2017-2018《计算机网络》期末考试
二、概念题（30分）
1. Describe the hidden station problem and exposed station problem.
（1）隐藏节点与隐藏终端 隐藏节点（如图1.1）是指在接收接点的覆盖范围内而在发送节点的覆盖范围外的节点。具体来说即在无线网络中，A节点可以被B节点看到，但是却不能被与B节点通信的C节点看到，那么A节点对于C节点来说就是一个隐藏节点。在这种情况下，A&C不会感知到对方，但都可以向B传输数据，来自A&C的数据就会在B处碰撞，造成数据丢失，网络性能下降。 这样因为传送距离发生误判的问题称为隐藏节点问题。
图1.1 隐藏节点图示
隐藏终端又可以分为隐发送终端和隐接收终端两种。在单信道条件下，隐发送终端通在发送数据报文前的控制报文握手来解决。但是隐接收终端问题在单信道条件下无法解决。
当A要向B发送数据时，先发送一个控制报文RTS（request to send）;B接收到RTS后，以CTS(clear to send)控制报文回应；A收到CTS后才开始向B发送报文，如果A没有收到 CTS，A认为发生了冲突，重发RTS,这样隐发送终端C能够听到B发送的CTS，知道A要向B发送报文，C延迟发送，解决了隐发送终端问题。
对于隐接收终端，当C听到B发送的CTS控制报文而延迟发送时，若D向C发送RTS控制报文请求发送数据，因C不能发送任何信息，所以D无法判断时RTS 控制报文发生冲突，还是C没有开机，还是C时隐终端，D只能认为RTS报文冲突，就重新向C发送RTS。因此，当系统只有一个信道时，因C不能发送任何信息，隐接收终端问题在单信道条件下无法解决。
(另一种解释：可以用RTS和CTS的控制封包来避免碰撞。在传输之前，传送端先传送一个RTS封包，告知在传送端传送范围内所有节点不要有任何传送操作。如果传送端目前是
空闲的，则响应CTS封包，进而传输数据。此办法有效解决隐藏节点问题。)
（2）暴露节点与暴露终端
暴露节点（如图1.2）是指在发送接点的覆盖范围内而在接收节点的覆盖范围外的节点。
如图所示，A&D不在彼此的传送范围内，当B向A传送数据时，C不能传送数据给D，因为C检测到B正在传送数据，认为会影响B的传送，但事实上C可以传送数据到D，因为D不在B传送范围内。
暴露终端因听到发送节点的发送而可能延迟发送。但是，它其实是在接收节点的通信范围之外，它的发送不会造成冲突，这就引入了不必要的时延。
暴露终端又可以分为暴露发送终端和暴露接收终端两种。在单信道条件下，暴露接收终端问题是不能解决的，因为所有发送给暴露接收终端的报文都会产生冲突；暴露发送终端问题也无法解决，因为暴露发送终端无法与目的节点成功握手。
2. List the main methods to avoid collision in the CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) protocol.
(1) 设备发送数据前,先监听无线链路状态是否空闲，若检测到信道空闲，则需要再等待一段时间DIFS。这是因为考虑到可能有其他的站有一高优先级的帧要发送；如有，就要让高优先级帧先发送。并且各个设备的等待时间是分别随机产生的，因此很大可能有所区别，由此可以減少冲突的可能性。
之后还要进入争用窗口，并计算随机退避时间，以便再次重新试图接入到信道。这样做就减少了发生碰撞的概率。
（2）RTS-CTS握手。设备发送帧前,先发送一个很小的RTS(Request To Send)帧给目标 端,等待目标端回应CTS(Clear To Send)帧后才开始传送。此方式可以确保接下来传送数据时,其他设备不会使用信道以避免冲突。由于RTS帧与CTS帧长度很小,使得整体开销也较小。
3. List the main QoS(Quality of Service) parameters and approaches for good QoS.
QoS参数包括优先级别、延时级别、可靠性级别、峰值吞吐量级别、平均吞吐量级别。 获得好的QoS方法：
（1）流量整形 Traffic Shaping
（2）常用算法：漏桶算法:提供一个缓存,使数据均匀发送,但是不能应对需要突发的情况。 令牌算法：随着时间流逝，系统按照恒定1/QPS时间间隔往桶里加入令牌， 桶满了就不加了。如果新请求来临，就各自拿走一个令牌，没有 可拿的就阻塞或拒绝服务。好处是可以方便改变速度，应对突发 特性的流量。 （3）分组调度 Packet Scheduling：为了在不同的业务流之前划分路由器/链路资源，采用队列——公平队列：加权公平队列 WFQ（Weighted Fair Queueing） （4）控制接入流量，保证一定的带宽与延迟。
（5）综合服务 Integrated Services：为每个流设计QoS；处理组播流量；接受RSVP（资源保存协议）
（6）差异化服务 Differentiated Services：设计具有不同类别的QoS
4. Describe the working principle of link state routing algorithm.
链路状态选路算法的工作原理如下：
（1）在参与链路状态选路的路由器集合中，每个路由器都需要通过某种机制来了解自己所连接的链路及其状态。
（2）各路由器都能够将其所连接的链路的状态信息通知给网络中的所有其他路由器，这些链路信息包括链路状态、费用以及链路两端的路由器等。
（3）链路状态信息的通过链路状态分组（LSP）来向整个网络发布。一个LSP通常包含源路由器的标识符、相邻路由器的标识符，以及而知之间链路的费用。每一个LSP都将被网络中的所有的路由器接收，并用于建立网络整体的统一拓扑数据库。由于网络中所有的路由器都发送LSP，经过一段时间以后，每一个路由器都保持了一张完整的网络拓扑图，再在这个拓扑图上，利用最短通路算法（例如Dijkstra算法等），路由器就可以计算出从任何源点到任何目的地的最佳通路。
这样，每一个路由器都能够利用通路最短的原则建立一个以本路由器为根、分支到所有其他路由器的生成树，依据这个生成树就可以很容易地计算出本路由器的路由表。
5. Compare the UDP(User Datagram Protocol) and TCP(Transmission Control Protocol) by listing at least two differences between them.
（1）TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是面向非连接的，即发送数据之前不需要建立连接
（2）TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
（3）TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的 （4）每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
（5）TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
（6）TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
6. Describe the main functionality of DNS(Domain Name System).
DNS即是域名解析，是通过主机名最终得到该主机名对应的IP地址的过程。
每个IP地址都可以有一个主机名，主机名由一个或多个字符串组成，字符串之间用小数点隔开。有了主机名，就不要死记硬背每台IP设备的IP地址，只要记住相对直观有意义的主机名就行了。这就是DNS协议的功能。
在解析域名时，可以首先采用静态域名解析的方法，如果静态域名解析不成功，再采用动态域名解析的方法。可以将一些常用的域名放入静态域名解析表中，这样可以大大提高域名解析效率。
三、综合题（10分）
1. In an IPV4 network, instead of using 16 bits for the network part of a class B address in which 2 bits are used to specify address type, 18 bits are used now. How many class B networks would there be now?
2^16
2. If the above class B networks are further partitioned into sub-networks and each sub-network should have addresses enough for 512 hosts, how may sub-networks would there be?
设主机号需要位数为n位：(2^n-2)>512 则n=10
主机地址位=32-18-10=4 所以，应该有2^4=16个子网。
具体计算原理见下文：
IP地址是一个32位的二进制数，由四个八位字段组成。每个IP地址包括两部分：一部分为网络标识，一部分为主机标识。
A类地址前8位为网络标识。后24位为主机标识。网段与主机数的计算方法如下： A类网段计算：
根据规定，A类地址的网络标识必须以“0”开头。那么其网段数应该为0XXXXXXX．YYYYYYYY．YYYYYYYY．YYYYYYYY即后面有七位数字，因为是二进制数，所以网段数应该为：
2^7，即2的7次幂个网段，等于128，即网段应该是0—127之间。 A类主机数计算：
因为后面24位是主机标识，所以主机数应该是2^24，即2的24次幂 2^24=16777216，扣除两个保留地址后，主机最大数应该是16777214个。
综上所述，A类IP地址范围应该是：1.0.0.1~127.255.255.25（其中红色的为网络标识，绿色为主机标识）
B类网段计算：
根据规定，B类地址的网络标识必须以“10”开头。那么其网段数应该为10XXXXXX．XXXXXXXX．YYYYYYYY．YYYYYYYY即后面有14位数字，因为是二进制数，所以网段数应该为：
2^14，即2的14次幂个网段，等于16384，所以B类网络可以有16384个网段。 而转换成十进制后， IP地址的第一个小数点前的数字区间应该是多少呢？因为第一段是10XXXXXX，所以应该是2^6个，即2的6次幂，等于64个。B类网段应该是从128开始， 所以128+64-1=191.即十进制IP的第一段数字是在128—192之间。 B类主机数计算：
因为后面16位是主机标识，所以主机数应该是2^16，即2的16次幂 2^16=65536，扣除两个保留地址后，主机最大数应该是65534个。
综上所述，B类IP地址范围应该是：128.0.0.1~191.255.255.254（其中红色的为网络标识，绿色为主机标识）
C类网段计算：
根据规定，C类地址的网络标识必须以“110”开头。那么其网段数应该为 110XXXXX．XXXXXXXX．XXXXXXXX．YYYYYYYY即后面有21位数字，因为是二进制数，所以网段数应该为：
2^21，即2的21次幂个网段，等于2097152，所以C类网络可以有2097152个网段。 而转换成十进制后，IP地址的第一个小数点前的数字区间应该是多少呢？因为第一段是110XXXXX，所以应该是2^5个，即2的5次幂，等于32个。C类网段应该是从192开始，所以192+32-1=223.即十进制IP的第一段数字是在192—223之间。 C类主机数计算：
因为后面8位是主机标识，所以主机数应该是2^8，即2的8次幂 2^8=256，扣除两个保留地址后，主机最大数应该是254个。
综上所述，C类IP地址范围应该是：192.0.0.1~223.255.255.254（其中红色的为网络标识，绿色为主机标识）
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