南开大学软件学院2021年秋季学期研究生计算机网络课程(复习)

这篇博客详述了计算机网络的重要概念,从ARPANET的核心问题到P2P网络的类型。内容涵盖网络拓扑、IP协议、IPv4与IPv6的区别、路由算法与协议、TCP/UDP特性、DNS解析过程以及P2P文件传输原则。深入探讨了移动IP的设计目标、QoS问题和不同类型的P2P网络结构及其优缺点。

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一、ARPANET核心解决的问题是什么?

ARPANET研究的核心:通信网络方案的设计两个基本问题:

  • 网络拓扑结构:分布式网络结构
  • 数据传输方式:分组交换

二、不同的拓扑结构的特点?

  • 集中式网络结构(唯一中央交换节点):所有节点都与中央交换节点相连,所有数据都要发给中央节点,再通过它发送到目的节点。如果中央节点受到损坏或工作不正常,所有通信就会完全中断
  • 非集中式网络结构(多个中央交换节点):使用了若干个中央节点,相当于许多集中式网络连接起来,固有的缺点仍然无法避免。
  • 分布式网络结构(无中央交换节点):网络中每个节点都与若干个邻节点连接,从而形成网状结构。每个节点可以通过多条路由去发送和接收数据。这样,当网络中某一个或几个节点损坏时,还有其他路由可以使用。显然,这是一种高度分布容错的网状结构设计方案。

三、分层模型和硬件之间的对应关系,想扩展需要修改哪些层次?

如果计算不需要连入Ethernet网,那么这台PC可以在自身的操作系统控制下完成单机环境下的各种应用,这台PC不必配置网卡,单机操作系统不需要有执行传输层TCP/UDP协议的软件;不需要有执行网络层IP协议的软件,不需要分配IP地址;不需要有执行MAC协议的硬件和软件,不需要使用MAC地址。

如果计算机需要连入Ethernet网,那么这台PC的操作系统必须增加能够执行传输层TCP/UDP协议的软件,也需要增加执行网络层IP协议的软件,需要分配IP地址。同时,必须在这台PC的扩展槽中插上一块具有全球唯一MAC地址的Ethernet网卡,通过符合10BASE-T协议标准的RJ-45网卡接口与非屏蔽双绞线接入到Ethernet网交换机,连入Ethernet网中。当然,还需要在操作系统中配置相应的Ethernet网卡驱动程序。 

四、三网融合是什么?

  • 光以太网技术的发展促进了计算机网络的三网融合:广域网,城域网,局域网
  • 互联网的应用促进了计算机网络,电信网,广播电视网的三网融合

五、IP协议的主要特点

  • IP协议是一种无连接、不可靠的分组传送服务的协议
  • IP协议时点到点的网络层通信协议
  • IP协议需要屏蔽互联的网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异性

六、IPv6的主要特点

  • 新的表头格式
  • 巨大的地址空间
  • 有效地分级寻址和路由结构
  • 有状态和无状态的地址自动配置
  • 内置的安全机制
  • 更好地支持QoS服务

七、IPv4与IPv6报头结构的比较

 八、路由器对IPv4与IPv6报文转发过程的比较

IPv4:

  1. 检查版本号是否为4;
  2. 检查报头长度是否正确;
  3. 检查头校验和是否正确;
  4. 检查TTL生存时间是否为0;
  5. 检查是否有选项字段,如果有则进行相应的处理;
  6. 根据源地址和目标地址在路由表中进行查询,确认下一跳的IPv4的地址;
  7. 确认转发路径后,根据下一个通过的网络的最大传输单元来决定是否拆分报文;
  8. 拆分完成之后重新检查头校验和
  9. 转发报文;

IPv6:

  1. 检查版本号是否为6;
  2. 检查跳数限制HL是否为0;
  3. 检查载荷长度是否正确;
  4. 处理下一个报头字段;
  5. 进行路由选择;
  6. 确认转发路径之后,如果报文长度大于最大传输单元MTU,则丢弃报文,向源节点发送ICMPv6“报文过大”报文;

 九、IPv4地址类型

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