西北大學軟件工程研究生復試【計算機網絡】常考知識點總結


1、路由器和網橋的區別

答:網橋工作在數據鏈路層,而路由器工作在網絡層; 網橋工作在數據鏈路層,由於傳統局域網采取的是廣播方式,因此容易產生“廣播風暴”;路由器可以有效地將多個局域網的廣播通信量相互隔離開來,使得互聯的每一個局域網都是獨立的子網。

 

2、路由器的主要功能

答:建立並維護路由表;提供網絡間的分組轉發功能。

 

3、IP協議體系

 

 

 

4、TCP協議的主要特點

答:TCP是一種面向連接的、可靠的傳輸層協議;

TCP協議建立在不可靠的網絡層IP協議之上,IP不能提供任何可靠性機制,

TCP的可靠性完全由自己實現;

TCP采用的最基本的可靠性技術是:確認與超時重傳流量控制

5、 網絡擁塞

網絡中存在太多的數據包導致數據包被延遲或丟失,從而降低了整個網絡的傳輸性能,這種情況叫做擁塞。

如果產生網絡擁塞,則網絡的性能明顯下降,整個網絡的吞吐量將隨着輸入負荷的增大而下降。

擁塞控制:可分為閉環控制和開環控制。開環控制是在設計網絡時事先將有關擁塞的因素考慮到,力求網 絡在工作時不產生擁塞。閉環擁塞是基於反饋環路的概念。

擁塞控制的 4 種算法: ① 慢開始算法 ② 擁塞避免算法 ③ 快重傳算法 ④ 快恢復算法

 

 

6、OSI模型中傳輸層相關知識點

傳輸層的主要功能就是為網絡環境中分布式進程通信提供服務;

網絡中應用程序進程間相互作用的模式是客戶/服務器(client/server)模式;

Internet傳輸層采用了TCP協議與UDP協議;

TCP是一種面向連接的、可靠的傳輸層協議,它在網絡層IP服務的基礎上,向應用層提供面向連接、可靠的流傳輸;

UDP是一種無連接的、不可靠的傳輸層協議。

 

7、西北大學的一個網絡用戶需要瀏覽斯坦福大學的一個網頁

(http://www.stanford.edu/index.html),以此為例,從協議棧的角度分析WWW 協議的執行過程:(1)列出執行步驟(過程)及其邏輯功能;(2)說明每一步涉及到的網絡設備、協議和所完成的上要任務。

答:(1)瀏覽器分析鏈接指向頁面的URL;

(2)瀏覽器向DNS請求解析http://www.stanford.edu/index.html的IP地址;

(3)域名系統DNS解析出http://www.stanford.edu/index.html服務器的

IP地址;

(4)瀏覽器與服務器建立TCP連接;

(5)瀏覽器發出取文件命令;

(6)服務器 http://www.stanford.edu/index.html 給出響應,把文件 index.htm發送給瀏覽器;

(7)TCP釋放連接;

(8)瀏覽器顯示http://www.stanford.edu/index.html中的所有文本。

備注:WWW工作原理:用戶通過客戶端程序與服務器進行連接,然后,用戶通過客戶端的瀏覽器向WEB服務器發出查詢請求,服務器接收到請求后,解析該請求並進行相應的操作,以得到客戶所需的信息,並將查詢結果返回客戶機,最后,當一次通信完成后,服務器關閉與客戶機的連接。

網路設備:路由器,交換機,服務器,中繼器,網橋,集線器。

協議:IP協議、TCP協議、ICMP協議、IGMP協議、ARP協議、RARP協議、

UDP協議。

 

8、TCP協議通過哪些差錯檢測和糾正方法來保證傳輸的可靠性?

答:差錯檢測有:傳輸出錯報文段的處理、丟失的報文段、重復的報文段、亂序的報文段、確認丟失。

差錯控制包括檢測受到損傷的報文段,丟失的報文段,失序的報文段和重復的報文段,以及檢測出差錯后糾正差錯的機制。如果報文段出現傳輸錯誤,TCP 檢查出錯就丟棄該報文段。發送端TCP通過檢查接收端的確認,判斷發送的報文段是否已正確到達目的地。如果發送的報文段在超時規定的時間沒有收到確認,發送端將判斷該報文段丟失或傳輸出錯。

 

9、在TCP/IP協議“互聯網層”中,為什么要有ARP、ICMP和IGMP協議、它們的主要功能是什么?它們與IP協議是什么關系?

答:地址解析ARP:從已知的IP地址找出對應物理地址的映射過程;

因特網控制報文協議ICMP:用於報告IP報文在傳輸中的目的站不可到達、源站抑制、時間超過等差錯的報文。因特網組管理協議IGMP:是TCP/IP協議簇中的一個組播協議,該協議運行在主機和組播路由器之間。

功能:地址解析ARP:將IP地址解析為物理地址;

因特網控制報文協議ICMP::用於在IP主機、路由器之間傳遞控制消息。控制消息是指網絡通不通、主機是否可達、路由是否可用等網絡本身的消息。

因特網組管理協議IGMP:讓連接在本地局域網上的多播路由器知道本局域網上的主機參加或退出了某個多播組。

與IP協議的關系:相輔相成,互相協作促進網絡層與傳輸層的信息正確完好地傳輸,提高通信效率。

 

10、電路交換:電話機用,主叫和被叫之間建立一個連接,一直占用端到端的資源,建立連接,通話,釋放鏈接,傳輸效率低,適合傳送大量的數據以淡化連接時間分組交換:采用存儲轉發技術,划分為等長的數據段,加上首部,首部中包含源地址,目的地址,序號等,各個分組通過不同的物理鏈路到達目的地,不先建立連接就可以向其他主機發送分組,高效,靈活,迅速,可靠。缺點:控制信息造成開銷,報文交換:整個報文為單位,存儲轉發。

11、在Internet應用中,常用NAT技術來充分利用IP地址,NAT是什么?給出一種NAT實現方法。

答:NAT即網絡地址轉換,是一種將私有地址轉換為合法 IP 地址的轉換技術,這種技術可以解決現在 IP 地址不夠的問題。

NAT 的3種實現方法:靜態轉換;動態轉換;端口多路復用。

靜態轉換是指將內部網絡的私有IP地址轉換為公用的IP地址時,IP地址是一對一的。實現步驟:(1)設置外部端口;(2)設置內部端口;(3)在內部本地地址與內部合法地址之間建立靜態地址轉換。

NAT技術的缺點:由於需要將 IP 包頭中的 IP 地址進行轉換,因此不能進行加密操作。

 

12、簡述路由器的工作原理。

答:路由器是用來連接不同網段或網絡的,在一個局域網中,如果不需與外界網絡進行通信的話,內部網絡的各工作站都能識別其它各節點,完全可以通過交換機就可以實現目的發送,根本用不上路由器來記憶局域網的各節點MAC地址。路由器識別不同網絡的方法是通過識別不同網絡的網絡ID號進行的,所以為了保證路由成功,每個網絡都必須有一個唯一的網絡編號。路由器要識別另一個網絡,首先要識別的就是對方網絡的路由器IP地址的網絡ID,看是不是與目的節點位址中的網絡ID號相一致。如果是當然就向這個網絡的路由器發送了,接收網絡的路由器在接收到源網絡發來的報文后,根據報文中所包括的目的節點

IP位址中的主機ID號來識別是發給哪一個節點的,然后再直接發送。

 

13、試簡單說明下列協議的作用:IP、ARP、RARP和ICMP。

答:IP協議:實現網絡互連。使參與互連的性能各異的網絡從用戶看起來好像是一個統一的網絡。

ARP協議:完成IP地址到MAC地址的映像。

RARP:使只知道自己硬件地址的主機能夠知道其IP地址。

ICMP:允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告。從而提高

IP資料報交付成功的機會。

 

14、試從多個方面比較虛電路和數據報這兩種服務的優缺點。

答:(1)在傳輸方式上,虛電路服務在源、目的主機通信之前,應先建立一條虛電路,然后才能進行通信,通信結束應將虛電路拆除。而數據報服務,網絡層從運輸層接收報文,將其裝上報頭(源、目的地址等信息)后,作為一個獨立的信息單位傳送,不需建立和釋放連接,目標結點收到數據后也不需發送確認,因而是一種開銷較小的通信方式。但發方不能確切地知道對方是否准備好接收,是否正在忙碌,因而資料報服務的可靠性不是很高。

(2)     關於全網地址:虛電路服務僅在源主機發出呼叫分組中需要填上源和目的主機的全網地址,在數據傳輸階段,都只需填上虛電路號。而數據報服務,由於每個數據報都單獨傳送,因此,在每個數據報中都必須具有源和目的主機的全網地址,以便網絡結點根據所帶位址向目的主機轉發,這對頻繁的人—機交互通信每次都附上源、目的主機的全網地址不僅累贅,也降低了通道利用率。

(3)     關於路由選擇:虛電路服務沿途各結點只在呼叫請求分組在網中傳輸時,進行路徑選擇,以后便不需要了。可是在數據報服務時,每個數據每經過一個網絡結點都要進行一次路由選擇。當有一個很長的報文需要傳輸時,必須先把它分成若干個具有定長的分組,若采用數據報服務,勢必增加網絡開銷。

(4)     關於分組順序:對虛電路服務,由於從源主機發出的所有分組都是通過事先建立好的一條虛電路進行傳輸,所以能保證分組按發送順序到達目的主機。但是,當把一份長報文分成若干個短的數據報時,由於它們被獨立傳送,可能各自通過不同的路徑到達目的主機,因而數據報服務不能保證這些數據報按序列到達目的主機。

(5)     可靠性與適應性:虛電路服務在通信之前雙方已進行過連接,而且每發完一定數量的分組后,對方也都給予確認,故虛電路服務比數據報服務的可靠性高。但是,當傳輸途中的某個結點或鏈路發生故障時,數據報服務可以繞開這些故障地區,而另選其它路徑,把數據傳至目的地,而虛電路服務則必須重新建立虛電路才能進行通信。因此,數據報服務的適應性比虛電路服務強。

(6)     關於平衡網絡流量:數據報在傳輸過程中,中繼結點可為數據報選擇一條流量較小的路由,而避開流量較高的路由,因此數據報服務既平衡網絡中的信息流量,又可使數據報得以更迅速地傳輸。而在虛電路服務中,一旦虛電路建立后,中繼結點是不能根據流量情況來改變分組的傳送路徑的。

 

15、試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優缺點。

答:(1)電路交換:由於電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路(由通信雙方之間的交換設備和鏈路逐段連接而成),因而有以下優缺點。

優點:

①由於通信線路為通信雙方用戶專用,數據直達,所以傳輸數據的時延非常小。

②通信雙方之間的物理通路一旦建立,雙方可以隨時通信,實時性強。

③雙方通信時按發送順序傳送數據,不存在失序問題。

④電路交換既適用於傳輸模擬信號,也適用於傳輸數字信號。 ⑤電路交換的交換的交換設備(交換機等)及控制均較簡單。

缺點:

①電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說嫌長。

②電路交換連接建立后,物理通路被通信雙方獨占,即使通信線路空閑,也不能供其它用戶使用,因而信道利用低。

③電路交換時,數據直達,不同類型、不同規格、不同速率的終端很難相互進行通信,也難以在通信過程中進行差錯控制。

(2)報文交換:報文交換是以報文為數據交換的單位,報文攜帶有目標地址、源地址等信息,在交換結點采用存儲轉發的傳輸方式,因而有以下優缺點:優點:

①報文交換不需要為通信雙方預先建立一條專用的通信線路,不存在連接建立時延,用戶可隨時發送報文。

②由於采用存儲轉發的傳輸方式,使之具有下列優點:a.在報文交換中便於設置代碼檢驗和數據重發設施,加之交換結點還具有路徑選擇,就可以做到某條傳輸路徑發生故障時,重新選擇另一條路徑傳輸數據,提高了傳輸的可靠性; b.在存儲轉發中容易實現代碼轉換和速率匹配,甚至收發雙方可以不同時處於可用狀態。這樣就便於類型、規格和速度不同的計算機之間進行通信;c.提供多目標服務,即一個報文可以同時發送到多個目的地址,這在電路交換中是很難實現的;d.允許建立數據傳輸的優先級,使優先級高的報文優先轉換。

③通信雙方不是固定占有一條通信線路,而是在不同的時間一段一段地部分占有這條物理通路,因而大大提高了通信線路的利用率。

缺點:

①由於數據進入交換結點后要經歷存儲、轉發這一過程,從而引起轉發時延(包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發送時間等),而且網絡的通信量愈大,造成的時延就愈大,因此報文交換的實時性差,不適合傳送實時或交互式業務的數據。

②報文交換只適用於數字信號。

③由於報文長度沒有限制,而每個中間結點都要完整地接收傳來的整個報文,當輸出線路不空閑時,還可能要存儲幾個完整報文等待轉發,要求網絡中每個結點有較大的緩沖區。為了降低成本,減少結點的緩沖存儲器的容量,有時要把 等待 轉發 的報文 存在 磁盤 上, 進一步 增加 了傳 送時延 。

(3)分組交換:分組交換仍采用存儲轉發傳輸方式,但將一個長報文先分割為若干個較短的分組,然后把這些分組(攜帶源、目的地址和編號信息)逐個地發送出去,因此分組交換除了具有報文的優點外,與報文交換相比有以下優缺點:

優點:

①加速了數據在網絡中的傳輸。因為分組是逐個傳輸,可以使后一個分組的存儲操作與前一個分組的轉發操作並行,這種流水線式傳輸方式減少了報文的傳輸時間。此外,傳輸一個分組所需的緩沖區比傳輸一份報文所需的緩沖區小得多,這樣因緩沖區不足而等待發送的機率及等待的時間也必然少得多。

②簡化了存儲管理。因為分組的長度固定,相應的緩沖區的大小也固定,在交換結點中內存的管理通常被簡化為對緩沖區的管理,相對比較容易。

③減少了出錯機率和重發數據量。因為分組較短,其出錯機率必然減少,每次重發的數據量也就大大減少,這樣不僅提高了可靠性,也減少了傳輸時延。

④由於分組短小,更適用於采用優先級策略,便於及時傳送一些緊急數據,因此對於計算機之間的突發式的數據通信,分組交換顯然更為合適些。

缺點:

①盡管分組交換比報文交換的傳輸時延少,但仍存在存儲轉發時延,而且其結點交換機必須具有更強的處理能力。

②分組交換與報文交換一樣,每個分組都要加上源、目的地址和分組編號等信息,使傳送的信息量大約增大5%~10%,一定程度上降低了通信效率,增加了處理的時間,使控制復雜,時延增加。

③當分組交換采用數據報服務時,可能出現失序、丟失或重復分組,分組到達目的結點時,要對分組按編號進行排序等工作,增加了麻煩。若采用虛電路服務,雖無失序問題,但有呼叫建立、數據傳輸和虛電路釋放三個過程。

總之,若要傳送的數據量很大,且其傳送時間遠大於呼叫時間,則采用電路交換較為合適;當端到端的通路有很多段的鏈路組成時,采用分組交換傳送數據較為合適。從提高整個網絡的信道利用率上看,報文交換和分組交換優於電路交換,其中分組交換比報文交換的時延小,尤其適合於計算機之間的突發式的數據通信。

 

16、簡述Ethernet和Token-Ring這兩種局域網工作原理。

答:以太網MAC子層使用了一種叫做載波偵聽多路訪問/碰撞檢測 (CSMA/CD) 的競爭訪問技術。這個技術通過讓每個設備監聽網絡以確定它是否空閑來降低沖突的影響范圍,企圖傳遞數據的設備只有等網絡空閑時才能傳遞。這樣減少了沖突,但並沒有消除沖突,因為信號在網絡中傳播需要時間,設備傳輸數據時,也要繼續偵聽,所以它能檢測沖突的即將發生。沖突發生時,所有的設備都停止傳送,並發出一個“擁塞“信號,通知所有沖突的站點。每個設備在重新傳遞前,都需要等待一段時間。這些安全措施的結合使用,明顯地降低了網絡沖突,但對於最繁忙的網絡卻不那么有效。以太網的體系結構是基於CSMA/CD訪問方法。

令牌網的MAC子層使用權杖幀訪問技術,令牌網的物理拓撲是環型的,使用邏輯環逐站傳遞令牌,每個節點都必須連接到一個集線器,它稱為多路訪問單元 MAU。令牌網的每一站通過電纜與干線耦合器相連,干線耦合器又稱為轉發器,有發送和收聽兩種方式,每個站點不處於發送數據的狀態,就處於收聽狀態。令牌實際上是一種特殊的幀,平時不停地在環路上流動,當一個站有數據要發送時,必須先截獲令牌,干線耦合器一旦發現環路輸入的比特流中出現令牌時,首先將令牌的獨特標志轉變為幀的標志(即稱為截獲),接着就將本站的干線耦合器置為發送方式,並將發送緩沖區的數據從干線耦合器的環路輸出端發送出去。令牌網的體系結構是基於令牌的訪問方法。

 

17、試將TCP/IP和OSI的體系結構進行比較。討論其異同之處。

答:(1)OSI和TCP/IP的相同點是二者均采用層次結構,而且都是按功能分層。

(2)OSI和TCP/IP的不同點:①OSI分七層,自下而上分為物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、會話層、表示層和應用層,而TCP/IP分四層:網絡接口層、網間網層(IP)、傳輸層(TCP)和應用層。嚴格講,TCP/IP網間網協議只包括下三層,應用程序不算TCP/IP的一部分。②OSI層次間存在嚴格的調用關系,兩個(N)層實體的通信必須通過下一層(N-1)層實體,不能越級,而TCP/IP 可以越過緊鄰的下一層直接使用更低層次所提供的服務(這種層次關系常被稱為 “等級”關系),因而減少了一些不必要的開銷,提高了協議的效率。③OSI只考慮用一種標准的公用數據網。

 

18、分組交換網可分划成哪兩個子網?這兩個子網的作用分別有哪些?答:分組交換網可划分為通信子網和資源子網。

通信子網由通信設備與通信線路組成,負責全網的數據傳輸、轉接、加工和變換等通信處理工作。

資源子網包括主機、終端、I/O設備、軟件與數據資源等。負責全網的數據處理業務,向網絡用戶提供各種網絡資源和網絡服務。

 

19、試比較面向連接服務和無連接服務的異同點。

答:相同點:

1)兩者對實現服務的協議的復雜性與傳輸的可靠性有很大的影響

2)在網絡數據傳輸的各層都會涉及這兩者的問題不同點:

1)  面向連接服務的數據傳輸過程必須經過連接建立、連接維護與釋放連接的3個過程,而無連接服務不需要

2)  面向連接服務在數據傳輸過程中,各分組不需要攜帶目的結點的地址,而無連接服務要攜帶完整的目的結點的地址

3)  面向連接服務傳輸的收發數據順序不變,傳輸可靠性好,但通信效率不高,而無連接服務目的結點接受數據分組可能亂序、重復與丟失的現象,傳輸可靠性不好,但通信效率較高

20、試比較OSI參考模型與TCP/IP參考模型的異同點。

答:相同點:

1)都是分層的

2)在同層確定協議棧的概念

3)以傳輸層為分界,其上層都是傳輸服務的用戶不同點:

1)     在物理層和數據鏈路層,TCP/IP未做規定

2)     OSI先有分層模型后有協議規范,不偏向任何特定協議,具有通用性,

TCP/IP先有協議后有模型,對非TCP/IP網絡並不適用

3)     在通信上,OSI非常重視連接通信,而TCP/IP一開始就重視數據報通信

4)     在網絡互聯上,OSI提出以標准的公用數據網為主干網,而TCP/IP專門建立了互聯網協議IP,用於各種異構網的互聯

 

20、多路復用技術主要有幾種類型?它們各有什么特點?

答:三種:頻分多路復用、波分多路復用、時分多路復用。

(1)    頻分多路復用:在一條通信線路設計多路通信信道,每條信道的信號以不同的載波頻率進行調制,各個載波頻率是不重疊的,相鄰信道之間用“警戒頻帶” 隔離。

(2)    波分多路復用:光的頻分多路復用,同時傳輸很多個頻率很接近但波長不同的光載波信號。

(3)    時分多路復用:通過為多個信道分配互不重疊的時間片來實現多路復用,更適用於數字數據信號的傳輸,可分為同步時分多路復用和統計時分多路復用二種。

 

21、局域網從介質訪問控制方法的角度可以分為哪兩類?它們的主要特點是什么?

答:局域網介質訪問控制方法的角度可以分為共享式局域網和交換式局域網。

共享式以太網最大的問題是采用CSMA/CD介質訪問控制方式,通過集線器級聯或堆疊后形成的網絡仍是屬於同一個沖突域。在同一個沖突域中,任一時刻只允許一個站點發送數據,每一次的傳送都會占用整個傳輸介質。傳輸介質是共享的,所有站點平分帶寬。

交換式以太網是在10Base-T和100Base-TX雙絞線基礎上發展起來的一種高速網絡,它的關鍵設備是交換機(Switch)。交換機是一種特殊的網橋,它的一個端口是一個沖突域。

全雙工以太網使用的網卡、交換機等都需要使用全雙工網絡設備。通信時,每個節點在發送數據的同時能接收數據。它們的主要區別如下:

1)   信道類型不同 交換式以太網和全雙工以太網中,站點和站點之間的連接方式是點對點連接,是一個並行處理系統,它為每個站點提供一條交換通道,某個站點發送數據時,交換機只將幀發送到目標站點所連接的相應端口;而共享式以太網中站點和站點之間的連接方式是廣播式的共享方式,任一時刻只允許一個站點發送數據,而且發送的數據全網中所有站點都能收到。

2)   帶寬的區別 共享式以太網所有站點共享帶寬,每個站點的實際帶寬是站點數除集線器的理論帶寬或傳輸速率。在交換式以太網中,理論上能把連接有 N個設備的網絡提高到N倍於交換機速率的帶寬。例如,在一個24口100 Mbps 交換機組成的交換式以太網中,因為每個端口都提供100 Mbps的專有速率,則該交換機的最大數據流通量為24×100 Mbps。全雙工以太網的帶寬是交換式以太網帶寬的兩倍。

3)   通信方式的區別

因為共享式以太網是共享信道模式,所以只能以半雙式通信方式進行傳輸數據,而交換式以太網是允許並發傳輸,因此允許使用全雙工通信方式,其性能也遠遠超過共享式以太網。

4)   拓撲結構不同

共享式以太網物理拓撲結構是星型,而邏輯上仍中總線拓撲結構。交換式以太網和全雙工以太網的物理拓撲和邏輯拓撲結構是一致的,都是星型結構。

 

22、試說明局域網交換機的基本工作原理。

答:局域網中的計算機通過網線直接連接到交換機的端口上,或者幾台計算機通過集線器共同連接到交換機的某個端口上。當源計算機向目的計算機發送數據時,交換機通過地址映射表查找源計算機和目的計算機對應的端口號,如果映射表中沒有找到目標計算機和它對應的端口號,交換機將向除源計算機對應的端口號外所有的端口號發送該數據;如果目標地址和源計算機的端口號相同,交錯換機將丟棄該數據;如果源計算機和目標計算機的端口號不同,交換機將通過目標計算機對應的端口號向目標計算機發送該數據。

 

23、試分析和比較集線器、交換機、網橋、路由器的區別。

答:集線器

集線器實際就是一種多端口的中繼器。集線器一般有4、8、16、24、32等數量的RJ45接口,通過這些接口,集線器便能為相應數量的電腦完成“中繼”功能(將已經衰減得不完整的信號經過整理,重新產生出完整的信號再繼續傳送)。

由於它在網絡中處於一種“中心”位置,因此集線器也叫做“Hub”。

集線器的工作原理很簡單,比如有一個具備8個端口的集線器,共連接了8 台電腦。集線器處於網絡的“中心”,通過集線器對信號進行轉發,8台電腦之間可以互連互通。具體通信過程是這樣的:假如計算機1要將一條信息發送給計算機8,當計算機1的網卡將信息通過雙絞線送到集線器上時,集線器並不會直接將信息送給計算機8,它會將信息進行“廣播”——將信息同時發送給8個端口,當8個端口上的計算機接收到這條廣播信息時,會對信息進行檢查,如果發現該信息是發給自己的,則接收,否則不予理睬。由於該信息是計算機1發給計算機8的,因此最終計算機8會接收該信息,而其它7台電腦看完信息后,會因為信息不是自己的而不接收該信息。

交換機

交換機也叫交換式集線器,它通過對信息進行重新生成,並經過內部處理后轉發至指定端口,具備自動尋址能力和交換作用,由於交換機根據所傳遞信息包的目的地址,將每一信息包獨立地從源端口送至目的端口,避免了和其他端口發生碰撞。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。

在計算機網絡系統中,交換機是針對共享工作模式的弱點而推出的。集線器是采用共享工作模式的代表,如果把集線器比作一個郵遞員,那么這個郵遞員是個不認識字的“傻瓜”——要他去送信,他不知道直接根據信件上的地址將信件送給收信人,只會拿着信分發給所有的人,然后讓接收的人根據地址信息來判斷是不是自己的!而交換機則是一個“聰明”的郵遞員——交換機擁有一條高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上,當控制電路收到數據包以后,處理端口會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC

(網卡的硬件地址)的NIC(網卡)掛接在哪個端口上,通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口。目的MAC若不存在,交換機才廣播到所有的端口,接收端口回應后交換機會“學習”新的地址,並把它添加入內部地址表中。

可見,交換機在收到某個網卡發過來的“信件”時,會根據上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民戶口簿”快速將信件送到收信人的手中。萬一收信人的地址不在“戶口簿”上,交換機才會像集線器一樣將信分發給所有的人,然后從中找到收信人。而找到收信人之后,交換機會立刻將這個人的信息登記到“戶口簿”上,這樣以后再為該客戶服務時,就可以迅速將信件送達了。

網橋

簡單的說網橋就是個硬件網絡協議翻譯器,假設你有2台電腦,一台兼容機安裝windows,一台是Apple安裝OS2,那么兩台電腦之間是默認網絡協議是不同的,兼容機可能只會說TCP/IP,蘋果機只會說Apple talk,就好象兩個外國人都不會說對方的語言,怎么辦?找個翻譯,網橋就是翻譯。

在386、486時代網橋可能是一台安裝了協議轉換程序的電腦,如今交換機也包含這個功能。今天的操作系統之間為了互相交流,支持更多的協議,操作系統自己就可以是網橋,現在網橋這個概念已經淡出了。更多是所謂的橋接、轉發、協議二次封裝。

網橋也可以說相當一個端口少的二層交換機,再者網橋主要由軟件實現,交換機主要由硬件實現!路由器

路由器是網絡中進行網間連接的關鍵設備。作為不同網絡之間互相連接的樞紐,路由器系統構成了基於 TCP/IP 的國際互連網絡Internet 的主體脈絡。

路由器之所以在互連網絡中處於關鍵地位,是因為它處於網絡層,一方面能夠跨越不同的物理網絡類型(DDN、FDDI、以太網等等),另一方面在邏輯上將整個互連網絡分割成邏輯上獨立的網絡單位,使網絡具有一定的邏輯結構。路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑,並將該數據有效地傳送到目的站點。 路由器的基本功能是,把數據(IP 報文)傳送到正確的網絡,細分則包括:1、IP 數據報的轉發,包括數據報的尋徑和傳送;2、子網隔離,抑制廣播風暴;3、維護路由表,並與其它路由器交換路由信息,這是 IP 報文轉發的基礎;4、IP 數據報的差錯處理

 

24、計算機網絡由哪些部分組成,什么是通信子網和資源子網?試述這種層次結構觀的特點以及各層的作用是什么?

答:通信控制處理機構成的通信子網是網絡的內層,或骨架層,是網絡的重要組成部分。網上主機負責數據處理,是計算機網絡資源的擁有者,它們組成了網絡的資源子網,是網絡的外層,通信子網為資源子網提供信息傳輸服務,資源子網上用戶間的通信是建立在通信子網的基礎上。沒有通信子網,網絡不能工作,而沒有資源子網,通信子網的傳輸也失去了意義,兩者合起來組成了統一的資源共享的兩層網絡。將通信子絡的規模進一步擴大,使之變成社會公有的數據通信網。

 

25、什么是子網與IP地址的三級層次結構?划分子網的基本思想是什么?

答:IP地址是層次型結構的,它的長度是32位,按網絡號與主機號所分配的位長不同,IP地址分為A類、B類與C類等。傳統的IP地址是包括網絡號與主機號的兩級層次結構。但當物理網絡中的主機數量超過限制,或者網絡管理人員從管理的角度希望將主機分組,那么他們可以將一個大的網絡划分成更小的網絡,即划分子網。增加子網實際上就是在IP地址系統中增加了一個層次,在IP 地址中引入另外一個子網號。

三級層次的IP地址是:net ID-subnet ID-host ID,第一級定義了網點的地址;第二級定義了物理子網;第三級定義了主機和路由器。

划分子網時需注意:子網必須是彼此距離很接近的物理網絡。最好是在一個大的校園或公園中。

 

26、PPP協議的主要特點是什么?為什么PPP不使用幀的編號?PPP適用於什么情況?

答:主要特點:點對點協議,既支持異步鏈路,也支持同步鏈路。

PPP是面向字節的。

PPP不采用序號和確認機制是出於以下的考慮:若使用能夠實現可靠傳輸的數據鏈路層協議(如HDLC),開銷就要增大。在數據鏈路層出現差錯的概率不大時,使用比較簡單的PPP協議較為合理。

在因特網環境下,PPP的信息字段放入的數據是IP數據報。假定我們采用了能實現可靠傳輸但十分復雜的數據鏈路層協議,然而當數據幀在路由器中從數據鏈路層上升到網絡層后,仍有可能因網絡授擁塞而被丟棄。因此,數據鏈路層的可靠傳輸並不能保證網絡層的傳輸也是可靠的。

PPP協議在幀格式中有幀檢驗序列FCS安段。對每一個收到的幀,PPP都要使用硬件進行CRC檢驗。若發現有差錯,則丟棄該幀(一定不能把有差錯的幀交付給上一層)。端到端的差錯檢測最后由高層協議負責。因此,PPP協議可保證無差錯接受。

 

27、結合FTP協議執行過程的分析,總結自己對網絡體系結構中各層協議之間的關系,以及對網絡協議的理解。

答:FTP在傳輸層采用的是TCP協議,在網絡層采用的是IP協議,FTP的工作過程經歷連接建立、傳輸FTP包與釋放連接等三個階段。其中,鏈接建立又分為控制連接建立與數據連接建立2個階段。

首先,FTP Client發起對FTP Server的連接。FTP Client將利用公開的FTP Server的工人端口號,請求建立連接。第一階段建立的連接是控制連接(control connection),FTP Server控制鏈接公認的端口號是21。控制連接用於發送FTP命令,接收FTP Server的應答。在控制連接建立以后,將進入建立數據傳輸連接階段。FTP Server工人的數據傳輸端口號為20。在數據傳輸連接建立之后,FTP Client就從FTP Server下載或上傳文件了。FTP Client與 FTP Server的連接建立、文件檢索或存儲以及連接釋放過程的所有數據交換必

須通過傳輸層的TCP協議、網羅層的IP協議、數據連路層與物理層采用的

Ethernet協議來實現。

 

28、試比較和分析集線器與網橋的區別和聯系答:集線器、網橋都是常見的用於互聯、擴展局域網的連接設備,但工作的層次和實現的功能有所不同。其中,集線器工作在物理層,實質上就是一種多端口中繼器,可以將多個節點連接成一個共享式的局域網,但任何一個時刻只有一個結點通過公共信道發送數據。網橋工作在數據鏈路層,網橋可以在采用不同數據鏈路層協議、不同傳輸介質以及不同數據傳輸速率的局域網之間接收、過濾、存儲與轉發數據幀。

 

29、試論述OSI參考模型和TCP/IP模型的異同和特點。

答:相同點:兩個協議都分層;OSI參考模型的網絡層與TCP/IP互聯網層的功能幾乎相同;以傳輸層為界,其上層都依賴傳輸層提供端到端的與網絡環境無關的傳輸服務。

不同點:TCP/IP沒有對網絡接口層進行細分;OSI先有分層模型,后有協議規范;

OSI對服務和協議做了明確的區別,而TCP/IP沒有充分明確區分服務和協議。

 

30、試分析CSMA/CD介質訪問控制技術的工作原理。

答:CSMA/CD介質訪問控制技術被廣泛應用於以太網中。CSMA/CD的工作原理是:當某個站點要發送數據時,它首先監聽介質:

①如果介質是空閑的,則發送;

②如果介質是忙的,則繼續監聽,一旦發現介質空閑,就立即發送;

③站點在發送幀的同時需要繼續監聽是否發生沖突(碰撞),若在幀發送期間檢測到沖突,就立即停止發送,並向介質發送一串阻塞信號以強化沖突,保證讓總線上的其他站點都知道已發生了沖突;

④發送了阻塞信號后,等待一段隨機時間,返回步驟①重試。

 

31、說明TCP/IP參考模型與OSI/RM相比有何優點和不足。

答: TCP/IP網絡體系結構的主要優點:

1)簡單、靈活、易於實現

2)充分考慮不同用戶的需求

TCP/IP主要缺點如下:

1)   沒有明顯地區分出協議、接口和服務的概念

2)   不通用,只能描述它本身

3)   主機-網絡層只是個接口

不區分物理層和數據鏈路層

5)有缺陷的協議很難被替換

 

32、什么是交換?比較說明常見的交換技術各自的特點。

答:按某種方式動態地分配傳輸線路資源就是交換。

電路交換:數據傳輸前需要建立一條端到端的通路。

報文交換:傳輸之前不需要建立端到端的連接,僅在相鄰結點傳輸報文時建立結點間的連接。

分組交換:數據傳輸前不需要建立一條端到端的通路。

 

33、比較虛電路和數據報服務的優缺點

答:從電路設置看,虛電路需要進行電路設置,而數據報不需要

從地址設置看,虛電路每個分組含有一個短的虛電路號,而數據報有完整的地址。

從路由選擇和影響來看,虛電路建好時,路由就已確定,所有分組都經過此路由,數據報的每個分組都獨立選擇路由,路由器失敗時,所有經過路由器的虛電路都將被終止,數據報服務則除了崩潰時丟失分組外,其它無影響。

在擁塞控制方面,若有足夠的緩沖區分配給已經建立的每條虛電路,較容易控制,而數據報服務難以控制。

 

34、簡述CSMA/CD的工作方式

答:首先要偵聽總線上是否有信息在傳送,當某工作站檢測到信道被占用,繼續偵聽,直到空閑后立即發送;開始發送后繼續檢測是否有沖突,如有沖突要撤回發送,隨機等待一段時間后繼續發送。對CSMA/CD協議的工作過程通常可以概括為“先聽后發、邊聽邊發、沖突停發、隨機重發”。

 

35、比較電路交換(Circuit Switching)和分組交換(Packet Switching)兩種交換技術的特點。

答:電路交換:整個報文的比特流連續地從源點直達終點,好像在一個管道中傳送。

發送一個文件時間=創建電路時間+文件傳輸時間

分組交換:單個分組(只是整個報文的一部分)傳送到相鄰結點,存儲下來后,再轉發到下一個結點。

兩者比較電路交換效率不高:預先分配傳輸鏈路,空閑時,浪費鏈路時間。分組交換不適合實時服務:端到端時延不確定;分組交換帶寬共享好,簡單,有效,成本更低。

分組交換按需分配鏈路,利用率高。

 

36、CSMA/CD的含義是什么?該協議的主要內容是什么,請用四句話概括?答:帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD 機制:

1)   .適配器可以在任何時刻開始傳輸,這就是說沒有時隙的概念。

2)   .當一個適配器偵聽到有某些其他的適配器正在傳輸,它決不會傳輸幀,這就是說它使用了載波偵聽。

3)   .一旦傳輸中的適配器檢測到另一個適配器正在傳輸,就中止它的傳輸,這就是說它使用了沖突檢測。

4)   .在嘗試重傳之前,適配器等待一個隨機時間,這個時間通常比傳輸一幀的時間要短。

 

37、路由器的結構和最基本的任務。

答:路由器的結構:路由器是一種具有多個輸入端口和多個輸出端口的專用計算機,其任務是轉發分組。也就是說,將路由器某個輸入端口收到的分組,按照分組要去的目的地(即目的網絡),把該分組從路由器的某個合適的輸出端口轉發給下一跳路由器。

最基本的任務:轉發分組

 

38、“轉發”和“路由選擇”的區別 。

“轉發”是路由器根據轉發表把收到的IP數據報從路由器合適的端口轉發出去,從而動態地改變所選擇的路由。

路由表是根據路由選擇算法得出的,“路由選擇”是按照分布式算法,跟從各相鄰路由器得到關於網絡拓撲的變化情況,動態地改變所選擇的路由,而轉發表式從路由表得出的。

 

39 、請問交換機和路由器分別的實現原理是什么?分別在哪個層次上面實現的?

答:交換機用於局域網,利用主機的 MAC 地址進行數據傳輸,而不需要關心 IP 數據包中的 IP 地址,它工作於數據鏈路層。

路由器識別網絡是通過 IP 數據包中 IP 地址的網絡號進行的,所以為了保證數據包路由的正確性,每個網絡都必須有一個唯一的網絡號。

路由器通過 IP 數據包的 IP 地址進行路由的(將數據包遞交給哪個下一跳路由器)。

路由器工作於網絡層。由於設備現在的發展,現在很多設備既具有交換又具有路由功能,兩者的界限越來越模糊。

 

40、電路交換、報文交換分組交換的比較?

答:電路交換:公共電話網( PSTN 網)和移動網(包括 GSM 和 CDMA 網)采用的都是電路交換技術,它的基本特點是采用面向連接的方式,在雙方進行通信之前,需要為通信雙方分配一條具有固定寬帶的通信電路,通信雙方在通信過程中一直占用所分配的資源,直到通信結束,並且在電路的建立和釋放過程中都需要利用相關的信令協議。這種方式的優點是在通信過程中可以保證為用戶提供足夠的帶寬,並且實時性強,時延小,交換設備成本低,但同時帶來的缺點是網絡帶寬利用率不高,一旦電路被建立不管通信雙方是否處於通話狀態分配的電路一直被占用。連接建立——數據傳輸——釋放鏈接報文交換:報文交換和分組交換類似,也采用存儲轉發機制,但報文交換是以報文作為傳送單元,由於報文長度差異很大,長報文可能導致很大的時延,並且對每個節點來說緩沖區的分配也比較困難,為了滿足各種長度報文的需要並且達到高效的目的,節點需要分配不同大小的緩沖區,否則就有可能造成數據傳送的失敗。在實際應用中報文交換主要用於傳輸報文較短,實時性要求較低的通信業務,如公用電報網,報文交換比分組交換出現的要早一些,分組交換是在報文交換的基礎上,將報文分割成分組進行傳輸,在傳輸時延和傳輸效率上進行了平衡。另外一個缺點是出錯時,整個報文都將重傳。

分組交換:電路交換技術主要適用於傳送話音相關的業務,這種網絡交換方式對於數據業務而言,有着很大的局限性。首先是數據通信具有較強的突發性,峰值比特率和平均比特率相差較大,如果采用電路交換技術,若按峰值比特率分配電路帶寬會造成資源的極大浪費,如果按平均比特率分配帶寬,則會造成數據的大量丟失,其次是和語音業務比較,數據業務對時延沒有嚴格的要求,但是需要進行無差錯的傳輸,而語音信號可以有一定程序的失真但實時性要高。分組交換技術就是針對數據通信業務的特點而提出的一種交換方式,它的基本特點是面向無連接而采用存儲轉發的方式,將需要傳送的數據按照一定長度分割成許多小段數據,並在數據之前增加相應的用於對數據進行選路和校驗等功能的頭部字段,作為數據傳送的基本單元,即分組。采用分組交換技術,在通信之前不需要建立連接,每個節點首先將前一節點送來的分組收下並保存在緩沖區中,然后根據分組頭部中的地址信息選擇適當的鏈路將其發送至下一個節點,這樣在通信過程中可以根據用戶的要求和網絡的能力來動態分配帶寬。分組交換比電路交換的電路利用率高,但時延較大。分組轉發的帶來的問題:帶來排隊時延以及增加頭部帶來的開銷。

41、請描述CSMA/CD的工作原理。

答: ①站點發送數據幀前先偵聽信道是否忙,如果信道空閑,就立即發送數據;如果信道忙(即發現有其他站在發送數據),則堅持聽下去;

②數據幀的發送開始后,發送數據幀的站點要邊發送邊監聽,只要監聽到發生沖突就立即停止發送操作,然后,

③發送若干比特的人為干擾信號(jamming signal),以便讓所有用戶都知道現在已經發生了沖突。延遲一段時間后,再重新競爭信道。

 

42、分組交換網可分划成哪兩個子網?這兩個子網的作用分別是什么?答:分組交換網可划分為通信子網和資源子網。

通信子網由通信設備與通信線路組成,負責全網的數據傳輸、轉接、加工和變換等通信處理工作。

資源子網包括主機、終端、I/O設備、軟件與數據資源等。負責全網的數據處理業務,向網絡用戶提供各種網絡資源和網絡服務。


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