计算机网络第六版课后习题简答题（部分）

第一章 概述

1-01 计算机网络可以向用户提供哪些服务。

      连通性和共享。

 1-02 简述分组交换的要点。

      （1）在发送端将较长的报文划分为较短的数据段，为每一个数据段添加首部构成分组。

      （2）分组经路由器存储转发。

      （3）接收端收到分组后去掉首部进行合并，还原成原来的报文。

 1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。

      （1）电路交换：在通信前建立连接，通信过程中双方始终占用该信道，这样信道的利用率不高，适用于连续大量的数据传送。

      （2）报文交换：通信前不必连接连接，动态逐段利用带宽，信道利用率较高，适用于突发的数据传送，但报文经过网络的延迟时间长且不固定。

      （3）分组交换：将一个大的报文进行分组，每个分组可以进行自由的路由选择，路由选择灵活，网络生存性好，但每个分组需要添加首部，增加了额外开销。

 1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。

      因为因特网融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和资源共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。

 1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段，每个阶段的主要特点。

      （1）从单个ARPANET向互联网发展：TCP/IP协议的初步成型。

      （2）建成三级结构的Internet：分为主干网，地区网，园区网。

      （3）形成多层次ISP结构的Internet：ISP首次出现。

 1-06 简述因特网标准制定的几个阶段。

      因特网草案（这个阶段还不是RFC文档）、建议标准（从这个阶段开始成为RFC文档）、草案标准、因特网标准。

 1-07 小写和大写开头的internet和Internet在意思上有何区别。

      internet（互联网或互连网），通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。

      Internet（因特网），专用名词，特指采用TCP/IP协议的互联网络。

      区别：后者实际上是前者的双向应用。

 1-08 计算机网络都有哪些类别，各种类别的网络都有哪些特点。

（1）从作用范围进行分类：

      广域网：远程、高速，是因特网的核心部分。

      城域网：城市范围，连接多个局域网。

      局域网：校园、企业、机关、社区。

      个域网：个人电子设备。

（2）从网络使用者进行分类：

      公用网：面向公共营运。

      专用网：面向特定机构。

 1-09 计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么。

      主干网：提供远程覆盖、高速传输、路由最优通信。

      本地接入网：主要支持用户的访问本地，实现散户接入，速率低。

 1-12 因特网的两大组成部分的特点是什么，它们的工作方式各有什么特点。

      边缘部分：由各主机组成，由用户直接使用，用来进行通信和资源共享。其工作方式为客户/服务器方式和对等连接方式。

      核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务，其工作方式为电路交换、报文交换、分组交换。

 1-13 客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么，有没有什么相同的地方。

      C/S：处理请求为一点对多点，严格的区分服务与被服务者。

      P2P：处理请求为点对点，不区分服务与被服务者，通信双方既可以作为服务提供方，也可以作为享受服务方。

      相同点：对等通信方式本质是客户/服务器方式，是客户/服务器方式的双向应用。

1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标。

      速率：连接在计算机上的主机在数据信道上传送数据的速率。

      带宽：表示网络的通信线路所能传送数据的能力。

      吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量。

      时延：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。

      时延带宽积：传播时延和带宽的乘积。

      往返时间RTT：从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认共经历的时间。

      利用率：指某信道有百分之几的时间是被利用的。

 1-16 计算机通信网有哪些非性能特征，非性能特征与性能指标有什么区别。

      费用、质量、标准化、可靠性、升级性、易于管理和维护等。

      区别：性能指标和非性能特征分别从定量和定性两个不同角度来描述计算机网络的特征。

 1-20 网络体系结构为什么要采用分层次的结构，举一日常生活和其类似的例子。

      （1）各层之间是独立的。某一层不需要知道它的下一层是如何实现的，只需要知道该层提供服务的层间接口。

      （2）灵活性好。当某一层发生变化时，只要层间接口不变，对它的上下层都不会产生影响。

      （3）结构上可分割。各层可以采用最合适的技术来实现。

      （4）易于实现和维护。当某层需要变动时，只需要对该层做修改即可。

      （5）能促进标准化工作。

      类似例子：邮件系统，物流系统。

 1-21 协议和服务有何区别，有何关系。

      区别：（1）协议是“水平”的，即协议是控制两个对等实体之间通信的规则的集合，包括语法、语义、同步三要素，其中语法定义所交换信息的格式，语义定义发送者和接收者所要完成的操作，同步定义收发双发的时序关系。而服务是“垂直”的，即下层通过层间接口为上层提供服务。（2）协议的实现保证了能够向上一层提供服务，使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的用户是透明的。

      联系：（1）在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务；（2）要实现本层协议，还需要使用下一层所提供的服务；（3）只要不改变提供给用户的服务，实体可以任意地改变它们的协议。

 1-22 网络协议的三要素是什么，各有什么含义。

      语法：定义所交换信息的格式。

      语义：定义发送者和接收者所要完成的操作。

      同步：定义收发双方的时序关系。

 1-23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到。

      因为网络协议如果不全面考虑不利情况，当情况发生时，协议会保持理想状况，一直等下去。例如两个朋友在电话里面越好下午三点在公园见面，并且约定不见不散。这个协议就是很不科学的，因为任何一方如果有事耽误来不了而又无法通知对方，而另一方按照协议就必须一直等下去。

 1-24 论述网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

      物理层：尽可能的屏蔽各传输媒体和通信手段之间的差异；透明传输比特流。

      数据链路层：将网络层交下来的IP数据报封装成帧，在两个相邻节点间透明的传输以帧为单位的数据；数据链路层收到帧后，可以从中提取数据部分，上交给网络层；数据链路层将原始的物理连接转换成无差错的数据链路。

      网络层：为分组选择合适的路由。

      运输层：为主机中的进程提供端到端的服务。

      会话层：管理主机间的会话进程。

      表示层：编码、压缩、加密、解密

      应用层：直接为用户的应用进程提供服务。

 第二章 物理层

2-01 物理层要解决哪些问题，物理层的主要特点是什么。

      物理层解决的问题：物理层要尽可能屏蔽各传输媒体和通信手段的差异，使上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样可使数据链路层只考虑本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么；怎样在连接各种计算机的硬件上传输比特流；在两个相邻系统之间唯一标识数据电路。

      主要特点：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。

 2-02 规程与协议有什么区别。

      规程专指物理层所用的协议。

 2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。

      一个通信系统可以划分为三大部分，即源系统、传输系统、目的系统。

      源系统：包括源点和发送器。源点设备产生要传输的数据；发送器对要发送的数据进行调制编码。

      目的系统：包括接收器和终点。接收器将发送器发过来的信号进行解调解码；终点设备从接收器获取传送来的信息。

      传输系统：介于源系统和目的系统之间。

 2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性，各包含些什么内容。

      机械特性：接插装置（规格，引脚数目，引脚排列）。

      电气特性：电压高低。

      功能特性：电平代表意义。

      过程特性：工作时序关系。

 2-06 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制，信噪比能否任意提高，香农公式在数据通信中的意义是什么，“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别。

      码元传输速率受奈氏准则限制，信息传输速率受香农公式限制。

      从理论上来说，只要信号功率足够大或者噪声功率足够小，信噪比就可以任意提高，但在实际的系统中，由于受到系统发射功率的限制，信号功率不可能无穷大，而对于系统来说，有一定的噪声基底，噪声功率不可能无穷小，因此信噪比不能任意提高。

      香农公式的意义：只要信息传输速率低于信道的极限传输速率，就可以实现无差错的传输。

      “比特/每秒”是信息的传输速率单位，“码元/每秒”是码元的传输速率单位。

 2-10 常用的传输媒体有哪几种，各有什么特点。

      双绞线：分为屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合在一起构成。绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。

      同轴电缆：50W同轴电缆，70W同轴电缆。同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输高速率的数据。

      光缆：光纤通信容量大，传输损耗小，中继距离长，抗雷电和电磁干扰性能好，无串音干扰，保密性好。

      无线传输：短波通信、微波、卫星通信。通信质量较差。

 2-13 为什么要使用信道复用技术，常用的信道复用技术有哪些。

      通过信道复用技术，最大限度提高信道利用率。频分复用、时分复用、波分复用、码分复用。

 2-15 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰，这种复用方式有何优缺点。

      各用户使用经过特殊挑选的、相互正交的不同码型，因此彼此之间不会造成干扰。

      优点：这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。

      缺点：占用较大的带宽。

 第三章 数据链路层

3-01 数据链路（逻辑链路）与链路（物理链路）有何区别，“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在。

      数据链路除链路外，还必须有一些必要的通信协议来控制数据的传输，因此数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。

      “电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但数据是不可靠的。在物理链路的基础上，再建立数据链路，才是“数据链路接通了”。

 3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能，试讨论数据链路层作为可靠的链路层有哪些优点和缺点。

      链路控制的功能：链路管理、帧定界、流量控制、差错控制、将数据和控制信息分开、透明传输、寻址。

      优点：通过重传、帧编号和确认机制为上一层提供了可靠的数据传输服务。

      缺点：降低了通信效率。

 3-03 网络适配器的作用是什么，网络适配器工作在哪一层。

      用来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件。

      网络适配器工作在OSI中的物理层和数据链路层，TCP/IP协议中的网络接口层。

 3-04 数据链路层的三个基本问题（帧定界、透明传输、差错检测）为什么都必须加以解决。

      帧定界：是分组交换的必然要求。

      透明传输：避免消息符号与帧定界符号相混淆。

      差错检测：防止和差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源。

 3-05 如果在数据链路层不进行封装成帧，会发生什么问题。

      （1）无法区分分组与分组。

      （2）无法确定分组的控制域和数据域。

      （3）无法将差错更正的范围限定在确切的局部。

 3-06 PPP协议的主要特点是什么，为什么PPP不使用帧的编号，PPP适用于什么情况，为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输。

      PPP协议的主要特点：（1）简单，提供不可靠的数据报服务，检错，不纠错；（2）不使用序号和确认机制；（3）地址字段A只置为0xFF，地址字段实际上并不起作用；（4）控制字段C通常置为0x03；（5）PPP是面向字节的。

      不使用帧编号的原因：当PPP用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充；当PPP用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。

      PPP协议适用于线路质量不太差的情况下。

      PPP不能使数据链路层实现可靠传输：没有序号和确认机制。 

3-13 局域网的主要特点是什么，为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢。

      局域网是指在较小的范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络。从功能的角度来看，局域网的特点：（1）共享传输信道。在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。（2）地理范围有限，用户个数有限。

      从网络的体系结构和传输控制规程来看，局域网的特点：底层协议简单；不单独设立网络层；采用多种媒体访问控制技术。

      局域网中各站通常共享通信媒体，采用广播通信方式是天然合适的。如果将广播用于广域网，可能会导致网络无法运行：主机间发送数据时，会独自占用通信链路，降低了网络的使用率；主机A向主机B发送数据时，是向网络中所有的主机发送数据，当主机数目非常多时，将严重消耗主机的处理能力，同时也造成了数据的无效流动；极易产生广播风暴，使网络无法运行。

 3-14 常用的局域网的网络拓扑有哪些，现在最流行的是哪种结构，为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在为什么却改为使用星形拓扑结构。

      常用的局域网的网络拓扑：星形网、环形网、总线网、树形网。

      现在流行的是星形网。

      当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，而星形结构的集线器做得非常可靠，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。

3-18 试说明10 BASE-T中的“10”，“BASE”，“T”所表示的含义。

      10表示10Mb/s的数据率。

      BASE表示连接线上的信号是基带信号。

      T代表双绞线。

3-19 以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比有何优缺点。

      传统的时分复用TDM是静态时隙分配带宽，均匀高负荷时信道的利用率高，低负荷或负荷不均匀时浪费较大，不会产生冲突。

      CSMA/CD可动态使用空闲时的资源，低负荷时信道利用率高，但控制复杂，高负荷时信道冲突大。

 3-21 什么叫比特时间，使用这种时间单位有什么好处，100比特时间是多少微秒。

      比特时间是发送1比特所需的时间，是数据率的倒数，便于建立信息长度与发送时延的关系。

      比特时间换算为微秒必须知道数据率是多少，对于10Mb/s以太网，100比特时间是10微秒。

 3-30 以太网交换机有何特点，用它怎样组成虚拟局域网。

      以太网交换机实质上是一个多接口的网桥，和工作在物理层的转发器和集线器有很大的差别；以太网交换机的每个接口都直接与一个主机或另一个集线器相连，并且一般都工作在全双工方式；当主机需要通信时，交换机能同时连通许多对接口，使每一对相互通信的主机都能像独占传输媒体那样，无碰撞地传输数据；和透明网桥一样，是一种即插即用设备。

      按照端口划分VLAN；按照MAC地址划分；按照IP地址划分。

 3-31 网桥的工作原理和特点是什么，网桥与转发器以及以太网交换机有何异同。

      网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。

      网桥具有过滤功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口。

      转发器工作在物理层，它仅简单的转发信号，没有过滤能力。

      以太网交换机工作在数据链路层，可视为多端口网桥。

 3-33 网桥中的转发表是自学习算法建立的。如果有的站点总是不发送数据而仅仅接收数据，那么在转发表中是否就没有与这样的站点相对应的项目。如果要向这个站点发送数据帧，那么网桥能够把数据帧正确转发到目的地址吗。

      转发表中没有与这样的站点相对应的项目。

      网桥能够利用广播把数据帧正确转发到目的地址。

 第四章 网络层

4-01 网络层向上提供的服务有哪两种，试比较其优缺点。

      提供的两种服务：面向连接的虚电路服务和无连接的数据报服务。

      虚电路服务：计算机进行通信前建立一条虚电路，双方沿着已建立的虚电路发送分组，所发送的分组不出错、丢失、重复和失序，但路由选择复杂，网络成本高。

      数据报服务：发送分组前不需要事先建立连接，每个分组独立发送，无网络资源障碍，尽力而为，缺点与前面互异。

 4-02 网络互连有何实际意义，进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决。

      互连的实际意义：网络互连可扩大用户共享资源范围和通信区域，使处于不同地理位置的计算机能够进行通信。

      网络互连时存在的问题：不同的寻址方案、不同的最大分组长度、不同的网络接入机制、不同的超时控制、不同的差错恢复方法、不同的状态报告方法、不同的路由选择技术、不同的用户接入控制、不同的服务、不同的管理与控制方式。

 4-03 作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别。

      转发器是物理层的设备，网桥是数据链路层的设备，它们的作用仅仅是把一个网络扩大了，而从网络角度看，这仍然是一个网络。

      路由器是网络层的设备，用来进行网络互连和路由选择。

      网关是网络层以上的设备。

 4-04 试简单说明下列协议的作用IP、ARP、RARP、ICMP。

      IP：网际协议，用来连接各种性能互异的网络。

      ARP：地址解析协议，IP地址和硬件地址的映射。

      RARP：逆地址解析协议，硬件地址和IP地址的映射。

      ICMP：网际控制报文协议，提供差错报告和询问报告，从而提高IP数据报交付成功的机会。

 4-05 IP地址分为几类，各如何表示，IP地址的主要特点是什么。

      IP地址分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C类为单播地址，D类用于多播，E类为保留地址。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，它标志主机所连接到的网络，而另一个字段是主机号，它标志该主机。

      IP地址的主要特点：（1）IP地址是一种分等级的地址结构，分等级的好处：第一，IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号由得到该网络的单位自行分配，这样方便了IP地址的管理；第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组，这样可以使路由表中的项目数大幅度减少，而从减少了路由器所占的存储空间；（2）IP地址标识一个主机和一条链路的接口；（3）由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络；（4）所有分配到网络号的网络都是平等的。

 4-07试说明IP地址和硬件地址的区别，为什么要使用这两种不同的地址。

      硬件地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层及其上层使用的地址，是一种逻辑地址。IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址放在MAC帧的首部。

      在IP层抽象的互联网上，我们看到的只是IP数据报，路由器根据目的站的IP地址进行路由选择。而在链路层，我们看到的只是MAC帧，IP数据报被封装在MAC帧里面。尽管互连在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节，使得我们能够使用统一的，抽象的IP地址进行通信。

 4-08 IP地址方案和我国的电话号码体制的主要不同点是什么。

      IP地址方案基于存储转发，而电话号码基于电路交换。

      IP地址分为网络号和主机号，用来标识网站中的某台主机，它可以是静态的，也可以是动态的，与主机地理位置无关。而电话号码是固定的用来标识某一个用户终端。

 4-11 数据报中的首部检验和不检验数据报中的数据，这样做的最大好处是什么，坏处是什么。

      只检验数据报的首部，而不检验数据部分，是因为数据报每经过一个路由器，路由器都要重新计算一下首部检验和。不检验数据部分可减少计算的工作量，加快分组的转发。但如果数据部分出现差错时不能及时被发现。

 4-12 当某个路由器发现一IP数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不是要求源站重传此数据报，计算机首部检验和为什么不采用CRC检验码。

      IP首部中的地址字段也可能会出错，错误的地址重传数据是没有意义的。

      数据报每经过一个路由器，路由器就要计算一下校验和，而CRC检验码使用多项式除法比较复杂，不采用CRC校验码可以减少路由器检验的时间。

 4-15 什么是最大传送单元MTU，它和IP数据报首部中的哪个字段有关系。

      IP层下面的数据链路层所限定的数据帧中数据字段的最大长度，与IP数据报首部中的总长度字段有关系。

 4-16 在因特网中将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装，还可以有另一种做法，即数据报片通过一个网络就进行一次组装，试比较这两种方法的优劣。

      前一种方法对于所传数据报来讲仅需要进行一次分片一次组装，用于分片和组装的开销相对较小。但主机若在最终组装时发现分组丢失，则整个数据报要重新传输，时间开销大。

      后一种方法需要多次分片和组装，分片和组装的开销大，而且会增大路由器的工作量。但若通过一个网络后组装时发现分片丢失，可以及时地重传数据，时间开销较小，同时可靠性高。

 4-18 （1）有人认为：“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，因此ARP应当属于数据链路层。”这种说法为什么是错误的。

      因为ARP本身就是网络层的一部分，它为IP协议提供了转换地址的服务。数据链路层使用硬件地址而不使用IP地址，无需ARP协议转换即可正常运行，因此ARP协议不在数据链路层。

      （2）试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10-20分钟的超时计时器。这个时间设置得太大或者太小会出现什么问题。

因为IP地址和硬件地址的映射可能会发生变化,一旦发生变化，ARP高速缓存中的相应项目就要改变，凡超过生存时间的项目就从高速缓存中删除掉。设置时间太长会使更换网卡的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信，而时间太短则会使ARP请求和响应分组的通信太频繁。

      （3）列举出两种不需要发送ARP请求分组的情况（即不需要请求将某个目的IP地址解析为相应的硬件地址）。

      在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址项目；源主机发送广播分组；源主机和目的主机使用点对点链路。

 4-38 IGP和EGP这两类协议的主要区别是什么。

      IGP是内部网关协议，在一个自治系统内部使用的路由选择协议，只关心本自治系统内如何传送数据报，与互联网中其他自治系统使用什么协议无关，对费用和代价考虑不多。EGP是外部网关协议，连接AS之间的路由选择协议，它不关心AS内部使用何种协议，但需要考虑其他方面的政策，需要多条路由，代价费用方面可能更重要。

 4-39 简述RIP、OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。

      RIP：内部网关协议，路由表由目的网络、距离、下一跳构成，根据跳数来选择最优路径，是一种距离矢量算法，使用UDP。RIP需要周期性的和邻站交换路由信息，跳数16为不可达，具有“好消息跑得快，坏消息跑得慢”的特点。

      OSPF：内部网关协议，是一种链路状态算法，使用IP。OSPF综合考虑网络情况选择一条最优的路径。

      BGP：外部网关协议，是一种路径向量路由选择，使用TCP。

 4-40 RIP使用UDP，OSPF使用IP，而BGP使用TCP。这样做有何优点，为什么RIP周期性地和邻站交换路由信息而BGP却不这样做。

      RIP只和邻站交换信息，UDP虽不能保证可靠交付，但UDP开销小，可以满足RIP的要求。OSPF使用可靠的洪泛法，并直接使用IP，灵活性好，并且开销小。BGP需要交换整个路由表并更新信息，TCP提供可靠交付以减少带宽的消耗。

      RIP使用不保证可靠交付的UDP，必须周期性的和邻站交换信息才能使路由信息及时得到更新。但BGP使用可靠交付TCP，因此不需要这么做。

 4-43 IGMP协议的要点是什么，隧道技术在多播中是怎样使用的。

      IGMP可分为两个阶段：第一阶段，当某个主机加入新的多播地址时，该主机向多播组的多播地址发送IGMP报文，声明自己要成为该组的成员。本地的多播路由器收到IGMP报文后，将组成员关系转发给因特网上的其他多播路由器。第二个阶段，因为组成员关系是动态的，因此本地多播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还继续是组的成员。只要对某个组有一个主机响应，那么多播路由器认为这个组是活跃的。但一个组在经过几次的探询后仍然没有一个主机响应，则不再将该组的成员关系转发给其他的多播路由器。

      隧道技术的实现：当多播数据报在传输过程中遇到不运行多播路由器的网络时，路由器就对多播数据报进行再次封装，通过隧道以后，再由路由器剥去其首部，使它恢复原来的多播数据报，继续向多个目的站转发。

 4-44 什么是VPN，VPN有什么特点和优缺点，VPN有几种类型。

      虚拟专用网是指在公用网络上建立专用网络的技术。

      特点：VPN通过建立隧道，利用加密技术对传输数据进行加密，以保证数据的私有性和安全性；具有很好的扩展性和灵活性；VPN可以从用户和运营商角度方便进行管理；VPN可以为不同要求用户提供不同等级的服务质量保证。

      优点：连接方便灵活、使用VPN可以降低成本、传输数据安全可靠。

      缺点：VPN比普通网络更复杂，VPN需要购买专门的硬件和软件，费用比普通网络更高。

      类型：内联网、外联网和远程接入VPN。

 4-45 什么是NAT，NAPT有哪些特点，NAT的优点和缺点有哪些。

      网络地址转换NAT（Network Address Translation）

      NAT优点：通过NAT，专用网内部主机可使用专用地址与因特网上的主机通信；通过NAT，一个全球合法IP地址可被多台专用网内部主机分享使用，节省全球IP地址资源。

      NAT缺点：通信必须由专用网内的主机发起，专用网内部的主机不能充当服务器。

     网络地址与端口号转换NAPT（Network Address Port Translation）。

      NAPT的特点：在路由器转发IP数据报时，对IP地址和端口号都进行转换；NAPT工作在网络层和传输层。

 第五章 传输层

5-01 试说明传输层在协议栈中的地位和作用。运输层的通信和网络层的通信有什么重要的区别，为什么运输层是必不可少的。

      运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能的最底层。运输层向它上面的应用层提供通信服务。

      运输层通信和网络层通信的区别：运输层为应用进程之间提供端到端的通信，而网络层为主机之间提供通信；运输层对收到的报文进行差错检测，包括首部和数据部分，而网络层只检验首部，不检验数据部分；运输层有面向连接的TCP和无连接的UDP，而网络层无法同时实现这两种协议。

      运输层必不可少的原因：各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。运输层还要对收到的报文进行差错检测。因此运输层是必不可少的。

 5-02 网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响。

      网络层是为主机之间提供通信，而运输层是为应用进程提供端到端的通信，因此网络层所提供的数据报或虚电路服务，不影响上面的运输层。

 5-03 当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是无连接的。

      是面向连接的还是无连接的要从不同层次来看，从运输层来看是面向连接的，从网络层来看则是无连接的。

 5-05 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。

      UDP是无连接的，即发送数据前不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的时延。虽然UDP提供的是不可靠服务，但UDP没有拥塞控制，对可靠性要求不高时采用UDP可以提高效率。例如视频会议，一定量的有差错的或丢失的视频帧不会对画面产生太大的影响，如果采用TCP则会重传，带来较大的时延。

 5-06 接收端收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理。

      丢弃。

 5-07 如果应用程序愿意使用UDP完成可靠传输，这可能吗，请说明理由。

      这是可能的，但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。

 5-08 为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的。

      发送方UDP对应用程序交下来的报文，添加首部后就向下交付。UDP对应用层交下来的报文，既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界。接收方UDP对IP层交上来的用户数据报，去除首部后原封不动的交付给上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。

      TCP把应用程序交下来的数据视为一连串无结构的字节流。

 5-09 端口的作用是什么，为什么端口号要划分为三种。

      端口的作用是对TCP/IP体系的应用进程进行统一的标志，使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信。

      因特网上的计算机通信采用客户/服务器方式，客户在发起通信请求时，必须首先知道对方服务器的IP地址和端口号，因此首先分为服务器端口和客户端使用端口。而对于服务器端使用的端口，由于TCP/IP有一系列最为重要的应用程序，为了让所有用户都知道，必须为它们指派一个熟知端口，否则因特网上其他用户进程无法与之通信。另一类为登记端口，给没有熟知端口号的应用程序使用。因此，端口号就被划分成了三种。

 5-10 试说明运输层中伪首部的作用。

      伪首部的作用是用来计算运输层数据报检验和。

 5-11 某应用进程使用运输层的用户数据报UDP，但继续向下交给IP层后，又封装成IP数据报。既然都是数据报，是否可以跳过UDP而直接交给IP层，哪些功能UDP提供了但IP没有提供。

      不可以跳过UDP而直接交给IP层。因为IP数据报只能找到目的主机，但无法找到目的进程，目的进程必须通过运输层的目的端口才能找到。

      UDP提供对应用进程的复用和分用功能，以及提供对数据部分的差错检验，而IP没有提供。

 5-12 一个应用程序用UDP，到了IP层将数据报再划分成4个数据报片发送出去，结果前两个数据报片丢失，后两个到达目的站，过了一段时间应用程序重传UDP。而IP层仍然划分为4个数据报片来传送，结果这次前两个数据报片到达目的站而后两个丢失。试问：在目的站能否将这两次传输的4个数据报片组装成完整的数据报？假定目的站第一次收到的后两个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。

      在目的站不能将这两次传输的4个数据报片组装成完整的数据报。

      重传时，IP数据报的标识字段会有另一个标识符，仅当标识符相同的IP数据报片才能组装成一个IP数据报。而前两个IP数据报片的标识符和后两个IP数据报片的标识符不同，因此不能组装成一个IP数据报。

5-15 使用TCP对实时语音数据的传输有没有什么问题，使用UDP在传送数据文件时会有什么问题。

      如果语音数据不是实时播放（边接收边播放），则可以使用TCP，因为TCP提供可靠传输。但假定是实时传输，则必须使用UDP。

      UDP提供无连接的数据传输，虽然不保证可靠交付，但UDP的开销比TCP小很多。只要应用程序接受这样的服务质量就可以使用UDP。

 5-16 在停止等待协议中如果不使用编号是否可行，为什么。

      不行。因为只有对分组和确认分组进行编号，接收方才可以识别出重复帧，发送方才能明确是哪一个发送出去的分组收到了确认，而哪一个发送出去的分组还没有收到确认。

 5-17 在停止等待协议中，如果收到重复的报文段时不予理睬是否可行，试举出具体例子说明理由。

      不行。当发生确认丢失的情形，由于原报文M1已经收到，此时如果重传的报文段被悄悄丢弃而不发送确认，则导致发送发A一直收不到M1的确认，会一直重传M1。

 5-25 为什么在TCP首部中要把TCP的端口号放在最开始的4个字节。

      在ICMP的差错报文中要包含IP首部后面的8个字节的内容，而这里面有TCP首部中的源端口和目的端口。当TCP收到ICMP差错报文时需要用这两个端口来确定是哪条连接出了问题。

 5-26 为什么在TCP首部中有一个首部长度字段，而UDP的首部中没有这个字段。

      TCP首部除了固定长度部分以外，还有选项字段。TCP首部长度是可变的，而UDP首部长度是固定的。

 5-27 一个TCP报文段的数据部分最多为多少字节，为什么。如果用户要传送的数据字段长度超过TCP报文段中的序列号字段可能编出的最大序号，问还能否用TCP来传送。

      数据部分最多为65495字节。因为此数据部分加上TCP首部的20字节，再加上IP首部的20字节，正好是IP数据报的最大长度65535字节。

      若超过最大编号，则通过循环使用序号，仍能用TCP来传送。

5-29 在使用TCP传送数据时，如果有一个确认报文段丢失了，也不一定会引起该确认报文段对应的数据的重传，试说明理由。

      当数据还未重传就收到了对更高序号的确认时，就不再需要重传该确认报文段的数据。

 5-37 在TCP的拥塞控制中，什么是慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复算法。这里每一种算法各起什么作用。“乘法减小”和“加法增大”各用在上面情况下。

      慢开始：在主机刚刚开始发送报文段时，先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段MSS的数值，每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个MSS的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。

      拥塞避免：当拥塞窗口值大于慢开始门限时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。拥塞避免算法使发送的拥塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小。这样可使拥塞窗口cwnd按线性规律缓慢增长。

      快重传：快重传算法规定发送端只要一连收到三个重复的ACK即可断定有分组丢失了，就立即重传丢失的报文段而不必继续等待该报文段的计时器的超时提醒。采用快重传可以使整个网络的吞吐量提高。

      快恢复：当发送端收到连续三个重复的ACK时，就执行“乘法减小”算法，把慢开始门限值减半；然后将拥塞窗口cwnd设置为门限值减半后的值，然后开始执行拥塞避免算法，使拥塞窗口缓慢地线性增大。

      乘法减小是指只要出现一次超时，就把慢开始的门限值减半。加法增大是指执行拥塞避免算法后，在收到对所有报文段的确认后，就把拥塞窗口cwnd增加一个MSS大小，使拥塞窗口缓慢增大，防止网络过早出现拥塞。

 5-40 TCP进行流量控制时是以分组的丢失作为产生拥塞的标志，有没有不是因拥塞而引起的分组丢失情况。如有，请举出三种情况。

      （1）IP数据报已经到达终点，终点的缓存没有足够的空间存放此数据报。

      （2）IP数据报在传输过程中进行分片，但其中的一个数据报片未能及时到达终点，而终点组装IP数据报超时，因此只能丢弃该数据报。

      （3）数据报在转发过程中经过一个局域网的网桥，但网桥在转发该数据报帧的时候，由于没有足够的差错空间而丢弃。

 5-46 运输层建立连接为什么使用三次握手。说明如不这样做可能出现什么情况。

      三次握手是为了防止已失效的连接请求，在服务器端占用资源。

      （1）客户端发送一个连接请求，但是该数据报在网络中某处滞留了。

      （2）客户端等待超时后，重发连接请求，服务器响应，建立连接。

      （3）滞留的连接请求又到了服务器端，如果采用两次握手，服务器会建立一个连接，分配资源，这样会造成严重的资源浪费。

 5-47 TCP关闭连接前等待2MSL时间的原因。

      （1）为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B，防止出现问题，B会重传FIN+ACK的报文段，确保A可以收到。

      （2）防止已失效的连接请求报文段出现在本连接中。A发送完最后一个ACK报文段后，再经过时间2MSL，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段，都从网络中消失。这样就可以使下一个新的连接中不会出现这样旧的连接请求报文。

 第六章 应用层

6-02 域名系统的主要功能是什么，域名系统中的本地域名服务器、根域名服务器、顶级域名服务器以及权限域名服务器有何作用。

      域名系统的主要功能：将域名解析为主机能够识别的IP地址。

      根域名服务器是最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址。

      顶级域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时，就给出响应。

      权限域名服务器负责一个区的域名服务器。当一个权限域名服务器还不能给出最后的查询回答时，就会告诉发出查询请求的DNS客户，下一步应当找哪一个权限域名服务器。

      本地域名服务器：当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发给本地域名服务器。每一个因特网服务提供者ISP，或一个大学，都可以拥有一个本地域名服务器。

6-05 文件传送协议FTP的主要工作过程是怎样的，为什么说FTP是带外传送控制信息，主进程和从属进程各起什么作用。

      FTP主要工作过程：在进行文件传输时，FTP的客户和服务器之间要建立两个并行的TCP连接：“控制连接”和“数据连接”。控制连接在整个会话期间一直保持打开，FTP客户所发出的传送请求，通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接并不用来传送文件。实际用于传输文件的是“数据连接”。服务器端的控制进程在收到FTP客户发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”，用来连接客户端和服务器端的数据传送进程。数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭“数据传送连接”并结束运行。

      由于FTP使用了一个分离的控制连接，因此FTP的控制信息是带外传送的。

      FTP的服务器进程由两大部分组成：一个主进程，负责接收新的请求；若干个从属进程，负责处理单个请求。

 6-06 简单文件传送协议TFTP与FTP的主要区别是什么，各用于什么场合。

      文件传送协议FTP是基于TCP的，其主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。它先建立连接再传输，有完善的容错机制。一旦客户进程和服务器进程建立连接，在拆除连接之前可以交互式工作，任意多次地在客户与服务器之间双向传送单个或一批文件。

      简单文件传送协议TFTP是基于UDP的，当许多机器需要同时下载程序或文件时往往需要使用TFTP。其数据是直接发送的，不知道对方能否收到，是不可靠的传送。同时它仅允许单向传输的文件，不提供目录浏览的功能，也不能对用户身份进行认证。

6-08 解释以下名词。

      WWW：World Wide Web，万维网，是一个大规模的、联机式的信息储藏所。

      URL：Uniform Resource Locator，统一资源定位符，用来标志万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符。

      HTTP：HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议，主要是为了实现万维网上各种链接，使万维网客户程序与万维网服务器程序之间的交互遵守严格的协议。

      HTML：HyperText Markup Language，超文本标记语言，是一种制作万维网页面的标准语言，从而消除了不同计算机之间信息交流的障碍。

      CGI：Common Gateway Interface，通用网关接口，它定义了动态文档应当如何创建，输入数据应如何提供给应用程序，以及输出结果应当如何使用。

      活动文档：当浏览器请求一个活动文档时，服务器就返回一段程序副本，使该程序副本在浏览器端运行。 

6-10 假定要从已知的URL获得一个万维网文档。若该万维网的IP地址开始时并不知道，试问：除HTTP外，还需要什么应用层协议和运输层协议。

      应用层还需要DNS，运输层需要UDP（DNS使用）和TCP（HTTP使用）。

 6-12 什么是动态文档，举出万维网使用动态文档的例子。

      动态文档是指文档的内容是在浏览器访问万维网服务器时才由应用程序动态创建。由于浏览器每次请求的响应都是临时生成的，因此用户通过动态文档所看到的内容是不断变化的。其主要优点是具有报告当前最新信息的能力。

      利用动态文档报告股市行情、天气预报或民航售票。

6-19 搜索引擎可分为哪两种类型，各有什么特点。

      全文检索搜索引擎（谷歌，百度）和分类目录搜索引擎（雅虎，新浪，搜狐，网易）。

      全文检索搜索引擎是一种纯技术型的检索工具。它的工作原理是通过搜索软件到因特网上的各网站收集信息，找到一个网站后可以从这个网站再链接到另一个网站，然后按照一定的规则建立起一个很大的在线数据库供用户查询。用户在查询时只要输入关键词，就可以从已经建立的索引数据库上进行查询（并不是实时地在因特网上检索到的信息）。

      分类目录搜索引擎并不采集网站的任何信息，而是利用各网站向搜索引擎提交网站信息时填写的关键词和网站描述等信息，经过人工审核编辑后，如果认为符合网站登录的条件，则输入到分类目录的数据库中，供网上用户查询。

      ISP（Internet Service Provider）：因特网服务提供商。

      WWW（World Wide Web）：万维网。

      ARP（Address Resolution Protocol）：地址解析协议。

      ICMP（Internet Control Message Protocol）：网际控制报文协议。

      IGMP（Internet Group Management Protocol）：网际组管理协议。

      IP（Internet Protocol）：网际协议。

      RIP（Routing Information Protocol）：路由信息协议。

      OSPF（Open Short Path First）：开放最短路径优先。

      VPN（Virtual Private Network）：虚拟专用网。

      NAT（Network Address Translation）：网络地址转换协议。

      NAPT（Network Address and Port Translation）：网络地址与端口号转换。

      UDP（User Datagram Protocol）：用户数据报协议。

      TCP（Transmission Control Protocol）：传输控制协议。

      DNS（Domain Name System）：域名系统。

      FTP（File Transfer Protocol）：文件传送协议。

      TFTP（Trivial File Transfer Protocol）：简单文件传送协议。

      NVT（Network Virtual Terminal）：网络虚拟终端。

      URL（Uniform Resource Locator）：统一资源定位符。

      HTTP（HyperText Transfer Protocol）：超文本传输协议。

      HTML（HyperText Markup Language）：超文本标记语言。

      SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：简单邮件传送协议。

      IMAP（Internet Massage Access Protocol）：网际报文存取协议。

      DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）：动态主机配置协议。

      SNMP（Simple Network Management Protocol）：简单网络管理协议。

 URL的组成：

      <协议>://<主机>:<端口>/<路径>。其中端口和路径可以省略。

      曼彻斯特编码：将一个码元分成两个相等的间隔，前一间隔为高电平，后一间隔为低电平，则表示1（以太网使用）。

      差分曼彻斯特编码：若码元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后一个电平相同，若为0 ，则相反（局域网使用）。

      全文检索搜索引擎：Google、百度网站。

      目录搜索引擎：雅虎、新浪、搜狐、网易。

      静态文档：文档创作完毕后就存放在服务器，浏览过程内容不变。

      动态文档：浏览器访问时被动态创建。

      活动文档：浏览器访问时，服务器返回js脚本，浏览器去执行脚本。