《高等计算机网络》复习题答案.doc

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一、简答题：

1.什么是主动网络？

开展主动网络研究的目的是什么？

主动网络是一种允许用户对网络中间节点（如路由器、交换机）进行编程的新型网络结构，具有智能的主动网络节点对应用敏感，可为不同的应用提供不同的服务，主动网络有强大的生命力，能自我复制，自力更生，自我发展，自我保护，主动网络上执行的移动代码能自动扩展，自动消失。

主动网络的结构和行为不再取决于静态的设置，而是根据情况动态变化的。

目的是实现一种中间节点可编程的虚拟网络，增加网络编程的灵活性，解决虚拟专用网、动态过滤、拥塞控制、网络动态监控、Internet移动通信、可靠多路广播等传统网络难以解决的问题，提高网络的安全性和服务质量，对未来网络的发展具有重大意义

2.主动网络的体系结构是如何构成的？

请图示说明。

最上层是主动应用层（ActiveApplication），中间是执行环境（ExecutionEnvironment），底层是节点操作系统（NodeOS）。

每个执行环境中都可以运行多个主动应用。

执行环境是体现主动网络可编程特性最主要的部分，一般来说每种执行环境都面向一种特定的编程语言。

执行环境需要运行在节点操作系统上，利用节点操作系统提供的接口完成相应的功能。

3.节点操作系统接口定义了哪几种抽象结构？

线程池（threadpools）是主要的计算能力的数据结构，每个域都包含一个线程池，线程池在域创建的时候初始化。

内存池（memorypools）是主要的存储抽象，它主要用于实现分组缓冲和保存执行环境的状态。

内存池为一个或者多个域保存内存资源，使这些资源对所有和这些域相关的线程都可用。

信道（channel）域创建信道用于发送、接收和转发分组。

文件（files）可以提供持久饿数据存储和粗粒度的数据共享

域（domains）是系统中用于审计，准入控制和调度的主要的数据结构。

每个域都包括了对某种特定的分组流进行处理的资源。

4.简述移动IPV4的基本工作机制。

一、代理搜索

移动节点利用代理搜索（AgentDiscovery）过程完成一下功能：

（1）判定在家乡链路还是在外地链路上，有两种方式

第一种方式是通过代理广播消息中ICMP路由广播部分的生存时间域来判断；第二种方式是通过网络前缀进行检测。

（2）检测是否切换了链路

（3）当连在外地链路时，得到一个转交地址

在移动IPv4中，家乡代理和外地代理都会周期性的发送代理广播消息（AgentAdvertisement），使得连到链路伤的移动节点可以判定链路上是否有代理存在。

二、注册通过移动IPV4中的注册机制，移动节点可以方便的将其当前的网络连接情况告知家乡代理。

通过注册可以实现

（1）移动节点通过注册得到外地链路伤的外地代理的路由服务；

（2）移动节点通知家乡代理它的当前转交地址

（3）可以使一个即将过期的注册重新生效

（4）移动节点回到家乡链路后通过注册实现注销

注册过程需要交互两种信息：

注册请求（RegistrationRequest）、注册应答（RegistrationReply）

三、传送单播数据

当移动节点在家乡链路时，与固定节点一样工作，不需要移动IPV4功能；当移动节点在外地链路时，移动节点发送和接受数据包都需要使用移动IPV4功能，并且发送和接受数据采用两种不同的方式1、包括向移动节点发送数据，2、移动节点发送数据。

5.移动IPV4的三角路由问题是如何产生的？

如何改进？

由通信对端送给连接在外地链路上的移动节点的数据包先被路由到它的家乡代理上，然后经过隧道送到移动节点的转交地址，而由移动节点发出的数据包却被直接路由到了通信对端，这样构成了一个三角形，造成这个问题的根本原因是通信对端不知道移动主机的当前转交地址。

移动节点可以通过向通信对端发送地址绑定信息（<家乡IP地址，转交地址>对）的方式避免三角路由，进行路由优化。

通信对端通过查找缓存中移动节点的地址绑定信息获得转交地址，然后直接通过隧道将报文发送给该转交地址。

6.移动IPV6的优点是什么？

（1）足够的地址空间

（2）路由优化（3）入口过滤（4）广播数据包（5）安全机制（6）黑洞（7）IPV6路由报头而不是封装（8）邻居发现（9）动态家乡代理地址发现机制

7.移动组播算法和协议的评价标准主要包括那些内容？

（1）可扩展性当移动成员节点的数量增多时，不会使组播的性能发生严重下降，影响网络性能，而是仍然能够有效的进行IP组播。

（2）高效移动组播算法或协议不会由于移动而给IP组播引入过多的开销。

（3）鲁棒性组播应用不会由于节点的移动而受到影响，或者影响很小。

（4）与具体路由算法无关移动组播算法或协议应尽量做到与具体的组播路由算法无关。

（5）简单移动组播算法或协议应尽可能的简单，从而能够通过引入尽可能少的修改实现与现有INTERNET协议和机制的互操作。

（6）可靠性移动组播算法或协议应保证移动节点发生切换时，特别是在节点快速切换时，不会造成组播包的丢失。

8.何为先应式路由协议？

何为反应式路由协议？

先应式路由协议（基于路由表）：

不论什么时候检测到链路状态发生了变化，就把相关的路由信息都传播给它的邻居。

这些路由信息将触发其他移动主机重新计算自己的路由表并且把相关的路由信息进一步传播出去。

反应式路由协议（基于需求的）：

一个需求驱动的路由协议仅仅在需要的时候采取发现和建立路由，需要解决3个问题：

建立路由、数据转发、维护路由。

当源节点想要传送数据到目的节点，首先它必须找到一条路由，然后数据包才能够被传送。

但在数据传送过程中，一旦拓扑结构变化，可能使已建立的路由质量恶化甚至断开，也有可能建立更优化的路由。

9.新一代的光网络应具有那些特性？

（1）开放、支持多业务

（2）具有更高效的保护与恢复策略（3）更简单更有效的网络控制和管理功能（4）灵活和易升级

10.一个WDM光分组交换机由那几个部分组成？

各部分的功能是什么？

输入接口：

分组切割与调整、分组头部信息分离

交换矩阵：

是光分组交换机的核心，功能是交换光分组

输出接口：

把重新生成的光分组头部信息插入分组头部

控制单元：

利用分组头部信息对交换过程进行控制

11.光交换机输出接口发生冲突时，有那些解决办法？

（1）光缓存。

目前光缓存只能用光延迟线实现。

如果能够很好的解决光缓存，光分组交换机就能够快走向实用2、波长转换。

假定有两个分组需要同时从同一个输出端口输出，可以用不同的波长将这两个分组同时传输出去。

3、偏转路由。

可以用于缓存空间很少的光交换机。

当两个分组发生冲突时，将其中的一个路由到正确的输出端口，而将另一个分组从任意一个可用端口输出出去

12.何为应用层网络？

目前应用比较广泛的应用层网络系统有哪些？

应用层网络又称为覆盖网络（OverlayNetwork），它的基本含义是在现有的Internet传输网络之上构建一个完全位于应用层的网络系统。

实际上可以看成一个基于Internet网络的大规模分布式应用，由于这种分布式应用的规模相当大，导致它必须借助网络层的一些技术来进行成员之间的寻址和路由，从而具有了网络层的某些特征，正是从这个意义出发，它们才被统称为应用层网络。

比较广泛的应用有对等网络、应用层组播网络和内容分送网络。

13.对等网络中的安全问题主要有哪些？

（1）攻击者模型。

通过为正常节点提供错误信息来对他们进行误导并试图破坏系统。

（2）路由攻击。

①不正确的路由过程。

攻击者把通过它进行的查找转发到不正确的或者不存在节点。

②不正确的路由更新。

向其他节点发送不正确的路由信息来破坏其他节点的路由表。

③分隔。

利用这种方式破坏系统的正常加入过程并可以了解到客户端的行为。

（3）存取攻击。

攻击者正确地执行查找协议，却否认在它之上保存的数据。

（4）行为不一致。

对网络中距离比较远的节点进行攻击，而对离自己很近的节点表现出一切正常的假象。

（5）目标节点过载。

通过向某些特定节点的目标节点发送大量的垃圾分组耗尽目标节点的处理能力

14.评价应用层组播协议的性能通常采用那些指标？

（1）数据路径的质量。

通常采用两个参数来衡量：

强度和伸展度。

强度定义为每个链路或者每个路由器在传输组播分组时发送相同分组的次数。

伸展度定义为平均每个成员在覆盖网络中的从源到目的的距离和对应单播路径距离的比值

（2）控制信息负载。

覆盖网络中的每个节点都要和它的对等节点交换更新信息，表现为不同的路由器、链路和组成员的控制消息负载。

控制信息负载是衡量应用层组播方案的可扩展性的重要指标

（3）数据转发路径中成员的度的分布、组成员的链路带宽需求、数据传输延迟时间。

15.根据构造控制拓扑和数据拓扑的顺序，可以把应用层协议分为哪几类？

各类的特点是什么？

基于Mesh网的策略：

组成员首先组成一个应用层覆盖网络，每个成员都参加分布式路由协议，计算自己到其他节点的转发路径，可以采用被许多IP组播路由协议采用的反向路径转发机制创建面向源的组播树

基于树的策略：

直接采用分布式算法构造数据转发树，然后每个组成员都主动发现一些并不是自己邻居节点的组播树中的其他节点并和这些节点保持控制连接。

在基于树的策略中，数据转发树加上这些额外的连接就构成了控制拓扑。

基于隐含组播转发拓扑结构的策略：

使用面向大规模对等网络的路由机制创建带有某些特殊属性的控制拓扑，隐含定义了数据转发路径，因此在这种策略中，MESH和转发树是同时根据应用层网络路由机制创建的，组成员之间并不需要进行额外的信息交互，这种规模通常可以支持规模相当大的组播，具有良好的可扩展性。

二、名词解释：

1、家乡链路

网络前缀与移动节点家乡地址的网络前缀相同，标准的IPv4路由机制将会把发往移动节点家乡地址的分组转发到移动节点的家乡链路上。

32位二进制地址

2、AdHoc网络

一个AdHoc网络（简称MANET），由一组移动主机组成，这些主机不需要依赖已建立好的基础设施进行集中控制就可以进行通信，在这种方式中源移动主机发送出去的包被几个中间节点的主机相继传递直到最后到达目的主机，因此，MANET中的每一台移动主机就相当于一台路由器。

3、密集波分多路复用DWDM

在不久的将来，商用的WDM系统将可以承载超过160个波长，其中每个波长的传输速率为OC192c，这样总的传输速率将达到1.6Tbit/s，这种WDM技术又称为DWDM

密集波分复用是利用不同波长的光波可在同一根光纤内互不干扰的传输这一特性实现多路复用的技术。

4、光交叉连接器OXC

OXC是在输入端口和输出端口之间交换光数据流的空分交换机，可以在输入端口进行光电转换，把光信号换成电信号，然后在输出端口再把电信号转换会光信号

5、服务覆盖网络SON

SON通过双向的服务级别合约SLA从各个ISP处购买带宽，并以这种方式在现有的Internet上构造一个端到端的应用层网络并提供增值服务，用户可以直接向SON的服务商付费来使用相关服务。

6、协作文件系统CFS

是一个用于对等网络的只读存储系统，它可以提供高效率的、鲁棒的和负载平衡的文件存取功能。

CFS采用完全的分布式体系结构，可以很容易地扩展到大规模网络。

三、计算题

1.Chord查找系统中，假定关键字和节点标识符的位数m=3，节点n的查找表的第i个表项包括的是s=success（n+2i-1），这里1≤i≤m并且所有的计算都要进行mod2m，用n.finger[i].node表示，指针表中的其他项的含义如下表所示：

符号

含义

finger[k].start

（n+2k-1）mod2m1≤k≤m

.interval

[finger[k].start,finger[