课后习题整理

习题1

计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？

1. 按照时间的线索：
   • 面向终端的计算机通信网
   • 计算机—计算机网络（分组交换网）
   • 开放式标准化阶段（OSI/RM）
   • 网络互联与高速网络（TCP/IP）
2. 按照网络交换技术：
   • 电路交换
   • 报文交换
   • 分组交换

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试说明计算机网络由哪几部分组成？各部分的主要功能是什么？

• 从组成部分的角度看, 一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大组成部分，缺一不可：
  1. 若干个主机：至少有两个具有独立操作系统的计算机，且它们之间有相互共享某种资源的需
     求。
  2. 一个通信子网：两个独立的计算机之间必须用某种通信手段将其连接。
  3. 一系列的协议：网络中的各个独立的计算机之间要能相互通信，必须制定相互可确认的规范标准或协议。
• 从工作方式上看, 又可分为边缘部分和核心部分。
• 从功能组成上看，一个典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为通信子网和资源子网。
  1. 通信子网：负责完成主机之间的数据传输、交换、控制等通信任务，实现联网计算机之间的数据通信。
  2. 资源子网：实现全网的面向应用的数据处理和网络资源共享

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计算机网络的拓扑结构有哪几种？不同拓扑结构的网络对通信进行控制的方法有什么不同？

星型结构、树形结构、总线结构、环形结构、网型结构

• 星形拓扑是由中央节点和通过点到到通信链路接到中央节点的各个站点组成
• 总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体,所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上,该公共传输媒体即称为总线。
• 环形拓扑网络由站点和连接站的链路组成一个闭合环。
• 树形拓扑从总线拓扑演变而来，形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。
• 在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接

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简述计算机网络的定义、功能与分类。

1. 按网络的地理范围分为：个人局域网、局域网、城域网、接入网。
2. 按网络的传输技术可分为：广播式网络、点到点网络。
3. 按网络的使用者可分为：公用网、专用网。
4. 按传输介质可分为：有线网、无线网。

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试指出对网络协议的分层处理方法的优缺点。

• 优点：
  （1）简单化：可将一个难以理解的复杂问题分解为若干个容易处理的较小问题，这样就降低了处理问题的难度。
  （2）灵活性：当任何一层进行修改时，只要层间接口关系保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。此外，对某一层提供的服务也可以进行修改，当某层提供的服务不再需要时，甚至可以将该层取消。
  （3）标准化：能促进标准化工作，因为每一层的功能及其所提供的服务都可以由精确的说明。
• 缺点：如果层次过少，会使每一层的协议太复杂，但层次过多，有些功能在不同层中难免重复出现，产生了额外的开销，整体运行效率就越低，这样反而会增加系统工程任务的难度。

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试说明服务、协议与层间接口的关系。

• 服务是指某一层向其相邻的上一层提供的一组原语（操作），也就是下层为紧相邻的上层提供的功 能调用。
• 协议是一组规则，规定了同一层上对等实体之间所交换的数据应该遵循的原则，例如要交换的数据 包或者报文的格式或含义。
  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用户是透明的。
  协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是“垂直的”，即服务是由下层向上
• 层通过层间接口提供的。上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，即服务原语实现
  的。

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何谓 PCI 、SDU 和 PDU ？它们之间有何关系？

1. 服务数据单元（SDU)：为完成用户所要求的功能而应传送的数据。
   第 n 层的服务数据单元记为 n-SDU。
2. 协议控制信息(PCI)：控制协议操作的信息。第 n 层的协议控制信息记为 n-PCI。
3. 协议数据单元(PDU)：对等层次之间传送的数据单位称为该层的 PDU。第 n 层的协议数 据单元记为 n-PDU。在实际的网络中，每层的协议数据单元都有一个通俗的名称，如物理 层的 PDU 叫“比特”，数据链路层的 PDU 叫“帧”，网络层的 PDU 叫“分组”，传输层的 PDU 叫“报文”。
   在各层间传输数据时，把从第 n+1 层收到的 PDU 作为第 n 层的 SDU，加上第 n 层的 PCI，就变成了第 n 层的 PDU，交给第 n-1 层后作为 n-1 层 SDU 发送，接收方接收时做相反 的处理，故可知三者的关系为：n-SDU+n-PCI=n-PDU=(n-1)-SDU。

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OSI/RM 设置了哪些层次？各层的作用何功能是什么？把每一层次的最主要的功能归纳成一或两固话。

1. 物理层：是指在物理介质上为上一层（数据链路层）提供传输比特流服务的一个物理连接。
   物理物理层的主要任务：是为通信双方的数据传输提供物理连接，并在物理连接上“透明”地传 输比特流。物理层的数据传输单位是位（比特）。
2. 数据链路层的主要任务：实现相邻节点之间的通信。使链路对网络层显现为一条无差错线路。 成帧、差错控制、流量控制、传输管理。
3. 网络层：是通信子网的最高层，它用于控制和管理通信子网的操作。
   网络层的主要任务：在数据链路层服务的基础上，实现整个通信子网内的连接，网络层提供的是主机之间点到点的通信。
4. 传输层：是OSI体系结构中负责通信的最高层，是唯一总体负责数据传输和控制的层次。传输层的主要任务：传输层的基本功能是实现端到端或进程到进程的通信。
5. 会话层的主要任务：利用传输层提供的端到端服务，向表示层提供它的增值服务。
6. 表示层的主要任务：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，即为在应用进程之间传 输信息提供表示服务。
7. 应用层：是OSI模型的最高层，是用户与网络的界面。
   应用层的主要任务：为用户的应用进程访问OSI环境提供服务。

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与计算机网络相关的标准化组织有哪些？

• 标准化组织—ISO
• 因特网工程部—IETF
• 因特网研究部—IRTF
• 国际电信联盟—ITU
• 电气和电子工程师学会—IEEE
• 欧洲计算机制造商协—ECMA

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网络的主要应用有哪些？

（1）企业信息网络
（2）联机事务处理
（3）POS 系统
（4）电子数据交换系统

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习题二

解释名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，发送时延，传播时延，基带传输，频带传输，宽带传输，串行传输，并行传输。

• 数据:是运送信息的实体。
• 信号:则是数据的电气的或电磁的表现。
• 模拟数据:运送信息的模拟信号。
• 模拟信号:连续变化的信号。
• 数字信号:取值为有限的几个离散值的信号。
• 数字数据:取值为不连续数值的数据。
• 码元(code):在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形
• 单工通信:即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
• 半双工通信:即通信和双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也不能同时接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间再反过来
• 全双工通信:即通信的双方可以同时发送和接收信息。
• 发送时延:是指结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需的时间，也就是从数据块的第一个比特开始发送算起，到最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延又称为传输时延
• 传播时延：是指电磁信号或光信号在传输介质中传播一定的距离所花费的时间，即从发送端发送数据开始，到接收端收到数据（或者从接收端发送确认帧，到发送端收到确认帧），总共经历的时间。
• 基带传输：又叫数字传输,是指把要传输的数据转换为数字信号,使用固定的频率在信传输
• 频带传输：又叫模拟传输，是指信号在电话线等这样的普通线路上，以正弦波形式传播的方式。此种传输方式克服了许多长途电话线路不能直接传输基带信号的缺点，且能实现多路复用功能。
• 宽带传输：是数字信号传输的一种方式，将数字信号变换为特定带宽的音频信号传输，然后在接收端又将它变换过来的传输方式，其中的变换仍由调制——解调器来完成。在计算机局部网络中经常使用宽带传输形式，它能容纳全部广播并可进行高速数据传输，并允许在同一信道上进行数字信息和模拟信息服务。
• 串行传输：是指通信双方按位进行，遵守时序的一种通信方式。串行通信中，将数据按位依次传输， 每位数据占据固定的时间长度，即可使用少数几条通信线路就可以完成系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。串行通信多用于系统间通信（多主控制系统）、设备间（主控设备与附属设备）、器件间（主控CPU与功能芯片）之间数据的串行传送，实现 数据的传输与共享。
• 并行传输：指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

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物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？

• 机械特性指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
• 电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
• 功能特性指明某条线上出现的某一电平的电
  压表示何意。
• 规程特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

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试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。

数据通信系统可分为三部分:源系统、传输系统和目的系统。

• 源系统包括:源点:源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站；发送器:通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。

• 目的系统包括:接收器:接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息；终点:终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站。

• 传输系统:信号物理通道。

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模拟传输系统与数字传输系统的主要特点是什么？

• 在模拟传输系统中,信号以连续变化的电磁波在媒体中传输。在数字系统中,信号以不连续的电压脉冲传输(即正电压表示二进制1,负电压表示二进制0),以bit/s计量

• 模拟传输的媒体可以是双绞线电缆、同轴电缆、光缆、空气、水或太空。模拟传输使用调制技术将输入信号(数据)组合到载波信号上。载波信号是某种特定频率。在收音机上调台时,选择特定载波频率可以调谐到该电台。主要的调制技术有两种：改变载波信号振幅(高度)的调幅和调制载波频率的调频。

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基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？

• 基带信号将数字1和0接用两种不同的电压表示,然后送到线路上传输。
• 宽带信号是将基带信号调制后形成的频分复用模拟信号。
• 采用基带信号传输,一条电缆只能传输—路数字信号,而采用宽带信号传输,一条电缆中可同时传送多路的数字信号,提高了线路的利用率

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常见的传输媒体有哪几种？各有何特点？

• 双绞线：分屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。由两根相互绝缘的导线组成。可以传输模拟信号，也可以传输数字信号，有效带宽达250KHz，通信距离一般为几到十几公里。导线越粗其通信距离越远。在数字传输时，若传输速率为每秒几兆比特，则传输距离可达几公里。一般用作电话线传输声音信号。虽然双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高，但因为其价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。
• 同轴电缆：分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有一层绝缘的实心导线外，再套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。由于其高带宽（高达300～400Hz）、低误码率、性能价格比高，所以用在LAN中，同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不同而不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上。
• 光导纤维：以光纤作为载体，利用光的全反向原理传播光信号。其优点是直径小、重量轻；传输频带宽、通信容量大；抗雷电和电磁干扰性能好，无串音干扰，保密性好，误码率低。但光电接口的价格较昂贵。光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。
• 无线信道：分地面微波接力通信和卫星通信。其主要优点是频率高，频带范围宽，通信信道的容量大；信号所受工业干扰较小，传输质量高，通信比较稳定；不受地理环境的影响，建设投资少、见效快。缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离受到限制，一般只有50Km，隐蔽性和保密性较差。卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信距离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。

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解释下列英文缩写：

FDM , TDM , STDM , WDM , CDMA , SONET , SDH , HFC , FttH

• FDM: Frequency Division Multiplexing频分复用
• TDM: Time Division Multiplexing时分复用
• STDM: Statistic TDM统计时分复用
• WDM: Wavelength Division Multiplexing波分复用
• CDMA: Code Division Multiplex Acces分多址
• SONET: Synchronous Optical Network同步光纤网
• SDH: Synchronous Digital Hierarchy同步数字系列
• HFC:Hybrid Fiber Coaxial混合光纤同轴电缆
• FttH:Fibre (Fiber) To The Home光纤到户

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简述ADSL的工作原理。

• ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)，非对称数字用户线路，在电话线上产生三个信息通道：一个速率为1.5Mbps-9Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；一个速率为16Kbps-1Mbps的中速双工通道；一个普通的老式电话服务通道；且这三个通道可以同时工作。 (当然，具体的通信速率还依赖环路的质量和长度而定。) ADSL采用高级的数字信号处理技术和新的算法压缩数据，使大量的信息得以在网上高速传输
• 为了在电话线上分隔有效带宽,产生多路信道,ADSL调制解调器般采用两种方法实现,频分多路复用(FDM)或回波消除( Echo Cancellation)技术。FDM在现有带宽中分配段频带作为数据下行通道,同时分配另一段频带作为数据上行通道。下行通道通过时分多路复用(TDM技术再分为多个高速信道和低速信道。同样,上行通道也由多路低速信道组成。而回波消除技术则使上行频带与下行频带叠加,通过本地回波抵消来区分两频带。

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习题3

数据链路层提供的基本服务可以分为哪几类？试比较他们的区别。

1. 有确认的面向连接的服务：通过数据链路建立，帧传输与数据链路释放3个阶段以及对帧进行编号，确保所传送的帧正确，顺序的被目的结点接收。
2. 有确认的无连接的服务不需要在帧传输之前建立数据链路，也不要在帧传输结束之后释放数据链路；但是，要求对每个接收的帧进行确认，从而提供了可靠性。
3. 无确认的无连接服务：不需要建立与释放数据链路，也不需要对帧进行确认。

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物理线路与数据链路的区别是什么？

• 所谓链路（Link）就是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，而中间没有其他任何的交换节点。在进行数据通信时，两个计算机之问的通信路径往往要经过许多段这样的链路。可见，链路只是一条路径的组成部分。
• 数据链路（Data Link）则是另一个概念。当要在一条线路上传送数据时，除了必须要有一条物理线路外，还必须有一些通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。有时也把链路分为物理链路和逻辑链路。物理链路就是指上面所谓的链路，逻辑链路就是上面所谓的数据链路。

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简述PPP协议的组成及其功能。

• 链路控制协议LCP，用于建立，配置，测试和管理数据链路。
• 网络控制协议NCP，PPP允许同时采用多种网络层协议，每个不太的网络层协议需要一个相应的NCP来配置，为网络层协议建立和配置逻辑连接。
• 一个将IP数据报封装到串行链路的方法，IP数据报在PPP帧中就是其信息的部分。这个信息部分长度受最大传输单元MTU的限制。

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说明局域网采用广播通信方式的特点。

局域网一般为一个部门或单位所有，建网、维护以及扩展等较容易，系统灵活性高。其主要特点是：

1、覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内。

2、使用专门铺设的传输介质进行联网，数据传输速率高（10Mb/s～10Gb/s）

3、通信延迟时间短，可靠性较高

4、局域网可以支持多种传输介质
局域网的机器数量较少，结构也较简单。广域网数量较多，结构复杂。采用广播通信方式到电脑的时候就存有问题了，而且容易起IP冲突等问题 。

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什么是传统以太网？以太网有哪两个主要标准？

DIXEthernetV2标准的局域网。
DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准。

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说明 10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T所代表的的含义。

• 10BASE5:速率是10Mbps，基带信号传输，一条电缆的最大长度为500米，是原始以太网802.3标准，又称为粗缆以太网，粗缆是粗同轴电缆的简称。
• 10BASE-2:速率是10Mbps，基带信号传输，网络的每个段最长为185mm，隐藏这种细缆局域网就简记为10BASE-2（2表示距离约为200m，实际为185m）。是在10BASE-5的基础上产生的，工作方式与粗缆相似，它对应IEEE802.30标准。
• 10BASE-T:速率是10Mbps，基带传输，采用双绞线和星型结构。是采用非屏蔽双绞线电缆作为传输介质的以太网，1990年形成10BASE-T，对应标准为IEEE802.3i，组网的设备为集线器，工作站与集线器之间的双绞线最大距离为100m

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什么是CSMA/CD，它是怎么工作的？

• CSMA/CD即载波侦听多路访问/冲突检测，是广播型信道中采用一种随机访问技术的竞争型访问方法，具有多目标地址的特点。它处于一种总线型局域网结构，其物理拓扑结构正逐步向星型发展。CSMA/CD采用分布式控制方法，所有结点之间不存在控制与被控制的关系。

• 工作原理:先听后发，边发边听，冲突停止，延迟再发

1. 每个战斗在发送数据前，先监听信道，以确定介质上是否有其他站点发送的信号在传送
2. 若介质处于空闲状态，则发送数据帧，若介质忙，则继续监听，知道介质空闲然后立即发送
3. 边发送帧边进行冲突检测，如果发生冲突，则立即停止发生，并向总线上发出一串阻塞想(连续几个字节全是”1”)来强化冲突，以保证总线上的所有站点都知道冲突已发生。
4. 个站点等待一段随机时间，重新进入侦听发送阶段。

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简述网卡的主要功能。

1. 数据的封装与解封：发送时将网络层传下来的数据加上首部和尾部。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后传送至上一层。
2. 进行串行或并行转换：网卡和局域网通过电缆或双绞线以串行传输方式通信。网卡和计算机通过计算机主板I/O总线并行传输方式通信。
3. 对数据进行缓存：网卡中装有进行缓存的存储芯片。
4. 链路管理：主要是CSMA/CD协议的实现。
5. 曼彻斯特码。

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简述IEEE 802.3标准规定的无效MAC帧。

1. 帧的长度不是整数个字节
2. 用收到的帧检验序列FCS查出有差错
3. 收到的帧的MAC客户数据字段的长度不在46~1500字节之间

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什么是广播域？什么是冲突域？集线器、网桥、交换机如何划分广播域、冲突域？

• 广播域:是指网段上所有设备的集合。这些设备收听送往那个网段的所有广播。
• 冲突域(物理分段):连接在同一导线上的所有工作站的集合,或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合。
• 集线器：纯硬件、用于连接网络终端、不能打破冲突域和广播域。
• 交换机：拥有软件系统、用于连接网络终端、能够打破冲突域，但是不能分割广播域。
• 路由器：拥有软件系统、用于连接网络、可以打破冲突域也可以分割广播域，是连接大型网络的比备设备

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高速以太网的特点有哪些？

• 低成本
• 高可靠性
• 高速率
• 开放性好

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什么是VLAN?简述VLAN的原理。

VLAN（baiVirtual Local Area Network）即虚拟局域网，是将一个du物理的LAN在逻辑上划分zhi成多个广播域的通信技术dao。
VLAN内的主机间可以直接通信，而VLAN间不能直接互通，从而将广播报文限制在一个VLAN内。

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以太网交换机如何划分VLAN？

1. 基于MAC地址的划分
2. 基于IP组播的划分
3. 基于网络层协议的划分

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什么是Wi-Fi？简述无线局域网的基本结构模型。

• WⅰFi是一种可以将个人电脑、手持设备(如pad、手机)等终端以无线方式互相连接的技术,事实上它是一个高频无线电信号。无线保真是一个无纬网络通信技术的品牌,由Wi-F联盟所持有。目的是改善基于EE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。有人把使用EE802.11系列协议的局域网就称为无线保真。甚至把无线保真等同于无线网际网路(W-Fi是WLAN的重要组成部分)
• IEEE 802.11标准规定无线局域网的最小构件是基本服务集(Basic Service Set,BSS)。一个BSS包括一个基站和若干个移动站，所有的站均运行同样的MAC协议并以争用方式共享同样的无线传输介质。基本服务集类似于无线移动通信的蜂窝小区。在IEEE 802.11标准中，BSS中的基站称为接入点(Access Point, AP)。一个BSS可以是孤立的，也可以通过接入点AP连接到一个主干分配系统(Distribution System, DS)，然后再接入到另一个BSS,这样就构成了一个扩展服务集ESS (Extended Service Set, ESS)。主干分配系统可采用常用的有线以太网或其他的无线连接。接入点的作用与网桥相似，使扩展服务集成为一个在LLC子层上的逻辑局域网。

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什么是隐蔽站和暴露站？

• 隐蔽站：在无线局域网中，在发送数据前未检测到媒体上有信号还不能保证在接收端能够成功地接收到数据。这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题叫做隐蔽站问题.
• 暴露站：站B向A发送数据。而C又想和D通信。但C检测到媒体上有信号，于是就不敢向D发送数据。其实B向A发送数据并不影响C向D发送数据，这就是暴露站问题

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简述CSMA/CA的工作原理。

发送数据前先侦听信道是否空闲 ,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；
若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。
其原理简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。

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习题4

网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？网络互连有哪些方式？

1. 网络互联可扩大用户共享资源范围和更大的通信区域
2. 进行网络互连时,需要解决共同的问题有:
   • 不同的寻址方案不同的最大分组长度
   • 不同的网络接入机制
   • 不同的超时控制
   • 不同的差错恢复方法
   • 不同的状态报告方法
   • 不同的路由选择技术
   • 不同的用户接入控制
   • 不同的服务(面向连接服务和无连接服务)

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转发器、网桥、路由器和网关有何区别？它们工作在什么层次？

• 转发器一层设备，工作在物理层,其实就是中继器,它是用来将信号放大的,远距离传输时,信号会衰减,所以需要加一个中继器,这样可以传输的更远。
• 网桥二层设备，工作在数据链路层,网桥具有学习功能,它可以根据第二层地址mac来转发帧,在数据通过网桥时,网桥会根据mac来决定是否转发。
• 路由器三层设备，工作在网络层,可以根据P地址进行路径选择和包交换。主要用来路由选择。
• 网关多层设备或者三层设备，工作在传输层,网关有多重意思,一种是指不同网段间的网关,即通信网关。其设备可以是路由器,也可以是三层交换机。另一种是应用网关。应用网关在应用层上进行协议转换并且可以细分:有信令网关,中继网关,还有接入网关等

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试简单说明IP , ARP , RARP 和 ICMP 等协议的作用。

• IP协议:实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议IP是TCPP体系中两个最主要的协议之一,与IP协议配套使用的还有四个协议。
• ARP协议:是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
• RARP:是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题
• ICMP:提供差错报告和询问报文,以提高P数据交付成功的机会因特网组管理协议IGMP:用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

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IP地址分为哪几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？

• 分为 ABCDE5类每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号 net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,而另一个字段则是主机号 host-id,它标志该主机(或路由器)。各类地址的网络号字段 net-id分别为1,2,3,0,0字节;主机号字段 host-id分别为3字节、2字节、1字节、4字节、4字节。
• 特点:
  1. IP地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是:第一,IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号,而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了IP地址的管理。第二,路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号),这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少,从而减小了路由表所占的存储空间。
  2. 实际上IP地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时,该主机就必须同时具有两个相应的IP地址,其网络号net-id必须是不同的。这种主机称为多归属主机( multihomed host)。由于一个路由器至少应当连接到两个网络(这样它才能

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试说明IP 地址与物理地址的区别，为什么要使用两种不同的地址？

区别：

物理地址即硬件地址，由48bit构成。

IP地址由32bit组成，是逻辑地址。

使用原因：

在通信中两种地址工作在协议的不同层次。所以，需要使用这两种地址。

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子网掩码为255.255.0.0代表什么意思？

• 有三种含义
  1. 其一是一个A类网的子网掩码,对于A类网络的IP地址,前8位表示网络号,后24位表示主机号,使用子网掩码2552552550表示前8位为网络号,中间16位用于子网段的划分,最后8位为主机号。
  2. 第二种情况为一个B类网,对于B类网络的IP地址,前16位表示网络号,后16位表示主机号,使用子网掩码255255255.0表示前16位为网络号,中间8位用于子网段的划分,最后8位为主机号。
  3. 第三种情况为一个C类网,这个子网掩码为C类网的默认子网掩码。

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一网络的子网掩码为255.255.248.0，问该网能够连接多少个主机？

255255255.248即11 111 111.11 111 111.11 111 111.11 111 000
每一个子网上的主机为(2^3)=6台
掩码位数29,该网络能够连接8个主机,扣除全1和全0后为6台。

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一个A类网络和一个B类网络的子网号Subnet.id分别为16比特和8比特，问这两个网络的子网掩码有何不同？

A类网络:111111100
给定子网号(16位“1”)则子网掩码为2552552550

B类网络111111100000
给定子网号(8位“1”)则子网掩码为2552552550但子网数目不同

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一个A类网络的子网掩码为255.255.0.255，它是否为一个有效的子网掩码？

是
10 111 111 11 111 111 00 000 000 11 111 111

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C类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？

有实际意义C类子网P地址的32位中,前24位用于确定网络号,后8位用于确定主机号如果划分子网,可以选择后8位中的高位这样做可以进一步划分网络,并且不增加路由表的内容但是代价是主机数相信减少

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IP数据报中的首部检验和，不检验数据报中的数据。这样做的好处是什么？坏处是什么？

在首部中的错误比在数据中的错误更严重,例如,一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。许多主机并不检查投递给他们的分组是否确实是要投递给它们,它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。数据不参与检验和的计算,因为这样做代价大,上层协议通常也做这种检验工作,从前,从而引起重复和多余。因此,这样做可以加快分组的转发,但是数据部分出现差错时不能及早发现

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计算首部检验和为什么不采用CRC检验码？当某个路由器发现一数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不要求发送端重传此数据报？

• 不采用CRC简化解码计算量，提高路由器的吞吐量
• 纠错控制由上层（传输层）执行IP首部中的源站地址也可能出错请错误的源地址重传数据报是没有意义的

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在因特网中，为什么将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装而不在数据报片通过一个网络就进行一次组装？

在目的站而不是在中间的路由器进行组装是
由于:
(1)路由器处理数据报更简单些;效率高,延迟小
(2)数据报的各分片可能经过各自的路径。因此在每一个中间的路由器进行组装可能总会缺少几个数据报片
(3)也许分组后面还要经过一个网络,它还要给这些数据报片划分成更小的片。如果在中间的路由器进行组装就可能会组装多次

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如果要把一个IP数据报分片，哪些字段要复制到每一片首部中？哪些字段只留在第一个片首部中？

网上没找到具体的

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有人说“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，应当属于数据链路层”。这种说法为什么是错误的？

因为ARP本身是网络层的一部分,ARP协议为IP协议提供了转换地址的服务,数据
链路层

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为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10～20分钟的超时计时器？这个时间设置得太大或太小会出现什么问题？

考虑到IP地址和Mac地址均有可能是变化的(更换网卡,或动态主机配置)
10-20分钟更换一块网卡是合理的。超时时间太短会使ARP请求和响应分组的通信量太频繁,而超时时间太长会使更换网卡后的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信

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简述RIP、OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。

主要特点	RIP	OSPF	BGP
网关协议	内部	内部	外部
路由表内容	目的网,下一站,距离	目的网,下一站,距离	目的网,完整
路径，最优通路依据	跳数	费用	多种策略
算法	距离矢量	链路状态	距离矢量
传送方式	运输层 UDP	IP数据报	建立TCP连接
其他	简单、效率低、跳数为16不可达、好消息传的快,坏消息传的慢	效率高、路由器频繁交换信息,难维持一致性	规模大、统一度量为可达性

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因特网的多播是如何实现的？在多播中如何应用隧道技术？

1. 多播的原理是
   • 多播有自己的多播地址
   • 主机必须注册到多播组里才能收到多播
   • 而多播需要支持多播的路由器来转发分组
2. 多播数据报被封装到一个单播IP 数据报中，可穿越不支持多播的网络，到达另一个支持多播的网络。

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相对于IPv4，IPv6做了哪些改变？

1. 地址容量大大扩展，由原来的32位扩充到128位，彻底解决IPv4地址不足的问题；支持分层地址结构，从而更易于寻址；扩展支持组播和任意播地址，这使得数据包可以发送给任何一个或一组节点；
2. 大容量的地址空间能够真正的实现无状态地址自动配置，使IPv6终端能够快速连接到网络上，无需人工配置，实现了真正的即插即用；
3. 报头格式大大简化，从而有效减少路由器或交换机对报头的处理开销，这对设计硬件报头处理的路由器或交换机十分有利；
4. 加强了对扩展报头和选项部分的支持，这除了让转发更为有效外，还对将来网络加载新的应用提供了充分的支持；
5. 流标签的使用让我们可以为数据包所属类型提供个性化的网络服务，并有效保障相关业务的服务质量；
6. 认证与私密性：IPv6把IPSec作为必备协议，保证了网络层端到端通信的完整性和机密性；
7. IPv6在移动网络和实时通信方面有很多改进。特别地，不像IPv4，IPv6具备强大的自动配置能力从而简化了移动主机和局域网的系统管理。

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从IPv4过渡到IPv6有哪些方法？

1. 双栈策略
   　　双栈策略是指在网元中同时具有 IPv4和IPv6两个协议栈，它既可以接收、处理、收发IPv4的分组，也可以接收、处理、收发IPv6的分组。对于主机（终端）来讲，“双栈”是指其 可以根据需要来对业务产生的数据进行IPv4封装或者IPv6封装。对于路由器来讲，“双栈”是指在一个路由器设备中维护IPv6和IPv4两套路由协议 栈，使得路由器既能与IPv4主机也能与IPv6主机通信，分别支持独立的IPv6和IPv4路由协议，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由协议进 行计算，维护不同的路由表。IPv6数据报按照IPv6路由协议得到的路由表转发，IPv4数据报按照IPv4路由协议得到的路由表转发。
2. 隧道策略
   　　隧道策略是 IPv4/v6综合组网技术中经常使用到的一种机制。所谓“隧道”，简单地讲就是利用一种协议来传输另一种协议的数据技术。隧道包括隧道入口和隧道出口 （隧道终点），这些隧道端点通常都是双栈节点。在隧道入口以一种协议的形式来对另外一种协议数据进行封装，并发送。在隧道出口对接收到的协议数据解封装， 并做相应的处理。在隧道的入口通常要维护一些与隧道相关的信息，如记录隧道MTU等参数。在隧道的出口通常出于安全性的考虑要对封装的数据进行过滤，以防 止来自外部的恶意攻击。

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在使用CIDR的情况下，写出因特网的路由器转发IP数据报的算法。

1. 从ISP收到的数据报中提取目的IP地址D;
2. 把D分别和ISP的路由器的路由表中已有的各项的掩码逐位相“与”,将所得的逐位AND操作的结果按顺序写出
3. 根据最长前缀匹配的原理选择目的网络,把收到的数据报转发到所选择的匹配的目的网络,即选择匹配地址中更具体的一个。

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习题5

试说明传输层的作用。网络层提供数据报或虚电路服务对上面的传输层有何影响？

• 传输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能的最底层，向它上面的应用层提供服务，传输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。
• 网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的传输层的运行机制。但提供不同的服务质量。

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接收端收到有差错的UDP用户数据报应如何处理？

直接丢弃。

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当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的？接收端收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？

这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。

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一个TCP报文段的数据部分最多有多少字节？为什么？如果用户要传送的数据的字节长度超过TCP报文段中的序号字段编出的最大序号，试问还能用TCP来传送吗？

65495字节，此数据部分加上TCP首部的20字节，再加上IP首部的20字节，正好是IP数据报的最大长度65535。数据的字节长度超过TCP报文段中的序号字段可能编出的最大序号，通过循环使用序号，仍能用TCP来传送。

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主机A和主机B使用TCP通信。在B连续发送过的两个报文段中，前一个报文段的确认序号（ACK=140）大于后一个（ACK=120），这可能吗？试说明理由。

可能
虽然ACK=120是先发出来的，但是路径开销比ACK=140的报文要大。
就好像两辆车从A地出发到B低去，A车先走，B车其次。A车走国道，B车走高速。 所以B 先到了。

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在使用TCP传送数据时，如果有一个确认报文丢失了，是否一定会引起与该确认报文段对应的数据的重传？试说明理由。

还未重传就收到了对更高序号的确认。

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假设一个应用进程使用传输层的用户数据报UDP，在IP层该用户数据报又被封装成IP数据报。既然都是数据报可否跳过UDP而直接交给IP层？为什么？

不可跳过 udp而直接交给 ip 层 ip 数据报。
ip 报承担主机寻址，提供报头检错；只能找到目的主机而无法找到目的进程。
udp提供对应用进程的复用和分用功能，以及提供对数据差 分的差错检验。

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使用TCP传输实时话音数据和使用UDP传送数据文件各有什么问题？

如果语音数据不是实时播放（边接受边播放）就可以使用 tcp ，因为 tcp 传输可靠。接收端用 tcp 讲话音数据接受完 毕后，可以在以后的任何时间进行播放。但假定是实时传输， 则必须使用 udp。 udp不保证可靠交付，但 ucp 比 tcp 的开销要小很多。因此只要应用程序接受这样的服务质量就可以使用 udp。

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为什么TCP首部的最开始的4个字节是TCP的端口号？

在icmp的差错报文中要包含ip首部后面的8个字节的内容，而这里面有tcp首部中的源端口和目的端口。当tcp收到icmp差错报文时需要用这两个端口来确定是哪条连接出了差错。

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简述端口的作用，分哪几类？

TCP和UDP都使用端口与上层应用进程进行通信，应用层的各种进程通过相应端口将数据向下交给传输实体。端口是用来标识应用进程的。
两大分类：

1. 服务器端口使用的端口号：熟知端口（0_{1023）、注册（1024}49151）
2. 客户端使用的端口号（49152~65535）

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习题6

解释一下英文缩写：

WWW， URL， HTTP， HTML， DNS， FTP， NVT， SMTP， POP3， IMAP， MIME，DHCP， SNMP。

• WWW：万维网WWW（WorldWideWeb）并非某种特殊的计算机网络。

• URL：为了使用户清楚地知道能够很方便地找到所需的信息，万维网使用统一资源定位符URL（UniformResourceLocator）来标志万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符URL。

• HTTP：为了实现万维网上各种链接，就要使万维网客户程序与万维网服务器程序之间的交互遵守严格的协议，这就是超文本传送协议HTTP。HTTP是一个应用层协议，它使用TCP连接进行可靠的传送。

• HTML：（Hyper Text Markup Language）称为超文本标记语言,是一种标识性的语言。它包括一系列标签.通过这些标签可以将网络上的文档格式统一,使分散的 internet资源连接为一个逻辑整体。HTML文本是由HTML命令组成的描述性文本,HTML命令可以说明文字,图形、动画、声音、表格、链接等

• DNS：（Domain Name System）域名系统（服务）协议（DNS）是一种分布式网络目录服务，主要用于域名与 IP 地址的相互转换，以及控制因特网的电子邮件的发送。

• FTP:FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议） 是 TCP/IP 协议组中的协议之一。FTP协议包括两个组成部分，其一为FTP服务器，其二为FTP客户端。其中FTP服务器用来存储文件，用户可以使用FTP客户端通过FTP协议访问位于FTP服务器上的资源。在开发网站的时候，通常利用FTP协议把网页或程序传到Web服务器上。此外，由于FTP传输效率非常高，在网络上传输大的文件时，一般也采用该协议。

• NVT:(network virtual terminal )网络虚拟终端（NVT）是一种网络虚拟终端协议。它是网络上的所有终端对任何主机进程提供相似的接口。这样，网络所支持的任何终端和网络上的任何主机系统可被一起使用。

• SMTP:(Simple Mail Transfer Protocol)SMTP是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。SMTP是建立在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于系统之间的邮件信息传递，并提供有关来信的通知。SMTP独立于特定的传输子系统，且只需要可靠有序的数据流信道支持，SMTP的重要特性之一是其能跨越网络传输邮件，即“SMTP邮件中继”。使用SMTP，可实现相同网络处理进程之间的邮件传输，也可通过中继器或网关实现某处理进程与其他网络之间的邮件传输。

• POP3:全名为“ Post Office Protocol- Version3",即“邮局协议版本3"。是TCPP协议族中的一员,由RFC1939定义。本协议主要用于支持使用客户端远程管理在服务器上的电子邮件。提供了SsL加密的POP3协议被称为POP3S

• IMAP:MAP( Internet mail Access protocoL)以前称作交互邮件访问协议( Interactive Mail Access protocoL),是一个应用层协议。IMAP是斯坦福大学在1986年开发的一种邮件获取协议。它的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件的信息,下载邮件等。当前的权威定义是RFC3501。IMAP协议运行在TCP/IP协议之上,使用的端口是143。它与POP3协议的主要区别是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

• MIME:MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions)多用途互联网邮件扩展类型。是设定某种扩展名的文件用一种应用程序来打开的方式类型，当该扩展名文件被访问的时候，浏览器会自动使用指定应用程序来打开。多用于指定一些客户端自定义的文件名，以及一些媒体文件打开方式。

• DHCP:(Dynamic Host Configuration Protocol)DHCP（动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码。默认情况下，DHCP作为Windows Server的一个服务组件不会被系统自动安装，还需要管理员手动安装并进行必要的配置。

• SNMP:简单网络管理协议(SNMP)是专门设计用于在卩P网络管理网络节点(服务器、工作站、路由器、交换机及HUBS等)的种标准协议,它是一种应用层协议

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简述DNS的域名解析过程。

1. 当客户机提出查询请求时，首先在本地计算机的缓存中查找。如果在本地无法获得查询信息，则将查询请求发给DNS服务器。

2. 首先客户机将域名查询请求发送到本地DNS服务器,当本地DNS服务器接到查询后，首先在该服务器管理的区域的记录中查找，如果找到该记录，则利用此记录进行解析；如果没有区域信息可以满足查询要求，服务器在本地的缓存中查找。

3. 如果本地服务器不能在本地找到客户机查询的信息，将客户机请求发送到根域名DNS服务器。

4. 根域名服务器负责解析客户机请求的根域部分，它将包含下一级域名信息的DNS服务器地址返回给客户机的DNS服务器地址。

5. 客户机的DNS服务器利用根域名服务器解析的地址访问下一级DNS服务器，得到再下一级域我的DNS服务器地址。

6. 按照上述递归方法逐级接近查询目标，最后在有目标域名的DNS服务器上找到相应IP地址信息。

7、客户机的本地DNS服务器将递归查询结果返回客户机。

8、客户机利用从本地DNS服务器查询得到的IP访问目标主机，就完成了一个解析过程。

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说明FTP的工作过程。

FTP的工作原理：FTP 采用 Internet 标准文件传输协议 FTP 的用户界面， 向用户提供了一组用来管理计算机之间文件传输的应用程序。

开发任何基于 FTP 的客户端软件都必须遵循 FTP 的工作原理，FTP 的独特的优势同时也是与其它客户服务器程序最大的不同点就在于它在两台通信的主机之间使用了两条 TCP 连接，一条是数据连接，用于数据传送；

另一条是控制连接，用于传送控制信息（命令和响应），这种将命令和数据分开传送的思想大大提高了 FTP 的效率，而其它客户服务器应用程序只有一条 TCP 连接。

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电子邮件由哪些主要部件构成？

• 邮件传输代理
• 邮件投递代理

（网上没找到具体的，不保证正确性）

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说明电子邮件的发送与接收过程及使用的协议。

1. 客户端软件向SMTP服务器发送邮件的时候，需要提供Base64编码过后的认证（程序中认证和OutLook中设置需要认证才能发送出去），而SMTP服务器之间发送邮件的时候不需要认证，只需要根据邮件地址@后面的内容（比如sina.com）在DNS服务器中查询到sina.com的SMTP服务器地址【命令行的命令是nslookup】就可以直接发送了[DNS反向解析]，我们发送邮件的时候如果需要其SMTP和POP3的地址，可以从其邮件服务页的帮助中心找到。

2. 邮件传输协议

   • lSMTP协议
     全称为Simple Mail Transfer Protocol（简单邮件传输协议），它定义了邮件客户端软件与SMTP服务器之间、以及两台SMTP服务器之间的通讯规则。
   • lPOP3协议
     全称为Post Office Protocol（邮局协议），它定义了邮件客户端软件与POP3服务器的通讯规则。
   • lIMAP协议
     全称为Internet Message AccessProtocal（Internet消息访问协议），它是对POP3协议的一种扩展，定义了邮件客户端软件与IMAP服务器的通讯规则。

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何谓万维网？万维网必须解决哪4个问题？简述解决这4个问题的思路。

• WWW是Internet上最为灵活方便、最受欢迎的信息服务工具。是一种基于因特网的分布式信息查询系统，它使用链接方法从因特网上的一个站点链接到(访问)另一个站点。

1. 如何标识分布在整个因特网上的万维网文档？使用统一资源定位符(URL)标识WWW上的各种文档。

2. 对万维网上各种链接，用什么协议来实现？ 使用超文本传送协议(HTTP)，HTTP是一个应用层协议，使用TCP连接进行可靠的传送。

3. 如何使用户知道在何处存在链接？并使不同风格的WWW文档能在因特网上各种计算机上显示出来？使用超文本标记语言(HTML)，方便地用一个链接从本页的某处链接到因特网上的任何一个WWW页面，并能在屏幕上显示这些页面内容。

4. 怎样使用户能够很方便地找到所需的信息？使用各种搜索工具

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HTTP1.0与HTTP1.1有何区别？

• HTTP/1.0规定浏览器与服务器只保持短暂的连接，浏览器每次都需要与服务器建立一个TCP连接，服务器完成请求后，立即断开TCP连接，也就是说，同一个客户第二次访问同一个服务器上的页面时，服务器的响应过程与第一次被访问时是相同的。举例在收到的HTML文档后，文档中有10个图片，每个图片都要重新再次建立连接获取，所以网速较慢的时候，我们有时会看到先出现网页，每个图片再逐一出现。

这样做的好处：简化了服务器的设计，是服务器更容易支持大量并发的HTTP请求

这样做的缺点：每请求一个文档就要有两倍RTT的开销 ，详细过程：HTTP协议首先要和服务器建立TCP连接，这需要三次握手，当三次握手的前两部分经过一个RTT完成后，客户就把HTTP请求报文作为第三次握手的第三个报文的数据发送给万维网服务器，服务器收到HTTP请求报文后，就把所请求的文档作为响应报文返回给客户。每个请求文档花费两倍的RTT时间。

• HTTP/1.1支持持续连接和流水线方式

持续连接就是万维网服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这条连接，使同一个客户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续的HTTP请求报文和响应报文。这条持续的连接并不局限于传输同一个页面上链接的文档，而是只要文档在同一个服务器上就可以通过这条持续的连接传送。

流水线方式是客户在收到HTTP的响应报文之前就能接着发送新的请求报文。与之相对应的非流水线方式是客户在收到前一个响应后才能发送下一个请求。

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简述HTTP/1.1协议的持续连接及工作方式。

网上没找到具体的

http工作流程
1、客户机与服务器建立连接
2、客户机发送请求
3、服务器收到请求后相应
4、客户端接收到服务器所返回的信息通过浏览器显示在用户的显示屏上，然后客户机与服务器断开连接

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从协议分析的角度，说明万维网的用户点击www.tsinghua.edu.cn后所发生的事件有哪些？

网上没找到具体的