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《TCP／IP：协议分析与应用编程》课后题答案.docx

发布时间：2022-06-17 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.10M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    习题一 1. 简述协议分层的优点 为了降低设计复杂性，以分层的方式组织协议以及实现这些协议的软硬件 每一层的功能要非常明确，层数太少每一层的协议太复杂，层数太多在描述 和综合各层功能的系统工程任务是遇到较多的困难 （1） 各层之间是独立的，复杂程度下降 （2） 灵活性好，一层发生变化其他各层不受影响 （3） 结构上可分割开 （4） 易于实现和维护 （5） 能促进标准化工作 2. 简述网络协议的三要素 语法：定义交换数据的格式和结构，数据出现的顺序 语义：定义发送者或接受者所要完成的操作，包括对协议控制报文组成成分 含义的约定 同步：定义事件实现顺序以及速率匹配 3. 简述 OSI 参考模型与 TCP/IP 协议族的关系 OSI TCP/IP PDU（协议数据单元） 应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 运输层（TCP 或 UDP） 网际层 IP 网络接口层 数据 段 包 帧 比特流 相同点：都是下层服务上层，都用应用层传输层网络层 不同点：层数不同， TCP/IP 现有协议后出模型，OSI 先有模型后有协议，因 为 OSI 成形时 TCP/IP 已经占据市场，并且较为复杂切不适应商业化的市场故 未得到实际应用，仅用于学习参考 4. TCP/IP 是如何进行数据传输的 （1） 信源：用（FTP 为例）将数据流传送给信源传输层
    （2） 信源传输层：将数据流截成若干分组，加上 TCP 首部生成 TCP 段，送交网 络层 （3） 信源网络层：给 TCP 报文封装 IP 首部，生成 IP 数据包，送交链路层 （4） 信源链路层：给 IP 报文封装 MAC 帧头帧尾，生成 MAC 帧，发往信宿或 中间路由 （5） 路由器：根据 IP 数据报中的目的 IP 选择传输路径，并转发 （6） 信宿链路层：堵雕 MAC 帧的帧头帧尾，将 IP 数据报送交信宿的网络层 （7） 信宿网络层：检查 IP 数据报首部，若首部中校验与计算结果不一致，则 丢弃，否则去掉 IP 数据报首部，将 TCP 报文段送交传输层 （8） 信宿传输层：检查 TCP 报文段的顺序号，检查 TCP 首部，若都正确则向信 源发确认信息，否则丢包并要求信源重发信息 （9） 信宿传输层：去掉 TCP 首部，将排好顺序的分组组成应用数据流送给信宿 的相应应用程序 信源 应用层 FTP 传输层 TCP 网际层 IP 网络接口层 路由器 网际层 IP 网络接口层 新宿 应用层 FTP 运输层 TCP 网际层 IP 网络接口层 5. 在 TCP/IP 中网络层的主要功能是什么 （1） 处理来自传输层的数据报发送请求，收到请求后将数据报封装 IP 首部形 成 IP 数据包，选择合适的路径发往适当的网络接口 （2） 处理输入数据报，检验数据报的合法性，进行传输路径的选择，若已经到 达信宿去掉 IP 首部送交船速曾，否则转发该数据报 （3） 处理路径、流控、拥塞问题 6. 简述客户机/服务器模式的基本工作流程 客户机是服务请求方，服务器是服务提供方 客户机程序发起连接请求，服务器程序响应请求，通过确认与客户机程序建 立连接。建立连接后，通信是双向的。 习题二 7. 简述引入 IP 地址的目的，以及 IP 地址和物理地址的区别 目的：引入 IP 地址可统一因特网中所有物理设备的编址，确保每个物理设备 在因特网中都有唯一标识 区别 IP 地址是对连接在因特网中的设备进行唯一标识的设备编码，是网络层以上 各层适用的地址，是逻辑地址（软件实现），放在 IP 数据包首部 物理地址（MAC 地址）在同一物理网络内唯一标识每个物理设备，是数据链 路层和物理层适用的地址，是硬件地址，放在 MAC 帧头 8. IP 地址分为几类？各如何表示？ IP 地址：：={<网路号>，<主机号>} 类 第 1 字节 第 2 字节 第 3 字节 第 4 字节 第 1 字节十进制范围
    0xxx xxxx 主机位 主机位 主机位 1-126 10xx xxxx 网络位 主机位 主机位 128-191 110x xxxx 网络位 网络位 主机位 192-223 224-239 1110 多播地址 240-247 1111 保留为今后使用 A B C D E 其中 A 、B、C 第 1 字节均为网络位，其中还有许多特殊的 IP 地址，如 127.0.0.0-127.255.255.255 本地环回地址 9. 简述子网的概念，以及如何实现子网的划分 A、B、C 类地址设计的不合理，利用率有限，A 类 B 类过于浪费，C 类不够用， 但如果给每一个物理网络分配一个网络号又会使路由表过大，故将原来的两 级 IP 地址变为三级 IP 地址，IP 地址：：={<网路号>，<子网号>，<主机号>}， 这种做啊就叫做子网划分。 根据需要确认子网的个数，每个子网的主机数量；根据子网数量和主机数量， 确定子网掩码；确定每个子网的网络地址；确定每个子网上可以使用的主机 地址范围。 （1） 划分子网是一个网络内的时，对于其他网络来说还是同一个网络 （2） 划分子网是从网络的主机号借用若干位作为子网号 （3） 凡是从其他网络发送给本网络某个主机的 IP 数据包，仍根据目的 IP 的网 络号找到本网络，再根据子网掩码找到目的子网交付目的主机 10. 有两个 CIDR 地址快 208.128/11 和 208.130.28/22，是否有那个地址快包含了 另一个地址快，说明理由 11. 简述 ARP 的工作过程 （1） 请求获取目的主机的物理地址，主机 A 调用 ARP，请求目的主机 B 的 MAC 地址，ARP 创建一个 ARP 请求数据包并广播，包括源 MAC 地址，源 IP， 目的 MAC 段填写 ffffff-ffffff，目的 IP （2） 向请求物理地址的主机会动解析结果，本网络中所有主机都能收到广播的 ARP 请求数据报，将其中的目的 IP 与自己的比较，若不符合则忽略，否 则产生一个含有自己 MAC 地址的 ARP 应答数据报单播给主机 A，主机 A 收到应道数据报获得主机 B 的 MAC 地址完成解析 12. 当目的主机位于远程网段时，ARP 解析的结果提供何种物理地址 遇上题相似，只是中间一段 MAC 为链路两端的设备的 MAC，源、目的 IP 地 址始终为 A、B 的，若中间路由的 MAC 也不知道要先 ARP 中间路由 源、目的 MAC，源、目的 IP A:AFAC C:CACA A:ACAB C:CFCB B:BCBC C:CBAB 习题三 13. 简述 IP 如何实现对 IP 数据包首部的校验
    发送方先将首部校验和字段设为 0，然后把整个 IP 首部划分为若干个 16 位的 段，反码算数相加后取反，最后写入首部校验和字段。接收方将 IP 首部划分 为若干 16 位的段，反码算数相加后取反，结果若为 0 说明首部为发生变化， 否则认为出错丢弃该数据报。 14. 什么是网络的最大传输单元 MTU？它与 IP 数据包首部中的哪个字段有关系 每种物理网络都规定了自身的最大传输单元 MTU，即 MAC 帧中的数据字段 的最大长度，即 IP 数据报的最大长度，故与 IP 首部的总长度字段有关系 15. 简述严格的源路由与宽松的源路由的异同 （1） 严格的源路由：用于信源预先设定数据报在因特网中传送时所经过的路由 器（入口地址）并记录所有经过的路由（出口地址）即指定数据报的传送 路径并记录传输路径 （2） 用于信源预先制定数据报传送过程中必须经过的关键路由，但这些指定路 由不一定能组成一条完备的路径，只是路径上的关键点 16. IPv6 与 IPv4 相比，有哪些优点 （1） 地址容量大大扩展 （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 （3） 支持即插即用，即自动配置 （4） 数据报首部格式大大简化，减小开销 （5） 加强了对扩展首部和选项部分的支持 （6） 游标记的使用使系统可以为用户提供个性化的网络服务 （7） 认证与私密性提高 （8） 在移动网络和实时通信方面有很多改进 17. 简述移动 IP 的工作原理 习题四 18. 在什么情况下需要发送超时报告 当 TTL 值为 0 以及重组定时器超时 19. 利用 ICMP 如何测试两台主机之间是否可达
    用主机 A Ping 主机 B 20. 在 TCP/IP 中为何要引入 ICMP ICMP 运行在 IP 之上，是 IP 的补充，弥补 IP 的不可靠问题，实现差错控制， 用于反映 IP 数据报传输过程中出现的错误信息并提供管理和状态信息 21. ICMP 与 IP 是什么关系，同上 习题五 22. 试比较直接传递和间接传递的异同 直接传递：信源和信宿都在同一个网络，信息从信源直接传递到信宿的过程 间接传递：信源和信宿不在同一个网络，信息需要经过一些中间环节才能传 递到信宿 信源到信宿信息传递由一个直接传递和零到多个间接传递组成，并且最后一 个传递总是直接传递 23. 试比较距离向量路由选择和链路状态路由选择的异同 距离向量协议根据距离矢量（跳数 hop）来进行路由选择的一个确定最佳路 由的方法，如 RIP 链路状态协议是根据带宽、延迟等指标综合考虑得到一个权值,再根据权值确 定最佳路由的方法,比如 ospf 就是一类链路状态协议 24. 简述 RIP、OSPF 和 BGP 路由选择协议的主要特点 主要特点 网关协议 RIP 内部 路由表内容 目的网， OSPF 内部 目的网， 下一站，距离 下一站，距离 最优通路依据 跳数 算法 距离矢量 传送方式 运输层 UDP 费用 链路状态 IP 数据报 BGP 外部 目的网 完整路径 多种策略 距离矢量 建立 TCP 连接 其他 RIP:简单、效率低、跳数为 16 不可达、好消息传的快，坏消息传的慢 OSPF: 效率高、路由器频繁交换信息，难维持一致性 BGP:规模大、统一度量为可达性. RIP （1） 是一种基于距离向量算法的路由协议，以跳数作为度量标准 （2） 实现简单，适用于小型网络，数据报传送路径上的跳数不大于 15 （3） 路由表定期更新，一般每 30 秒更新一次，并且每台路由器都将自己的路 由表广播到网络中，因此产生的网络流量较大 （4） RIP-1 是有类别的，RIP-2 是无类别路由协议 OSPF （1） 支持服务类型路由 （2） 能够给每个接口指派度量标准 （3） 能够提供负载均衡
    （4） 支持扩展，易于管理 （5） 支持特定主机，特定路由，分类网络路由，无分类网络路由，节省 IP 地 址 （6） 支持多种鉴别机制 （7） 支持多播 （8） 属于无类别路由选择协议 BGP （1） 通过携带自制系统路径信息，可以彻底地解决路由循环问题 （2） 为了控制路由的传播和路由的选择，BGP 为路由附带附属信息 （3） 使用 TCP 作为其传输层协议，提高了协议的可靠性 （4） BGP-4 支持 CIDR （5） BGP 更新时只发送增量路由 （6） 提供了丰富的路由策略 25. RIP、OSPF 和 BGP 报文分别封装在什么协议中进行传输 UDP、IP、TCP 习题六 26. 简述端到端通信的概念 端到端的通信是应用程序之间的通信，进程之间的通信。由一段段点到点信 道组成，建立在点到点协议基础之上。 27. 简述 TCP 和 UDP 的异同点 TCP 面向连接，有确认机制，有排序机制，有重传机制、数据恢复功能，有 流量控制机制，有错误检查机制 有切片功能 UDP 面向无连接，无确认机制，无排序机制，无重传机制、无数据恢复功能， 无流量控制机制，提供有限的错误检查 28. 为什么 TCP 确认报文的丢失不一定引起重传 接收端发送的确认报文段是对前面收到的正确无误数据的确认，同时告诉发 送端自己将要接收的下一个报文段序号值。因为有时会出现在低序号到达之 前，更高序号已经到达的现象（还未重传就收到了对更高序号的确认），所以 低序号的确认报文丢失，也不影响对高序号报文的确认。 29. 简述 TCP 中如何利用滑动窗口机制实现流量控制，如何利用拥塞窗口机制实 现拥塞控制 滑动窗口：发送方的发送缓冲区中的滑动窗口的大小是由接收方通过确认报 文指定，每正确确认一次数据，滑动窗口就滑动一次，进而很好的控制发送 方的最大发送量 拥塞控制： （1） 初始化时，cwnd 拥塞窗口=1，ssthresh 慢开始门限=16 （2） 发送方每收到一个确认报文，慢开始算法 cwnd+1（指数规律增长，即 1248）， 当 cwnd=ssthresh 后，开始拥塞避免算法，cwnd 线性增长（每次都+1）
    （3） 若 cwnd=n 时出现网络超时，则 ssthresh=1/2 ssthresh，cwnd=1，重复上面 的步骤先慢开始算法然后拥塞避免算法 30. 在 TCP 和 UDP 计算校验和的过程中为何引入伪首部 增加校验和的检错能力，检查源、目的 IP 地址的正确性 31. TCP 通过哪些差错检测和纠正方法来保证传输的可靠性 确认、超时、重传、校验和、流量控制 （1） 丢失或受损的报文段：超时确认机制驱动重传 （2） 重复报文段：由于超时重传可能出现重复报文，接收方丢弃重复报文段 （3） 失序报文段：延迟确认，当被确认报文段之前的多有报文段都已经收到才 会送确认报文 （4） 确认报文段丢失：不给予理睬，后面所接收到的确认报文可确认一直到该 报文段中确认号座致命的字节为止的所有字节，丢失确认报文段没有影响 32. 简述 UDP 的特点和应用场合 （1） 无连接的协议 （2） 首部很短，开销很小 （3） 只需要简单数据交换的应用，不需要复杂的可靠性保证机制 （4） 吞吐量不受流量控制算法的调节 （5） 不需要关心数据的差错控制和流量控制 （6） 实时性要求较高但可承受一定的数据错误，如实时语音、视频 （7） 面向无连接，一台服务器可同时向多个客户机传输相同的数据，实现多播 （8） 实现一对多数据发送，广播多播 应用场景：网络文件系统（NFS）、简单网络管理协议（SNMP）、域名系统（DNS）以及简单 文件传输系统（TFTP），路由选择协议（RIP）等。 习题七 33. 简述客户机/服务器模型中客户机程序和服务器程序的特点 服务器程序特点 （1） 一般启动后一直处于运行状态以等待客户机进程的请求 （2） 使用熟知端口便于客户机进程连接请求 （3） 一般拥有较多的系统资源以便及时响应各个客户机进程的请求 （4） 在通信时处于被动的，不需要知道客户机的 IP 地址和端口信息 （5） 可以并行处理多个客户机进程的请求但数目有一定限制 客户机程序特点 （1） 在需要服务器进程的服务时，向服务器进程请求服务并建立通信连接，得 到满足并完成处理后终止通信连接 （2） 使用向系统申请的临时端口，通信完成后释放该端口 （3） 拥有相对较少的系统资源 （4） 在通信时属于主动的，需要事先知道服务器的 IP 地址和端口信息 34. 简述 TCP/IP 中提供的 3 种不同套接字类型的特点 （1） 流套接字：使用 TCP，提供面向连接、可靠的数据传输服务，能实现无差
    错无重复发送，并按序接收。通信必须建立显示连接，适合传输大量数据 但不支持广播和多播 （2） 数据报套接字：使用 UDP，面向无连接的服务，不保证传输的可靠性，不 需要建立显示连接，支持广播多播 （3） 原始套接字：可以读写内核没有处理的 IP 数据报，流套接字只能读取 TCP 的数据，数据报套接字只能读取 UDP 的数据。目的在于避开 TCP/IP 处理 机制，将数据报直接传送到需要它的应用程序，如 ping、ARP 35. IP 多播的主要优点有哪些 能在一台源主机和一组目的主机之间建立单点对多点的网络连接，一台源主 机给多个目的主机传输相同的数据只需要发送一份数据报，提高数据传送效 率，减少骨干网络出现拥塞的可能，较好的解决了单点发送多点接收的问题。 36. 简述多播协议体系结构 多播源把数据报发送到特定多播组，只有属于该多播组的成员才能接收到数 据报，并且组成多播组的成员不限于在同一网络。因特网上的主机可以通过 网际组管理协议加入某个多播组中，也可以动态离开该组。相关路由器将跟 踪这种关系并形成一条到达多播组中每个成员的无回路路径。一旦多播数据 报传递到某多播路由器，它将根据多播组的组成信息将数据报转发给每一个 多播成员。 前提条件： （1） 主机的网络接口支持多播 （2） 有一套用于加入、离开、查询的组网管理协议如 IGMP （3） 有一套 IP 地址分配策略，将 IP 多播地址映射为 MAC 地址 （4） 支持 IP 多播的应用软件 （5） 所有介于多播源和接收者之间的路由器等设备均需支持多播 习题九 37. 在 DNS 中，递归解析和反复解析有何不同 递归解析：要求 DNS 服务器一次性完成由域名到 IP 地址的转换，一次性提供 最终结果。DNS 服务器收到请求后，若它本身就是授权服务器则查询其存储 的域名空间信息并给出相应；否则，则将请求转发给另一个 DNS 服务器（父） 知道请求最终被响应，再主机将响应信息返回给客户机 反复解析：要求客户机本身通过反复寻求 DNS 服务器的服务来获取最终的解 析结果。DNS 服务器收到请求后，若能给出解析结果则向客户机返回最终结 果，否则向客户机提供其认为能够给出解析结果的 DNS 服务器的 IP 地址。客 户机收到 IP 地址后再向其所对应的 DNS 服务器发送请求直到获得最终结果。 38. 简述 DNS 是如何实现 IP 地址到域名的反向解析 DNS 在域名空间设置 in-addr.arpa 的特殊域专门用于反向解析。反向解析将 IP 地址的字节颠倒过来，构成方向解析的名字空间 39. 简述 Telnet 的工作原理，Telnet 协议实现过程中为何要引入网络虚拟终端 工作原理
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