计算机网络
第一章 概论
1.1.1 概念、组成、功能和分类
1).什么是计算机网络？
计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的
计算机系统，通过通信设备与线路链接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
计算机网络是一个互联的、自治的计算机集合。
2).计算机网络的功能
数据通信 * （连通性）
资源共享 * ：软件资源共享、硬件资源共享、数据资源共享；
分布式处理：多台计算器各自承担同一工作的不同部分；
提高可靠性：如果有一台主机宕机，仍可以实现通信；
负载均衡
…………
3).计算机网络的组成
- 组成部分：软件、硬件、协议
- 工作方式 * ：分为用户直接使用的
边缘部分和为边缘部分提供服务的核心部分； - 功能组成 * ：资源子网实现
资源共享/数据处理；通信子网实现数据通信；
4).计算机网络的分类
按分布的范围分：分为广域网(WAN)、城域网(WAN)、局域网(LAN)和个人区域网(PAN)；
按使用者分：公用网 (大众使用) 和专用网 （特殊人员才可以使用)；
按交换技术分：电路交换、报文交换、分组交换；
电路交换的特点
a.
电路交换必定是面向连接的；b. 电路交换的用户
始终占用端到端的通信资源b. 电路交换分为三个阶段:
三个阶段 说明 建立连接 建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用; 通信 主叫和被叫双方就能互相通电话；释放连接: 释放连接 释放刚才使用的这条专用的物珥（释放刚才占用的所有通信资源)。 分组交换的特点
a. 分组交换采用
存储转发技术。在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。b. 分组交换网以‘
分组’作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端。c. 每个分组在互联网中
独立地选择传输路径。分组交换的问题
- 分组在各结点存储转发时需要
排队，这就会造成一定的时延。 - 分组
必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息)也造成了一定的开销。
- 分组在各结点存储转发时需要
分组交换与电路交换相比较的优点
优点 所采用的手段 高效 在分组传输的过程中 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活 为每一个分组 独立地选择最合适的转发路由。迅速 以分组作为传送单位，可以 不先建立连接就能向其他主机发送分组。可靠 保证可靠性的网络协议；分布式多路由的交换网，使网络有很好的生存性。
按拓扑结构分：总线型、星型、环形、网状型（常用于广域网）；
按传输技术分：广播室网络（共享公共通信信道）、点对点网络（利用分组存储转发和路由选择机制）；
5.)互联网边缘部分端系统之间的两种通信方式
1).客户/服务器方式（C/S方式）
即Client/Server方式，简称为C/S方式。客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户（client)和服务器（server)都是指
通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。服务请求方和服务提供方都要使用网络所提供的服务。客户软件的特点：
- 被用户调用后运行，在打算通信时生动向远地服务器发起通信（请求服务)。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
- 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器软件的特点
- 一种专门用来提供某种服务的程序，可
同时处理多个远地或本地客户的请求。 - 系统启动后即
自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
- 一种专门用来提供某种服务的程序，可
客户与服务器的通信关系建立后，通信是
双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。
2).对等连接方式（P2P方式）
- 即Peer-to-Peer方式，简称为P2P方式。对等连接是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
- 只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件)，它们就可以进行
平等的、对等连接通信。 - 双方都可以下载对方已经存储在硬盘上的文档。
- 对等连接的特点
- 对等连接方式从本质.上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每-一个主机既是客户又是服务器。
- 对等连接工作方式可支持大量对等用用户（百万个)同时工作。
6.)互联网核心部分
1).概念
网络核心部分是互联网中最复杂的部分。
网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（ 即传送或接收各种形式的数据)在网络核心部分起特殊作用的是路由器路由器是实现分组交换（packet switching)的关键构件,其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
■在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。
■路由器处理分组的过程是:- 把收到的分组先放入
缓存（暂时存储) ; 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发;- 把分组送到
适当的端口转发出去。.
- 把收到的分组先放入
1.1.2 计算机网络速率相关的性能指标
1).速率
即数据率或称数据传输率或比特率，是指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。
1bps = 1bit/s
| 速率单位换算 | 存储单位换算 | |
|---|---|---|
| 千 | 1 kb/s = 103 b/s | 1 KB = 210 B=1024 B=210 * 8 b |
| 兆 | 1 Mb/s = 103 kb/s | 1 MB = 210 KB=1024 KB |
| 吉 | 1 Gb/s = 103 Mb/s | 1 GB = 210 MB=1024 MB |
| 太 | 1 Tb/s = 103 Gb/s | 1 TB = 210 GB=1024 GB |
2).带宽
带宽原本指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（HZ）。
在计算机网络中，带宽用来表示网路的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位是“比特每秒”。（b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s)
也可理解为网络设备所支持的最高速度
3).吞吐量
表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。单位可以使b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s等。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定的频率的限制。
信道吞吐量 = 传输的信息总量/总时延
信道吞吐量 = 信道的利用率 * 发送方的发送速率
1.1.3 时延、时延带宽积、RTT和利用率
1).时延
时延指的是数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的时间。也叫延迟或迟延，单位是秒（s）。
| 时延类型 | 说明 | 公式 |
|---|---|---|
| 发送/传输时延 | 从发送分组的最后一个比特算起，到该分组最后一个比特发送完毕所需的时间 | ${数据长度\over 信道带宽/发送速率}$ |
| 传播时延 | 取决于电磁波的传播速度和链路长度 | ${信道长度\over 传播速率}$ |
| 排队时延 | 等待输出/输入链路可用的等待时间 | |
| 处理时延 | 检查是否有错/寻找出口 |
2).时延带宽积
时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度，即某条链路上有多少比特。
时延带宽积（b) = 传播时延（s) * 带宽（b/s)
3).往返时延 RTT
发送周期：从发送方发送数据开始，到发送方收到接受方的确认（接收方收到数据后立即发送确认）总经历的时延。一般情况下，一个发送周期的总时延 = 发送时延+RTT 。
RTT越大，收到确认前可以发送的数据越多。
RTT包括往返传播时延
（2 * 传播时延）和末端处理时延。
4).利用率
| 利用率 | 公式 |
|---|---|
| 信道利用率 * | ${有数据通过时间\over 总时间}$ 或 ${发送时延\over 总时延}$ |
| 网络利用率 | 信道利用率的加权平均值 |
令 D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延， U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示 D 和 D0之间的关系
D = ${D_0\over 1-U}$ 或 U = ${D-D_0\over D}$
1.1.4 分层结构、协议、接口、服务
分层的基本原则
- 各层之间相互独立，每层只实现一-种相对独立的功能。
- 每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。
- 结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
- 保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。
- 整个分层结构应该能促进标准化工作。
1).实体
是指分层结构中第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫做对等实体。
2).协议
协议是为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定，称为网络协议。【水平】
协议包括三个部分：语法、语义和同步。
语法：规定了数据传输的格式；
语义：规定了所要完成的功能；
同步：规定各种操作的顺序；
3).接口
接口又叫访问服务点SAP，是上层使用下层服务的入口。
4).服务
服务是下层为上层提供的功能调用。【垂直】
5).附：
SDU，即服务数据单元，是指为完成用户所要求的功能而应传送的数据。
PCI，即协议控制信息，是指控制协议操作的信息。
PDU，即协议数据单元，是指对等层次之间传送的数据单位。
6).概念总结
- 网络体系结构是
从功能上描述计算机网络结构。 - 计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构。
- 每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能。
- 计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。
- 第n层在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。
- 仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的
具体实现细节对上一层完全屏蔽。 - 体系结构是抽象的，而
实现是指能运行的一些软件和硬件。
1.1.5 计算机网络分层结构
7层 开放系统互连（OSI)参考模型（法定标准）
4层 TCP/IP 参考模型（事实标准）
5层的计网体系结构（学习使用）
1).开放系统互连（OSI)参考模型
2).TCP/IP 参考模型
3).五层参考模型
| 层次 | 任务 | 协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 支持各种网络应用 | FTP、SMTP、HTTP |
| 传输层 | 进程-进程之间的数据传输 | TCP、UDP |
| 网络层 | 源主机到目的主机的数据分组路由与转发 | IP、ICMP、OSPF |
| 数据链路层 | 把网络层传下来的数据报组装成帧 | Ethernet、PPP |
| 物理层 | 比特传输 | 略 |
第一章课后习题
计算机网络可以向用户提供哪些服务？
(1)连通服务：指计算机网络使上网用户之间可以交换信息，好像这些用户的计算机可以彼此直接连通一样。
(2)资源共享：用户可以共享计算机网络上的信息资源、软件资源和硬件资源。试简述分组交换的要点。
答：分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
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。
答：
- 电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接线，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
- 报文交换 ，将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程（规则流程）的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。
- 分组交换，分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？
答：因为因特网正在改变着我们工作和生活的各个方面，它已经给很多国家（尤其是因特网的发源地美国）带来了巨大的好处，并加速了全球信息革命的进程。
因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段最主要的特点。
答：因特网的发展大致经历了三个阶段。
- 第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。第一个分组交换网AR PANET最初是一个单个的分组交换网，1983年TCP/IP协议成为了ARPANET上的标准协议，使得所有用TCP/IP协议的计算机都能利用互连网相互通信。因特网诞生了。
- 第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。1985年开始，因特网过渡到以美国国家科学基金会网络NSFNET为主要组成部分。该网络分为主干网、地区网和校园网三级，覆盖全美主要大学和研究所。
- 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次的ISP结构的因特网。1993年开始，NSFNET逐渐被若干个商用因特网主干网替代。用户可通过不同层次的ISP接入因特网。
简述因特网标准制定的几个阶段。
答：因特网的正式标准要经过以下四个阶段
（1）因特网草案。因特网草案的有效期是六个月，在这阶段还不是RFC文档
（2）建议标准。从这阶段开始就成为RFC文档。
（3）草案标准。
（4）因特网标准。小写和大写开头的英文名字 internet和Internet在意思上有何重要的区别？
答：
- 以小写字母i开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。
- 以大写字母I开始的Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。（Internet是internet中的一个）
计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？
答：1、不同作用范围的网络：
（1）广域网WAN（wide)：广域网的作用范围通常为几十到几千公里。
（2）城域网MAN(metropolitan)：城域网的作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离约为5~50km。
（3）局域网LAN(local)：局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，但地理上则局限在较小的范围（如1km左右）。
（4）个人区域网PAN(personal)：个人区域网就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络，其范围大约在10m左右。
2、不同使用者的网络：
（1）公用网：这是指电信公司出资建造的大型网络。
（2）专用网：这是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。
3、用来把用户接入到因特网的网络
接入网是用户与因特网连接的“桥梁”。计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么？
答：主干网络一般是分布式的，具有分布式网络的特点：其中任何一个结点都至少和其它两个结点直接相连；而本地接入网一般是集中式的，具有集中式网络的特点：所有的信息流必须经过中央处理设备（交换结点），链路从中央交换结点向外辐射。
试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b（bit/s）。在电路交换时电路的建立时间为s（s）。在分组交换时分组长度为p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？
电路交换：总时延 = s+x/b+kd
分组交换：总时延 = x/b+(k-1)p/b+kd。[ (k-1)p/b 表示k段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟]
要使分组交换的时延小于电路交换时延，即 s+x/b+kd > x/b+(k-1)p/b+kd，所以当 s>(k-1)*p/b时分组交换的时延比电路交换的要小在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit)，其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b（bit/s），但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大？
分组个数 = x/p
传输的总比特数 = 分组长度分组数 = (p+h)(x/p)
源发送时延 = 传输的总比特数/数据率 = [ (p+h)(x/p) ]/b
存储转发时延 = (k-1) * [(p+h)/b]
总时延 = 源发送时延 + 存储转发时延 =[ (p+h)(x/p) ]/b + (k-1) * [(p+h)/b]对总时延表达式的p求导，并令导数为零，求得使总时延最小的p值
因特网的两大组成部分（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？
答: (1) 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式为客户服务器方式和对等方式。
(2) 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。核心部分主要通过路由器实现分组交换。客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？
答：
- 主要区别：客户服务器描述的是进程之间的服务与被服务的关系，客户是服务请求方，服务器是服务；而对等通信方式并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方，只要两个主机都运行了对等连接软件，就可以进行平等的、对等连接通信。
- 相同的地方：客户服务器方式和对等通信方式都是端系统运行的程序之间的通信方式。对等连接方式从本质上看仍然是使客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。
计算机网络有哪些常用的性能指标?
答：速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率
假定网络的利用率到达了90%。试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？
答：
- D=D0/(1-U) = D0/ (1-90%) =D0/0.1。
- D/D0=10。
- 所以现在的网络时延是它的最小值的10倍。
计算机通信网有哪些非性能特征？非性能特征与性能指标有什么区别？
答：计算机通信网的非性能特征有：费用，质量，标准化，可靠性，可扩展性和可升级性，易于管理和维护。
区别：- 性能指标是从不同的方面来直接度量计算机网络的性能，而非性能特征虽然与性能指标有很大的关系，对计算机网络的性能也有很大的影响，但不是直接用来度量网络性能的。
收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×10^8m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：
（1） 数据长度为10^7bit,数据发送速率为100kbit/s。
（2） 数据长度为10^3bit,数据发送速率为1Gbit/s。从上面的计算中可以得到什么样的结论？
答：(1) 发送时延 = 10^7bit/100kbit/s = 100s
传播时延 = 1000km/(2*10^8m/s) = 0.005s = 5ms(2) 发送时延 = 10^3bit/1Gbit/s =1um
传播时延 = 1000km/2*10^8m/s=5ms结论：发送时延与传输信道的长度没有任何关系，传播时延与信号的发送速率无关
假设信号在媒体上的传播速率为2.3×10^8m/s。媒体长度l分别为：
(1) 10cm（网卡） (2) 100m（局域网） (3) 100km（城域网） (4) 5000km（广域网）试计算当带宽为1Mbit/s和10Gbit/s时在以上媒体中正在传输的比特数。
答： 带宽为1Mbit/s时在以上媒体中正在传输的比特数 （时延带宽积）
- 10cm：时延带宽积 = 10cm/ (2.3×10^8m/s) *1Mbit/s ≈ 0.00043bit
- 100m：时延带宽积 = 100m/ (2.3×10^8m/s) *1Mbit/s ≈ 0.43bit
- 100km：时延带宽积 = 100km/ (2.3×10^8m/s) *1Mbit/s ≈ 0.43x10^3bit
- 5000km：时延带宽积 = 5000km/ (2.3×10^8m/s) *1Mbit/s ≈ 2.17x10^4bit
带宽为10Gbit/s时在以上媒体中正在传输的比特数 （时延带宽积）
- 10cm：时延带宽积 = 10cm/ (2.3×10^8m/s) *10Gbit/s ≈ 0.43bit
- 100m：时延带宽积 = 100m/ (2.3×10^8m/s) *10Gbit/s ≈ 0.43x10^3bit
- 100km：时延带宽积 = 100km/ (2.3×10^8m/s) *10Gbit/s ≈ 0.43x10^6v
- 5000km：时延带宽积 = 5000km/ (2.3×10^8m/s) *10Gbit/s ≈ 2.17x10^7 bit
长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20字节的TCP首部。再交给网络层传送，需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？
答：
- 长度为100字节时，传输效率=100/（100+20+20+18）= 63.3%
- 长度为1000字节时，传输效率=1000/（1000+20+20+18）= 94.5%
网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。
答：①各层之间是独立的。某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的。②灵活性好。当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响。③结构上可分割开。各层可以采用最合适的技术来实现④易于实现和维护。⑤能促进标准化工作。
与分层体系结构的思想相似的日常生活有邮政系统，物流系统。
协议与服务有何区别？有何关系？
答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成：
（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。
（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。协议是控制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，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。
协议和服务的概念的区分：- 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中称为服务原语。
网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？
答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成：
（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。
（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到？
答：因为网络协议如果不全面考虑不利情况，当情况发生变化时，协议就会保持理想状况，一直等下去！就如同两个朋友在电话中约会好，下午3点在公园见面，并且约定不见不散。这个协议就是很不科学的，因为任何一方如果有耽搁了而来不了，就无法通知对方，而另一方就必须一直等下去！所以看一个计算机网络是否正确，不能只看在正常情况下是否正确，而且还必须非常仔细的检查协议能否应付各种异常情况。
论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。
答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种原理体系结构。各层的主要功能：
① 物理层 物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。） 物 理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
② 数据链路层 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。
③ 网络层 网络层的任务就是要选择合适的路由，使 发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。
④ 运输层 运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。
⑤ 应用层 应用层直接为用户的应用进程提供服务。试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。
答：电视，计算机视窗操作系统、工农业产品
试解释以下名词：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。
答：协议数据单元:对等层实体进行信息交换的数据单位.服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.
- 实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 - 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
- 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
- 协议栈:指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构.
- 对等层:在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层.
- 服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口.
- 实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
试解释everything over IP 和IP over everthing 的含义。
答：
- everything over IP指IP协议可以为各式各样的应用提供服务。
- IP over everything指允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。
假定要在网络上传送1.5MB的文件。设分组长度为1KB，往返时间RTT=80ms。传送数据之前还需要有建立TCP连接的时间，这需要2RTT = 160ms。试计算在以下几种情况下接收方收到该文件的最后一个比特所需的时间。
（1）数据发送速率为10Mbit/s，数据分组可以连续发送。
（2）数据发送速率为10Mbit/s，但每发送完一个分组后要等待一个RTT时间才能在发送下一个分组。
（3）数据发送率极快，可以不考虑发送数据 所需要的时间。但规定每一个RTT往返时间内只能发送20个分组。
（4）数据发送速率极快，可以不考虑发送数据所需的时间。但在第一个RTT往返时间内只能发送一个分组，在第二个RTT内可发送两个分组，在三个RTT内可发送4个分组（即2^(3-1)=2^2 = 4个分组）。答:
- 发送时间 = 1.5MB/10Mbit/s = (1.510241024*8)bit / 10Mbit/s = 12582912bit/10Mbps =1.258s
- 最后一个分组的传播时间 = 0.5RTT=40ms
- 总时间 = 2RTT+1.258s+40ms = 1.458s
- 需要划分的分组数 = 1.5MB/1KB = 1536 等待时间 = 1535RTT = 122.8s
- 总时间 = 1.458s + 122.8s = 124.258s
- 每一个RTT时间内只能发送20个分组。1536个分组，需要76个RTT，76X20=1520，最后剩下16个分组，一次发送完。最后发送分组到达对方需要0.5RTT
- 总时间 = 76.5RTT + 2RTT = 6.12 + 0.16 = 6.28s
- 经过n个RTT后发送分组为：1+2+4+…+2^n=2^(n+1)-1个分组， n=9，发送分组=2^10-1=1023，可见9个RTT不够。
- n=10，发送分组=2^11-1=2047 总时间 = （2+10+0.5）RTT = 1s
- 发送时间 = 1.5MB/10Mbit/s = (1.510241024*8)bit / 10Mbit/s = 12582912bit/10Mbps =1.258s
考虑一条长度为50Km 的点到点链路，对一个100 字节的分组，带宽为多大时其传播延迟（速度为2*10^8m/s）等于发送延迟？对于512 字节的分组，情况又如何？
解：传播时延：5010^3m/（210^8m/s）=2510^(-5)s=250us
100字节时带宽=100bit8/250us=3.2Mb/s
512字节时带宽=512bit*8/250us=16384Kb/s
