计算机网络-课件习题集

计算机网络课件习题集-计算机网络的概念与组成概念组成计算机网络是指将多个计算机系统通过通信线路连接起来，实现计算机网络主要由以下几个部分组成数据共享、资源共享、协同工作和信息传递的系统简单来说，•节点Node连接在网络中的计算机或其他设备，例如服务器、就是通过线路将各个独立的计算机连接起来，形成一个整体，并工作站、打印机等进行数据和信息的交互•通信线路Communication Line连接各个节点的物理线路，例如双绞线、光纤、无线电波等•网络协议Network Protocol定义了网络中数据传输的规则和格式，使得不同类型的设备能够互相通信•网络软件Network Software管理网络资源、控制数据传输和提供网络服务的软件，例如操作系统中的网络功能、网络管理软件等网络分类按覆盖范围分类个人区域网PAN网络可以根据其覆盖范围分为以下几类:覆盖范围最小的网络,通常用于连接个人设备,例如手机、笔记本电脑和打印机局域网LAN广域网WAN覆盖范围较小的网络,通常用于连接同一建筑物或校园内的计覆盖范围最大的网络,通常用于连接不同城市、国家甚至洲的算机和设备计算机和设备参考模型ISO/OSI应用层1提供用户服务表示层2数据格式转换会话层3管理通信会话传输层4端到端连接网络层5逻辑地址寻址数据链路层6物理地址寻址物理层7比特传输ISO/OSI参考模型将网络通信协议分为了七层，每一层都负责特定的功能，层与层之间通过协议进行交互，以确保数据能够顺利地从源主机传输到目标主机该模型为理解网络通信提供了清晰的架构，也方便了不同厂商的设备之间的互联互通参考模型TCP/IP网络接口层对应于OSI模型的物理层和数据链路层负责将数据封装成帧并通过物理介质传输网络层对应于OSI模型的网络层，负责寻址、路由和数据包的转发IP协议是网络层的核心协议传输层对应于OSI模型的传输层，负责提供端到端的连接和可靠的数据传输TCP和UDP协议是传输层的核心协议应用层对应于OSI模型的会话层、表示层和应用层，负责与用户交互，提供各种网络应用程序的接口HTTP、FTP、SMTP等协议都属于应用层协议物理层介质信号物理层使用各种介质进行数据传物理层定义了信号的类型、编码输，包括双绞线、同轴电缆、光方式、传输速率等，以保证数据纤等，每种介质都有其特点和适的可靠传输用场景接口物理层规定了连接器、接线方式等接口规范，确保不同设备之间的互连数据链路层数据链路层负责将来自网络层的数据数据链路层提供了两种主要服务方式帧封装成物理层可以传输的帧，并在面向无连接的服务，主要关注数据传同一网络内的节点之间进行数据传输输速度，但不能保证数据传输的可靠它还负责解决数据传输过程中的错误性；面向连接的服务，则通过建立连控制和流量控制问题接，确保数据传输的可靠性数据链路层还负责MAC地址管理，每个网络设备都有一个唯一的MAC地址，它在同一局域网内用于标识设备，数据链路层通过MAC地址来进行数据转发层MAC介质访问控制无线网络中的MAC层有线网络中的MAC层MAC层（介质访问控制层）负责管理网络在无线网络中，MAC层负责管理无线信号在有线网络中，MAC层通常使用CSMA/CD设备之间的通信，并确保数据在共享网络介的传输和接收它使用CSMA/CA协议来避协议来管理网络介质的访问它负责检测冲质上安全可靠地传输它主要负责以下功能免冲突，并通过加密技术来确保数据安全突并重新发送数据，确保数据在网络上传输的可靠性•MAC地址的分配和管理•数据帧的封装和解封装•网络介质的访问控制网络层网络层功能网络层设备网络层协议网络层负责将数据包从源主机发送到目的主机，它主网络层主要设备是路由器，它负责连接不同的网络，网络层使用各种协议来实现其功能，包括要负责以下功能并根据路由表选择最佳路径转发数据包路由器是网•IP协议互联网协议，负责地址分配、路由选择和络层的重要组成部分，它负责数据的路由和转发•地址分配为每个网络设备分配唯一的网络地址数据包转发（IP地址）•ICMP协议互联网控制报文协议，用于检测网络•路由选择根据IP地址选择最佳路径将数据包从源故障和发送错误信息主机传输到目的主机•ARP协议地址解析协议，用于将IP地址转换为•数据包转发将数据包从一个网络设备转发到另一MAC地址个网络设备•数据包分段和重组将数据包分成更小的片段，以便在网络中传输，并在到达目的主机后将它们重新组合地址IPIP地址是分配给网络设备的逻辑地址，IP地址分为两种主要类型IPv4和用于识别网络上的每个设备IPv6，IPv4使用32位二进制数表示，IPv6使用128位二进制数表示IP地址分为网络地址和主机地址，网络地址标识网络，主机地址标识网络中的特定设备路由协议RIP OSPFBGPRIP RoutingInformation ProtocolOSPF OpenShortest PathFirst是BGP BorderGateway Protocol是是一种距离矢量路由协议，使用跳数作一种链路状态路由协议，使用链路状态一种路径矢量路由协议，用于在不同的为度量指标RIP协议简单易懂，但由数据库来计算最短路径OSPF协议更自治系统之间交换路由信息BGP协议于其距离矢量的特性，容易受到路由环加稳定可靠，但配置相对复杂可以支持复杂的路由策略，但配置较为路的攻击复杂传输层提供端到端服务提供流量控制和错误检12测传输层负责在两个应用程序之间提供可靠的、面向连接的或传输层通过提供流量控制和错无连接的数据传输服务它提误检测机制来确保数据的可靠供了一种机制，使应用程序能传输它可以确保数据按顺序够将数据发送到网络上的其他到达目的地，并且可以检测并应用程序，而无需担心网络的纠正数据传输过程中的错误底层细节支持多种协议3传输层支持多种协议，例如TCP和UDPTCP是一种可靠的面向连接的协议，而UDP是一种无连接的协议应用程序可以选择最适合其需求的协议应用层应用层概述常见的应用层协议应用层是网络体系结构中的最高层，直接与用户交互它提供各•HTTP超文本传输协议种网络服务，例如电子邮件、文件传输、网页浏览等应用层协•FTP文件传输协议议定义了应用程序之间如何进行通信•SMTP简单邮件传输协议•DNS域名系统•Telnet远程登录协议协议HTTP定义方法状态码超文本传输协议HTTP是一种用于在万•GET:用于检索数据•200:OK请求成功维网WWW上传输数据的应用层协议•POST:用于提交数据•404:Not Found资源未找到它是无状态的，这意味着服务器不会跟踪•PUT:用于更新数据•500:Internal ServerError服务器客户端之前的请求HTTP使用请求-响应错误•DELETE:用于删除数据模型，其中客户端向服务器发送请求，服务器则返回响应协议FTP文件传输协议客户端和服务器工作流程FTP（File TransferProtocol，文件传输FTP协议基于客户端-服务器模型FTP客FTP协议使用TCP协议进行数据传输客协议）是一种用于在网络上进行文件传输的户端是用户用来访问FTP服务器的软件，户端首先连接到服务器，然后登录到服务器协议它允许用户在不同的计算机之间上传、而FTP服务器是提供文件存储和传输服务登录成功后，客户端就可以开始上传、下载下载和管理文件的计算机和管理文件了协议SMTP定义工作原理简单邮件传输协议（SMTP）是用SMTP使用TCP端口25来建立于发送电子邮件的标准协议它连接发送方邮件服务器将邮件定义了邮件服务器之间发送和接发送到接收方邮件服务器，然后收电子邮件的规则接收方服务器将其存储在用户的邮箱中特点SMTP协议简单、可靠，并且已被广泛使用它支持各种邮件格式，例如纯文本、HTML和附件协议DNS域名系统域名解析12DNS DomainName当用户输入一个域名时，DNSSystem是一种将域名转换为服务器会查找与该域名对应的IP地址的系统它允许用户使IP地址它通过查询一系列数用易于记忆的域名来访问网站据库来找到IP地址，这些数据和网络资源，而不是使用复杂库存储了域名和IP地址之间的的IP地址映射关系3DNS服务器互联网上存在着大量的DNS服务器，它们负责解析域名这些服务器可以是根服务器、顶级域名服务器、授权服务器等DNS服务器之间会相互通信，以完成域名解析过程网络安全网络安全是计算机网络系统中保护信息和资源不受未经授权的访问、使用、泄露、破坏或修改的一种综合性措施它涉及到硬件、软件、数据、网络设备、用户和操作过程等各个方面病毒与防护病毒类型防护措施常见的病毒类型包括文件病毒、引导型病常用的防护措施包括安装杀毒软件、定期毒、宏病毒、网络病毒等它们通过各种更新病毒库、不打开来历不明的邮件附件、方式传播，例如电子邮件附件、可移动存谨慎下载文件、使用防火墙等储设备、网络共享等安全意识保持良好的安全意识非常重要例如，不要轻易点击陌生链接、不要在公共网络上访问敏感信息、定期备份重要数据等防火墙定义作用类型防火墙是网络安全系统，它通过对进出网防火墙主要有以下作用防火墙的类型很多，常见的有络的数据包进行检查，阻止来自外部网络•阻止来自外部网络的恶意访问•软件防火墙安装在计算机上，可以的恶意访问，保护内部网络安全它就像保护个人计算机和网络•防止内部网络数据泄露一座网络中的城墙，阻止不必要的访问和•硬件防火墙专门的硬件设备，提供攻击•检测和阻止网络攻击更强大的安全保护•控制网络流量•云防火墙基于云计算平台的防火墙，提供灵活的部署和管理网络攻击与防护常见的网络攻击类型网络攻击的危害12网络攻击的形式多种多样，包网络攻击可以造成数据泄露、括但不限于恶意软件攻击、拒系统崩溃、业务中断等严重后绝服务攻击、网络钓鱼、SQL果，给个人和企业造成巨大的注入等经济损失和声誉损害网络攻击的防护措施3加强网络安全意识、使用安全软件、更新系统漏洞、定期备份数据、实施访问控制等措施可以有效降低网络攻击风险密码学基础密码学是研究信息安全技术的一门学科，它密码学的基本概念包括主要用于保护信息在传输和存储过程中的机•明文未经加密的原始信息密性、完整性和真实性•密文经过加密后的信息•密钥用于加密和解密信息的秘密信息•加密算法将明文转换为密文的算法•解密算法将密文转换为明文的算法密码学分为对称加密和非对称加密两种•对称加密加密和解密使用相同的密钥•非对称加密加密和解密使用不同的密钥，分别称为公钥和私钥密钥管理密钥生成密钥存储密钥分配密钥撤销密钥管理系统负责生成和存储密钥管理系统使用安全存储库密钥管理系统根据需要分配密当密钥不再需要时，密钥管理密钥，确保密钥的安全性来保存密钥，防止未经授权的钥给不同的用户和应用程序，系统可以将其撤销，防止密钥访问并跟踪密钥使用情况泄露公钥系统非对称加密数字签名公钥系统使用一对密钥公钥和公钥系统还可以用于创建数字签私钥公钥可公开发布，而私钥名，以验证消息的来源和完整性必须保密公钥用于加密数据，发送方使用私钥对消息进行签名，私钥用于解密数据公钥加密的接收方可以使用公钥验证签名优点在于，即使攻击者获得了公数字签名可以防止消息被篡改或钥，也无法解密数据，因为他们伪造没有私钥应用场景公钥系统在网络安全中广泛应用，包括电子邮件加密、数字证书、网络安全协议（如SSL/TLS）等数字签名定义工作原理数字签名是一种将信息加密并附数字签名使用公钥加密技术发加到消息或文档上的电子签名，送者使用私钥对消息进行签名，它可以验证消息的完整性和发送接收者使用对应的公钥验证签名者的身份用途数字签名可用于确保消息的完整性和发送者的身份，广泛应用于电子商务、网络安全和数字证书等领域网络基础设施网络基础设施是计算机网络的核心组成部分，它为网络的正常运行提供物理和逻辑支撑这些基础设施包括各种硬件设备、软件系统和网络协议，共同构建起一个完整、可靠的网络环境硬件设备软件系统•路由器•网络操作系统如Linux、•交换机Windows Server•网络管理软件•防火墙•网络安全软件•服务器•网络应用软件•网络接口卡NIC•网线、光纤等连接线缆交换机定义工作原理交换机是一种网络设备，它连接多个网络设备，例如计算机、服交换机使用MAC地址表来存储每个连接设备的MAC地址，当数据务器和路由器它通过学习和存储网络设备的MAC地址，并根据包到达交换机时，它会检查数据包的目标MAC地址，并将其与目的MAC地址转发数据包，实现网络设备之间的通信MAC地址表进行比较，然后根据匹配的结果将数据包转发到相应的端口，实现数据包的快速转发路由器网络互联路径选择12路由器是网络中连接不同网络路由器利用路由表选择最佳路的重要设备，可以将来自不同径，将数据包转发到目标网络网络的数据包转发到正确的目的地网络安全3路由器可以实施访问控制策略，阻止恶意访问，保护网络安全防火墙防火墙是网络安全的重要组成部分，防火墙通常部署在网络边界，检查进它通过阻止未经授权的访问来保护网出网络的数据包，并根据预定义的规络和设备则进行过滤或阻止防火墙可以有效地防止网络攻击，如恶意软件入侵、拒绝服务攻击和数据泄露负载均衡提高性能增强容错性简化管理通过将请求分发到多个服务器，负载均衡可负载均衡可以将请求分布到多个服务器，即负载均衡器可以集中管理和监控多个服务器，以提高系统整体性能，减少单个服务器的负使其中一台服务器出现故障，其他服务器也简化系统管理，方便进行扩展和升级荷，从而避免因过载而导致的性能下降和服可以继续提供服务，保证系统的可用性务中断网络测试工具网络测试工具是诊断网络问题、监控网络性能和评估网络效率的重要工具它们帮助网络管理员识别和解决网络故障，并确保网络性能满足用户的需求Ping Tracert用于测试主机之间的连通性，测用于追踪数据包从源主机到目标量数据包往返时间主机的路径，帮助识别网络故障点Telnet网络分析仪用于远程访问网络设备，进行配用于捕获和分析网络流量，帮助置和管理诊断网络问题和评估网络性能Ping功能用法Ping命令是用来测试网络连接是使用Ping命令非常简单，只需在否通畅的工具，它向目标主机发命令行中输入ping后面跟着目标送一个ICMPInternet控制消息主机的IP地址或域名即可，例如协议请求包，并等待目标主机返ping

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1.1或ping回一个ICMP响应包如果目标www.google.com主机能够成功返回响应包，则说明网络连接是通畅的结果Ping命令会显示目标主机的IP地址，以及发送和接收数据包的时间，如果网络连接不通畅，则会显示目标主机无法响应或超时等信息Tracert功能用途Tracert命令用于追踪数据包从源主机到目标主机所经过的路径，Tracert命令可以用于以下目的它通过发送一系列的ICMP（Internet控制报文协议）请求包来•确定网络连接问题所在实现每个请求包都有一个TTL（生存时间）值，随着数据包在•了解数据包的传输路径网络中传递，TTL值会逐渐减小当TTL值降为0时，路由器会丢弃数据包并发送一个ICMP错误信息给源主机，该信息包含了•识别网络中的路由器路由器的IP地址•诊断网络性能问题Telnet命令行界面安全风险Telnet使用命令行界面与远程主机通信，允许用户以文本方式输入由于Telnet使用明文传输数据，不提供任何加密保护，容易受到命令并接收输出窃听和篡改攻击因此，在实际应用中，Telnet已被更安全的协议（如SSH）取代网络故障排查网络故障排查是确保网络稳定运行的关键步骤这需要系统性地识别问题、分析原因并采取措施解决常见的网络故障类型包括连接问题、性能问题、安全问题等排查过程通常包括以下步骤识别问题收集信息分析问题解决问题明确故障现象，收集相关信息，根据收集的信根据分析结果例如网络连接例如错误日志、息分析问题原采取措施解决断开、网络速网络配置、网因，例如网络问题，例如修度慢、网站无络拓扑等设备故障、网复设备、更换法访问等络线路故障、线路、修改配配置错误等置等网络性能分析带宽分析延迟分析12评估网络带宽利用率，识别瓶测量数据包传输延迟，找出导颈，并根据需求进行调整致延迟过高的原因，优化网络路径丢包分析流量分析34监控数据包丢失情况，定位丢识别网络流量模式，分析应用包原因，例如网络拥塞或设备占用带宽情况，优化网络配置故障网络性能指标网络性能指标是衡量网络性能的关键因素，用于评估网络的质量和效率常见的指标包括带宽、延迟、丢包率、吞吐量和抖动网络优化优化网络性能可以提升用户体验，降通过分析网络流量，识别瓶颈，可以低运营成本优化网络带宽分配增强网络安全，可以预防攻击，保护数据安全总结与资源推荐要点回顾学习建议学习资源我们已经深入学习了计算机网络的基础知•继续深入研究感兴趣的领域，例如网络以下是一些推荐的学习资源，可以帮助您识，包括网络概念、网络分类、网络模型、安全、云计算、大数据分析等更深入地学习计算机网络知识物理层、数据链路层、网络层、传输层、•参与网络相关的实践项目，例如搭建局•**书籍:**计算机网络第7版-谢希仁应用层、网络安全、网络基础设施、网络域网、开发网络应用程序等测试工具、网络故障排查、网络性能分析•积极参加网络技术相关的线上线下活动，**网站:**博客园,CSDN,IBM云计算以及网络优化与行业专家交流学习**课程:**Coursera,edX,哔哩哔哩。