高级网络问题和作业总结.docx

1、高级网络问题和作业总结第一章绪论1.计算机网络发展过程中的关键技术？IP技术；交换技术；宽带接入技术；3G以上的移动通信技术。2.计算机网络的研究热点？下一代WEB技术的研究；网格计算；业务综合化；移动通信技术；网络安全与管理。3.计算机网络的体系结构如何？定义：我们把计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。1）OSI的七层协议体系结构：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层；2）TCP/IP的四层协议体系结构：网络接口层、网际层（IP）、运输层（TCP或UDP）、应用层（各种应用层协议）；

2、3）五层协议：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层；应用层：直接为用户的应用提供服务；运输层：其任务就是负责向两个进程主机之间的通信提供服务；网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务；另一个任务就是要选择合适的路由使源主机运输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机；数据链路层：将网络层交下来的IP数据报分组组装成帧，在两个相邻结点之间的链路上“透明”地传送帧中的数据；物理层：透明底传送比特流；4.计算机网络中协议与服务的区别？1）协议是两个对等实体进行通信的规则的集合。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。要实现本层协议，还需要使用下面一层

3、所提供的服务。2）协议和服务的概念的区分：首先，协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户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服务的用户是透明的。其次，协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中成为服务原语。5.性能指标有哪些?如何影响网络性能?1）速率：指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，单位是b/s（比特每秒），也称数据率或比特率；2）带宽：本来指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指改信号所包含的各种不同频率

4、成分所占据的频率范围；计算机网络中，带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力，即单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位同速率的单位；3）吞吐量：表示单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量；4）时延：指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一段传送到另一端所需的时间。发送时延：主机或路由器发生数据帧所需要的时间，也成传输时延；传播时延：电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间；处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理；排队时延：分组在进入路由器和离开路由器时需要进行排队，所产生的时延；5）时延带宽积：反映了整个链路中所能容纳的比特数；6

5、）往返时间RTT：送发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认（接收方接到数据后便立即发送确认），总共经历的时间；7）利用率：信道利用率和网络利用率；信道利用率：某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）；网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值；信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。6.交换技术有哪些？各种交换技术的特征（原理）？三层交换？软交换？1）电路交换：必须经过“建立连接（占用通信资源）通话（一直占用通信资源）释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式，称为电路交换；2）报文交换：采用存储转发机制，以报文作为传送单位，长度可变，不需要在两个站点之间建立一条专用通路；3

6、）分组交换：采用存储转发机制，将报文划分为几个分组进行传送；若要连续传送大量的数据，且其传送时间远远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快；分组交换比报文交换的时延小，灵活性好。4）三层交换（IP交换技术、多层交换技术）：二层交换技术+三层转发技术，即在OSI的第二层上实现交换，第三层上实现数据的高速转发，同一子网，则采用二层的转发，不同子网，则采用路由技术进行三层处理。三层交换机分类：纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新；基于软件的三层交换机技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。其原理是，采用CPU用软件的方式

7、查找路由表。5）软交换：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理；核心思想的3个基本要素：1、开放的业务生成接口；2、综合的设备接入能力；3、基于策略的运行支持系统。7.信道复用技术有哪些种？原理如何？1）频分复用FDM：将宽带划分，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带；即频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽（频率带宽）资源。2）时分复用TDM：将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每一个时分复用的用户在不同的时间占用同样的频带宽度。统计时分复用STDM：改进的时分复用，按需动态

8、分配时隙。3）波分复用WDM：将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输，在接收端，经分用器(亦称分波器)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。4）码分复用CDM：每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信,但使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用户分配一个地址码，各个码型互不重叠，通信各方之间不会相互干扰，且抗干扰能力强。第二章问题：1信道复用技术有哪些？原理如何？ 1）最基本的就是频分复用和时分复用，频分复用，不同的频带分配给不同的用户 时分复用，不同的时间段分配给不同的用户2

9、）波分复用：就是光的频分复用 单模分纤传输速率2.5Gb/s，如果设法对光纤传输中的色散问题加以解决，不同的光波长不同，在同一光纤上传输3）码分复用（CDM）码分多址（CDMA）各用户挑选不同的码型进行传输，一次各用户不会造成干扰。2宽带接入技术有哪些种类？原理如何？应用情况如何？（1）ADSL:原理：ADSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。成本低，易实现，但带宽和质量差异性大。独享接入带宽但接入速率低；相对ADSL接入来讲， ADSL接入充分利用现有电话网络的双绞线。它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相

10、互之间的干扰。应用情况：在我国，ADSL的应用近几年来不断推广，特别是2002年，发展势头强劲，用户数进入快速增长时期，已成为运营商业务收入的主要增长点之一。（2）光纤同轴混合网（HFC网）:原理：HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。应用情况：HFC（混合光纤同轴电缆网）是一种发展前景广阔的通信技术，电信服务商现在对HFC表现出浓厚的兴趣。对有些电信服务供应商来说，采用HFC技术向居民住宅和小型商务机构提供融合了数据和视频服务的综合服务具有相当大的诱

11、惑力。与此同时，HFC还为网络营造企业提供了众多的发展机会。（3）光纤接入技术（FTTx技术）：原理：光纤用户网是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入网。光纤用户网的主要技术是光波传输技术。应用情况：用户网光纤化有很多方案，有光纤到路边(FTTC)、光纤到小区(FTTZ)、光纤到办公室(FTTO)、光纤到楼面(FTTF)、光纤到家庭(FTTH)。但不管是何种领域的应用，实现光纤到户都必须是为了满足高速宽带业务以及双向宽带业务的客观需要。（4）无线接入技术：原理：它是指通过无线介质将用户终端与网络节点连接起来,以实现用户与网络间的信息传递。无线信道传输的信号应遵循一定的协议,这些协议即构

12、成无线接入技术的主要内容。应用情况：目前，我国大型电信部门的数据网络骨干网的建设正在轰轰烈烈地进行，一些地区已经初具规模，各电信运营商已开始着手接入网的建设。LMDS以其大容量、多业务、易建设、见效快等明显优势引起了我国业内人士的广泛关注。 作业：1 现在的宽带电力线发展如何？为什么不普及没有发展起来？宽带PLC技术是传统电力产业和IT 技术的融合。我国拥有庞大的配电网 ,且具有数量可观的潜在宽带用户群 ，因此具有发展宽带 PLC 的优势。将电力线上网作为接入网的一种替代方案是国内十分热门的研究方向。目前仍处于发展的初期阶段，其在宽带通信市场的竞争力受到技术层面和经济层面相关因素的制约。相信在

13、不远的将来 PLC技术将会得到大规模推广PLC市场也会越来越成熟。随着各技术环节的不断改进和完善、通信质量的不断提高和资金投入的加大宽带电力线。 一定会得到越来越广泛的应用。PLC技术在宽带通信领域有着广阔的应用前景。以前由于电力线载波系统的传输数据速率较低，系统成本较高，以及无线电干扰等原因，PL C 技术没有得到大规模推广应用。2 网络管理技术的发展应用？网络管理系统：计算机网络管理系统就是管理网络的软件系统是收集网络中各个组成部分的静态、动态地运行信息，并在这些信息的基础上进行分析和做出相应的处理，以保证网络安全、可靠、高效地运行，从而合理分配网络资源、动态配置网络负载,优化网络性能。网

14、络管理技术发展：通过现阶段网络管理软件中的一些技术热点,我们可以去展望今后在网络管理中出现的一些新的技术,以期带动网络网络管理水平整体性能的提升：1）分布式技术 分布式技术一直是推动网络管理技术发展的核心技术，也越来越受到业界的重视。2）XML技术XML技术是一项国际标准，可以有效地统一现有网络系统中存在的多种管理接口。其次XML技术具有很强的灵活性，可以充分控制网络设备内嵌式管理代理。3）B/S模式B/S网络管理结构模式（B/S模式）是基于Intranet的需求而出现并发展的。在B/S模式中，最大的好处是运行维护比较简便，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式接入网络。4）支持SN

15、MP v3协议SNMP协议是一项广泛使用的网络管理协议，是流传最广，应用最多，获得支持最广泛的一个网络管理协议。应用：主要有网络故障管理、网络配置管理、网络性能管理、网络计费管理和网络安全管理。第三章 局域网第一节问题：1局域网标准有哪些？协议类？答：1）局域网现在又11个标准，是从IEEE 802.1标准到IEEE 802.12标准。其中IEEE 802.3标准最为常用，该标准有以下几部分组成：10BASE-5 使用粗同轴电缆，最大网段长度是500M，基带传输方法。10BASE-2 使用细同轴电缆，最大网段长度是185M，基带传输方法。10BASE-T 使用双绞线电缆，最大网段长度是100M

16、。1BASE-5使用双绞线电缆，最大网段长度为500M，传输速度为1Mbit/s。10BTOAD-36使用同轴电缆（RG-59/U CATV），最大网段长度为3600M，宽带传输方法。 10BASE-F 使用光纤，传输率为10 Mbit/s。2）数据链路层的协议：PPP，X.25，IEEE 802.3，IEEE802.5，Ethernet SNAP。局域网常用的三种通信协议：IPX/SPX、NETBEUI、TCP/IP。还有以太网，令牌环，FDDI等等。2局域网种类有哪些？答：1）按拓扑结构分类：局域网可分为总线型、环型、星型和树型。2) 按传输信号分类：局域网可分为基带王和宽带网。3）按传输

17、介质分类：有双绞线网、光纤网、同轴电缆网、无线局域网、微波网。4）按介质访问控制方式分类：共享介质局域网和交换局域网。3介质访问方法有哪些？原理如何？答：1）有载波侦听多路访问和冲突检测（CSMACD）、令牌环方法（TOKEN RING）、令牌总线方法（TOKEN BUS）。2）载波侦听多路访问和冲突检测（CSMACD）：是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站（节点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站

18、必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。令牌环方法（TOKEN RING）：使用一个称之为“令牌”的控制标 志(令牌是一个二进制数的字节，它由“空闲”与“忙”两种编码标志来实现，既无目的地 址 ，也无源地址)，当无信息在环上传送时，令牌处于“空闲”状态，它沿环从一个工作站到 另 一个工作站不停地进行传递。当某一工作站准备发送信息时，就必须等待，直到检测并捕获 到经过该站的令牌为止，然后，将令牌的控制标志从“空闲”状态改变为“忙”状态，并发送出一帧信息。其他的工作站随时检测经过本站的帧，当

19、发送的帧目的地址与本站地址相符时，就接收该帧，待复制完毕再转发此帧，直到该帧沿环一周返回发送站，并收到接收站指向发送站的肯定应签信息时，才将发送的帧信息进行清除，并使令牌标志又处于“空闲”状 态，继续插入环中。当另一个新的工作站需要发送数据时，按前述过程，检测到令牌，修改状态，把信息装配成帧，进行新一轮的发送。令牌总线方法（TOKEN BUS）：它的访问控制方式类似于令牌环，但它是把总 线形或树形网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力。信息是双向传送，每个站都可检测到其它站 点发出的信息。在令牌传递时，都要加上目的地址，所

20、以只有检测到并得到令牌的工作站， 才能发送信息，它不同于CSMA/CD方式，可在总线和树形结构中避免冲突。 4以太网使用何种协议？快速以太网使用何种协议？（未找到）作业：1 MAC帧，在传统以太网，高速以太网。G比特以太网方式上，有无变化？答：MAC帧在传统以太网是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但 依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化，其范围是641518字节（不算8字节的前导字）。按照标准，10Mbps以太网采用中继器时，连接的最大长度是2500米，最多经过4个中继器，因此规定对1

21、0Mbps以太网一帧的最小发送时间为51.2微秒。这段时间所能传输的数据为512位，因此也称该时间为512位时。这个时间定义为以太网时隙，或冲突时槽。MAC帧在快速以太网中，对于100Mbps快速以太网的时隙仍为512位时，但其帧的最小发送时间必须为5.12s。它在保持帧格式、MAC（介质存取控制）机制和MTU（最大传送单元）质量的前提下，其速率比10BaseT的以太网增加了10倍。二者之间的相似性使得10BaseT以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。MAC帧在千兆以太网中，由于传送速率提高了很多，如果保持帧的最短长度和网络有

22、效距离不变，仍然会出现冲突不能被检测的结果。解决的方法有两种：或者缩短网络的有效距离，或者增加帧的最短长度。千兆以太网采用增加最短帧长度的方法，即将实际帧的最短长度由64字节增加到512字节。而为了保证和以前以太网帧格式的兼容，有效帧的最短长度仍然规定为64字节。只要有效帧的长度小于512字节，就另外填补专门的字符，将帧的实际长度扩展到512字节，并将这种填补专门字符的过程称为“载波扩展（Carrier Extension）”。MAC帧在万兆以太网中，由于万兆以太网实质是高速以太网，所以为了与以前的所有以太网兼容，必须采用以太网的帧格式承载业务，为了达到10Gbps的高速率，并实现与骨干网无缝

23、连接，在线路上采用 OC-192c帧格式传输。这样就需要在物理子层实现从以太网帧到OC-192c帧的映射功能。同时，由于以太网在设计时是面向局域网的，网络管理较弱，传输距离短并且对物理线路没有任何保护措施，所以当以太网作为广域网进行长距离高速传输时，必然导致线路信号频率和相位较大的抖动。而以太网的传输是异步的，在宿端实现同步比较困难。因此，如果以太网帧在广域网中传输，需要对以太网帧格式进行修改。为此，对帧格式进行了修改，添加长度域和HEC域。2 为什么在全双工方式中不适用CSMA/CD方式？要运行在全双工模式, 必须满足几个条件:1.两个节点必须是点到点的连接或是专用线缆连接 2.两个节点必须

24、都支持全双工 3.禁止冲突检测功能，全双工模式下两个节点间的传送和接收链路实际是分开的，所以帧是不可能冲突的。由于消除了冲突，所以全双工连接将关闭端口上的冲突检测功能。无线局域网问题：1 无线局域网的两大类？固定基础设施是指预先建立起来的，能够覆盖一定地地理范围的一批固定基础。大家经常使用的蜂窝移动电话就是利用电信公司预先建立的，覆盖全国的大量固定基站来联通用户手机拨打的电话。有固定基础设施的WLAN: 一个基本服务集 BSS 包括一个基站和若干个移动站,所有的站在本 BSS 以内都可以直接通信,但在和本 BSS 以外的站通信时都要通过本 BSS 的基站。基本服务集中的基站叫做接入点 AP,其

25、作用和小路由器相似。一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点AP连接到一个主干分配系统 DS（如以太网）,然后再接入到另一个基本服务集，构成扩展的服务集ESS。ESS 还可通过叫做门桥(portal)为无线用户提供到非 802.11 无线局域网（例如，到有线连接的因特网）的接入。门桥的作用就相当于一个网桥（简单的路由器）。 移动站 A 从某一个基本服务集漫游到另一个基本服务集，而仍然可保持与另一个移动站 B 进行通信。 无固定基础设施的WLAN： 自组网络没有上述基本服务集中的接入点 AP，而是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。2 一个移动站若加入BSS，如何关联？一个移

26、动站若要加入到基本服务集BSS，就必须先选择一个接入点AP，并与此接入点建立关联，建立关联就表示这个移动站加入了选定的AP所属的子网，并和这个AP之间创建了一个虚拟线路。只有关联的AP才向这个移动站发送数据帧，而这个移动站也只有通过关联的AP才向其他站点发送数据帧。建立关联的方法被动扫描：移动站等待接收接入站周期性发出的信标帧。信标帧包含有若干系统参数（如服务集标识符SSID以及支持的速率等）。被动扫描：即移动站主动发出探测请求帧然后等待从AP发回的探测响应帧3 DCF, PCF是什么含义？工作原理如何？1）DCF(Distributed Coordination Function)分布式协调

27、功能。 基本服务群（BSS）是无线局域网的基本单元，它的功能包括分布式协调功能(DCF)和点协调功能(PCF)。DCF是802.11MAC协议的基本媒体访问方法，作用于基本服务群和基本网络结构中，可在所有站实现，它支持竞争型异步业务。节点监测信道时 ,如果发现信道空闲而且空闲期间大于DCF 帧间隔时间 DIFS 时 ,则无线节点可以立刻访问介质 ,开始发送帧。如果发现信道忙 , 节点必须等待信道再次空闲DIFS时间间隔 ,然后进入竞争阶段。每个节点都在竞争窗口CW(Contention Window) 的范围内选择一个正整数 ,作为随机回退计数器 ,计数器值随时间递减 ,一旦值为 0 ,节点再

28、次访问介质。如果产生冲突 , 竞争窗口就会成倍增长 , 直到CWmax。DCF 机制包括两种访问方法: 基本访问方法和可选的RTS/ CTS 访问方法。在基本访问方法中 ,目标节点成功收到一个数据帧后 ,经过一个最短帧间隔时间 SIFS 将返回一个确认帧(ACK) 。在RTS/ CTS访问方法中 ,一个节点需要发送数据帧时 ,该节点将先发送一个短帧 RTS ,目标节点收到 RTS 后 ,将在 SIFS间隔后返回一个 CTS 帧 ,源节点只有成功收到这个 CTS 后才能进行数据帧的发送。RTS 和 CTS 帧中都包含本次发送所需要的时间 ,其它能够收到 RTS 或 CTS 的节点将根据这个时间信

29、息修改其变量 NAV(network allocation vector) , 并在该时间内保持沉默。2）PCF机制中引入了点协调器（PC）负责对节点进行轮询集中控制介质的访问3。PCF 以超帧为周期来进行数据帧的发送, 每个超帧周期包括一个无竞争阶段(CFP) 和一个竞争阶段(CP) ,具有协调功能的节点通过 DCF 机制的优先级帧获得媒体访问的控制权，随后向邻居节点发送信标帧通知非竞争期的到来，周围节点等待PC 节点的轮询当有数据发送时向PC 节点提出申请，PC 节点根据轮询顺序依次转交发送权。 DCF 机制提供尽力而为的服务，网络内的节点地位平等且具有一定的可扩展性，缺点是无法满足实时业

30、务和对延迟和抖动等指标的需求5。PCF 机制能够提供延时受限的服务，比如分组语音交换业务等，但是处于中心位置的点协调器增加了运算的复杂性也对安全构成了威胁。4 FDDI、HIPPI相关问题FDDI是Fiber Distributed Data Interface的缩写，意思是光纤分布数据接口，是一种以光纤作为传输介质的高速骨干网，也是计算机网络技术发展到高速通信阶段出现的第一个高速网络技术。用它可以互连局域网和计算机。它也是宽带城域网的常用技术之一。FDDI是依据OSI（开放系统互连）模型和IEEE LAN组织起来的，它包含传统的数据链路层和物理层。FDDI的物理层被分为2个子层：物理层协议层

31、（PHY）和物理介质有关层（PMD）。PMD接口负责定义传送和接收的信号、提供适当功率的电平、指定光纤和连接。PHY不受传输介质限制，它定义了符号、编解码技术、时钟要求、线路状态以及数据帧结构。数据链路层被分为传统的逻辑链路控制（LLC）和媒体访问控制（MAC）两个子层。MAC主要定义了帧格式、差错检验、令牌处理、管理数据链路寻址的过程。HIPPI High Performance Parallel Interface(HIPPI) 高性能并行接口(HIPPI) HIPPI是一个美国国家标准协会(ANSI)标准，它类似但不兼容于连接Cray巨型机和图形工作站的HSXI/O总线。它是由Los A

32、lamos国家实验室(LANL)研制出来的，其数据传输率为800Mbps或1600Mbps。该接口是点对点的，这意味着它可以在两个设备之间建立连接。HIPPI是单工操作的，也就是说它只能沿着一个方向传输数据；但是，两条单工通道可以组成一条双工通道，该推荐标准的设计是为了允许在HIPPI上运行电气电子工程师协会(IEEE)的8022协议，并使用该接口连接外围设备或在处理器之间、巨型机之间建立连接。 作业：1 虚拟局域网技术，应用？虚拟局域网（逻辑网）是指以交换式网络为基础，把网络上的用户（终端设备）分为若干个逻辑工作组，每个逻辑工作组就是一个虚拟局域网。它可以不受物理上的设备连接的影响而实现逻辑上的分离和组合连接，从而大大节省了物理设备，提高了设备的利用率。在交换式以太网中虽然解决了因共享介质带来的冲突问题，但整个交换网中每一个通信节点都处于同一个广播域中，这样广播会直