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幅吕
5 years ago
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1 习题课章阳

2 1. 物理理地址 (MAC) 存在于层,IP 地址存在于层, 可以将 IP 地址分为和主机号 2

3 Segment 数据段 Packet 数据包 Frame 帧 Bit 比特 3

4 1. 物理理地址 (MAC) 存在于层,IP 地址存在于层, 可以将 IP 地址分为和主机号 ( 数据链路路, 网络, 网络号 ) 4

5 2. 要实现网络服务的可靠性需要提供 : 超时重传和分析 : 设计一个网络协议, 或一种网络服务的时候, 检错 - 超时 - 重传 - 序号, 各有什什么作用? 5

6 6

7 2. 要实现网络服务的可靠性需要提供 : 超时重传和 ( 检错, 序号 ) 7

8 3. 发起对等通信的应用程序称为, 等待接收客户通信请求的程序称为 ( 客户 / 客户端, 服务器器 ) 对等通信 (P2P,Peer-to-Peer) 8

9 4. 在 TCP/IP 使用中, 的模式占有主导地位, 其动机来源于问题 ( 客户 / 服务器器通信汇聚点 ) 分析 : 汇聚点问题 (Rendezvous dilemma) 空间上的 : 公园里里两人互相寻找时间上的 : 快慢通信节点君生我未生, 我生君已老老, 君恨我生迟, 我恨君生早 9

10 5. 在 UNIX 系统中创建新进程, 需要调用系统函数 fork() windows 下 CreateProcess() fork 的三种返回值,-1, 0, PID( 进程 ID) 10

11 6.TCP/IP 协议定义的端点地址包括和 (IP 地址, 端口号 ) :8080, :21 11

12 7. 不不保存任何状态信息的服务器器称为服务器器, 反之则称为服务器器 ( 无状态, 有状态 ) 分析无状态服务器器 : 如 WEB 服务器器,HTTP 服务有状态服务器器 : 如游戏服务器器 12

13 8. 是指真正的或表面的同时计算, 一个单处理理机多用户的计算机可以通过机制实现表面的同时计算, 而在多处理理机下可以实现真正的同时计算 ( 并发, 复用 ) 13

14 9. TCP 提供面向的服务, 而 UDP 提供的服务 ( 连接, 无连接 ) 分析 :TCP- 虚连接 ( 虚电路路 ),UDP- 尽力力发送 14

15 15

16 判断题 : 1. 有些场合下只能使用 UDP 协议进行行网络通信提示 : 内网 IM 通信 ;DNS 域名解析 ; VANET; 16

17 Copyright: wilddogbaas UDP 弱 UDP 不不用握手, 不不提供流控拥塞等功能, 传输不不可靠, 因此有时更更简单有效 ( 奥卡姆剃刀?) 随着网络环境变好,UDP 其实也够了了?(<5% packet loss + retransmission by application layer, NDN ) UDP 协议简单, 冗余功能少, 提升空间大 17

18 物联网与 UDP 18

19 判断 : 2. 服务器器使用并发处理理可以完全防止死锁? 分析 : 产生死锁的四个条件 : 互斥条件 : 一个资源被一个进程使用请求与保持条件 : 不不放弃已获得资源不不剥夺条件 : 不不强行行剥夺已获得资源循环等待条件 : 进程循环等待释放资源 19

20 2. 服务器器使用并发处理理可以完全防止死锁? 20

21 判断 : 3. 发起对等通信的应用程序为服务器器分析 : 客户端 21

22 判断 4. TCP/IP 标准规定了了通信双方在什什么时间以及用什什么方式交互 22

23 TCP/IP 包含了了什什么? IP: 在网络层数据传输单元和格式, 数据递交方法和路路由 TCP: 在传输层数据包检查超时检测处理理面向连接的服务 UDP 无连接的服务 23

24 判断 : 5. 客户程序可以将服务器器的 IP 地址或域名说明为常量量分析 : const string UNIV_HOMEPAGE_URL=

25 判断 : 6. TCP 提供流量量控制和拥塞控制分析 :TCP 有,UDP 没有 25

26 7. 并发的面向连接的服务器器可以有 n 个不不同的进程 fork() 产生相同进程 26

27 8. 只能在 TCP 通信时使用 connect 系统调用分析 :TCP 和 UDP 均调用 connect() 建立连接区别是? 27

28 TCP 与 UDP 调用 connect() 的区别 TCP 调用 connect - 已知 UDP 调用 connect: 只记录对方 IP 和端口, 只探测调用时连接错误 UDP 不不再用 sendto, 而直接用 send write - 一个已连接的无连接 UDP 可以多次调用 connect 用于重新连接新的 IP 和端口,TCP 不不行行 28

29 判断 9. TCP/IP 地址族可以表示为 PF_INET? 分析 : 在头文件 netinet/in.h,berkeley 规范 PF=Protocol Family (BSD 里里 =AF) AF=Address Family AF_INET, AF_INET6, PF_INET(incl. TCP, UDP), PF_INET6 29

30 10. 面向连接的服务易易于编程? 分析 : 更更加复杂还是更更加简单? 需要保持连接有额外控制开销, 如差错控制流量量控制保证投递 ; 按序提交 30

31 问答 : 1. 请给出并发的面向连接服务器器 ( 多进程 ) 设计算法, 图示出进程结构, 并说明这种类型的服务器器的优缺点 31

32 面向连接的服务器器在多个连接之间实现并发 ( 不不是在各个请求之间 ) 主 1 创建套接字并将其绑定到所提供服务的熟知地址上让该套接字保持为面向连接主 2 将该端口设置为被动模式主 3 反复调用accept 以便便接收来自客户的下一个连接请求, 并创建新的从线程或者进程来处理理响应从 1 由主线程传递来的连接请求开始从 2 用该连接与客户进行行交互; 读取请求并发回响应从 3 关闭连接并退出 32

33 优点 : 一个时刻可以处理理多个请求, 性能好缺点 : 实现复杂, 难以构建和设计 33

34 2. 试分析面向连接的服务器器和无连接的服务器器各自的优缺点 34

35 回顾 : 面向连接和无连接面向连接 : 是电话系统服务模式的抽象, 即每一次完整的数据传输都要经过建立连接使用连接终止连接的过程无连接 : 是邮政系统服务的抽象, 每个分组都携带完整的目的地址, 各分组在系统中独立传送 35

36 试分析面向连接的服务器器和无连接的服务器器各自的优缺点面向连接的服务的优点 : 1. 易易于编程 2. 自动处理理分组丢失, 分组失序 3. 自动验证数据差错, 处理理连接状态面向连接的服务的缺点 : 1. 对每个连接都有一个单独的套接字, 耗费更更多的资源, 维护开销大 2. 在空闲的连接上不不发送任何分组 3. 始终运行行的服务器器会因为客户的崩溃, 导致无用套接字的过多而耗尽资源无连接服务器器优点 : 没有资源耗尽问题缺点 : 需要自己完成可靠通信问题, 必要时, 需要一种自适应重传的复杂技术, 需要程序员具有相当的专业知识对于可靠通信的场合, 尽量量使用 TCP 36

37 3. 将一组大程序分解为一系列列的子程序 / 过程的好处是什什么? 试分析, 在客户程序的设计实现时, 为什什么为什什么要先抽象为 connecttcp(machine, service) 和 connectudp(machine, service) 两个模块, 而这两个模块又具有共同的底层模块 connectsock? 37

38 将一组大程序分解为一系列列的子程序 / 过程的好处是什什么? 一个模块化的程序比一个等价的单个程序容易易理理解排错和修改如果程序员认真的设计了了过程, 还可以在其他程序中重新使用这些过程另外, 仔细选择过程可以使程序更更容易易移植过程通过将细节隐藏起来, 提高了了程序员所用语言的级别构造客户和服务器器的时候, 使用网络服务的程序包括了了一大堆枯燥的细节,( 如端点地址等 ) 使用过程来隐藏细节将减少出错的机会使用过程 ( 以及它所提供的较高级的的操作 ) 可以避免重复, 使用者可以在许多程序中使用他们, 不不需要再考虑实现的细节 38

39 试分析, 在客户程序的设计实现时, 为什什么为什什么要先抽象为 connecttcp(machine, service) 和 connectudp(machine, service) 两个模块, 而这两个模块又具有共同的底层模块 connectsock? 多数代码需要分配套接字绑定地址并构成网络连接, 这些重复出现因而可以重用 ;TCP/IP 网络是异种网互联, 代码需要运行行在不不同机器器的体系结构上, 因而便便于移植客户端应用程序请求服务只能通过传输层, 而传输层有两种协议 TCP 和 UDP, 因此抽象的时候可分为两种情况连接需要指明服务器器的 IP 地址和服务类型 ( 端口号 ) 客户端采用 TCP 和 UDP 共同的步骤都是获得套接字 ID, 因此可以考虑将获得套接字 ID 的过程合并, 仅仅采用参数来标明到底采用何种传输层协议同时仍然需要传递的参数为服务器器的 IP 地址和服务类型 ( 端口号 ), 所以将底层共用一个过程 connectsock 39

40 4. 在 I/O 复用模型的关键是熟练掌握 select 函数, 该函数的原型是 int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout); 1 请详细解释 select 函数的参数的意义, 以及执行行结果 2 如何利利用 select 函数构造一个最简单的多协议服务器器, 同时提供 TCP 和 UDP 服务? 画出进程结构图 40

41 int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout); select 函数功能 : 非阻塞 ( 与 recv,recvfrom 区别 ) 对套接口集合扫描 (fd 文件描述字 file descriptor) 若扫描有消息, 则阻塞处理理, 反之则返回 41

42 int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout); maxfd 参数是所以监视的描述字中最大的描述字加 1 中间三个参数分别表示监视的不不同条件的描述字集合 : readset 为读描述字集合,writeset 为写描述字集合, execptset 为异常描述字集合 timeout 参数为 select 函数最长等待时间 42

43 int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout); Select 函数有三种执行行情况 : 永远等待下去 : 仅在有一个或以上描述字准备好 i/o 才返回, 为此, 我们将 timeout 设置为空指针等待固定时间 : 在有一个描述字准备好时返回, 但不不超过由 timeout 参数指定的秒数和微秒数根本不不等待, 检查描述字后立即返回, 这称为轮询这种情况下,timeout 必须指向结构 timeval, 且定时器器的值必须为 0 43

44 int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout); select 执行行结果 ( 返回值 ) 如果在指定超时值到达之前有一个或多个描述字满足条件, 则函数返回值大于零 ; 如果超时时间到时, 没有描述字满足条件, 函数返回值为 0; 如果 select 函数阻塞过程中, 发生错误, 函数返回值为 -1; 44

45 如何利利用 select 函数构造一个最简单的多协议服务器器, 同时提供 TCP 和 UDP 服务? 画出进程结构图要点 : 多协议服务器器可以由一个执行行线程构成, 该线程既可以在 TCP 也可以在 UDP 上使用异步 IO 来处理理通信服务器器最初打开两个套接字, 一个使用无连接的传输, 一个使用面向连接的传输, 使用异步 IO 等待两个套接字之一就绪 45

Chap07

Chap07 I/O 复用与并行行程序并发与复用回顾之前的程序 ( 无论 UDP/TCP) 其一 : 单个 Server, 单个 Client 其二 : 单个 Server, 多个 Client 但客户端都是依次被服务器器端受理理并执行行函数是阻塞的, 怎么办两种类型的服务器器端第一种 : 第一个连接等待受理理时间为 0s, 第 50 个等待受理理时间为 50s, 第 100 个连接等待受理理时间为