半小时搞定计算机网络 - 期末考第一章习题重点 （谢希仁著第八版）

目录

• 半小时搞定计算机网络 - 第一章期末考习题重点
• • 前言
  • 1-01 计算机网络可以向用户提供哪些服务？
  • 1-02 试简述分组交换的要点
  • 1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点
  • 1-04 为什么说互联网是自印刷术发明以来人类在存储交换信息领域的最大变革？
  • 1-05 互联网基础结构的发展大致分为那几个阶段？请指出这几个阶段的最主要的特点
  • 1-06 简述互联网标准定的几个阶段
  • 1-07 小写和大写开头的英文名字internet和Internet在意思上有何重要区别？
  • 1-08 计算机网络都有哪些类型？各种类别的网络都有哪些特点？
  • 1-09 计算机网络中的中的主干网和接入网的主要区别是什么？
  • 1-10 本题题目字过多，不想写😜
  • 1-12 互联网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？
  • 1-13 客户-服务器方式与P2P对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？
  • 1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？
  • 1-15 假定网络的利用率达到了90%。试估算一下现在的网络时延是它最小值的多少倍？
  • 1-21 协议与服务有何区别？有何关系？
  • 1-22 网络协议的三要素是什么？各有什么含义？
  • 1-23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都要考虑到？
  • 1-24 试述具有五层协议的网络体系结构的要点，包含各层的主要功能
  • 1-25 试举出日常生活中有关“透明”这一名词的例子
  • 1-26 试解释一下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式
  • 1-27 试解释everying over IP和IP over everything的含义

半小时搞定计算机网络 - 第一章期末考习题重点

前言

本周总结了计算机网络（谢希仁著第八版）第一章习题重点，主要为了即将期末考试的同学更好的复习，每一题答案都是原文答案+AI润色+正文对照综合得出，且每一题都给出了考点以及考点对应正文页码😀😀😀

1-01 计算机网络可以向用户提供哪些服务？

考点：互联网两个重要基本特点（书本P2）

• 连通性： 互联网用户之间，不管距离多远，都可以便捷、经济地交换各种信息，好像这些用户彼此都相互连通一样。
• 资源共享： 可以是信息共享、软件共享、硬件共享等。

1-02 试简述分组交换的要点

考点：分组交换的主要特点（书本P14）

分组交换：

主要采用存储转发技术。

把一整块报文划分为一个个等长的数据段，每一个分段的前面，再加上一些必要的控制信息，就构成了一个个“分组”，每一个分组在网络上都是独立传输的，路由器就负责转发这些分组，经过多次转发后，交付给目的主机。

• 优点 ：高效、灵活、迅速、可靠
• 缺点 ：时延、额外开销

1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点

考点：三种交换方式在数据传送阶段的主要特点（书本P16）

1-04 为什么说互联网是自印刷术发明以来人类在存储交换信息领域的最大变革？

考点：计算机网络在信息时代中的作用（书本P1）

融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。

1-05 互联网基础结构的发展大致分为那几个阶段？请指出这几个阶段的最主要的特点

考点：互联网基础结构发展的三个阶段（书本P5）

• 第一阶段：是从单个网络ARPANET向互连网发展的过程。
• 第二阶段：建成了三级结构（主干网、地区网、企业网或校园网）的互联网。
• 第三阶段：逐渐形成了全球范围内的多层次的ISP结构的互联网。

1-06 简述互联网标准定的几个阶段

考点：制定互联网标准三阶段（书本P9）

• 互联网草案（Internet Draft）——互联网草案的有效期只有六个月，在这个阶段还不能算的上是RFC文档。
• 建议标准（Proposed Standard）——从这个阶段开始就称为RFC文档（RFC（“请求评论”），所有的RFC文档都可以从互联网上下载，也可以评论，所有的互联网标准都是RFC文档，但是RFC文档只有极少部分能够成为互联网标准）。
• 互联网标准（Internet Standard）——如果经过长期的检验，证明了某个建议标准可以成为互联网标准时，就给它分配一个标准编号，一个互联网标准可以和多个RFC文档关联。

1-07 小写和大写开头的英文名字internet和Internet在意思上有何重要区别？

考点：internet和Internet（书本P5）

• internet:译为“互连网”，它是一个通用名词，泛指多个计算机网络互连而成的计算机网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以任意选择，不一定必须使用TCP/IP协议。
• Internet：译为“互联网”、“因特网”，它是一个专用名词，指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定的互连网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。

1-08 计算机网络都有哪些类型？各种类别的网络都有哪些特点？

考点：计算机网络类别及其特点（书本P19）

按网络的作用范围分

1. 广域网（WAN）:作用范围一般是几十到几千公里，所以有时候也被称为“远程网”，广域网是互联网的核心部分。
2. 城域网（MAN）:作用范围一般是一个城市，可以跨越几个街区甚至整个城市，一般是5~50公里，目前很多城域网也是使用的以太网技术。
3. 局域网（LAN）:作用范围一般是一个企业或者学校，大约1公里左右，在局域网发展初期，一个学校或企业往往只有一个局域网，但现在局域网非常广泛了，学校或企业大多数都用于许多个互连的局域网（这样的网络常称为校园网或企业网）
4. 个人区域网（PAN）:作用范围大约10米左右，个人区域网就是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备（如笔记本电脑等）用无线技术连接起来的网络。

按网络的使用者分

1. 公用网：指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络，“公用”的意思是所有愿意按照电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用这种网络，因此也叫作公众网。
2. 专用网：指某个部门为满足本单位的特殊业务工作的需要建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如：军队、铁路、银行、电力等系统均有专用网。

用来把用户接入到互联网的网络：这种网络就是接入网(AN），是不同于上文的另一种划分
接入网就是通过多种接入网技术连接用户和互联网的特殊网络，ISP拥有的网络实际上就是接入网。

1-09 计算机网络中的中的主干网和接入网的主要区别是什么？

考点：主干网和接入网的区别（书本没有原文，P5 1.2.2节和P20综合理解得出😓）

1-10 本题题目字过多，不想写😜

1-12 互联网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？

考点：互联网两大组成部分（书本P9，原文过长，需总结理解😵）

边缘方式

特点

• 处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有主机

工作方式特点

• 用户直接进行信息处理和信息共享；低速连入核心网

核心部分

特点

• 互联网核心部分由路由器和网络组成

工作方式特点

• 负责为边缘部分提供高速远程分组交换

1-13 客户-服务器方式与P2P对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？

考点：客户-服务器方式与P2P对等通信方式的主要区别（书本P11）

客户-服务器方式

是互联网最常用的，也是传统的方式。客户端和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户-服务器是指两个进程间服务与被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

P2P对等通信

指两台主机在通信时，并不区分哪一个是服务请求方和哪一个是服务提供方。只要两台主机都运行了对等连接软件（P2P软件），他们就可以进行平等的对等连接通信。

相同之处
实际上，对等连接方式从本质上仍然是客户-服务器方式，只是对等连接中的每一台主机既是客户同时又是服务器。

1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？

考点：计算机网络的性能指标（书本P21）

1. 速率（Data Rate）：指的是数据传输的速度，也称为“数据率”或“比特率”。速率的单位是比特每秒（bit/s），有时缩写为bps（bits per second）。在网络领域，当我们提到速率时，通常指的是网络设备的额定速率或标称速率，而非实际运行速率。

2. 带宽（Bandwidth）：原本指信号的频带宽度，但在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传输数据的能力，即单位时间内某信道能通过的最高数据率。因此，带宽的单位也是比特每秒（bit/s）。

3. 吞吐量（Throughput）：指在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。吞吐量常用于实际网络性能的测量，以了解实际通过网络的数据量。吞吐量受到网络带宽或额定速率的限制。

4. 时延（Latency）：包括发送时延、传播时延、处理时延等。

5. 时延带宽积（Latency-Bandwidth Product）：计算公式为传播时延乘以带宽。如果将链路比作管道，带宽相当于管道的横截面积，传播时延相当于管道的长度，那么时延带宽积就表示管道的体积，即链路能容纳的比特数。这意味着，如果发送端连续发送数据，那么在第一个比特即将到达终点时，发送端已经发送了等于时延带宽积的比特数，这些数据都在链路上传输。因此，时延带宽积也被称为以比特为单位的链路长度。

6. 往返时间（RTT, Round-Trip Time）：指通信双方进行一次双向交互所需的时间。

7. 利用率（Utilization）：分为信道利用率和网络利用率。信道利用率指某信道被数据占用的时间比例。一个完全空闲的信道利用率为0%，但信道利用率并非越高越好。根据排队理论，信道利用率的增加会导致时延迅速增加。

1-15 假定网络的利用率达到了90%。试估算一下现在的网络时延是它最小值的多少倍？

考点：网络时延的计算（书本P22）

根据公式 ( D = \frac{D_0}{1 - U} )，我们知道网络时延的最小值是 ( D_0 )。当利用率 ( U ) 为 90% 时，代入公式得到 ( D = \frac{D_0}{1 - 0.9} = \frac{D_0}{0.1} = 10D_0 )。这意味着当前的网络时延是其最小值的10倍。

1-21 协议与服务有何区别？有何关系？

考点：协议与服务的区别（书本P34）

协议（Protocol）：

• 协议是水平层面的概念，它是一套规则，用于控制两个对等实体（或多个实体）之间的通信过程。
• 在协议的规范下，两个对等实体能够进行有效通信，从而使当前层次能够向上一层次提供所需的服务。
• 实现特定层次的协议通常需要依赖于下一层次所提供的基础服务。

服务（Service）：

• 服务是垂直层面的概念，即服务是由低层向高层通过层间接口提供的。
• 并非所有在一个层次内完成的功能都能被称为服务，只有那些对高层实体可见且可利用的功能才被定义为“服务”。

1-22 网络协议的三要素是什么？各有什么含义？

考点：网络协议三要素（书本P29）

网络协议的三个基本要素包括：

1. 语法（Syntax）：

   • 指数据和控制信息的结构或格式。它定义了通信双方如何组织和解析信息，包括数据的编码方式、数据包的结构等。

2. 语义（Semantics）：

   • 涉及通信过程中需要发出的控制信息、应执行的动作以及预期的响应。它规定了协议中各项操作的具体含义，包括发送方和接收方在不同情况下应采取的行为。

3. 同步（Synchronization）：

   • 描述了事件的实现顺序，确保通信过程中的各个步骤能够正确、有序地进行。它涉及到如何协调通信双方的操作，以保持数据传输的一致性和时序性。

这些要素共同确保了网络协议的有效性和通信的可靠性。

1-23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都要考虑到？

考点：计算机网络协议严谨性（书本P35）

为了确保数据在网络中能够有序交换并避免死锁等不良现象，网络协议的设计必须考虑到各种情况，而不能仅仅基于一切正常和理想化的假设。因此，协议必须经过细致的审查，以确保它能够应对所有可能出现的异常情况，哪怕这些情况发生的概率极低。这种周密的设计有助于提高协议的健壮性和网络通信的可靠性。

1-24 试述具有五层协议的网络体系结构的要点，包含各层的主要功能

考点：具有五层协议的体系结构（书本P31）

1. 物理层（Physical Layer）：

   • 负责传输原始的比特流。在物理层，数据以比特为单位传输，需要定义电压水平来表示“1”和“0”，并确保接收方能准确识别这些比特。此外，物理层还涉及电缆连接器的设计，包括引脚数量和连接方式。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：

   • 负责在相邻节点间的链路上传输数据帧。数据链路层将网络层传递的IP数据包封装成帧，并在相邻节点间传输。每个帧包含数据和必要的控制信息，以确保数据的正确传输。

3. 网络层（Network Layer）：

   • 负责在分组交换网络中为不同主机提供通信服务。网络层生成IP数据包，并执行两项主要任务：一是在互联网的每个路由器上通过算法生成转发表；二是指导路由器根据转发表将数据包转发至下一个路由器。

4. 传输层（Transport Layer）：

   • 提供进程间通信的通用数据传输服务。传输层支持多个应用同时使用其服务，并具备复用和分用功能，即多个应用层可以共享传输层服务，而传输层则将接收到的数据正确地交付给相应的应用层进程。主要协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。

5. 应用层（Application Layer）：

   • 作为体系结构的最顶层，应用层通过应用进程间的交互实现特定的网络应用。应用层协议定义了应用进程间通信和交互的规则。互联网中有多种应用层协议，如DNS（域名系统）、HTTP（万维网应用）、SMTP（电子邮件）等。应用层交互的数据单位称为报文。

1-25 试举出日常生活中有关“透明”这一名词的例子

考点：我也不知道┑(￣Д ￣)┍（书本P…找不到😓）

1. 电视：电视屏幕显示图像时，观众看到的是图像本身，而不会意识到背后的电子信号处理过程，这种用户体验可以类比为网络中的透明性，即用户无需关心数据是如何被传输和处理的。

2. 计算机视窗操作系统：操作系统为用户提供了一个直观的界面，用户在使用计算机时，不需要深入了解操作系统是如何工作的，这种用户体验也是透明性的一个例子。

3. 工农业产品：在工农业产品中，消费者购买和使用产品时，通常不需要了解产品的制造过程，这同样体现了透明性的概念。

这些例子说明了“透明”在不同领域的应用，其中在计算机网络中，透明性主要指的是用户在使用网络服务时，不需要关心底层的复杂操作和实现细节，就能够像使用一个简单的、单一的服务一样使用网络。

1-26 试解释一下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式

考点：对计算机网络名词的理解（书本页数见下文）

1. 协议栈（Protocol Stack）（P34）：

   • 协议栈指的是网络中各层协议的集合，因其结构类似于栈而得名。它形象地描述了网络中数据传输的过程：数据从上层协议向下传递至底层协议，再由底层协议向上返回至上层协议。

2. 实体（Entity）（P34）：

   • 在开放系统中研究信息交换时，实体是指任何能够发送或接收信息的硬件或软件进程。通常，实体指的是特定的软件模块。

3. 对等层（Peer Layer）（P34）：

   • 在计算机网络协议层次结构中，对等层是指逻辑上直接交换数据（包括数据单元和控制信息）的两个相同层次。

4. 协议数据单元（PDU, Protocol Data Unit）（P33）：

   • OSI参考模型中，对等层次之间传输的数据单位被称为该层的协议数据单元（PDU）。

5. 服务访问点（Service Access Point, SAP）（P34）：

   • 服务访问点是同一系统内相邻两层实体进行信息交换的地方，是一个逻辑接口的概念。

6. 客户（Client）（P10）：

   • 客户是指计算机进程，通常是被调用后运行的程序。在通信中，客户主动向服务器发起请求。客户程序需要知道服务器的地址，但不需要特殊的硬件或复杂的操作系统。

7. 服务器（Server）（P10）：

   • 服务器是指专门提供服务的计算机进程，能够处理多个客户的请求。服务器系统通常持续运行，等待并响应客户的通信请求。服务器不需要知道客户程序的地址，通常需要强大的硬件和高级操作系统的支持。

8. 客户-服务器模式（Client-Server Model）（P10）：

   • 这是一种端系统之间的通信方式，其中客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

1-27 试解释everying over IP和IP over everything的含义

考点：沙漏计数器形状的TCP/IP协议族示意（书本P37）

IP层能够支持多种传输层协议，而每种传输层协议之上又可以运行多种应用层协议，这体现了“Everything over IP”的概念。同时，IP协议也能在各种类型的网络之上运行，这展现了“IP over Everything”的理念。

这种灵活性使得IP协议成为了现代网络通信的核心，允许不同层次的协议和应用在统一的IP框架下协同工作，无论是在局域网、广域网还是互联网环境中。