《计算机网络技术》第三章课后习题答案（全）
1.网络协议包括的三要素是什么？
答： 语法、语义和时序关系。
2.在计算机网络中使用分层的思想有哪些好处？
答： （1）各层次之间可相互独立；
（2）有较强的灵活性，便与实现和维护；
（3）分层的思想有利于标准化。
3.什么是网络体系结构？网络体系结构研究的对象是什么？
答： 层次和协议的集合构成了网络的体系结构。体系结构研究的是网络系统各部分的组成及其相互关系。
4.简述OSI参考模型的层次划分。
答：OSI参考模型将整个网络的通信功能分为7层，由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层（运输层）、会话层、表示层和应用层。每一层都有特定的功能，并且上一层利用下一层的功能所提供的服务。
5.简述OSI参考模型的物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的主要功能。
答：物理层：在传输介质上实现无结构比特流传输。
数据链路层：实现在相邻节点之间的数据可靠而有效地传输。
网络层：数据转发与路由。
传输层：复用/解复用（区分发送和接收主机上的进程）、端到端的可靠数据传输、连接控制、流量控制和拥塞控制机制等。
应用层：为用户提供了一个应用网络通信的接口。
6.OSI参考模型的服务原语有哪些类型？各种类型原语的功能是什么？
答：请求：用户实体请求服务做某种工作。
指示：用户实体被告知某件事发生。
响应：用户实体表示对某件事的响应。
确认：用户实体受到关于它的请求的答复。
7.数据通信中，面向连接的服务和无连接的服务含义各是什么？
答：（1）面向连接的服务：就是通信双方在通信时，要事先建立一条通信线路，其过程有建立连接（通过三次握手的方式建立，建立连接是需要分配相应的资源如缓冲区，以保证通信能正常进行）、使用连接和释放连接三个过程。它可以保证数据以相同的顺序到达。面向连接的服务在端系统之间建立通过网络的虚链路。
（2）无连接的服务：就是通信双方不需要事先建立一条通信线路，而是把每个带有目的地址的包（报文分组）送到线路上，由系统选定路线进行传输。它不要求发送方和接收方之间的会话连接，不保证数据以相同的顺序到达。
8.简述TCP/IP参考模型的层次划分，以及与OSI模型的主要区别。
答：TCP/IP参考模型包括4层：应用层、传输层、网络互联层、网络接口层。
与OSI模型的区别主要包括以下几个方面：
（1）层次划分的不同。
（2）面向连接的和表象无连接的通信的不同。
（3）与具体协议的配合程度。
9.HTTP、SMTP、FTP、UDP、TCP、IP、ICMP和OSPF等协议分别属于TCP/IP参考模型的那个层次？
答：HTTP、SMTP、FTP：应用层
UDP、TCP：传输层
IP、 ICMP、 OSPF：网络互联层
10.简述TCP/IP中的熟知端口、注册端口和客户端口的端口号范围。
答： 端口号为0到1023的为熟知端口，1024到49151为登记端口号，49152到65535为客户端口号或短暂端口号。
11.简述UDP的数据报结构和主要工作机制。
答：UDP数据报结构：
（图片来源于网络）
源端口号、目的端口号、长度和检验和字段构成了UDP首部。UDP使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道，从而支持同一时刻内多项应用同时发送和接收数据。
UDP的工作机制主要包括以下几个方面：
1）UDP是一个无连接协议；
2）由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等；
3）UDP数据报的首部很短，其数据报的额外开销很小；
4）吞吐量不收拥塞控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制；
5）UDP使用最大努力支付，即不保证可靠支付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表；
6）UDP是面向报文的。应用程序需要选择合适的报文大小。
12.简述TCP首部结构中URG、ACK、PSH、RST、SYH和FIN标志位字段的作用。
答： 各字段的具体含义是：URG=1时，表明紧急指针字段有效，通知系统此报文中有紧急数据，应尽快传送（相当于高优先级的数据）；ACK=1时，标识确认号字段有效，当ACK=0时，确认号无效；TCP收到PSH=1的段时，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付；当RST=1时，表明TCP连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立传输连接；SYH=1时，表示这是一个建立新连接请求控制段或者是同意建立新连接的确认段；FIN用来释放一个TCP连接，当FIN=1时，表明该TCP段的发送端的数据已发送完毕，并请求释放TCP连接。
13.简述TCP建立连接的“三次握手”过程和拆除连接的“四次握手”过程。 （重点）
答： TCP建立连接的“三次握手”过程：
1）A的TCP向B发出连接请求报文段，其首部中的同步位SYN=1，并选择初始序号seq=x，表明传送数据的第一个字节的序号是x。（第一次握手）
2）B的TCP收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。B在确认报文段中应使SYN=1，ACK=1，其确认序号ack_seq=x+1，自己选择的初始序号seq=y。（第二次握手）
3）A收到此确认报文段后向B给出确认，其中ACK=1，SYN
=0，seq=x+1，ack_seq=y+1。（第三次握手）
拆除连接的“四次握手”过程：
1）TCP通信的双方都可以拆除连接，假设拆除连接由A发起，则A向B发送释放连接控制报文段，并停止再发送数据。控制报文段首部中的终止控制位FIN位置为1，其序号seq=u，然后A等待B的确认。
2）B收到A发出的释放连接控制报文段后，立即向A发送确认报文段，确认报文段的ACK位置为1，确认序号ack_seq=u+1，设确认报文段自己的序号seq=v。A收到来自B的确认后，进入等待状态，等待B发出的释放连接控制报文段。
3）如果B已经没有要向A发送的数据，则B向A发送释放连接控制报文段，其首部中FIN位置为1，假设此时B要发送的报文段序号seq为w，而确认序号ack_seq仍然为u+1。
4）A收到B释放连接控制报文段后，要向B发送确认报文段，其中的ACK位置为1，序号seq=u+1，确认序号ack_seq=w+1。B确认收到该报文段后，可以马上释放连接；A在发出该确认段后，延迟一段时间即释放连接。
14.简述TCP流量控制的基本原理。
答： 接收端（接收端与发送端是相对的，因为TCP是全双工的）在给发送端发送数据段（ACK=1）或单纯确认段时，通告剩余接收储存空间作为接收窗口，发送端在接下来发送数据段是，控制未确认段的应用层数据总量不超过最近一次接收端通告的接收窗口大小，从而确保接收端不会发生缓存溢出。
15.TCP拥塞机制的基本算法有哪些？
答： TCP的拥塞控制算法包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复4部分。
16.简述“加性增加，乘性减小”的AIMD算法的基本思想。
答： 为了防止拥塞窗口增长过快而引起网络拥塞，TCP还需要设置一个慢启动阈值ssthresh，当拥塞窗口的值增长到ssthresh时，就要减缓拥塞窗口的增长速度，具体做法是每经过一个RTT，拥塞窗口cwnd的值加1（单位为MSS），这样就可以使cwnd按线性规律缓慢增长，这个过程称为“加性增加”算法。通常情况下，拥塞窗口cwnd的初始值被设置为1，慢启动阈值ssthresh的初始值被设置为16。当拥塞避免算法执行到某个时刻，发送端首先将ssthresh的值变为发生超时时cwnd值的一半，同时将cwnd的值置为1，重新执行慢启动算法。这样做的好处是，当网络频繁出现拥塞时，ssthresh下降的很快，可以大大减少注入网络中的数据报文段。通常称这个过程为“乘性减小”算法。