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一计算机网络基本概念-体系结构-思考题

news 2025/9/20 7:35:30

1：简要说明计算机网络发展过程

从面向终端分布的计算机系统到Internet

1	从单个网络ARPNET到互联网发展
2	建成三级结构(主干网、地区网、校园或企业网)的互连线
3	逐渐形成多层次ISP结构的互联网

2什么是计算机网络？有哪些基本功能

定义

计算机网络是一些互联的，以共享资源为目的的、自治的计算机的集合

功能

1：连通性，计算机wang

2：共享性

组成

3什么是计算机网络的组成，拓扑结构，协议体系结构

组成	从拓扑结构看，计算机网络是由网络节点和通信链路组成从逻辑功能看，计算机网络是由资源子网和通信子网组成
拓朴结构	网络拓扑是网络形状，或者是网络在物理上的连通性。网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，即用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接。网络的拓扑结构有很多种，主要有星型结构、环型结构、总线结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构以及混合型结构等。
协议	协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合，其三个要素是：语法，语义，同步
协议体系结构	计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构。常见的模型： 1：ISO提出的开放系统互联基本参考模型OSI/RM 2：TCPIP参考模型

4什么是ISO/OSI基本参考模型，TCP/IP协议簇

ISO提出的开放系统互联基本参考模型，OSI/RM，任何系统只要遵循这一标准即可进行互连、通信。这个模型将网络系统划分为七个层次，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都有其特定的功能，并且通过分层结构技术来实现网络互联的各种需求。

产生背景

Internet网络的前身ARPANET当时使用的并不是传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP），而是一种叫网络控制协议（Network Control Protocol，NCP）的网络协议，但随着网络的发展和用户对网络的需求不断提高，设计者们发现，NCP协议存在着很多的缺点以至于不能充分支持ARPANET网络，特别是NCP仅能用于同构环境中（所谓同构环境是网络上的所有计算机都运行相同的操作系统），设计者就认为“同构”这一限制不应被加到一个分布广泛的网络上。1980年，用于“异构”网络环境中的TCP/IP协议研制成功，也就是说，TCP/IP协议可以在各种硬件和操作系统上实现互操作。1982年，ARPANET开始采用TCP/IP协议。

产生过程

（1）1973年，卡恩与瑟夫开发出了TCP/IP协议中最核心的两个协议：TCP协议和IP协议。 [1]

（2）1974年12月，卡恩与瑟夫正式发表了TCP/IP协议并对其进行了详细的说明。同时，为了验证TCP/IP协议的可用性，使一个数据包由一端发出，在经过近10万km的旅程后到达服务端。在这次传输中，数据包没有丢失一个字节，这充分说明了TCP/IP协议的成功。 [1]

（3）1983年元旦，TCP/IP协议正式替代NCP，从此以后TCP/IP成为大部分因特网共同遵守的一种网络规则。 [1]

（4）1984年，TCP/IP协议得到美国国防部的肯定，成为多数计算机共同遵守的一个标准。 [1]

（5）2005年9月9日卡恩和瑟夫由于他们对于美国文化做出的卓越贡献被授予总统自由勋章。 [1]

TCP/IP协议在一定程度上参考了OSI的体系结构。OSI模型共有七层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。但是这显然是有些复杂的，所以在TCP/IP协议中，它们被简化为了四个层次。 [1]

（1）应用层、表示层、会话层三个层次提供的服务相差不是很大，所以在TCP/IP协议中，它们被合并为应用层一个层次。 [1]

（2）由于传输层和网络层在网络协议中的地位十分重要，所以在TCP/IP协议中它们被作为独立的两个层次。 [1]

（3）因为数据链路层和物理层的内容相差不多，所以在TCP/IP协议中它们被归并在网络接口层一个层次里。只有四层体系结构的TCP/IP协议，与有七层体系结构的OSI相比要简单了不少，也正是这样，TCP/IP协议在实际的应用中效率更高，成本更低。 [1]

表示层的功能2005

A选项的错误应该是在数据帧上，不是数据分组，其实是增加了源MAC地址和目的MAC地址。

C传输层封装成段，确实增加了可靠性和流量控制信息

D表示层，数据报；传输层，是数据段，传输层增加源端口和目的端口

三、传输过程

数据在各层之间的传输如下图所示：

应用层报文被传送到运输层
在最简单的情况下，运输层收取到报文并附上附加信息，该首部将被接收端的运输层使用
应用层报文和运输层首部信息一道构成了运输层报文段。附加的信息可能包括：允许接收端运输层向上向适当的应用程序交付报文的信息以及差错检测位信息。该信息让接收端能够判断报文中的比特是否在途中已被改变
运输层则向网络层传递该报文段，网络层增加了如源和目的端系统地址等网络层首部信息，生成了网络层数据报
网络层数据报接下来被传递给链路层，在数据链路层数据包添加发送端 MAC 地址和接收端 MAC 地址后被封装成数据帧
在物理层数据帧被封装成比特流，之后通过传输介质传送到对端
对端再一步步解开封装，获取到传送的数据

每一层都添加了什么内容

应用层：HTTP协议是生成针对目标WEB服务器的HTTP请求报文，该报文就是需要传递的数据

传输层：HTTP协议使用的是TCP协议，为了方便通信，将HTTP请求报文按序号分为多个报文段(segment)，并对每个报文段进行封装。PC1使用本地一个大于1024以上的随机TCP源端口(这里假设是1030)建立到目的服务器TCP80号端口的连接，TCP源端口和目的端口加入到报文段中，学名叫协议数据单元(Protocol Data Unit, PDU)。因TCP是一个可靠的传输控制协议，传输层还会加入序列号、窗口大小等参数

网络层：下沉到网络层后，封装网络层的头部，主要就是添加源和目的IP地址，成为数据包。用户通常使用主机名或域名来访问服务器，这时就需要通过应用层的DNS服务来通过域名查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名。这里的源IP地址是193.1.1.2，目的IP地址是195.1.1.2。

数据链路层：下沉到数据链路层，封帧的头部，源MAC和目标MAC。PC1比较去往的目标IP，发现Server IP 195.1.1.2不在本地网络中，PC1通过查找本地路由表，会有一条默认路由指向网关R1，知道数据包要先发到网关R1的Fa0/0口。PC1查找本地arp cache，如果找到193.1.1.1对应的MAC地址则进行封装; 如果在ARP cache中没有找到193.1.1.1对应的MAC地址，则用ARP协议，査询到网关对应的MAC地址 “00-11-BC-7D-25-03” 。于是，这里的源MAC地址是PC1的MAC地址“00-1B-24-7D-25-01”，目的MAC地址是网关的MAC地址“00-11-BC-7D-25-03。

从PC1发出的数据帧格式：

物理层：数据链路层封装后的数据帧下沉到物理层，转换成二进制形式的比特(Bit)流，从PC1的网卡发送出去。

5网络层次结构概念及其特性

网络层次结构是计算机网络设计中一个核心概念，它将复杂的网络通信系统划分为若干个相对独立的层次，每个层次负责实现特定的功能，并通过接口与相邻层次进行交互。这种结构有助于简化网络设计、提高系统的灵活性和可维护性。

网络层次结构的特性主要体现在以下几个方面：

独立性：各层之间是独立的，每层都实现相对独立的功能，上层无需知道下层实现细节，只需要遵守与下层之间的接口规范即可。这种独立性使得各层的设计、开发和维护可以独立进行，降低了系统的复杂性和耦合度。
灵活性：网络层次结构使得系统具有较高的灵活性。当某一层的技术或标准发生变化时，只需要对该层进行修改，而无需影响其他层。这种灵活性使得系统能够适应不断变化的网络环境和业务需求。
可扩展性：网络层次结构的设计使得系统具有良好的可扩展性。当需要添加新功能或支持新协议时，只需要在相应层次进行扩展，而无需对整个系统进行修改。这种可扩展性使得系统能够支持不断增长的网络规模和业务需求。
易于实现和维护：由于各层之间相对独立，使得每一层的实现和维护可以独立进行，降低了实现的复杂度和维护成本。同时，各层之间的接口规范也使得系统的调试和故障排查更加容易。

总的来说，网络层次结构通过将复杂的网络通信系统划分为若干个相对独立的层次，实现了系统的简化、灵活性和可扩展性。这种结构使得网络设计、开发和维护更加高效和可靠，为现代计算机网络的发展提供了有力支持。

6什么是网络协议？协议和接口的关系是什么？

协议

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合，其三个要素是：语法，语义，同步(时序)

接口

接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点，是上层使用下层服务的入口，是一个系统内部的规定。每层只能为紧邻的层次之间定义接口，不能跨层定义接口。

在典型的接口上，同一结点相邻两层的实体通过服务访问点(Service Access Point, SAP) 进行交互。服务是通过SAP提供给上层使用的，第n层的SAP就是第n+ 1层可以访问第n层服务的地方。每个SAP都有一个能够标识它的地址。SAP 是一个抽象的概念，它实际上是一个逻辑接口(类似于邮政信箱)，但和通常所说的两个设备之间的硬件接口是很不一样的。

2013考题三要素-填空

2005考题-三要素-选择

6 协议、实体、服务、服务访问点

实体

任何可发送或者接收信息的硬件或软件进程

章节1.7.4

协议

水平的

服务

垂直的

服务访问点SAP

PDU

协议数据单元

2010概念的填空题

2008选择题

7各层协议封装的基本数据单元是什么，功能？

	任务	功能（文心一言）	基本数据单元	常见协议
应用层	通过应用进程间的交互来完成特定网络应用	为应用程序提供了网络服务。应用层通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。它定义了应用进程间通信和交互的规则，包括数据格式、编码方式、通信协议等。应用层协议如HTTP、FTP、SMTP等，为用户提供了各种网络服务，如网页浏览、文件传输、电子邮件等。	报文Message	HTTP万维网 SMTP邮件
运输层	两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务	负责向用户提供端到端的通信服务，实现流量控制以及差错控制。传输层提供可靠的数据传输服务，确保数据在传输过程中不丢失、不重复，且按序到达。此外，传输层还负责建立、维护和终止虚拟连接，以及实现会话管理和数据转换等功能。	统称为：数据包 TCP（报文段Segment） UDP(用户数据报)	TCP UDP
网络层	分组交换网上的不同主机提供通信服务	负责为分组交换网上的不同主机提供通信。它负责创建逻辑链路，以及实现数据包的分片和重组，实现拥塞控制、网络互连等功能。网络层通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互连等功能。	分组或包 Packet IP数据报
数据链路层	将网络层交下来的IP数据报组装成帧	在通信的实体间建立数据链路连接。它负责将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上实现无差错的数据帧传输，并进行流量控制。数据链路层通过差错控制和流量控制等方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。	帧Frame
物理层	物理线路上传输原始的二进制数据	计算机网络的基础，负责处理比特流的传输，包括电气、机械、定时接口以及物理层编码等问题。	比特bit	物理层规程(procedure)

考试题目2007

这个题目A，也对的

正确的题目,A选项，仅增加了

数据链路层确实增加了目的地址和源地址啊。

考试题目2006

考题2004各层的功能

8什么是服务原语，基本原语有哪几种？

服务原语，实际上是一段程序代码，具有不可分割性，用于在同一开放系统中，当（N+1）实体向N实体请求服务时，服务用户和服务提供者之间进行交互的信息。它主要由服务动作和原语类型两部分组成。服务原语在计算机网络中起着至关重要的作用，它确保了服务的正确提供和信息的准确交换。

服务原语主要有四种基本类型：

请求（Request）：用户实体要求服务做某项工作，例如请求组建网络或加入网络。这种原语表明某项工作正被用户实体所要求。
指示（Indication）：用户实体被告知某事件发生，例如组建网络完成或加入网络完毕。这种原语表明某个事件已经发生，并通知用户实体。
响应（Response）：用户实体表示对某事件的响应。这种原语是用户实体对某个事件发生后所作出的反应。
确认（Confirm）：用户实体收到关于它的请求的答复。这种原语表示用户实体已经收到对其请求的回应。

这四种原语在服务提供者和服务用户之间的交互过程中发挥着关键的作用，确保服务的正确提供和信息的准确传递。

9Internet 发展的阶段？

从面向终端分布的计算机系统到Internet

1	从单个网络ARPNET到互联网发展
2	建成三级结构(主干网、地区网、校园或企业网)的互连线
3	逐渐形成多层次ISP结构的互联网

10 分组交换的特点是什么？分组和报文的区别，分组是报文的一部分

计算机网络中的分组交换是一种重要的数据传输方式，它具有以下主要特点：

信息传送的最小单位是分组：分组由组头和用户信息组成，分组头含有选路和控制信息。这种设计使得数据能够以小块的形式在网络中传输，提高了传输的灵活性和效率。
存储转发技术：分组交换采用存储转发技术，即在没有接收到一个完整的数据帧之前，不会采取发送动作。这种技术确保了数据的完整性和准确性，同时避免了数据丢失或错序的问题。
动态分配带宽：分组交换采用统计时分复用技术，动态分配带宽。这意味着网络会根据每个分组的需求来分配传输资源，从而提高了网络资源的利用率。
高效性：由于分组交换可以动态地分配带宽，并且每个分组都可以独立地选择最合适的转发路由，这使得网络传输更加高效。此外，分组交换还支持不同速率的终端和不同协议的设备相互通信，进一步提高了网络的灵活性和效率。
可靠性高：分组交换网络中有多种机制来保证数据传输的可靠性，如差错校验、重发等功能。这些机制可以大大降低网络中的误码率，确保数据的准确传输。
透明性不足：分组交换需要对所传送的数据信息进行处理，如拆分、重组信息等，因此它并不具有信息传送的透明性。这意味着在数据传输过程中，原始数据的形式可能会发生变化。

综上所述，分组交换在计算机网络中具有高效、灵活、可靠等特点，使得数据能够在网络中准确、快速地传输。然而，它也存在一些局限性，如信息传送的透明性不足等。在实际应用中，需要根据具体需求和网络环境来选择合适的传输方式。