计算机通信与网络要点.docx
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计算机通信与网络要点.docx
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计算机通信与网络要点
概述
1.两层网的是由哪两个层次组成的?
它们的功能各是什么?
试说明两层网的结构在计算机技术与通信技术的发展上给了我们什么启示?
通信子网和资源子网。
通信子网负责信息传输,资源子网负责信息处理。
计算机技术在通信领域的应用推动了通信技术的发展,诸如路由选择技术等
DCN的发展又推动了计算机技术的发展,诸如分布式处理等,提高了通信网络与计算机网络的可靠性,为网络的互连奠定了基础
2.802.3协议里,通过Т=C·R·2n来缓解线路冲突,试说明
C,R,n指的是什么?
其中最关键的参数是哪个?
为什么?
c是争用期,r是随机数,n为冲突次数.c是一个很重要的参数,这是因为一个站在发送完数据后,只有通过争用期的考验,才能肯定这次发送不会发生碰撞。
3.802.4协议里,NID的功能是什么?
总线网之令牌总线网关键技术每个节点都有NID寄存器初始时,NID为本节点的ID号逻辑环形成以后存放下一个节点的ID号新节点的加入开机后,放自己的ID于NID寄存器中,向服务器提出入网申请
4.点—点连接网络和广播式网络各自要解决的核心问题是什么?
如何定位或发现另一个节点
5.为什么说星型结构的网络给网络的发展做出了不可估量的贡献?
星型拓扑结构控制简单,故障诊断和隔离容易,方便服务。
星型拓扑结构中每台设备通过各自的线缆连接到中心设备,因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备,而网络的其他组件依然可正常运行。
这个优点极其重要,这正是所有新设计的以太网都采用星型拓扑的原因。
这种结构大大加强了网络的可靠性。
6.在环网中信息的传输为什么要绕环一周?
数据帧在环上循环一周后再回到发送节点,由发送节点将该帧从环上取下,同时构造一个令牌帧(令牌状态位置为“空”)发送给下游节点,使下游节点获得发送数据的机会。
这样,令牌帧沿着环网依次通过各个节点时,使各个节点都有机会占用介质发送数据,而没有得到令牌帧的节点则不能发送数据,从而解决了对传输介质有序访问的问题,也就不可能产生任何冲突。
7.PAD的作用是什么?
PAD(分组装拆设施)的主要作用是:
为非分组式用户终端提供接入PSDN的能力。
PAD将来自于NPT的字符流封装成分组,传输给PSE,或者将来自于PSE的分组拆分成字符流,并传输给NPT;每个PSDN中可以包含多个PAD。
8网络设计为什么要分层?
1、将网络的通信过程划分为小一些、简单一些的部件,因此有助于各个部件的开发、设计和故障排除。
2、通过网络组件的标准化,允许多个供应商进行开发。
3、通过定义在模型的每一层实现什么功能,鼓励产业的标准化。
4、允许各种类型的网络硬件和软件相互通信。
5、防止对某一层所做的改动影响到其他的层,这样就有利于开发。
9.在ISO/OSI网络体系结构里,N+1层和N层是什么关系?
N服务的综合性指的是什么?
对等实体通过什么途径来实现协议间的功能?
N+1层指(N)层的相邻上层;
(N)服务的综合性是指一个(N)服务是(N)层以及一下各层综合服务的结果;
通过(N)实体发现对等(N)实体对对偶的另一方的服务保证。
10.协议的三个主要特征是什么?
①语法(syntax):
以二进制形式表示的命令和相应的结构
②语义(semantics):
由发出的命令请求,完成的动作和回送的响应组成的集合
③定时关系(timing):
有关事件顺序的说明
11.N+1协议的执行为什么要建立N连接?
(N)连接:
对等(N)实体为对偶双方的(N+1)服务进行沟通与联系的纽带与桥梁。
N+1协议的执行必须建立N连接
N连接既是逻辑的又是物理的
12.在网络的开发与研究方面,头标有何重要意义?
网络层次的头标设计应该考虑哪些因素?
头标不仅是层与层之间数据区分的需要,而且还是对等实体执行何种协议的警示。
头标研究的主要内容:
1、头标理性的长短
2、头标处理的快捷与难易
3、头标的业务相关性
4、协议互动标识
物理层
1.尼奎斯特和香农定理(会计算)
1.尼奎斯特和香农定理(会计算)
A.尼奎斯特(H.Nyquist)定理:
无噪声有限带宽信道的最大数据传输率公式:
最大数据传输率Rb=2Hlog2V(bps)
H为信道的有效带宽,V为信号电平的分级。
B.香农(C.Shannon)定理
有噪音的数据传输率公式:
信噪比通常用分贝来表示。
分贝(db):
10log10S/N
S:
信号功率,N:
噪声功率
香农的主要结论是:
带宽为H赫兹,信噪比为S/N的任意信道的最大数据传输率为
最大数据传输率Rb=Hlog2(1+S/N)(bps)
香农公式则表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大,则信息的极限传输速率就越高。
根据香农公式,
计算信道的极限信息传输速率C为:
C=log2(1+S/N)b/s;根据公式,可以计算出,信噪比S/N应增大到100倍。
如果在此基础上将信噪比S/N再增大10倍,最大信息速率只能再增加18.5%左右。
香农公式的意义在于:
只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率,就一定可以找到某种方法来实现无差错的传输。
2.4B3T是什么意思?
一个T为3进制,0,1,2(通过信号幅度)*发送3个T,其中的16个组合作为4B的数据位
3.3类线与5类线是如何实现100mbps的传输?
3类线如何实现100mb/s的传输速率
协议:
100baseT4
采用3对作为数据传输,一对保留为8B6T
每对上的数据为0,1,2
3对上的组合为27种
取其中的16种作为0——9,A——F
25mb/s的传输速率
等效100mb/s
5类线如何实现100mb/s的传输速率
协议:
100baseTx
采用2对双绞线,1发,1收
4B5B编码
32个组合里,取其中的16种作为0——9,A—F
125mb/s的传输速率
等效100mb/s
4.会通过Δf=(CxΔ入)/入2计算光纤在某个波段的带宽。
c=入*f
f=c/入
df/d入=-c/入2
df=-(c*d入)/入2
df׀=(c*d入)/入2(光波没有正负)
Δf=(cxΔ入)/入2(把微分的微分小变为实用的范围——波段——光的带宽)
例如,当入=1.30um,Δ入=0.17um时,光在此波段的带宽Δf就为30Thz.*
5.区群与小区的关系是什么?
通过什么策略在不同的区群寻找相同带宽的小区?
6.同步的目的是什么?
,同步有哪些种类?
7.如何提高单位波特表示数据的能力(相位与幅度相结合)
8.T1—T4,E1—E4,信道特点,相应的带宽
信道数(DSO)
带宽(Mbps)
信道数(DSO)
带宽(Mbps)
T1
24
1.544
E1
30
2.048
T2
96
6.312
E2
120
8.448
T3
672
44.736
E3
480
34.368
T4
4032
274.176
E4
1920
139.264
9.光波解复有哪几种方式?
,其中的耦合解复有给我们什么启示?
10.什么是三级空分交换?
无阻塞交换的条件是什么?
以交叉接点为基础,可以构成多输入多输出的交换矩阵,称为空分交换器.
三级空分交换是由三个空分交换器组成.
设一个三级网络的
第一级有m个n*r交换器
第二级有r个m*k交换器
第三级有k个r*j交换器
则网络无阻塞的条件是:
r≥n+j-1
11.熟知线路交换,报文交换和分组交换,熟知图2-35(PPT物理层2的P41)*。
交换方式之线路交换(circuitswitching)
--原理:
直接利用可切换的物理通信线路,连接通信双方。
--三个阶段:
建立连路、传输数据、拆除电路
--特点:
在发送数据前,必须建立起点到点的物理通路;
建立物理通路时间较长,数据传送延迟较短。
交换方式之报文交换(messageswitching)
--原理:
信息以报文(逻辑上完整的信息段)为单位进行存储转发。
--优点:
线路利用率较高;不独占线路;
--缺点:
报文的组织与处理困难;中间结点(网络通信设备)缓冲要大;
延迟时间长。
交换方式之分组交换(packetswitching)
--原理:
信息以分组为单位进行存储转发。
源结点把报文分为分组,在中间结
点存储转发,目的结点把分组合成报文。
分组:
比报文还小的信息段,可定长,也可变长。
--特点:
每个分组头包括源地址和目的地址,独立进行路由选择
网络结点设备中不预先分配资源
线路利用率高;
结点存储器利用率高;
易于重传,可靠性高;
易于开始新的传输,让紧急信息优先通过;
额外信息增加。
--分组交换分为:
数据报(datagram)和虚电路(virtualcircuit)
队列延迟:
bc之间的链接不是唯一的,c还承接了更多的节点。
分组交换比报文交换的延迟长。
12.熟知时分交换,主叫和被叫互易对交换的影响*。
交换矩阵的上行与下行交换原则:
始终是上行交换到下行
主叫与被叫的表示可以换位
在RAM里的时隙信息存储可以换位
数据链路层
1.单工停等协议为什么要给帧前加一个比特的“0”“1”标志
理想情况下,单工传输,发送方无休止工作(要发送的信息无限多),接收方无休止工作(缓冲区无限大),通信线路(信道)不损坏或丢失信息帧
Ø工作过程:
发送程序:
取数据,构成帧,发送帧;
接收程序:
等待,接收帧,送数据给高层
增加约束条件:
接收方不能无休止接收
⏹解决办法:
接收方每收到一个帧后,给发送方回送一个响应。
⏹工作过程:
发送程序:
取数据,成帧,发送帧,等待响应帧;
接收程序:
等待,接收帧,送数据给高层,回送响应帧。
增加约束条件:
信道(线路)有差错,信息帧可能损坏或丢失。
1)常使用正向应答+重发机制来解决差错的控制问题。
2)使用超时重发计时器开解决出错重发问题。
3)为判断重复接收,每一帧都必须带有序号(0,1)。
2.用反证法解释出错全部重发和选择重发的窗口大小的确定
出错全部重发。
若窗口的大小为2n
发送方发0~7,全部落入有效窗口,假定ACK2出错,发送方重发0~7,依然全部落入有效窗口,重复接受,协议失败。
若窗口的大小为2n-1
发送方发0~6,全部落入有效窗口,假定ACK2出错,发送方重发0~6,而此时接收方已将窗口转到1~7,没有全部落入有效窗口,不重复接收,协议正确。
选择重发,(选择重发意味着可以乱序接收)假定窗口的大小仍为2n-1
发送方发0~6,全部落入有效窗口,假定ACK2出错,发送方重发0~6,而此时接收方已将窗口转到1~7,重发后的2,3,4,5,6,7都落在新窗口内,0没有落在新窗口,1帧没有发过来。
2,3,4,5,6被重复接收,协议失败。
假定窗口的大小为2n-1
发送方发0~3,全部落入有效窗口,假定ACK2出错,发送方重发2~5,而此时接收方已将窗口转到4~7。
2,3没有落在新窗口,不重复接收,协议正确。
3.从单工停等协议到流水线协议的演进历经了什么过程?
这个过程的演进说明了什么?
单工停等协议,信道有错单工停等协议,滑动窗口协议,流水线协议
4.面向字符扩充型通信规程里是如何保证在信息域里传送控制字符的?
带有控制信息的序列传递到对方后,如果要作为控制信息实现控制的互动,能否不加修订的直接使用?
如果数据与控制字符是一样时,控制字符变成两个字节。
5.在HDLC协议里是如何规避信息域里的标志Flag的?
帧的起始和结束都用一个特殊的位串“01111110”,称为标记(flag)。
“0”比特插入删除技术,在传送的数据信息中每遇到5个连续的1在其后加0
6.HDLC里的同步传输与异步传输有什么异同?
1)同步传输、异步传输的主要区别是:
A)同步,是以多个字符或者多个位组合成数据块为单位来进行传输,利用独特的同步模式来限定数据块,达到同步的接受的目的。
B)异步传输的特点是:
字符内部的每一位采用固定的时间模式,字符之间间隔任意。
由于异步传输需要额外的开销(传输起始/终止信号),因此和同步传输相比,效率较低,约在同步传输的80%以下。
7.HDLC通信协议执行时,为什么要设置副本V(S)和V(R)?
整个数据通信一般分成3个阶段:
数据链路建立阶段、信息帧传送阶段、数数据链路释放阶段。
第2个阶段的完成需要用到信息帧和监控帧,第1、3阶段的完成需要用到无编号帧。
主站A先向从站B发出置正常响应模式SNRM的命令,并将P置1,要求B站作出响应。
B站同意建立链路后,发送无编号确认UA的响应,将F置1。
A站和B站在将其状态变量V(S)和V(R)进行初始化后,就完成了数据链路的建立。
接着A站开始与C站建立链路。
8.PPP协议里,通过01111110来界定一个帧,但又在信息域里不规避这个标志,试从帧界定的概念上说明它的帧界定方式属于什么方式的结合?
帧的起始和结束都用一个特殊的位串“01111110”,称为标记(flag)
标记域:
01111110,字符填充;
地址域:
11111111
控制域:
缺省值为00000011
PPP协议不规避Flag的理论依据是定长+标志
网络层
1.网络层的三大任务是什么?
路径选择、路由及逻辑寻址
实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。
它提供的服务使传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。
2.虚电路和数据报各提供那种类型的服务?
虚电路的优点:
虚电路服务是面向连接的,网络能够保证分组总是按照发送顺序到达目
的站,且不丢失、不重复,提供可靠的端到端数据传输;目的站地址仅在连接建立阶段使用,
每个分组使用短的虚电路号,使分组的控制信息部分的比特数减少,减少了额外开销;端到
端的差错处理和流量控制可以由分组交换网负责,也可以由用户机负责。
虚电路服务适用于
通信信息量大、速率要求高、传输可靠性要求高的场合。
虚电路的缺点:
虚电路服务必须建立连接;属于同一条虚电路的分组总是按照同一路由
进行转发;当结点发生故障时,所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作。
数据报的优点:
数据报服务不需要建立连接;每个分组独立选择路由进行转发,当某个
结点发生故障时,后续的分组可以另选路由,因而提高了通信的可靠性。
数据报服务的灵活
性好,适用于传输可靠性要求不高、通信子网负载不均衡、需要选择最佳路径的场合。
数据报的缺点:
数据报服务是面向无连接的,到达目的站时不一定按发送顺序,传输中
的分组可能丢失和重复,提供面向无连接的、不可靠的数据传输;每个分组都要有目的站的
全地址;当网络发生故障是,出故障的结点可能会丢失数据,一些路由可能会发生变化;端
到端的差错处理和流量控制只由主机负责。
3.数据报传输的特点是什么?
数据报是通过网络传输的数据的基本单元,包含一个报头(header)和数据本身,其中报头描述了数据的目的地以及和其它数据之间的关系。
完备的、独立的数据实体,该实体携带要从源计算机传递到目的计算机的信息,该信息不依赖以前在源计算机和目的计算机以及传输网络间交换。
在数据报操作方式中,每个数据报自身携带有足够的信息,它的传送是被单独处理的。
整个数据报传送过程中,不需要建立虚电路,网络节点为每个数据报作路由选择,各数据报不能保证按顺序到达目的节点,有些还可能会丢失。
4.虚电路建立时。
逻辑信道的“有机有序”连接指的是什么相关?
5.虚电路的管理涉及哪些内容?
虚电路的管理:
每个节点(包括主机节点)都要设置逻辑信道管理表以记录入出
每个节点都要设输入缓冲区和输出缓冲区以存放数据
虚电路任务完成后要予以拆除。
每个节点都设有虚电路表(如D节点)
虚电路1:
ABCDEF
虚电路2:
ABCDHG
虚电路3:
JICDEF
虚电路4:
ABCDEF
每个节点都设有逻辑信道管理表(如D节点)
6.路由计算应考虑哪些特性?
路由计算应应考虑以下几个特性:
正确性(correctness)
简单性(simplicity)
健壮性(robustness)
稳定性(stability)
公平性(fairness)
最优性(optimality)
注:
路有计算最佳特性之间存在着相互影响与制衡。
7.路由计算最佳特性之间存在着哪些相互影响与制衡路由计算为什么首先应保证正确性?
什么因素会导致路由计算的不正确性?
在路由计算的六大特性里,哪一个特性是对正确性的丰富?
公平性与最有性有何冲突?
8.路由计算分为哪些类型?
静态路由选择策略——即非自适应路由选择,其特点是简单和开销较小,但不能及时适应网络状态的变化。
动态路由选择策略——即自适应路由选择,其特点是能较好地适应网络状态的变化,但实现起来较为复杂,开销也比较大。
9.最优化原则的目的是什么?
不存在一种绝对的最佳路由算法。
所谓“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。
实际的路由选择算法,应尽可能接近于理想的算法。
路由选择是个非常复杂的问题
它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。
路由选择的环境往往是不断变化的,而这种变化有时无法事先知道。
10.最短路由计算时的原则是什么?
如何计算最短路由?
(1)RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由。
RIP选择一个具有最少路由器的路由(即最短路由),哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。
(2)路由器在刚刚开始工作时,只知道到直接连接的网络的距离(此距离定义为1)。
以后,每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。
经过若干次更新后,所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。
RIP协议的收敛(convergence)过程较快,即在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过程。
11.洪泛式路由算法的优缺点是什么?
什么是选择洪泛式路由选择?
选择洪泛式的必要开销是什么?
12.距离向量路由的算法是什么?
你具备这个能力吗?
距离向量路由算法(Bellman-FordRoutingAlgorithm),也叫做最大流量演算法(Ford-FulkersonAlgorithm),其被距离向量协议作为一个算法,如RIP,BGP,ISOIDRP,NOVELLIPX。
使用这个算法的路由器必须掌握这个距离表(它是一个一维排列-“一个向量”),它告诉在网络中每个节点的最远和最近距离。
在距离表中的这个信息是根据临近接点信息的改变而时时更新的。
表中数据的量和在网络中的所有的接点(除了它自己本身)是等同的。
这个表中的列代表直接和它相连的邻居,行代表在网络中的所有目的地。
每个数据包括传送数据包到每个在网上的目的地的路径和距离/或时间在那个路径上来传输(我们叫这个为“成本”)。
这个在那个算法中的度量公式是跳跃的次数,等待时间,流出数据包的数量,等等。
在距离向量路由算法中,相邻路由器之间周期性地相互交换各自的路由表备份。
当网络拓扑结构发生变化时,路由器之间也将及时地相互通知有关变更信息。
13.链路状态路由算法的思想和方法是什么?
其间的seq和age是如何变化的?
链路状态路由算法的原理链路状态路由协议是目前使用最广的一类域内路由协议。
它采用一种“拼图”的设计策略,即每个路由器将它到其周围邻居的链路状态向全网的其他路由器进行广播。
这样,一个路由器收到从网络中其他路由器发送过来的路由信息后,它对这些链路状态进行拼装,最终生成一个全网的拓扑视图,近而可以通过最短路径算法来计算它到别的路由器的最短路径。
运行链路状态路由协议的路由器,每台路由器公在其接口的状态发生变化时,才将变化后的状态发送给其他所有路由器,每台路由器都使用收到的信息重新计算前往每个网络的最佳路径,然后将这些信息存储到自己的路由选择表中。
链路状态路由算法背后的思想,可以用5个基本步骤加以描述。
1、发现他的邻接点,并知道其网络的地址。
2、测量到各邻接点的延迟或开销。
3、构造一个分组,分组中包含所有他刚刚收到的信息。
4、将这个分组发送给其他的路由器。
计算出到每一个其他路由器的最短路径。
例如,每个路由器运行Dijkstra算法就可以找从它到每一个其他路由器的最短路径。
14.移动路由:
家乡代理与外部代理的职能是什么?
家乡代理:
移动节点家乡链路上的一台路由器,主要用于保持移动节点的位置信息,当移动节点外出时,负责把发给移动节点的数据包转发给移动节点。
即:
把原始数据封装在隧道包内。
外部代理:
移动节点所在外地链路上的一台路由器,当移动节点的转交地址由它提供时,用于向移动节点的家乡代理通报转交地址、做移动节点的默认路由器、对家乡代理转发来的隧道包进行解封装,并交付给通信节点。
即:
解封装隧道包,把里面的净荷提交给移动节点(或上层)。
移动主机的注册过程是什么?
移动节点(即移动主机,下同)发现自己的网络接入点从一条链路切换到另一链路时,就要进行注册。
另外,由于注册信息有一定的生存时间,所以移动节点在没有发生移动时也要注册。
移动IP的注册操作使用UDP数据报文,包括注册请求和注册应答两种消息。
移动结点通过这两种注册消息,向归属网络注册新的转发地址。
移动节点从家乡网络网络A变换至网络C后,网络C外地代理进行代理广播,移动节点检测到自己的位置发生变化便获取一个转交地址,通过外地代理向家乡代理注册并接受应答。
移动主机注册后的路由过程是什么?
1)IP主机经过标准的IP选路,发往移动节点的数据包抵达归属网。
2)数据包被家乡代理接收,由注册表可知移动节点的关联地址。
3)采用"隧道技术"送到移动节点的转交地址,即外部代理。
4)外部代理解除隧道,取出原始数据包,并将原始数据包转发给移动节点。
5)移动节点发出的数据包通过标准的IP选路规程发送到目的地
15.何谓拥塞?
产生拥塞的原因是什么?
当通信子网中存在有大量的数据包,造成网络性能下降,甚至不能工作的状况,就认为网络发生了拥塞。
网络资源不能满足数据传输的需求,要解决拥塞问题,只改善网络的一部分环节并不能完全解决问题,因此需要对拥塞采取一定的控制手段。
16.为什么说做好流量控制会在一定程度上缓解拥塞?
流量控制指点对点通信量的控制,是端到端的问题。
流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率,以便使接收端来得及接收。
通过滑动窗口机制,可以有效避免出现发送过快导致收端溢出,或者因接收端处理太快而浪费时间。
从而在一定程度上缓解拥塞。
17.发现拥塞到拥塞控制扭转网络性能下降颓势这个期间,为了的性能是提升了还是下降了,为什么?
提升了,因为所有的拥塞都是以报文的形式传输。
18.漏桶算法与令牌漏桶算法各自机理与区别是什么?
漏桶算法强制一个常量的输出速率而不管输入数据流的突发性。
当输入空闲时,该算法不执行任何动作;主机在每一个时间片向网络注入一个数据包,将用户发出的不平滑的数据包流转变成网络中平滑的数据包流;可用于固定包长的协议,如ATM;也可用于可变包长的协议,如IP,使用字节计数。
令牌桶的基本思想:
漏桶存放令牌,每▽T秒产生一个令牌,令牌累积到超过漏桶上界时就不再增加。
获得一个令牌向漏桶提交一个数据包,传输之后删除该令牌。
漏桶算法与令牌桶算法的区别
1、流量整形策略不同:
漏桶算法不允许空闲主机积累发送权,以便以后发送大的突发数据;令牌桶
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