西工大网络与分布式计算简答题复习.docx
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1.1什么是服务、协议、实体？
协议定义了格式，网络实体间发送和接收报文顺序，和传输，收到报文所采取的动作。
三要素：
<1>语法：
规定信息格式
<2>语义：
明确通信双方该怎样做
<3>同步：
何时通信，先讲什么后讲什么，通信速度等。
1.2网络边缘：
什么是无连接服务，面向连接？
<1>无连接服务：
不要求发送方和接收方之间的会话连接
<2>面向连接：
在发送任何数据之前，要求建立会话连接
1.3电路交换和分组交换的区别，分组交换分为哪两种？
电路交换技术：
很少用于数据业务网络，主要是因为其资源利用效率和可靠性低。
分组交换技术：
通过统计复用方式，提高了资源利用效率。
而且当出现线路故障时，分组交换技术可通过重新选路重传，提高了可靠性。
而另一个方面，分组交换是非面向连接的，对于一些实时性业务有着先天的缺陷，虽然有资源预留等一系列缓解之道，但并不足以解决根本问题。
而电路交换技术是面向连接的，很适合用于实时业务。
同时，与分组交换技术相比，电路交换技术实现简单且价格低廉，易于用硬件高速实现。
分组交换：
<1>数据报方式：
在目的地需要重新组装报文。
优点：
如有故障可绕过故障点、：
不能保证按顺序到达，丢失不能立即知晓。
<2>虚电路方式：
在数据传输之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路。
它适用于两端之间长时间的数据交换。
优点：
可靠、保持顺序；缺点：
如有故障，则经过故障点的数据全部丢失。
1.4物理媒介
无线：
无线电波，激光，微波有线：
双绞线，同轴电缆，光纤
1.5分组电路交换中的时延（传输+处理+传播），每一个时延计算
时延和丢包产生的原因：
分组在路由器缓存中排队：
分组到达链路的速率超过输出链路的能力；
分组时延的四种来源：
<1>节点处理<2>排队
<3>传输时延：
R=链路带宽（bps）L=分组长度（比特）发送比特进入链路的时间=L/R
<4>传播时延：
d=物理链路的长度s=在媒体中传播的速度（~2x108m/sec）传播时延=d/s
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
a=平均分组到达速率
流量强度=La/R
La/R~0:
平均排队时延小
La/R->1:
时延变大
La/R>1:
更多“工作”到达，超出了服务能力，平均时延无穷大！
1.6什么是计算机网络体系结构？
TCP/IP模型：
应用层:
支持网络应用为用户提供所需要的各种服务
运输层:
为应用层实体提供端到端的通信功能。
TCP,UDP
网络层:
解决主机到主机的通信问题IP,选路协议
链路层:
在邻近网元之间传输数据PPP,以太网
物理层:
“在线上”的比特
（1）OSI七层：
物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。
（2）物理层：
完成0/1在物理介质上的传输。
（3）数据链路层：
将不可靠的物理链路变成可靠的数据链路。
（4）网络层：
提供路由选择，拥塞控制及网络互联功能，为端到端提供面向连接或者无连接的数据传输服务。
（5）传输层：
提供面向进程，面向连接或者无连接的数据传输服务。
（6）会话层：
为进程之间的会话提供建立/维护/终止连接的功能。
（7）表示层：
协商应用程序间交互的数据格式。
（8）应用层：
为网络应用提供协议支持和服务。
两个模型异同点：
共同点
（1）OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了层次结构的概念，
（2）都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制；
均是一种基于协议数据单元的包交换网络，而且分别作为概念上的模型和事实上的标准，具有同等的重要性
不同点
（1）前者是七层模型，后者是四层结构
（2）对可靠性要求不同（后者更高）
（3）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,不适用于非TCP/IP网络.
（4）实际市场应用不同（OSI模型只是理论上的模型，并没有成熟的产品，而TCP/IP已经成为“实际上的国际标准”）
1.7计算机网络为什么分层设计？
明确的结构使得能够标识复杂系统构件的关系,模块化易于维护、系统的更新
各层服务实现的改变对于系统的其他部分透明,如改变登机过程不影响系统的其他部分
各层功能相对独立，各层因技术进步而做的改动不会影响到其他层，从而保持体系结构的稳定性
2.1什么是非持久、持久连接？
非持久连接：
至多一个对象经过一个TCP连接发送.
HTTP/1.0使用非持久HTTP
持久连接：
多个对象能够经过客户机和服务器之间的单个TCP连接发送.
HTTP/1.1以默认模式使用持久连接
2.2web缓存，如何通过代理缓存？
代理缓存：
由一个代理服务器下载的页面存储。
一个代理服务器为多个用户提供一条通道。
缓冲的代理允许一个代理服务器减少对同一个网站的同样页面的请求次数。
一旦代理服务器的一个用户请求了某页，代理服务器就保存该页以服务于它的其他用户的同样请求。
用户设置浏览器：
经过缓存访问，浏览器向缓存发送所有HTTP请求
对象在缓存中，缓存返回对象；否则缓存向起始服务器请求对象，然后向客户机返回对象
为什么使用Web缓存：
减小客户机请求的响应时间，减小机构访问链路的流量，因特网密集安装缓存使得内容提供商能有效地交付内容。
2.3电子邮件系统
发送：
SMAP接收：
POP3，IMAP
2.5DNS实现域名和IP地址转换
一般都是由DNS来服务器是指保存有该网络中所有主机的域名和对应IP地址，并具有将域名转换为IP地址功能的服务器.DNS是计算机域名（DomainNameSystem）的缩写，它是由解析器和域名服务器组成的。
分布式的、等级制数据库。
2.6P2P文件共享
集中分式混合
3.1多路复用，多路分解含义
多路复用：
数据通信系统或计算机网络系统中,传输媒体的带宽或容量往往会超过传输单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号,这就是所谓的多路复用技术。
采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。
多路分解：
主机接收IP数据报：
每个数据报有源无连接,目的地无连接，每个数据报承载1个运输层段，每个段具有源、目的端口号，主机使用IP地址和端口号将段定向到适当的套接字。
包含无连接分解和面向连接分解两种。
3.3停等协议
（1）发送方每次仅将当前信息帧作为保留在缓冲存储中；
（2）当发送方开始发送信息帧时，赋予该信息帧一个帧序号，随即启动计时器；
（3）当接收方收到无差错的信息帧后，即向发送方返回一个与该帧序号相同序号的ACK确认帧；
（4）当接收方检测到一个含有差错的信息帧时，便舍弃该帧；
（5）若发送方在规定时间内收到ACK确认帧，即将计时器清零，需而开始下一帧的发送；
（6）若发送方在规定时间内未收到ACK确认帧，则应重发存于缓冲其中的待确认信息帧。
从以上过程可以看出，停等协议的接收、发送双方仅需设置一个帧的缓冲存储空间和帧序号只取0或1的两个状态标志位，便可有效地实现数据重发并确报接收方接受的数据不会重份。
3.4TCP协议三次握手，为什么通过四次，三次拆除连接
原因：
TCP连接是通过三次握手进行初始化的。
三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换TCP窗口大小信息。
在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接。
第一次握手：
建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；SYN：
同步序列编号（SynchronizeSequenceNumbers）。
第二次握手：
服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：
客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK（ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。
四次挥手：
第三章客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送（报文段4）。
第四章服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1（报文段5）。
和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。
第五章服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A（报文段6）。
第六章客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1（报文段7）
为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？
这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后，它可以把ACK和SYN（ACK起应答作用，而SYN起同步作用）放在一个报文里来发送。
但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。
3.5TCP拥塞控制、流量控制方法
拥塞控制：
AIMD（加增倍减算法）
慢启动
超时事件后的保守机制
流量控制：
TCP连接的接收方有1个接收缓冲区，应用进程可能从接收缓冲区读数据缓慢。
匹配速度服务:
发送速率需要匹配接收方应用程序的提取速率。
发送方不能发送太多、太快的数据让接收方缓冲区溢出
工作原理：
缓冲区的剩余空间
=RcvWindow
=RcvBuffer-[LastByteRcvd-LastByteRead]
接收方在报文段接收窗口字段中通告其接收缓冲区的剩余空间
发送方要限制未确认的数据不超过RcvWindow
LastByteSent-LastByteAcked<或=RcvWindow
保证接收缓冲区不溢出
4.1无连接网络层服务模型和有连接网络层服务模型（数据传输不会出现乱序）
数据报网络提供网络层无连接服务
虚电路网络提供网络层连接服务
有连接网络层服务模型一个可靠服务模型意味着网络保证发送每一个数据包，按顺序，且没有重复或者丢失。
数据报，或者称为最佳努力服务，发送到达的数据报，让运输层发送。
在一个无连接模型中，每一小段数据（数据包）是独立发送的，并且携带完整的源地址及目的地址。
这与邮政系统类似，每一封信都带着完整的地址注入系统。
面向连接（有时被称为虚电路）模型与电话网络类似，每一个呼叫都必须先建立连接，网络保持整个连接，通常所有的数据包都是沿着从源到宿的相同路径前进的，并且网络常常为每一个会话分配一个标识符使得不是所有的数据包都需携带源和宿的地址。
在这个模型中，终端系统首先通知网络它想与另一个终端系统会话，然后网络通知目标端系统有会话请求，由目标决定是接受或是拒绝。
此处“呼叫”一词意思是网络建立的虚电路，而“会话”意思是在虚电路上流动的信息，但是区别并不重要。
4.3ICMP
<1>差错报告
1）只报告差错，但不负责纠正错误，纠错工作留给高层协议去处理；
2）发现出错的设备只向信源机报告差错；
3）差错报告作为一般数据传输，不享受特别的优先级和可靠性；
4）产生ICMP差错报告的同时，会丢弃出错的IP数据报。
<2>网络信息查询
<3>网络控制（拥塞控制、优化）
1.网关发现拥塞，按一定策略向某些源站发出源站抑制报文；
2.源站收到源站抑制报文后，按一定速率降低发往某信宿的数据报的速率；
3.在一定时间间隔内若无源抑制报文到达，则源站认为拥塞解除，逐渐提高发送速率。
<4>ping命令采用原理，实现
原理：
基于ICMP回送请求与应答报文是DOS命令，一般用于检测网络通与不通。
PING（PacketInternetGrope），因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。
Ping发送一个ICMP回声请求消息给目的地并报告是否收到所希望的ICMP回声应答。
它是用来检查网络是否通畅或者网络连接速度的命令。
作为一个生活在网络上的管理员或者黑客来说，ping命令是第一个必须掌握的DOS命令，它所利用的原理是这样的：
网络上的机器都有唯一确定的IP地址，我们给目标IP地址发送一个数据包，对方就要返回一个同样大小的数据包，根据返回的数据包我们可以确定目标主机的存在，可以初步判断目标主机的操作系统等。
Ping是Windows系列自带的一个可执行命令。
利用它可以检查网络是否能够连通，用好它可以很好地帮助我们分析判定网络故障。
<5>traceroute命令原理、实现
源向目的地发送一系列UDP段
第一个TTL=1
第二个TTL=2,等
不可能的端口号
当第n个数据报到达第n和路由器:
路由器丢弃数据报
并向源发送一个ICMP报文（类型11,编码0）
报文包括路由器的名字和IP地址
当ICMP报文到达，源计算RTT
Traceroute执行上述过程3次
停止规则
UDP段最终到达目的地主机
目的地返回ICMP“主机不可达”分组（类型3,编码3）
当源得到该ICMP,停止
4.4路由选路算法：
静态:
可靠性差，简单
动态：
实现复杂，可靠性高
距离矢量算法特点：
距离矢量路由算法是动态路由算法。
它是这样工作的：
每个路由器维护一张矢量表，表中列出了当前已知的到每个目标的最佳距离，以及所使用的线路。
通过在邻居之间相互交换信息，路由器不断地更新它们内部的表。
4.5自制系统：
AS边界路由器余用外部网关协议，BGP，内部网关协议OSPF，一个AS划分为全干区域与非全干区域
IPV4到IPV6过渡技术：
目前主要有四种过渡技术：
双协议栈这类技术可以让IPv4和IPv6共存于同一设备和网络中。
l
隧道技术这类技术可以让IPv6业务在现有IPv4基础设施上传输。
l
协议转换这类技术让纯IPv6节点能够和纯IPv4节点互相通讯。
l
6PE技术这类技术可以让IPv6业务在IPv4的MPLS骨干
2.在星型、环型和总线型网络中，各自采用什么方法实现“广播”式传输？
（1）星型网络通过中间节点将一个节点发来的数据同时转发给其他所有节点，达到“广播式“传输。
（2）环形网络通过发送方发送数据帧，数据帧遍历各个节点，最后由发送方将数据帧从环上取下，从而达到“广播式“传输。
（3）总线型依赖于数据信号沿着总线向两端传播的基本特性实现“广播式“传输。
3.面向连接和无连接的通信在路由选择上有哪些差别？
（1）面向连接的通信，在建立连接阶段通过使用路由表建立一个路径转发表，连接建立好之后，不再使用路由表，而直接使用路径转发表。
（2）无连接的通信，在每个数据包到达路由器时，都需要进行路由选择，然后进行转发。
4.试比较HDLC规程和LLC协议的异同？
（1）HDLC实现了完整的数据链路层功能，而在局域网体系中，数据链路层功能由LLC与MAC子层实现，LLC封装在MAC帧中，因此没有校验或同步标志。
（2）LLC帧地址是服务访问点地址，不是物理地址，物理地址在MAC中。
（3）LLC只定义了一种数据传输模式，简化了HDLC。
5.一个组织申请到一个C类网段地址192.200.1.0，网络管理中心打算产生最大数目的子网，且每个子网最多有30台主机，试找出满足此条件的最佳子网掩码，并讲述IP子网掩码的作用是什么？
（1）255.255.255.224。
（2）子网掩码可屏蔽IP地址中的主机号，而保留网络号与子网号。
用于说明IP地址中子网的位置。
6.为什么要把IP地址解析成MAC地址才能实现数据传输？
怎样进行地址解析？
（1）主机相互通信时，首先要知道对方IP地址所对应的物理地址才能在物理网络上劲行传输。
（2）地址解析通过ARP协议完成。
7.简述TCP协议建立连接时的“三次握手”过程，并说明其起的作用？
答题要点：
第一个知识点分三个小点，每点1分，共3分（可以画图表示）。
第二个知识点2分。
（1）步骤如下：
●A请求建立到B的连接。
●B对连接请求进行确认，并请求建立B到A的连接。
●A对反向连接进行确认。
（2）三次握手可以解决被延迟的分组问题，从而可以保证数据交换的安全和可靠。
8.TCP的多路复用是通过什么机制提供的，并简述该机制的概念和用途？
（1）多路复用通过端口机制提供。
（2）端口机制用于标志主机上的不同进程。
一个主机上的多个应用程序可以通过不同的端口同时使用TCP进行通信。
2.一名学生A希望访问网站。
学生A在其浏览器中输入并按回车，直到Google的网站首页显示在其浏览器中，请问：
（1）在此过程中，按照TCP/IP参考模型，从应用层（包括应用层）到网络接口层（包括网络接口层）都用到了哪些协议，每个协议所起的作用是什么？
（2）简要描述该过程的流程（可用流程图描述）。
（1）协议及其功能如下：
应用层：
HTTP：
WWW访问协议。
DNS：
域名解析。
传输层：
TCP：
在客户和服务器之间建立连接，提供可靠的数据传输。
网络层：
IP：
进行路由选择。
ICMP：
提供网络传输中的差错检测。
ARP：
将目的IP地址映射成物理MAC地址。
网络接口层：
LLC和MAC：
提供数据链路层的功能，实现可靠的数据链路。
（2）过程描述如下：
●利用DNS，查询到WWW.GOOGLE.COM对应的IP地址。
●浏览器与GOOGLE的服务器利用TCP协议建立连接。
●浏览器利用HTTP的GET方法向GOOGLE服务器发送资源请求。
●GOOGLE发送回应信息。
●浏览器解释回应信息，并以图形化的方式显示。
通过浏览器访问网页的完整细节
1、若DNS缓存中没有相关数据，则IE浏览器先向DNS服务器发出DNS请求：
这一过程的目的是获取这个域名所对应的IP地址；
IE浏览器向本机DNS模块发出DNS请求，DNS模块生成相关的DNS报文；
DNS模块将生成的DNS报文传递给传输层的UDP协议单元；
UDP协议单元将该数据封装成UDP数据报，传递给网络层的IP协议单元；
IP协议单元将该数据封装成IP数据包，其中目的IP地址为DNS服务器的IP地址；
封装好的IP数据包将传递给数据链路层的协议单元进行发送；
发送时如果ARP缓存中没有相关数据，则发送ARP广播请求，等待ARP回应；
得到ARP回应后，将IP地址与路由下一跳MAC地址对应的信息写入ARP缓存表；
写入缓存后，以路由下一跳地址填充目的MAC地址，并以数据帧形式转发；
这个转发过程可能会进行多次，这取决于DNS服务器在校园网中的位置；
DNS请求被发送到DNS服务器的数据链路层协议单元；
DNS服务器的数据链路层协议单元解析收到的数据帧，将其内部所含有的IP数据包传递给网络层IP协议单元；
DNS服务器的IP协议单元解析收到的IP数据包，将其内部所含有的UDP数据报传递给传输层的UDP协议单元；
DNS服务器的UDP协议单元解析收到的UDP数据包，将其内部所含有的DNS报文传递给该服务器上的DNS服务单元；
DNS服务单元收到DNS请求，将域名解析为对应的IP地址，产生DNS回应报文；
（所有应用层报文必须通过传输层、网络层和数据链路层，因此在下面的叙述中，我将简化这一过程的叙述，简化形式如下面的样子，其中单箭头为本机内部传递，双箭头为网络上的发送）
DNS回应报文→UDP→IP→MAC→→请求域名解析的主机；
请求域名解析的主机收到数据帧，该数据帧→IP→UDP→DNS→IE浏览器；
将域名解析的结果以域名和IP地址对应的形式写入DNS缓存表。
2、IE浏览器与建立TCP连接：
IE浏览器向发出TCP连接请求报文；
该请求TCP报文中的SYN标志位被设置为1，表示连接请求；
该TCP请求报文→IP（DNS）→MAC（ARP）→→校园网关→→主机；
该TCP请求报文经过IP层时，填入的目的IP地址就是上面DNS过程获得的IP地址；
经过数据链路层时，若MAC地址不明，还要进行上面所叙述的ARP过程；
收到的数据帧→IP→TCP，TCP协议单元会回应请求应答报文；
该请求应答TCP报文中的SYN和ACK标志位均被设置为1，表示连接请求应答；
该TCP请求应答报文→IP→MAC（ARP）→→校园网关→→请求主机；
请求主机收到数据帧→IP→TCP，TCP协议单元会回应请求确认报文；
该请求应答TCP报文中的ACK标志位被设置为1，表示连接请求确认；
该TCP请求确认报文→IP→MAC（ARP）→→校园网关→→主机；
收到的数据帧→IP→TCP，连接建立完成；
在这个过程中，任何一个报文出错或超时，都要进行重传；
这个过程被称为TCP建立连接的三次握手。
3、IE浏览器开始HTTP访问过程
IE浏览器向发出HTTP-GET方法报文；
该HTTP-GET方法报文→TCP→IP→MAC→→校园网关→→主机；
收到的数据帧→IP→TCP→HTTP，HTTP协议单元会回应HTTP协议格式封装好的HTML超文本形式数据；
HTTP-HTML数据→TCP→IP→MAC（ARP）→→校园网关→→请求主机；
请求主机收到的数据帧→IP→TCP→HTTP→IE浏览器，浏览器会以网页形式显示HTML超文本，就是我们所看到的网页。
4、断开TCP连接
IE浏览器向发出TCP连接结束请求报文；
该请求TCP报文中的FIN标志位被设置为1，表示结束请求；
该TCP结束请求报文→IP→MAC（ARP）→→校园网关→→主机；
收到的数据帧→IP→TCP，TCP协议单元会回应结束应答报文；
该结束应答TCP报文中的FIN和ACK标志位均被设置为1，表示结束应答；
该TCP结束应答报文→IP→MAC（ARP）→→校园网关→→请求主机；
这个过程需要双向进行，因此ww
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