1-01 计算机网络可以向用户提供哪些服务？
计算机网络向用户提供的服务主要分为两大类：
连通性服务：使网络中任意主机之间可以交换信息，实现数据互通，如文件传输、远程登录、视频通话等。
共享服务：实现硬件、软件、数据等资源的共享，如共享打印机、云存储、分布式计算等。具体常见服务包括：
- 万维网（WWW）服务：网页浏览、信息检索。
- 电子邮件（E-mail）服务：消息传递与文件附件传输。
- 文件传输（FTP）服务：文件的上传与下载。
- 远程登录（Telnet/SSH）服务：远程访问与控制主机。
- 多媒体服务：视频会议、在线直播、流媒体播放。
- 分布式服务：云计算、大数据处理、P2P 文件共享。
1-02 试简述分组交换的要点
分组交换的核心要点如下：
- 分组封装 ：将待传输的长报文划分为多个等长（或接近等长）的短数据段，每个数据段加上必要的控制信息（如源 / 目的地址、序号），组成分组（Packet）。
- 存储转发：分组在网络中逐段链路传输，每个结点先接收并存储整个分组，再根据分组头部的地址信息选择下一条链路转发。
- 动态路由：分组的传输路径可动态选择，不同分组可走不同路径，最终在目的主机按序号重组为完整报文。
- 链路共享：多个分组可共享同一条物理链路，提高链路利用率，无需预先建立专用连接。
1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点
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| 对比维度 | 电路交换 | 报文交换 | 分组交换 |
| 连接方式 | 面向连接，需预先建立专用物理通路 | 无连接，无需建立连接 | 无连接（或面向连接），无需预先建立专用通路 |
| 传输单位 | 比特流（连续传输） | 整个报文（长度不固定） | 分组（固定 / 可变长度，短） |
| 链路利用率 | 低（独占链路，空闲时资源浪费） | 中（链路共享，但报文长导致排队久） | 高（分组短，多分组共享链路） |
| 时延特性 | 建立连接时延 + 传输时延 + 释放时延，传输时延稳定 | 存储转发时延大（报文长） | 存储转发时延小（分组短），时延抖动小 |
| 可靠性 | 高（物理链路独占，误码率低） | 中（报文长，出错重传代价大） | 高（分组短，出错重传代价小，支持差错控制） |
| 适用场景 | 实时、连续数据传输（如电话、视频通话） | 非实时、长报文传输（如电报、邮件） | 数据通信、互联网（如网页浏览、文件下载） |
| 主要缺点 | 资源利用率低，不适合突发数据 | 时延大，缓存要求高 | 存在分组失序、丢失、重复问题，需额外处理 |
1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？
- 传播范围与速度：因特网打破了地域和时间限制，信息可在全球范围内秒级传播，远超印刷术的物理传播速度。
- 交互性与双向性：印刷术是单向传播，而因特网支持双向实时交互（如聊天、视频会议），实现了 "人人皆可发布、人人皆可接收" 的全民参与。
- 信息容量与多样性：承载文字、图像、音频、视频等多媒体信息，信息容量呈指数级增长，远超印刷品的承载能力。
- 去中心化与普及性：任何人只要接入网络即可获取和发布信息，降低了信息传播的门槛，推动了知识普及与社会民主化。
- 对社会的影响：深刻改变了经济（电商、远程办公）、文化（社交媒体）、教育（在线课程）等领域，是印刷术之后对人类信息传播方式最彻底的重构。
1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段最主要的特点
- 第一阶段：ARPANET 的诞生与发展（1969-1983）
- 特点：从 4 个节点的小型网络发展为跨地域的分组交换网络，奠定了分组交换和 TCP/IP 协议的基础，1983 年 TCP/IP 成为标准协议，标志着因特网的正式诞生。
- 第二阶段：三级结构的因特网（1985-1993）
- 特点：由主干网、地区网、校园网 / 企业网三级组成，NSFNET 取代 ARPANET 成为主干网，接入主机数量快速增长，形成规模化网络。
- 第三阶段：多层次 ISP 结构的因特网（1993 至今）
- 特点：商业化运作，由不同层次的 ISP（互联网服务提供商）组成，包括主干 ISP、地区 ISP、本地 ISP，接入方式多样化（拨号、宽带、移动网络），用户数量爆炸式增长，成为全球基础设施。
1-06 简述因特网标准制定的几个阶段
因特网标准由 IETF（互联网工程任务组）制定，分为以下阶段：
- 因特网草案（Internet Draft）：非正式文档，有效期 6 个月，可被修改或废弃，用于讨论和初步验证。
- 建议标准（Proposed Standard）：经过初步验证和广泛讨论，形成相对稳定的文档，需至少两个独立实现验证可行性。
- 草案标准（Draft Standard）：经过充分测试和修订，技术成熟，已被广泛实现和部署，接近最终标准。
- 因特网标准（Internet Standard）：最终阶段，编号为 STD 系列文档，成为正式的因特网技术标准，具有权威性和强制性。
1-07 小写和大写开头的英文名字 internet 和 Internet 在意思上有何重要区别？
- internet（互联网）：泛指由多个计算机网络相互连接而成的网络，采用 TCP/IP 协议族，是一个通用名词，不特指某一个具体网络。
- Internet（因特网）：特指全球最大的、开放的、由众多网络互联而成的计算机网络，采用 TCP/IP 协议族，是一个专用名词，指当前全球范围内的互联网络。
1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？
按覆盖范围分类
- 广域网（WAN）
- 特点：覆盖范围大（几十到几千公里），传输速率较低，时延较大，通常由电信运营商提供，如公共数据网、卫星网。
- 城域网（MAN）
- 特点：覆盖范围为城市级（几十公里），传输速率较高，用于连接多个局域网，如城市宽带网、有线电视网。
- 局域网（LAN）
- 特点：覆盖范围小（几百米到几公里），传输速率高，时延小，误码率低，通常由单位或个人自建，如以太网、Wi-Fi。
- 个人区域网（PAN）
- 特点：覆盖范围极小（10 米以内），用于个人设备互联，如蓝牙、ZigBee。
按传输技术分类
- 广播式网络
- 特点：所有节点共享一条公共通信信道，一个节点发送的信息可被所有其他节点接收，如以太网、无线局域网。
- 点对点网络
- 特点：每条物理链路连接两个节点，数据传输需经过中间结点转发，如广域网、ATM 网络。
按拓扑结构分类
- 星型、总线型、环型、树型、网状型等，各有不同的可靠性、扩展性和成本特点。
1-09 计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么？
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| 对比维度 | 主干网 | 本地接入网 |
| 覆盖范围 | 广域，连接多个地区 / 国家 | 局域，连接用户终端与主干网 |
| 传输速率 | 极高（几十 Gb/s 到 Tb/s） | 较低（几 Mb/s 到几百 Mb/s） |
| 主要功能 | 高速转发大量数据，实现跨区域互联 | 为用户提供接入服务，实现终端与网络的连接 |
| 传输介质 | 光纤（高速、长距离） | 双绞线、同轴电缆、光纤、无线（Wi-Fi、4G/5G） |
| 用户对象 | ISP、大型企业、数据中心 | 个人用户、小型企业、家庭用户 |
| 可靠性要求 | 极高（需冗余设计，避免单点故障） | 较高（需保证稳定接入） |
1-10因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？
边缘部分
- 特点：由所有连接在因特网上的主机组成，是用户直接使用的部分，负责数据处理和应用服务。
- 工作方式 ：
- 客户 - 服务器方式（C/S）：客户机主动请求服务，服务器被动提供服务（如网页浏览、邮件收发）。
- 对等方式（P2P）：主机之间平等通信，既可作为客户端也可作为服务器（如文件共享、视频通话）。
核心部分
- 特点：由大量路由器和网络组成，是因特网的骨干，负责数据转发和路由选择。
- 工作方式 ：
- 分组交换：采用存储转发机制，根据分组头部的地址信息选择最优路径转发分组。
- 路由选择：通过路由协议动态维护路由表，确保分组能高效到达目的主机。
1-11 客户 - 服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？
主要区别
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| 对比维度 | 客户 - 服务器方式（C/S） | 对等通信方式（P2P） |
| 角色划分 | 严格区分客户（请求方）和服务器（提供方） | 无固定角色，主机可同时为客户和服务器 |
| 服务模式 | 集中式服务，服务器是核心，性能瓶颈明显 | 分布式服务，资源分散在各主机，无单点故障 |
| 可扩展性 | 扩展性差，服务器负载随用户增加而急剧上升 | 扩展性好，用户越多，服务能力越强 |
| 典型应用 | 网页浏览、邮件、数据库服务 | 文件共享、视频会议、区块链 |
相同点
- 都基于 TCP/IP 协议族，实现主机之间的通信。
- 都支持数据传输和资源共享。
- 都可提供可靠或不可靠的通信服务。
1-12 计算机网络有哪些常用的性能指标？
常用性能指标包括：
- 速率：数据传输速率，单位为 b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s 等，指单位时间内传输的比特数。
- 带宽：网络通信线路所能传送数据的能力，单位与速率相同，指最高数据率。
- 吞吐量：单位时间内通过某一网络接口的实际数据量，反映网络的实际承载能力。
- 时延：数据从网络一端传输到另一端所需的时间，包括发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
- 时延带宽积：传播时延 × 带宽，指链路中可容纳的最大比特数，反映链路的 "容量"。
- 往返时间（RTT）：从发送方发送数据到接收方确认的总时间，反映网络的交互效率。
- 利用率：链路或网络的繁忙程度，分为链路利用率和网络利用率，利用率过高会导致时延急剧增加。
1-13 网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。
分层的原因
- 独立性强：各层功能独立，层间通过接口交互，便于单独设计、实现和维护。
- 灵活性好：某一层的修改不会影响其他层，便于技术升级和功能扩展。
- 易于实现和调试：将复杂的网络问题分解为多个简单的子问题，降低开发难度。
- 便于标准化：各层功能和接口标准化，不同厂商的设备可兼容互联。
日常生活例子
- 邮政系统：分层结构（用户→邮局→运输部门→收件人），各层职责明确，通过标准接口交互。
- 计算机硬件系统：分层结构（应用程序→操作系统→硬件驱动→物理硬件），各层相互独立，通过接口调用。
- 交通系统：分层结构（行人→道路→交通管理→运输网络），各层负责不同功能，协同完成运输任务。
1-14 协议与服务有何区别？有何关系？
区别
- 协议：控制对等层实体之间通信的规则集合，是 "水平" 的，定义了本层与对等层交互的格式、时序和差错处理。
- 服务：本层向其上层提供的功能集合，是 "垂直" 的，定义了上层如何使用本层的功能，通过服务访问点（SAP）实现。
关系
- 协议是实现服务的手段，服务是协议的目的。
- 本层的服务依赖于下层的服务和本层协议的实现。
- 上层只能看到下层提供的服务，无法看到下层的协议细节（透明性）。
1-15 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？
网络协议的三要素：
- 语法：定义了数据的格式，包括数据结构、编码方式、信号电平，即 "怎么说"。
- 语义：定义了数据的含义，包括控制信息、差错处理、动作响应，即 "说什么"。
- 时序：定义了通信的顺序和速率匹配，包括事件的先后顺序、流量控制，即 "何时说"。
1-16 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到？
- 网络环境复杂，存在多种不可靠因素：如链路误码、分组丢失、分组失序、分组重复、结点故障、链路中断等。
- 若协议未考虑这些不利情况，会导致通信失败、数据损坏或系统崩溃。
- 协议必须具备差错控制、流量控制、拥塞控制、故障恢复等机制，确保在各种异常情况下仍能可靠通信。
- 例如：TCP 协议通过重传机制处理分组丢失，通过序号处理分组失序，通过校验和处理数据误码。
1-17 试述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能
五层协议体系结构（从下到上）：
- 物理层
- 功能：传输比特流，定义电气特性（如电压、速率）、机械特性（如接口形状）、功能特性（如引脚作用）、规程特性（如时序）。
- 数据链路层
- 功能：将比特流封装成帧，实现差错控制（CRC 校验）、流量控制、MAC 地址寻址，确保相邻结点之间的可靠传输。
- 网络层
- 功能：将分组封装成 IP 数据报，实现 IP 地址寻址、路由选择、拥塞控制，确保分组从源主机到达目的主机。
- 运输层
- 功能：提供端到端的通信服务，分为 TCP（可靠传输、面向连接、流量控制、拥塞控制）和 UDP（不可靠传输、无连接）。
- 应用层
- 功能：为应用程序提供网络服务，定义应用层协议（如 HTTP、FTP、SMTP），处理应用程序的具体需求。
1-18 试举出日常生活中有关 "透明" 这种名词的例子
- 电器设备：用户使用电视、冰箱时，无需了解内部电路原理，只需操作外部按钮，内部实现对用户透明。
- 银行转账：用户通过手机银行转账时，无需了解银行后台的清算流程，转账结果直接呈现，后台流程对用户透明。
- 快递服务：用户寄快递时，只需填写收件信息并支付费用，无需了解快递的运输路线和分拣过程，运输流程对用户透明。
- 操作系统：用户使用电脑时，无需了解操作系统的内核实现，只需操作图形界面，内核功能对用户透明。
1-19 试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户 - 服务器方式
- 协议栈：网络体系结构中各层协议的集合，按层次顺序排列，如 TCP/IP 协议栈（物理层→数据链路层→网络层→运输层→应用层）。
- 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程，如主机中的应用程序、路由器中的转发模块。
- 对等层：通信双方中位于同一层次的实体，如源主机的网络层与目的主机的网络层。
- 协议数据单元（PDU）：对等层实体之间交换的数据单元，包含本层的控制信息和上层数据，如数据链路层的帧、网络层的 IP 数据报。
- 服务访问点（SAP）：相邻层之间的接口，上层通过 SAP 访问下层提供的服务，如 TCP/IP 中的端口号（运输层与应用层的 SAP）。
- 客户：通信中主动请求服务的实体，如网页浏览器。
- 服务器：通信中被动提供服务的实体，如 Web 服务器。
- 客户 - 服务器方式：一种通信模式，客户主动向服务器发送请求，服务器接收请求并返回响应，是因特网中最常用的通信模式。
1-20 试解释 everything over IP 和 IP over everything 的含义
- everything over IP：表示所有应用层协议（如 HTTP、FTP、SMTP）都基于 IP 协议传输，IP 协议成为承载所有应用数据的统一平台，体现了 IP 协议的通用性。
- IP over everything：表示 IP 协议可以运行在各种底层网络技术之上（如以太网、ATM、帧中继、无线局域网），IP 协议屏蔽了底层网络的差异，实现了不同网络的互联，体现了 IP 协议的兼容性。