计算机网络课后习题答案谢希仁汇编Word文档格式.docx

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另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同，采用电路交换就很难相互通信。

分组交换具有高效、灵活、可靠等优点。

但传输时延较电路交换要大，不适用于实时数据业务的传输。

习题1-07计算机网络可从哪几个方面进行分类？

1、按交换方式：

有电路交换、报文交换、分组交换、帧中继交换、信元交换等。

2、按拓扑结构：

有集中式网络、分散式网络、分布式网络。

其中，集中式网络的特点是网络信息流必须经过中央处理机或网络交换节点（如星形拓扑结构）；

分布式网络的特点是任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连（如网状形拓扑结构），是主干网常采用的一种结构；

分散式网络实际上是星形网和网状形网的混合网。

3、按作用范围：

有广域网（WAN）、局域网（LAN）、城域网（MAN）。

其中，广域网的作用范围为几十至几千公里，又称为远程网；

局域网的作用范围常限制在一个单位或一个校园（1km）内，但数据传输速率高（10Mb/s以上）；

城域网常介于广域网和局域网之间，局限在一个城市（5～50km）内。

4按使用范围：

有公用网和专用网。

其中，公用网都是由国家的电信部门建造和控制管理的；

专用网是某个单位或部门为本系统的特定业务需要而建造的，不对单位或部门以外的人员开放。

习题1-09计算机网络由哪几部分组成？

一个计算机网络应当有三个主要的组成部分：

（1）若干个主机，它们向各用户提供服务；

（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；

（3）一系列的协议。

这些协议是为在主机之间或主机和子网之间的通信而用的。

习题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？

解：

采用电路交换：

端到端时延：

采用分组交换：

，

这里假定

，即不考虑报文分割成分组后的零头。

欲使

，必须满足

习题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（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？

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=√hx/（k-1）

习题1-13面向连接服务与无连接报务各自的特点是什么？

所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。

面向连接服务是在数据交换之前，必须先建立连接。

当数据交换结束后，则应终止这个连接。

面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。

在传送数据时按序传送的。

因面面向连接服务提供可靠的数据传输服务。

在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预留。

这些资源在数据传输时动态地进行分配。

无连接服务的另一特征是它不需要通信的两个实体同时期是活跃的（即处于激活态）。

当发送端有实体正在进行发送时，它才是活跃的。

这时接收端的实体并不一定必须是活跃的。

只有当接收端的实体正在进行接收时，它才必须是活跃的。

无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速。

但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。

无连接服务特别适合于传送少量零星的报文。

习题1-14协议与服务有何区别？

有何关系？

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。

习题1-15网络协议的三个要素是什么？

各有什么含义？

习题1-16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。

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。

习题1-18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。

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。

习题1-20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

。

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。

（1）发送时延：

传播时延：

（2）发送时延：

第二章物理层

习题2-01物理层要解决什么问题？

物理层的主要特点是什么？

物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。

现有的网络中物理设备和传输媒体种类繁多，通信手段也有许多不同的方式。

物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使数据链路层感觉不到这些差异，这样数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。

物理层的重要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。

习题2-02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。

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。

习题2-03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。

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。

习题2-04物理层的接口有哪几个特性？

各包含什么内容？

（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。

习题2-06用香农公式计算一下：

假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加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再增大到10倍，问最大信息传输速率能否再增加20%？

习题2-11基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？

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。

习题2-1356kb/s的调制解调器是否已突破了香农的信道极限传输速率?

这种调制解调器的使用条件是怎样的?

56kb/s的调制解调器没有突破了香农的信道极限传输速率。

这种调制解调器的使用条件是：

用户通过ISP从因特网上下载信息的情况下，下行信道的传输速率为56kb/s。

（见下图）

习题2-15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

FDM（frequencydivisionmultiplexing）

TDM（TimeDivisionMultiplexing）

STDM（StatisticTimeDivisionMultiplexing）

WDM（WaveDivisionMultiplexing）

DWDM（DenseWaveDivisionMultiplexing）

CDMA（CodeWaveDivisionMultiplexing）

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

习题2-17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？

S·

A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1

B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0

C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送

D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D发送1

习题2-18假定在进行异步通信时，发送端每发送一个字符就发送10个等宽的比特（一个起始比特，8个比特的ASCII码字符，最后一个结束比特）。

试问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双方能否正常通信？

设发送端和接收端的时钟周期分别为X和Y。

若接收端时钟稍慢，则最后一个采样必须发生在停止比特结束之前，即9.5Y<

10X。

若接收端时钟稍快，则最后一个采样必须发生在停止比特开始之后，即9.5Y>

9X。

解出：

因此收发双方频率相差5%是可以正常工作的。

第三章数据链路层

习题3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能？

数据链路层中的链路控制功能有：

（1）链路管理。

（2）帧定界。

（3）流量控制。

（4）差错控制。

（5）将数据和控制信息区分开。

（6）透明传输。

（7）寻址。

习题3-03考察停止等待协议算法。

在接收结点，当执行步骤（4）时，若将“否则转到（7）”改为“否则转到（8）”，将产生什么结果？

“否则”是指发送方发送的帧的N（S）和接收方的状态变量V（R）不同。

表明发送方没有收到接收方发出的ACK，于是重传上次的帧。

若“转到（8）”，则接收方要发送NAK。

发送方继续重传上次的帧，一直这样下去。

习题3-06信道速率为4kb/s。

采用停止等待协议。

传播时延

确认帧长度和处理时间均可忽略。

问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%。

根据下图所示停等协议中的时间关系：

在确认帧长度和处理时间均可忽略的情况下，要使信道利用率达到至少50%必须使数据帧的发送时间等于2倍的单程传播时延。

即：

已知：

，其中C为信道容量，或信道速率。

为帧长（以比特为单位）。

所以得帧长

bit

习题3-09试证明：

当用n个比特进行编号时，若接收窗口的大小为1，则只有在发送窗口的大小WT≤2n-1时，连续ARQ协议才能正确运行。

（1）显然WT内不可能有重复编号的帧，所以WT≤2n。

设WT=2n；

（2）注意以下情况：

发送窗口：

只有当收到对一个帧的确认，才会向前滑动一个帧的位置；

接收窗口：

只有收到一个序号正确的帧，才会向前滑动一个帧的位置，且同时向发送端发送对该帧的确认。

显然只有接收窗口向前滑动时，发送端口才有可能向前滑动。

发送端若没有收到该确认，发送窗口就不能滑动。

（3）为讨论方便，取n=3。

并考虑当接收窗口位于0时，发送窗口的两个极端状态。

状态1：

发送窗口：

0123456701234567

全部确认帧收到接收窗口：

状态2：

0123456701234567

全部确认帧都没收到接收窗口：

（4）可见在状态2下，接收过程前移窗口后有效序列号的新范围和发送窗口的旧范围之间有重叠，致使接收端无法区分是重复帧还是新帧。

为使旧发送窗口和新接收窗口之间序列号不发生重叠，有WT＋WR≤2n，所以WT≤2n-1。

习题3-10、试证明：

对于选择重传ARQ协议，若有n比特进行编号，则接收窗口的最大值受公式WR≤2n/2的约束。

因WT＋WR≤2n，而WR≤WT，当WR=WT时，WR取最大值，为2n/2。

习题3-11在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit。

再设发送窗口WT=6，而接收窗口WR=3。

试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。

发送端：

01234567012345670

接收端：

01234567012345670

习题3-12在连续ARQ协议中，设编号用3bit，而发送窗口WT=8，试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。

01234567012345670

习题3-13在什么条件下，选择重传ARQ协议和连续ARQ协议在效果上完全一致？

当选择重传ARQ协议WR=1时，或当连续ARQ协议传输无差错时。

习题3-15设卫星信道的数据速率是1Mbit/s，取卫星信道的单程传播时延为0.25秒。

每一个数据帧长为2000bit，忽略误码率、确认帧长和处理时间。

试计算下列情况下的信道利用率。

（1）采用停－等协议。

（2）采用连续ARQ协议，窗口大小WT＝7。

（3）采用连续ARQ协议，窗口大小WT＝127。

（4）采用连续ARQ协议，窗口大小WT＝255。

习题3-16试简述HDLC帧各字段的意义。

HDLC用什么方法保证数据的透明传输？

HDLC帧结构如下图：

1.标志域F。

HDLC用一种特殊的位模式01111110作为标志以确定帧的边界。

同一个标志既可以作为前一帧的结束,也可以作为后一帧的开始。

链路上所有的站都在不断地探索标志模式,一旦得到一个标志就开始接收帧。

在接收帧的过程中如果发现一个标志,则认为该帧结束了。

2.地址域A。

地址域用于标识从站的地址。

虽然在点对点链路中不需要地址,但是为了帧格式的统一,也保留了地址域。

地址通常是8位长,然而经过协商之后,也可以采用更长的扩展地址。

3.控制域C。

HDLC定义了三种帧,可根据控制域的格式区分之。

信息帧（I帧）装载着要传送的数据,此外还捎带着流量控制和差错控制的信号。

4.信息域INFO。

只有I帧和某些无编号帧含有信息域。

这个域可含有表示用户数据的任何比特序列,其长度没有规定,但具体的实现往往限定了帧的最大长度。

5.帧校验和域FCS。

FCS域中含有除标志域之外的所有其他域的校验序列。

通常使用16bit的CRC-CCITT标准产生校验序列,有时也使用CRC-32产生32位的校验序列。

采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流，或者说，就可实现数据链路层的透明传输。

习题3-17HDLC帧可分为哪几大类？

试简述各类帧的作用。

分三大类。

1信息帧：

用于数据传输，还可同时用来对已收到的数据进行确认和执行轮询功能。

2监督帧：

用于数据流控制，帧本身不包含数据，但可执行对数据帧的确认，请求重发信息帧和请求暂停发送信息帧等功能。

3无编号帧：

主要用于控制链路本身，不使用发送或接收帧序号。

习题3-19PPP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？

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。

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