习题四
1、 什么是计算机网络？计算机网络发展经过了哪几个阶段？ 答：是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
第一阶段 （以单计算机为中心的联机终端系统） 特点：
计算机网络主要是计算机技术和信息技术相结合的产物,它从20世纪50年代起步至今已经有50多年的发展历程,在20世纪50年代以前,因为计算机主机相当昂贵,而通信线路和通信设备相对便宜,为了共享计算机主机资源和进行信息的综合处理,形成了第一代的以单主机为中心的联机终端系统.
在第一代计算机网络中,因为所有的终端共享主机资源,因此终端到主机都单独占一条线路,所以使得线路利用率低,而且因为主机既要负责通信又要负责数据处理,因此主机的效率低,而且这种网络组织形式是集中控制形式,所以可靠性较低,如果主机出问题,所有终端都被迫停止工作.面对这样的情况,当时人们提出这样的改进方法,就是在远程终端聚集的地方设置一个终端集中器,把所有的终端聚集到终端集中器,而且终端到集中器之间是低速线路,而终端到主机是高速线路,这样使得主机只要负责数据处理而不要负责通信工作,大大提高了主机的利用率
第二阶段（以通信子网为中心的主机互联） 特点：
随着计算机网络技术的发展,到20世纪60年代中期,计算机网络不再极限于单计算机网络,许多单计算机网络相互连接形成了有多个单主机系统相连接的计算机网络, 这样连接起来的计算机网络体系有两个特点:
①多个终端联机系统互联，形成了多主机互联网络 ②网络结构体系由主机到终端变为主机到主机
后来这样的计算机网络体系在慢慢演变,向两种形式演变,第一种就是把主机的通信任务从主机中分离出来,由专门的CCP(通信控制处理机)来完成,CCP组成了一个单独的网络体系,我们称它为通信子网,而在通信子网连基础上接起来的计算机主机和终端则形成了资源子网,导致两层结构体现出现.第二种就是通信子网逐规模渐扩大成为社会公用的计算机网络,原来的CCP成为了公共数据通用网.
第三阶段（计算机网络体系结构标准化） 特点：
随着计算机网络技术的飞速发展,计算机网络的逐渐普及,各种计算机网络怎么连接起来就显得相当的复杂,因此需要把计算机网络形成一个统一的标准,使之更好的连接,因为网络体系结构标准化就显得相当重要,在这样的背景下形成了体系结构标准化的计算机网络. 为什么要使计算机结构标准化呢,有两个原因,第一个就是因为为了使不同设备之间的兼容性和互操作性更加紧密.第二个就是因为体系结构标准化是为了更好的实现计算机网络的资源共享,所以计算机网络体系结构标准化具有相当重要的作用 2、 计算机网络的基本功能是什么？
答：计算机网络的基本功能是数据通信和资源共享。 3、 简述计算机网络的四大组成部分？
答：计算机网络主要由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议四大部分组成。 计算机系统是网络的基本模块，为网络内的其它计算机提供共享资源；
数据通信系统是连接网络基本模块的桥梁，它提供各种连接技术和信息交换技术；
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网络软件是网络的组织者和管理者，在网络协议的支持下，为网络用户提供各种服务。 计算机网络也是由网络硬件系统和网络软件系统组成。
网络硬件系统：主要包括有：网络服务器、网络工作站、网络适配器、传输介质等。
网络软件系统：主要包括有：网络操作系统软件、网络通信协议、网络工具软件、网络应用软件等。计算机网络分成通信子网和资源子网两部分。通信子网的功能：负责全网的数据通信；
4、 国际标准化组织的七层协议的全称是什么？简述第一层到第七层的功能。
国际标准化组织ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构----七层参考模型，叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection，OSI)。OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型，他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。 OSI的7层从上到下分别是 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层 其中高层，既7、6、5、4层定义了应用程序的功能，下面3层，既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。下面我给大家介绍一下这7层的功能： （1）应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。 （2）表示层：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASII等。 （3）会话层：他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。 （4）传输层：这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。 （5）网络层：这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等。 （6）数据链路层：他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的歌种介质有关。示例：ATM，FDDI等。 （7）物理层：OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：Rj45，802.3等。
5、 简述计算机网络的分类。
网络类型的划分标准各种各样，但是从地理范围划分是一种大家都认可的通用网络划分标准。按这种标准可以把各种网络类型划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。 6、 请列出目前无线局域网所使用的标准和它们支持的速率。 IEEE 802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，播在2.4GHz）。 IEEE 802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，播在5GHz）。 IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s播在2.4GHz）。
IEEE 802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）。 IEEE 802.11d，根据各国无线电规定做的调整。
IEEE 802.11e，对服务等级（Quality of Service, QoS）的支持。
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IEEE 802.11f，基站的互连性（IAPP，Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批准撤销。
IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，播在2.4GHz）。
IEEE 802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）。
IEEE 802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充。. IEEE 802.11j，2004年，根据日本规定做的升级。 IEEE 802.11l，预留及准备不使用。
IEEE 802.11m，维护标准；互斥及极限。
IEEE 802.11n，更高传输速率的改善，支持多输入多输出技术（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。
IEEE 802.11k，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。
IEEE 802.11p，这个通讯协定主要用在车用电子的无线通讯上。它设定上是从IEEE 802.11来扩充延伸，来符合智慧型运输系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）的相关应用。 IEEE 802.11ac，802.11n的潜在继承者,更高传输速率的改善，当使用多基站时将无线速率提高到至少1Gbps，将单信道速率提高到至少500Mbps。使用更高的无线带宽(80MHz-160MHz)(802.11n只有40MHz),更多的MIMO流(最多8条流),更好的调制方式(QAM256)。目前是草案标准(draft)，预计正式标准于2012年晚些时间推出。Quantenna公司在2011年11月15日推出了世界上第一只采用802.11ac的无线路由器。Broadcom公司于2012年1月5日也发布了它的第一支支持802.11ac的芯片。
7、 局域网的特点是什么？列举在家庭搭建一个局域网所需要的最少材料清单（不要数量，
只列出名称即可）。
答：局域网的特点：为一个单位所有,范围小,数目有限。 家庭搭建一个局域网所需要的最少材料清单 路由器： 交换机
网线：纯铜，1000M 680以上（305M长），各地区价格有差异。 水晶头：要金手指镀金层厚点的，1.5-2元一个 （1.无线路由器
2.无线网卡（功率与主机到路由器的距离相匹配）
在家里搭建无线局域网是最省事的！可以省去牵线的麻烦，只要安装巧妙，效果不会比有线连接差多少。）
8、 以太网的介质访问控制方式是什么？试简要回答其工作流程。
答：以太网的介质访问控制（MAC）技术称为：载波监听多路存取和冲突检测（CSMA／CD），下面我们分步来说明其原理：
1、载波监听：当你所在的网站（包括服务器和工作站）要向另一个网站发送信息时，先监听网络信道上有无信息正在传输，信道是否空闲。
2、信道忙碌：如果发现网络信道正忙，则等待，直到发现网络信道空闲为止。 3、信道空闲：如果发现网络信道空闲，则向网上发送信息。由于整个网络信道为共享总线结构，网上所有网站都能够收到你所发出的信息，所以网站向网络信道发送信息也称为“广播”。但只有你想要发送数据的网站识别和接收这些信息。
4、冲突检测：网站发送信息的同时，还要监听网络信道，检测是否有另一台网站同时在发送信息。如果有，两个网站发送的信息会产生碰撞，即产生冲突，从而使数据信息包被
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破坏。 5、遇忙停发：如果发送信息的网站检测到网上的冲突，则立即停止该此网络信息发送，并向网上发送一个“冲突”信号，让其它网站也发现该冲突，从而摈弃可能一直在接收的受损的信息包。
6、多路存取：如果发送信息的网站因“碰撞冲突”而停止发送，就需等待一段时间，再回到第一步，重新开始载波监听和发送，直到数据成功发送为止。
以太网规范具体规定了如何在临近的物理区域，即局域网内，实现计算机之间的数据传送。如果希望将一台计算机接入局域网成为整个网络的一部分，该计算机需要具备一个用于分割和包装数据的网络接口以及一个用于连接线缆的连接端口。连接端口一般被集成到系统的主板上或做为内置网卡将数据发送到网络上，同时接收来自网络上其它计算机的数据。 以太网不仅仅是一种硬件规范，同时它还是一种通讯协议，可以控制如何在相互连接的计算机中传送数据。通过以太网技术连接的计算机首先把需要发送的信息分割成小的许多小的数据包，然后再通过网线发送出去。我们可以把数据包想象为一个个的行李箱，加上标签之后，通过运输通经发送到不同的目的城市。除了需要传送的信息之外，数据包中还包含用于指定接收方的目标地址和用于标明发送方的源地址。
以太网接口使用一种被称为 Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection即CSMA/CD（载波监听多路存取和冲突检测） 的协议发送数据包。该协议为避免多台计算机同时发送数据所造成的数据丢失和网络阻塞，规定在任意时刻内网络上只能有一台计算机向外发送数据，每一台计算机在发送数据之前必须等待网络上的空闲间隔时间。当一个被发送出的数据包到达接收方时，发送方会收到确认信息，然后等待下一次网络空闲时间发送下一个数据包。所有在数据包传输路径上的设备都会读取数据包内的目标地址，以判断是否接收数据包或继续转发数据包。
(1)工作站要发送数据时,先侦听信道是否有载波,如果有,表示信道忙,则继续侦听,直至检测到空闲,立即发送数据; (2)在发送数据过程中进行冲突检测,如果在冲突窗口内没有发生冲突,则表示数据发送成功,否则立即停止发送,并采用二进制指数回退算法,等待一个随机时间后在重复发送过程;
(3)对于接收方,则根据数据包的校验和正确与否和物理地址是否为自己来决定是否将数据交给上层协议。
9、 什么是MAC地址？MAC地址的编码方式是什么？
答：MAC（Media Access Control或者Medium Access Control）地址，意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责 IP地址，第二层数据链路层则负责 MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。MAC地址是网卡决定的，是固定的。MAC（Media Access Control, 介质访问控制）MAC地址是烧录在Network Interface Card(网卡,NIC)里的.MAC地址,也叫硬件地址,是由48比特长(6字节),16进制的数字组成.0-23位是由厂家自己分配.24-47位,叫做组织唯一标志符(organizationally unique ，是识别LAN（局域网）节点的标识。其中第40位是组播地址标志位。网卡的物理地址通常是由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM（一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写），它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址。
也就是说，在网络底层的物理传输过程中，是通过物理地址来识别主机的，它一般也是全球唯一的。比如，著名的以太网卡，其物理地址是48bit（比特位）的整数，如：44-45-53-54-00-00,以机器可读的方式存入主机接口中。以太网地址管理机构(除了管这个外还管别的)（IEEE）（IEEEE：电气和电子工程师协会）将以太网地址，也就是48比特的不同组合，分为若干独立的连续地址组，生产以太网网卡的厂家就购买其中一组，具体生产时，逐个将唯一地址
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