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  • C语言图书管理系统设计报告

    万次阅读 多人点赞 2017-06-20 17:37:54
    源代码:https://blog.csdn.net/k_young1997/article/details/73480766 XXXX大学 C语言课程设计报告 ...题 目 图书管理系统设计 专业班级 XXXX级计算机科学与技术本科X班 组 别 计科第...

     

    源代码:https://blog.csdn.net/k_young1997/article/details/73480766

     

     

     

    XXXX大学

     

    C语言课程设计报告

     

     

     

     

     

    题    目            图书管理系统设计         

    专业班级     XXXX级计算机科学与技术本科X班

    组    别            计科第29组               

    学生姓名          XXX、XXX、XXX           

    (系)           信息工程系               

    指导教师(职称)       XXX(教授)          

    完成时间            xxxx年x月xx日          

     

    XXX大学

    课程设计任务书

     

    题目                图书管理系统设计                  

    班级              xxxx级计算机科学与技术本科x班     

    学号         xxxxxxxxxxxx         姓名      xxx      

    学号         xxxxxxxxxxxx         姓名      xxx      

    学号         xxxxxxxxxxxx         姓名      xxx      

    一、主要内容:

    本课程设计结合本学期所学C语言知识,数组、函数、结构体、指针、链表、文件读取操作等等,准备设计开发一个简单的图书管理系统。设计开发这个系统需要用到链表、文件读取操作、结构体、函数、指针、等C语言知识。本课程设计将会实现对图书信息的账号登录、注册账号、密码修改、密码查找、查找、输出、排序、备份、恢复、图书借阅和归还功能。本着简单、易用的设计原则,本课程设计在尽量优化界面在保证输入输出美观的同时又不失友好的交互界面。

    本次设计主要学习内容包括:

    (一)进一步学习并熟练掌握C语言语法和编程思想。

    (二)学习C语言提供的库函数,熟悉CodeBlocks的开发工具。

    (三)学习C语言函数、链表、结构体、文件读取、指针等知识。

    (四)学习软件的设计与开发过程中所需要思想和细节。

    二、基本要求:

    (一)质量要求

    (1)图书管理系统的基本功能模块的设计应包括:账号登录和修改、图书信息的浏览和保存、图书的借阅和归还。

    (2)对图书管理系统设计并进行调试、修复、完善、测试。测试图书信息的输入输出是否正确、测试文件的读取与存储是否正常、测试账号切换后是否各项功能是否正常运行、测试评估界面是否合理,友好。

    (3)定期主动向指导教师汇报任务进度,认真填写相关报告文档。

    (4)按时完成各阶段工作,不突击,不抄袭。

    (二)进度要求

    (2)明确课程设计任务,搜集资料:xxxx年x月xx日—x月xx日。

    (3)完成程序的设计与实现,撰写课程设计论文初稿:xxxx年x月xx日—x月xx日。

    (4)与指导教师沟通,完成课程设计论文定稿:xxxx年x月xx日—xxxx年x月xx日。

    (5)进入课程设计论文审阅阶段,准备答辩:xxxx年x月xx日—x月xx日。

     

    三、主要参考资料:

    [1] 甘勇,李晔,卢冰.中国铁道出版.《C语言程序设计(第二版) 》 

    [2] 河南工业大学同学的图书管理系统的功能的借鉴。

    [3] 啊哈磊.人民邮电出版社.《啊哈!算法》

    [4] 程杰,清华大学出版社.《大话数据结构》

     

     

     完 成 期 限:     xxxx年x月xx日 

    指导教师签名:                 

     

    年   月   日

     

     

    目   录

    1概述.1

    1.1 设计思想. 1

    1.2 设计原则. 1

    1.3 课程设计报告内容及分工情况. 1

    1.3.1 课程设计报告内容. 1

    1.3.2 课程设计分工情况. 2

    2总体设计.3

    2.1 功能模块图. 3

    2.2 主函数 main()3

    2.3 程序流程图. 4

    3详细设计.5

    3.1函数.5

    3.2函数流程图.7

    4运行结果与调试.13

    4.1 运行结果. 13

    4.2 软件调试. 15

    结束语.17

    参考资料.18

    附录.19

     

    1概述

     

    1.1设计思想

    (1)该系统的设计分成几个相对独立的模块,这些模块都进行集中式管理。

    (2)分层的模块化程序设计思想,整个系统采用模块化结构设计作为应用程序,有较强的可操作性和扩展性。

    (3)合理的数据设计,在应用系统设计中,相对独立的模块间以数据相互连接,使各模块间的耦合性较低,方便系统运行,提高系统安全性 。     

    1.2设计原则

    为了使本系统功能齐全完备,操作简便,最大限度的提高用户的使用的体验,从而满足用户的实际需要,在设计开发过程中遵循了如下原则:

    (1)合法性原则:规范录入各种图书信息和各种数据,对用户的账号信息进行规范保存。

    (2)实用性原则:根据用户对图书信息浏览和借阅的基本需求设计各种功能,并能够处理一些特殊情况的要求,此外,尽可能预留空间,以便扩充功能。

    (3)易操作原则:要求设计的系统功能齐全,界面友好,操作方便,必要的地方进行提示。

    (4)源程序可读性原则:为了便于其他设计,维护人员读懂代码或以后的代码修改,软件升级维护,即可能做好代码注释工作。

     

    1.3 课程设计报告内容及分工情况

    1.3.1课程设计报告内容

    (1)系统功能模块结构图和程序流程图

    (2)数据结构设计及用法说明

    (3)程序结构(画功能模块图或流程图)

    (4)各模块的功能

    (5).实验结果(包括输入数据和输出结果)

    (6)设计体会

    (7)参考文献

     

    1.3.2 课程设计分工情况

    本组共有3人,具体分工情况如下:

    (1)学号:xxxxxxxxxxx,姓名:xxx,具体负责xxxxxx。

    (2)学号:xxxxxxxxxxx,姓名:xxx,具体负责xxxxxx。

    (3)学号:xxxxxxxxxxx,姓名:xxx,具体负责xxxxxx。

     

     

    2总体设计

    2.1功能模块图

           本图书管理系统分为三个功能模块,分别是账号管理功能、图书信息管理功能、图书借还管理功能。账号管理功能可以进行账号登录、注册账号、找回密码、修改密码:图书信息管理功能可以对图书信息进行查找、排序、修改、恢复、和备份功能:图书借还管理功能可以查询用户的借书记录、借书、还书功能。功能模块图如图2-1所示。

     

     

    图2-1图书管理系统模块图

    2.2主函数 main()                                        

    函数的功能:用于联系各个功能函数模块,以及退出程序时的退出画面提示。

    函数的入口:整个程序是从主函数开始的。

    函数的出口:当从main()的ove函数开始中进入,即显示出欢迎使用界面;跳出while循环,然后退出main()函数,即:退出整个程序。

    函数调用关系:该函数不被其它函数调用。

     

    2.3程序流程图

           本图书管理系统在启动后会先进入登录界面进行登录或各种账号操作,然后进入图书信息管理、图书借还管理等实用性功能的操作。程序流程图如图2-2所示。


    图2-2图书管理系统流程图

    3       详细设计

    3.1      函数

    (1)功能函数ling()

    函数的功能:登录账号

    函数的入口:从main()中进入。

    函数调用关系:被主函数调用。

    函数的出口:当账号登录成功返回1然后结束该函数,或输入密码错误超过三次结束结束整个程序。

    (2)功能函数FindByNum()

    函数的功能:按书号对图书进行查找并输出。

    函数的入口:程序从Find()的switch()开关结构中进入,即sclele的值为1时,开始进入该函数,进入函数后,在存储图书信息的stu结构数组中进行查找,找到后进行输出,若没找到则输出“未找到该数”。

    函数调用关系:被Find()函数调用。由switch()开关结构中进入,并在文中无返回值的空值void函数。

    函数的出口:当输出结果信息用printf()标准输出到屏幕上,然后结束该函数,而执行Find()函数中“break;”跳出switch()开关函数,继续执行while循环结构。

    (3)功能函数SortByScore()

    函数的功能:对所有图书信息按书名的首字母进行排序,并保存到文件“缓存区”中。

    函数的入口:从Sort()的switch()开关结构中进入,即sexh的值为1的时侯,进入该函数,开始对图书信息按书名的首字母进行排序,然后将排序结果保存到文件“缓存区”中。

    函数调用关系:被Sort()函数调用。由switch()开关结构中进入,并在文中无返回值的空值void函数。

    函数的出口:把“排序完成”用printf()标准输出到屏幕上,然后结束该函数,而执行Sort()函数中“break;”跳出switch()开关函数,继续执行while循环结构。

    (4)功能函数output()

    函数的功能:输出所有图书信息

    函数的入口:从Find()的switch()开关结构中进入,即sclele的值为4时,进入该函数。并调用PrintRecord()函数对每一条图书信息进行输出。

    函数调用关系:被Find()函数调用。由switch()开关结构中进入,并在文中无返回值的空值void函数。

    函数的出口:将所有图书信息都输入到屏幕上后,执行Find()函数中“break;”跳出switch()开关函数,继续执行while循环结构。

    (5)功能函数Huifu ()

    函数的功能:将所有图书的信息恢复至备份时的状态

    函数的入口:从Menu()的switch()开关结构中进入,即select的值为4时,进入该函数。用freopen("图书信息库.txt","r",stdin)将里边的所有图书信息都存入内存,然后再调用save()将所有图书信息都存入到“缓存区”中。

    函数调用关系:被Menu()函数调用。由switch()开关结构中进入,并在文中无返回值的空值void函数。

    函数的出口:将所有图书信息都存入到“缓存区”中后,执行Menu()函数中“break;”跳出switch()开关函数,继续执行while循环结构。

    (6)功能函数BorrowBook()

    函数的功能:借阅图书

    函数的入口:从Borrow()的switch()开关结构中进入,即shl的值为2时,进入该函数。之后对用户的信誉值进行判断,若低于60将无法借书。然后调用FindByName()函数对所借图书进行搜索,若存在则输入借书时间,否则借书失败。

    函数调用关系:被Borrow()函数调用。由switch()开关结构中进入,并在文中无返回值的空值void函数。

    函数的出口: 将借书结果输入到屏幕上后,执行Borrow ()函数中“break;”跳出switch()开关函数,继续执行while循环结构。

    (7)功能函数SendBook ()

    函数的功能:归还图书     

    函数的入口:从Borrow ()的switch()开关结构中进入,即shl的值为3时,进入该函数。之后先判断该用户是否有借书记录,并调用FindByName()函数找到还的图书并对其数量进行修改,最后判断是否按期归还图书和图书有无破损。

    函数调用关系:被Borrow ()函数调用。由switch()开关结构中进入,并在文中无返回值的空值void函数。

    函数的出口: 还书完成后后,执行Borrow()函数中“break;”跳出switch()开关函数,继续执行while循环结构。

    3.2      函数流程图

    (1)账号登录流程如图3-1所示。


    图3-1 账号登录流程图

    (2)按书号查找图书流程如图3-2所示。


     图3-2按书号查找流程图

    (3)按书名首字母排序流程图如图3-3所示 。


    图3-3按书名首字母排序流程图

    (4)输出所有图书信息流程如图3-4所示。


    图3-4输出所有图书信息流程图

    (5)恢复备份功能流程如图3-5所示。


    图3-5恢复备份流程图

    (6)借阅图书流程如图3-6所示。

     

           图3-6借阅图书流程图

    (7)归还图书流程如图3-7所示。


            图3-7归还图书流程图

     

     

     4、运行结果与调试

    4.1运行结果

    (1)在程序开始是进入登录界面进行登录界面或选择切换账号时输出登录界面。该界面可以进行登录操作、注册新账号、找回账号密码、修改密码和退出系统。

    账号登录界面如图4-1所示。

        
         

    图4-1 账号登陆界面

    (2)该界面为主界面,在登录完成后或者从下一级界面返回后输出该界面。该主界面可以选择图书信息管理功能、图书借还功能、查看系统功能介绍、开发人员信息和退出系统的操作。主界面如图4-2所示。

      
       

    图4-2 主界面

    (3)该界面为图书管理功能的主界面,可以选择执行查找、排序、修改、恢复图书信息、备份图书信息的操作、返回上一级菜单的功能。图书信息管理功能界面如图4-3所示。

     
         

    图4-3图书信息管理功能界面

    (4)该界面可以实现图书信息查找功能,可以按书号查找、按书名查找、按作者查找、查看全部图书信息、返回上一级菜单的功能。查找功能界面如图4-4所示。

                

          图4-4 查找功能界面

    (5)该界面可以进行排序的操作。可以进行按书名首字母排序、按图书单价升序排序、按图书单价降序排序,还可以返回上一级菜单。排序功能是在内存中进行,所以不进行输出。排序功能界面如图4-5所示。

                 

        图4-5排序功能界面

    (6)该界面可以实现添加图书、删除图书、删除全部图书信息、返回上一级菜单的功能。修改功能界面如图4-6所示。

              

    图4-6修改功能界面

    (7)该界面可以实现对用户借书记录查询、图书借阅、图书归还、返回上一级菜单的功能。图书借还管理功能界面如图4-7所示。

                

    图4-7图书借还管理功能界面

    4软件调试

    (1)每个选择界面之后,前一屏幕的内容依旧存在,影响界面的美观;经过老会长的帮助及上网搜索,发现利用“system(“cls”);”可以消去前一屏幕的内容;然而接下来又出现新的问题:每次在执行完讲数据保存到文件的函数后都会输出紊乱。经过多次调试和修改后,发现把是因为freopen(”CON”,stdout)运行不稳定导致,在更换了保存数据的方法后结决了此问题。

    (2)在增加了切换账号功能后,在创建新账号后保存到文件的用户借还书记录总是出错但内存中没错,经过调试发现是因为在新增账号时用于存储新账号借还书记录的指针名与一个变量名相同造成每次都判断错误。最后更换了变量名,并使该指针每次使用前都指向NULL。

    (3)在借书时不能判断是因为图书数量不足导致不能借阅还是因为没用该图书导致的不能借阅,最后给每种情况标记变量都设置了一不同的值来区分两种不同的情况。

    (4)最开始在每次关闭程序后在下次使用前需要手动恢复文件中的数据,不能连续的使用数据,最后加了一个文件来保存各类数据的数量以使数据能够连续自主的调用,不需要再人工修改。

     

     

    结束语

     

    本系统包含51个函数,实现了图书管理系统所需的基本功能。系统功能大致分为三个模块,分别是登录模块、图书信息管理模块和图书借还模块。启动程序后首先执行的是登录功能。在此功能中可以实现账号登录、注册账号、找回账号密码、修改账号密码功能。登录时,若输入密码错误次数达到三次系统将自动关闭。在注册账号时若注册的账号已存在则不能再进行注册。修改密码时增加了验证码功能。在图书信息管理模块中可以进行图书的查找、排序、添加、删除、备份图书信息、恢复图书信息和切换账号功能。在图书借还功能模块可以进行图书的借阅、归还、借书记录查询功能。本系统在信息存储时采用了两种方式。在存储图书信息和账号信息时用的是结构数组,在存储用户借书记录时用的是链表。通过此次图书管理系统的设计熟练了结构数组、链表、文件的操作,同时对编写小型的系统有了一定的了解,对于细节方面考虑的比以前有很大提升。

     

    xxx:在该设计中主要完成了所有代码的实现,并最终调试实现了该图书管理系统的全部功能并完成了大部分的设计报告。在设计的过程中熟练了对文件的各种操作,链表和结构数组的使用,清屏函数和暂停函数的使用,对做一个项目的过程有了一个大概的认识,知道了大致的规划。在设计过程中发现一些文件的操作和清屏函数会有冲突,通过改变对文件的操作解决了此问题;

    xxx:除了xxx设计的这个图书管理系统,我自己也尝试着设计了一个图书管理系统的功能,因此也发现了很多问题,比如说:在用add()函数添加新增图书信息时,我就忘了字符型数据本身会吃掉回车的这一特点,忘了在%c前面加上空格,导致程序在循环的过程中一直无法正常显示结果。但是,通过仔细耐心的检查与对错误的分析,又在课本的相关章节进行了查阅,最终发现了这一问题。同时,我更加熟悉了结构体的使用,对函数的调用方式更加清楚。还有就是初步了解了函数指针的概念,能够使用基础的函数指针。同时,这也是我第一次尝试画各种各样的流程图,虽然画的不好,但这确实是我的第一次尝试,也觉得充满了乐趣。

    xxx:在本系统的设计中我参加设计了少量函数语句以及制作流程图等任务,在这次的设计前我原本对函数和结构体等了解并不太清楚,通过这次的设计我清楚了这些语句的运用,并且我学会了文件的操作,在文件的修改等地方出现了问题,后来通过查阅资料和讨论解决了这个问题。

    参考资料

     

    [1] 《C语言程序设计(第二版)》,甘勇等编著,中国铁道出版社,2015年9月

     

    [2] 《C语言程序设计》,苏小红等主编,高等教育出版社,2011年

    [3] 《C和指针》,徐波译,人民邮电出版社,2008年

    [4] 《C Primer Plus第6版 中文版》,姜佑 译,人民邮电出版社,2016年

    [5] 《大话数据结构》,程杰,清华大学出版社,2011年6月

    [6] 《啊哈!算法》,啊哈磊,人民邮电出版社

     

     

    附录

     

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  • 《数据库原理》— 数据库系统概论第五版习题解析

    万次阅读 多人点赞 2017-05-29 14:57:48
    数据库系统概论前七章习题解析 第1章绪论 1.试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。答: (l)数据(Data):描述事物的符号记录称为数据。数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。...

    数据库系统概论前七章习题解析

    第1章 绪论

    1 .试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。 答:  

    ( l )数据( Data ) :描述事物的符号记录称为数据。数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。数据与其语义是不可分的。解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。早期的计算机系统主要用于科学计算,处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。现代计算机能存储和处理的对象十分广泛,表示这些对象的数据也越来越复杂。数据与其语义是不可分的。 500 这个数字可以表示一件物品的价格是 500 元,也可以表示一个学术会议参加的人数有 500 人,还可以表示一袋奶粉重 500 克。  ( 2 )数据库( DataBase ,简称 DB ) :数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户共享。 

    ( 3 )数据库系统( DataBas 。 Sytem ,简称 DBS ) :数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成,一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成。解析数据库系统和数据库是两个概念。数据库系统是一个人一机系统,数据库是数据库系统的一个组成部分。但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分“数据库系统”和“数据库”,不要引起混淆。  

    ( 4 )数据库管理系统( DataBase Management sytem ,简称 DBMs ) :数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件,用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。 DBMS 的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。解析 DBMS 是一个大型的复杂的软件系统,是计算机中的基础软件。目前,专门研制 DBMS 的厂商及其研制的 DBMS 产品很多。著名的有美国 IBM 公司的 DBZ 关系数据库管理系统和 IMS 层次数据库管理系统、美国 Oracle 公司的 orade 关系数据库管理系统、 s 油 ase 公司的 s 油 ase 关系数据库管理系统、美国微软公司的 SQL Serve ,关系数据库管理系统等。   

    2 .使用数据库系统有什么好处? 答: 

    使用数据库系统的好处是由数据库管理系统的特点或优点决定的。使用数据库系统的好处很多,例如,可以大大提高应用开发的效率,方便用户的使用,减轻数据库系统管理人员维护的负担,等等。使用数据库系统可以大大提高应用开发的效率。因为在数据库系统中应用程序不必考虑数据的定义、存储和数据存取的具体路径,这些工作都由 DBMS 来完成。用一个通俗的比喻,使用了 DBMS 就如有了一个好参谋、好助手,许多具体的技术工作都由这个助手来完成。开发人员就可以专注于应用逻辑的设计,而不必为数据管理的许许多多复杂的细节操心。还有,当应用逻辑改变,数据的逻辑结构也需要改变时,由于数据库系统提供了数据与程序之间的独立性,数据逻辑结构的改变是 DBA 的责任,开发人员不必修改应用程序,或者只需要修改很少的应用程序,从而既简化了应用程序的编制,又大大减少了应用程序的维护和修改。使用数据库系统可以减轻数据库系统管理人员维护系统的负担。因为 DBMS 在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一的管理和控制,包括数据的完整性、安全性、多用户并发控制、故障恢复等,都由 DBMS 执行。总之,使用数据库系统的优点是很多的,既便于数据的集中管理,控制数据冗余,提高数据的利用率和一致性,又有利于应用程序的开发和维护。读者可以在自己今后的工作中结合具体应用,认真加以体会和总结。  

     3 .试述文件系统与数据库系统的区别和联系。 答: 

    文件系统与数据库系统的区别是:文件系统面向某一应用程序,共享性差,冗余度大,数据独立性差,记录内有结构,整体无结构,由应用程序自己控制。数据库系统面向现实世界,共享性高,冗余度小,具有较高的物理独立性和一定的逻辑独立性,整体结构化,用数据模型描述,由数据库管理系统提供数据的安全性、完整性、并发控制和恢复能力。 

    文件系统与数据库系统的联系是:文件系统与数据库系统都是计算机系统中管理数据的软件。解析文件系统是操作系统的重要组成部分;而 DBMS 是独立于操作系统的软件。但是 DBMS 是在操作系统的基础上实现的;数据库中数据的组织和存储是通过操作系统中的文件系统来实现的。  

    4 .举出适合用文件系统而不是数据库系统的例子;再举出适合用数据库系统的应用例子。答 : ( l )适用于文件系统而不是数据库系统的应用例子数据的备份、软件或应用程序使用过程中的临时数据存储一般使用文件比较合适。早期功能比较简单、比较固定的应用系统也适合用文件系统。 

     ( 2 )适用于数据库系统而非文件系统的应用例子目前,几乎所有企业或部门的信息系统都以数据库系统为基础,都使用数据库。例如,一个工厂的管理信息系统(其中会包括许多子系统,如库存管理系统、物资采购系统、作业调度系统、设备管理系统、人事管理系统等),学校的学生管理系统,人事管理系统,图书馆的图书管理系统,等等,都适合用数据库系统。希望读者能举出自己了解的应用例子。  

    5 .试述数据库系统的特点。 答: 

    数据库系统的主要特点有: 

     ( l )数据结构化数据库系统实现整体数据的结构化,这是数据库的主要特征之一,也是数据库系统与文件系统的本质区别。解析注意这里的“整体’夕两个字。在数据库系统中,数据不再针对某一个应用,而是面向全组织,具有整体的结构化。不仅数据是结构化的,而且数据的存取单位即一次可以存取数据的大小也很灵活,可以小到某一个数据项(如一个学生的姓名),大到一组记录(成千上万个学生记录)。而在文件系统中,数据的存取单位只有一个:记录,如一个学生的完整记录。 

     ( 2 )数据的共享性高,冗余度低,易扩充数据库的数据不再面向某个应用而是面向整个系统,因此可以被多个用户、多个应用以多种不同的语言共享使用。由于数据面向整个系统,是有结构的数据,不仅可以被多个应用共享使用,而且容易增加新的应用,这就使得数据库系统弹性大,易于扩充。解析数据共享可以大大减少数据冗余,节约存储空间,同时还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。所谓“数据面向某个应用”是指数据结构是针对某个应用设计的,只被这个应用程序或应用系统使用,可以说数据是某个应用的“私有资源”。所谓“弹性大”是指系统容易扩充也容易收缩,即应用增加或减少时不必修改整个数据库的结构,只需做很少的改动。可以取整体数据的各种子集用于不同的应用系统,当应用需求改变或增加时,只要重新选取不同的子集或加上一部分数据,便可以满足新的需求。 

     ( 3 )数据独立性高数据独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。数据库管理系统的模式结构和二级映像功能保证了数据库中的数据具有很高的物理独立性和逻辑独立性。 

    ( 4 )数据由 DBMS 统一管理和控制数据库的共享是并发的共享,即多个用户可以同时存取数据库中的数据甚至可以同时存取数据库中同一个数据。为此, DBMS 必须提供统一的数据控制功能,包括数据的安全性保护、数据的完整性检查、并发控制和数据库恢复。解析 DBMS 数据控制功能包括四个方面:数据的安全性保护:保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏;数据的完整性检查:将数据控制在有效的范围内,或保证数据之间满足一定的关系;并发控制:对多用户的并发操作加以控制和协调,保证并发操作的正确性;数据库恢复:当计算机系统发生硬件故障、软件故障,或者由于操作员的失误以及故意的破坏影响数据库中数据的正确性,甚至造成数据库部分或全部数据的丢失时,能将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态(亦称为完整状态或一致状态)。下面可以得到“什么是数据库”的一个定义:数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合,它可以供各种用户共享,具有最小冗余度和较高的数据独立性。 DBMS 在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制,以保证数据的完整性、安全性,并在多用户同时使用数据库时进行并发控制,在发生故障后对系统进行恢复。数据库系统的出现使信息系统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的新阶段。

    6 .数据库管理系统的主要功能有哪些? 答: 

    ( l )数据库定义功能;  ( 2 )数据存取功能;  ( 3 )数据库运行管理;  ( 4 )数据库的建立和维护功能。 

    7 .什么是概念模型?试述概念模型的作用。 

    答:概念模型,也称信息模型,是按用户的观点来对数据和信息建模,主要用于数据库设计。 

    概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。概念模型用于信息世界的建模,是现实世界到信息世界的第一层抽象,是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具,也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。 

    8.定义并解释概念模型中以下术语:实体,实体型,实体集,实体之间的联系。 答: 

    实体:客观存在并可以相互区分的事物叫实体。实体型:具有相同属性的实体具有相同的特征和性质,用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体,称为实体型。实体集:同型实体的集合称为实体集;实体之间的联系:通常是指不同实体型的实体集之间的联系,实体之间的联系有一对一,一对多和多对多等多种类型。   

    9 .试述数据模型的概念、数据模型的作用和数据模型的三个要素。 答: 

    数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具,是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。一般地讲,数据模型是严格定义的概念的集合。这些概念精确描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。因此数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。  ( l )数据结构:是所研究的对象类型的集合,是对系统静态特性的描述。 

     ( 2 )数据操作:是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许进行的操作的集合,包括操作及有关的操作规则,是对系统动态特性的描述。 

     ( 3 )数据的约束条件:是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则,用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化,以保证数据的正确、有效、相容。解析数据模型是数据库系统中最重要的概念之一。必须通过 《 概论 》 的学习真正掌握数据模型的概念和作用。数据模型是数据库系统的基础。任何一个 DBMS 都以某一个数据模型为基础,或者说支持某一个数据模型。数据库系统中,模型有不同的层次。根据模型应用的不同目的,可以将模型分成两类或者说两个层次:一类是概念模型,是按用户的观点来对数据和信息建模,用于信息世界的建模,强调语义表达能力,概念简单清晰;另一类是数据模型,是按计算机系统的观点对数据建模,用于机器世界,人们可以用它定义、操纵数据库中的数据,一般需要有严格的形式化定义和一组严格定义了语法和语义的语言,并有一些规定和限制,便于在机器上实现。 

    12 .试述网状、层次数据库的优缺点。 答: 

    层次模型的优点主要有: ( l )模型简单,对具有一对多层次关系的部门描述非常自然、直观,容易理解,这是层次数据库的突出优点; ( 2 )用层次模型的应用系统性能好,特别是对于那些实体间联系是固定的且预先定义好的应用,采用层次模型来实现,其性能优于关系模型; ( 3 )层次数据模型提供了良好的完整性支持。 

    层次模型的缺点主要有: ( l )现实世界中很多联系是非层次性的,如多对多联系、一个结点具有多个双亲等,层次模型不能自然地表示这类联系,只能通过引入冗余数据或引入虚拟结点来解决; ( 2 )对插入和删除操作的限制比较多; ( 3 )查询子女结点必须通过双亲结点。 

    网状数据模型的优点主要有: ( l )能够更为直接地描述现实世界,如一个结点可以有多个双亲; ( 2 )具有良好的性能,存取效率较高。 

    网状数据模型的缺点主要有: ( l )结构比较复杂,而且随着应用环境的扩大,数据库的结构就变得越来越复杂,不利于最终用户掌握; ( 2 )其 DDL 、 DML 语言复杂,用户不容易使用。由于记录之间联系是通过存取路径实现的,应用程序在访问数据时必须选择适当的存取路径。因此,用户必须了解系统结构的细节,加重了编写应用程序的负担。 

    13.试述关系模型的概念,定义并解释以下术语: ( l )关系( 2 )属性( 3 )域( 4 )元组 ( 5 )主码( 6 )分量( 7 )关系模式 答: 

    关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。在用户观点下,关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表,它由行和列组成。 ( l )关系:一个关系对应通常说的一张表; ( 2 )属性:表中的一列即为一个属性; ( 3 )域:属性的取值范围; ( 4 )元组:表中的一行即为一个元组; ( 5 )主码:表中的某个属性组,它可以惟一确定一个元组; ( 6 )分量:元组中的一个属性值; ( 7 )关系模式:对关系的描述,一般表示为关系名(属性 1 ,属性 2 , „ ,属性 n )  14 .试述关系数据库的特点。 答: 

    关系数据模型具有下列优点: ( l )关系模型与非关系模型不同,它是建立在严格的数学概念的基础上的。 ( 2 )关系模型的概念单一,无论实体还是实体之间的联系都用关系表示,操作的对象和操作的结果都是关系,所以其数据结构简单、清晰,用户易懂易用。 ( 3 )关系模型的存取路径对用户透明,从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性,也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。当然,关系数据模型也有缺点,其中最主要的缺点是,由于存取路径对用户透明,查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能,必须对用户的查询请求进行优化,增加了开发数据库管理系统的难度。

    15.试述数据库系统三级模式结构,这种结构的优点是什么? 答: 

    数据库系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。(参见书上图 1 . 29 ) 外模式,亦称子模式或用户模式,是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,是数据库用户的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表示。模式,亦称逻辑模式,是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。模式描述的是数据的全局逻辑结构。外模式涉及的是数据的局部逻辑结构,通常是模式的子集。内模式,亦称存储模式,是数据在数据库系统内部的表示,即对数据的物理结构和存储方式的描述。数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别,它把数据的具体组织留给 DBMs 管理,使用户能逻辑抽象地处理数据,而不必关心数据在计算机中的表示和存储。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换,数据库系统在这三级模式之间提供了两层映像:外模式/模式映像和模式/内模式映像。正是这两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。 

    16 .定义并解释以下术语:模式、外模式、内模式、 DDL 、 DML 。 

    模式、外模式、内模式,亦称逻辑模式,是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。模式描述的是数据的全局逻辑结构。外模式涉及的是数据的局部逻辑结构,通常是模式的子集。内模式,亦称存储模式,是数据在数据库系统内部的表示,即对数据的物理结构和存储方式的描述。 DDL :数据定义语言,用来定义数据库模式、外模式、内模式的语言。 DML :数据操纵语言,用来对数据库中的数据进行查询、插入、删除和修改的语句。  

    17.什么叫数据与程序的物理独立性?什么叫数据与程序的逻辑独立性?为什么数据库系统具有数据与程序的独立性? 答: 

    数据与程序的逻辑独立性:当模式改变时(例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等),由数据库管理员对各个外模式/模式的映像做相应改变,可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的,从而应用程序不必修改,保证了数据与程序的逻辑独立性,简称数据的逻辑独立性。数据与程序的物理独立性:当数据库的存储结构改变了,由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变,可以使模式保持不变,从而应用程序也不必改变,保证了数据与程序的物理独立性,简称数据的物理独立性。数据库管理系统在三级模式之间提供的两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。  

    18 .试述数据库系统的组成。 答: 

    数据库系统一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员和用户构成。 19 .数据库管理员、系统分析员、数据库设计人员、应用程序员的职责是什么? 答: 

    数据库管理员的职责:(1)决定数据库中的信息内容和结构; (2)决定数据库的存储结构和存取策略; (3)定义数据的安全性要求和完整性约束条件; (4)监控数据库的使用和运行; (5)数据库的改进和重组、重构。 

    系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明,系统分析员要和用户及 DBA 相结合,确定系统的硬件、软件配置,并参与数据库系统的概要设计。数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。数据库设计人员必须参加用户需求调查和系统分析,然后进行数据库设计。在很多情况下,数据库设计人员就由数据库管理员担任。应用程序员负责设计和编写应用系统的程序模块,并进行调试和安装。

     

    第二章 关系数据库

    1、试述关系模型的三个组成部分。
    答:关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。

    2、试述关系数据语言的特点和分类。

    答:关系数据语言可以分为三类:

    关系代数语言。

    关系演算语言:元组关系演算语言和域关系演算语言。

    SQL:具有关系代数和关系演算双重特点的语言。

    这些关系数据语言的共同特点是,语言具有完备的表达能力,是非过程化的集合操作语言,功能强,能够嵌入高级语言中使用。

    5 . 述关系模型的完整性规则。在参照完整性中,为什么外部码属性的值也可以为空?什么情况下才可以为空?

    答:实体完整性规则是指若属性A是基本关系R的主属性,则属性A不能取空值。

    若属性(或属性组)F是基本关系R的外码,它与基本关系S的主码Ks相对应(基本关系R和S不一定是不同的关系),则对于R中每个元组在F上的值必须为:或者取空值(F的每个属性值均为空值);或者等于S中某个元组的主码值。即属性F本身不是主属性,则可以取空值,否则不能取空值。

    6.设有一个SPJ数据库,包括S,P,J,SPJ四个关系模式:

    1)求供应工程J1零件的供应商号码SNO:

    πSno(σJno=‘J1’(SPJ))

    2)求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO:

    πSno(σJno=‘J1’∧Pno=‘P1‘(SPJ))

    3)求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO:

    πSno(πSno,,Pno(σJno=‘J1‘ (SPJ))∞πPno(σCOLOR=’红‘ (P)))

    4)求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO:

    πJno(SPJ)- πJNO(σcity=‘天津’∧Color=‘红‘ (S∞SPJ∞P)

    5)求至少用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO:

    πJno,Pno(SPJ)÷ πPno(σSno=‘S1‘ (SPJ))

    7. 试述等值连接与自然连接的区别和联系。

    答:连接运算符是“=”的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A,B属性值相等的那些元组

    自然连接是一种特殊的等值连接,它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组,并且在结果中把重复的属性列去掉。

    8.关系代数的基本运算有哪些 ? 如何用这些基本运算来表示其他运算? 

    答:并、差、笛卡尔积、投影和选择5种运算为基本的运算。其他3种运算,即交、连接和除,均可以用这5种基本运算来表达。

    第三章 关系数据库语言SQL

    1 .试述 sQL 语言的特点。

    答:(l)综合统一。 sQL 语言集数据定义语言 DDL 、数据操纵语言 DML 、数据控制语言 DCL 的功能于一体。

    (2)高度非过程化。用 sQL 语言进行数据操作,只要提出“做什么”,而无需指明“怎么做”,因此无需了解存取路径,存取路径的选择以及 sQL 语句的操作过程由系统自动完成。

    (3)面向集合的操作方式。 sQL 语言采用集合操作方式,不仅操作对象、查找结果可以是元组的集合,而且一次插入、删除、更新操作的对象也可以是元组的集合。

    (4)以同一种语法结构提供两种使用方式。 sQL 语言既是自含式语言,又是嵌入式语言。作为自含式语言,它能够独立地用于联机交互的使用方式;作为嵌入式语言,它能够嵌入到高级语言程序中,供程序员设计程序时使用。

    (5)语言简捷,易学易用。

    3 (1) select * from S where A='10';

     (2) select  A,B  from S;

     (3) select A,B,S.C,S.D,E,F from S ,T  where S.C=T.C and S.D=T.D;

     (4) select * from S ,T  where S.C=T.C;

     (5) select * from S ,T  where S.A<T.E;

     (6) select S.C,S.D,T.* from S ,T ;

    4.用 sQL 语句建立第二章习题 6中的 4 个表。

    答:

    对于 S 表: S ( SNO , SNAME , STATUS , CITY ) ;

    建 S 表:

        CREATE TABLE S ( Sno C(2) UNIQUE,Sname C(6) ,Status  C(2),City C(4));

    对于 P 表: P ( PNO , PNAME , COLOR , WEIGHT );

    建 P 表 :

    CREATE TABLE P(Pno  C(2)  UNIQUE,Pname  C(6),COLOR  C(2),  WEIGHT INT);

    对于 J 表: J ( JNO , JNAME , CITY) ;

    建 J 表:

    CREATE  TABLE  J(Jno  C(2) UNlQUE,JNAME  C(8), CITY C(4))

    对于 sPJ 表: sPJ ( sNo , PNo , JNo , QTY) ;

    建 SPJ 表:SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY)

    CREATE TABLE SPJ(Sno  C(2),Pno  C(2),JNO  C(2),  QTY  INT))

    针对建立的 4 个表用 sQL 语言完成第二章习题6中的查询。

     ( l )求供应工程 Jl 零件的供应商号码 SNO ;

    SELECT DIST SNO FROM SPJ WHERE  JNO=’J1’

     ( 2 )求供应工程 Jl 零件 Pl 的供应商号码 SNO ;

    SELECT  DIST SNO FROM SPJ WHERE JNO='J1' AND PNO='P1'

    ( 3 )求供应工程 Jl 零件为红色的供应商号码 SNO ;

    SELECT SNO FROM SPJ,P WHERE JNO='J1' AND SPJ.PNO=P.PNO AND COLOR='红'

    ( 4 )求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号 JNO ;

    SELECT  DIST  JNO FROM SPJ  WHERE JNO NOT IN (SELE JNO FROM SPJ,P,S WHERE S.CITY='天津' AND COLOR='红' AND S.SNO=SPJ.SNO  AND P.PNO=SPJ.PNO)。

    ( 5 )求至少用了供应商 Sl 所供应的全部零件的工程号 JNO ;

    由于VFP不允许子查询嵌套太深,将查询分为两步

    A、查询S1供应商供应的零件号

    SELECT DIST PNO FROM SPJ WHERE SNO='S1'结果是(P1,P2)

    B、查询哪一个工程既使用P1零件又使用P2零件。

    SELECT JNO FROM SPJ WHERE PNO='P1'

    AND JNO IN (SELECT JNO FROM SPJ WHERE PNO='P2')

    5.针对上题中的四个表试用SQL语言完成以下各项操作:

    (1)找出所有供应商的姓名和所在城市。

           SELECT SNAME,CITY FROM S

    (2)找出所有零件的名称、颜色、重量。

    SELECT PNAME,COLOR,WEIGHT FROM P

    (3)找出使用供应商S1所供应零件的工程号码。

            SELECT  DIST JNO FROM SPJ WHERE SNO='S1'

    (4)找出工程项目J2使用的各种零件的名称及其数量。

    SELECT PNAME,QTY FROM SPJ,P

    WHERE P.PNO=SPJ.PNO AND SPJ.JNO='J2'

    (5)找出上海厂商供应的所有零件号码。

    SELECT PNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND CITY='上海'

    (6)出使用上海产的零件的工程名称。

    SELECT JNAME FROM SPJ,S,J

    WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY='上海' AND J.JNO=SPJ.JNO

    (7)找出没有使用天津产的零件的工程号码。

    注意: SELECT DISP JNO FROM SPJ  WHERE JNO NOT IN (SELECT DIST JNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY='天津') 适用于JNO是唯一或不唯一的情况.

        注意: SELECT DIST JNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY<>'天津'适用于JNO是唯一的情况

    (8)把全部红色零件的颜色改成蓝色。

    UPDATE P SET COLOR='蓝'  WHERE COLOR='红'

    (9)由S5供给J4的零件P6改为由S3供应。

        UPDATE  SPJ  SET SNO='S3' WHERE SNO='S5' AND JNO='J4' AND PNO='P6'

    (10)从供应商关系中删除供应商号是S2的记录,并从供应情况关系中删除相应的记录。

        A、DELETE  FROM  S  WHERE  SNO=’S2’

        B、DELETE  FROM  SPJ  WHERE  SNO=‘S2’

    (11)请将(S2,J6,P4,200)插入供应情况关系。

         INSERT  INTO  SPJ  VALUES(‘S2’,‘J6’,‘P4’,200)

    6 .什么是基本表?什么是视图?两者的区别和联系是什么?

    答:基本表是本身独立存在的表,在 sQL 中一个关系就对应一个表。视图是从一个或几个基本表导出的表。视图本身不独立存储在数据库中,是一个虚表。即数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据,这些数据仍存放在导出视图的基本表中。视图在概念上与基本表等同,用户可以如同基本表那样使用视图,可以在视图上再定义视图。

    7 .试述视图的优点。

    ( l )视图能够简化用户的操作; ( 2 )视图使用户能以多种角度看待同一数据; ( 3 )视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性; ( 4 )视图能够对机密数据提供安全保护。

    8 .哪类视图是可以更新的?哪类视图是不可更新的?各举一例说明。

    答:基本表的行列子集视图一般是可更新的。若视图的属性来自集合函数、表达式,则该视图肯定是不可以更新的。

    所有的视图是否都可以更新?为什么?

    答:不是。视图是不实际存储数据的虚表,因此对视图的更新,最终要转换为对基本表的更新。因为有些视图的更新不能惟一有意义地转换成对相应基本表的更新,所以,并不是所有的视图都是可更新的.

    9 .请为三建工程项目建立一个供应情况的视图,包括供应商代码(SNO)、零件代码(PNO)、供应数量(QTY)。

    CREATE VIEW VSP AS SELECT SNO,SPJ.PNO,QTY FROM SPJ,J

     WHERE SPJ.JNO=J.JNO AND J.JNAME='三建'

    针对该视图VSP完成下列查询:

    (1)找出三建工程项目使用的各种零件代码及其数量。

    SELECT  DIST  PNO,QTY  FROM  VSP

    (2)找出供应商S1的供应情况。

    SELECT  DIST * FROM VSP WHERE SNO='S1'

    第四章 数据库安全性

    1 .什么是数据库的安全性?

    答:数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。

    2 .数据库安全性和计算机系统的安全性有什么关系?
    答:安全性问题不是数据库系统所独有的,所有计算机系统都有这个问题。只是在数据库系统中大量数据集中存放,而且为许多最终用户直接共享,从而使安全性问题更为突出。
    系统安全保护措施是否有效是数据库系统的主要指标之一。
    数据库的安全性和计算机系统的安全性,包括操作系统、网络系统的安全性是紧密联系、相互支持的,

    4 .试述实现数据库安全性控制的常用方法和技术。

    答:实现数据库安全性控制的常用方法和技术有:
    ( l )用户标识和鉴别:该方法由系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份。每次用户要求进入系统时,由系统进行核对,通过鉴定后才提供系统的使用权。
    ( 2 )存取控制:通过用户权限定义和合法权检查确保只有合法权限的用户访问数据库,所有未被授权的人员无法存取数据。例如CZ 级中的自主存取控制( DAC ) , Bl 级中的强制存取控制(MAC )。
    ( 3 )视图机制:为不同的用户定义视图,通过视图机制把要保密的数据对无权存取的用户隐藏起来,从而自动地对数据提供一定程度的安全保护。

    ( 4 )审计:建立审计日志,把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志中,DBA 可以利用审计跟踪的信息,重现导致数据库现有状况的一系列事件,找出非法存取数据的人、时间和内容等。
    ( 5 )数据加密:对存储和传输的数据进行加密处理,从而使得不知道解密算法的人无法获知数据的内容。

    5.什么是数据库中的自主存取控制方法和强制存取控制方法? 

    答:自主存取控制方法:定义各个用户对不同数据对象的存取权限。当用户对数据库访问时首先检查用户的存取权限。防止不合法用户对数据库的存取。

    强制存取控制方法:每一个数据对象被(强制地)标以一定的密级,每一个用户也被(强制地)授予某一个级别的许可证。系统规定只有具有某一许可证级别的用户才能存取某一个密级的数据对象。

    6. (1) GRANT ALL PRIVILEGES ON Student,Class  

    TO U1
    WITH GRANT OPTION ;

      (2)GRANT SELECT,UPDATE(家庭住址),DELETE ON Student TO U2;

      (3)GRANT SELECT ON Class TO PUBLIC;

      (4)GRANT SELECT,UPDATE ON Student TO R1;

      (5)GRANT R1 TO U1 WITH ADMIN OPTION ;

     7 .SQL 语言中提供了哪些数据控制(自主存取控制)的语句?请试举几例说明它们的使用方法。

    答:SQL 中的自主存取控制是通过GRANT语句和REVOKE语句来实现的。如:

    GRANT SELECT , INSERT ON Student  

    TO 王平
    WITH GRANT  OPTION ;

    就将Student 表的SELECT 和INSERT 权限授予了用户王平,后面的“WITH GRANT OPTION ”子句表示用户王平同时也获得了“授权”的权限,即可以把得到的权限继续授予其他用户。
    REVOKE INSERT ON Student FROM 王平CASCADE ;
    就将Student 表的INSERT 权限从用户王平处收回,选项CASCADE 表示,如果用户王平将Student 的INSERT 权限又转授给了其他用户,那么这些权限也将从其他用户处收回。

    7.请用SQL的GRANT 和REVOKE语句(加上视图机制)完成以下授权定义或存取控制功能:

    ( a )用户王明对两个表有SELECT 权力。

    GRANT SELECT ON 职工,部门

    TO 王明

    ( b )用户李勇对两个表有INSERT 和DELETE 权力。

    GRANT INSERT,DELETE ON 职工,部门

    TO 李勇

    ( c ) 每个职工只对自己的记录有SELECT 权力。

    GRANT SELECT ON 职工

    WHEN USER()=NAME

    TO ALL;

    ( d )用户刘星对职工表有SELECT 权力,对工资字段具有更新权力。

    GRANT SELECT,UPDATE(工资) ON 职工

    TO 刘星

     ( e )用户张新具有修改这两个表的结构的权力。

    GRANT ALTER TABLE ON 职工,部门

    TO 张新;

     ( f )用户周平具有对两个表所有权力(读,插,改,删数据),并具有给其他用户授权的权力。

    GRANT ALL PRIVILIGES ON 职工,部门

    TO 周平

    WITH GRANT OPTION;

    ( g )用户杨兰具有从每个部门职工中SELECT 最高工资、最低工资、平均工资的权力,他不能查看每个人的工资。

    CREATE VIEW 部门工资 AS

    SELECT 部门.名称,MAX(工资),MIN(工资),AVG(工资)

    FROM 职工,部门

    WHERE 职工.部门号=部门.部门号

    GROUP BY 职工.部门号

    GRANT SELECT ON 部门工资

    TO 杨兰;

    8 .把习题8 中(1)---(7)的每一种情况,撤销各用户所授予的权力

    (1) REVOKE SELECT ON 职工,部门 FROM 王明;

    (2) REVOKE INSERT , DELETE ON 职工,部门 FROM 李勇;

    (3) REOVKE SELECT ON 职工
    WHEN USER ( ) =NAME
    FROM ALI ;

    (4) REVOKE SELECT , UPDATE ON 职工
    FROM 刘星;

    (5) REVOKE ALTER TABLE ON 职工,部门
    FROM 张新;

    (6) REVOKE ALL PRIVILIGES ON 职工,部门
    FROM 周平;

    (7) REVOKE SELECT ON 部门工资
    FROM 杨兰;
    DROP VIEW 部门工资;

    9.理解并解释MAC 机制中主体、客体、敏感度标记的含义。

    答:主体是系统中的活动实体,既包括DBMS 所管理的实际用户,也包括代表用户的各进程。
    客体是系统中的被动实体,是受主体操纵的,包括文件、基表、索引、视图等。对于主体和 客体,DBMS 为它们每个实例(值)指派一个敏感度标记(Label )。

    敏感度标记被分成若干级别,例如绝密(Top Secret )、机密(Secret )· 可信( Confidential )、公开(PubliC )等。主体的敏感度标记称为许可证级别(ClearanCe 玫vel ) ,客体的敏感度标记称为密级(Classification Level )。

    11 .什么是数据库的审计功能,为什么要提供审计功能?

    答:审计功能是指DBMS 的审计模块在用户对数据库执行操作的同时把所有操作自动记录到系统的审计日志中。
    因为任何系统的安全保护措施都不是完美无缺的,蓄意盗窃破坏数据的人总可能存在。利用数据库的审计功能,DBA 可以根据审计跟踪的信息,重现导致数据库现有状况的一系列事件,找出非法存取数据的人、时间和内容等。

    第5章 数据库完整性

    1什么是数据库的完整性?

    答:数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。

    2 .数据库的完整性概念与数据库的安全性概念有什么区别和联系?

    答:数据的完整性和安全性是两个不同的概念,但是有一定的联系。前者是为了防止数据库中存在不符合语义的数据,防止错误信息的输入和输出,即所谓垃圾进垃圾出( Garba : e In Garba : e out )所造成的无效操作和错误结果。后者是保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取。也就是说,安全性措施的防范对象是非法用户和非法操作,完整性措施的防范对象是不合语义的数据。

    3 .什么是数据库的完整性约束条件?可分为哪几类?

    答:完整性约束条件是指数据库中的数据应该满足的语义约束条件。一般可以分为六类:静态列级约束、静态元组约束、静态关系约束、动态列级约束、动态元组约束、动态关系约束。静态列级约束是对一个列的取值域的说明,包括以下几个方面: ( l )对数据类型的约束,包括数据的类型、长度、单位、精度等; ( 2 )对数据格式的约束; ( 3 )对取值范围或取值集合的约束; ( 4 )对空值的约束; ( 5 )其他约束。静态元组约束就是规定组成一个元组的各个列之间的约束关系,静态元组约束只局限在单个元组上。静态关系约束是在一个关系的各个元组之间或者若干关系之间常常存在各种联系或约束。

    常见的静态关系约束有: ( l )实体完整性约束; ( 2 )参照完整性约束; ( 3 )函数依赖约束。

    动态列级约束是修改列定义或列值时应满足的约束条件,包括下面两方面: ( l )修改列定义时的约束; ( 2 )修改列值时的约束。动态元组约束是指修改某个元组的值时需要参照其旧值,并且新旧值之间需要满足某种约束条件。动态关系约束是加在关系变化前后状态上的限制条件,例如事务一致性、原子性等约束条件。

    4 . DBMS 的完整性控制机制应具有哪些功能?

    答:DBMS 的完整性控制机制应具有三个方面的功能: ( l )定义功能,即提供定义完整性约束条件的机制; ( 2 )检查功能,即检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件;( 3 )违约反应:如果发现用户的操作请求使数据违背了完整性约束条件,则采取一定的动作来保证数据的完整性。

    5 . RDBMS 在实现参照完整性时需要考虑哪些方面?

    答 :RDBMs 在实现参照完整性时需要考虑以下几个方面:

    ( l )外码是否可以接受空值。

    ( 2 )册 l 除被参照关系的元组时的考虑,这时系统可能采取的作法有三种: l )级联删除( CASCADES ) ; 2 )受限删除( RESTRICTED ) ; 3 )置空值删除( NULLIFIES )。 ( 3 )在参照关系中插入元组时的问题,这时系统可能采取的作法有: l )受限插入; 2 )递归插入。

    ( 4 )修改关系中主码的问题。一般是不能用 UPDATE 语句修改关系主码的。如果需要修改主码值,只能先删除该元组,然后再把具有新主码值的元组插入到关系中。如果允许修改主码,首先要保证主码的惟一性和非空,否则拒绝修改。然后要区分是参照关系还是被参照关系。

    6 .假设有下面两个关系模式:职工(职工号,姓名,年龄,职务,工资,部门号),其中职工号为主码;部门(部门号,名称,经理名,电话),其中部门号为主码。用 sQL 语言定义这两个关系模式,要求在模式中完成以下完整性约束条件的定义:定义每个模式的主码;定义参照完整性;定义职工年龄不得超过 60 岁。

    CREATE TABLE DEPT

        (Deptno NUMBER(2),

         Deptname VARCHAR(10),

         Manager VARCHAR(10),

         PhoneNumber Char(12)

         CONSTRAINT PK_SC RIMARY KEY(Deptno));

    CREATE TABLE EMP

        (Empno NUMBER(4),

         Ename VARCHAR(10),

         Age NUMBER(2),

         CONSTRAINT C1 CHECK ( Aage<=60),

          Job VARCHAR(9),

          Sal NUMBER(7,2),

          Deptno NUMBER(2),

          CONSTRAINT FK_DEPTNO

             FOREIGN KEY(Deptno)

             REFFERENCES DEPT(Deptno));

    7 .关系系统中,当操作违反实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性约束条件时,一般是如何分别进行处理的?

    答:对于违反实体完整性和用户定义的完整性的操作一般都采用拒绝执行的方式进行处理。而对于违反参照完整性的操作,并不都是简单地拒绝执行,有时要根据应用语义执行一些附加的操作,以保证数据库的正确性。

    第6章 关系数据库理论

    1 .理解并给出下列术语的定义:
    函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递依赖、候选码、主码、外码、全码(All 一key )、1 NF 、ZNF 、3NF 、BcNF 、多值依赖、4NF 。

    定义1:设R(U)是属性集U上的关系模式。X,Y是属性集U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r,r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等,而在Y上的属性值不等,则称X函数确定Y或Y函数依赖于X,记作XàY。(即只要X上的属性值相等,Y上的值一定相等。)

    术语和记号:

    XàY,但Y不是X的子集,则称XàY是非平凡的函数依赖。若不特别声明,总是讨论非平凡的函数依赖。

    XàY,但Y是X的子集,则称XàY是平凡的函数依赖。

    若XàY,则X叫做决定因素(Determinant)。

    若XàY,YàX,则记作XßàY。

    若Y不函数依赖于X,则记作X à Y。

    定义2:在R(U)中,如果 XàY,并且对于X的任何一个真子集X’,都有X’ à Y,则称Y对X完全函数依赖

           若XàY,但Y不完全函数依赖于X,则称Y对X部分函数依赖

    定义3:若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项,则关系模式R属于第一范式(1NF)。

    定义4:若关系模式R∈1NF,且每一个非主属性完全函数依赖于码,则关系模式R∈2NF 。(即1NF消除了非主属性对码的部分函数依赖则成为2NF)。

    定义5:关系模式R<U,F> 中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z(Z不是Y的子集)使得XàY,Y à X,Y à Z成立,则称R<U,F>∈3NF。

    定义6:关系模式R<U,F>∈1NF 。若XàY且Y不是X的子集时,X必含有码,则R<U,F>∈BCNF。

    定义7:关系模式R<U,F>∈1NF,如果对于R的每个非平凡多值依赖XààY(Y不是X的子集,Z=U-X-Y不为空),X都含有码,则称R<U,F>∈4NF。

    2.建立一个关于系、学生、班级、学会等诸信息的关系数据库。

    学生:学号、姓名、出生年月、系名、班号、宿舍区。

    班级:班号、专业名、系名、人数、入校年份。

    系:系名、系号、系办公地点、人数。

    学会:学会名、成立年份、办公地点、人数。

        语义如下:一个系有若干专业,每个专业每年只招一个班,每个班有若干学生。一个系的学生住在同一宿舍区。每个学生可参加若干学会,每个学会有若干学生。学生参加某学会有一个入会年份。

    请给出关系模式,写出每个关系模式的极小函数依赖集,指出是否存在传递函数依赖,对于函数依赖左部是多属性的情况讨论函数依赖是完全函数依赖,还是部分函数依赖。指出各关系模式的候选码、外部码,有没有全码存在?

     

     

    解:(1)关系模式如下:

      学生:S(Sno,Sname,Sbirth,Dept,Class,Rno)

      班级:C(Class,Pname,Dept,Cnum,Cyear)

      系:D(Dept,Dno,Office,Dnum)

      学会:M(Mname,Myear,Maddr,Mnum)

      (2)每个关系模式的最小函数依赖集如下:

      A、学生S (Sno,Sname,Sbirth,Dept,Class,Rno) 的最小函数依赖集如下:SnoàSname,SnoàSbirth,SnoàClass,ClassàDept,DEPTàRno

        传递依赖如下:

    由于SnoàDept,而DeptàSno ,DeptàRno(宿舍区)

     

    所以Sno与Rno之间存在着传递函数依赖。

        由于ClassàDept,Dept à Class,DeptàRno

             所以Class与Rno之间存在着传递函数依赖。

        由于SnoàClass,ClassàSno,ClassàDept

             所以Sno与Dept之间存在着传递函数依赖。

      B、班级C(Class,Pname,Dept,Cnum,Cyear)的最小函数依赖集如下:

        ClassàPname,ClassàCnum,ClassàCyear,PnameàDept.

        由于ClassàPname,PnameàClass,PnameàDept

            所以C1ass与Dept之间存在着传递函数依赖。

     C、系D(Dept,Dno,Office,Dnum)的最小函数依赖集如下:

        DeptàDno,DnoàDept,DnoàOffice,DnoàDnum

        根据上述函数依赖可知,Dept与Office,Dept与Dnum之间不存在传递依赖。

     D、学会M(Mname,Myear,Maddr,Mnum)的最小函数依赖集如下:

        MnameàMyear,MnameàMaddr,MnameàMnum

         该模式不存在传递依赖。

      (3)各关系模式的候选码、外部码,全码如下:

      A、学生S候选码:Sno;外部码:Dept、Class;无全码

      B、班级C候选码:Class;外部码:Dept;无全码

      C、系D候选码:Dept或Dno;无外部码;无全码

      D、学会M候选码:Mname;无外部码;无全码

    7.下面的结论哪些是正确的? 哪些是错误的? 对于错误的请给一个反例说明之。

    (1)任何一个二目关系是属于3NF。

    答:正确。因为关系模式中只有两个属性,所以无传递。

    (2)任何一个二目关系是属于BCNF.

    答:正确。按BCNF的定义,若XàY,且Y不是X的子集时,每个决定因素都包含码,对于二目关系决定因素必然包含码。详细证明如下:(任何二元关系模式必定是BCNF)。

    证明:设R为一个二目关系R(A1,A2),则属性A1和A2之间可能存在以下几种依赖关系:

    A、A1àA2,但A2àA1,则关系R的码为A1,决定因素都包含码,所以,R是BCNF。

    B、A1àA2,A2àA1,则关系R的码为A2,所以决定因素都包含码,R是BCNF。

    包含码。R是BCNF。C、R的码为(A1,A2)(即A1 àA2,A2 àA1),决定因素都

    第七章 数据库设计

    1.试述数据库设计过程。

    答:这里只概要列出数据库设计过程的六个阶段: ( l )需求分析; ( 2 )概念结构设计; ( 3 )逻辑结构设计; ( 4 )数据库物理设计; ( 5 )数据库实施; ( 6 )数据库运行和维护。这是一个完整的实际数据库及其应用系统的设计过程。不仅包括设计数据库本身,还包括数据库的实施、运行和维护。设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。

    2 .试述数据库设计过程各个阶段上的设计描述。

    答:各阶段的设计要点如下: ( l )需求分析:准确了解与分析用户需求(包括数据与处理)。 ( 2 )概念结构设计:通过对用户需求进行综合、归纳与抽象,形成一个独立于具体 DBMS 的概念模型。 ( 3 )逻辑结构设计:将概念结构转换为某个 DBMS 所支持的数据模型,并对其进行优化。 ( 4 )数据库物理设计:为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构(包括存储结构和存取方法)。 ( 5 )数据库实施:设计人员运用 DBMS 提供的数据语言、工具及宿主语言,根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库,编制与调试应用程序,组织数据入库,并进行试运行。 ( 6 )数据库运行和维护:在数据库系统运行过程中对其进行评价、调整与修改。

    3 .试述数据库设计过程中结构设计部分形成的数据库模式。

    答:数据库结构设计的不同阶段形成数据库的各级模式,即: ( l )在概念设计阶段形成独立于机器特点,独立于各个 DBMS 产品的概念模式,在本篇中就是 E 一 R 图; ( 2 )在逻辑设计阶段将 E 一 R 图转换成具体的数据库产品支持的数据模型,如关系模型,形成数据库逻辑模式,然后在基本表的基础上再建立必要的视图 ( Vi 娜),形成数据的外模式; ( 3 )在物理设计阶段,根据 DBMS 特点和处理的需要,进行物理存储安排,建立索引,形成数据库内模式。

    5 .什么是数据库的概念结构?试述其特点和设计策略。

    答:概念结构是信息世界的结构,即概念模型,其主要特点是: ( l )能真实、充分地反映现实世界,包括事物和事物之间的联系,能满足用户对数据的处理要求,是对现实世界的一个真实模型; ( 2 )易于理解,从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见,用户的积极参与是数据库设计成功的关键; ( 3 )易于更改,当应用环境和应用要求改变时,容易对概念模型修改和扩充; ( 4 )易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。概念结构的设计策略通常有四种: l )自顶向下,即首先定义全局概念结构的框架,然后逐步细化; 2 )自底向上,即首先定义各局部应用的概念结构,然后将它们集成起来,得到全局概念结构; 3 )逐步扩张,首先定义最重要的核心概念结构,然后向外扩充,以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构,直至总体概念结构; 4 )混合策略,即将自顶向下和自底向上相结合,用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架,以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。

    7.学校中有若干系,每个系有若干班级和教研室,每个教研室有若干教员,其中有的教授和副教授每人各带若干研究生;每个班有若干学生,每个学生选修若干课程,每门课可由若干学生选修。请用 E 一 R 图画出此学校的概念模型。

    答:

     

    各实体属性为:

    系:系编号,系名

    班级:班级号,班级名

    教研室:教研室号,教研室

    学生:学号,姓名,学历

    课程:课程号,课程名

    教员:职工号,姓名,职称

    联系的属性:“选修”的属性为“成绩”

    转换为关系模型如下:

    系(系编号,系名,学校名)

    班级(班级号,班级名,系编号)

    教研室(教研室号,教研室,系编号)

    学生(学号,姓名,学历,班级号,导师职工号)

    课程( 课程号,课程名)

    教员(职工号,姓名,职称,教研室号)

    选修(学号,课程号,成绩)

    8 .某工厂生产若干产品,每种产品由不同的零件组成,有的零件可用在不同的产品上。这些零件由不同的原材料制成,不同零件所用的材料可以相同。这些零件按所属的不同产品分别放在仓库中,原材料按照类别放在若干仓库中。请用 E 一 R 图画出此工厂产品、零件、材料、仓库的概念模型。

    答:

     

    各实体属性为:

    产品:产品号,产品名

    零件:零件号,零件名

    原材料:原材料号,原材料名,类别

    仓库:仓库号,仓库名

    各联系的属性为:

    产品组成:使用零件量

    零件制造:使用原材料量

    零件存储:存储量

    材料存放:存储量

    转换为关系模型如下:

    产品(产品号,产品名,仓库号)

    零件:零件号,零件名

    原材料:原材料号,原材料名,类别,仓库号,存放量)

    仓库(仓库号,仓库名)

    产品组成(产品号,零件号,使用零件量)

    零件组成(零件号,原材料号,使用原材料量)

    零件储存(零件号,仓库号,存储量)

    9 .什么是数据库的逻辑结构设计?试述其设计步骤。

    答:数据库的逻辑结构设计就是把概念结构设计阶段设计好的基本 E 一 R 图转换为与选用的 DBMS 产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。设计步骤为 : ( l )将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型; ( 2 )将转换来的关系、网状、层次模型向特定 DBMS 支持下的数据模型转换; ( 3 )对数据模型进行优化。

    11、第七题中设计的关系模型中的各个关系模式都只有一个码,且都是唯一的决定因素,所以属于BCNF,不会发生更新异常。

     

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  • Java面试题大全(2020版)

    万次阅读 多人点赞 2019-11-26 11:59:06
    发现网上很多Java面试题都没有答案,所以花了...、Java 基础 1. JDK 和 JRE 有什么区别? JDK:Java Development Kit 的简称,java 开发工具包,提供了 java 的开发环境和运行环境。 JRE:Java Runtime Environ...

    发现网上很多Java面试题都没有答案,所以花了很长时间搜集整理出来了这套Java面试题大全,希望对大家有帮助哈~

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    一、Java 基础

    1. JDK 和 JRE 有什么区别?

    • JDK:Java Development Kit 的简称,java 开发工具包,提供了 java 的开发环境和运行环境。
    • JRE:Java Runtime Environment 的简称,java 运行环境,为 java 的运行提供了所需环境。

    具体来说 JDK 其实包含了 JRE,同时还包含了编译 java 源码的编译器 javac,还包含了很多 java 程序调试和分析的工具。简单来说:如果你需要运行 java 程序,只需安装 JRE 就可以了,如果你需要编写 java 程序,需要安装 JDK。

    2. == 和 equals 的区别是什么?

    == 解读

    对于基本类型和引用类型 == 的作用效果是不同的,如下所示:

    • 基本类型:比较的是值是否相同;
    • 引用类型:比较的是引用是否相同;

    代码示例:

    String x = "string";
    String y = "string";
    String z = new String("string");
    System.out.println(x==y); // true
    System.out.println(x==z); // false
    System.out.println(x.equals(y)); // true
    System.out.println(x.equals(z)); // true

    代码解读:因为 x 和 y 指向的是同一个引用,所以 == 也是 true,而 new String()方法则重写开辟了内存空间,所以 == 结果为 false,而 equals 比较的一直是值,所以结果都为 true。

    equals 解读

    equals 本质上就是 ==,只不过 String 和 Integer 等重写了 equals 方法,把它变成了值比较。看下面的代码就明白了。

    首先来看默认情况下 equals 比较一个有相同值的对象,代码如下:

    class Cat {
        public Cat(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        private String name;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
    
    Cat c1 = new Cat("王磊");
    Cat c2 = new Cat("王磊");
    System.out.println(c1.equals(c2)); // false

    输出结果出乎我们的意料,竟然是 false?这是怎么回事,看了 equals 源码就知道了,源码如下:

    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }

    原来 equals 本质上就是 ==。

    那问题来了,两个相同值的 String 对象,为什么返回的是 true?代码如下:

    String s1 = new String("老王");
    String s2 = new String("老王");
    System.out.println(s1.equals(s2)); // true

    同样的,当我们进入 String 的 equals 方法,找到了答案,代码如下:

    public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    原来是 String 重写了 Object 的 equals 方法,把引用比较改成了值比较。

    总结 :== 对于基本类型来说是值比较,对于引用类型来说是比较的是引用;而 equals 默认情况下是引用比较,只是很多类重新了 equals 方法,比如 String、Integer 等把它变成了值比较,所以一般情况下 equals 比较的是值是否相等。

    3. 两个对象的 hashCode()相同,则 equals()也一定为 true,对吗?

    不对,两个对象的 hashCode()相同,equals()不一定 true。

    代码示例:

    String str1 = "通话";
    String str2 = "重地";
    System.out.println(String.format("str1:%d | str2:%d",  str1.hashCode(),str2.hashCode()));
    System.out.println(str1.equals(str2));

    执行的结果:

    str1:1179395 | str2:1179395

    false

    代码解读:很显然“通话”和“重地”的 hashCode() 相同,然而 equals() 则为 false,因为在散列表中,hashCode()相等即两个键值对的哈希值相等,然而哈希值相等,并不一定能得出键值对相等。

    4. final 在 java 中有什么作用?

    • final 修饰的类叫最终类,该类不能被继承。
    • final 修饰的方法不能被重写。
    • final 修饰的变量叫常量,常量必须初始化,初始化之后值就不能被修改。

    5. java 中的 Math.round(-1.5) 等于多少?

    等于 -1,因为在数轴上取值时,中间值(0.5)向右取整,所以正 0.5 是往上取整,负 0.5 是直接舍弃。

    6. String 属于基础的数据类型吗?

    String 不属于基础类型,基础类型有 8 种:byte、boolean、char、short、int、float、long、double,而 String 属于对象。

    7. java 中操作字符串都有哪些类?它们之间有什么区别?

    操作字符串的类有:String、StringBuffer、StringBuilder。

    String 和 StringBuffer、StringBuilder 的区别在于 String 声明的是不可变的对象,每次操作都会生成新的 String 对象,然后将指针指向新的 String 对象,而 StringBuffer、StringBuilder 可以在原有对象的基础上进行操作,所以在经常改变字符串内容的情况下最好不要使用 String。

    StringBuffer 和 StringBuilder 最大的区别在于,StringBuffer 是线程安全的,而 StringBuilder 是非线程安全的,但 StringBuilder 的性能却高于 StringBuffer,所以在单线程环境下推荐使用 StringBuilder,多线程环境下推荐使用 StringBuffer。

    8. String str="i"与 String str=new String("i")一样吗?

    不一样,因为内存的分配方式不一样。String str="i"的方式,java 虚拟机会将其分配到常量池中;而 String str=new String("i") 则会被分到堆内存中。

    9. 如何将字符串反转?

    使用 StringBuilder 或者 stringBuffer 的 reverse() 方法。

    示例代码:

    // StringBuffer reverse
    StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
    stringBuffer.append("abcdefg");
    System.out.println(stringBuffer.reverse()); // gfedcba
    // StringBuilder reverse
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    stringBuilder.append("abcdefg");
    System.out.println(stringBuilder.reverse()); // gfedcba

    10. String 类的常用方法都有那些?

    • indexOf():返回指定字符的索引。
    • charAt():返回指定索引处的字符。
    • replace():字符串替换。
    • trim():去除字符串两端空白。
    • split():分割字符串,返回一个分割后的字符串数组。
    • getBytes():返回字符串的 byte 类型数组。
    • length():返回字符串长度。
    • toLowerCase():将字符串转成小写字母。
    • toUpperCase():将字符串转成大写字符。
    • substring():截取字符串。
    • equals():字符串比较。

    11. 抽象类必须要有抽象方法吗?

    不需要,抽象类不一定非要有抽象方法。

    示例代码:

    abstract class Cat {
        public static void sayHi() {
            System.out.println("hi~");
        }
    }

    上面代码,抽象类并没有抽象方法但完全可以正常运行。

    12. 普通类和抽象类有哪些区别?

    • 普通类不能包含抽象方法,抽象类可以包含抽象方法。
    • 抽象类不能直接实例化,普通类可以直接实例化。

    13. 抽象类能使用 final 修饰吗?

    不能,定义抽象类就是让其他类继承的,如果定义为 final 该类就不能被继承,这样彼此就会产生矛盾,所以 final 不能修饰抽象类,如下图所示,编辑器也会提示错误信息:

    14. 接口和抽象类有什么区别?

    • 实现:抽象类的子类使用 extends 来继承;接口必须使用 implements 来实现接口。
    • 构造函数:抽象类可以有构造函数;接口不能有。
    • main 方法:抽象类可以有 main 方法,并且我们能运行它;接口不能有 main 方法。
    • 实现数量:类可以实现很多个接口;但是只能继承一个抽象类。
    • 访问修饰符:接口中的方法默认使用 public 修饰;抽象类中的方法可以是任意访问修饰符。

    15. java 中 IO 流分为几种?

    按功能来分:输入流(input)、输出流(output)。

    按类型来分:字节流和字符流。

    字节流和字符流的区别是:字节流按 8 位传输以字节为单位输入输出数据,字符流按 16 位传输以字符为单位输入输出数据。

    16. BIO、NIO、AIO 有什么区别?

    • BIO:Block IO 同步阻塞式 IO,就是我们平常使用的传统 IO,它的特点是模式简单使用方便,并发处理能力低。
    • NIO:New IO 同步非阻塞 IO,是传统 IO 的升级,客户端和服务器端通过 Channel(通道)通讯,实现了多路复用。
    • AIO:Asynchronous IO 是 NIO 的升级,也叫 NIO2,实现了异步非堵塞 IO ,异步 IO 的操作基于事件和回调机制。

    17. Files的常用方法都有哪些?

    • Files.exists():检测文件路径是否存在。
    • Files.createFile():创建文件。
    • Files.createDirectory():创建文件夹。
    • Files.delete():删除一个文件或目录。
    • Files.copy():复制文件。
    • Files.move():移动文件。
    • Files.size():查看文件个数。
    • Files.read():读取文件。
    • Files.write():写入文件。

    二、容器

    18. java 容器都有哪些?

    常用容器的图录:

    19. Collection 和 Collections 有什么区别?

    • java.util.Collection 是一个集合接口(集合类的一个顶级接口)。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式,其直接继承接口有List与Set。
    • Collections则是集合类的一个工具类/帮助类,其中提供了一系列静态方法,用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等各种操作。

    20. List、Set、Map 之间的区别是什么?

    21. HashMap 和 Hashtable 有什么区别?

    • hashMap去掉了HashTable 的contains方法,但是加上了containsValue()和containsKey()方法。
    • hashTable同步的,而HashMap是非同步的,效率上逼hashTable要高。
    • hashMap允许空键值,而hashTable不允许。

    22. 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap?

    对于在Map中插入、删除和定位元素这类操作,HashMap是最好的选择。然而,假如你需要对一个有序的key集合进行遍历,TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小,也许向HashMap中添加元素会更快,将map换为TreeMap进行有序key的遍历。

    23. 说一下 HashMap 的实现原理?

    HashMap概述: HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。 

    HashMap的数据结构: 在java编程语言中,最基本的结构就是两种,一个是数组,另外一个是模拟指针(引用),所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的,HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构,即数组和链表的结合体。

    当我们往Hashmap中put元素时,首先根据key的hashcode重新计算hash值,根绝hash值得到这个元素在数组中的位置(下标),如果该数组在该位置上已经存放了其他元素,那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放,新加入的放在链头,最先加入的放入链尾.如果数组中该位置没有元素,就直接将该元素放到数组的该位置上。

    需要注意Jdk 1.8中对HashMap的实现做了优化,当链表中的节点数据超过八个之后,该链表会转为红黑树来提高查询效率,从原来的O(n)到O(logn)

    24. 说一下 HashSet 的实现原理?

    • HashSet底层由HashMap实现
    • HashSet的值存放于HashMap的key上
    • HashMap的value统一为PRESENT

    25. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么?

    最明显的区别是 ArrrayList底层的数据结构是数组,支持随机访问,而 LinkedList 的底层数据结构是双向循环链表,不支持随机访问。使用下标访问一个元素,ArrayList 的时间复杂度是 O(1),而 LinkedList 是 O(n)。

    26. 如何实现数组和 List 之间的转换?

    • List转换成为数组:调用ArrayList的toArray方法。
    • 数组转换成为List:调用Arrays的asList方法。

    27. ArrayList 和 Vector 的区别是什么?

    • Vector是同步的,而ArrayList不是。然而,如果你寻求在迭代的时候对列表进行改变,你应该使用CopyOnWriteArrayList。 
    • ArrayList比Vector快,它因为有同步,不会过载。 
    • ArrayList更加通用,因为我们可以使用Collections工具类轻易地获取同步列表和只读列表。

    28. Array 和 ArrayList 有何区别?

    • Array可以容纳基本类型和对象,而ArrayList只能容纳对象。 
    • Array是指定大小的,而ArrayList大小是固定的。 
    • Array没有提供ArrayList那么多功能,比如addAll、removeAll和iterator等。

    29. 在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别?

    poll() 和 remove() 都是从队列中取出一个元素,但是 poll() 在获取元素失败的时候会返回空,但是 remove() 失败的时候会抛出异常。

    30. 哪些集合类是线程安全的?

    • vector:就比arraylist多了个同步化机制(线程安全),因为效率较低,现在已经不太建议使用。在web应用中,特别是前台页面,往往效率(页面响应速度)是优先考虑的。
    • statck:堆栈类,先进后出。
    • hashtable:就比hashmap多了个线程安全。
    • enumeration:枚举,相当于迭代器。

    31. 迭代器 Iterator 是什么?

    迭代器是一种设计模式,它是一个对象,它可以遍历并选择序列中的对象,而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象,因为创建它的代价小。

    32. Iterator 怎么使用?有什么特点?

    Java中的Iterator功能比较简单,并且只能单向移动:

    (1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时,它返回序列的第一个元素。注意:iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。

    (2) 使用next()获得序列中的下一个元素。

    (3) 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。

    (4) 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。

    Iterator是Java迭代器最简单的实现,为List设计的ListIterator具有更多的功能,它可以从两个方向遍历List,也可以从List中插入和删除元素。

    33. Iterator 和 ListIterator 有什么区别?

    • Iterator可用来遍历Set和List集合,但是ListIterator只能用来遍历List。 
    • Iterator对集合只能是前向遍历,ListIterator既可以前向也可以后向。 
    • ListIterator实现了Iterator接口,并包含其他的功能,比如:增加元素,替换元素,获取前一个和后一个元素的索引,等等。

     三、多线程

    35. 并行和并发有什么区别?

    • 并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生;而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。
    • 并行是在不同实体上的多个事件,并发是在同一实体上的多个事件。
    • 在一台处理器上“同时”处理多个任务,在多台处理器上同时处理多个任务。如hadoop分布式集群。

    所以并发编程的目标是充分的利用处理器的每一个核,以达到最高的处理性能。

    36. 线程和进程的区别?

    简而言之,进程是程序运行和资源分配的基本单位,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存资源,减少切换次数,从而效率更高。线程是进程的一个实体,是cpu调度和分派的基本单位,是比程序更小的能独立运行的基本单位。同一进程中的多个线程之间可以并发执行。

    37. 守护线程是什么?

    守护线程(即daemon thread),是个服务线程,准确地来说就是服务其他的线程。

    38. 创建线程有哪几种方式?

    ①. 继承Thread类创建线程类

    • 定义Thread类的子类,并重写该类的run方法,该run方法的方法体就代表了线程要完成的任务。因此把run()方法称为执行体。
    • 创建Thread子类的实例,即创建了线程对象。
    • 调用线程对象的start()方法来启动该线程。

    ②. 通过Runnable接口创建线程类

    • 定义runnable接口的实现类,并重写该接口的run()方法,该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
    • 创建 Runnable实现类的实例,并依此实例作为Thread的target来创建Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象。
    • 调用线程对象的start()方法来启动该线程。

    ③. 通过Callable和Future创建线程

    • 创建Callable接口的实现类,并实现call()方法,该call()方法将作为线程执行体,并且有返回值。
    • 创建Callable实现类的实例,使用FutureTask类来包装Callable对象,该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。
    • 使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
    • 调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。

    39. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别?

    有点深的问题了,也看出一个Java程序员学习知识的广度。

    • Runnable接口中的run()方法的返回值是void,它做的事情只是纯粹地去执行run()方法中的代码而已;
    • Callable接口中的call()方法是有返回值的,是一个泛型,和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。

    40. 线程有哪些状态?

    线程通常都有五种状态,创建、就绪、运行、阻塞和死亡。

    • 创建状态。在生成线程对象,并没有调用该对象的start方法,这是线程处于创建状态。
    • 就绪状态。当调用了线程对象的start方法之后,该线程就进入了就绪状态,但是此时线程调度程序还没有把该线程设置为当前线程,此时处于就绪状态。在线程运行之后,从等待或者睡眠中回来之后,也会处于就绪状态。
    • 运行状态。线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程,此时线程就进入了运行状态,开始运行run函数当中的代码。
    • 阻塞状态。线程正在运行的时候,被暂停,通常是为了等待某个时间的发生(比如说某项资源就绪)之后再继续运行。sleep,suspend,wait等方法都可以导致线程阻塞。
    • 死亡状态。如果一个线程的run方法执行结束或者调用stop方法后,该线程就会死亡。对于已经死亡的线程,无法再使用start方法令其进入就绪   

    41. sleep() 和 wait() 有什么区别?

    sleep():方法是线程类(Thread)的静态方法,让调用线程进入睡眠状态,让出执行机会给其他线程,等到休眠时间结束后,线程进入就绪状态和其他线程一起竞争cpu的执行时间。因为sleep() 是static静态的方法,他不能改变对象的机锁,当一个synchronized块中调用了sleep() 方法,线程虽然进入休眠,但是对象的机锁没有被释放,其他线程依然无法访问这个对象。

    wait():wait()是Object类的方法,当一个线程执行到wait方法时,它就进入到一个和该对象相关的等待池,同时释放对象的机锁,使得其他线程能够访问,可以通过notify,notifyAll方法来唤醒等待的线程。

    42. notify()和 notifyAll()有什么区别?

    • 如果线程调用了对象的 wait()方法,那么线程便会处于该对象的等待池中,等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
    • 当有线程调用了对象的 notifyAll()方法(唤醒所有 wait 线程)或 notify()方法(只随机唤醒一个 wait 线程),被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中,锁池中的线程会去竞争该对象锁。也就是说,调用了notify后只要一个线程会由等待池进入锁池,而notifyAll会将该对象等待池内的所有线程移动到锁池中,等待锁竞争。
    • 优先级高的线程竞争到对象锁的概率大,假若某线程没有竞争到该对象锁,它还会留在锁池中,唯有线程再次调用 wait()方法,它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行,直到执行完了 synchronized 代码块,它会释放掉该对象锁,这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。

    43. 线程的 run()和 start()有什么区别?

    每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run()来完成其操作的,方法run()称为线程体。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程。

    start()方法来启动一个线程,真正实现了多线程运行。这时无需等待run方法体代码执行完毕,可以直接继续执行下面的代码; 这时此线程是处于就绪状态, 并没有运行。 然后通过此Thread类调用方法run()来完成其运行状态, 这里方法run()称为线程体,它包含了要执行的这个线程的内容, Run方法运行结束, 此线程终止。然后CPU再调度其它线程。

    run()方法是在本线程里的,只是线程里的一个函数,而不是多线程的。 如果直接调用run(),其实就相当于是调用了一个普通函数而已,直接待用run()方法必须等待run()方法执行完毕才能执行下面的代码,所以执行路径还是只有一条,根本就没有线程的特征,所以在多线程执行时要使用start()方法而不是run()方法。

    44. 创建线程池有哪几种方式?

    ①. newFixedThreadPool(int nThreads)

    创建一个固定长度的线程池,每当提交一个任务就创建一个线程,直到达到线程池的最大数量,这时线程规模将不再变化,当线程发生未预期的错误而结束时,线程池会补充一个新的线程。

    ②. newCachedThreadPool()

    创建一个可缓存的线程池,如果线程池的规模超过了处理需求,将自动回收空闲线程,而当需求增加时,则可以自动添加新线程,线程池的规模不存在任何限制。

    ③. newSingleThreadExecutor()

    这是一个单线程的Executor,它创建单个工作线程来执行任务,如果这个线程异常结束,会创建一个新的来替代它;它的特点是能确保依照任务在队列中的顺序来串行执行。

    ④. newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

    创建了一个固定长度的线程池,而且以延迟或定时的方式来执行任务,类似于Timer。

    45. 线程池都有哪些状态?

    线程池有5种状态:Running、ShutDown、Stop、Tidying、Terminated。

    线程池各个状态切换框架图:

    46. 线程池中 submit()和 execute()方法有什么区别?

    • 接收的参数不一样
    • submit有返回值,而execute没有
    • submit方便Exception处理

    47. 在 java 程序中怎么保证多线程的运行安全?

    线程安全在三个方面体现:

    • 原子性:提供互斥访问,同一时刻只能有一个线程对数据进行操作,(atomic,synchronized);
    • 可见性:一个线程对主内存的修改可以及时地被其他线程看到,(synchronized,volatile);
    • 有序性:一个线程观察其他线程中的指令执行顺序,由于指令重排序,该观察结果一般杂乱无序,(happens-before原则)。

    48. 多线程锁的升级原理是什么?

    在Java中,锁共有4种状态,级别从低到高依次为:无状态锁,偏向锁,轻量级锁和重量级锁状态,这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级。

    锁升级的图示过程: 

    49. 什么是死锁?

    死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。是操作系统层面的一个错误,是进程死锁的简称,最早在 1965 年由 Dijkstra 在研究银行家算法时提出的,它是计算机操作系统乃至整个并发程序设计领域最难处理的问题之一。

    50. 怎么防止死锁?

    死锁的四个必要条件:

    • 互斥条件:进程对所分配到的资源不允许其他进程进行访问,若其他进程访问该资源,只能等待,直至占有该资源的进程使用完成后释放该资源
    • 请求和保持条件:进程获得一定的资源之后,又对其他资源发出请求,但是该资源可能被其他进程占有,此事请求阻塞,但又对自己获得的资源保持不放
    • 不可剥夺条件:是指进程已获得的资源,在未完成使用之前,不可被剥夺,只能在使用完后自己释放
    • 环路等待条件:是指进程发生死锁后,若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

    这四个条件是死锁的必要条件,只要系统发生死锁,这些条件必然成立,而只要上述条件之 一不满足,就不会发生死锁。

    理解了死锁的原因,尤其是产生死锁的四个必要条件,就可以最大可能地避免、预防和 解除死锁。

    所以,在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立,如何确 定资源的合理分配算法,避免进程永久占据系统资源。

    此外,也要防止进程在处于等待状态的情况下占用资源。因此,对资源的分配要给予合理的规划。

    51. ThreadLocal 是什么?有哪些使用场景?

    线程局部变量是局限于线程内部的变量,属于线程自身所有,不在多个线程间共享。Java提供ThreadLocal类来支持线程局部变量,是一种实现线程安全的方式。但是在管理环境下(如 web 服务器)使用线程局部变量的时候要特别小心,在这种情况下,工作线程的生命周期比任何应用变量的生命周期都要长。任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放,Java 应用就存在内存泄露的风险。

    52.说一下 synchronized 底层实现原理?

    synchronized可以保证方法或者代码块在运行时,同一时刻只有一个方法可以进入到临界区,同时它还可以保证共享变量的内存可见性。

    Java中每一个对象都可以作为锁,这是synchronized实现同步的基础:

    • 普通同步方法,锁是当前实例对象
    • 静态同步方法,锁是当前类的class对象
    • 同步方法块,锁是括号里面的对象

    53. synchronized 和 volatile 的区别是什么?

    • volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器(工作内存)中的值是不确定的,需要从主存中读取; synchronized则是锁定当前变量,只有当前线程可以访问该变量,其他线程被阻塞住。
    • volatile仅能使用在变量级别;synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的。
    • volatile仅能实现变量的修改可见性,不能保证原子性;而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性。
    • volatile不会造成线程的阻塞;synchronized可能会造成线程的阻塞。
    • volatile标记的变量不会被编译器优化;synchronized标记的变量可以被编译器优化。

    54. synchronized 和 Lock 有什么区别?

    • 首先synchronized是java内置关键字,在jvm层面,Lock是个java类;
    • synchronized无法判断是否获取锁的状态,Lock可以判断是否获取到锁;
    • synchronized会自动释放锁(a 线程执行完同步代码会释放锁 ;b 线程执行过程中发生异常会释放锁),Lock需在finally中手工释放锁(unlock()方法释放锁),否则容易造成线程死锁;
    • 用synchronized关键字的两个线程1和线程2,如果当前线程1获得锁,线程2线程等待。如果线程1阻塞,线程2则会一直等待下去,而Lock锁就不一定会等待下去,如果尝试获取不到锁,线程可以不用一直等待就结束了;
    • synchronized的锁可重入、不可中断、非公平,而Lock锁可重入、可判断、可公平(两者皆可);
    • Lock锁适合大量同步的代码的同步问题,synchronized锁适合代码少量的同步问题。

    55. synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么?

    synchronized是和if、else、for、while一样的关键字,ReentrantLock是类,这是二者的本质区别。既然ReentrantLock是类,那么它就提供了比synchronized更多更灵活的特性,可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量,ReentrantLock比synchronized的扩展性体现在几点上: 

    • ReentrantLock可以对获取锁的等待时间进行设置,这样就避免了死锁 
    • ReentrantLock可以获取各种锁的信息
    • ReentrantLock可以灵活地实现多路通知 

    另外,二者的锁机制其实也是不一样的:ReentrantLock底层调用的是Unsafe的park方法加锁,synchronized操作的应该是对象头中mark word。

    56. 说一下 atomic 的原理?

    Atomic包中的类基本的特性就是在多线程环境下,当有多个线程同时对单个(包括基本类型及引用类型)变量进行操作时,具有排他性,即当多个线程同时对该变量的值进行更新时,仅有一个线程能成功,而未成功的线程可以向自旋锁一样,继续尝试,一直等到执行成功。

    Atomic系列的类中的核心方法都会调用unsafe类中的几个本地方法。我们需要先知道一个东西就是Unsafe类,全名为:sun.misc.Unsafe,这个类包含了大量的对C代码的操作,包括很多直接内存分配以及原子操作的调用,而它之所以标记为非安全的,是告诉你这个里面大量的方法调用都会存在安全隐患,需要小心使用,否则会导致严重的后果,例如在通过unsafe分配内存的时候,如果自己指定某些区域可能会导致一些类似C++一样的指针越界到其他进程的问题。


    四、反射

    57. 什么是反射?

    反射主要是指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力

    Java反射:

    在Java运行时环境中,对于任意一个类,能否知道这个类有哪些属性和方法?对于任意一个对象,能否调用它的任意一个方法

    Java反射机制主要提供了以下功能:

    • 在运行时判断任意一个对象所属的类。
    • 在运行时构造任意一个类的对象。
    • 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。
    • 在运行时调用任意一个对象的方法。 

    58. 什么是 java 序列化?什么情况下需要序列化?

    简单说就是为了保存在内存中的各种对象的状态(也就是实例变量,不是方法),并且可以把保存的对象状态再读出来。虽然你可以用你自己的各种各样的方法来保存object states,但是Java给你提供一种应该比你自己好的保存对象状态的机制,那就是序列化。

    什么情况下需要序列化:

    a)当你想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候;
    b)当你想用套接字在网络上传送对象的时候;
    c)当你想通过RMI传输对象的时候;

    59. 动态代理是什么?有哪些应用?

    动态代理:

    当想要给实现了某个接口的类中的方法,加一些额外的处理。比如说加日志,加事务等。可以给这个类创建一个代理,故名思议就是创建一个新的类,这个类不仅包含原来类方法的功能,而且还在原来的基础上添加了额外处理的新类。这个代理类并不是定义好的,是动态生成的。具有解耦意义,灵活,扩展性强。

    动态代理的应用:

    • Spring的AOP
    • 加事务
    • 加权限
    • 加日志

    60. 怎么实现动态代理?

    首先必须定义一个接口,还要有一个InvocationHandler(将实现接口的类的对象传递给它)处理类。再有一个工具类Proxy(习惯性将其称为代理类,因为调用他的newInstance()可以产生代理对象,其实他只是一个产生代理对象的工具类)。利用到InvocationHandler,拼接代理类源码,将其编译生成代理类的二进制码,利用加载器加载,并将其实例化产生代理对象,最后返回。


    五、对象拷贝

    61. 为什么要使用克隆?

    想对一个对象进行处理,又想保留原有的数据进行接下来的操作,就需要克隆了,Java语言中克隆针对的是类的实例。

    62. 如何实现对象克隆?

    有两种方式:

    1). 实现Cloneable接口并重写Object类中的clone()方法;

    2). 实现Serializable接口,通过对象的序列化和反序列化实现克隆,可以实现真正的深度克隆,代码如下:

    
    import java.io.ByteArrayInputStream;
    import java.io.ByteArrayOutputStream;
    import java.io.ObjectInputStream;
    import java.io.ObjectOutputStream;
    import java.io.Serializable;
    
    public class MyUtil {
    
        private MyUtil() {
            throw new AssertionError();
        }
    
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public static <T extends Serializable> T clone(T obj) throws Exception {
            ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bout);
            oos.writeObject(obj);
    
            ByteArrayInputStream bin = new ByteArrayInputStream(bout.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bin);
            return (T) ois.readObject();
    
            // 说明:调用ByteArrayInputStream或ByteArrayOutputStream对象的close方法没有任何意义
            // 这两个基于内存的流只要垃圾回收器清理对象就能够释放资源,这一点不同于对外部资源(如文件流)的释放
        }
    }

    下面是测试代码:

    
    import java.io.Serializable;
    
    /**
     * 人类
     * @author nnngu
     *
     */
    class Person implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = -9102017020286042305L;
    
        private String name;    // 姓名
        private int age;        // 年龄
        private Car car;        // 座驾
    
        public Person(String name, int age, Car car) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.car = car;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public Car getCar() {
            return car;
        }
    
        public void setCar(Car car) {
            this.car = car;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", car=" + car + "]";
        }
    
    }
    
    /**
     * 小汽车类
     * @author nnngu
     *
     */
    class Car implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = -5713945027627603702L;
    
        private String brand;       // 品牌
        private int maxSpeed;       // 最高时速
    
        public Car(String brand, int maxSpeed) {
            this.brand = brand;
            this.maxSpeed = maxSpeed;
        }
    
        public String getBrand() {
            return brand;
        }
    
        public void setBrand(String brand) {
            this.brand = brand;
        }
    
        public int getMaxSpeed() {
            return maxSpeed;
        }
    
        public void setMaxSpeed(int maxSpeed) {
            this.maxSpeed = maxSpeed;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Car [brand=" + brand + ", maxSpeed=" + maxSpeed + "]";
        }
    
    }
    class CloneTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            try {
                Person p1 = new Person("郭靖", 33, new Car("Benz", 300));
                Person p2 = MyUtil.clone(p1);   // 深度克隆
                p2.getCar().setBrand("BYD");
                // 修改克隆的Person对象p2关联的汽车对象的品牌属性
                // 原来的Person对象p1关联的汽车不会受到任何影响
                // 因为在克隆Person对象时其关联的汽车对象也被克隆了
                System.out.println(p1);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    注意:基于序列化和反序列化实现的克隆不仅仅是深度克隆,更重要的是通过泛型限定,可以检查出要克隆的对象是否支持序列化,这项检查是编译器完成的,不是在运行时抛出异常,这种是方案明显优于使用Object类的clone方法克隆对象。让问题在编译的时候暴露出来总是好过把问题留到运行时。

    63. 深拷贝和浅拷贝区别是什么?

    • 浅拷贝只是复制了对象的引用地址,两个对象指向同一个内存地址,所以修改其中任意的值,另一个值都会随之变化,这就是浅拷贝(例:assign())
    • 深拷贝是将对象及值复制过来,两个对象修改其中任意的值另一个值不会改变,这就是深拷贝(例:JSON.parse()和JSON.stringify(),但是此方法无法复制函数类型)

    六、Java Web

    64. jsp 和 servlet 有什么区别?

    1. jsp经编译后就变成了Servlet.(JSP的本质就是Servlet,JVM只能识别java的类,不能识别JSP的代码,Web容器将JSP的代码编译成JVM能够识别的java类)
    2. jsp更擅长表现于页面显示,servlet更擅长于逻辑控制。
    3. Servlet中没有内置对象,Jsp中的内置对象都是必须通过HttpServletRequest对象,HttpServletResponse对象以及HttpServlet对象得到。
    4. Jsp是Servlet的一种简化,使用Jsp只需要完成程序员需要输出到客户端的内容,Jsp中的Java脚本如何镶嵌到一个类中,由Jsp容器完成。而Servlet则是个完整的Java类,这个类的Service方法用于生成对客户端的响应。

    65. jsp 有哪些内置对象?作用分别是什么?

    JSP有9个内置对象:

    • request:封装客户端的请求,其中包含来自GET或POST请求的参数;
    • response:封装服务器对客户端的响应;
    • pageContext:通过该对象可以获取其他对象;
    • session:封装用户会话的对象;
    • application:封装服务器运行环境的对象;
    • out:输出服务器响应的输出流对象;
    • config:Web应用的配置对象;
    • page:JSP页面本身(相当于Java程序中的this);
    • exception:封装页面抛出异常的对象。

    66. 说一下 jsp 的 4 种作用域?

    JSP中的四种作用域包括page、request、session和application,具体来说:

    • page代表与一个页面相关的对象和属性。
    • request代表与Web客户机发出的一个请求相关的对象和属性。一个请求可能跨越多个页面,涉及多个Web组件;需要在页面显示的临时数据可以置于此作用域。
    • session代表与某个用户与服务器建立的一次会话相关的对象和属性。跟某个用户相关的数据应该放在用户自己的session中。
    • application代表与整个Web应用程序相关的对象和属性,它实质上是跨越整个Web应用程序,包括多个页面、请求和会话的一个全局作用域。

    67. session 和 cookie 有什么区别?

    • 由于HTTP协议是无状态的协议,所以服务端需要记录用户的状态时,就需要用某种机制来识具体的用户,这个机制就是Session.典型的场景比如购物车,当你点击下单按钮时,由于HTTP协议无状态,所以并不知道是哪个用户操作的,所以服务端要为特定的用户创建了特定的Session,用用于标识这个用户,并且跟踪用户,这样才知道购物车里面有几本书。这个Session是保存在服务端的,有一个唯一标识。在服务端保存Session的方法很多,内存、数据库、文件都有。集群的时候也要考虑Session的转移,在大型的网站,一般会有专门的Session服务器集群,用来保存用户会话,这个时候 Session 信息都是放在内存的,使用一些缓存服务比如Memcached之类的来放 Session。
    • 思考一下服务端如何识别特定的客户?这个时候Cookie就登场了。每次HTTP请求的时候,客户端都会发送相应的Cookie信息到服务端。实际上大多数的应用都是用 Cookie 来实现Session跟踪的,第一次创建Session的时候,服务端会在HTTP协议中告诉客户端,需要在 Cookie 里面记录一个Session ID,以后每次请求把这个会话ID发送到服务器,我就知道你是谁了。有人问,如果客户端的浏览器禁用了 Cookie 怎么办?一般这种情况下,会使用一种叫做URL重写的技术来进行会话跟踪,即每次HTTP交互,URL后面都会被附加上一个诸如 sid=xxxxx 这样的参数,服务端据此来识别用户。
    • Cookie其实还可以用在一些方便用户的场景下,设想你某次登陆过一个网站,下次登录的时候不想再次输入账号了,怎么办?这个信息可以写到Cookie里面,访问网站的时候,网站页面的脚本可以读取这个信息,就自动帮你把用户名给填了,能够方便一下用户。这也是Cookie名称的由来,给用户的一点甜头。所以,总结一下:Session是在服务端保存的一个数据结构,用来跟踪用户的状态,这个数据可以保存在集群、数据库、文件中;Cookie是客户端保存用户信息的一种机制,用来记录用户的一些信息,也是实现Session的一种方式。

    68. 说一下 session 的工作原理?

    其实session是一个存在服务器上的类似于一个散列表格的文件。里面存有我们需要的信息,在我们需要用的时候可以从里面取出来。类似于一个大号的map吧,里面的键存储的是用户的sessionid,用户向服务器发送请求的时候会带上这个sessionid。这时就可以从中取出对应的值了。

    69. 如果客户端禁止 cookie 能实现 session 还能用吗?

    Cookie与 Session,一般认为是两个独立的东西,Session采用的是在服务器端保持状态的方案,而Cookie采用的是在客户端保持状态的方案。但为什么禁用Cookie就不能得到Session呢?因为Session是用Session ID来确定当前对话所对应的服务器Session,而Session ID是通过Cookie来传递的,禁用Cookie相当于失去了Session ID,也就得不到Session了。

    假定用户关闭Cookie的情况下使用Session,其实现途径有以下几种:

    1. 设置php.ini配置文件中的“session.use_trans_sid = 1”,或者编译时打开打开了“--enable-trans-sid”选项,让PHP自动跨页传递Session ID。
    2. 手动通过URL传值、隐藏表单传递Session ID。
    3. 用文件、数据库等形式保存Session ID,在跨页过程中手动调用。

    70. spring mvc 和 struts 的区别是什么?

    • 拦截机制的不同

    Struts2是类级别的拦截,每次请求就会创建一个Action,和Spring整合时Struts2的ActionBean注入作用域是原型模式prototype,然后通过setter,getter吧request数据注入到属性。Struts2中,一个Action对应一个request,response上下文,在接收参数时,可以通过属性接收,这说明属性参数是让多个方法共享的。Struts2中Action的一个方法可以对应一个url,而其类属性却被所有方法共享,这也就无法用注解或其他方式标识其所属方法了,只能设计为多例。

    SpringMVC是方法级别的拦截,一个方法对应一个Request上下文,所以方法直接基本上是独立的,独享request,response数据。而每个方法同时又何一个url对应,参数的传递是直接注入到方法中的,是方法所独有的。处理结果通过ModeMap返回给框架。在Spring整合时,SpringMVC的Controller Bean默认单例模式Singleton,所以默认对所有的请求,只会创建一个Controller,有应为没有共享的属性,所以是线程安全的,如果要改变默认的作用域,需要添加@Scope注解修改。

    Struts2有自己的拦截Interceptor机制,SpringMVC这是用的是独立的Aop方式,这样导致Struts2的配置文件量还是比SpringMVC大。

    • 底层框架的不同

    Struts2采用Filter(StrutsPrepareAndExecuteFilter)实现,SpringMVC(DispatcherServlet)则采用Servlet实现。Filter在容器启动之后即初始化;服务停止以后坠毁,晚于Servlet。Servlet在是在调用时初始化,先于Filter调用,服务停止后销毁。

    • 性能方面

    Struts2是类级别的拦截,每次请求对应实例一个新的Action,需要加载所有的属性值注入,SpringMVC实现了零配置,由于SpringMVC基于方法的拦截,有加载一次单例模式bean注入。所以,SpringMVC开发效率和性能高于Struts2。

    • 配置方面

    spring MVC和Spring是无缝的。从这个项目的管理和安全上也比Struts2高。

    71. 如何避免 sql 注入?

    1. PreparedStatement(简单又有效的方法)
    2. 使用正则表达式过滤传入的参数
    3. 字符串过滤
    4. JSP中调用该函数检查是否包函非法字符
    5. JSP页面判断代码

    72. 什么是 XSS 攻击,如何避免?

    XSS攻击又称CSS,全称Cross Site Script  (跨站脚本攻击),其原理是攻击者向有XSS漏洞的网站中输入恶意的 HTML 代码,当用户浏览该网站时,这段 HTML 代码会自动执行,从而达到攻击的目的。XSS 攻击类似于 SQL 注入攻击,SQL注入攻击中以SQL语句作为用户输入,从而达到查询/修改/删除数据的目的,而在xss攻击中,通过插入恶意脚本,实现对用户游览器的控制,获取用户的一些信息。 XSS是 Web 程序中常见的漏洞,XSS 属于被动式且用于客户端的攻击方式。

    XSS防范的总体思路是:对输入(和URL参数)进行过滤,对输出进行编码。

    73. 什么是 CSRF 攻击,如何避免?

    CSRF(Cross-site request forgery)也被称为 one-click attack或者 session riding,中文全称是叫跨站请求伪造。一般来说,攻击者通过伪造用户的浏览器的请求,向访问一个用户自己曾经认证访问过的网站发送出去,使目标网站接收并误以为是用户的真实操作而去执行命令。常用于盗取账号、转账、发送虚假消息等。攻击者利用网站对请求的验证漏洞而实现这样的攻击行为,网站能够确认请求来源于用户的浏览器,却不能验证请求是否源于用户的真实意愿下的操作行为。

    如何避免:

    1. 验证 HTTP Referer 字段

    HTTP头中的Referer字段记录了该 HTTP 请求的来源地址。在通常情况下,访问一个安全受限页面的请求来自于同一个网站,而如果黑客要对其实施 CSRF
    攻击,他一般只能在他自己的网站构造请求。因此,可以通过验证Referer值来防御CSRF 攻击。

    2. 使用验证码

    关键操作页面加上验证码,后台收到请求后通过判断验证码可以防御CSRF。但这种方法对用户不太友好。

    3. 在请求地址中添加token并验证

    CSRF 攻击之所以能够成功,是因为黑客可以完全伪造用户的请求,该请求中所有的用户验证信息都是存在于cookie中,因此黑客可以在不知道这些验证信息的情况下直接利用用户自己的cookie 来通过安全验证。要抵御 CSRF,关键在于在请求中放入黑客所不能伪造的信息,并且该信息不存在于 cookie 之中。可以在 HTTP 请求中以参数的形式加入一个随机产生的 token,并在服务器端建立一个拦截器来验证这个 token,如果请求中没有token或者 token 内容不正确,则认为可能是 CSRF 攻击而拒绝该请求。这种方法要比检查 Referer 要安全一些,token 可以在用户登陆后产生并放于session之中,然后在每次请求时把token 从 session 中拿出,与请求中的 token 进行比对,但这种方法的难点在于如何把 token 以参数的形式加入请求。
    对于 GET 请求,token 将附在请求地址之后,这样 URL 就变成 http://url?csrftoken=tokenvalue。
    而对于 POST 请求来说,要在 form 的最后加上 <input type="hidden" name="csrftoken" value="tokenvalue"/>,这样就把token以参数的形式加入请求了。

    4. 在HTTP 头中自定义属性并验证

    这种方法也是使用 token 并进行验证,和上一种方法不同的是,这里并不是把 token 以参数的形式置于 HTTP 请求之中,而是把它放到 HTTP 头中自定义的属性里。通过 XMLHttpRequest 这个类,可以一次性给所有该类请求加上 csrftoken 这个 HTTP 头属性,并把 token 值放入其中。这样解决了上种方法在请求中加入 token 的不便,同时,通过 XMLHttpRequest 请求的地址不会被记录到浏览器的地址栏,也不用担心 token 会透过 Referer 泄露到其他网站中去。


    七、异常

    74. throw 和 throws 的区别?

    throws是用来声明一个方法可能抛出的所有异常信息,throws是将异常声明但是不处理,而是将异常往上传,谁调用我就交给谁处理。而throw则是指抛出的一个具体的异常类型。

    75. final、finally、finalize 有什么区别?

    • final可以修饰类、变量、方法,修饰类表示该类不能被继承、修饰方法表示该方法不能被重写、修饰变量表示该变量是一个常量不能被重新赋值。
    • finally一般作用在try-catch代码块中,在处理异常的时候,通常我们将一定要执行的代码方法finally代码块中,表示不管是否出现异常,该代码块都会执行,一般用来存放一些关闭资源的代码。
    • finalize是一个方法,属于Object类的一个方法,而Object类是所有类的父类,该方法一般由垃圾回收器来调用,当我们调用System的gc()方法的时候,由垃圾回收器调用finalize(),回收垃圾。 

    76. try-catch-finally 中哪个部分可以省略?

    答:catch 可以省略

    原因:

    更为严格的说法其实是:try只适合处理运行时异常,try+catch适合处理运行时异常+普通异常。也就是说,如果你只用try去处理普通异常却不加以catch处理,编译是通不过的,因为编译器硬性规定,普通异常如果选择捕获,则必须用catch显示声明以便进一步处理。而运行时异常在编译时没有如此规定,所以catch可以省略,你加上catch编译器也觉得无可厚非。

    理论上,编译器看任何代码都不顺眼,都觉得可能有潜在的问题,所以你即使对所有代码加上try,代码在运行期时也只不过是在正常运行的基础上加一层皮。但是你一旦对一段代码加上try,就等于显示地承诺编译器,对这段代码可能抛出的异常进行捕获而非向上抛出处理。如果是普通异常,编译器要求必须用catch捕获以便进一步处理;如果运行时异常,捕获然后丢弃并且+finally扫尾处理,或者加上catch捕获以便进一步处理。

    至于加上finally,则是在不管有没捕获异常,都要进行的“扫尾”处理。

    77. try-catch-finally 中,如果 catch 中 return 了,finally 还会执行吗?

    答:会执行,在 return 前执行。

    代码示例1:

    
    /*
     * java面试题--如果catch里面有return语句,finally里面的代码还会执行吗?
     */
    public class FinallyDemo2 {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println(getInt());
        }
    
        public static int getInt() {
            int a = 10;
            try {
                System.out.println(a / 0);
                a = 20;
            } catch (ArithmeticException e) {
                a = 30;
                return a;
                /*
                 * return a 在程序执行到这一步的时候,这里不是return a 而是 return 30;这个返回路径就形成了
                 * 但是呢,它发现后面还有finally,所以继续执行finally的内容,a=40
                 * 再次回到以前的路径,继续走return 30,形成返回路径之后,这里的a就不是a变量了,而是常量30
                 */
            } finally {
                a = 40;
            }
    
    //      return a;
        }
    }

    执行结果:30

    代码示例2:

    
    package com.java_02;
    
    /*
     * java面试题--如果catch里面有return语句,finally里面的代码还会执行吗?
     */
    public class FinallyDemo2 {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println(getInt());
        }
    
        public static int getInt() {
            int a = 10;
            try {
                System.out.println(a / 0);
                a = 20;
            } catch (ArithmeticException e) {
                a = 30;
                return a;
                /*
                 * return a 在程序执行到这一步的时候,这里不是return a 而是 return 30;这个返回路径就形成了
                 * 但是呢,它发现后面还有finally,所以继续执行finally的内容,a=40
                 * 再次回到以前的路径,继续走return 30,形成返回路径之后,这里的a就不是a变量了,而是常量30
                 */
            } finally {
                a = 40;
                return a; //如果这样,就又重新形成了一条返回路径,由于只能通过1个return返回,所以这里直接返回40
            }
    
    //      return a;
        }
    }

    执行结果:40

    78. 常见的异常类有哪些?

    • NullPointerException:当应用程序试图访问空对象时,则抛出该异常。
    • SQLException:提供关于数据库访问错误或其他错误信息的异常。
    • IndexOutOfBoundsException:指示某排序索引(例如对数组、字符串或向量的排序)超出范围时抛出。 
    • NumberFormatException:当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型,但该字符串不能转换为适当格式时,抛出该异常。
    • FileNotFoundException:当试图打开指定路径名表示的文件失败时,抛出此异常。
    • IOException:当发生某种I/O异常时,抛出此异常。此类是失败或中断的I/O操作生成的异常的通用类。
    • ClassCastException:当试图将对象强制转换为不是实例的子类时,抛出该异常。
    • ArrayStoreException:试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出的异常。
    • IllegalArgumentException:抛出的异常表明向方法传递了一个不合法或不正确的参数。
    • ArithmeticException:当出现异常的运算条件时,抛出此异常。例如,一个整数“除以零”时,抛出此类的一个实例。 
    • NegativeArraySizeException:如果应用程序试图创建大小为负的数组,则抛出该异常。
    • NoSuchMethodException:无法找到某一特定方法时,抛出该异常。
    • SecurityException:由安全管理器抛出的异常,指示存在安全侵犯。
    • UnsupportedOperationException:当不支持请求的操作时,抛出该异常。
    • RuntimeExceptionRuntimeException:是那些可能在Java虚拟机正常运行期间抛出的异常的超类。

    八、网络

    79. http 响应码 301 和 302 代表的是什么?有什么区别?

    答:301,302 都是HTTP状态的编码,都代表着某个URL发生了转移。

    区别: 

    • 301 redirect: 301 代表永久性转移(Permanently Moved)。
    • 302 redirect: 302 代表暂时性转移(Temporarily Moved )。 

    80. forward 和 redirect 的区别?

    Forward和Redirect代表了两种请求转发方式:直接转发和间接转发。

    直接转发方式(Forward),客户端和浏览器只发出一次请求,Servlet、HTML、JSP或其它信息资源,由第二个信息资源响应该请求,在请求对象request中,保存的对象对于每个信息资源是共享的。

    间接转发方式(Redirect)实际是两次HTTP请求,服务器端在响应第一次请求的时候,让浏览器再向另外一个URL发出请求,从而达到转发的目的。

    举个通俗的例子:

    直接转发就相当于:“A找B借钱,B说没有,B去找C借,借到借不到都会把消息传递给A”;

    间接转发就相当于:"A找B借钱,B说没有,让A去找C借"。

    81. 简述 tcp 和 udp的区别?

    • TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接);UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接。
    • TCP提供可靠的服务。也就是说,通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,且按序到达;UDP尽最大努力交付,即不保证可靠交付。
    • Tcp通过校验和,重传控制,序号标识,滑动窗口、确认应答实现可靠传输。如丢包时的重发控制,还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。
    • UDP具有较好的实时性,工作效率比TCP高,适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。
    • 每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信。
    • TCP对系统资源要求较多,UDP对系统资源要求较少。

    82. tcp 为什么要三次握手,两次不行吗?为什么?

    为了实现可靠数据传输, TCP 协议的通信双方, 都必须维护一个序列号, 以标识发送出去的数据包中, 哪些是已经被对方收到的。 三次握手的过程即是通信双方相互告知序列号起始值, 并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤。

    如果只是两次握手, 至多只有连接发起方的起始序列号能被确认, 另一方选择的序列号则得不到确认。

    83. 说一下 tcp 粘包是怎么产生的?

    ①. 发送方产生粘包

    采用TCP协议传输数据的客户端与服务器经常是保持一个长连接的状态(一次连接发一次数据不存在粘包),双方在连接不断开的情况下,可以一直传输数据;但当发送的数据包过于的小时,那么TCP协议默认的会启用Nagle算法,将这些较小的数据包进行合并发送(缓冲区数据发送是一个堆压的过程);这个合并过程就是在发送缓冲区中进行的,也就是说数据发送出来它已经是粘包的状态了。

    ②. 接收方产生粘包

    接收方采用TCP协议接收数据时的过程是这样的:数据到底接收方,从网络模型的下方传递至传输层,传输层的TCP协议处理是将其放置接收缓冲区,然后由应用层来主动获取(C语言用recv、read等函数);这时会出现一个问题,就是我们在程序中调用的读取数据函数不能及时的把缓冲区中的数据拿出来,而下一个数据又到来并有一部分放入的缓冲区末尾,等我们读取数据时就是一个粘包。(放数据的速度 > 应用层拿数据速度) 

    84. OSI 的七层模型都有哪些?

    1. 应用层:网络服务与最终用户的一个接口。
    2. 表示层:数据的表示、安全、压缩。
    3. 会话层:建立、管理、终止会话。
    4. 传输层:定义传输数据的协议端口号,以及流控和差错校验。
    5. 网络层:进行逻辑地址寻址,实现不同网络之间的路径选择。
    6. 数据链路层:建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。
    7. 物理层:建立、维护、断开物理连接。

    85. get 和 post 请求有哪些区别?

    • GET在浏览器回退时是无害的,而POST会再次提交请求。
    • GET产生的URL地址可以被Bookmark,而POST不可以。
    • GET请求会被浏览器主动cache,而POST不会,除非手动设置。
    • GET请求只能进行url编码,而POST支持多种编码方式。
    • GET请求参数会被完整保留在浏览器历史记录里,而POST中的参数不会被保留。
    • GET请求在URL中传送的参数是有长度限制的,而POST么有。
    • 对参数的数据类型,GET只接受ASCII字符,而POST没有限制。
    • GET比POST更不安全,因为参数直接暴露在URL上,所以不能用来传递敏感信息。
    • GET参数通过URL传递,POST放在Request body中。

    86. 如何实现跨域?

    方式一:图片ping或script标签跨域

    图片ping常用于跟踪用户点击页面或动态广告曝光次数。 
    script标签可以得到从其他来源数据,这也是JSONP依赖的根据。 

    方式二:JSONP跨域

    JSONP(JSON with Padding)是数据格式JSON的一种“使用模式”,可以让网页从别的网域要数据。根据 XmlHttpRequest 对象受到同源策略的影响,而利用 <script>元素的这个开放策略,网页可以得到从其他来源动态产生的JSON数据,而这种使用模式就是所谓的 JSONP。用JSONP抓到的数据并不是JSON,而是任意的JavaScript,用 JavaScript解释器运行而不是用JSON解析器解析。所有,通过Chrome查看所有JSONP发送的Get请求都是js类型,而非XHR。 

    缺点:

    • 只能使用Get请求
    • 不能注册success、error等事件监听函数,不能很容易的确定JSONP请求是否失败
    • JSONP是从其他域中加载代码执行,容易受到跨站请求伪造的攻击,其安全性无法确保

    方式三:CORS

    Cross-Origin Resource Sharing(CORS)跨域资源共享是一份浏览器技术的规范,提供了 Web 服务从不同域传来沙盒脚本的方法,以避开浏览器的同源策略,确保安全的跨域数据传输。现代浏览器使用CORS在API容器如XMLHttpRequest来减少HTTP请求的风险来源。与 JSONP 不同,CORS 除了 GET 要求方法以外也支持其他的 HTTP 要求。服务器一般需要增加如下响应头的一种或几种:

    Access-Control-Allow-Origin: *
    Access-Control-Allow-Methods: POST, GET, OPTIONS
    Access-Control-Allow-Headers: X-PINGOTHER, Content-Type
    Access-Control-Max-Age: 86400

    跨域请求默认不会携带Cookie信息,如果需要携带,请配置下述参数:

    "Access-Control-Allow-Credentials": true
    // Ajax设置
    "withCredentials": true

    方式四:window.name+iframe

    window.name通过在iframe(一般动态创建i)中加载跨域HTML文件来起作用。然后,HTML文件将传递给请求者的字符串内容赋值给window.name。然后,请求者可以检索window.name值作为响应。

    • iframe标签的跨域能力;
    • window.name属性值在文档刷新后依旧存在的能力(且最大允许2M左右)。

    每个iframe都有包裹它的window,而这个window是top window的子窗口。contentWindow属性返回<iframe>元素的Window对象。你可以使用这个Window对象来访问iframe的文档及其内部DOM。

    <!-- 
     下述用端口 
     10000表示:domainA
     10001表示:domainB
    -->
    
    <!-- localhost:10000 -->
    <script>
      var iframe = document.createElement('iframe');
      iframe.style.display = 'none'; // 隐藏
    
      var state = 0; // 防止页面无限刷新
      iframe.onload = function() {
          if(state === 1) {
              console.log(JSON.parse(iframe.contentWindow.name));
              // 清除创建的iframe
              iframe.contentWindow.document.write('');
              iframe.contentWindow.close();
              document.body.removeChild(iframe);
          } else if(state === 0) {
              state = 1;
              // 加载完成,指向当前域,防止错误(proxy.html为空白页面)
              // Blocked a frame with origin "http://localhost:10000" from accessing a cross-origin frame.
              iframe.contentWindow.location = 'http://localhost:10000/proxy.html';
          }
      };
    
      iframe.src = 'http://localhost:10001';
      document.body.appendChild(iframe);
    </script>
    
    <!-- localhost:10001 -->
    <!DOCTYPE html>
    ...
    <script>
      window.name = JSON.stringify({a: 1, b: 2});
    </script>
    </html>
    

    方式五:window.postMessage()

    HTML5新特性,可以用来向其他所有的 window 对象发送消息。需要注意的是我们必须要保证所有的脚本执行完才发送 MessageEvent,如果在函数执行的过程中调用了它,就会让后面的函数超时无法执行。

    下述代码实现了跨域存储localStorage

    <!-- 
     下述用端口 
     10000表示:domainA
     10001表示:domainB
    -->
    
    <!-- localhost:10000 -->
    <iframe src="http://localhost:10001/msg.html" name="myPostMessage" style="display:none;">
    </iframe>
    
    <script>
      function main() {
          LSsetItem('test', 'Test: ' + new Date());
          LSgetItem('test', function(value) {
              console.log('value: ' + value);
          });
          LSremoveItem('test');
      }
    
      var callbacks = {};
      window.addEventListener('message', function(event) {
          if (event.source === frames['myPostMessage']) {
              console.log(event)
              var data = /^#localStorage#(\d+)(null)?#([\S\s]*)/.exec(event.data);
              if (data) {
                  if (callbacks[data[1]]) {
                      callbacks[data[1]](data[2] === 'null' ? null : data[3]);
                  }
                  delete callbacks[data[1]];
              }
          }
      }, false);
    
      var domain = '*';
      // 增加
      function LSsetItem(key, value) {
          var obj = {
              setItem: key,
              value: value
          };
          frames['myPostMessage'].postMessage(JSON.stringify(obj), domain);
      }
      // 获取
      function LSgetItem(key, callback) {
          var identifier = new Date().getTime();
          var obj = {
              identifier: identifier,
              getItem: key
          };
          callbacks[identifier] = callback;
          frames['myPostMessage'].postMessage(JSON.stringify(obj), domain);
      }
      // 删除
      function LSremoveItem(key) {
          var obj = {
              removeItem: key
          };
          frames['myPostMessage'].postMessage(JSON.stringify(obj), domain);
      }
    </script>
    
    <!-- localhost:10001 -->
    <script>
      window.addEventListener('message', function(event) {
        console.log('Receiver debugging', event);
        if (event.origin == 'http://localhost:10000') {
          var data = JSON.parse(event.data);
          if ('setItem' in data) {
            localStorage.setItem(data.setItem, data.value);
          } else if ('getItem' in data) {
            var gotItem = localStorage.getItem(data.getItem);
            event.source.postMessage(
              '#localStorage#' + data.identifier +
              (gotItem === null ? 'null#' : '#' + gotItem),
              event.origin
            );
          } else if ('removeItem' in data) {
            localStorage.removeItem(data.removeItem);
          }
        }
      }, false);
    </script>

    注意Safari一下,会报错:

    Blocked a frame with origin “http://localhost:10001” from accessing a frame with origin “http://localhost:10000“. Protocols, domains, and ports must match.

    避免该错误,可以在Safari浏览器中勾选开发菜单==>停用跨域限制。或者只能使用服务器端转存的方式实现,因为Safari浏览器默认只支持CORS跨域请求。

    方式六:修改document.domain跨子域

    前提条件:这两个域名必须属于同一个基础域名!而且所用的协议,端口都要一致,否则无法利用document.domain进行跨域,所以只能跨子域

    在根域范围内,允许把domain属性的值设置为它的上一级域。例如,在”aaa.xxx.com”域内,可以把domain设置为 “xxx.com” 但不能设置为 “xxx.org” 或者”com”。

    现在存在两个域名aaa.xxx.com和bbb.xxx.com。在aaa下嵌入bbb的页面,由于其document.name不一致,无法在aaa下操作bbb的js。可以在aaa和bbb下通过js将document.name = 'xxx.com';设置一致,来达到互相访问的作用。

    方式七:WebSocket

    WebSocket protocol 是HTML5一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通信,同时允许跨域通讯,是server push技术的一种很棒的实现。相关文章,请查看:WebSocket、WebSocket-SockJS

    需要注意:WebSocket对象不支持DOM 2级事件侦听器,必须使用DOM 0级语法分别定义各个事件。

    方式八:代理

    同源策略是针对浏览器端进行的限制,可以通过服务器端来解决该问题

    DomainA客户端(浏览器) ==> DomainA服务器 ==> DomainB服务器 ==> DomainA客户端(浏览器)

    来源:blog.csdn.net/ligang2585116/article/details/73072868

    87.说一下 JSONP 实现原理?

    jsonp 即 json+padding,动态创建script标签,利用script标签的src属性可以获取任何域下的js脚本,通过这个特性(也可以说漏洞),服务器端不在返货json格式,而是返回一段调用某个函数的js代码,在src中进行了调用,这样实现了跨域。


    九、设计模式

    88. 说一下你熟悉的设计模式?

    参考:常用的设计模式汇总,超详细!

    89. 简单工厂和抽象工厂有什么区别?

    简单工厂模式

    这个模式本身很简单而且使用在业务较简单的情况下。一般用于小项目或者具体产品很少扩展的情况(这样工厂类才不用经常更改)。

    它由三种角色组成:

    • 工厂类角色:这是本模式的核心,含有一定的商业逻辑和判断逻辑,根据逻辑不同,产生具体的工厂产品。如例子中的Driver类。
    • 抽象产品角色:它一般是具体产品继承的父类或者实现的接口。由接口或者抽象类来实现。如例中的Car接口。
    • 具体产品角色:工厂类所创建的对象就是此角色的实例。在java中由一个具体类实现,如例子中的Benz、Bmw类。

    来用类图来清晰的表示下的它们之间的关系:

    抽象工厂模式:

    先来认识下什么是产品族: 位于不同产品等级结构中,功能相关联的产品组成的家族。

    图中的BmwCar和BenzCar就是两个产品树(产品层次结构);而如图所示的BenzSportsCar和BmwSportsCar就是一个产品族。他们都可以放到跑车家族中,因此功能有所关联。同理BmwBussinessCar和BenzBusinessCar也是一个产品族。

    可以这么说,它和工厂方法模式的区别就在于需要创建对象的复杂程度上。而且抽象工厂模式是三个里面最为抽象、最具一般性的。抽象工厂模式的用意为:给客户端提供一个接口,可以创建多个产品族中的产品对象。

    而且使用抽象工厂模式还要满足一下条件:

    1. 系统中有多个产品族,而系统一次只可能消费其中一族产品
    2. 同属于同一个产品族的产品以其使用。

    来看看抽象工厂模式的各个角色(和工厂方法的如出一辙):

    • 抽象工厂角色: 这是工厂方法模式的核心,它与应用程序无关。是具体工厂角色必须实现的接口或者必须继承的父类。在java中它由抽象类或者接口来实现。
    • 具体工厂角色:它含有和具体业务逻辑有关的代码。由应用程序调用以创建对应的具体产品的对象。在java中它由具体的类来实现。
    • 抽象产品角色:它是具体产品继承的父类或者是实现的接口。在java中一般有抽象类或者接口来实现。
    • 具体产品角色:具体工厂角色所创建的对象就是此角色的实例。在java中由具体的类来实现。

    十、Spring / Spring MVC

    90. 为什么要使用 spring?

    1.简介

    • 目的:解决企业应用开发的复杂性
    • 功能:使用基本的JavaBean代替EJB,并提供了更多的企业应用功能
    • 范围:任何Java应用

    简单来说,Spring是一个轻量级的控制反转(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架。

    2.轻量 

    从大小与开销两方面而言Spring都是轻量的。完整的Spring框架可以在一个大小只有1MB多的JAR文件里发布。并且Spring所需的处理开销也是微不足道的。此外,Spring是非侵入式的:典型地,Spring应用中的对象不依赖于Spring的特定类。

    3.控制反转  

    Spring通过一种称作控制反转(IoC)的技术促进了松耦合。当应用了IoC,一个对象依赖的其它对象会通过被动的方式传递进来,而不是这个对象自己创建或者查找依赖对象。你可以认为IoC与JNDI相反——不是对象从容器中查找依赖,而是容器在对象初始化时不等对象请求就主动将依赖传递给它。

    4.面向切面  

    Spring提供了面向切面编程的丰富支持,允许通过分离应用的业务逻辑与系统级服务(例如审计(auditing)和事务(transaction)管理)进行内聚性的开发。应用对象只实现它们应该做的——完成业务逻辑——仅此而已。它们并不负责(甚至是意识)其它的系统级关注点,例如日志或事务支持。

    5.容器

    Spring包含并管理应用对象的配置和生命周期,在这个意义上它是一种容器,你可以配置你的每个bean如何被创建——基于一个可配置原型(prototype),你的bean可以创建一个单独的实例或者每次需要时都生成一个新的实例——以及它们是如何相互关联的。然而,Spring不应该被混同于传统的重量级的EJB容器,它们经常是庞大与笨重的,难以使用。

    6.框架

    Spring可以将简单的组件配置、组合成为复杂的应用。在Spring中,应用对象被声明式地组合,典型地是在一个XML文件里。Spring也提供了很多基础功能(事务管理、持久化框架集成等等),将应用逻辑的开发留给了你。

    所有Spring的这些特征使你能够编写更干净、更可管理、并且更易于测试的代码。它们也为Spring中的各种模块提供了基础支持。

    91. 解释一下什么是 aop?

    AOP(Aspect-Oriented Programming,面向方面编程),可以说是OOP(Object-Oriented Programing,面向对象编程)的补充和完善。OOP引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构,用以模拟公共行为的一个集合。当我们需要为分散的对象引入公共行为的时候,OOP则显得无能为力。也就是说,OOP允许你定义从上到下的关系,但并不适合定义从左到右的关系。例如日志功能。日志代码往往水平地散布在所有对象层次中,而与它所散布到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码,如安全性、异常处理和透明的持续性也是如此。这种散布在各处的无关的代码被称为横切(cross-cutting)代码,在OOP设计中,它导致了大量代码的重复,而不利于各个模块的重用。

    而AOP技术则恰恰相反,它利用一种称为“横切”的技术,剖解开封装的对象内部,并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块,并将其名为“Aspect”,即方面。所谓“方面”,简单地说,就是将那些与业务无关,却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来,便于减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,并有利于未来的可操作性和可维护性。AOP代表的是一个横向的关系,如果说“对象”是一个空心的圆柱体,其中封装的是对象的属性和行为;那么面向方面编程的方法,就仿佛一把利刃,将这些空心圆柱体剖开,以获得其内部的消息。而剖开的切面,也就是所谓的“方面”了。然后它又以巧夺天功的妙手将这些剖开的切面复原,不留痕迹。

    使用“横切”技术,AOP把软件系统分为两个部分:核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点,与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是,他们经常发生在核心关注点的多处,而各处都基本相似。比如权限认证、日志、事务处理。Aop 的作用在于分离系统中的各种关注点,将核心关注点和横切关注点分离开来。正如Avanade公司的高级方案构架师Adam Magee所说,AOP的核心思想就是“将应用程序中的商业逻辑同对其提供支持的通用服务进行分离。”

    92. 解释一下什么是 ioc?

    IOC是Inversion of Control的缩写,多数书籍翻译成“控制反转”。

    1996年,Michael Mattson在一篇有关探讨面向对象框架的文章中,首先提出了IOC 这个概念。对于面向对象设计及编程的基本思想,前面我们已经讲了很多了,不再赘述,简单来说就是把复杂系统分解成相互合作的对象,这些对象类通过封装以后,内部实现对外部是透明的,从而降低了解决问题的复杂度,而且可以灵活地被重用和扩展。

    IOC理论提出的观点大体是这样的:借助于“第三方”实现具有依赖关系的对象之间的解耦。如下图:

    大家看到了吧,由于引进了中间位置的“第三方”,也就是IOC容器,使得A、B、C、D这4个对象没有了耦合关系,齿轮之间的传动全部依靠“第三方”了,全部对象的控制权全部上缴给“第三方”IOC容器,所以,IOC容器成了整个系统的关键核心,它起到了一种类似“粘合剂”的作用,把系统中的所有对象粘合在一起发挥作用,如果没有这个“粘合剂”,对象与对象之间会彼此失去联系,这就是有人把IOC容器比喻成“粘合剂”的由来。

    我们再来做个试验:把上图中间的IOC容器拿掉,然后再来看看这套系统:

    我们现在看到的画面,就是我们要实现整个系统所需要完成的全部内容。这时候,A、B、C、D这4个对象之间已经没有了耦合关系,彼此毫无联系,这样的话,当你在实现A的时候,根本无须再去考虑B、C和D了,对象之间的依赖关系已经降低到了最低程度。所以,如果真能实现IOC容器,对于系统开发而言,这将是一件多么美好的事情,参与开发的每一成员只要实现自己的类就可以了,跟别人没有任何关系!

    我们再来看看,控制反转(IOC)到底为什么要起这么个名字?我们来对比一下:

    软件系统在没有引入IOC容器之前,如图1所示,对象A依赖于对象B,那么对象A在初始化或者运行到某一点的时候,自己必须主动去创建对象B或者使用已经创建的对象B。无论是创建还是使用对象B,控制权都在自己手上。

    软件系统在引入IOC容器之后,这种情形就完全改变了,如图3所示,由于IOC容器的加入,对象A与对象B之间失去了直接联系,所以,当对象A运行到需要对象B的时候,IOC容器会主动创建一个对象B注入到对象A需要的地方。

    通过前后的对比,我们不难看出来:对象A获得依赖对象B的过程,由主动行为变为了被动行为,控制权颠倒过来了,这就是“控制反转”这个名称的由来。

    93. spring 有哪些主要模块?

    Spring框架至今已集成了20多个模块。这些模块主要被分如下图所示的核心容器、数据访问/集成,、Web、AOP(面向切面编程)、工具、消息和测试模块。

    更多信息:howtodoinjava.com/java-spring-framework-tutorials/

    94. spring 常用的注入方式有哪些?

    Spring通过DI(依赖注入)实现IOC(控制反转),常用的注入方式主要有三种:

    1. 构造方法注入
    2. setter注入
    3. 基于注解的注入

    95. spring 中的 bean 是线程安全的吗?

    Spring容器中的Bean是否线程安全,容器本身并没有提供Bean的线程安全策略,因此可以说spring容器中的Bean本身不具备线程安全的特性,但是具体还是要结合具体scope的Bean去研究。

    96. spring 支持几种 bean 的作用域?

    当通过spring容器创建一个Bean实例时,不仅可以完成Bean实例的实例化,还可以为Bean指定特定的作用域。Spring支持如下5种作用域:

    • singleton:单例模式,在整个Spring IoC容器中,使用singleton定义的Bean将只有一个实例
    • prototype:原型模式,每次通过容器的getBean方法获取prototype定义的Bean时,都将产生一个新的Bean实例
    • request:对于每次HTTP请求,使用request定义的Bean都将产生一个新实例,即每次HTTP请求将会产生不同的Bean实例。只有在Web应用中使用Spring时,该作用域才有效
    • session:对于每次HTTP Session,使用session定义的Bean豆浆产生一个新实例。同样只有在Web应用中使用Spring时,该作用域才有效
    • globalsession:每个全局的HTTP Session,使用session定义的Bean都将产生一个新实例。典型情况下,仅在使用portlet context的时候有效。同样只有在Web应用中使用Spring时,该作用域才有效

    其中比较常用的是singleton和prototype两种作用域。对于singleton作用域的Bean,每次请求该Bean都将获得相同的实例。容器负责跟踪Bean实例的状态,负责维护Bean实例的生命周期行为;如果一个Bean被设置成prototype作用域,程序每次请求该id的Bean,Spring都会新建一个Bean实例,然后返回给程序。在这种情况下,Spring容器仅仅使用new 关键字创建Bean实例,一旦创建成功,容器不在跟踪实例,也不会维护Bean实例的状态。

    如果不指定Bean的作用域,Spring默认使用singleton作用域。Java在创建Java实例时,需要进行内存申请;销毁实例时,需要完成垃圾回收,这些工作都会导致系统开销的增加。因此,prototype作用域Bean的创建、销毁代价比较大。而singleton作用域的Bean实例一旦创建成功,可以重复使用。因此,除非必要,否则尽量避免将Bean被设置成prototype作用域。

    97. spring 自动装配 bean 有哪些方式?

    Spring容器负责创建应用程序中的bean同时通过ID来协调这些对象之间的关系。作为开发人员,我们需要告诉Spring要创建哪些bean并且如何将其装配到一起。

    spring中bean装配有两种方式:

    • 隐式的bean发现机制和自动装配
    • 在java代码或者XML中进行显示配置

    当然这些方式也可以配合使用。

    98. spring 事务实现方式有哪些?

    1. 编程式事务管理对基于 POJO 的应用来说是唯一选择。我们需要在代码中调用beginTransaction()、commit()、rollback()等事务管理相关的方法,这就是编程式事务管理。
    2. 基于 TransactionProxyFactoryBean 的声明式事务管理
    3. 基于 @Transactional 的声明式事务管理
    4. 基于 Aspectj AOP 配置事务

    99. 说一下 spring 的事务隔离?

    事务隔离级别指的是一个事务对数据的修改与另一个并行的事务的隔离程度,当多个事务同时访问相同数据时,如果没有采取必要的隔离机制,就可能发生以下问题:

    • 脏读:一个事务读到另一个事务未提交的更新数据。
    • 幻读:例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改,比如这种修改涉及到表中的“全部数据行”。同时,第二个事务也修改这个表中的数据,这种修改是向表中插入“一行新数据”。那么,以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还存在没有修改的数据行,就好象发生了幻觉一样。
    • 不可重复读:比方说在同一个事务中先后执行两条一模一样的select语句,期间在此次事务中没有执行过任何DDL语句,但先后得到的结果不一致,这就是不可重复读。

    100. 说一下 spring mvc 运行流程?

    Spring MVC运行流程图:

    Spring运行流程描述:

    1. 用户向服务器发送请求,请求被Spring 前端控制Servelt DispatcherServlet捕获;

    2. DispatcherServlet对请求URL进行解析,得到请求资源标识符(URI)。然后根据该URI,调用HandlerMapping获得该Handler配置的所有相关的对象(包括Handler对象以及Handler对象对应的拦截器),最后以HandlerExecutionChain对象的形式返回;

    3. DispatcherServlet 根据获得的Handler,选择一个合适的HandlerAdapter;(附注:如果成功获得HandlerAdapter后,此时将开始执行拦截器的preHandler(...)方法)

    4.  提取Request中的模型数据,填充Handler入参,开始执行Handler(Controller)。 在填充Handler的入参过程中,根据你的配置,Spring将帮你做一些额外的工作:

    • HttpMessageConveter: 将请求消息(如Json、xml等数据)转换成一个对象,将对象转换为指定的响应信息
    • 数据转换:对请求消息进行数据转换。如String转换成Integer、Double等
    • 数据根式化:对请求消息进行数据格式化。 如将字符串转换成格式化数字或格式化日期等
    • 数据验证: 验证数据的有效性(长度、格式等),验证结果存储到BindingResult或Error中

    5.  Handler执行完成后,向DispatcherServlet 返回一个ModelAndView对象;

    6.  根据返回的ModelAndView,选择一个适合的ViewResolver(必须是已经注册到Spring容器中的ViewResolver)返回给DispatcherServlet ;

    7. ViewResolver 结合Model和View,来渲染视图;

    8. 将渲染结果返回给客户端。

    101. spring mvc 有哪些组件?

    Spring MVC的核心组件:

    1. DispatcherServlet:中央控制器,把请求给转发到具体的控制类
    2. Controller:具体处理请求的控制器
    3. HandlerMapping:映射处理器,负责映射中央处理器转发给controller时的映射策略
    4. ModelAndView:服务层返回的数据和视图层的封装类
    5. ViewResolver:视图解析器,解析具体的视图
    6. Interceptors :拦截器,负责拦截我们定义的请求然后做处理工作

    102. @RequestMapping 的作用是什么?

    RequestMapping是一个用来处理请求地址映射的注解,可用于类或方法上。用于类上,表示类中的所有响应请求的方法都是以该地址作为父路径。

    RequestMapping注解有六个属性,下面我们把她分成三类进行说明。

    value, method:

    • value:指定请求的实际地址,指定的地址可以是URI Template 模式(后面将会说明);
    • method:指定请求的method类型, GET、POST、PUT、DELETE等;

    consumes,produces

    • consumes:指定处理请求的提交内容类型(Content-Type),例如application/json, text/html;
    • produces:指定返回的内容类型,仅当request请求头中的(Accept)类型中包含该指定类型才返回;

    params,headers

    • params: 指定request中必须包含某些参数值是,才让该方法处理。
    • headers:指定request中必须包含某些指定的header值,才能让该方法处理请求。

    103. @Autowired 的作用是什么?

    《@Autowired用法详解》


    未完待续......


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  • 计算机网络第七版答案

    万次阅读 多人点赞 2019-08-08 20:07:12
    章 概述 1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务?答: 连通性和共享 1-02 简述分组交换的要点。答:(1)报文分组,加首部(2)经路由器储存转发(3)在目的地合并 1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换...

    下zai:

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    计算机网络第七版答案

    第一章 概述

    1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务?答: 连通性和共享

    1-02 简述分组交换的要点。答:(1)报文分组,加首部(2)经路由器储存转发(3)在目的地合并

    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。

         答: (1)电路交换:端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障,对连续传送大量数据效率高。(2)报文交换:无须预约传输带宽,动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高,通信迅速。(3)分组交换:具有报文交换之高效、迅速的要点,且各分组小,路由灵活,网络生存性能好。

    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?

    答: 融合其他通信网络,在信息化过程中起核心作用,提供最好的连通性和信息共享,第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。

    1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段?请指出这几个阶段的主要特点。

    答:从单个网络APPANET向互联网发展;TCP/IP协议的初步成型        建成三级结构的Internet;分为主干网、地区网和校园网;形成多层次ISP结构的Internet;ISP首次出现。

    1-06 简述因特网标准制定的几个阶段?

    答:(1)因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是 RFC 文档。(2)建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为 RFC 文档。(3)草案标准(Draft Standard)(4) 因特网标准(Internet Standard)

    1-07小写和大写开头的英文名internet Internet在意思上有何重要区别?

         答:(1) internet(互联网或互连网):通用名词,它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。;协议无特指(2)Internet(因特网):专用名词,特指采用 TCP/IP 协议的互联网络。区别:后者实际上是前者的双向应用

    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?

    答:按范围:(1)广域网WAN:远程、高速、是Internet的核心网。

                    (2)城域网:城市范围,链接多个局域网。

                    (3)局域网:校园、企业、机关、社区。

                    (4)个域网PAN:个人电子设备

    按用户:公用网:面向公共营运。专用网:面向特定机构。

    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?

    答:主干网:提供远程覆盖\高速传输\和路由器最优化通信。本地接入网:主要支持用户的访问本地,实现散户接入,速率低。

    1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x(bit)。从源点到终点共经过k段链路,每段链路的传播时延为d(s),数据率为b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为p(bit),且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下,分组交换的时延比电路交换的要小?(提示:画一下草图观察k段链路共有几个结点。)

    答:线路交换时延:kd+x/b+s,  分组交换时延:kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b),其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中,有(k-1)次的储存转发延迟,当s>(k-1)*(p/b)时,电路交换的时延比分组交换的时延大,当x>>p,相反。

    1-11 在上题的分组交换网中,设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度,而h为每个分组所带的控制信息固定长度,与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b(b/s),但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小,问分组的数据部分长度p应取为多大?(提示:参考图1-12的分组交换部分,观察总的时延是由哪几部分组成。)答:总时延D表达式,分组交换时延为:D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b  D对p求导后,令其值等于0,求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5

    1-12 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?

    答:边缘部分:由各主机构成,用户直接进行信息处理和信息共享;低速连入核心网。核心部分:由各路由器连网,负责为边缘部分提供高速远程分组交换。

    1-13 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?

    答:前者严格区分服务和被服务者,后者无此区别。后者实际上是前者的双向应用。

    1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标?

    答:速率,带宽,吞吐量,时延,时延带宽积,往返时间RTT,利用率

    1-15  假定网络利用率达到了90%。试估计一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍?

    解:设网络利用率为U。,网络时延为D,网络时延最小值为D0U=90%;D=D0/(1-U)---->D/ D0=10 现在的网络时延是最小值的10倍

    1-16  计算机通信网有哪些非性能特征?非性能特征与性能特征有什么区别?

    答:征:宏观整体评价网络的外在表现。性能指标:具体定量描述网络的技术性能。

    1-17  收发两端之间的传输距离为1000km,信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延:

    (1) 数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。

    (2) 数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。

    从上面的计算中可以得到什么样的结论?

    解:(1)发送时延:ts=107/105=100s传播时延tp=106/(2×108)=0.005s

    (2)发送时延ts =103/109=1µs传播时延:tp=106/(2×108)=0.005s

    结论:若数据长度大而发送速率低,则在总的时延中,发送时延往往大于传播时延。但若数据长度短而发送速率高,则传播时延就可能是总时延中的主要成分。

    1-18  假设信号在媒体上的传播速度为2×108m/s.媒体长度L分别为:

    (1)10cm(网络接口卡)(2)100m(局域网)

    (3)100km(城域网)(4)5000km(广域网)

    试计算出当数据率为1Mb/s10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

    解:(1)1Mb/s:传播时延=0.1/(2×108)=5×10-10比特数=5×10-10×1×106=5×10-4 1Gb/s: 比特数=5×10-10×1×109=5×10-1

    (2)1Mb/s: 传播时延=100/(2×108)=5×10-7比特数=5×10-7×1×106=5×10-1   1Gb/s: 比特数=5×10-7×1×109=5×102

    (3) 1Mb/s: 传播时延=100000/(2×108)=5×10-4比特数=5×10-4×1×106=5×1021Gb/s: 比特数=5×10-4×1×109=5×105

    (4)1Mb/s: 传播时延=5000000/(2×108)=2.5×10-2比特数=2.5×10-2×1×106=5×1041Gb/s: 比特数=2.5×10-2×1×109=5×107

     1-19  长度为100字节的应用层数据交给传输层传送,需加上20字节的TCP首部。再交给网络层传送,需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送,加上首部和尾部工18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据(即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销)。若应用层数据长度为1000字节,数据的传输效率是多少?

    解:(1)100/(100+20+20+18)=63.3%

       (2)1000/(1000+20+20+18)=94.5%

    1-20  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。答:分层的好处:①各层之间是独立的。某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的。②灵活性好。当某一层发生变化时,只要其接口关系不变,则这层以上或以下的各层均不受影响。③结构上可分割开。各层可以采用最合适的技术来实现④易于实现和维护。⑤能促进标准化工作。与分层体系结构的思想相似的日常生活有邮政系统,物流系统。

    1-21  协议与服务有何区别?有何关系?答:网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成:

    (1)语法:即数据与控制信息的结构或格式。

    (2)语义:即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。

    (3)同步:即事件实现顺序的详细说明。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务,而要实现本层协议,还需要使用下面一层提供服务。

    协议和服务的概念的区分:

    1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。

    2、协议是“水平的”,即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”,即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令,这些命令在OSI中称为服务原语。

    1-22  网络协议的三个要素是什么?各有什么含义?

    答:网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成:

    (1)语法:即数据与控制信息的结构或格式。

    (2)语义:即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。

    (3)同步:即事件实现顺序的详细说明。

    1-23  为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到?

    答:因为网络协议如果不全面考虑不利情况,当情况发生变化时,协议就会保持理想状况,一直等下去!就如同两个朋友在电话中约会好,下午3点在公园见面,并且约定不见不散。这个协议就是很不科学的,因为任何一方如果有耽搁了而来不了,就无法通知对方,而另一方就必须一直等下去!所以看一个计算机网络是否正确,不能只看在正常情况下是否正确,而且还必须非常仔细的检查协议能否应付各种异常情况。

    1-24    论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。

    答:综合OSI 和TCP/IP 的优点,采用一种原理体系结构。各层的主要功能:物理层 物理层的任务就是透明地传送比特流。(注意:传递信息的物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆等,是在物理层的下面,当做第0 层。) 物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。数据链路层 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。网络层 网络层的任务就是要选择合适的路由,使 发送站的运输层所传下来的分组能够

    正确无误地按照地址找到目的站,并交付给目的站的运输层。运输层 运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务,使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。应用层 应用层直接为用户的应用进程提供服务。

    1-25    试举出日常生活中有关透明这种名词的例子。

    答:电视,计算机视窗操作系统、工农业产品

    1-26  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。   

    答:实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。       协议栈:指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构.对等层:在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层.

    协议数据单元:对等层实体进行信息交换的数据单位.服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口.

    1-27 试解释everything over IP IP over everthing 的含义

    TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务 (所谓的everything over ip)     答:允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行(所谓的ip over everything)

    第二章 物理层

    2-01 物理层要解决哪些问题?物理层的主要特点是什么?

    答:物理层要解决的主要问题:

    (1)物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体,通信手段的不同,使数据链路层感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务。(2)给其服务用户(数据链路层)在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力,为此,物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。(3)在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路

    物理层的主要特点:(1)由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用,加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械,电气,功能和规程特性。(2)由于物理连接的方式很多,传输媒体的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂。

    2-02 归层与协议有什么区别?

    答:规程专指物理层协议

    2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。

    答:源点:源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。

    发送器:通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。接收器:接收传输系统传送过来的信号,并将其转换为能够被目的设备处理的信息。终点:终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站传输系统:信号物理通道

    2-04 试解释以下名词:数据,信号,模拟数据,模拟信号,基带信号,带通信号,数字数据,数字信号,码元,单工通信,半双工通信,全双工通信,串行传输,并行传输

    答:数据:是运送信息的实体。信号:则是数据的电气的或电磁的表现。模拟数据:运送信息的模拟信号。模拟信号:连续变化的信号。数字信号:取值为有限的几个离散值的信号。数字数据:取值为不连续数值的数据。码元(code):在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。

    单工通信:即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工通信:即通信和双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也不能同时接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间再反过来。全双工通信:即通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号(即基本频带信号)——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。带通信号——把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。

    2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性?个包含些什么内容?

    答:(1)机械特性  明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。(2)电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。(3)功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。(4)规程特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

    2-06 数据在信道重的传输速率受哪些因素的限制?信噪比能否任意提高?香农公式在数据通信中的意义是什么?比特/每秒码元/每秒有何区别?

    答:码元传输速率受奈氏准则的限制,信息传输速率受香农公式的限制         香农公式在数据通信中的意义是:只要信息传输速率低于信道的极限传信率,就可实现无差传输。比特/s是信息传输速率的单位码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。

    2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率(b/s?

    答:C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s

    2-08 假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据(无差错传输),试问这个信道应具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示?这个结果说明什么问题?)

    答:C=Wlog2(1+S/N)(b/s)

    W=3khz,C=64khz----àS/N=64.2dB    是个信噪比要求很高的信源

    2-09 用香农公式计算一下,假定信道带宽为为3100Hz,最大信道传输速率为35Kb/s,那么若想使最大信道传输速率增加60%,问信噪比S/N应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到十倍,问最大信息速率能否再增加20%?

    答:C = W log2(1+S/N)  b/s-àSN1=2*(C1/W)-1=2*(35000/3100)-1

    SN2=2*(C2/W)-1=2*(1.6*C1/w)-1=2*(1.6*35000/3100)-1

    SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10*SN2)C3/C2=18.5%

    如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍,最大信息通率只能再增加18.5%左右

    2-10 常用的传输媒体有哪几种?各有何特点?

    答:双绞线 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同轴电缆 50 W 同轴电缆 75 W 同轴电缆 光缆无线传输:短波通信/微波/卫星通信

    2-11假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km(在 1 kHz时),若容许有20dB的衰减,试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长?如果要双绞线的工作距离增大到100公里,试 应当使衰减降低到多少?

    解:使用这种双绞线的链路的工作距离为=20/0.7=28.6km

      衰减应降低到20/100=0.2db

    2-12 试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2*10e8m/s.

    解: V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2

        1200nm到1400nm:带宽=23.8THZ

    1400nm到1600nm:带宽=17.86THZ

    2-13 为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些?

    答:为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。频分、时分、码分、波分。

    2-14 试写出下列英文缩写的全文,并做简单的解释。

    FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1 ,OC-48.

    答:FDM(frequency division multiplexing)

    TDM(Time Division Multiplexing)

    STDM(Statistic Time Division Multiplexing)

    WDM(Wave Division Multiplexing)

    DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)

    CDMA(Code Wave Division Multiplexing)

    SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网

    SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列

    STM-1(Synchronous Transfer Module)第1级同步传递模块

    OC-48(Optical Carrier)第48级光载波

    2-15 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰?这种复用方法有何优缺点?

    答:各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型,因此彼此不会造成干扰。   这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。占用较大的带宽。

    2-16 共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为

    A:(-1-1-1+1+1-1+1+1) B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)

    C:(-1+1-1+1+1+1-1-1) D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)

    现收到这样的码片序列S:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。问哪个站发送数据了?发送数据的站发送的是0还是1?

    解:S•A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1,   A发送1

    S•B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1, B发送0

    S•C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0,   C无发送

    S•D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1,   D发送1

    2-17 试比较xDSLHFC以及FTTx接入技术的优缺点?

    答:xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造,使它能够承载宽带业务。成本低,易实现,但带宽和质量差异性大。HFC网的最大的优点具有很宽的频带,并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。要将现有的450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为 750 MHz 双向传输的 HFC 网需要相当的资金和时间。FTTx(光纤到……)这里字母 x 可代表不同意思。可提供最好的带宽和质量、但现阶段线路和工程成本太大。

    2-18为什么在ASDL技术中,在不到1MHz的带宽中却可以传送速率高达每秒几个兆比?

    答:靠先进的DMT编码,频分多载波并行传输、使得每秒传送一个码元就相当于每秒传送多个比特

    第三章   数据链路层

    3-01  数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了数据链路接通了的区别何在?                    

    答:数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外,还必须有一些必要的规程来控制数据的传输,因此,数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。 “电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机,物理连接已经能够传送比特流了,但是,数据传输并不可靠,在物理连接基础上,再建立数据链路连接,才是“数据链路接通了”,此后,由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能,才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路,进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时,物理电路连接不一定跟着断开连接。

    3-02  数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.   答:链路管理帧定界流量控制          差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境:对于干扰严重的信道,可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路,防止全网络的传输效率受损;对于优质信

    道,采用可靠的链路层会增大资源开销,影响传输效率。

    3-03  网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?

    答:适配器(即网卡)来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层(OSI中的数据链里层和物理层)

    3-04  数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决?

    答:帧定界是分组交换的必然要求透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源

    3-05  如果在数据链路层不进行帧定界,会发生什么问题?

    答:无法区分分组与分组无法确定分组的控制域和数据域无法将差错更正的范围限定在确切的局部

    3-06  PPP协议的主要特点是什么?为什么PPP不使用帧的编号?PPP适用于什么情况?为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输?

    答:简单,提供不可靠的数据报服务,检错,无纠错  不使用序号和确认机制地址字段A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。控制字段 C 通常置为 0x03。PPP 是面向字节的当 PPP 用在同步传输链路时,协议规定采用硬件来完成比特填充(和 HDLC 的做法一样),当 PPP 用在异步传输时,就使用一种特殊的字符填充法PPP适用于线路质量不太差的情况下、PPP没有编码和确认机制

    3-07  要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(X)=X4+X+1。试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0,问接收端能否发现?若数据在传输过程中最后两个1都变成了0,问接收端能否发现?采用CRC检验后,数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输?

    答:作二进制除法,1101011011  0000    10011 得余数1110 ,添加的检验序列是1110.作二进制除法,两种错误均可发展仅仅采用了CRC检验,缺重传机制,数据链路层的传输还不是可靠的传输。

    3-08  要发送的数据为101110。采用CRCD 生成多项式是PX=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。

    答:作二进制除法,101110   000  10011 添加在数据后面的余数是011

    3-09  一个PPP帧的数据部分(用十六进制写出)是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么(用十六进制写出)?

    答:7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 7E    FE 27 7D    7D   65 7D   

    3-10  PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串?若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110,问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串?

    答:011011111  11111 00    011011111011111000

    0001110111110111110110    000111011111 11111 110

    3-11  试分别讨论一下各种情况在什么条件下是透明传输,在什么条件下不是透明传输。(提示:请弄清什么是“透明传输”,然后考虑能否满足其条件。)(1)普通的电话通信。

    (2)电信局提供的公用电报通信。

    (3)因特网提供的电子邮件服务。

    3-12  PPP协议的工作状态有哪几种?当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立哪几种连接?每一种连接解决什么问题?    

    3-13  局域网的主要特点是什么?为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢?答:局域网LAN是指在较小的地理范围内,将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络  从功能的角度来看,局域网具有以下几个特点:(1)         共享传输信道,在局域网中,多个系统连接到一个共享的通信媒体上。(2)   地理范围有限,用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务,只在一个相对独立的局部范围内连网,如一座楼或集中的建筑群内,一般来说,局域网的覆盖范围越位10m~10km内或更大一些。从网络的体系结构和传输检测提醒来看,局域网也有自己的特点:(1)低层协议简单(2)     不单独设立网络层,局域网的体系结构仅相当于相当与OSI/RM的最低两层(3)采用两种媒体访问控制技术,由于采用共享广播信道,而信道又可用不同的传输媒体,所以局域网面对的问题是多源,多目的的连连管理,由此引发出多中媒体访问控制技术在局域网中各站通常共享通信媒体,采用广播通信方式是天然合适的,广域网通常采站点间直接构成格状网。

    3-14  常用的局域网的网络拓扑有哪些种类?现在最流行的是哪种结构?为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构,但现在却改为使用星形拓扑结构?

    答:星形网,总线网,环形网,树形网  当时很可靠的星形拓扑结构较贵,人们都认为无源的总线结构更加可靠,但实践证明,连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障,而现在专用的ASIC芯片的使用可以讲星形结构的集线器做的非常可靠,因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。

    3-15  什么叫做传统以太网?以太网有哪两个主要标准?

    答:DIX Ethernet V2 标准的局域网DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准

    3-16  数据率为10Mb/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒?

    答:码元传输速率即为波特率,以太网使用曼彻斯特编码,这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。标准以太网的数据速率是10MB/s,因此波特率是数据率的两倍,即20M波特

    3-17  为什么LLC子层的标准已制定出来了但现在却很少使用?

    答:由于 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网,因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC(即 802.2 标准)的作用已经不大了。

    3-18  试说明10BASE-T中的“10”“BASE”“T”所代表的意思。

    答:10BASE-T中的“10”表示信号在电缆上的传输速率为10MB/s,“BASE”表示电缆上的信号是基带信号,“T”代表双绞线星形网,但10BASE-T的通信距离稍短,每个站到集线器的距离不超过100m。

    3-19  以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何?

    答:传统的时分复用TDM是静态时隙分配,均匀高负荷时信道利用率高,低负荷或符合不均匀时资源浪费较大,CSMA/CD课动态使用空闲新到资源,低负荷时信道利用率高,但控制复杂,高负荷时信道冲突大。

    3-20  假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。答:对于1km电缆,单程传播时间为1/200000=5为微秒,来回路程传播时间为10微秒,为了能够按照CSMA/CD工作,最小帧的发射时间不能小于10微秒,以Gb/s速率工作,10微秒可以发送的比特数等于10*10^-6/1*10^-9=10000,因此,最短帧是10000位或1250字节长

    3-21  什么叫做比特时间?使用这种时间单位有什么好处?100比特时间是多少微秒?答:比特时间是发送一比特多需的时间,它是传信率的倒数,便于建立信息长度与发送延迟的关系“比特时间”换算成“微秒”必须先知道数据率是多少,如数据率是10Mb/s,则100比特时间等于10微秒。

    3-22  假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞,执行退避算法时选择了随机数r=100。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据?如果是100Mb/s的以太网呢?

    答:对于10mb/s的以太网,以太网把争用期定为51.2微秒,要退后100个争用期,等待时间是51.2(微秒)*100=5.12ms对于100mb/s的以太网,以太网把争用期定为5.12微秒,要退后100个争用期,等待时间是5.12(微秒)*100=512微秒

    3-23  公式(3-3)表示,以太网的极限信道利用率与连接在以太网上的站点数无关。能否由此推论出:以太网的利用率也与连接在以太网的站点数无关?请说明你的理由。答:实际的以太网各给发送数据的时刻是随即的,而以太网的极限信道利用率的得出是

    假定以太网使用了特殊的调度方法(已经不再是CSMA/CD了),使各结点的发送不发生碰撞。

    3-24  假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225比特时间。现假定A开始发送一帧,并且在A发送结束之前B也发送一帧。如果A发送的是以太网所容许的最短的帧,那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕?换言之,如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么能否肯定A所发送的帧不

    会和B发送的帧发生碰撞?(提示:在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时,在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符)答:设在t=0时A开始发送,在t=(64+8)*8=576比特时间,A应当发送完毕。t=225比特时间,B就检测出A的信号。只要B在t=224比特时间之前发送数据,A在发送完毕之前就

    一定检测到碰撞,就能够肯定以后也不会再发送碰撞了如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么就能够肯定A所发送的帧不会

    和B发送的帧发生碰撞(当然也不会和其他站点发生碰撞)。

    3-25  在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=255比特时间,A和B同时检测到发生了碰撞,并且在t=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧?A重传的数据帧在什么时间到达B?A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞?B会不会在预定的重传时间停止发送数据?答:t=0时,A和B开始发送数据T1=225比特时间,A和B都检测到碰撞(tau)T2=273比特时间,A和B结束干扰信号的传输(T1+48)T3=594比特时间,A      开始发送(T2+Tau+rA*Tau+96)T4=785比特时间,B再次检测信道。(T4+T2+Tau+Rb*Tau)如空闲,则B在T5=881比特时间发送数据、否则再退避。(T5=T4+96)A重传的数据在819比特时间到达B,B先检测到信道忙,因此B在预定的881比特时间停止发送

    3-26  以太网上只有两个站,它们同时发送数据,产生了碰撞。于是按截断二进制指数退避算法进行重传。重传次数记为i,i=1,2,3,…..。试计算第1次重传失败的概率、第2次重传的概率、第3次重传失败的概率,以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数I。答:将第i次重传成功的概率记为pi。显然第一次重传失败的概率为0.5,第二次重传失败的概率为0.25,第三次重传失败的概率为0.125.平均重传次数I=1.637

    3-27  假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的,而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器,而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网络?

    答:集线器为物理层设备,模拟了总线这一共享媒介共争用,成为局域网通信容量的瓶颈。交换机则为链路层设备,可实现透明交换局域网通过路由器与因特网相连当本局域网和因特网之间的通信量占主要成份时,形成集中面向路由器的数据流,使用集线器冲突较大,采用交换机能得到改善。        当本局域网内通信量占主要成份时,采用交换机改善对外流量不明显

    3-28  有10个站连接到以太网上。试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。(1)10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器;(2)10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器;(3)10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。答:(1)10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器:10mbs      (2)10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器:100mbs(3)10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机:10mbs

    3-29  10Mb/s以太网升级到100Mb/s1Gb/S10Gb/s时,都需要解决哪些技术问题?为什么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手,并使自己的应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网?

    答:技术问题:使参数a保持为较小的数值,可通过减小最大电缆长度或增大帧的最小长度在100mb/s的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变,但将一个网段的最大电缆的度减小到100m,帧间时间间隔从原来9.6微秒改为现在的0.96微秒吉比特以太网仍保持一个网段的最大长度为100m,但采用了“载波延伸”的方法,使最短帧长仍为64字节(这样可以保持兼容性)、同时将争用时间增大为512字节。并使用“分组突发”减小开销10吉比特以太网的帧格式与10mb/s,100mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同吉比特以太网还保留标准规定的以太网最小和最大帧长,这就使用户在将其已有的以太网进行升级时,仍能和较低速率的以太网很方便地通信。由于数据率很高,吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体,它使用长距离(超过km)的光收发器与单模光纤接口,以便能够工作在广

    3-30  以太网交换机有何特点?用它怎样组成虚拟局域网?

    答:以太网交换机则为链路层设备,可实现透明交换虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符,称为 VLAN 标记 (tag),用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。

    3-31  网桥的工作原理和特点是什么?网桥与转发器以及以太网交换机有何异同?答:网桥工作在数据链路层,它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时,并不是向所有的接口转发此帧,而是先检查此帧的目的 MAC 地址,然后再确定将该帧转发到哪一个接口转发器工作在物理层,它仅简单地转发信号,没有过滤能力以太网交换机则为链路层设备,可视为多端口网桥

    3-32  图3-35表示有五个站点分别连接在三个局域网上,并且用网桥B1和B2连接起来。每一个网桥都有两个接口(1和2)。在一开始,两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧:A发送给E,C发送给B,D发送给C,B发送给A。试把有关数据填写在表3-2中。发送的帧      B1的转发表      B2的转发表      B1的处理(转发?丢弃?登记?)    B2的处理(转发?丢弃?登记?)       地址 接口 地址 接口           A→E         A      1       A      1       转发,写入转发表     转发,写入转发表C→B    C       2       C       1         转发,写入转发表     转发,写入转发表D→C    D      2       D      2       写入转发表,丢弃不转发   转发,写入转发表B→A    B       1                            写入转发表,丢弃不转发   接收不到这个帧

    3-33  网桥中的转发表是用自学习算法建立的。如果有的站点总是不发送数据而仅仅接受数据,那么在转发表中是否就没有与这样的站点相对应的项目?如果要向这个站点发送数据帧,那么网桥能够把数据帧正确转发到目的地址吗?答:没有与这样的站点相对应的项目;网桥能够利用广播把数据帧正确转发到目的地址

    第四章   网络层

    1.网络层向上提供的服务有哪两种?是比较其优缺点。网络层向运输层提供 “面向连接”虚电路(Virtual Circuit)服务或“无连接”数据报服务前者预约了双方通信所需的一切网络资源。优点是能提供服务质量的承诺。即所传送的分组不出错、丢失、重复和失序(不按序列到达终点),也保证分组传送的时限,缺点是路由器复杂,网络成本高;后者无网络资源障碍,尽力而为,优缺点与前者互易

    2.网络互连有何实际意义?进行网络互连时,有哪些共同的问题需要解决?

     网络互联可扩大用户共享资源范围和更大的通信区域

    进行网络互连时,需要解决共同的问题有:

    不同的寻址方案不同的最大分组长度

    不同的网络接入机制

    不同的超时控制

    不同的差错恢复方法

    不同的状态报告方法

    不同的路由选择技术

    不同的用户接入控制

    不同的服务(面向连接服务和无连接服务)

    不同的管理与控制方式

    3.作为中间设备,转发器、网桥、路由器和网关有何区别?

     中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。

    物理层中继系统:转发器(repeater)。

    数据链路层中继系统:网桥或桥接器(bridge)。

    网络层中继系统:路由器(router)。

    网桥和路由器的混合物:桥路器(brouter)。

    网络层以上的中继系统:网关(gateway)。 

    4.试简单说明下列协议的作用:IP、ARP、RARP和ICMP。

     IP协议:实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一,与IP协议配套使用的还有四个协议。

    ARP协议:是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。

    RARP:是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。

    ICMP:提供差错报告和询问报文,以提高IP数据交付成功的机会

    因特网组管理协议IGMP:用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

     

    5.IP地址分为几类?各如何表示?IP地址的主要特点是什么?分为ABCDE 5类;每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号 net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,而另一个字段则是主机号 host-id,它标志该主机(或路由器)。各类地址的网络号字段net-id分别为1,2,3,0,0字节;主机号字段host-id分别为3字节、2字节、1字节、4字节、4字节。特点:(1)IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是:第一,IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号,而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。第二,路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号),这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少,从而减小了路由表所占的存储空间。(2)实际上 IP 地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时,该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址,其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。由于一个路由器至少应当连接到两个网络(这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络),因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。 (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络,范围很小的局域网,还是可能覆盖很大地理范围的广域网,都是平等的。6.试根据IP地址的规定,计算出表4-2中的各项数据。解:1)A类网中,网络号占七个bit, 则允许用的网络数为2的7次方,为128,但是要

    除去0和127的情况,所以能用的最大网络数是126,第一个网络号是1,最后一个网络号是 126。主机号占24个bit, 则允许用的最大主机数为2的24次方,为16777216,但是也要除 去全0和全1的情况,所以能用的最大主机数是16777214。2) B类网中,网络号占14个bit,则能用的最大网络数为2的14次方,为16384,第 一个网络号是128.0,因为127要用作本地软件回送测试,所以从128开始,其点后的还可

    以 容纳2的8次方为256,所以以128为开始的网络号为128.0~~128.255,共256个,以此类 推,第16384个网络号的计算方法是:16384/256=64128+64=192,则可推算出为191.255。主机号占16个  bit, 则允许用的最大主机数为2的16次方,为65536,但是也要除去全0和全 1的情况,所以能用的最大主机数是65534。3)C类网中,网络号占21个bit, 则能用的网络数为2的21次方,为2097152,第一个 网络号是  192.0.0,各个点后的数占一个字节,所以以  192  为开始的网络号为192.0.0~~192.255.255,共256*256=65536,以此类推,第2097152个网络号的计算方法是: 2097152/65536=32192+32=224,则可推算出为223.255.255。主机号占8个bit, 则允许用的最大主机数为2的8次方,为256,但是也要除去全0和全1的情况,所以能用的最大主机数是254。7.试说明IP地址与硬件地址的区别,为什么要使用这两种不同的地址? IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机(或路由器)分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。从而把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络在实际网络的链路上传送数据帧时,最终还是必须使用硬件地址。

    MAC地址在一定程度上与硬件一致,基于物理、能够标识具体的链路通信对象、IP地址给予逻辑域的划分、不受硬件限制。

    8.IP地址方案与我国的电话号码体制的主要不同点是什么?于网络的地理分布无关

    9.(1)子网掩码为255.255.255.0代表什么意思?

    有三种含义

     其一是一个A类网的子网掩码,对于A类网络的IP地址,前8位表示网络号,后24位表示主机号,使用子网掩码255.255.255.0表示前8位为网络号,中间16位用于子网段的划分,最后8位为主机号。第二种情况为一个B类网,对于B类网络的IP地址,前16位表示网络号,后16位表示主机号,使用子网掩码255.255.255.0表示前16位为网络号,中间8位用于子网段的划分,最后8位为主机号。

    第三种情况为一个C类网,这个子网掩码为C类网的默认子网掩码。

    (2)一网络的现在掩码为255.255.255.248,问该网络能够连接多少个主机? 255.255.255.248即11111111.11111111.11111111.11111000.     每一个子网上的主机为(2^3)=6 台     掩码位数29,该网络能够连接8个主机,扣除全1和全0后为6台。

    (3)一A类网络和一B网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1,问这两个子网掩码有何不同?

    A类网络:11111111   11111111   11111111   00000000

    给定子网号(16位“1”)则子网掩码为255.255.255.0

    B类网络    11111111   11111111   11111111   00000000

    给定子网号(8位“1”)则子网掩码为255.255.255.0但子网数目不同

    (4)一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少?

    (240)10=(128+64+32+16)10=(11110000)2     Host-id的位数为4+8=12,因此,最大主机数为: 2^12-2=4096-2=4094

    11111111.11111111.11110000.00000000    主机数2^12-2

    (5)一A类网络的子网掩码为255.255.0.255;它是否为一个有效的子网掩码?是  10111111   11111111 00000000 11111111

    (6)某个IP地址的十六进制表示C2.2F.14.81,试将其转化为点分十进制的形式。这个地址是哪一类IP地址? C2   2F 14  81--à(12*16+2).(2*16+15).(16+4).(8*16+1)---à194.47.20.129   C2  2F   14  81  ---à11000010.00101111.00010100.10000001   C类地址

    (7)C类网络使用子网掩码有无实际意义?为什么?

    有实际意义.C类子网IP地址的32位中,前24位用于确定网络号,后8位用于确定主机号.如果划分子网,可以选择后8位中的高位,这样做可以进一步划分网络,并且不增加路由表的内容,但是代价是主机数相信减少.

    10.试辨认以下IP地址的网络类别。

     (1)128.36.199.3    (2)21.12.240.17   (3)183.194.76.253     (4)

    192.12.69.248  (5)89.3.0.1        (6)200.3.6.2

    (2)和(5)是A类,(1)和(3)是B类,(4)和(6)是C类.

    11. IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。这样做的最大好处是什么?坏处是什么?

    在首部中的错误比在数据中的错误更严重,例如,一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。许多主机并不检查投递给他们的分组是否确实是要投递给它们,它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。数据不参与检验和的计算,因为这样做代价大,上层协议通常也做这种检验工作,从前,从而引起重复和多余。因此,这样做可以加快分组的转发,但是数据部分出现差错时不能及早发现。

    12.当某个路由器发现一IP数据报的检验和有差错时,为什么采取丢弃的办法而不是要求源站重传此数据报?计算首部检验和为什么不采用CRC检验码?答:纠错控制由上层(传输层)执行   IP首部中的源站地址也可能出错请错误的源地址重传数据报是没有意义的   不采用CRC简化解码计算量,提高路由器的吞吐量

    13.设IP数据报使用固定首部,其各字段的具体数值如图所示(除IP地址外,均为十进制表示)。试用二进制运算方法计算应当写入到首部检验和字段中的数值(用二进制表示)。

    4       5       0       28   1       0       0    4       17     10.12.14.5  12.6.7.9

    1000101  00000000  00000000-00011100

       00000000   00000001  00000000-00000000

       00000100  00010001   xxxxxxxx  xxxxxxxx

       00001010  00001100   00001110  00000101

       00001100  00000110   00000111  00001001  作二进制检验和(XOR)   01110100   01001110取反码   10001011  10110001

    14. 重新计算上题,但使用十六进制运算方法(没16位二进制数字转换为4个十六进制数字,再按十六进制加法规则计算)。比较这两种方法。

    01000101  00000000 00000000-00011100   4  5  0  0   0  0  1  C

    00000000  00000001 00000000-00000000   0  0  0  1   0   0  0  0   00000100  000010001  xxxxxxxx  xxxxxxxx  0  4  1  1  0  0  0  0

    00001010  00001100 00001110  00000101   0  A  0  C  0  E  0  5

    00001100  00000110  00000111  00001001  0  C  0  6  0  7  0   9

    01011111  00100100  00010101  00101010  5   F  2  4  1  5  2  A

    5       F  2  4    1  5   2  A   7  4   4  E-à8  B  B  1

    15.什么是最大传送单元MTU?它和IP数据报的首部中的哪个字段有关系?答:IP层下面数据链里层所限定的帧格式中数据字段的最大长度,与IP数据报首部中的总长度字段有关系

    16.在因特网中将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装。还可以有另一种做法,即数据报片通过一个网络就进行一次组装。是比较这两种方法的优劣。在目的站而不是在中间的路由器进行组装是由于:

      (1)路由器处理数据报更简单些;效率高,延迟小。

      (2)数据报的各分片可能经过各自的路径。因此在每一个中间的路由器进行组装可能总会缺少几个数据报片;

      (3)也许分组后面还要经过一个网络,它还要给这些数据报片划分成更小的片。如果在中间的路由器进行组装就可能会组装多次。

      (为适应路径上不同链路段所能许可的不同分片规模,可能要重新分片或组装)

    17. 一个3200位长的TCP报文传到IP层,加上160位的首部后成为数据报。下面的互联网由两个局域网通过路由器连接起来。但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200位。因此数据报在路由器必须进行分片。试问第二个局域网向其上层要传送多少比特的数据(这里的“数据”当然指的是局域网看见的数据)?

    答:第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit,即每个IP数据片的数据部分<1200-160(bit),由于片偏移是以8字节即64bit为单位的,所以IP数据片的数据部分最大不超过1024bit,这样3200bit的报文要分4个数据片,所以第二个局域网向上传送的比特数等于(3200+4×160),共3840bit。

    18.(1)有人认为:“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务,因此ARP应当属于数据链路层。”这种说法为什么是错误的?因为ARP本身是网络层的一部分,ARP协议为IP协议提供了转换地址的服务,数据链路层

    使用硬件地址而不使用IP地址,无需ARP协议数据链路层本身即可正常运行。因此ARP不再数据链路层。

      (2)试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10~20分钟的超时计时器。这个时间设置的太大或太小会出现什么问题?

    答:考虑到IP地址和Mac地址均有可能是变化的(更换网卡,或动态主机配置)

          10-20分钟更换一块网卡是合理的。超时时间太短会使ARP请求和响应分组的通信量太频繁,而超时时间太长会使更换网卡后的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信。

      (3)至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况(即不需要请求将某个目的IP地址解析为相应的硬件地址)。在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址的项目;源主机发送的是广播分组;源主机和目的主机使用点对点链路。19.主机A发送IP数据报给主机B,途中经过了5个路由器。试问在IP数据报的发送过程中总共使用了几次ARP?   6次,主机用一次,每个路由器各使用一次。

    20.设某路由器建立了如下路由表:

    目的网络          子网掩码            下一跳

    128.96.39.0      255.255.255.128      接口m0

    128.96.39.128    255.255.255.128     接口m1

    128.96.40.0      255.255.255.128      R2

    192.4.153.0      255.255.255.192      R3

    *(默认)         ——             R4

     现共收到5个分组,其目的地址分别为:

    (1)128.96.39.10

    (2)128.96.40.12

    (3)128.96.40.151

    (4)192.153.17

    (5)192.4.153.90

    (1)分组的目的站IP地址为:128.96.39.10。先与子网掩码255.255.255.128相与,得128.96.39.0,可见该分组经接口0转发。

    (2)分组的目的IP地址为:128.96.40.12。

    ①     与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0,不等于128.96.39.0。

    ②     与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0,经查路由表可知,该项分组经R2转发。

    (3)分组的目的IP地址为:128.96.40.151,与子网掩码255.255.255.128相与后得128.96.40.128,与子网掩码255.255.255.192相与后得128.96.40.128,经查路由表知,该分组转发选择默认路由,经R4转发。

    (4)分组的目的IP地址为:192.4.153.17。与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.0,经查路由表知,该分组经R3转发。

    (5)分组的目的IP地址为:192.4.153.90,与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.64,经查路由表知,该分组转发选择默认路由,经R4转发。

    21某单位分配到一个B类IP地址,其net-id为129.250.0.0.该单位有4000台机器,分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0,试给每一个地点分配一个子网掩码号,并算出每个地点主机号码的最小值和最大值4000/16=250,平均每个地点250台机器。如选255.255.255.0为掩码,则每个网络所连主机数=28-2=254>250,共有子网数=28-2=254>16,能满足实际需求。可给每个地点分配如下子网号码

    地点: 子网号(subnet-id) 子网网络号   主机IP的最小值和最大值

    1:    00000001           129.250.1.0    129.250.1.1---129.250.1.254  

    2:    00000010           129.250.2.0    129.250.2.1---129.250.2.254

    3:    00000011           129.250.3.0    129.250.3.1---129.250.3.254

    4:    00000100           129.250.4.0    129.250.4.1---129.250.4.254

    5:    00000101           129.250.5.0    129.250.5.1---129.250.5.254

    6:    00000110           129.250.6.0    129.250.6.1---129.250.6.254

    7:    00000111           129.250.7.0    129.250.7.1---129.250.7.254

    8:    00001000           129.250.8.0    129.250.8.1---129.250.8.254

    9:    00001001           129.250.9.0    129.250.9.1---129.250.9.254

    10:  00001010           129.250.10.0   129.250.10.1---129.250.10.254

    11:  00001011           129.250.11.0   129.250.11.1---129.250.11.254

    12:  00001100           129.250.12.0   129.250.12.1---129.250.12.254

    13:  00001101           129.250.13.0   129.250.13.1---129.250.13.254

    14:  00001110           129.250.14.0   129.250.14.1---129.250.14.254

    15:  00001111           129.250.15.0   129.250.15.1---129.250.15.254

    16:  00010000           129.250.16.0   129.250.16.1---129.250.16.254

    22..一个数据报长度为4000字节(固定首部长度)。现在经过一个网络传送,但此网络能够   传送的最大数据长度为1500字节。试问应当划分为几个短些的数据报片?各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值? IP数据报固定首部长度为20字节

             总长度(字节)     数据长度(字节) MF   片偏移

    原始数据报        4000 3980 0       0

    数据报片1         1500 1480 1       0

    数据报片2         1500 1480 1       185

    数据报片3         1040 1020 0       370

    23 分两种情况(使用子网掩码和使用CIDR)写出因特网的IP成查找路由的算法。见课本P134、P139

    24.试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码(采用连续掩码)。

      (1)2,(2)6,(3)30,(4)62,(5)122,(6)250.

    (1)255.192.0.0,(2)255.224.0.0,(3)255.248.0.0,(4)255.252.0.0,(5)255.254.0.0,(6)255.255.0.0

    25.以下有4个子网掩码。哪些是不推荐使用的?为什么?

    (1)176.0.0.0,(2)96.0.0.0,(3)127.192.0.0,(4)255.128.0.0。

    只有(4)是连续的1和连续的0的掩码,是推荐使用的

    26.有如下的4个/24地址块,试进行最大可能性的聚会。

    212.56.132.0/24

    212.56.133.0/24

    212.56.134.0/24

    212.56.135.0/24

     212=(11010100)2,56=(00111000)2

    132=(10000100)2,

    133=(10000101)2

    134=(10000110)2,

    135=(10000111)2

    所以共同的前缀有22位,即11010100 00111000 100001,聚合的CIDR地址块是: 212.56.132.0/22

    27.有两个CIDR地址块208.128/11和208.130.28/22。是否有那一个地址块包含了另一个地址?如果有,请指出,并说明理由。

     208.128/11的前缀为:11010000 100

    208.130.28/22的前缀为:11010000 10000010 000101,它的前11位与208.128/11的前缀是一致的,所以208.128/11地址块包含了208.130.28/22这一地址块。

    28.已知路由器R1的路由表如表4—12所示。表4-12 习题4-28中路由器R1的路由表地址掩码  目的网络地址    下一跳地址        路由器接口

    /26    140.5.12.64         180.15.2.5  m2

    /24    130.5.8.0    190.16.6.2  m1

    /16    110.71.0.0  …… m0

    /16    180.15.0.0  …… m2

    /16    196.16.0.0  …… m1

    默认 默认 110.71.4.5  m0

    试画出个网络和必要的路由器的连接拓扑,标注出必要的IP地址和接口。对不能确定的情应该指明。图形见课后答案P380

    29.一个自治系统有5个局域网,其连接图如图4-55示。LAN2至LAN5上的主机数分别为:

    91,150,3和15.该自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23。试给出每一个局域网的地址块(包括前缀)。  30.138.118/23--30.138.0111 011

    分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀题目没有说LAN1上有几个主机,但至少需要3个地址给三个路由器用。

    本题的解答有很多种,下面给出两种不同的答案:

                          第一组答案            第二组答案  

    LAN1       30.138.119.192/29       30.138.118.192/27

    LAN2       30.138.119.0/25         30.138.118.0/25

    LAN3       30.138.118.0/24         30.138.119.0/24

    LAN4       30.138.119.200/29       30.138.118.224/27

    LAN5       30.138.119.128/26       30.138.118.128/27

    30. 一个大公司有一个总部和三个下属部门。公司分配到的网络前缀是192.77.33/24.公司的网络布局如图4-56示。总部共有五个局域网,其中的LAN1-LAN4都连接到路由器R1上,R1再通过LAN5与路由器R5相连。R5和远地的三个部门的局域网LAN6~LAN8通过广域网相连。每一个局域网旁边标明的数字是局域网上的主机数。试给每一个局域网分配一个合适的网络的前缀。见课后答案P380

    31.以下地址中的哪一个和86.32/12匹配:请说明理由。

       (1)86.33.224.123:(2)86.79.65.216;(3)86.58.119.74; (4) 86.68.206.154。

     86.32/12    86.00100000  下划线上为12位前缀说明第二字节的前4位在前缀中。

    给出的四个地址的第二字节的前4位分别为:0010 ,0100 ,0011和0100。因此只有(1)是匹配的。

    32.以下地址中的哪一个地址2.52.90。140匹配?请说明理由。   (1)0/4;(2)32/4;(3)4/6(4)152.0/11

     前缀(1)和地址2.52.90.140匹配

    2.52.90.140    0000 0010.52.90.140

    0/4     0000 0000

    32/4    0010 0000

    4/6     0000 0100

    80/4    0101 0000

    33.下面的前缀中的哪一个和地址152.7.77.159及152.31.47.252都匹配?请说明理由。   (1)152.40/13;(2)153.40/9;(3)152.64/12;(4)152.0/11。

    前缀(4)和这两个地址都匹配

    34. 与下列掩码相对应的网络前缀各有多少位?

       (1)192.0.0.0;(2)240.0.0.0;(3)255.254.0.0;(4)255.255.255.252。

    (1)/2 ; (2) /4 ; (3) /11 ; (4) /30 。

    35.  已知地址块中的一个地址是140.120.84.24/20。试求这个地址块中的最小地址和最大地址。地址掩码是什么?地址块中共有多少个地址?相当于多少个C类地址? 140.120.84.24    140.120.(0101 0100).24

         最小地址是       140.120.(0101 0000).0/20  (80)

         最大地址是       140.120.(0101 1111).255/20 (95)

         地址数是4096.相当于16个C类地址。

    36.已知地址块中的一个地址是190.87.140.202/29。重新计算上题。

     190.87.140.202/29    190.87.140.(1100 1010)/29

         最小地址是           190.87.140.(1100 1000)/29  200

         最大地址是           190.87.140.(1100 1111)/29  207

         地址数是8.相当于1/32个C类地址。

    37.    某单位分配到一个地址块136.23.12.64/26。现在需要进一步划分为4个一样大的子网。试问:

           (1)每一个子网的网络前缀有多长?

           (2)每一个子网中有多少个地址?

           (3)每一个子网的地址是什么?

      (4)每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么?

    (1)每个子网前缀28位。

    (2)每个子网的地址中有4位留给主机用,因此共有16个地址。

    (3)四个子网的地址块是:

    第一个地址块136.23.12.64/28,可分配给主机使用的

       最小地址:136.23.12.01000001=136.23.12.65/28

       最大地址:136.23.12.01001110=136.23.12.78/28

    第二个地址块136.23.12.80/28,可分配给主机使用的

       最小地址:136.23.12.01010001=136.23.12.81/28

       最大地址:136.23.12.01011110=136.23.12.94/28

    第三个地址块136.23.12.96/28,可分配给主机使用的

       最小地址:136.23.12.01100001=136.23.12.97/28

       最大地址:136.23.12.01101110=136.23.12.110/28

    第四个地址块136.23.12.112/28,可分配给主机使用的

       最小地址:136.23.12.01110001=136.23.12.113/28

       最大地址:136.23.12.01111110=136.23.12.126/28

    38.    IGP和EGP这两类协议的主要区别是什么?

    IGP:在自治系统内部使用的路由协议;力求最佳路由

    EGP:在不同自治系统便捷使用的路由协议;力求较好路由(不兜圈子)

    EGP必须考虑其他方面的政策,需要多条路由。代价费用方面可能可达性更重要。

    IGP:内部网关协议,只关心本自治系统内如何传送数据报,与互联网中其他自治系统使用什么协议无关。

    EGP:外部网关协议,在不同的AS边界传递路由信息的协议,不关心AS内部使用何种协议。

    注:IGP主要考虑AS内部如何高效地工作,绝大多数情况找到最佳路由,对费用和代价的有多种解释。

    39. 试简述RIP,OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。

    主要特点   RIP   OSPF         BGP

    网关协议   内部 内部 外部

    路由表内容        目的网,下一站,距离       目的网,下一站,距离       目的网,完整

    路径

    最优通路依据    跳数 费用 多种策略

    算法 距离矢量   链路状态   距离矢量

    传送方式   运输层UDP       IP数据报  建立TCP连接

    其他 简单、效率低、跳数为16不可达、好消息传的快,坏消息传的慢       效率高、路由器频繁交换信息,难维持一致性    规模大、统一度量为可达性

    40.    RIP使用UDP,OSPF使用IP,而BGP使用TCP。这样做有何优点?为什么RIP周期性地和临站交换路由器由信息而BGP却不这样做?

     RIP只和邻站交换信息,使用UDP无可靠保障,但开销小,可以满足RIP要求; OSPF使用可靠的洪泛法,直接使用IP,灵活、开销小;

    BGP需要交换整个路由表和更新信息,TCP提供可靠交付以减少带宽消耗; RIP使用不保证可靠交付的UDP,因此必须不断地(周期性地)和邻站交换信息才能使路由信息及时得到更新。但BGP使用保证可靠交付的TCP因此不需要这样做。

    41.    假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目(这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”)

                      N1        7        A

                      N2        2        B

                      N6        8        F

                      N8        4        E

                      N9        4        F

    现在B收到从C发来的路由信息(这两列分别表示“目的网络”“距离”):

                      N2        4

                      N3        8

                      N6        4

                      N8        3

                      N9        5

    试求出路由器B更新后的路由表(详细说明每一个步骤)。

      路由器B更新后的路由表如下:

    N1   7  A    无新信息,不改变

    N2   5  C    相同的下一跳,更新

    N3   9  C    新的项目,添加进来

    N6   5  C    不同的下一跳,距离更短,更新

    N8   4  E    不同的下一跳,距离一样,不改变

    N9   4  F    不同的下一跳,距离更大,不改变

    42.    假定网络中的路由器A的路由表有如下的项目(格式同上题):

                N1          4          B

                N2          2          C

                N3          1          F

                N4          5          G

       现将A收到从C发来的路由信息(格式同上题):

                N1          2

                N2          1

                N3          3

                N4          7

    试求出路由器A更新后的路由表(详细说明每一个步骤)。

     路由器A更新后的路由表如下:

    N1   3  C    不同的下一跳,距离更短,改变

    N2   2  C    不同的下一跳,距离一样,不变

    N3   1  F    不同的下一跳,距离更大,不改变

    N4   5  G    无新信息,不改变

    43.IGMP协议的要点是什么?隧道技术是怎样使用的?

     IGMP可分为两个阶段:

         第一阶段:当某个主机加入新的多播组时,该主机应向多播组的多播地址发送IGMP 报文,声明自己要成为该组的成员。本地的多播路由器收到 IGMP 报文后,将组成员关系转发给因特网上的其他多播路由器。

      第二阶段:因为组成员关系是动态的,因此本地多播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机,以便知道这些主机是否还继续是组的成员。只要对某个组有一个主机响应,那么多播路由器就认为这个组是活跃的。但一个组在经过几次的探询后仍然没有一个主机响应,则不再将该组的成员关系转发给其他的多播路由器。隧道技术:多播数据报被封装到一个单播IP数据报中,可穿越不支持多播的网络,到达另一个支持多播的网络。

    44.    什么是VPN?VPN有什么特点和优缺点?VPN有几种类别?

    P171-173

    45.    什么是NAT?NAPT有哪些特点?NAT的优点和缺点有哪些?NAT的优点和缺点有哪些? P173-174

    第五章   传输层

    5—01         试说明运输层在协议栈中的地位和作用,运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别?为什么运输层是必不可少的?

    答:运输层处于面向通信部分的最高层,同时也是用户功能中的最低层,向它上面的应用层提供服务     运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信,但网络层是为主机之间提供逻辑通信(面向主机,承担路由功能,即主机寻址及有效的分组交换)。    各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量,必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。     

    5—02         网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响?

    答:网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。      但提供不同的服务质量。

    5—03         当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时,这种传输是面向连接的还是面向无连接的?

    答:都是。这要在不同层次来看,在运输层是面向连接的,在网络层则是无连接的。

    5—04         试用画图解释运输层的复用。画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上,而这条运输连接有复用到IP数据报上。       

    5—05         试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP,而不用采用可靠的TCP。答:VOIP:由于语音信息具有一定的冗余度,人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度,但对传输时延的变化较敏感。    有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃,TCP数据报出错则会引起重传,可能

    带来较大的时延扰动。

    因此VOIP宁可采用不可靠的UDP,而不愿意采用可靠的TCP。

    5—06         接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理?答:丢弃

    5—07         如果应用程序愿意使用UDP来完成可靠的传输,这可能吗?请说明理由答:可能,但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。

    5—08         为什么说UDP是面向报文的,而TCP是面向字节流的?

    答:发送方 UDP 对应用程序交下来的报文,在添加首部后就向下交付 IP 层。UDP 对应用层交下来的报文,既不合并,也不拆分,而是保留这些报文的边界。接收方 UDP 对 IP 层交上来的 UDP 用户数据报,在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程,一次交付一个完整的报文。

    发送方TCP对应用程序交下来的报文数据块,视为无结构的字节流(无边界约束,课分拆/合并),但维持各字节

    5—09         端口的作用是什么?为什么端口要划分为三种?

    答:端口的作用是对TCP/IP体系的应用进程进行统一的标志,使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信。熟知端口,数值一般为0~1023.标记常规的服务进程;登记端口号,数值为1024~49151,标记没有熟知端口号的非常规的服务进程; 5—10         试说明运输层中伪首部的作用。  答:用于计算运输层数据报校验和。

    5—11         某个应用进程使用运输层的用户数据报UDP,然而继续向下交给IP层后,又封装成IP数据报。既然都是数据报,可否跳过UDP而直接交给IP层?哪些功能UDP提供了但IP没提提供?

    答:不可跳过UDP而直接交给IP层IP数据报IP报承担主机寻址,提供报头检错;只能找到目的主机而无法找到目的进程。UDP提供对应用进程的复用和分用功能,以及提供对数据差分的差错检验。

    5—12         一个应用程序用UDP,到IP层把数据报在划分为4个数据报片发送出去,结果前两个数据报片丢失,后两个到达目的站。过了一段时间应用程序重传UDP,而IP层仍然划分为4个数据报片来传送。结果这次前两个到达目的站而后两个丢失。试问:在目的站能否将这两次传输的4个数据报片组装成完整的数据报?假定目的站第一次收到的后两个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。答:不行  重传时,IP数据报的标识字段会有另一个标识符。  仅当标识符相同的IP数据报片才能组装成一个IP数据报。前两个IP数据报片的标识符与后两个IP数据报片的标识符不同,因此不能组装成一个IP数据报。

    5—13         一个UDP用户数据的数据字段为8192季节。在数据链路层要使用以太网来传送。试问应当划分为几个IP数据报片?说明每一个IP数据报字段长度和片偏移字段的值。答:6个  数据字段的长度:前5个是1480字节,最后一个是800字节。片偏移字段的值分别是:0,1480,2960,4440,5920和7400.

    5—14         一UDP用户数据报的首部十六进制表示是:06 32 00 45 00 1C  E2 17.试求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度。这个用户数据报是从客户发送给服务器发送给客户?使用UDP的这个服务器程序是什么?

    解:源端口1586,目的端口69,UDP用户数据报总长度28字节,数据部分长度20字节。    此UDP用户数据报是从客户发给服务器(因为目的端口号<1023,是熟知端口)、服务器程序是TFFTP。

    5—15         使用TCP对实时话音数据的传输有没有什么问题?使用UDP在传送数据文件时会有什么问题?

    答:如果语音数据不是实时播放(边接受边播放)就可以使用TCP,因为TCP传输可靠。接收端用TCP讲话音数据接受完毕后,可以在以后的任何时间进行播放。但假定是实时传输,则必须使用UDP。  UDP不保证可靠交付,但UCP比TCP的开销要小很多。因此只要应用程序接受这样

    的服务质量就可以使用UDP。

    5—16         在停止等待协议中如果不使用编号是否可行?为什么?

    答:分组和确认分组都必须进行编号,才能明确哪个分则得到了确认。

    5—17         在停止等待协议中,如果收到重复的报文段时不予理睬(即悄悄地丢弃它而其他什么也没做)是否可行?试举出具体的例子说明理由。

    答: 收到重复帧不确认相当于确认丢失

    5—18         假定在运输层使用停止等待协议。发送发在发送报文段M0后再设定的时间内未收到确认,于是重传M0,但M0又迟迟不能到达接收方。不久,发送方收到了迟到的对M0的确认,于是发送下一个报文段M1,不久就收到了对M1的确认。接着发送方发送新的报文段M0,但这个新的M0在传送过程中丢失了。正巧,一开始就滞留在网络中的M0现在到

    达接收方。接收方无法分辨M0是旧的。于是收下M0,并发送确认。显然,接收方后来收到的M0是重复的,协议失败了。试画出类似于图5-9所示的双方交换报文段的过程。答:  旧的M0被当成新的M0。       

    5—19         试证明:当用n比特进行分组的编号时,若接收到窗口等于1(即只能按序接收分组),当仅在发送窗口不超过2n-1时,连接ARQ协议才能正确运行。窗口单位是分组。解:见课后答案。

    5—20         在连续ARQ协议中,若发送窗口等于7,则发送端在开始时可连续发送7个分组。因此,在每一分组发送后,都要置一个超时计时器。现在计算机里只有一个硬时钟。设这7个分组发出的时间分别为t0,t1…t6,且tout都一样大。试问如何实现这7个超时计时器(这叫软件时钟法)?

    解:见课后答案。

    5—21         假定使用连续ARQ协议中,发送窗口大小事3,而序列范围[0,15],而传输媒体保证在接收方能够按序收到分组。在某时刻,接收方,下一个期望收到序号是5.试问:

    (1)         在发送方的发送窗口中可能有出现的序号组合有哪几种?

    (2)         接收方已经发送出去的、但在网络中(即还未到达发送方)的确认分组可能有哪些?说明这些确认分组是用来确认哪些序号的分组。

    5—22         主机A向主机B发送一个很长的文件,其长度为L字节。假定TCP使用的MSS有1460字节。

    (1)         在TCP的序号不重复使用的条件下,L的最大值是多少?

    (2)         假定使用上面计算出文件长度,而运输层、网络层和数据链路层所使用的首部开销共66字节,链路的数据率为10Mb/s,试求这个文件所需的最短发送时间。

     解:(1)L_max的最大值是2^32=4GB,G=2^30.

    (2) 满载分片数Q={L_max/MSS}取整=2941758发送的总报文数

    N=Q*(MSS+66)+{(L_max-Q*MSS)+66}=4489122708+682=4489123390

    总字节数是N=4489123390字节,发送4489123390字节需时间为:N*8/(10*10^6)

    =3591.3秒,即59.85分,约1小时。

    5—23         主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段,其序号分别为70和100。试问:    

    (1)         第一个报文段携带了多少个字节的数据?

    (2)         主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少?

    (3)         如果主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180,试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节?

    (4)         如果A发送的第一个报文段丢失了,但第二个报文段到达了B。B在第二个报文段到达后向A发送确认。试问这个确认号应为多少?

           解:(1)第一个报文段的数据序号是70到99,共30字节的数据。

    (2)确认号应为100.(3)80字节。      (4)70

    5—24         一个TCP连接下面使用256kb/s的链路,其端到端时延为128ms。经测试,发现吞吐量只有120kb/s。试问发送窗口W是多少?(提示:可以有两种答案,取决于接收等发出确认的时机)。

    解:来回路程的时延等于256ms(=128ms×2).设窗口值为X(注意:以字节为单位),假定一次最大发送量等于窗口值,且发射时间等于256ms,那么,每发送一次都得停下来期待再次得到下一窗口的确认,以得到新的发送许可.这样,发射时间等于停止等待应答的时间结果,测到的平均吞吐率就等于发送速率的一半,即8X÷(256×1000)=256×0.001X=8192所以,窗口值为8192.

        5—25 为什么在TCP首部中要把TCP端口号放入最开始的4个字节? 答:在ICMP的差错报文中要包含IP首部后面的8个字节的内容,而这里面有TCP首部中的源端口和目的端口。当TCP收到ICMP差错报文时需要用这两个端口来确定是哪条连接出了差错。

    5—26         为什么在TCP首部中有一个首部长度字段,而UDP的首部中就没有这个这个字段?       答:TCP首部除固定长度部分外,还有选项,因此TCP首部长度是可变的。UDP首部长度是固定的。

    5—27         一个TCP报文段的数据部分最多为多少个字节?为什么?如果用户要传送的数

    据的字节长度超过TCP报文字段中的序号字段可能编出的最大序号,问还能否用TCP来传送?

    答:65495字节,此数据部分加上TCP首部的20字节,再加上IP首部的20字节,正好是IP数据报的最大长度65535.(当然,若IP首部包含了选择,则IP首部长度超过    20字节,这时TCP报文段的数据部分的长度将小于65495字节。)       数据的字节长度超过TCP报文段中的序号字段可能编出的最大序号,通过循环使用序号,仍能用TCP来传送。

    5—28         主机A向主机B发送TCP报文段,首部中的源端口是m而目的端口是n。当B向A发送回信时,其TCP报文段的首部中源端口和目的端口分别是什么?答:分别是n和m。

    5—29         在使用TCP传送数据时,如果有一个确认报文段丢失了,也不一定会引起与该确认报文段对应的数据的重传。试说明理由。

    答:还未重传就收到了对更高序号的确认。

    5—30         设TCP使用的最大窗口为65535字节,而传输信道不产生差错,带宽也不受限制。若报文段的平均往返时延为20ms,问所能得到的最大吞吐量是多少?

    答:在发送时延可忽略的情况下,最大数据率=最大窗口*8/平均往返时间=26.2Mb/s。

    5—31         通信信道带宽为1Gb/s,端到端时延为10ms。TCP的发送窗口为65535字节。试问:可能达到的最大吞吐量是多少?信道的利用率是多少?

    答:  L=65536×8+40×8=524600

           C=109b/s

           L/C=0.0005246s

     Td=10×10-3s

           0.02104864

           Throughput=L/(L/C+2×Td)=524600/0.0205246=25.5Mb/s

           Efficiency=(L/C)//(L/C+2×D)=0.0255

    最大吞吐量为25.5Mb/s。信道利用率为25.5/1000=2.55%

     5—32       什么是Karn算法?在TCP的重传机制中,若不采用Karn算法,而是在收到确认时都认为是对重传报文段的确认,那么由此得出的往返时延样本和重传时间都会偏小。试

    问:重传时间最后会减小到什么程度?

    答:Karn算法:在计算平均往返时延RTT时,只要报文段重传了,就不采用其往返时延样本。  设新往返时延样本Ti

    RTT(1)=a*RTT(i-1)+(1-a)*T(i);

    RTT^(i)=a* RTT(i-1)+(1-a)*T(i)/2;

    RTT(1)=a*0+(1-a)*T(1)= (1-a)*T(1);

    RTT^(1)=a*0+(1-a)*T(1)/2= RTT(1)/2

    RTT(2)= a*RTT(1)+(1-a)*T(2);

    RTT^(2)= a*RTT(1)+(1-a)*T(2)/2;

    = a*RTT(1)/2+(1-a)*T(2)/2= RTT(2)/2

    RTO=beta*RTT,在统计意义上,重传时间最后会减小到使用karn算法的1/2.

    5—33         假定TCP在开始建立连接时,发送方设定超时重传时间是RTO=6s。

    (1)当发送方接到对方的连接确认报文段时,测量出RTT样本值为1.5s。试计算现在的RTO值。

    (2)当发送方发送数据报文段并接收到确认时,测量出RTT样本值为2.5s。试计算现在的RTO值。答:

    (1)据RFC2988建议,RTO=RTTs+4*RTTd。其中RTTd是RTTs的偏差加权均值。   初次测量时,RTTd(1)= RTT(1)/2;       后续测量中,RTTd(i)=(1-Beta)* RTTd(i-1)+Beta*{ RTTs- RTT(i)};

           Beta=1/4

           依题意,RTT(1)样本值为1.5秒,则

           RTTs(1)=RTT(1)=1.5s   RTTd(1)=RTT(1)/2=0.75s

           RTO(1)=RTTs(1)+4RTTd(1)=1.5+4*0.75=4.5(s)

    (2)RTT(2)=2.5   RTTs(1)=1.5s   RTTd(1)=0.75s

           RTTd(2)=(1-Beta)* RTTd(1)+Beta*{ RTTs(1)- RT

    (2)}=0.75*3/4+{1.5-2.5}/4=13/16

          RTO(2)=RTTs(1)+4RTTd(2)=1.5+4*13/16=4.75s

    5—34         已知第一次测得TCP的往返时延的当前值是30 ms。现在收到了三个接连的确认报文段,它们比相应的数据报文段的发送时间分别滞后的时间是:26ms,32ms和24ms。设α=0.9。试计算每一次的新的加权平均往返时间值RTTs。讨论所得出的结果。

    答:a=0.1, RTTO=30

    RTT1=RTTO*(1-a) +26*a=29.6

    RTT2=RTT1*a+32(1-a)=29.84

    RTT3=RTT2*a+24(1-a)=29.256

    三次算出加权平均往返时间分别为29.6,29.84和29.256ms。

    可以看出,RTT的样本值变化多达20%时,加权平均往返

     5—35       试计算一个包括5段链路的运输连接的单程端到端时延。5段链路程中有2段是卫星链路,有3段是广域网链路。每条卫星链路又由上行链路和下行链路两部分组成。可以取这两部分的传播时延之和为250ms。每一个广域网的范围为1500km,其传播时延可按150000km/s来计算。各数据链路速率为48kb/s,帧长为960位。

    答:5段链路的传播时延=250*2+(1500/150000)*3*1000=530ms

           5段链路的发送时延=960/(48*1000)*5*1000=100ms

           所以5段链路单程端到端时延=530+100=630ms

    5—36         重复5-35题,但假定其中的一个陆地上的广域网的传输时延为150ms。答:760ms

    5—37         在TCP的拥塞控制中,什么是慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复算法?这里每一种算法各起什么作用?  “乘法减小”和“加法增大”各用在什么情况下?答:慢开始:  在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段

    MSS的数值。在每收到一个对新的报文段的确认后,将拥塞窗口增加至多一个MSS的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd,可以分组注入到网络的速率更加合理。  拥塞避免:  当拥塞窗口值大于慢开始门限时,停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。拥塞避免算法使发送的拥塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小。快重传算法规定:发送端只要一连收到三个重复的ACK即可断定有分组丢失了,就应该立即重传丢手的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时。快恢复算法:当发送端收到连续三个重复的ACK时,就重新设置慢开始门限 ssthresh与慢开始不同之处是拥塞窗口 cwnd 不是设置为 1,而是设置为ssthresh若收到的重复的AVK为n个(n>3),则将cwnd设置为ssthresh若发送窗口值还容许发送报文段,就按拥塞避免算法继续发送报文段。若收到了确认新的报文段的ACK,就将cwnd缩小到ssthresh

    乘法减小:是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段,只要出现一次超时(即出现一次网络拥塞),就把慢开始门限值 ssthresh 设置为当前的拥塞窗口值乘以 0.5。当网络频繁出现拥塞时,ssthresh 值就下降得很快,以大大减少注入到网络中的分组数。加法增大:是指执行拥塞避免算法后,在收到对所有报文段的确认后(即经过一个往返时间),就把拥塞窗口 cwnd增加一个 MSS 大小,使拥塞窗口缓慢增大,以防止网络过早出现拥塞

     

    5—38         设TCP的ssthresh的初始值为8(单位为报文段)。当拥塞窗口上升到12时网络发生了超时,TCP使用慢开始和拥塞避免。试分别求出第1次到第15次传输的各拥塞窗口大小。你能说明拥塞控制窗口每一次变化的原因吗? 答:拥塞窗口大小分别为:1,2,4,8,9,10,11,12,1,2,4,6,7,8,9.

    5—39         TCP的拥塞窗口cwnd大小与传输轮次n的关系如下所示:

    cwnd

     n     1

    1       2

    2       4

    3       8

    4       16

    5       32

    6       33

    7       34

    8       35

    9       36

    10     37

    11     38

    12     39

    13

    cwnd

     n     40

    14     41

    15     42

    16     21

    17     22

    18     23

    19     24

    20     25

    21     26

    22     1

    23     2

    24     4

    25     8

    26

    (1)试画出如图5-25所示的拥塞窗口与传输轮次的关系曲线。

    (2)指明TCP工作在慢开始阶段的时间间隔。

    (3)指明TCP工作在拥塞避免阶段的时间间隔。

    (4)在第16轮次和第22轮次之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超市检测到丢失了报文段?

    (5)在第1轮次,第18轮次和第24轮次发送时,门限ssthresh分别被设置为多大?

    (6)在第几轮次发送出第70个报文段?

    (7)假定在第26轮次之后收到了三个重复的确认,因而检测出了报文段的丢失,那么拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为多大?

    答:(1)拥塞窗口与传输轮次的关系曲线如图所示(课本后答案):

    (2) 慢开始时间间隔:【1,6】和【23,26】

    (3) 拥塞避免时间间隔:【6,16】和【17,22】

    (4) 在第16轮次之后发送方通过收到三个重复的确认检测到丢失的报文段。在第22轮次之后发送方是通过超时检测到丢失的报文段。

    (5) 在第1轮次发送时,门限ssthresh被设置为32  在第18轮次发送时,门限ssthresh被设置为发生拥塞时的一半,即21. 在第24轮次发送时,门限ssthresh是第18轮次发送时设置的21(6) 第70报文段在第7轮次发送出。(7) 拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为8的一半,即4.

    5—40         TCP在进行流量控制时是以分组的丢失作为产生拥塞的标志。有没有不是因拥塞而引起的分组丢失的情况?如有,请举出三种情况。

    答:当Ip数据报在传输过程中需要分片,但其中的一个数据报未能及时到达终点,而终点组装IP数据报已超时,因而只能丢失该数据报;IP数据报已经到达终点,但终点的缓存没有足够的空间存放此数据报;数据报在转发过程中经过一个局域网的网桥,但网桥在转发该数据报的帧没有足够的差错空间而只好丢弃。

    5—41         用TCP传送512字节的数据。设窗口为100字节,而TCP报文段每次也是传送100字节的数据。再设发送端和接收端的起始序号分别选为100和200,试画出类似于图5-31的工作示意图。从连接建立阶段到连接释放都要画上。

    5—42         在图5-32中所示的连接释放过程中,主机B能否先不发送ACK=x+1的确认?  (因为后面要发送的连接释放报文段中仍有ACK=x+1这一信息)

    答:如果B不再发送数据了,是可以把两个报文段合并成为一个,即只发送FIN+ACK报文段。但如果B还有数据报要发送,而且要发送一段时间,那就不行,因为A迟迟收不到确认,就会以为刚才发送的FIN报文段丢失了,就超时重传这个FIN报文段,浪费网络资源。

    5—43         在图(5-33)中,在什么情况下会发生从状态LISTEN到状态SYN_SENT,以及从状

    态SYN_ENT到状态SYN_RCVD的变迁?

    答:当A和B都作为客户,即同时主动打开TCP连接。这时的每一方的状态变迁都是: CLOSED----àSYN-SENT---àSYN-RCVD--àESTABLISHED

    5—44         试以具体例子说明为什么一个运输连接可以有多种方式释放。可以设两个互相通信的用户分别连接在网络的两结点上。

    答:设A,B建立了运输连接。协议应考虑一下实际可能性:

               A或B故障,应设计超时机制,使对方退出,不至于死锁;

               A主动退出,B被动退出

               B主动退出,A被动退出

    5—45         解释为什么突然释放运输连接就可能会丢失用户数据,而使用TCP的连接释放方法就可保证不丢失数据。答:当主机1和主机2之间连接建立后,主机1发送了一个TCP数据段并正确抵达主机2,接着

    主机1发送另一个TCP数据段,这次很不幸,主机2在收到第二个TCP数据段之前发出了释放连接请求,如果就这样突然释放连接,显然主机1发送的第二个TCP报文段会丢失。而使用TCP的连接释放方法,主机2发出了释放连接的请求,那么即使收到主机1的确认后,只会释放主机2到主机1方向的连接,即主机2不再向主机1发送数据,而仍然可接受主机1发来的数据,所以可保证不丢失数据。

    5—46         试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三次握手。说明如不这样做可能会出现什么情况。答: 3次握手完成两个重要的功能,既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已

    准备好),也要允许双方就初始序列号进行协商,这个序列号在握手过程中被发送和确认。

    假定B给A发送一个连接请求分组,A收到了这个分组,并发送了确认应答分组。按照两

     

    次握手的协定,A认为连接已经成功地建立了,可以开始发送数据分组。可是,B在A的应答分组在传输中被丢失的情况下,将不知道A是否已准备好,不知道A建议什么样的序列号,B甚至怀疑A是否收到自己的连接请求分组,在这种情况下,B认为连接还未建立成功,将忽略A发来的任何数据分组,只等待连接确认应答分组。   而A发出的分组超时后,重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

    5—47         一个客户向服务器请求建立TCP连接。客户在TCP连接建立的三次握手中的最后一个报文段中捎带上一些数据,请求服务器发送一个长度为L字节的文件。假定:(1)客户和服务器之间的数据传输速率是R字节/秒,客户与服务器之间的往返时间是RTT(固定值)。

    (2)服务器发送的TCP报文段的长度都是M字节,而发送窗口大小是nM字节。(3)所有传送的报文段都不会出错(无重传),客户收到服务器发来的报文段后就及时发送确认。(4)所有的协议首部开销都可忽略,所有确认报文段和连接建立阶段的报文段的长度都可忽略(即忽略这些报文段的发送时间)。试证明,从客户开始发起连接建立到接收服务器发送的整个文件多需的时间T是: T=2RTT+L/R   当nM>R(RTT)+M

    或  T=2RTT+L/R+(K-1)[M/R+RTT-nM/R]   当nM<R(RTT)+M

    其中,K=[L/nM],符号[x]表示若x不是整数,则把x的整数部分加1。

    解:发送窗口较小的情况,发送一组nM个字节后必须停顿下来,等收到确认后继续发送。共需K=[L/nM]个周期:其中        前K-1个周期每周期耗时M/R+RTT,共耗时(K-1)(M/R+RTT)       第K周期剩余字节数Q=L-(K-1)*nM,需耗时Q/R 总耗时=2*RTT+(K-1)M/(R+RTT)+Q/R=2*RTT+L/R+(K-1)[( M/R+RTT)-nM/R]

    第六章  应用层

    6-01  因特网的域名结构是怎么样的?它与目前的电话网的号码结构有何异同之处?答:(1)域名的结构由标号序列组成,各标号之间用点隔开:

                  … . 三级域名 . 二级域名 . 顶级域名

    各标号分别代表不同级别的域名。 

          (2)电话号码分为国家号结构分为(中国 +86)、区号、本机号。

    6-02  域名系统的主要功能是什么?域名系统中的本地域名服务器、根域名服务器、顶级域名服务器以及权限域名权服务器有何区别?

    答:域名系统的主要功能:将域名解析为主机能识别的IP地址。

    因特网上的域名服务器系统也是按照域名的层次来安排的。每一个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖。共有三种不同类型的域名服务器。即本地域名服务器、根域名服务器、授权域名服务器。当一个本地域名服务器不能立即回答某个主机的查询时,该本地域名服务器就以DNS客户的身份向某一个根域名服务器查询。若根域名服务器有被查询主机的信息,就发送DNS回答报文给本地域名服务器,然后本地域名服务器再

    回答发起查询的主机。但当根域名服务器没有被查询的主机的信息时,它一定知道某个保存有被查询的主机名字映射的授权域名服务器的IP地址。通常根域名服务器用来管辖顶级域。根域名服务器并不直接对顶级域下面所属的所有的域名进行转换,但它一定能够找到下面的所有二级域名的域名服务器。每一个主机都必须在授权域名服务器处注册登记。通常,一个主机的授权域名服务器就是它的主机ISP的一个域名服务器。授权域名服务器总是能够将其管辖的主机名转换为该主机的IP地址。因特网允许各个单位根据本单位的具体情况将本域名划分为若干个域名服务器管辖区。一般就在各管辖区中设置相应的授权域名服务器。

    6-03  举例说明域名转换的过程。域名服务器中的高速缓存的作用是什么?答:(1)把不方便记忆的IP地址转换为方便记忆的域名地址。

    (2)作用:可大大减轻根域名服务器的负荷,使因特网上的 DNS 查询请求和回答报文的数量大为减少。

    6-04  设想有一天整个因特网的DNS系统都瘫痪了(这种情况不大会出现),试问还可以给朋友发送电子邮件吗?

    答:不能;

    6-05  文件传送协议FTP的主要工作过程是怎样的?为什么说FTP是带外传送控制信息?主进程和从属进程各起什么作用?

    答:(1)FTP使用客户服务器方式。一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。

    FTP 的服务器进程由两大部分组成:一个主进程,负责接受新的请求;另外有若干个从属进程,负责处理单个请求。

    主进程的工作步骤:

    1、打开熟知端口(端口号为 21),使客户进程能够连接上。

    2、等待客户进程发出连接请求。

    3、启动从属进程来处理客户进程发来的请求。从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止,但从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程。

    4、回到等待状态,继续接受其他客户进程发来的请求。主进程与从属进程的处理是并发地进行。FTP使用两个TCP连接。

    控制连接在整个会话期间一直保持打开,FTP 客户发出的传送请求通过控制连接发送给服务器端的控制进程,但控制连接不用来传送文件。

    实际用于传输文件的是“数据连接”。服务器端的控制进程在接收到 FTP 客户发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”,用来连接客户端和服务器端的数据传送进程。

    数据传送进程实际完成文件的传送,在传送完毕后关闭“数据传送连接”并结束运行。

    6-06  简单文件传送协议TFTP与FTP的主要区别是什么?各用在什么场合?答:(1)文件传送协议 FTP 只提供文件传送的一些基本的服务,它使用 TCP 可靠的运输服务。FTP 的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。FTP 使用客户服务器方式。一个 FTP 服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。FTP的服务器进程由两大部分组成:一个主进程,负责接受新的请求;另外有若干个从属进程,负责处理单个请求。TFTP 是一个很小且易于实现的文件传送协议。TFTP 使用客户服务器方式和使用 UDP 数据报,因此 TFTP 需要有自己的差错改正措施

    TFTP 只支持文件传输而不支持交互。TFTP 没有一个庞大的命令集,没有列目录的功能,也不能对用户进行身份鉴别。

    6-07  远程登录TELNET的主要特点是什么?什么叫做虚拟终端NVT?

    答:(1)用户用 TELNET 就可在其所在地通过 TCP 连接注册(即登录)到远地的另一个主机上(使用主机名或 IP 地址)。TELNET 能将用户的击键传到远地主机,同时也能将远地主机的输出通过 TCP 连接返回

    到用户屏幕。这种服务是透明的,因为用户感觉到好像键盘和显示器是直接连在远地主机上。

    (2)TELNET定义了数据和命令应该怎样通过因特网,这些定义就是所谓的网络虚拟终端NVT。

    6-08  解释以下名词。各英文缩写词的原文是什么?

    www,URL.HTTP,HTML,CGI,浏览器,超文本,超媒体,超链,页面,活动文档,搜索引擎。答: www:万维网WWW(World Wide Web)并非某种特殊的计算机网络。万维网是一个大规模

     

    的、联机式的信息储藏所,英文简称为Web.万维网用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点访问另一个站点(也就是所谓的“链接到另一个站点”),从而主动地按需获取丰富的信息。URL:为了使用户清楚地知道能够很方便地找到所需的信息,万维网使用统一资源定位符URL(Uniform Resource Locator)来标志万维网上的各种文档,并使每一个文档在整

    个因特网的范围内具有唯一的标识符URL.

    HTTP:为了实现万维网上各种链接,就要使万维网客户程序与万维网服务器程序之间的交互遵守严格的协议,这就是超文本传送协议HTTP.HTTP是一个应用层协议,它使用TCP连接进行可靠的传送。CGI:通用网关接口CGI是一种标准,它定义了动态文档应该如何创建,输入数据应如何

    提供给应用程序,以及输出结果意如何使用。CGI程序的正式名字是CGI脚本。按照计算机科学的一般概念。浏览器:一个浏览器包括一组客户程序、一组解释程序,以及一个控制程序。

    超文本:超文本的基本特征就是可以超链接文档;你可以指向其他位置,该位置可以在当前的文档中、局域网中的其他文档,也可以在因特网上的任何位置的文档中。这些文档组成了一个杂乱的信息网。目标文档通常与其来源有某些关联,并且丰富了来源;来源中的链接元素则将这种关系传递给浏览者。超媒体:超级媒体的简称,是超文本(hypertext)和多媒体在信息浏览环境下的结合。超链:超链接可以用于各种效果。超链接可以用在目录和主题列表中。浏览者可以在浏览器屏幕上单击鼠标或在键盘上按下按键,从而选择并自动跳转到文档中自己感兴趣的那个主题,或跳转到世界上某处完全不同的集合中的某个文档。超链接(hyper text),或者按照标准叫法称为锚(anchor),是使用 <a> 标签标记的,可以用两种方式表

    示。锚的一种类型是在文档中创建一个热点,当用户激活或选中(通常是使用鼠标)这个热点时,会导致浏览器进行链接。

    页面:页面,类似于单篇文章页面,但是和单篇文章不同的是:1.每个页面都可以自定义样式,而单篇文章则共用一个样式。2.页面默认情况一般不允许评论,而单篇文章默认情况允许评论。3.页面会出现在水平导航栏上,不会出现在分类和存档里,而单篇文章会出现在分类和存档里,不会出现在水平导航栏上。活动文档:即正在处理的文档。在 Microsoft Word 中键入的文本或插入的图形将出现在活动文档中。活动文档的标题栏是突出显示的。一个基于Windows的、嵌入到浏览器中的非HTML应用程序,提供了从浏览器界面访问这些应用程序的   功能的方法。搜索引擎:搜索引擎指能够自动从互联网上搜集信息,经过整理以后,提供给用户进行

    查阅的系统。

    6-09   假定一个超链从一个万维网文档链接到另一个万维网文档时,由于万维网文档上出现了差错而使得超链只想一个无效的计算机名字。这是浏览器将向用户报告什么?答:404 Not Found。

    6-10  假定要从已知的URL获得一个万维网文档。若该万维网服务器的Ip地址开始时并不知道。试问:除         HTTP外,还需要什么应用层协议和传输层协议?  答:      应用层协议需要的是DNS。

          运输层协议需要的是UDP(DNS)使用和TCP(HTTP使用)。

    6-11  你所使用的浏览器的高速缓存有多大?请进行一个试验:访问几个万维网文档,然后将你的计算机与网络断开,然后再回到你刚才访问过的文档。你的浏览器的高速缓存能够存放多少各页面?

          6-12  什么是动态文档?试举出万维网使用动态文档的一些例子。

    答: Dynamic document 动态文档: 与www文档有关的计算机程序,它能生成所需的文档。当浏览器需要动态文档时,服务器就运行该程序并发送输出到浏览器。动态文档程序对每个需求可生成不同的输出。

    6-13  浏览器同时打开多少个TCP连接进行浏览的优缺点如何?请说明理由。答:优点:简单明了方便。缺点:卡的时候容易死机

    6-14  当使用鼠标点击一个万维网文档是,若该文档出来有文本外,还有一个本地.gif图像和两个远地.gif图像。试问;需要使用那个应用程序,以及需要建立几次UDP连接和几次TCP连接?答:若使用HTTP/1.0,需要建立0次UDP连接,4次TCP连接。若使用HTTP/1.1,需要建立0次UDP连接,1次TCP连接。 

    6-15  假定你在浏览器上点击一个URL,但这个URL的ip地址以前并没有缓存在本地主机上。因此需要用DNS自动查找和解析。假定要解析到所要找的URL的ip地址共经过n个DNS服务器,所经过的时间分别是RTT1,RTT2,……RTTn。假定从要找的网页上只需要读取一个很小的图片(即忽略这个小图片的传输时间)。从本地猪寄到这个网页的往返时间是

    RTTw.试问从点击这个URL开始,一直到本地主机的屏幕上出现所读取的小图片,一共需要经过多少时间?     解:解析IP地址需要时间是:RTT1+RTT2+…+RTTn。     建立TCP连接和请求万维网文档需要2RTTw。

    6-16 在上题中,假定同一台服务器的HTML文件中又链接了三个非常小的对象。若忽略这些对象的发送时间,试计算客户点击读取这些对象所需的时间。

         (1)没有并行TCP连接的非持续HTTP;

         (2)使用并行TCP连接的非持续HTTP;

         (3)流水线方式的持续HTTP。

    解:(1)所需时间=RTT1+RTT2+…+RTTn+8RTTw。

       (2)所需时间=RTT1+RTT2+…+RTTn+4RTTw。

       (3)所需时间=RTT1+RTT2+…+RTTn+3RTTw。

    6-17 在浏览器中应当有几个可选解释程序。试给出一些可选解释程序的名称。     答:在浏览器中,HTML解释程序是必不可少的,而其他的解释程序则是可选的。如java可选解释程序,但是在运行java的浏览器是则需要两个解释程序,即HTML解释程序和Java小应用程序解释程序。

    6-18 一个万维网网点有1000万个页面,平均每个页面有10个超链,读取一个页面平均要100ms。问要检索整个网点所需的最少时间。     答:t=100*10-3*10*1000*104 =107 s

    6-19 搜索引擎可分为哪两种类型?各有什么特点?

         答:搜索引擎的种类很多,大体上可划分为两大类,即全文检索搜索引擎和分类目录搜索引擎。全文检索搜索引擎是一种纯技术型的检索工具。它的工作原理是通过搜索软件到因特网上的各网站收集信息,找到一个网站后可以从这个网站再链接到另一个网站。然后按照一定的规则建立一个很大的在线数据库供用户查询。用户在查询时只要输入关键词,就从已经建立的索引数据库上进行查询(并不是实时地在因特网上检索到的信息)。     分类目录搜索引擎并不采集网站的任何信息,而是利用各网站向搜索引擎提交的网站信息时填写的关键词和网站描述等信息,经过人工审核编辑后,如果认为符合网站登录的条件,则输入到分类目录的数据库中,供网上用户查询。

    6-20 试述电子邮件的最主要的组成部件。用户代理UA的作用是什么?没有UA行不行?

         答:    电子邮件系统的最主要组成部件:用户代理、邮件服务器、以及电子邮件使用的协议。UA就是用户与电子邮件系统的接口。用户代理使用户能够通过一个很友好的接口来发送和接收邮件。没有UA不行。因为并非所有的计算机都能运行邮件服务器程序。有些计算机可能没有足

    够的存储器来运行允许程序在后台运行的操作系统,或是可能没有足够的CPU能力来运

     

    行邮件服务器程序。更重要的是,邮件服务器程序必须不间断地运行,每天24小时都必须不间断地连接在因特网上,否则就可能使很多外面发来的邮件丢失。这样看来,让用户的PC机运行邮件服务器程序显然是很不现实的。

    6-21 电子邮件的信封和内容在邮件的传送过程中起什么作用?和用户的关系如何?     答:一个电子邮件分为信封和内容两大部分。电子邮件的传输程序根据邮件信封上的信息(收信人地址)来传送邮件。RFC822只规定了邮件内容中的首部格式,而对邮件的主体部分则让用户自由撰写。用户填写好首部后,邮件系统将自动地将所需的信息提取出来并写在信封上。

    6-22 电子邮件的地址格式是怎样的?请说明各部分的意思。

         答:TCP/IP 体系的电子邮件系统规定电子邮件地址的格式如下:

    收信人邮箱名@邮箱所在主机的域名       

    符号“@”读作“at”,表示“在”的意思。例如,电子邮件地址

    xiexiren@tsinghua.org.cn

    6-23 试简述SMTP通信的三个阶段的过程。

         答:1. 连接建立:连接是在发送主机的 SMTP 客户和接收主机的 SMTP 服务器之间建立的。SMTP不使用中间的邮件服务器。   2. 邮件传送。3. 连接释放:邮件发送完毕后,SMTP 应释放 TCP 连接。

    6-24  试述邮局协议POP的工作过程。在电子邮件中,为什么需要使用POP和SMTP这两个协议?IMAP与POP有何区别?  答:POP 使用客户机服务器的工作方式。在接收邮件的用户的PC 机中必须运行POP 客户机程序,而在其ISP 的邮件服务器中则运行POP 服务器程序。POP 服务器

    只有在用户输入鉴别信息(用户名和口令)后才允许对邮箱进行读取。POP 是一个脱机协议,所有对邮件的处理都在用户的PC 机上进行;IMAP 是一个联机协议,用户可以操纵ISP 的邮件服务器的邮箱。

    6-25  MIME与SMTP的关系是什么的?什么是quoted-printable编码和base64编码?答: MIME全称是通用因特网邮件扩充MIME。它并没有改动或取代SMTP。MIME的意图是继续使用目前的RFC 822格式,但增加了邮件主体的结构,并定义了传送非ASCII码的编码规则。也就是说,MIME邮件可以在现有的电子邮件程序和协议下传送。下图表明了MIME和SMTP的关系: quoted-printable编码:对于所有可打印的ASCII码,除特殊字符等号外,都不改变。等号和不可打印的ASCII码以及非ASCII码的数据的编码方法是:先将每个字节的二进制代码用两个十六进制数字表示,然后在前面再加上一个等号。base64编码是先把二进制代码划分为一个24位长的单元,然后把每个24位单元划分为4个6位组。每一个6位组按以下方法替换成ASCII码。6位的二进制代码共有64种不同的值

    ,从1到63。用A表示0,用B表示1,等等。26个大写字母排列完毕后,接下去再排26个小写字母,再后面是10个数字,最后用+表示62,而用/表示63。再用两个连在一起的等号==和一个等号=分别表示最后一组的代码只有8位或16位。回车和换行都忽略,它们可在任何地方插入。  

    6-26  一个二进制文件共3072字节长,若使用base64编码,并且每发送完80字节就插入一个回车符CR和一个换行符LF,问一共发送了多少个字节?     解答:在base64 编码方案中,24 比特的组被分成 4 个6 比特单位,每个单位都作为一个合法的ASCII 字符发送。编码规则是A 表示0,B 表示l 等等,接着是26 个小写字母表示26 到51,10 个数字(0 到9)表示52 到61,最后,+和/分别表示62 和63。=和= =分别用来指示最后一组仅包含8位或16位。回 车和换行被忽略不计,因 此可以任意插入它们来保持一行足够短。在本题中,base 64 编码将把报文划分成1024 个单元,每个单元3 字节长。每个单元被编码为4 个字节,所以共有4096 个字节。如果把这些字节每80 字节划分为一行,将需要52 行,所以需要加52 个CR 和52 个LF。4096+52×2=4200。综上所述,该二进制文件用base 64 编码将会有4200 字节长。

    6-27  试将数据 11001100 10000001 00111000进行base64编码,并得到最后传输的ASCII数据。解: 对应的ASCII数据为zIE4,对应的二进制代码为: 01111010  01001001  01000101  00110100

    6-28  试将数据01001100  10011101  00111001进行quoted-printable编码,并得出最后传送的ASCII数据。这样的数据用quoted-printable编码后其编码开销有多大? 解:01001100  00111101  00111001  01000100  00111001   编码开销为66.7%

    6-29  电子邮件系统需要将众的电子邮件地址编成目录以便于查找,要建立这种目录应将人名划分为标准部分(例如,姓,名)。若要形成一个国际标准,那么必须解决哪些问题?答:非常困难。例如,人名的书写方法,很多国家(如英、美等西方国家)是先书写姓。但像中国或日本等国家则是先书写姓再写名。有些国家的一些人还有中间的名。称呼也有非常多种类。还有各式各样的头衔。很难有统一的格式。      

    6-30  电子邮件系统使用TCP传送邮件。为什么有时我们会遇到邮件发送失败的情况?为什么有时对方会收不到我们发送的邮件?答:

    有时对方的邮件服务器不工作,邮件就发送不出去。对方的邮件服务器出故障也会使邮件丢失。

    6-31  基于万维网的电子邮件系统有什么特点?在传送邮电时使用什么协议?答:特点:不管在什么地方,只要能上网,在打开万维网浏览器后,就可以收发电子邮件。这时,邮件系统中的用户代理就是普通的万维网。     电子邮件从 A 发送到网易邮件服务器是使用 HTTP 协议。两个邮件服务器之间的传送使用 SMTP。邮件从新浪邮件服务器传送到 B 是使用 HTTP 协议。  

    6-32  DHCP协议用在什么情况下?当一台计算机第一次运行引导程序时,其ROP中有没有该IP地址,子网掩码或某个域名服务器的IP地址?     答:动态主机配置协议 DHCP 提供了即插即用连网的机制。这种机制允许一台计算机加入新的网络和获取IP地址而不用手工参与。

    6-33  什么是网络管理?为什么说网络管理是当今网络领域中的热闹课题?答:网络管理即网络的运行、处理、维护(Maintenance)、服务提供等所需要的各种活动。网络管理是控制一个复杂的计算机网络使得它具有最高的效率和生产力的过程。

    6-34  解释下列术语,网络元素,被管对象,管理进程,代理进程和管理库答:网络元素:被管对象有时可称为网络元素。被管对象:在每一个被管设备中有许多被管对象,被管对象可以是被管设备中的某个硬件(例如,一块网络接口卡),也可以是某些硬件或软件(例如,路由选择协议)的配置参数集合。管理进程:管理程序在运行时就成为管理进程。代理进程:在每一个被管理设备中都要运行一个程序以便和管理站中的管理程序进行通信。这些运行着的程序叫作网络管理代理程序。管理库:在被管理的实体中创建了命名对象,并规定了其类型。     

    6-35  SNMP使用UDP传送报文,为什么不使用TCP? 答:使用UDP是为了提高网管的效率   

    6-36  为什么SNMP的管理进程使用轮询掌握全网状态用于正常情况而代理进程用陷阱向管理进程报告属于较少发生的异常情况?答:使用轮询以维持对网络资源的实时监视,系统简单并限制通信量。陷阱的中断方式

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