互联网理论的作业
互联网理论的作业
第一章 概论作业
1. 什么是协议，什么是算法？
- 协议：协议是计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式所代表的意义。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。
- 算法：算法是解决问题的步骤，算法通过有限的步骤，解决特定的问题。
2. 在20世纪60年代，为什么共享计算资源是最重要的？当万维网出现时，因特网应用发生了什么转变 ？
在20世纪60年代，因为计算机硬件设备的限制，计算资源十分珍贵，所以共享计算资源是最重要的。当万维网出现时，计算机互联成为了非常便利的事情，所以数据交换成了因特网应用的主要功能。
3. 简述互联网的报文模式和流模式，和建立“连接”有什么关系？
报文模式是面向非连接的，流模式是面向连接的。所以，使用报文模式发送数据包，主机之间不需要建立连接，使用流模式发送数据，则要进行连接的建立。
4. 什么是点对点通信，什么是端到端通信，在互联网中分别用什么协议完成？
- 点到点协议针对数据链路层或网络层来说的，负责直接相连的两个节点之间的通信，一个节点接收到了数据包，就把它发送到相邻的下一个节点上，就是点对点通信。因为点对点通信在网络层，所以由IP协议完成。
- 端到端协议针对传输层来说的，负责把数据从发送端传输到接收端，其中会跨越很多个结点，端到端通信建立在点对点通信的基础上。因为端到端通信在传输层，所以由TCP或者UDP协议完成。
5. 学习观看中国大学视频公开课《信息社会传奇：计算机网络》1、2、6讲（http://www.icourses.cn/viewVCourse.action?courseCode=10574V002），浅谈人类社会发展和信息网络的关系。
人类文明发展过程先后经历了农业革命和工业革命，现在已经进入信息革命时代。农业革命是通过技术提高农作物等生产效率，逐步提高和保障人类的温饱问题；工业革命也是通过技术提高工业消费品等生产效率，满足人类物质生活品质提高的问题；信息革命还是通过技术来提高人类精神生活品质。农业革命和工业革命主要是解决物质生产和交流的效率问题，信息革命主要是解决知识生产和交流的效率问题。互联网已经融入社会生活和生产的方方面面，深刻改变了人们的生产和生活方式。互联网对传统行业形态的改变非常显著，强烈影响着国家的政治和经济发展，对文化与价值观念甚至语言的演变同样具有巨大影响。互联网的发展推动了文化的传播乃至占领。语言的演变以前所未有的速度加快。放眼当今世界，正是凭借对网络空间的掌控，一些经济文化大国通过对本民族文化和价值观念的宣扬与传播，悄然侵蚀着他国的传统文化。
互联网将改变传统行业的形态，而传统行业自身又很难产生出适应互联网特点的新机制。网络购物不是百货大楼发起的；新媒体的出现不是源自于传统纸媒体；数码相机的广泛使用不是卡达公司的本意；数字出版不是传统出版社的强项；互联网金融业不是传统银行的发明；MOOC的发展也不会是以传统大学为主。互联网对人类文明的影响将不断提升，第一阶段为信息互联，主要是解决人类知情权的平等；第二阶段为消费互联，为人类的物质生活需求提供方便；第三阶段为生产互联，服务于人类就业和事业发展；第四阶段为智慧互联，帮助人类实现对知识和精神生活的追求；最终发展成为生命互联，满足人类健康长寿的愿望。
2.1 NAT作业
1. 说明为什么NAT使用能大大节省因特网地址？
NAT协议是网络地址转换协议，在路由器上安装这个协议，就可以保证它至少有一个有效的外部IP地址，而其他主机可以使用本地地址，当主机需要通信的时候，在NAT路由器上将本地地址转换成外部IP地址即可，这样就节省了IP地址。
2. 说明NAT是否是网络协议，为什么？
NAT不是网络协议，因为NAT协议不参与信息的交换，它只负责将本地的主机地址转换成可以连接到互联网的IP地址。
3. 说明一个有数百台PC的学校校园网只申请到6个因特网IP地址，如何访问因特网和外部访问学校官网。
这些主机可以分成6组，分别对于6个IP地址，给每台主机配置一个私有地址，然后通过NAT协议转换后，用其中一个因特网IP地址连接到因特网。当外部访问学校的官网时，定位到官网服务器所在的主机，连接到那台主机。
4. 简述NAPT实现同一IP地址的负载均衡的原理。
外网到内网服务器的访问，表的静态记录项，通过服务端口区分不同服务器的访问。当接受外部主机的请求时，根据已有的NAPT表，把全局地址翻译成不同的内部地址，建立与内部多台主机的连接。
2.2 DHCP作业
1. 请简述自举配置协议BOOTP要解决什么问题？
路由器、计算机等开始工作时都要经过初始化参数设置或配置的过程。
协议没有配置前，用什么协议交互数据？
在不知道路由器地址前，怎样和路由器通信呢？（怎样获取地址掩码、默认网关地址 ？）
2. 请简述DHCP 协议在BOOTP基础上主要改进了什么？
BOOTP 在工作前需要在服务器上配置相关主机参数数据库，且是固定设置值， 只能满足小区域固定 IP 配置的 PC 静态接入网络要求。但对大区域和不固定 IP 配置的用户就无法满足。DHCP在 BOOTP 基础上扩展改进，提出自动获取 IP 地址分配机制，实现即插即用的联网。
3. 请列出在使用BOOTP协议前，一台计算机在利用网络启动之前，必须在本地需要具有什么协议与参数。
需要ICMP协议，需要MAC地址，然后通过报文获取主机IP地址，以及地址掩码，还有默认路由。
4. 比较使用绑定方案地址分配协议和DHCP动态地址分配协议，哪个更适用于广域网？
DHCP动态地址分配协议更适合广域网。DHCP对计算机入网的动态配置信息，不需要管理员对配制数据库的修改。DHCP首先随机广播发送发现报文，减少冲撞，在确认DHCP服务器后再发送请求报文；而且通常对获取的DHCP服务器地址在系统中永久保存，以后单播请求，可大大减少网络业务量。
2.3 路由协议作业 1
1. 路由器中路由协议和路由算法各自完成什么作用？
- 路由协议是一种指定数据包转送方式的网络协议，路由器通过路由表来转发接收到的数据。路由协议指定转发策略，减少网络管理员工作量，并且管理、维护路由表。路由协议可以让路由器自动学习到其他路由器的网络，并且网络拓扑发生改变后自动更新路由表。
- 路由算法是提高路由协议功能，尽量减少路由时所带来开销的算法，在出现不正常或不可预见事件的情况下必须仍能正常处理。
2. 什么是跳数？RIP协议为什么将最大跳数设为16？
跳数是到达目的网络经过的路由器数。RIP路由协议设置最大跳数为16跳是因为可能形成环路。
3. RIP协议工作的基本思想，主要问题在那里？
“坏消息传得慢”，故障或网络变化时，收敛速度慢。
由于目前因特网非常大，如每个路由器的路由表知道所有网络的可达方式，完成路由器间很大量的的信息交换、大表的路由计算是不现实的。
4. 目前网络路由协议主要考虑的哪些要素？
- 目前因特网非常大，路由表不能太长；
- 路由选择的可扩展性问题，需要找到路由协议和路由表中存储的记录项规模的有效方法；
- IP地址利用问题，确保IP地址空间不会过快消耗完。
2.3 路由协议作业 2
1. 简述互联网为什么要定义自治域AS，解释为什么要分层路由。
- 自治域将整个计算机网络分成了很多个小的网络，这样在这些自治域内部，只需要保证内部的主机的IP地址唯一就可以了，不必让每一台主机都有因特网的IP地址，节省了IP地址。
- 每一层路由都执行不同的功能，这样方便管理和维护。
2. RIP与OSPF协议主要特点，各自处理的自治域规模一般多大？
- RIP是基于距离矢量算法的路由协议，而OSPF是基于链路状态算法的路由协议。RIP非常适合小型网络，它易于理解和配置，同时几乎所有路由器都支持它。但是 RIP的跳数限制为16，超出该距离则无法访问，限制了网络的规模。OSPF为了弥补RIP的缺点，但是当网络中添加了更多路由器时，它无法扩展。而OSPF缺乏可扩展性使其不适合在Internet上进行路由。
- RIP的跳数最多为16跳，但是OSPF则没有限制。
3. 简单说明IGP和EGP协议主要区别。
- BGP一般用于大型网络，可容纳的路由信息更多；而IGP协议，对于路由条目的存储量是有限的；
- IGP是内部网关协议，在AS内部实现路由信息的交换；BGP是边界网关协议，在AS之间实现路由信息的交换；
- IGP的设计重点是对路由的学习与交换，发现路由等，而BGP的设计，主要是为了控制路由的传播，即进行路径选择，BGP有丰富的选路策略，与其说BGP是一个路由协议，倒不如说BGP是一个路径选择协议；
4. 简述自治域划分与因特网主干网、区域ISP和用户接入网的关系。
- 因特网主干网只能转发数据包，它们不直连终端。
- 自治域划分将自治域分成了多个自治域，每个自治域都有不同的功能。
- 区域ISP是服务提供商，对IP地址进行管理。
- 用户接入网是相对主干网来讲的，它们直连用户终端。
5. BGP协议是否一定能提供最佳路径，为什么？
BGP协议不是一定提供最佳路径，BGP协议是路向量路由协议，这是因为BGP在发布到一个目的网络的可达性的同时，包含了在IP分组到达目的网络过程中所必须经过的AS的列表，不一定是最佳的。
6. 简述因特网的实际结构和特点，试中国因特网可能的基本组成结构。
ChinaNet 是国内计算机互联网名副其实的骨干网。ChinaNet 骨干网的拓扑结构分为核心层和大区层。核心层由北京、上海、广州、沈阳、南京、武汉、成都和西安8个城市的核心节点组成，提供与国际Internet互联,以及大区之间的信息交换通路。北京、上海、广州三个核心层节点各设两台国际出口路由器与国际互联网相联。