计算机网络原理第一章

1、计算机网络可以向用户提供哪些服务?

网络笼统的说包含三种:电信网络(不是中国电信)、有线电视网络和计算机网络。

这三种网络向用户提供的服务不同。

电信网络:向用户提供电话、电报(现在电报服务基本上已经消失了)以及传真等服务。

有线电视网络:向用户提供各种电视节目。

计算机网络:可以使用户能够迅速的传送数据文件,以及在网络上查看并获取各种有用的资料,包括图像和视频文件。

中国计算机网络提供服务商,简称CISP = china Internet Server Provider。它包括 电信、联通、移动、长宽等。

ISP = Internet Server Provider 因特网服务提供商 在天朝有电信 移动 联通 长宽等。

2、简述分组交换的要点。

高效:在分组传输的过程中,可以动态的分配传输路线,对通信链路逐段占用。

灵活:因为数据分组,每组数据中都包含源地址和目的地址信息,所以路由可以根据这些信息来自由的选择空闲的路线将此包发送出去。

迅速:以分组为单位的传送,可以不事先建立链接(动态建立)就能向其他主机发送分组。

可靠:保证可靠性的网络协议;分布式多路由分组交换网,使网络具有很好的生存性(一条线路不通,就换另一条)。

3、试从多个角度比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。

1.电路交换:建立连接 → 通信 → 释放连接。主要特点,在通信阶段,通信双方是独占通信线路的。

优点:独占网络,传输总时间变少,数据相对可靠。

缺点:独占通信线路资源。

2.报文交换:客户发送报文 → 报文转发上获得【所有】的报文信息 → 根据报文信息里的目标地址转发此报文。通常转发时延决定于报文转发的那个工作人员。

优点:获得整段报文后,在转发。数据完整性很好。

缺点:转发时延由报文转发中心的工作人员决定,不确定性太大。

3.分组交换:客户发送报文 → 报文分段 → 路由接受报文某一段 → 转发至下一个路由

优点:灵活,逐段占用通信线路资源。稳定:当一条线路出现问题,路由可以选择其他线路将此分组转发出去。

缺点:数据分的太零碎,完整性很难保证。分组传输顺序难以保证等。

4、为什么说互联网是自印刷术以来人类在通信方面最大的变革?

解答:自上世纪90年代以来,以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展,已从最初的教育科研网逐步发展为商业网络,并已成为仅次为全球电话网的世界第二大网络。

因特网改变了我们的生活和工作,并加速了全球信息革命的进程。

5、因特网发展大致分为哪几个阶段?每个阶段又有什么特点?

第一个阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。1969年,美国国防部创建的第一个分组(分组的概念从网络交换一开始就有了)交换网。

ARPANET 最初只是一个单个的分组交换网(并不是一个互联的网络,理解:只有少数计算机互联,有地区范围和距离的限制)。所有要连接在ARPANET上的主机都必须接与就近的交换机相连。

第二个阶段是建成了 三级结构的因特网。从1985年起,美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)围绕着6个大型的计算机中心建设计算机网络,即国家科学基金会网 NSFNET。

它是一个三级网络,分别为 主干网、地区网和校园网(企业网)。

第三个阶段是逐渐形成了多层次ISP结构(主干ISP、地区ISP和本地ISP)的因特网。

6、简述因特网制定标准的几个阶段。

解答:分四个阶段

(1)、因特网草案(Internet Draft)

(2)、建议标准 (Proposed Standard)

(3)、草案标准 (Draft Standard)

(4)、因特网标准(Internet Standard)

7、大写和小写开头的internet和Internet在意思上有何重要的区别?

大写的Internet 是指在通过网络互联的计算机通信的协议都是建立在TCP/IP协议之上的网络。

小写的internet 指通过网络互联的计算机,不关心它们之间的通信协议。

因特网的通信是建立在TCP/IP之上的。所以因特网必须使用大写的Internet来表示。

8、计算机网络都有哪些类别?它们各自都有什么特点?

一、按网络的作用范围进行分类

1.WAN(wide area net) 广域网,一般范围从几十到几千公里,有时也称之为远程网(long haul network)。广域网是因特网的核心部分。主要作用是长距离运输主机发送的数据。

2.MAN(metropolitan area net) 城域网。一般作用范围是一个城市,范围从几公里到几十公里(5-50)。用来将城市内部的局域网网相连。

3.LAN(local area net) 局域网 一般用户微型计算机和工作站通过高速链路相连(一般速度在10Mbp/s).范围在1KM之内,一般工厂,学校,企业会搭建局域网。局域网不和城域网或广域网相连。

4.WANP(wireless area net personal)个人区域网 是指在个人工作的区域,一个办公室把笔记本、台式机等设备通过(无线)的方式相连。一般范围在10

m之内。注意,个人区域网英文是wireless ... 由一个无线的单词,是否意味着只有通过无线的方式连接的小范围网络才叫个人区域网?

wireless area net personal.

二、按网络的使用者进行分类

1.公用网(public net pn) 这是指电信公司(国有或私有)出资建造的大型网络。“公用”的意识就是所有愿意按电信公司规定缴纳费用的人都可以使用这种网络。因此公用网(public net) 也可以称之为 公众网,如CHINA NET。

2.专用网(private net) 指某个部门、某个行业为各自特殊的业务搭建起来的网络结构。这种网络不对外人提供服务(有点类似局域网)。例如:政府、军队、银行、铁路、电力、公安等均有本部门使用的专有网络。

三、用来把用户接入到因特网的网络。

1.其实在第二类的第一条已经说了,由公用网可以接入用户。但是共用网的价格太高,对于和家庭来说,根本不切实际。所以,出现了一种更为廉价的对个人提供接入因特网的连接方式。AN(access net)-- 接入网络。

基本上所有的个人用户上网的方式都是通过的接入网。

接入网不属于因特网的核心部分(妥妥的不是,核心部分都是高速链路和高性能路由组成的),也不是边缘部分(必须不是啊,边缘部分的概念指的是主机)。接入网是一种可以将用户接入因特网又处在特别靠外的一层路由。

从作用上来看,接入网只起来将用户连接到因特网“桥梁”的作用。

通常接入网的传输速率很低,一般在几KBP/S 或者 几十bp/s.

9、计算机主干网和本地接入网的主要区别是什么?

计算机主干网一般由专门的公司创建和维持,服务面积最大(一般能覆盖全国),并且拥有高速主干道(传输速率可到10Gpb/s)。

有一些地区的本地ISP可以直连主干ISP。

地区ISP一般是一些较小的ISP。这些ISP通过一个或多个主干ISP连接起来。传输速率低于主干ISP。

本地ISP给端用户提供直接服务。本地ISP可以连接地区ISP,也可以不通过地区ISP直连主干ISP。绝大多数端用户连接的都是本地ISP。

10、试在下列条件下比较电路交换和分组交换:要传送的报文共xbit。从源点到终点要经过k端链路,每段链路的传播时延为d(s),数据为b(b/s)。在分组交换时,分组长度为p(bit),各节点等待排队时间可以忽略不计。为难在怎样的条件下,分组交换的时延比电路交换的要小?(画图)。

11、在上题的分组交换网中,设报文长度和分组长度分别是x bit和(p+h) bit,其中p为分组的数据长度,h为每个分组都附带的控制信息长度。通信的两端经过k段链路。链路的数据率为b(b/s),,传播时延和节点排队时间暂时忽略不计,若打算使的总的时延变为最小,问分组长度p应取为多大?(观察总时延由哪几部分组成)

12、因特网两大组成部分(核心和边缘)?它们各自有什么特点?

边缘部分和核心部分。

1.边缘部分:由所有连接在因特网上的主机(host)组成。这部分是用户直接使用的。用来进行通信(传输数据、音频或视频)和资源共享。

2.核心部分:由大量的网络和连接这些网络的路由器组成。它是为边缘部分(个人计算机、手机、企业服务器等)提供服务。(连通性和交换)。

13、客户 - 服务器方式与对等网络通信方式的主要区别是什么?有没有相同的地方?

一般说计算机通信,实际含义是两台计算机中的2个进程间的通信。

1.客户 - 服务器。客户是服务请求方、服务器是服务提供方。

客户程序:

1.被客户调用后运行,在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。

2.不需要特殊的硬件和复杂的操作系统(仅仅是一个终端,可以发送请求,接受服务器返回数据,展示)

服务程序:

1.是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程序的请求。

2.系统启动后即自动调用,并一直不断的运行着,被动的接受和等待来自各地的客户通信请求。因此,服务程序不需要知道客户程序的地址。

3.一般由强大的硬件和高级的操作系统组成。

客户和服务器的通信关系建立之后,通信可以是双向的。即客户和服务器可以相互的发送和接受数据。

2.客户机到客户机 -- 对等连接方式。

对等连接(peer to peer )简写P2P 是指2个主机在通信时,并不区分哪一个是服务器哪一个是客户。

只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P),它们就可以进行平等的、对等的通信。

14、计算机网络有哪些常用的系能指标?

1.速率,指单位时间内,主机在数据信道上能够传输的比特数量。也称之为数据率或比特率。

一般写错 xb/s xbit/s xbp/s 这里的b指的是bit 不是byte。

通常说一个网络的速率100M。这里指的是,在1s内,数据信道可以传送100*10^8 个bit 。

(注:在还没有完全理解以前,把速率认为是bit的喷射速度。)

2.带宽,在计算机网络中,带宽表示网络的通信线路传输数据的能力。因此网络带宽表示在单位时间内,从网络的一端到另一端所能通过的最高数据率 --- 多少位bit

15、假定网络使用率达到了90%,试估算一下现在的网络时延它的最小值是多少?

U(网络延时) = D0/1-0.9 = D0/0.1 = 10 倍

16、计算机网络有哪些非性能特征?非性能指标和性能指标有哪些区别?

1、费用

2、质量、网络质量取决于网络传输设备各构件的质量。

3、标准化。网络设备传输制造商可以按OSI/RM标准或者不按。

4、可靠性

5、可扩展性和可升级性(易于后期升级和维护)

6、易于管理和维护(网络设计对客户的接口要尽量简单)

17、收发两端的传输距离为1000km,信号在媒体上的传播速度为2*10^8m/s。

试计算以下两种情况下的发送时延和传播时延。

1: 数据长度为10^7bit.,数据发送率为100kb/s

2:数据长度为10^3bit,数据发送速率为1 Gb/s.

从以上计算结果可以得出什么结论?

解答:1.发送时延 10^7/10^5/b = 100s . 传播时延 10^6/2*10^8 = 1/200 = 0.005s

2.发送时延 10^3/10^9 = 10^-6s  传播时延 10^6/2*10^8 = 1/200 = 0.005

结论:一般长度传输长度相同的情况,传播时延是固定的。因为比特流在同一种传输媒介上,传播的速度是基本恒定的。所以,决定网络传播速度的一般是发送速率,而非传播过程。(当然,前提是,传播媒介没有处于一个网络繁忙的状态)

18、假设信号在媒体上的传播速度为2.3*10^8m/s,媒体长度分别为:

1、10cm(计算机网卡)

2、100m (局域网 LAN local area net)

3、100km (程序王 MAN mrotroloop area net)

4、5000km (广域网 WAN wide area net)

试计算当前速率为1MB/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

解答:根据公式时延带宽积 = 传播时延 * 速率

1.1Mbp/s

1.1 10cm = 0.1/2.3*10^8 * 10^6bit = 0.0004347826bit (解释一下这个值:在10cm的传输信道上,由于信道长度过短、bit传输速率过快,会导致bit是一个一个传输出去的。一个比特到了终点,可能要等很多个信道来回,接口才会喷出第二个比特。)  ---- 相对于传输速度而言,bit的喷射速度过慢。

1.2 100m 100/2.3*10^8*10^6 = 0.4347826087bit

1.3 100km = 434.47bit

1.4 5000km = 434.47 * 50 = 21723bit

2、10GB/S

10cm =  0.0004347 * 10^4 = 4.4347 bits

100m = 0.4347 * 10^4 = 4347 bits

100KM = 4347.4 *10^4 = 43474000 bits

5000KM = 21723bit * 10^4 = 217230000 bits

19、长度为100字节的应用层数据交给传输层,需要加上20字节的TCP首部。在交给网络层传达,需要加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送,在加上首部和尾部共18字节。

试求数据的传输效率。数据传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据。(若应用层发送的数据总长度是1000字节,数据传输效率是多少?)

解答: 100bytes data packet=   100/100(数据包)+20(TCP 传输层) + 20(IP层) + 18(链路层)  = 100/158 = 0.6329

1000bytes data packet = 1000/1058 = 0.9451

20、网络体系结构为什么要采用分层结构?试举出一些与分层体系结构相似的日常生活例子。

解答:因为计算机网络是一个非常复杂的系统。可以想象,把覆盖全球的计算机相连,并且相互之间能够传送数据。想象都觉得不是一件很简单的事情。

我们可以试想一下,两台计算机在通信的时候,需要考虑哪些问题。

如:A机器向B机器传送数据。

1、发起通信的计算机首先要激活(activate)信道(传输链路)。所谓“激活”是指发送的这台计算机要能在这条通路上能够正确的收发信息。

2、要告诉网络如何识别接受数据的计算机。(IP 域名  DNS)

3、发起通信的计算机必须要查明对方是否已开机,并且与网络连接正常。

4、发起通信的计算机必中的应用程序必须要弄清楚,在对方计算机的文件管理程序是否已经做好了接受文件的准备。

5、若计算机格式不兼容,则至少有其中一台计算机要做格式转换(发送方 or 接收方)

6、对出现的各种差错和意外事故,如数据传送出错、重发或丢发,网络中的某个节点交换机或路由发生故障,应当有可靠的措施保证对方计算机能够完整的正确的接受到数据。

这么多复杂的问题需要考虑,显然不可能在一个层里完成所有的功能。难度暂且不说,层就会变的很臃肿,且不容易后期的维护和扩展。

所有,分层就出现了。

应用层的应用程序只负责打包或转换传输的数据,然后交给传输层。传输层在数据包首尾加上自己的包信息,在传给IP层,以此类推,最后一直传到链路层 、物理层。走通信信道,在经过因特网的核心部分的若干路由,最终到达数据接收的那台计算机。

21、协议和服务有何区别?有何联系?

22、网络协议的三个要素是什么?各有什么含义?

解答:网络协议的三要素分别是:

1、语法   2、语义   3、同步

语法:数据和控制信息的结构和格式

语义:需要发送何种控制信息,完成何种动作,做出何种相应

同步:事件实现顺序。

23、为什么一个网络协议必须要把各种不利的因素都考虑到?

解答:计算机网络的终极目的就是为了可靠的、安全的传输数据。如果这种标准都达不到的话,我就觉得计算机网络其实是没有意义的。

24、试述具有五层网络协议的网络体系结构的要点,包括各层的主要功能。

解答:

1、应用层(application layer) 应用层是应用体系中的最高层。通过应用进程之间的数据交互来完成特定网络应用。

2、运输层(transport layer)运输层主要是任务是负责向两个主机中的进程之间的通信提供通用的数据传输服务。

运输层协议:TCP 传输控制协议 transmission control protocol  -- 提供面向连接的、可靠的数据传输服务,其数据传输的单位是报文段(segment)。

用户数据报文协议:UDP user datagram procotol 提供无连接的、尽最大努力(best-effort)的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性),其数据传输单位是用户数据报。

3、网络层(network layer)网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务

4、数据链路层(data link layer)。两台主机之间传输数据,总是一段一段的在链路上传送,这就需要使用专门的链路层传输协议。在两个相邻的节点之间传输数据时,数据链路层会把IP传输下来的数据封装成帧(framing),然后在相邻的两个节点之间传输帧。(网络五层,下层总是会把上层数据进行包装)

5、物理层(physical layer)在物理层上传输的单位是bit。注意:物理层不是指双绞线、同轴电缆、光缆、无线传播等,并不在物理层协议之内。物理层描述的是如输送递bit,而非传输媒体本身。

25、试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。

经济社会。货币、生产、消费。对于绝大多数人来说都是透明的。

它们不需要知道这些概念的存在以及如何运行。但却能很好的生产在建立的这个规则的社会之上。

人人都知道以后长大的要上班挣钱、人人也可以很方便的用货币去交换他们所需要的商品。

而不是人人都知道通货的存在带来便利性的重大意义。

26、试解释一下名词: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。

OSI(open system interconnection)参考模型把对等层之间的传送数据的单位称之为该层的协议数据单元(PDU protocol Data unit)。

PL(peer layer)对等层 把数据(即数据单元和控制信息)通过水平虚线之间传递给对放,这就是所谓的对等层(peer layer)之间的通信。

协议栈:OSI网络协议有5层。因为几个层次画在一起,很像一个栈、所以称之为协议栈。

实体:当在研究开放系统中的信息交换时,往往使用实体(entity)这一较为抽象的名词表示任何可以发送或者接收数据的硬件或软件进程。【协议是控制两个对等实体(或多个)交换数据的规则的集合】

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,通常称之为服务访问点(SAP services asscee point)。应用层和传输层、传输层和网络层、网络层是链路层、链路层是物理层。

27、试解释 everything over IP 和 IP over everything 的含义。

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