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【网络云SRE运维开发】2024第52周-每日【2024/12/31】小测-计算机网络参考模型和通信协议的理论和实操考题-简要解析

article 2025/1/4 12:10:51

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- - 理论题
  - 实操题

【网络云SRE运维开发】2024第52周-每日【2024/12/31】小测-计算机网络参考模型和通信协议的理论和实操考题-简要解析

理论题

1.1 OSI参考模型和TCP/IP模型的层次结构及其异同点

OSI参考模型拥有七层结构，从低到高依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每层都有其特定的功能和协议，旨在提供一个通用的、标准化的网络通信框架。

TCP/IP模型则更为精简，包含四层结构，从低到高为：网络接口层、互联网层、传输层和应用层。每层同样承载了网络通信的关键功能，更注重实用性，直接服务于互联网通信。

异同点：

层次结构：OSI模型有七层，TCP/IP模型有四层。
设计理念：OSI模型更侧重于标准化，而TCP/IP模型更注重实用性。
实际应用：OSI模型多用于教学和研究，TCP/IP模型则是现代网络通信的基石。
协议支持：OSI模型没有直接绑定特定的协议，而TCP/IP模型则直接关联了众多的协议，如IP、TCP、UDP等。
层次功能：OSI模型的层次划分更为细致，TCP/IP模型则相对简洁，某些层次的功能被合并。例如，网络接口层就涵盖了OSI模型中物理层和数据链路层的功能。

1.2 TCP协议中的三次握手过程及其必要性

三次握手过程：

第一次握手：客户端向服务器发送一个SYN（同步）包，用来发起连接。
第二次握手：服务器收到SYN包后会发送一个ACK（确认）包以及一个SYN包，用来确认客户端的请求并表示自身接收能力。
第三次握手：客户端收到服务器的ACK和SYN包后，会向服务器发送一个ACK包，表示连接已建立。

必要性：为了确保双方都能正确地发送和接收数据。通过三次握手，可以确认双方的收发能力正常，从而建立稳定的连接。如果只有一次握手就直接发送数据，可能会因为数据丢失而导致连接无法建立。

1.3 UDP协议的特点及其适用场景

特点：UDP协议是一种不可靠的、面向无连接的协议。它不提供可靠的数据传输和流量控制机制，但是具有较低的延迟和较小的开销。

适用场景：UDP适用于对实时性要求较高、数据传输量较小的应用场景，如音视频传输、DNS查询等。在这些场景中，即使偶尔丢失一些数据包，也不会对整体性能产生太大影响。

1.4 ARP协议的作用及其工作原理

作用：ARP协议（地址解析协议）是作用于链路层的网络协议，用于将网络层中的IP地址转换为物理层的MAC地址。

工作原理：当主机A要向主机B发送数据包时，但它不知道B的MAC地址，就会向广播地址发送一个ARP请求包。该请求包中包含A的IP地址和MAC地址，以及B的IP地址。位于同一局域网内的所有设备都会收到这个ARP请求包，包括主机B。主机B发现请求包中的IP地址与自己的IP地址匹配，就生成一个ARP应答包，其中包含B的MAC地址，并发送回主机A。主机A收到ARP应答包后，就知道了B的MAC地址，就可以将数据包发送给B了。

1.5 HTTP协议和HTTPS协议的区别

传输信息安全性：HTTP协议是明文传输，而HTTPS协议则具有安全性，为浏览器和服务器之间的通信加密，确保数据传输的安全。
连接方式：HTTP协议是无状态的连接，而HTTPS协议则是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议。
端口：HTTP协议使用的端口是80，而HTTPS协议使用的端口是443。
证书申请方式：HTTP协议免费申请证书，而HTTPS协议需要到CA申请证书，一般免费证书很少，需要交费。

实操题

2.1 使用抓包工具捕获TCP三次握手和四次挥手的数据包

步骤：

打开Wireshark等抓包工具。
选择要捕获的网络接口。
开始捕获数据包。
在捕获的数据包中，找到TCP三次握手和四次挥手的数据包。
分析其报文结构，包括源地址、目的地址、序列号、确认号、标志位等信息。

注意：由于实际操作中网络环境复杂，可能需要过滤掉无关的数据包，以便更清晰地看到TCP三次握手和四次挥手的过程。

2.2 配置路由器实现不同VLAN之间的通信

设备：可以使用模拟软件（如Cisco Packet Tracer）或真实路由器。

配置步骤（以Cisco路由器为例）：

确认路由器支持VLAN功能。
创建VLAN，并为每个VLAN分配一个唯一的VLAN ID。
将特定的端口或接口分配给创建的VLAN。
配置VLAN间路由，以便不同VLAN之间能够相互通信。这通常涉及到创建子接口并配置IP地址。
测试和验证配置是否成功。

注意：具体配置命令可能因路由器型号和操作系统版本而异。

2.3 使用Python编写UDP客户端和服务器程序

UDP服务器代码示例：

import socket

def create_udp_server(host='localhost', port=12345):
    # 创建一个UDP套接字
    server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # 绑定到指定的主机和端口
    server_socket.bind((host, port))
    print(f"UDP Server started on {host}:{port}")
    while True:
        # 接收客户端发送的数据
        data, address = server_socket.recvfrom(1024)
        print(f"Received message from {address}: {data.decode()}")
        # 向客户端发送响应
        response = "Message received."
        server_socket.sendto(response.encode(), address)

if __name__ == "__main__":
    create_udp_server()

UDP客户端代码示例：

import socket

def create_udp_client(host='localhost', port=12345):
    # 创建一个UDP套接字
    client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # 向服务器发送消息
    message = "Hello, UDP Server!"
    client_socket.sendto(message.encode(), (host, port))
    # 接收服务器的响应
    data, server_address = client_socket.recvfrom(1024)
    print(f"Received message from {server_address}: {data.decode()}")

if __name__ == "__main__":
    create_udp_client()