【计算机网络】问答题整理

Q1:物理地址在哪一层？

物理地址即MAC地址，属于数据链路层，数据链路层分为LLC（Logic Link Control）逻辑链路层，和MAC（Medium Access Control，MAC）媒体介入控制层。

MAC地址封装在数据帧中

Q2:载波监听器访问、冲突检测英文全称，用在哪一层？CSMA/CD是什么意思？

载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）

CSMA/CD是数据链路层随机访问介质访问协议的一种，是在CSMA协议上的一个改进。

CSMA协议，就是载波侦听多路访问，即每个站点在发送数据前都先侦听一下公用信道，发现信道空闲后发送数据。

而CSMA/CD协议可以概括为“先听后发、边听边发、冲突停发、随即重发”，其中边听边发（边发送数据帧，边检测是否发生冲突）是区别于CSMA的。

适用于总线型网络或半双工网络。

CSMA/CD协议要点归纳：

1. 适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部组成以太网帧，放入适配器的缓存中，准备发送
2. 若适配器检测到信道空闲96bit时间，就发送这个帧。若检测到信道忙，则继续检测并等待信道转为96bit时间，然后发送这个帧
3. 在发送过程中继续检测信道，若一直未检测到碰撞，就顺利把这个帧成功发送完毕。若检测到碰撞，则中止数据的发送，并发生人为干扰信号
4. 在中止发送后，适配器就执行指数退避算法，随即等待r倍比特时间后，返回步骤（2）

Q3:数据链路层有哪些协议

• 数据链路层有可靠传输、流量控制、介质访问等功能
• 对应可靠传输有确认和超时重传方面的协议
• 流量控制则有停止等待协议、后退N帧协议、选择重传协议、GBN、SR
• 介质访问，则分为信道划分、随机访问和轮询访问
  • 对应协议有频分复用、时分复用、码分复用等，随机访问则有ALOHA和CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA协议组成，轮询访问主要是令牌传递协议
• 除此外广域网也在数据链路层，有面向字节的PPP协议和面向比特的HDLC协议

Q4：IP地址分类，给一个IP地址具体说出每个部分代表的含义

计算机网络ip地址ABCDE类地址是什么，每部分代表什么？

为什么ABCDE不存在127开头的地址，有什么作用？

• 127开头的地址作为环路自检地址，表示主机自身，目的地址为127开头的数据报不会出现在网络上

IP是网络之间互联的协议Internet Protocol，即为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能够使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则，位于网络层。

IP地址由两部分组成，一部分是网络地址，另一部分是主机地址

A类地址由1字节的网络地址，3字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是0

B类地址由2字节网络地址和3字节主机地址构成，最高位为10

C类地址由3字节网络地址和1字节主机地址构成，最高位110

A：8位网络号，24位主机号，网络号最高位为0

B：16位网络号，16位主机号，网络号最高位为10

C：24位网络号，8位主机号，网络高最高位为110

A、B、C类地址在全球范围内统一分配，而D、E类地址为特殊地址，1110和1111

D类地址作为多波地址，E类作为保留地址。

在各类IP地址中，有些IP地址具有特殊用途，不做主机的IP地址：

• 主机号全为0表示网络本身，如202.98.174.0
• 主机号全为1表示本网络的广播地址，又称直接广播地址，如202.98.174.255
• 127.0.0.保留为环路自检（Loopback Test）地址，此地址表示任意主机本身，目的地址为环回地址的IP数据报永远不会出现在任何网络上
• 32位全为0，即0.0.0.0表示本网络上的本主机
• 32位全为1，即255.255.255.255表示整个TCP/IP网络的广播地址，又称为受限广播地址

网络类别	最大可用网络数	第一个可用的网络号	最后一个可用的网络号	每个网络中的最大主机数
A	27-2	1	126	224-2
B	214-2	128.1	191.255	216-2
C	221-2	192.0.1	223.255.255	28-2

A类、B类、C类地址的网络号字段分别为1，2，3字节长，而在网络号字段的最前面有1～3位的类别位分别为0，10，110

A类、B类、C类地址的主机号字段分别为3，2，1字节长

D类地址前4位为1110用于多播（一对多通信）

E类地址前位为1111保留以后使用

Q5: TCP和IP协议在哪一层？这一层还有什么其他协议

• TCP属于传输层，还有UDP协议
  • 传输层向应用层提供通信服务，属于面向通信部分的最高层，也是用户功能的最底层。
  • 为运行在不同主机上的进程之间提供了逻辑通信，即传输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据，但事实上这两个传输层之间没有一条水平方向上的连接。
  • 应用进程之间的通信又称为端到端的通信
• IP属于网络层协议，网络层还有
  • 路由协议内部网关协议IGP（RIP、OSPF）
    • RIP 距离向量路由算法是基于UDP的
    • OSPF链路状态路由算法是基于IP的
  • 外部网关协议，有边界网关协议BGP，是在TCP基础上实现的
  • IP层还有ARP（将IP地址转换为物理地址）
  • DHCP：为网络中的主机动态分配IP地址
  • ICMP：给主机或路由器报告差错和异常情况

Q6：TCP三次握手

three times handshake; three-way handshake

TCP在IP的不可靠的尽最大努力服务的基础上实现了一种可靠的数据传输。

TCP连接的建立（经历3个步骤，通常被称为“3次握手”）

• • STEP1:客户机首先向服务器发送一个连接请求报文段。这个特殊的报文段不含应用层程序，其首部中的SYN标志被置为1。另外客户机会随机选择一个起始序号seq=x（连接请求报文不携带数据，但消耗掉一个序号）。
  • STEP2:服务器收到连接请求报文段后，如同意建立连接，就向客户机发回确认，并为该TCP连接分配TCP缓存和变量。在确认报文段中，SYN和ACK位都被置为1，确认号字段的值为x+1，并且服务器随机产生起始序号seq = y （确认报文不携带数据，但也要消耗掉一个序号）。确认报文段同样不包含应用层数据。
  • STEP3:当客户机收到确认报文段后，还要向服务器给出确认，并且也要给该连接分配缓存和变量。这个报文段的ACK标志位被置1，序号字段为x+1，确认号字段ack=y+1。该报文段可以携带数据，如果不携带数据则不消耗序号。

在成功进行了以上三步之后，TCP连接就建立了，接下来就可以传送应用层数据。TCP提供的是全双工通信，因此（服务器端的资源）通信端的资源是在完成第二次握手时分配的，而客户端的资源是在完成第三次握手时分配的。这就使服务器易于受到SYN洪泛攻击。

Q7：TCP和UDP的特点及区别

• TCP面向连接的，TCP提供的是可靠的服务，TCP连接传送的数据，无差错不丢失不重复，且按顺序到达
• 为了保证网络通信的可靠性，TCP使用了复杂的拥塞控制算法，建立了繁琐的握手过程
• UDP是无连接的，UDP则是尽最大努力交付，不保证可靠交付，但UDP有较好的实时性，工作效率比TCP高，适用于对高速传输和实时性较高的通信。
• TCP对系统资源要求更高，UDP要求相对较少

Q8：为什么UDP有时比TCP更有优势？

• 网速的提升给UDP的稳定性提供了可靠的网络保障，丢包率很低
• 使用应用层重传，能够确保传输的可靠性
• TCP为了实现网络通信的可靠性，使用了复杂的拥塞控制算法，建立了繁琐的握手过程，由于TCP内置的系统协议栈中，极难对其进行改进。采用TCP，一旦发生丢包，TCP会将后续的包缓存起来，等前面的包重传并接收到后再继续重传，延时会越来越大。
• 基于UDP对实时性要求较为严格的情况下，采用自定义重传机制，能够把丢包产生的延迟降到最低，尽量减少网络问题造成的影响。

Q9：人与人之间视频使用的是TCP还是UDP

• TCP和UDP是质量和实时性的权衡
• 视频播放软件更重视播放画质，可以接受稍微长时间一点的缓冲来观看视频，应该采用TCP。
• 而视频聊天强调实时性，卡顿问题是更需要解决的，所以应该使用UDP。

Q10: 拥塞窗口的出现以及如何避免

• 拥塞控制，是TCP协议为了保证数据可靠传输所需要提供的一个机制。目的是防止过多的数据在网络中传输，保证网络中的路由器或者通信线路不会过载。
• 出现拥塞时，通信两端的端点并不了解拥塞发送的细节，一般通过通信时延的增加来判断可能发生了拥塞。
• 这与流量控制很相似，即它们都是通过控制发送方发送数据的速率来达到控制效果。
  • • 区别是，拥塞控制是让网络能够承受现有的网络符合，是一个全局性的过程，涉及网络中的所有主机、路由器和其他相关因素。
    • 而流量控制往往是点对点的通信量的控制，即接收端与发送端二者之间的协调，主要保障发送端发送的数据能够恰当的接收端接受。
• 为了更好的对传输次进行拥塞控制，因特网建议标准定义了4种算法：慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复，主要是发送方根据接受窗口和拥塞窗口来设定发送窗口
  • • 接收窗口rwnd，表示接收方的容量
    • 拥塞窗口cwnd，是发送方根据自己估算的网络拥塞程度而设置的窗口值，如果网络未出现拥塞，可以将cwnd增大一些来发送更多的分组，而出现了拥塞，则减小拥塞窗口
    • 发送窗口 = min [ rwnd, cwnd ] 
    • 慢开始和拥塞避免
      • • 慢开始，是指先令 cwnd = 1，然后在没有达到慢开始门限的情况下，以一个传输轮次（往返实验RTT）为单位指数式增长，达到慢开始门限后，改用拥塞避免算法
        • 拥塞避免，即达到门限后，在不超过接受窗口大小的情况下，每经过一个传输轮次，cwnd 加1（线性缓慢增长），当出现一次超时（网络拥塞）时，则门限变为当前发送拥塞的 cwnd 的一半。
        • 而 cwnd则重置为1，再执行满开始往复
        • 拥塞避免不能完全避免拥塞，只能使网络比较不容易出现拥塞
    • 快重传和快恢复
      • • 是对慢开始、拥塞避免的改进
        • 快重传，即发送方收到对同一个报文的3个冗余ACK时，就认为跟在这个被确认报文段之后的报文段丢失，直接重传对方未收到的报文，而不等待报文段设置的重传计时器超时
        • 快恢复，即发送端收到连续3个冗余ACK时，执行“乘法减小”，直接把门限设为出现拥塞的cwnd的一半，而不是从1开始

Q11：什么是HTML（超文本标记语言）

• 它通过标记符号来标记要显示的网页中的各个部分。
• 网页文件本身是一种文本文件，通过在文本文件中添加标记符，可以告诉浏览器如何显示器中的内容（如：文字如何处理，画面如何安排，图片如何显示等）。
• 浏览器按顺序阅读网页文件，然后根据标记符解释和显示其标记的内容，对书写出错的标记将不指出其错误，且不停止其解释执行过程，编制者只能通过显示效果来分析出错原因和出错部位
• 但需要注意的是，对于不同的浏览器，对同一标记符可能会有不完全相同的解释，因而可能会有不同的显示效果。

Q12：什么是HTTP

HTTP是面向事务的应用层协议，它规定了在浏览器和服务器之间的请求和响应的格式和规则，是万维网上可靠地交换文件（包括文本、声音、图像等各种多媒体文件）的重要基础，是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的WWW（万维网）文件都必须遵守这个标准。超文本标记语言是标准通用标记语言的下一个应用，也是一种规范，一种标准。

Q13：什么是分组交换

• 是一种存储转发方式，在电路交换、报文传输基础上进一步提高信道利用率而产生的交换方式，适合计算机之间的突发式数据传输
• 减少了出错率和重发数据量

Q14：电子邮件相关的协议有哪些，SMTP、POP、IMAP是什么意思

• POP3、SMTP、MIME
• SMTP只支持 ASC || 码，许多其他格式的文件无法传送，MIME则支持多媒体电子邮件
• SMTP是简单邮件传输协议Simple Mail Transfer Protocol，SMTP使用TCP连接，用于发送邮件，熟知端口号为25
• POP3 即邮局协议 Post Office Protocol协议，即邮件读取协议，也是使用TCP协议，端口号为110，尽在接收方的邮件服务器上运行。
• IMAP 交互邮件访问协议。主要作用是邮件客户端可以通过这种协议从邮件服务器上获取邮件的信息，下载邮件等。与POP3 的区别在于用户可以不用把所有的邮件全部下载，可以通过客户端直接对服务器上的邮件进行操作。即IMAP提供的浏览功能可以让用户阅读完到达时间、主题等信息后决定是否下载。

Q15：TCP/IP协议簇有哪些

• TCP/IP协议簇就是一组，组成TCP/IP的协议
• TCP/IP 四层结构包括：网络接口层、网际层、传输层、应用层，其中最主要的协议就是TCP协议和IP协议，所以叫TCP/IP
• 网络接口层完成的是OSI中物理层、数据链路层的功能，协议主要有ARP、PPP、SLIP
  • • 最常用的ARP协议是将IP地址转换为MAC地址
    • SLIP协议负责分组转发、封装成帧等工作
    • PPP则是在SLIP上的一个改进，解决了一些SLIP中存在的问题。例如，SLIP不支持连接过程中动态IP地址的分配，SLIP连接必须要求固定IP地址，而PPP提供了在建立连接时动态分配IP地址的功能，解决了个人用户连接Internet的问题
• 网络层实现了分组的路由转发的功能。最核心的协议即IP协议，另一个重要的协议是ICMP协议，检测网络连接差错和情况，以及DHCP动态分配路由协议
• 传输层则主要是TCP/IP协议
• 应用层包括SMTP、POP3等协议

Q16：网桥、路由器、集线器分别在哪一层工作

• 中继器和集线器是物理层设备，集线器相当于一个多接口的中继器，中继器处理的是信号，集线器用来连接多个结点成为一个共享的局域网，但任何时候只能有一个结点在公共信道上发送数据
• 网桥和交换机都工作在数据链路层，交换机相当于一个多接口的网桥，网桥具有过滤及存储转发帧的功能，可以隔离冲突域，但不能隔离广播域。交换机是交换式局域网等核心设备。允许端口之间建立多个并发连接，实现多个结点的并发传输。
  • • 交换机和网桥的不同之处
      • • 网桥的端口一般连接局域网，而交换机的端口一般直接与局域网的主机相连
        • 交换机允许多对计算机同时通信，而网桥仅允许每个网段上的计算机同时通信
        • 网桥采用存储转发进行转发，而以太网交换机还可以采用直通方式进行转发，且以太网交换机采用了专用的交换结构芯片
• 路由器工作在网络层，负责连接不同的网络，并完成路由转发，既可以分割冲突域，也可以广播域

Q17：FTP、Telnet、ICMP、IGMP、OSPF、RIP的含义

• RIP 
  • • 即路由信息协议，是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，也是内部网关IGP的一种。
    • RIP认为好的路由就是它到达目的网络所经过的跳数最少的，允许一条路径上的最大跳数是15，超过15则会认为目的不可达
    • 使用RIP的路由器，每隔一段时间如30s，就会广播一次RIP路由更新信息，以便自动建立并维护路由表（动态维护）
    • 所以坏消息传的慢
• OSPF 
  • • 即 开放最短路径优先协议，是使用分布式链路状态路由算法的典型代表，也是内部网关协议IGP的一种。属于网络层协议。
    • 当链路状态发生变化时，OSPF向本自治系统中的所有路由器发送信息（洪泛法），信息包括与本路由器所知道的相邻的所有路由器的链路状态，
    • “链路状态”是本路由器和哪些路由器相邻及距离，而RIP中发送的信息是本路由器所知道的全部信息，即整个路由表
    • 所以OSPF更行过程收敛快，不会有坏消息传的慢
    • 使用了 Dijkstra 最短路径算法来计算自己到各目的网络的最优路径
• ICMP
  • • 即网际控制报文协议，向主机或路由器报告差错和异常情况，属于IP层协议，ICMP报文有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文
    • 差错报告报文用于目标主机或到目标主机路径上的路由器向源主机报告差错和异常情况
• IGMP
  • • 即因特网组管理协议（Internet Group Management），IGMP让连接到本地局域网上的组播路由器知道本局域网上是否有主机参与或退出了某个组播组。主要分为两个阶段
    • 第一阶段：当某个主机加入新的组播组时，该主机应该向组播组的组播地址发一个IGMP报文，声明自己要加入组播。本地组播路由器收到后，将组成员关系转发给因特网上的其他组播路由器
    • 第二阶段，组播路由器周期性探寻本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否仍继续是组的成员。
• FTP
  • • 文件传输协议，使用的是TCP可靠传输协议。
    • 允许用户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限。
    • FTP工作时使用两个并行的TCP连接
    • 首先是21号端口的控制连接，发送传输请求，在收到应答后，打开20号端口开始发送数据
    • 当数据传送结束，先关闭20号端口的数据连接，在结束控制连接
• Telnet
  • • Telnet 协议 是 Internet 远程登录服务的标准协议和主要方式。
    • 为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端上使用telnet程序，用它连接到服务器，终端使用者可以在telnet程序中输入命令，这些命令会在服务器上运行，实现远程控制。

Q18：OSI七层协议各层功能及设备

• 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

Q19：什么是网络管理协议

• 网络管理协议是网络管理系统最重要的部分，定义了网络管理者和网管代理间的通信方法，主要包括SNMP和CMIP
• SNMP 简单网络管理协议 Simple Network Management Protocol 也是基于C/S的模型，实现了当管理端需要获取被管理端的一个状态信息时，管理端就发送一个获取指令给被管理端，被管理端收到此指令后把管理端要获取的信息封装成报文后返回给管理端。
  • • 当管理端需要修改被管理端上的一些配置参数时，管理端就发送一个修改指令给被管理端，被管理端收到后修改相应的配置，如果修改成功，则返回成功信息给管理端，如果没有，则返回错误信息。如果被管理端自己知道自己发生了故障，那它就主动发生一个消息给管理端，说明自己哪里出现了故障。
• CMIP在SNMP基础上，做了一些改进，是一种更为复杂、详细的网络管理协议。内置了安全管理设备、支持验证访问控制和安全日志等安全防范措施，丰富了SNMP中一些不能完成的任务。但是所占用的网络资源也是SNMP协议的很多倍，所以CMIP的改进主要是精简协议。