit；标志3 bit；片偏移13 bit；生存时间8 bit；首部检验和16 bit；源IP地址32 bit；目的IP地址32 bit。25. 请简述因特网中某一个路由器的IP层所执行的分组转发算法。答：（1）从IP数据报的首部提取目的地址D，得出网络地址N；（2）若N是与路由器直接相连的网络地址，则直接交付给D；否则（3）；（3）若路由表中有D主机路由，则数据报传送给下一跳路由器；否则（4）；（4）若路由表中有到网络N的路由，则数据报传送给下一跳路由器；否则（5）；（5）若路由表中有默认路由，则数据报传送给默认路由器，否则（6）；（6）报告分组转发出错。1. 简述TCP协议中拥塞控制算法。答：四种TCP拥塞控制算法：（1）加性增，乘性减；（2）慢启动；（3）对超时事件作出反应TCP拥塞控制的基本思想是，当出现丢包事件时，让发送方降低其发送速率（通常简述拥塞窗口CongWin的大小）。加性增、乘性减：当TCP发送方感受到端到端路径无拥塞时就加性地增加其发送速率；当察觉到路径拥塞