网络计算机网络课后习题答案17.docx
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网络计算机网络课后习题答案17
【关键字】网络
第1章概述（P22）
1、计算机网络的发展可划分为几个阶段?
每个阶段各有何特点?
答：
计算机网络的发展可分为以下四个阶段。
（1）面向终端的计算机通信网：
其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路同享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。
（2）以分组交换网为中心的多主机互连的计算机网络系统：
分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅同享通信子网的资源，还可同享资源子网的硬件和软件资源。
网络的同享采用排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户段续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。
（3）具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络：
为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。
这样，只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。
（4）高速计算机网络：
其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。
2、试简述分组交换的特点
答：
分组交换实质上是在“存储-转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。
把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
3、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：
电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。
当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。
在整个通信过程中双方一直占用该电路。
它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。
电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
（2）报文交换：
将用户的报文存储在交换机的存储器中。
当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。
报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。
但它的缺点也是显而易见的。
以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。
报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。
（3）分组交换：
分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。
把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
8、计算机网络可从哪几个方面进行分类？
答：
从网络的交换功能进行分类：
电路交换、报文交换、分组交换和混合交换；
从网络的拓扑结构进行分类：
集中式网络、分散式网络和分布式网络；
从网络的作用范围进行分类：
广域网WAN、局域网LAN、城域网MAN；
从网络的使用范围进行分类：
公用网和专用网。
9、计算机网络中的主干网和本地接入网各有何特点？
答：
主干网络一般是分布式的，具有分布式网络的特点，其中任何一个结点都至少和其它两个结点直接相连；本地接入网一般是集中式的，具有集中式网络的特点，所有的信息流必须经过中央处理设备（交换结点），链路从中央交换结点向外辐射。
10、计算机网络有哪几部分组成？
答：
一个计算机网络应当有三个主要的组成部分：
（1）若干主机，它们向用户提供服务；
（2）一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成的；
（3）一系列协议，这些协议为主机之间或主机和子网之间的通信而用的。
11、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），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为C（bit/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？
答：
对电路交换，当t=s时，链路建立；
当t=s+x/C，发送完最后一bit；
当t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。
对分组交换，当t=x/C，发送完最后一bit；
为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，
每次转发的时间为p/C，
所以总的延迟=x/C+（k-1）p/C+kd
所以当分组交换的时延小于电路交换
x/C+（k-1）p/C+kd＜s+x/C+kd时，
（k-1）p/C＜s
12、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（bit/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？
答：
分组个数x/p，
传输的总比特数：
（p+h）x/p
源发送时延：
（p+h）x/pb
最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：
（k-1）（p+h）/b
总发送时延D=源发送时延+中间发送时延
D=（p+h）x/pb+（k-1）（p+h）/b
令其对p的导数等于0，求极值
p=
16、收发两端之间的传输距离为，信号在媒体上的传播速率为。
试计算以下两种情况的发送时延的传播时延：
（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。
答：
（1）：
发送延迟=107/（100×1000）=100s
传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms
发送时延远大于传播时延。
（2）：
发送延迟=103/（109）=10-6s=1us
传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms
发送时延远小于传播时延。
第2章计算机网络的协议与体系结构（P33）
2、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。
3、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。
5、试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。
答：
所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。
五层协议的体系结构见图1-1所示。
图1-1五层协议的体系结构
各层的主要功能：
（1）应用层
3网络层
4运输层
应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。
应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（useragent）,来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。
（2）运输层
任务是负责主机中两个进程间的通信。
因特网的运输层可使用两种不同的协议。
即面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP。
面向连接的服务能够提供可靠的交付。
无连接服务则不能提供可靠的交付。
只是best-effortdelivery.
（3）网络层
网络层负责为分组选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。
（4）数据链路层
数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧（frame），在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。
（5）物理层
物理层的任务就是透明地传输比特流。
“透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。
物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，接收端如何识别出这是“1”而不是“0”。
物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接。
7、解释下列名词：
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：
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。
实体：
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
在许多情况下，实体是一个特定的软件模块。
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。
客户、服务器：
客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。
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。
客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
客户-服务器方式：
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，当客户进程需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程，服务器进程被动地等待来自客户进程的请求。
第3章物理层（P69）
1、物理层要解决什么问题？
物理层的主要特点是什么？
（1）物理层要解决的主要问题：
①物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本层的协议与服务。
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。
（2）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、试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。
答：
一个数据通信系统可划分为三大部分：
源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。
源系统一般包括以下两个部分：
•源点：
源点设备产生要传输的数据。
例如正文输入到PC机，产生输出的数字比特流。
•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。
例如，调制解调器将PC机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。
•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。
例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。
•终点：
终点设备从接收器获取传送过来的信息。
3、试解释以下名词：
数据、信号、模拟数据、模拟信号、数字数据、数字信号、单工通信、半双工通信、全双工通信。
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。
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。
4、物理层的接口有哪几个特性？
各包含什么内容？
答：
（1）机械特性：
指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。
5、奈氏准则与香农公式在数据通信中的意义是什么？
比特和波特有何区别？
答：
奈氏准则与香农公式的意义在于揭示了信道对数据传输率的限制，只是两者作用的范围不同。
奈氏准则给出了每赫带宽的理想低通信道的最高码元的传输速率是每秒2个码元。
香农公式则推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率C=Wlog2（1+S/N），其中W为信道的带宽（以赫兹为单位），S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率。
比特和波特是两个完全不同的概念，比特是信息量的单位，波特是码元传输的速率单位。
但信息的传输速率“比特/每秒”一般在数量上大于码元的传输速率“波特”，且有一定的关系，若使1个码元携带n比特的信息量，则MBaud的码元传输速率所对应的信息传输率为M×nbit/s，但某些情况下，信息的传输速率“比特/每秒”在数量上小于码元的传输速率“波特”，如采用内带时钟的曼切斯特编码，一半的信号变化用于时钟同步，另一半的信号变化用于信息二进制数据，码元的传输速率“波特”是信息的传输速率“比特/每秒”的2倍。
6、常见的传输媒体有哪几种？
各有何特点？
答：
（1）双绞线：
●抗电磁干扰●模拟传输和数字传输都可以使用双绞线
（2）同轴电缆：
同轴电缆具有很好的抗干扰特性
（3）光纤：
●传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济；●抗雷电和电磁干扰性能好；●无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据；●体积小，重量轻。
（4）电磁波：
●微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大；●微波传输质量较高；●微波接力通信的可靠性较高；●微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较，建设投资少，见效快。
当然，微波接力通信也存在如下的一些缺点：
●相邻站之间必须直视，不能有障碍物。
●微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；●与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差；●对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。
7、什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码？
其特点如何？
答：
曼彻斯特编码是将每一个码元再分成两个相等的间隔。
码元1是在前一个间隔为低电平而后一个间隔为高电平。
码元0则正好相反，从高电平变到低电平。
这种编码的好处是可以保证在每一个码元的正中间出现一次电平的转换，这对接收端的提取位同步信号是非常有利的。
缺点是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。
差分曼彻斯特编码的规则是若码元为1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；但若码元为0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。
不论码元是1或0，在每个码元的正中间的时刻，一定要有一次电平的转换。
差分曼彻斯特编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能。
8、模拟传输系统与数字传输系统的主要特点是什么？
答：
模拟传输：
只能传模拟信号，信号会失真。
数字传输：
可传模拟与数字信号，噪声不累计，误差小。
10、EIA-232和RS-449接口标准各用在什么场合？
答：
通常EIA-232用于标准电话线路（一个话路）的物理层接口，而RS-449则用于宽待电路（一般是租用电路）
11、基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？
答：
基带信号将数字1和0直接用两种不同的电压表示，然后送到线路上传输。
宽带信号是将基带信号调制后形成的频分复用模拟信号。
采用基带信号传输，一条电缆只能传输一路数字信号，而采用宽带信号传输，一条电缆中可同时传送多路的数字信号，提高了线路的利用率。
12、有600MB（兆字节）的数据，需要从南京传送到北京。
一种方法是将数据写到磁盘上，然后托人乘火车将这些磁盘捎去。
另一种方法是用计算机通过长途电话线路（设信息传送的速率是2.4Kb/s）传送此数据。
试比较这两种方法的优劣。
若信息传送速率为33.6Kb/s，其结果又如何？
答：
假定连续传送且不出错。
若用2.4Kb/s速率，传600MB（=600×1048576×8=00bit）需要24.3（00/2400/86400）天。
若用56Kb/s速率传送，则需时间1（00/56000/86400）天。
比托人乘火车捎去要慢，且更贵。
13、试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。
FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48，DTE，DCE，EIA，ITU-T，CCITT，ISO
答：
FDM（frequencydivisionmultiplexing）频分多路复用
TDM（TimeDivisionMultiplexing）时分多路复用
STDM（StatisticTimeDivisionMultiplexing）统计时分多路复用
WDM（WaveDivisionMultiplexing）波分多路复用
DWDM（DenseWaveDivisionMultiplexing）密集波分复用
CDMA（CodeDivisionMultiplexingAccess）码分多址
SONET（SynchronousOpticalNetwork）同步光纤网
SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字系列
STM-1（SynchronousTransferModule）第1级同步传递模块
OC-48（OpticalCarrier）第48级光载波
DTE（DataTerminalEquipment）数据终端设备
DCE（DataCircuit-terminatingEqupment）数据电路端接设备
EIA（ElectronicIndustriesAssociation）电子工业协会
ITU-T国际电信联盟远程通信标准化组
CCITT（InternationalTelegraphandTelephoneConsultativeCommittee）国际电报电话咨询委员会
ISO（InternationalOrganizationforStandards）国际标准化组织
15、共有4个站进行码分多址CDMA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：
（-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1还是0？
答：
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
第4章点对点信道的数据链路层（P86）
1、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”与“数据链路接通了”的区别何在？
答：
（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，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。
（2）“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、确认和重传等功能，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。
2、数据链路层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；帧同步；流量控制；差错控制；将数据和控制信息分开；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、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；差错检测防止出差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源。
4、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。
5、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：
主要特点：
（1）点对点协议，既支持异步链路，也支持同步链路。
（2）PPP是面向字节的。
简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错。
PPP不采用序号和确认机制是出于以下的考虑：
第一，若使用能够实现可靠传输的数据链路层协议（如HDLC），开销就要增大。
在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的PPP协议较为合理。
第二，在因特网环境下，PPP的信息字段放入的数据是IP数据报。
假定我们采用了能实现可靠传输但十分复杂的数据链路层协议，然而当数据帧在路由器中从数据链路层上升到网络层后，仍有可能因网络授拥塞而被丢弃。
因此，数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传输也是可靠的。
第三，PPP协议在帧格式中有帧检验序列FCS安段。
对每一个收到的帧，PPP都要使用硬件进行CRC检验。
若发现有差错，则丢弃该帧（一定不能把有差错的帧交付给上一层）。
端到端的差错检测最后由高层协议负责。
因此，PPP协议可保证无差错接受。
PPP协议适用
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