🍀软件定义网络

约 7693 字大约 26 分钟

2024-11-26

1. 概述

SDN被广泛应用于数据中心站点服务器及设备的部署与维护，产生了软件定义的数据中心（SDN-DC）。

SDN的标准化组织

ONF(开放网络基金会):最为活跃、最具影响力的SDN标准化组织，SDN标准化和产业化最主要的推动力量
IETF(因特网工程任务组):互联网领域最具权威的技术标准化组织由网络设备厂商主导，更关注SDN相关功能和技术如何在网络中实现的细节上
ITU-T(国际电信联盟电信标准分局):研究的SDN的场景对象、相关架构主要针对运营商网络
ETSI(欧洲电信标准组织):制定支持虚拟功能硬件和软件基础设施的要求和架构规范以及发展网络功能的指南

SDN的基本原理

SDN的体系架构

ONF提出的基于OpenFlow的三层架构
IETF提出的基于I2RS的SDN架构
NICIRA提出的Overlay技术架构
ETSI提出的NFV技术架构

ONF定义的SDN基本架构

应用平面控制平面数据平面控制平面

南向接口：转发面开放协议(OpenFlow)
OpenFlow:他将转发面抽象为一个或多个流表组成的转发模型

1. 下面哪一选项不属于传统分布式网络架构的缺点?
A.网络系统的可靠性不高;
B.网络运维的自动化程度不高
C.面对网络新需求调整和应对的灵活性不够
D.网络设备来源的多样性

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A

2. 从SDN的应用领域来看，SDN第一阶段商用的主要场景是()
A.数据中心
B.运营商网络
c.广域网
D.政企网络

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A

3. 安全和Qos策略的设计属于网络工程生命周期的哪个阶段?
A.运行维护阶段
B.规划与设计阶段
C.需求调研阶段
D.部署与实施阶段

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B

4. 首个基于Python语言的SDN控制器是()
A. POX
B. Floodlight
C. NOX
D. RYU

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A

5. 下列哪个SDN标准化组织是由设备厂商主导的?
A. ETSI
B. ONF
C. IETF
D. ITU-T

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C

2. SDN的基本原理

SDN概念	狭义SDN	广义SDN
网络架构	ONF提出的基于OpenFlow的三层结构	ONF提出的基于OpenFlow的三层结构、IETF基于I2RS的SDN架构、Overlay架构
南向接口协议	OpenFlow	OpenFlow、I2RS等
应用场景	软件定义数据中心	软件定义一切

三层架构

四大平面

应用平面 SDN应用通过NBI驱动，通过SDN北向接口与控制平面的SDN控制器进行交互。
控制平面 SDN控制器主要包括NBI代理、SDN逻辑控制、CDPI驱动。
数据平面与三层架构中的基础设施层相对应，由若干个网元构成，每个网元包括一个或多个SDN Datapath。负责数据流的转发或流的转发处理。
管理平面主要是负责一些静态工作的配置，网元的初始化配置、SDN控制器的定义以及一些应用控制范围。

两大接口 南向接口：控制平面和数据平面之间的接口，用于控制转发行为和查询设备性能。北向接口：控制平面和应用平面之间的接口，负责向应用层提供网络视图和控制网络行为。

1. 下面哪个选项不属于ONF提出的SDN架构的技术特点?
A.基于OpenFlow协议
B.实现了转发平面与控制平面的分离
C.在现有网络设备基础上提供开放的API
D.实现了数据平面的标准化

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C

"在现有网络设备基础上提供开放的API" 属于IETF提出的I2RS架构的特点

2. SDN的智能与核心组件在哪个平面?
A.数据平面
B.控制平面
C.应用平面
D.管理平面

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B

3. 下面哪个选项是关于SDN北向接口的正确描述?
A.数据平面与控制平面之间的接口
B.数据平面与管理平面之间的接口
C.控制平面与管理平面之间的接口
D.控制平面与应用平面之间的接口

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D

4. 下面哪个选项不是SDN的主要设计思想?
A.数据平面与控制平面的解耦
B.控制平面的分布式架构
C.网络能力的抽象
D.网络的可编程

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B

5. ONF定义的SDN体系架构中，南向接口是哪两个平面之间的接口?
A.控制平面与应用平面
B.数据平面与管理平面
C.控制平面与数据平面
D.控制平面与管理平面

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C

6. 在SDN体系结构中，管理平面的主要功能是?
A.将SDN应用层请求转换到SDN Datapath
B.为SDN应用提供底层网络的抽象模型
C.负责一些静态的配置的工作
D.为应用平面开放接口

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C

7. 与分布式网络相比，哪个选项不是集中控制网络的优点?
A.可靠性高
B.流量调度方便
C.安全性高
D.运维方便

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A

8. IETF定义的I2RS体系结构的主要特点是?
A.实现了设备控制平面与转发平面的解耦
B.基于OpenFlow协议提供开放标准接口
C.基于VXLAN技术
D.开放现有网络设备的能力，保留和重用现有的各种路由协议和IP网络技术

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D

9. 下列哪个选项不属于传统网络和SDN在可编程方面的主要区别
A.编程语言
B.编程对象
C.编程方式
D.编程灵活性

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A

3. SDN数据平面

OpenFlow架构三个组成部分

 流表（Flow Table），每个动作（Action）关联一个流表项（Flow Entry），指示交换机如何进行流（Flow）的处理；
 安全通道（Sccure Channel），OpenFlow交换机通过安全通道与远端控制器连接，负责控制器与交换机之间的交互；
 OpenFlow协议（Protocol），定义了一种南向接口标准，为控制器与交换机之间的通信提供了一种开放标准的方式。

1. 下列哪个选项不属于openFlow v1.0交换机模型的组成部分?
A.流表
B.组表
C.安全通道
D.OpenFlow协议

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B

2. 下列哪个选项不符合对OpenFlow交换机模型的描述?
A.实现了通用的转发模型
B.实现了通用的流表结构
C.实现了协议无关转发
D.实现了可编程的数据转发处理

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C

3. 在OpenFlow1.0流表项中，下列哪个匹配字段不属于数据链路层的标识?
A.入端口
B.以太网类型
C.目的MAC地址
D.VLAN优先级

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A

4. 下列哪个选项关于OpenFlow保留端口的叙述是错误的?
A.IN_PORT:从入端口发出
B.TABLE:用于Packet-in消息，执行流表动作
C.CONTROLLER:封装数据包并转发给控制器
D.NORMAL:利用交换机的传统转发机制处理数据包

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B

用于Packet-out

5. OpenFlow交换机在收到数据包时，匹配的表项中没有定义转发动作，默认会执行什么动作?
A.转发到入端口
B.发送到控制器
C.丢弃数据包,
D.洪泛到所有端口，但不包括入端口

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C

6. OpenFlow交换机在收到数据包时，未找到匹配的表项，可能会执行什么动作?
A.洪泛到所有端口
B.发送到控制器
C.转发数据包到入端口
D.转发数据包到任意端口

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B

7. 与传统网络数据平面相比，下列哪个方面SDN数据平面没有本质的改变?
A.可编程能力
B.数据处理流程
C.支持协议类型
D.通用性

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C

8. 在OpenFlow1.0流表项中，下列哪个匹配字段属于传输层的标识。
A.VLAN优先级
B.目的IP地址
C.IP服务类型
D.TCP/UDP目的端口号

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D

9. 下列哪种类型的交换芯片具有支持反复擦写、可编程的特点?
A.通用CPU芯片
B.ASIC芯片
C.FPGA芯片
D.NP芯片

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C

4. 南向接口协议

1. 在OpenFlow协议中，下列哪个消息类型不属于Controller-to-Switch消息?
A. OFPT_FEATURES_REQUEST
B. OFPT_PACKET_OUT
C. OFPT_FLOW_REMOVED
D. OFPT_FLOW_MOD

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C

2. 在OpenFlow协议中，下列哪个消息类型不属于Asynchronous消息?
A. OFPT_PACKET_IN
B. OFPT_PORT_STATUS
C. OFPT_FLOW_REMOVED
D. OFPT_PORT_MOD

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D

3. 在OF-Config协议中，交换机在连接到控制器之前，需要设置的参数不包括下列哪个选项
A.控制器的角色
B.控制器的IP地址
C.控制器的端口号
D.使用的传输协议(TLS或TCP)

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A

4. 下列哪个选项不属于NETCONF协议的配置数据库?
A. Candidate
B. Running
C. Backup
D. Startup

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C

5. SDN控制平面

1. 下列哪个选项不属于SDN控制器的基础网络层的功能?
A.拓扑管理
B.链路管理
C.集群管理
D.路径计算

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C

2. 下列哪项不属于SDN控制器南向控制技术?
A.策略制定
B.拓扑管理
C.链路发现
D.REST API

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D

3. SDN控制器的链路发现主要基于下列哪个协议实现?
A. HDLC
B. SDLC
C. LLDP
D. ARP

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C

4. 下列哪个SDN开源控制器不是基于java语言实现的?
A. RYU
B. floodlight
C. ONOS
D. openDaylight

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A

5. 下面哪个选项对于Floodlight控制器的描述是错误的?
A.基于java语言实现的开源控制器
B.支持OpenFlow、OVSDB、NETCONF等多种南向接口协议
C.提供了REST API和Java API等开放接口
D.提供了图像化的管理界面

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B

"支持OpenFlow、OVSDB、NETCONF等多种南向接口协议"是OpenDaylight控制器的特点

6. 在控制器体系结构中，下列哪个选项是每个控制器必须具备的功能层?
A.协议适配层
B.内置应用层
C.基础网络层
D.配置管理层

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C

7. 下列哪个控制器采用了基于ID-SAL的控制层设计?
A.POX
B.Ryu
C.Floodlight
D.OpenDaylight

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D

8. 在Ryu控制器中，下列哪个模块定义了 OpenFlow的事件类型?
A. ofp_handler
B. ofp_event
C. ofproto_vx_x_parser
D. app.ofp test

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B

6. SDN北向接口

1. 下列哪个选项不属于基于意图的SDN北向接口的特点?
A.关注应用或者服务的需求，同具体的网络技术无关
B.自上而下看网络
C.重点在网络资源抽象及控制能力的开放
D.对应了网络的业务模型，关注的是“我要什么”

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C

2. 下列哪个选项不是REST设计必须满足的约束条件?
A.统一接口
B.无状态
C.按需代码
D.分层系统

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C

3. 下列哪个HTTP动词用于获取资源的元数据?
A.HEAD
B.POST
C.PUT
D.GET

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A

4. 下列哪个选项关于RESTfuI设计中URI格式规范的描述是错误的?
A.URI中统一使用小写字母
B.URI中不要包含文件(或脚本)的扩展名
C."/"不应该出现在URL的末尾
D.URI中尽量使用下划线"_"代替连字符"-"的使用

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D

5. 下列哪个选项不符合RESTfuI设计?
A.GET /users?role=admin
B.GET /users?pageSize=25&pageStartindex=50
C.GET /users/1234
D.GET /deleteUser/1234

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D

6. 下列哪个HTTP状态码代表“找不到URI对应的资源”?
A.404
B.503
C.303
D.204

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A

7. 下列哪个HTTP动词用于创建资源?
A.PUT
B.POST
C.HEAD
D.GET

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B

8. RESTCONF响应消息头中用于指定一个新创建的资源的HTTP响应消息头为()
A.Allow
B.ETag
C.Last-Modified
D.Location

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D

SDN

题型：单选：30分，15道填空：20分，10道简答：24分，3道应用：16分，2道论述：10分，1道

第1次的三个问题

1. SDN分层结构是什么？不同平面之间的交互方式？

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ONF提出的SDN的分层架构模型分为三层，分别为应用层、控制层和基础设施层。在此基础之上，其中可以分为四大平面，分别为应用平面、控制平面、数据平面和管理平面。

应用平面通过北向接口（NBI）与控制平面进行交互；

控制平面通过南向接口（CDPI）与数据平面进行交互

2. Openflow的流表结构，但是不会绘图，清楚1.0~1.5的脉络，流表结构和协议版本之间的对应关系。
1.0的包头域、1.1的匹配域、动作表、指令集。

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3. 描述ONF SDN体系结构和I2RS体系结构主要差异

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ONF提出的SDN三层网络体系架构，分别是应用层、控制层和基础设施层。注重于网络控制和数据分离，将分布式设备通过控制器变为集中式，交换机得使用只有数据交换功能的 openflow 交换机，是一种全新的网络体系架构。

IETF提出的I2RS网络体系架构以传统的网络架构为基础，注重用动态的接口提升现有的网络路由系统的灵活性，通过插件的方式增强网络设备的扩展性和能力开放。

第2次的三个问题

1. 接口消息类型（南向）和实现的网络功能之间的关系

（ 哪三大类类型消息对象，packet in是哪一类消息？它的触发条件）

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自北向南：控制平面的控制器需要通过某种方式(流表或者插件等)，向数据平面的交换设备下发转发策略和规则。

自南向北：数据平面的交换设备需要向控制器上传状态、事件及其统计信息。

OpenFlow协议的消息类型：

(1)Controller-to-Switch消息：由控制器发出，发送给交换机，用于管理和获取交换机状态。
1. Features：用于获取交换机的特性或属性信息在建立传输安全会话时，控制器主动向交换机发送 Features-request 消息，请求交换机的特性信息，交换机通过 Features-reply 消息回复自身所支持的功能特性。
2. Configuration：用于设置或查询交换机的配置信息。设置的话交换机执行设置信息，如果是查询的话，还需要应答。
3. Modify-state：用于修改交换机的状态消息，如用于增加、删除和修改交换机的流表项、组表项及端口状态。
4. Read-state：用于读取与收集交换机的各种状态信息，包括配置信息、统计信息和功能特性。
5. Send-packet：用于向交换机的指定端口发送数据包。OpenFlow v1.1 后改名为 Packet-out 信息，用于响应 Packet-in 消息的处理。
6. Barrier：用于保证消息执行的顺序。Barrier 消息会在所有的前置消息完成后才处理。
(2)Asynchronous消息：通过异步的方式，交换机发送消息给控制器，用于发送交换机的状态信息和网络事件报告。
1. Packet-in：如果数据包在流表中没有匹配项，或者匹配的流表项中有指定的CONTROLLER的动作时，交换机将发送Packet-in消息给控制器。
  1. 交换机有足够的缓存，则Packet_in消息需要将包头中的控制信息和交换机缓存标识(Buffer_id)发送给控制器。
  2. 交换机不支持缓存，则把整个数据封装进 Packet-in 消息给控制器。
2. Flow-removed：用于交换机向控制器主动发送流表被移除的信息。
3. Port-status：用于交换机向控制器主动发送端口状态变化的信息。
4. Error：用于交换机向控制器主动发送运行错误的信息。
(3)Symmetric消息：可以由交换机或控制器任意一方发送，无需对方的许可。
1. Hello：用于控制器和交换机双方建立安全连接时，交换连接握手消息。
2. Echo：用于测量链路延迟与带宽，或用于保持活动连接。双方均可主动发送 Echo-request 消息给对方，接收者需要回复 Echo-reply 消息
3. Vendor：用于厂商自定义的消息扩展，为交换机生产厂商提供额外的定制功能预留空间。

2. SDN控制器的结构，核心功能，评价方式（时延、安全、列出三个以上）
和通信方式（控制器怎么和交换机建立连接，三次握手的流程是怎么样的，会传什么样的消息）

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SDN控制器的结构：上图给出了一种典型的控制器体系架构。该架构分为两大部分，其中左边为控制器的控制功能部分，自下而上分为4层，分别为协议适配层、基础网络层、内置应用层和北向接口层；右边为控制器的管理功能部分，称为配置管理层，包括用户界面管理、集群管理、软件管理等功能。

核心功能：

链路发现
拓扑管理
策略制定
表项下发

评价方式：

网络功能
响应时间
可拓展性
可靠性
可编程性
安全性

通信方式：

3. 流表的生成（哪里生成的？）、流表项的更新、主动下发和被动下发的特点？？（过程、特点）

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流表是特定流的转发策略表项的集合，是OpenFlow交换机对数据转发逻辑的抽象，也是OpenFlow交换机的核心数据结构。

生成位置：SDN控制器
流表更新：控制器利用Modify-state消息(OFPT_FLOW_MOD)对交换机的流表进行配置，包括增、删、改等操作。

主动下发: 控制器告诉交换机如何处理即将到来的数据包。
被动下发: 交换机在收到数据包后询问控制器，等待其下发相应的流表。

第3次的三个问题

1. sdn的标准化组织和发展历程，两个阶段，那些组织（至少四个）在推动。

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第一阶段：2007~2011，SDN学术研究和实验初创期。
第二阶段：2012~至今，SDN进入产业化发展阶段。

SDN标准化组织： ONF(OpenFlow)、IETF(I2RS)、ITU-T(SG)、ETSI(NFV)

ONF(开放网络基金会):最为活跃、最具影响力的SDN标准化组织，SDN标准化和产业化最主要的推动力量
IETF(因特网工程任务组):互联网领域最具权威的技术标准化组织由网络设备厂商主导，更关注SDN相关功能和技术如何在网络中实现的细节上
ITU-T(国际电信联盟电信标准分局):研究的SDN的场景对象、相关架构主要针对运营商网络
ETSI(欧洲电信标准组织):制定支持虚拟功能硬件和软件基础设施的要求和架构规范以及发展网络功能的指南

2. 接口协议和标准化组织之间的的关系，南向北向都涵盖。

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南向接口协议：

第一类用于实现控制平面和数据平面的信息交互。Openflow、I2RS、XMPP、OpFlex都属于此类协议。
第二类用于网络的配置和管理。OF-Config、NETCONF、OVSDB属于此类协议。
第二类用于流量工程的实现。PCEP属于此类协议。

ONF: Openflow、Of-Config
IETF: I2RS、XMPP、NETCONF、OVSDB
思科: OpFlex

北向接口协议：

功能性北向接口

此接口基于自下而上的的网络视角和方法，重点在网络资源的抽象及控制能力的开放，关注的是“网络能提供什么”。功能性北向接口主要面向具体的网络功能，与具体的网络实现技术方案相关。

基于意图的北向接口

此接口基于自上而下的网络视角和方法，重点在于满足上层应用和业务实现逻辑和服务质量的需求，关注的是“应用需要什么”。对网络对象与能力进行抽象，并通过声明式的表达体现使用者的意图。

基于意图的业务模型描述方式是用户在某一上下文环境基于意图的表述，意图的组成如下所示：

对象：网络业务模型主体
操作：用户期望的行为
结果：用户希望达到的状态

3. SDN的设计思想和传统网络的差异、优缺点，核心的设计思想。分层结构、标识符的方式。

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控制平面和数据平面的解耦：SDN采用的是最新的三层网络体系架构，该体系架构又可分为四大平面，分别为应用层面、控制平面、数据平面和管理平面。其中异于传统网络的重要标志是实现了控制平面和数据平面的解耦。控制平面负责上层的控制决策，数据平面负责下层的数据交换转发。
网络能力的抽象：转发抽象、分布抽象、配置抽象
网络可编程：通过命令行或者是snmp协议，实现对网络设备的编程管理。

综合习题检测

单项选择题

1. 下面哪一选项不属于传统分布式网络架构的缺点?
A.网络设备来源的多样性
B.网络系统的可靠性不高
C.网络运维的自动化程度不高
D.面对网络新需求调整和应对的灵活性不够

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B

2. 从SDN的应用领域来看，SDN第一阶段商用的主要场景是()
A.数据中心
B.运营商网络
C.广域网
D.政企网络

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A

3. 下面哪个选项是关于南向接口正确的描述
A.控制平面与数据平面之间的接口
B.应用平面与管理平面之间的接口
C.控制平面与管理平面之间的接口
D.应用平面与控制平面之间的接口

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A

4. 下面哪个选项最符合FPGA类型交换芯片的特点?
A.通用性强，应用于网络设备的控制与管理
B.可编程，应用于科研验证
C.可编程，应用于复杂的多业务扩展
D.性能高，开发周期长，应用于各种成熟的协议

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B

5. 在OpenFlow协议中，下列哪个消息类型属于Asynchronous消息?
A.OFPT_HELLO
B.OFPT_PORT_STATUS
C.OFPT_SET_CONFIG
D.OFPT_FEATURES_REQUEST

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B

6. 在OpenFlow协议中，下列哪个消息类型不属于Controller-to-Switch消息?
A.OFPT_FLOW_MOD
B.OFPT_BARRIER_REQUEST
C.OFPT_FLOW_REMOVED
D.OFPT_PACKET_OUT

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C

7. 下列哪个关于NETCONF协议的特点描述是错误的?
A.NETCONF协议不区分配置数据和状态数据
B.NETCONF协议的安全传输层支持SSH、TLS等协议
C.NETCONF协议模型采用分层定义
D.NETCONF协议提供锁定机制，防止多用户操作冲突

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A

8. SDN控制器的链路发现主要基于下列哪个协议实现?
A.SDLC
B.LLDP
C.ARP
D.HDLC

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B

9. 下列哪个选项符合RESTfuI设计?
A. GET /users?role=admin
B. GET /user/1234
C. GET /users/1234/
D. GET /deleteUser/1234

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A

10. 下列哪个选项不符合对OpenFlow交换机模型的描述?
A.实现了通用的流表结构
B.实现了可编程的数据转发处理
C.实现了协议无关转发
D.实现了通用的转发模型

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C

11. 关于OpenFlow1.0流表描述不正确的是()
A.流表项主要由3部分组成，分别是分组头域(Head Field)，计数器(Counter)和动作表(Action)
B.每条流表项会永久存在，不会自动删除
C.一个数据分组进入OF交换机后需要先匹配流表，若没有配某条表项的特征，则封装为Packetin消息通过安全通道交给控制器，再由控制器决定如何处理
D.一个数据分组进入OF交换机后需要先匹配流表，若符合其中某条表项的特征，则按照相应的动作进行转发

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B

12. 组表项不包含以下哪个字段()
A. Group Identifier
B. Action Bucket
C. Priority
D. Group Type

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C

13. 下列哪个SDN标准化组织是由设备厂商主导的?
A. ITU-T
B. ETSI
C. ONF
D. IETF

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D

14. 下列哪个选项不属于OpenFlow v1.0交换机模型的组成部分?
A.流表
B.安全通道
C.组表
D.OpenFlow协议

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C

15. 在OpenFlow协议中，下列哪个消息不属于Asynchronous消息?
A. OPFT_FLOW_MOD
B. OFPT_PACKET_IN
C. OFPT_FLOW_REMOVED
D. OFPT_PORT_STATUS

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A

16. 在控制器体系结构中，下列哪个选项是每个控制器必须具备的功能层:
A.协议适配层
B.内置应用层
C.配置管理层
D.基础网络层

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D

17. ASIC芯片的主要优点是?
A.易扩展、通用性强
B.可编程、可进行复杂的多业务扩展
C.性能高、处理能力很强
D.支持反复擦写、可编程

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C

18. 下列那种类型的芯片主要应用于科研和验证?
A.通用CPU
B.ASIC芯片
C.NP
D.FPGA

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D

多选题

1. ONF提出的技术架构中，控制平面的主要任务包括()
A.负责网元的初始化配置
B.负责为SDN应用提供底层网络的抽象模型
C.负责数据包的转发
D.负责将应用层请求转换到数据平面的DataPath

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BD

2. OpenFlow v1.0版本规范文件中定义的交换机模型的组成部分包括多选
A.安全通道
B.组表
C.流表
D.OpenFlow协议

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ACD

3. 在OpenFlow1.0流表项中，下列哪些匹配字段属于网络层的标识
A.IP服务类型
B.目的IP地址
C.VLAN优先级
D.TCP/UDP目的端口号

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AB

4. 下列哪些端口是OpenFlow交换机必须支持的保留端口?
A.CONTROLLER
B.ALL
C.FLOOD
D.IN_PORT

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ABD

5. 在OpenFlow交换机中，下列哪些保留端口只能作为出端口使用?
A.ALL
B.CONTROLLER
C.TABLE
D.IN_PORT

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ABD

6. 下列哪些选项属于基于意图的SDN北向接口的特点?
A.重点在网络资源抽象及控制能力的开放
B.对应了网络的业务模型，关注的是“我要什么”
C.自上而下看网络
D.关注应用或者服务的需求，同具体的网络技术无关

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BCD

7. 下列哪些选项属于REST设计必须满足的约束条件?
A.分层系统
B.无状态
C.统一接口
D.按需代码

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ABC

8. 相比于传统网络，SDN的主要优势在于?
A.具有更强的伸缩性
B.具有更好的灵活性
C.具有更高的可靠性
D.具有更强的可编程能力

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ABD

9. OpenFlowv1.0 交换机模型的组件包括?
A.安全通道
B.控制器
C.组表
D.流表

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AD