計算機網絡複習總結(研)

1對比分析計算機網絡、分佈式系統主機系統的差異。

計算機網絡:計算機網絡是由不同通信媒體連接的、物理上獨立的多臺自主計算機組成的、將要傳輸的數據分成不同長度的分組進行傳輸和處理的系統。

差異:

  • 計算機網絡是多臺自主計算機的互聯繫統;用戶必須指定網絡中哪一臺計算機完成什麼樣的操作。
  • 分佈式系統由一個操作系統統一管理,對用戶來說,具有高度的整體性和透明性,是虛擬計算機,可能是多臺計算機的有機組合;用戶向虛擬系統遞交一個任務後,由操作系統來安排任務的完成;
  • 主機系統是由主機、終端、磁盤機、外設處理機、前端處理機、磁帶機等組成的系統。

2、分別畫出ISO/OSI參考模型、TPC/IP 參考模型、課程中的參考模型,並說明ISO/OSI參考模型每一層的主要功能。

物理層:確定與傳輸媒體的接口有關的一些特性,完成傳輸媒體的信號二進制數據間的轉換。

數據鏈路層:提供點到點的可靠傳輸,通常把數據分幀,並且保證幀的正確接收。

網絡層:選擇路由、擁塞控制、協議的轉換、分段和重組等。

傳輸層:負責向兩個主機中進程之間的通信提供通用的數據傳輸服務。

會話層: 允許不同機器上的用戶之間建立有關會話的機制。

表示層:表示層關心的是語法和語義,定義一種標準的編碼方法,用來表達網絡線路上所傳遞的數據。

應用層:通過應用進程間的交互來完成特定網絡應用。

3、簡述PCM的理論基礎,試問爲什麼PCM採樣時間被設置爲125微秒?

脈衝編碼調製(Pulse Code Modulation,PCM)

PCM以採樣定理爲基礎,採樣定理:如果在規定的時間間隔內,以有效信號f(t)最高頻率的二倍或二倍以上的速率對該信號進行採樣,則這些採樣值中包含了全部原始信號信息。

採樣速率:8000次/秒根據人的聽覺功能,電話系統中每個信道的頻寬爲4KHz,根據Nyquist定理,對於4KHz的信號,多於8000次/秒的採樣是無意義的。一個典型的電話信道的帶寬爲4KHz,根據Nyquist定理爲獲得在一個4KHz信道上的全部信息需要每秒鐘8000次的採樣頻率,所以採樣週期爲1/8000=125us。

4、從通信雙方信息交互方式看

(1)單向通信(單工通信):即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。如廣播、電視。

(2)雙向交替通信(半雙工通信):雙方都可以發送或接受,但不能同時,即當一方發送時,另一方接收。如對講機。

(3)雙向同時通信(全雙工通信):雙方可以同時發送和接收信息。如電話。

5、分析同步通信與異步通信的差異。

(1)異步通信是指發送方和接收方的採樣時鐘不是同一個.每個字符都要附加1位起始位和1位停止位,另外還要附加1位奇偶校驗位,接收方根據起始位和停止位來確定一個字符的開始和結束。

(2)同步通信是指發送方和接收方的採樣時鐘是同一個,發送方在發送數據的編碼中包含時鐘,接收方從數據流中提取時鐘用以採樣。

6、試問光纖和銅芯有什麼優勢

光纖 帶寬高、傳輸距離遠、傳輸損耗小、抗干擾性好,保密性好,體積小重量輕。
但光線端口設備價格高、易折斷

7、數據傳輸需要考慮的問題。

  • 任何傳輸介質在傳輸信號時都伴隨着干擾(噪聲)、衰減和失真
  • 噪聲有熱噪聲和隨機噪聲兩種。
  • 衰減和失真都與信號的頻率有關,頻率越高衰減和失真的程度越大。
  • 由於數字信號中包含着大量的高次諧波,  所以基帶信號不適合作長距離和高速的傳輸。
  • 尤其在電話系統中使用的是頻分多路複用,人爲地限制了每個信道的帶寬。

8、常用的傳輸介質有哪幾種?並進行簡述其特性。

  • 雙絞線:線間干擾小,易於安裝,可傳輸模擬信號並且也可傳輸數字信號,抗干擾性一般,連接距離短。
  • 同軸電纜:成本低,抗干擾性好,接入複雜。
  • 光纜:帶寬高,傳輸損耗小,抗干擾性好,保密性好,體積小重量輕,但價格較昂貴。
  • 無線傳輸:頻率高,頻帶範圍寬,通信信道的容量大,通訊比較穩定。

9、試寫出下列FDM,TDM,PCM,ADSL

  • FDM:頻分複用(Frequency-division multiplexing ),就是將傳輸線路的頻帶資源劃分成多個子頻帶,形成多個子信道。
  • TDM:時分複用(Time-division multiplexing),將傳輸線路的帶寬資源按時間輪流分配給不同的用戶,每個用戶只在分配的時間裏使用線路傳輸數據。
  • PCM:脈衝編碼調製(PulseCodeModulation),將模擬電話信號轉換爲數字信號。
  • ADSL:非對稱數字用戶線(Asymmetric Digital Subscriber Line),下行即從ISP到用戶的帶寬都遠遠大於上行即用戶到ISP的帶寬,所以稱爲“非對稱”。

互聯網服務提供商(Internet Service Provider),簡稱ISP,指的是面向公衆提供下列信息服務的經營者,中國電信、中國移動等就是ISP

10、蜂窩的實際佈局很少是非常規則的。即使單個蜂窩的形狀也往往是不規則的。試給出一個可能的理由說明爲什麼要這樣?這些不規則形狀對每個蜂窩的頻率分配有什麼影響?

(1)一開始安裝基站時,蜂窩設備被佈置在人口密度大的地區,這些地區,運營商後期後不想移動它們。

(2)天線一般需要依靠較高的建築或者山頂,由於地形及建築物分佈的不規則,所以蜂窩設備也不規則。

(3)一些社區或者財產擁有者不允許蜂窩中心坐落在他們的建築物上。

爲此,天線並沒有安裝在蜂窩中心。在規則的佈局下,用戶在各自的蜂窩範圍不會重複使用相同的頻率,但在不規則的佈局下,用戶可能在蜂窩的重疊區域可能使用了相同的頻率,這使得頻率分配複雜化。

蜂窩網絡(英語:Cellular network),又稱移動網絡(mobile network)是一種移動通信硬件架構,分爲模擬蜂窩網絡和數字蜂窩網絡。由於構成網絡覆蓋的各通信基地臺的信號覆蓋呈六邊形,從而使整個網絡像一個蜂窩而得名。

11、數據鏈路層的功能

封裝成幀、差錯檢查、可靠傳輸

  • 數據鏈路層的任務是把網絡層的數字數據組合成幀,並加上一定的校驗碼後交物理層
  • 物理層用不同的信號表示二進制數據位,從而把幀用一段連續的信號串表示並傳送到目的主機
  • 通過目的主機的物理層和數據鏈路層送到網絡層,也就是爲源和目的主機的網絡層之間提供一條可靠的數據鏈路

12、 在數據傳輸過程中,若接收方收到的二進制比特序列爲10110011010, 接受雙方採用的生成多項式爲G(x)=x4+x3+1,則該二進制比特序列在傳輸中是否出錯?如果未出現差錯,發送數據的比特序列和CRC檢驗碼的比特序列分別是什麼?

生成多項式G(x)對應的二進制比特序列爲11001。進行如下的二進制模2除法,被除數爲10110011010,除數爲:11001,得出餘數爲0因此該二進制比特序列在傳輸過程中沒有出現差錯

(這裏的除法是異或:不同爲1,相同爲0 )

發送數據的比特序列是1011001,CRC檢驗碼的比特序列是1010(後四位)。

13、假定衛星信道的數據率爲100kb/s,衛星信道的單程傳播時延爲250ms,每個數據幀的幀長均爲2000位,並且不考慮誤碼、確認幀長、頭部和處理時間等開銷,爲達到傳輸的最大效率,試問幀的順序號應爲多少位?此時信道利用率是多少?

往返時延:RTT=250*2=500ms=0.5s。

一幀發送時間:2000bit/100kb/s=20*10-3s

一幀發送完後經過一個單程時延到達接受方,再經過一個單程時延發送方接受到應答,從而可以繼續發送,故要達到傳輸效率最大,就是不用等確認可以繼續發送幀,設窗口值爲x

2000bit*x/100kb/s=20*10-3s+RTT=20*10-3s+0.5s=0.52s

得x=26。若取得最大信道利用率,窗口值是26即可,因爲在此條件下,可以不間斷地發送幀,所以發送速率保持在100kb/s。由於16(24)<26<32(25),幀的順序號應爲5位(取上)。在使用後退N式ARQ的情況下,最大窗口值是31,大於26,可以不間斷地發送幀,此時信道利用率是100%。

14、ARQ協議要點。

  • 發送方要記錄下一個準備發送的順序號
  • 接收方要記錄下一個期望接收的順序號
  • 發送過程和接收過程是嚴格交替的(半雙工噪聲信道)
  • 接收方收到一個正確的幀,即便不是期望的幀,都將發送一個確認幀ACK(即一個空的確認幀)。

自動重傳請求(Automatic Repeat-reQuest,ARQ)是OSI模型中數據鏈路層的錯誤糾正協議之一。它包括停止等待ARQ協議和連續ARQ協議,錯誤偵測(Error Detection)、正面確認(Positive Acknowledgment)、逾時重傳(Retransmission after Timeout)與負面確認繼以重傳(Negative Acknowledgment and Retransmission)等機制。

15、數據鏈路成傳送的協議數據單元是什麼數據鏈路層主要解決的三個問題是什麼?請舉例說明解決三個問題的方法。

協議數據單元是,三個問題是:封裝成幀差錯檢測可靠傳輸

  • 封裝成幀主要解決幀界定透明傳輸問題。分別採用字符填充法比特填充法來解決透明傳輸問題。
  • 差錯檢測主要檢測比特在傳輸過程中可能產生的差錯,主要方法有循環冗餘檢驗CRC海明碼等。
  • 可靠傳輸要保證發送端發送什麼,在對應的接收端即受到什麼,解決方法就是停止等待協議

16、畫出1000101011101的不歸零、曼徹斯特以及差分曼徹斯特編碼。

 

  • 不歸零制(NRZ):正電平代表1, 負電平代表0
  • 曼徹斯特編碼: 從高到低的跳變是 1,從低到高的跳變是 0
  • 差分曼徹斯特編碼: 1代表沒有跳變(也就是說上一個波形圖在高現在繼續在高開始,上一波形圖在低繼續在低開始)開始畫0代表有跳變(也就是說上一個波形圖在高位現在必須改在低開始,上一波形圖在低位必須改在從高開始)

17、ALOHA原理及分時隙ALOHA原理並比較

純ALOHA:任何一個站都可以在幀生成後立即發送(可能衝突),並通過信號的反饋,檢測信道,以確定發送是否成功。如發送失敗,則經隨機延時後再發送。(只要用戶有數據要發送,就儘管讓他們發送)

分時隙ALOHA:分隙ALOHA的時間以時隙爲單位。時隙的長度對應一幀的傳輸時間,其起點由專門的信號來標誌。新幀的產生是隨機的,但分隙ALOHA不允許隨機發送,凡幀的發送必須在時隙的起點,即衝突危險區是原來的一半。

 比較:純ALOHA中,一旦產生新幀,就立即發送,全然不顧是否有用戶正在發送,所以發生衝突的可能伴隨着發送的整個過程。分隙ALOHA中,規定發送行爲必須在時隙的開始,一旦在發送開始時沒有衝突,則該幀將發送成功。

Aloha是世界上最早的無線電計算機通信網。它是1968年美國夏威夷大學的一項研究計劃的名字。70年代初研製成功一種使用無線廣播技術的分組交換計算機網絡,也是最早最基本的無線數據通信協議。取名ALOHA,是夏威夷人表示致意的問候語,這項研究計劃的目的是要解決夏威夷羣島之間的通信問題。Aloha網絡可以使分散在各島的多個用戶通過無線電信道來使用中心計算機,從而實現一點到多點的數據通信。

18、解釋1-持續CSMA持續CSMA、P-持續CSMA的主要工作原理。

  • 1-持續CSMA: 每個站在發送前,先偵聽信道,如信道正忙,則等待並持續偵聽,一旦信道空閒,立即發送,即發送的概率爲1;如衝突,則延時一隨機時隙數後,重新發送。
  • 非持續CSMA: 每個站在發送前,先偵聽信道,如信道正忙,則不再繼續偵聽,而是延時一隨機時隙數後,再偵聽信道。  
  • P-持續CSMA: 用於分隙信道,先偵聽信道,如信道正忙,則等到下一時隙;如信道空閒,則以概率P發送,而以概率q=(1-p)把本次發送延至下一時隙,直至發送成功。

載波監聽多路訪問 全稱Carrier Sense Multiple Access (CSMA),是一種允許多 個設備在同一信道發送信號的協議,其中的設備監聽其它設備是否忙碌,只有在線路空閒時才發送。

19、一大羣ALOHA用戶每秒產生50個請求,包括原始的請求和重傳的請求。時間槽單位爲40毫秒。試問:(1)第一次發送成功的機會是多少?(2)恰好k此衝突之後成功的概率是多少?(3)所需傳輸次數的期望值是多少?

 (1)每個時間槽產生的請求數是40ms*50/s=2個。根據公式Pk=e-G(1-e-G)k-1。其中G=2,k=1即一次發送成功。所以概率爲:e-2

 (2)即k+1此成功的概率,根據公式Pk=e-G(1-e-G)k-1得0.135 ×0.865k  

 (3)根據公式eG = 7.4。

20、假設一個11Mbps的802.11LAN正在無線信道上傳送一批連續的64字節幀,比特錯誤率爲10-7,試問平均每秒鐘將有多少幀被損壞?

每幀包含512bit,bit錯誤率爲10-7,所有幀都正確的概率是(1-10-7512=0.9999488,發生幀錯誤的概率約爲5*10-5(1-(1-10-7512

每秒鐘傳輸的幀數是11*106/512,約爲21484幀。5*10-5*21484約爲1,所以每秒鐘大約有1幀損壞。

21、一個路由器可以每秒鐘處理200萬個數據包。提供給路由器的負載爲每秒鐘150萬個數據包。如果從源端到接收方的路徑上有10個路由器,試問路由器花在排隊和服務的時間爲多少?

排隊理論證明一個數據包所經歷的平均延遲T=(1/μ)*(1/(1-ρ)),ρ=λ/μ是CPU的使用率。

這裏的μ是200萬,λ是150萬,所以ρ=λ/μ是0.75,這裏是T=2μ秒。在一條路徑上有10個路由器,排隊和服務時間爲20μ秒。

22、請說明D-V算法工作原理及缺點L-S算法的基本思想及優缺點。

 D-V算法(距離矢量路由算法)工作原理:

每個路由器用兩個向量Di和Si來表示該點到網上所有節點的路徑距離及其下一個節點;相鄰路由器之間交換路徑信息;各節點根據路徑信息更新路由表。

缺點:

(1)交換的路徑信息量大

(2)路徑信息不一致

(3)收斂速度慢

(4)距離矢量中不考慮帶寬因子

(5)不適合大型網絡、

L-S算法(鏈路狀態算法) 基本思想:

  • 發現它的鄰接節點,並得到其網絡地址
  • 測量它到各鄰接節點的延遲或開銷
  • 組裝一個分組以告知它剛知道的所有消息
  • 將這個分組發給所有其他路由器
  • 計算到每個其他路由器的最短路徑

優點:各路由器的路由信息的一致性好;收斂性好,壞消息也一樣傳播的快;大型網絡,報文長度與網絡規模關係不大。缺點:每個路由器需要有較大的存儲空間;計算工作量大。

23、設某路由器建立了如下路由表:

 

目的網絡  子網掩碼 下一跳
128.96.39.0 255.255.255.128 
接口m0
128.96.39.128 
255.255.255.128 接口m1
128.96.40.0 255.255.255.128 
R2
192.4.153.0 255.255.255.192 R3
*(默認) ——      
 

 

 現共收到5個分組,其目的地址分別爲:

(1)128.96.39.10

(2)128.96.40.12

(3)128.96.40.151

(4)192.4.153.17

(5)192.4.153.90

分別計算一跳。( 詳細寫出計算依據)

(1) 分組目的地址爲128.93.39.10,和子網掩碼255.255.255.128相與,得128.93.39.0經接口m0轉發。

(2)  目的地址爲128.96.40.12和子網掩碼255.255.255.128相與,得128.96.40.0查路由表可知,分組經R2轉發。

(3) 目的地址爲128.96.40.151,和子網掩碼255.255.255.128相與,得128.96.40.128和子網掩碼255.255.255.192相與,得128.96.40.128查路由表無匹配,經默認路由R4轉發。

(4) 目的地址爲192.4.153.17,和子網掩碼255.255.255.128相與,得192.4.153.0和子網掩碼255.255.255.192相與,得192.4.153.0 查路由表可知,經R3轉發。

(5) 目的地址192.4.153.90,和子網掩碼255.255.255.128相與,得192.4.153.0和子網掩碼255.255.255.192相與,得192.4.153.0 查路由表無匹配,經默認路由R4轉發。

24、已知地址塊中的一個地址是190.87.140.202/29。試求這個地址塊中的最小地址和最大地址。地址掩碼是什麼?地址塊中共有多少地址?相當於多少個C類地址。

190.87.140.202/29 前29位爲網絡前綴,後3位爲主機號

190.87.140.202/29 = 10111110  01010111 10001100 11001010(後三位爲主機號 000~111)

最小地址爲190.87.140.200(11001000

最大地址爲190.87.140.207(11001111

子網掩碼爲11111111 11111111 11111111 11111000

即255.255.255.248地址數爲8 (23),相當於1/32個C類地址(C類地址最大256個地址數

CIDR無分類域間路由選擇使用“斜線記法”,即在IP地址後面加上斜線“/”,然後寫上網絡前綴所佔的位數(也就是子網掩碼中1的個數)。這個網絡前綴可以有任何長度。

每一個CIDR地址塊中的地址數一定是2的整數次冪。

C類地址:255.255.255.0。

25、假設主機A和路由器R1連接,R1又與另一個路由器R2連接,R2與主機B連接,假定一個要發給主機B的TCP消息被傳遞給主機A的IP代碼,其中包含了900個字節的數據包和20個字節的TCP頭。請寫出在三條鏈路上傳輸的每個數據包中IP頭部的 Total length、Identification、DF、MF、和Fragment offset字段。假定鏈路A-R1鏈路可以支持的最大幀長爲1024字節,其中包括14字節的幀頭;鏈路R1-R2可以支持的最大幀長爲512字節,其中包括8字節的幀頭;鏈路R2-B可以支持的最大幀長爲512字節,其中包括12字節的幀頭。

一共傳輸920個字節(900數據加上20 TCP頭部)因爲在IP層進行封裝一次,IP數據報的報頭是20字節,所以在數據鏈路層要傳輸的數據是940字節。

在鏈路A-R1上,940+14=954<1024所以可以直接傳輸。(14字節的幀頭是數據鏈路層的,不在IP層,算不到Total Length上)

R1-R2鏈路上

一次最多隻能傳輸512-8=504 < 940,所以需要分片  又因爲分片數據需要是8的字節倍數,Fragment offse是數據偏移(佔20字節) 所以504-20=484; 選做大八倍數480

R1-R2第一個數據傳送:Total length 爲500(480+20 IP頭);Identification爲x;DF爲0;MF爲1;Fragment offse爲0

由於已經發送了480個,還剩440+20<504,可以直接發送

R1-R2第二個數據傳送:Total length 爲460(440+20 IP頭);Identification爲x;DF爲0;MF爲0;Fragment offse爲60(480/8數據報偏移位置)

R2-B鏈路上

一次最多隻能傳輸512-12=500 <940,所以需要分片  又因爲分片數據需要是8的字節倍數,Fragment offse是數據偏移(佔20字節) 所以500-20=480; 選做大八倍數480

R2-B第一個數據傳送:Total length 爲500(480+20 IP頭);Identification爲x;DF爲0;MF爲1;Fragment offse爲0

由於已經發送了480個,還剩440+20<504,可以直接發送

R1-R2第二個數據傳送:Total length 爲460(440+20 IP頭);Identification爲x;DF爲0;MF爲0;Fragment offse爲60(480/8數據報偏移位置)

A-R1:      Length = 940; ID = x; DF = 0; MF = 0; Offset = 0

R1-R2:(1) Length = 500; ID = x; DF = 0; MF = 1; Offset = 0

(2) Length = 460; ID = x; DF = 0; MF = 0; Offset = 60

R2-B: (1) Length = 500; ID = x; DF = 0; MF = 1; Offset = 0

(2) Length = 460; ID = x; DF = 0; MF = 0; Offset = 60

 

total length:數據和頭的總長度
identification:標識 主要用來指明歸屬哪個數據報,尤其指在一個數據報中擁有多個分片的話,這多個分片都有相同的identification

DF:標誌 代表是否分段
MF:標誌 表示是否還在分段
fragment offset:片偏移 代表數據偏移位置,除了最後一個分段外,之前的所有分段都是8字節的倍數

26、一臺主機在一條線路上發送1500 字節的TCP 有效載荷,最大數據包生存期爲120 秒,要想不讓序號迴繞,試問該線路的最快速度爲多少?要考慮TCP 、IP 和以太網的開銷。假設可以連續發送以太網幀。

TCP序號位爲32bit,基於字節流,則120s內能發出的最大字節數 232(4G) ,在1s內最多發送字節數 232/120= 35791394 字節;已知TCP淨荷部分爲1500字節,需進行分片,被分爲 35791394 /1500 = 23861個報文,而每個報文長度(計算開銷) = 1500(TCP數據部分) + 20(TCP首部) + 20(IP首部) + 26(6 目標mac地址+6 源mac地址+2 類型+4 FCS+8 以太網首部) = 1566 字節,因此最快速度 = 1566 × 8(bit) × 23861 = 299 Mbps。

一個tcp流的初始序列號(ISN)並不是從0開始的,而是採用一定的隨機算法產生的,因此ISN可能很大(比如(2^32-10)),因此同一個tcp流的seq號可能會迴繞到0。而我們tcp對於丟包和亂序等問題的判斷都是依賴於序列號大小比較的。此時就出現了所謂的tcp序列號迴繞(sequence wraparound)問題。

 

27、簡述TCP提供的服務

(1)面向連接 傳輸數據前需要先建立連接,數據傳輸完畢要釋放連接 。

(2)端到端的服務

(3)完全可靠性服務 確保傳輸數據的正確性,不出現丟失或亂序 。

(4)全雙工服務

(5)流接口 (採用字節流方式 ,即以字節爲單位傳輸字節序弄。如果字節流太長,將其分段 。)

28、我們已知TCP有三次握手過程,爲什麼要三次握手
三次握手的目的是建立可靠的通信信道,三次握手最主要的目的就是雙方確認自己與對方的發送和接受是正常的。

第一次握手:客戶端發送網絡包,服務端收到了。這樣服務端就能得出結論:客戶端的發送能力、服務端的接收能力是正常的。
第二次握手:服務端發包,客戶端收到了。這樣客戶端就能得出結論:服務端的接收、發送能力,客戶端的接收、發送能力是正常的。不過此時服務器並不能確認客戶端的接收能力是否正常。
第三次握手:客戶端發包,服務端收到了。這樣服務端就能得出結論:客戶端的接收、發送能力正常,服務器自己的發送、接收能力也正常。
因此,需要三次握手才能確認雙方的接收與發送能力是否正常。

      1、第一次握手:客戶端給服務器發送一個 SYN 報文。
      2、第二次握手:服務器收到 SYN 報文之後,會應答一個 SYN+ACK 報文。
      3、第三次握手:客戶端收到 SYN+ACK 報文之後,會迴應一個 ACK 報文。
      4、服務器收到 ACK 報文之後,三次握手建立完成。

29、設TCP的ssthresh的初始值爲8,(單位爲報文段),當擁塞窗口上升到12時網絡發生了超時,TCP使用慢開始和擁塞避免。試分別求出第1個輪次、第5個輪次和第9個輪次傳輸的各擁塞窗口大小。30TCP的擁塞窗口cwnd大小與傳輸輪次n的關係如下所示:

cwnd

1

2

4

8

16

32

33

34

35

36

37

38

39

n

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

 

cwnd

40

41

42

21

22

23

24

25

26

1

2

4

8

n

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

指明TCP工作在慢開始階段的時間間隔。

[1,6]和[23,26]

指明TCP工作在擁塞避免階段的時間間隔。

[6,16]和[17,22]

在第16輪次和第22輪次之後發送方是通過收到三個重複的確認還是通過超時檢測到丟失了報文段?

在第16輪次之後發送方通過接受三個重複的確認,檢測到丟失了報文段,因爲題目給出,下一個輪次的擁塞窗口減半了。

在第22輪次之後發送方是通過超時檢測到丟失了報文段,因爲題目給出,下一個輪次的擁塞窗口下降到1了。

在第1輪次,第18輪次和第24輪次發送時,門限ssthresh分別被設置爲多大?

在第 1 輪次發送時,門限 ssthresh 被設置爲 32,因爲從第 6 輪次起就進入了擁塞避免狀態,擁塞窗口每個輪次加 1。

在第 18 輪次發送時,門限 ssthresh 被設置爲發生擁塞時擁塞窗口 42 的一半,即 21。

在第 24 輪次發送時,門限 ssthresh 被設置爲發生擁塞時擁塞窗口 26 的一半,即 13。

在第幾輪次發送出第70個報文段?

第 1 輪次發送報文段 1。(cwnd = 1)

第 2 輪次發送報文段 2, 3。(cwnd = 2)

第 3 輪次發送報文段 4 ~ 7。(cwnd = 4)

第 4 輪次發送報文段 8 ~ 15。(cwnd = 8)

第 5 輪次發送報文段 16 ~ 31。(cwnd = 16)

第 6 輪次發送報文段 32 ~ 63。(cwnd = 32)

第 7 輪次發送報文段 64 ~ 96。(cwnd = 33)

因此第 70 報文段在第 7 輪次發送出。

假定在第26輪次之後收到了三個重複的確認,因而檢測出了報文段的丟失,那麼擁塞窗口cwnd和門限ssthresh應設置爲多大?

檢測出了報文段的丟失時擁塞窗口 cwnd 是 8,因此擁塞窗口 cwnd 的數值應當減半,等於 4,而門限 ssthresh 應設置爲檢測出報文段丟失時的擁塞窗口 8 的一半,即 4。

擁塞控制術語

① 慢開始:
在主機剛剛開始發送報文段時可先將擁塞窗口 cwnd 設置爲一個最大報文段 MSS 的數值。在每收到一個對新的報文段的確認後,將擁塞窗口增加至多一個 MSS 的數值。用這樣的方法逐步增大發送端的擁塞窗口 cwnd,可以分組注入到網絡的速率更加合理。
② 擁塞避免:
當擁塞窗口值大於慢開始門限時,停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。擁塞避免算法使發送的擁塞窗口每經過一個往返時延 RTT 就增加一個 MSS 的大小。
③ 快重傳算法規定:
發送端只要一連收到三個重複的 ACK 即可斷定有分組丟失了,就應該立即重傳丟手的報文段而不必繼續等待爲該報文段設置的重傳計時器的超時。
④ 快恢復算法:
當發送端收到連續三個重複的 ACK 時,就重新設置慢開始門限 ssthresh 與慢開始不同之處是擁塞窗口 cwnd 不是設置爲 1,而是設置爲 ssthresh 若收到的重複的 ACK 爲 n 個(n>3),則將 cwnd 設置爲 ssthresh 若發送窗口值還容許發送報文段,就按擁塞避免算法繼續發送報文段。若收到了確認新的報文段的 ACK,就將 cwnd 縮小到 ssthresh。
⑤ 乘法減小:
是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段,只要出現一次超時(即出現一次網絡擁塞),就把慢開始門限值 ssthresh 設置爲當前的擁塞窗口值乘以 0.5。當網絡頻繁出現擁塞時,ssthresh 值就下降得很快,以大大減少注入到網絡中的分組數。
⑥ 加法增大:
是指執行擁塞避免算法後,在收到對所有報文段的確認後(即經過一個往返時間),就把擁塞窗口 cwnd 增加一個 MSS 大小,使擁塞窗口緩慢增大,以防止網絡過早出現擁塞。

31、網絡管理的要求以及功能

要求:  

  •  同時具有網絡監視和控制兩方面的能力
  • 能夠管理所有層次的協議
  • 可管理的範圍儘可能大
  • 儘可能小的系統開銷
  • 可管理不同廠家的設備

功能:   

  • 故障管理:故障檢測、故障定位、故障報告;
  • 配置管理:識別網上的設備和用戶,維護網上軟硬件和電路的精確清單;
  • 性能管理:資源利用率分析。
  • 計費管理:對用戶使用的各種資源進行跟蹤,統計時間;
  • 安全管理:用戶授權,控制網上用戶只能訪問自己權限內的資源。

32、cs.sjtu.edu.cn如何通過域名解析器解析出cs.tsinghua.edu.cn的IP地址,以及如何優化根服務器太忙的問題。

 

優化根服務器太忙:

  • 通過複製:每個根服務器被複制許多份,存於整個世界,實際使用時,找物理上最近的服務器。
  • 通過緩存:每個服務器都保存一個域名緩存,當查找一個新的服務器時,DNS將它的副本存於緩存中,在收到一個域名解析請求時,服務器先查找緩存。

33、點擊http://www.cs.sjtu.edu.cn/welcome.html時Web訪問過程。

(1)瀏覽器分析超鏈接指向頁面的URL

(2)瀏覽器向DNS請求解析www.cs.sjtu.edu.cn的IP地址

(3)DNS解析出服務器的IP地址爲202.120.1.154

(4)瀏覽器與服務器建立TCP連接(202.120.1.154使用端口80)

(5)瀏覽器發出取文件命令:get/welcome.html

(6)www.cs.sjtu.edu.cn服務器響應,將文件welcome.html發給瀏覽器

(7)tcp連接釋放

(8)瀏覽器顯示文件welcome.html中的所有文本

(9)瀏覽器顯示文件welcome.html中的所有圖像

域名系統(英文:Domain Name System,縮寫:DNS)是互聯網的一項服務。它作爲將域名IP地址相互映射的一個分佈式數據庫,能夠使人更方便地訪問互聯網。

34、簡述建立電話連接的過程

(1)PC發送Q.931的連接消息,指出與哪個電話通話,通過gatekeeper(網關管理員)送到gateway(網關)

(2)gateway發出一個普通的電話呼叫

(3)PSTN本地局向被叫電話發出振鈴信號,並用Q.931 ALERT消息告訴PC振鈴開始

(4)當被叫電話摘機時,局部發回一個Q.931的connect消息,通知PC連接已建立

 Q.931,作爲電信體系的網絡層協議,主要爲ISDN 提供兩設備間關於邏輯網絡連接的呼叫建立、維護和終止等操作。Q.931是電信體系網絡層(第三層)協議之一,由ITU Q 系列Q.930 文件詳細說明。

PSTN ( Public Switched Telephone Network )定義:公共交換電話網,一種常用舊式電話系統。即我們日常生活中常用的電話網。工作原理 公共交換電話網絡是一種全球語音通信電路交換網絡,包括商業的和政府擁有的。

35、Bluetooth系統的基本組成單元Piconet的概念?

(1)一個Piconet中只有一個主機,最多可有255個從機,但同時只允許有7個從機是active狀態,其餘的都處於parked狀態。

(2)一個Piconet是以主機爲中心的半徑爲10m的空間範圍

(3)parked狀態是除了能接受主機的呼叫並應答之外不能做其他的任何操作

(4)Piconet的核心是一個TDM系統,由主機控制時鐘並決定哪一個從機在哪一個時隙內得到通信權限

(5)從機只能與主機通信,從機與從機之間不允許通信

(6)Bluetooth系統的一個重要考慮是系統實現成本,包括芯片成本、系統功耗、處理開銷等

Piconet 是指用藍牙(Blue tooth)技術把小範圍(10-100m)內裝有藍牙單元(即在支持藍牙技術的各種電器設備中嵌入的藍牙模塊)的各種電器組成的微型網絡,俗稱微微網。

TDM 時分複用技術(time-division multiplexing, TDM)是將不同的信號相互交織在不同的時間段內,沿着同一個信道傳輸;在接收端再用某種方法,將各個時間段內的信號提取出來還原成原始信號的通信技術。這種技術可以在同一個信道上傳輸多路信號

36、系統互聯的含義是什麼?請舉例哪些設備使用系統互聯技術。其中比較成熟的技術是Bluetooth,解釋一下什麼是Bluetooth。

系統互聯:使用數字無線協議,實現固定移動數字設備之間無電纜連接的數據傳輸。

例如:鍵盤、鼠標

Bluetooth:採用低成本的無線廣播技術,用於互聯計算和通信設備之間,並具有小範圍、低功耗特點的無線標準。在覆蓋範圍上與無線LAN標準802.11有重疊。

Bluetooth有從物理層到應用層完整的協議棧。

37、簡述什麼是無線局域網的隱藏站點和暴露站點如何解決這兩個問題。

隱藏終端是指在接收接點的覆蓋範圍內而在發送節點的覆蓋範圍外的節點。隱藏終端由於聽不到發送節點的發送而可能向相同的接收節點發送分組,導致分組在接收 節點處衝突。衝突後發送節點要重傳衝突的分組,這降低了信道的利用率。

當C正在向B發送報文,A也希望向B發送,由於A在C的信號範圍之外,沒有檢測到C的信號,於是就發送,可能造成在B點處A和C的信號衝突。

 

暴露終端是指在發送接點的覆蓋範圍內而在接收節點的覆蓋範圍外的節點。暴露終端因聽到發送節點的發送而可能延遲發送。但是,它其實是在接收節點的通信範圍之外,它的發送不會造成衝突。這就引入了不必要的時延。

當A正在向D發送報文,B也希望向C發送,由於B在A的信號範圍之內,檢測到信道正被使用,於是就不發送,其實B向C發送是允許的。 

 

解決辦法:

  • 一種是接收節點在接收的同時發送忙音來通知鄰居節點,即BTMA系列;
  • 另一種方法是發送節點在數據發送前與接收節點進行一次短控消握手交換,以短消息的方式通知鄰居節點它即將進行接收,即RTS/CTS方式。

忙音多路訪問(BTMA)協議是指爲解決暴露站點的問題而設計的。

RS232標準中的RTS與CTS:即請求發送/清除發送,用於半雙工時的收發切換,屬於輔助流控信號。

38、802.11定義了9項服務,其中5項爲分佈式服務,用於管理蜂窩內的成員以及不同蜂窩成員之間的交互工作,另外4項爲站點安全可靠服務,用戶單個蜂窩內的工作。請解釋每項站點服務(認證撤銷認證、保密、數據的遞交)的具體含義。

  • 認證:爲提高通信的安全性,該項服務提供身份認證機制,當移動主機進入某個蜂窩並與基站關聯後,當移動主機進入某個蜂窩並與基站關聯後,基站便向移動主機發出一個特殊的查詢幀,通過覈對已分配給移動主機的密鑰(或password)來確認該移動主機的合法性,並最終統一該主機在蜂窩註冊。
  • 撤銷認證:當已被認證的移動主機要離開網絡時,必須撤銷認證,不再允許使用原網絡。
  • 保密: 處理信息的加密與解密,採用RC4加密算法。數據的遞交:802.11不提供100%的可靠性保證,當需要經過Ethernet通信時,Ethernet也不提供100%的可靠性保證,所以必須由高層協議來負責檢查和校正差錯,以保證最終數據遞交的正確性。

39、AES高級加密標準有哪些要求

  • 對稱塊加密密碼學中的高級加密標準(Advanced Encryption Standard,AES),又稱Rijndael加密法,是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準。
  • 設計是公開的
  • 必須支持128、192和256三種密鑰長度
  • 必須可以用軟件和硬件實現
  • 算法必須是公開的,對所有人一視同仁

密碼學中的高級加密標準(Advanced Encryption Standard,AES),又稱Rijndael加密法,是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準。

40、請寫出L1CAP子層的主要功能

  • 從上層拉的數據包(分組)最大可達64kb,爲了傳輸,很可能必須拆分並組成較小的幀。而另一端,又必須重組成數據分組。
  • 多數據源通常都由多路分配器來分時處理,如一個分組到達目的端後需重組,則L2CAP必須根據其上層協議進行重組,如RFcomm(串行端口協議)與Telephony(電話協議)是不同的。
  • 在主、從雙方建立鏈路和正常操作期間,協商設定允許的最大負載大小,以保證小分組設備的處理能力的同時,儘可能少浪費大分組設備的處理能力。
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