计算机网络课后答案.docx
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计算机网络课后答案
第一章
102
试简述分组交换的要点。
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。
在分组交换网络中，数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
以短的分
组形式传送。
分组交换在线路上采用动态复用技术。
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。
在路径上的每个结点，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，
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交互性好。
分组交换网的主要优点是：
①高效。
在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占有。
②灵活。
每个结点均有智能，为每一个分组独立地选择转发的路由。
③迅速。
以分组作为传送单位，通信之前可以不先建立连接就能发送分组；网络使用高
速链路。
④可靠。
完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。
103
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。
110
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？
答：
对于电路交换，t=s时电路建立起来；t=s+x/b时报文的最后1位发送完毕；t=s+x/b+kd
时报文到达目的地。
而对于分组交换，最后1位在t=x/b时发送完毕。
为到达最终目的地，
最后1个分组必须被中间的路由器重发k1
次，每次重发花时间p/b（一个分组的所有比特都
接收齐了，才能开始重发，因此最后1位在每个中间结点的停滞时间为最后一个分组的发送
时间），所以总的延迟为
为了使分组交换比电路交换快，必须：
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，而此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？
答：
所需要的分组总数是x/p，因此总的数据加上头信息交通量为（p+h）x/p位。
源端发送这些位需要时间为：
中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为
（k1）（p+h）/b
因此我们得到的总的延迟为
117
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，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。
解：
第二章：
p62
201
物理层要解决哪些问题？
物理层的主要特点是什么？
答：
（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。
201
网络协议的三个要素是什么？
各有什么含义？
答：
在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。
这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。
一个网络协议主
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要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应答；
（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
对于非常复杂的计算机网络协议，其结构最好采用层次式的
207
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：
协议栈——协议套件又称为协议栈，因为它由一系列的子层组成，各层之间的关系好像
一个栈。
实体（entity）——用以表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
对等层与协议：
任何两个同样的层次（例如在两个系统的第4层）之间，好像将数据（即数据单元加上
控制信息）直接传递给对方。
这就是所谓的“对等层”（peerlayers）之间的通信。
我们以前经
常提到的各层协议，实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。
服务访问点SAP——是相邻两层实体交互的一个逻辑接口。
协议数据单元PDU——各层的数据单元
服务数据单元SDU——各层之间传递数据的单元
客户
服务器模型——大部分网络应用程序在编写时都假设一端是客户，另一端是服务器，
其目的是为了让服务器为客户提供一些特定的服务。
可以将这种服务分为两种类型：
重复型或并
发型。
客户机是主叫方，服务器是被叫方。
216
有4个站进行码分复用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
送的代码是什么？
答：
只须计算4个常规的内积：
（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）∙（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1）/8=1
（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）∙（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）/8=－1
（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）∙（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1）/8=0
（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）∙（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）/8=1
结果是A和D发送比特1，B发送比特0，而C未发送数据。
202
协议与服务有何区别？
有何关系？
答：
协议是水平的，服务是垂直的。
协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间的通信的规则。
服务是“垂直的”，即服
务是由下层向上层通过层间接口提供的。
协议与服务的关系
在协议的控制下，上层对下层进行调用，下层对上层进行服务，上下层间用交换原语交
换信息。
同层两个实体间有时有连接。
第三章
P105
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”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。
02
数据链路层中的链路控制包括哪些功能？
答：
数据链路层中的链路控制包括链路管理；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；寻址等功能。
316数据率为10Mb/s的以太网的码元传输速率是多少？
答：
码元传输速率即为波特率。
10Mb/s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，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特。
306
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？
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。
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协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。
307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？
答：
添加的检验序列为1110（11010110110000除以10011）
数据在传输过程中最后一个1变成了0，11010110101110除以10011，余数为011，不为0，接收端可以发现差错。
数据在传输过程中最后两个1都变成了0，11010110001110除以10011，余数为101，不为0，接收端可以发现差错。
316
数据率为10Mbit/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少波特？
答：
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。
319
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：
CSMA/CD是一种动态的媒体随机接入共享信道方式，而传统的时分复用TDM是
一种静态的划分信道，所以对信道的利用，CSMA/CD是用户共享信道，更灵活，可提高信
道的利用率，不像TDM，为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时，信
道在用户时隙也是浪费的；也因为CSMA/CD是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用
信道时会发生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM中用户在分配的时隙中不会与别的用户
发生冲突。
对局域网来说，连入信道的是相距较近的用户，因此通常信道带宽较宽，如果使
用TDM方式，用户在自己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用。
对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用TDM方式
320
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，即5μs，来回路程传播时间为10μs。
为了能够按
照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10μs。
以1Gb/s速率工作，10μs可以发送的
比特数等于，因此，最短帧长10000比特或1250字节。
327
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，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上。
答：
以太网交换机用在这样的网络，其20%通信量在本局域网而80%的通信量到因特网。
328有10个站连接在以太网上。
试计算以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个站共享10Mb/s。
（3）10个站共享100Mb/s。
（3）每个站独占10Mb/s。
329
10Mb/s以太网升级到100Mb/s和1Gb/s时，需要解决哪些技术问题？
答：
欲保持10M，100M，1G的MAC协议兼容，要求最小帧长的发送时间大于最长的
冲突检测时间，因而千兆以太网采用载波扩充方法。
而且为了避免由此带来的额外开销过大，
当连续发送多个短帧时采用帧突发技术。
而100M以太网采用的则是保持帧长不变但将最大
电缆长度减小到100m。
其它技术改进：
（1）采用专用的交换集线器，缩小冲突域
（2）发
送、接收、冲突检测传输线路独立，降低对媒体带宽要求（3）为使用光纤、双绞线媒体，
采用新的信号编码技术。
补充题：
为什么在CSMA/CD协议中参数a必须很小？
用什么方法可以保证a的值很小？
答：
在CSMA/CD协议中参数a很小，可以使线路利用率和整个网络系统吞吐率保持较
高水平。
限制网络传输媒体长度、提高总线速率或增加帧长度都是保证a值很小的有效方法
331
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：
网桥从端口接收网段上传送的各种帧。
每当收到一个帧时，就先存放在其缓存中，
若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找网桥中生成的
站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。
否则，就丢弃该帧。
网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC
子层和不同速率的局域网。
但网桥转发前需先缓存并查找站表，连接不同MAC子层的网段
时需耗时修改某些字段内容；增加了时延；无流量控制，以致产生丢帧；当网桥连接的用户
过多时易产生较大广播风暴。
网桥与转发器相比，主要有以下异同点：
（1）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但
网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。
转发器的数目
受限，而网桥从理论上讲，扩展的局域网范围是无限制的；
（2）都能实现网段的互连，但网
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桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；转发器只通过按比特转发信号实现各网段物
理层的互连，网桥在MAC层转发数据帧实现数据链路层的互连，而且网桥能互连不同物理
层甚至不同MAC子层的网段；（3）互连的各网段都在同一广播域，但网桥不像转发器转发
所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；网桥将网段隔离
为不同的冲突域，而转发器则无隔离信号作用。
（4）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，
而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法；
网桥与以太网交换机相比，主要有以下异同点：
（1）以太网交换机实质上是一个多端口
的网桥，以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有24
个端口；它们都工作在数据
链路层；
（2）网桥的端口一般连接到局域网，而以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，
（3）交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。
（4）
网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。
以太网交换机采
用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。
330
以太网交换机有何特点？
用它怎样组成虚拟局域网？
答：
特点：
以太网交换机实质就是一个多端口的的网桥，它工作在数据链路层上。
每一
个端口都直接与一个主机或一个集线器相连，并且是全双工工作。
它能同时连通多对端口，
使每一对通信能进行无碰撞地传输数据。
在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒
体的带宽。
以太网交换机支持存储转发方式，而有些交换机还支持直通方式。
但要应当注意的是：
用以太网交换机互连的网络只是隔离了网段（减少了冲突域），但同一台交换机的各个网段仍
属于同一个广播域。
因此，在需要时，应采用具VLAN能力的交换机划分虚拟网，以减少广
播域（802.1q协议）。
习题
一个信道速率为4kb/s。
采用停止等待协议。
传播时延为20ｍｓ。
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％？
答：
当发送一帧的时间等于信道的传播时延的2倍时，信道利用率是50％，或者说当发
送一帧的时间等于来回路程的传播时延时，效率将是50％。
即20ms*2=40ms。
现在发送速
率是每秒4000bit，即发送一位需0.25ms。
则帧长40/0.25=160bit
习题
卫星信道的数据率为1Ｍb/s。
数据帧长为2000bit。
忽略确认帧长和处理时间。
试
计算下列情况下的信道利用率：
（1）停止等待协议。
（2）连续ARQ协议，Wt=7。
（3）连续ARQ协议，Wt＝127。
（4）连续ARQ协议，Wt＝255。
答：
使用卫星信道端到端的传输延迟是250ms270ms,
以1Mb/s发送，2000bit长的帧的
发送时间是2000bit/（1Mb/s）=2ms。
若用t=0表示开始传输时间，那么在t=2ms，第一帧发
送完毕。
t=252ms，第一帧完全到达接收方。
t=254ms，对第一帧的确认帧发送完毕。
t=504ms
时带有确认的帧完全到达发送方。
因此周期是542ms。
如果在504ms内可以发送k个帧（每
个帧的发送用2ms时间），则信道利用率是2k/504，因此，
（1）停止等待协议，k=1,2/504=1/252
（2）W=7，14/504=7/252（3）W=127，254/504=127/252（4）W=255，2W=510>504，故信
道利用率为1。
PPP协议的主要特点是什么？
它适用在什么情况下？
答：
点对点协议PPP,它有三个组成部分:
（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法.
（2）一个用来建立,配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP.
（3）一套网络控制协议NCP,支持不同的网络层协议.
点对点协议PPP适用于在PSTN拨号的情况
习题有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，传输600MB需要24.3天
（=600×1048576×8=5033164800bit）。
若用33.6Kb/s速率传送，则需时间1.73天。
比托人乘
火车捎去要慢，且更贵。
习题2
56kb/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？
答：
56Kb/s的调制解调器主要用于用户与ISP的通信，这时从用户到ISP之间只需经过
一次A/D转换，比两个用户之间使用的33.6Kb/s调制解调器的量化噪声要小，所以信噪比进
一步提高。
虽然33.6Kb/s调制解调器的速率基本已达到香农的信道极限传输速率，但是56Kb/s
的调制解调器的使用条件不同，它提高了信噪比，它没有突破香农极限传输速率的公式。
56Kb/s的调制解调器的使用条件是ISP也使用这种调制解调器（这里是为了进行数字信号不
同编码之间的转换，而不是数模转换），并且在ISP与电话交换机之间是数字信道。
若ISP使
用的只是33.6Kb/s调制解调器，则用户端的56Kb/s的调制解调器会自动降低到与33.6Kb/s
调制解调器相同的速率进行通信。
313
第四章
403
03作为中间系统。
转发器、网桥、路由器和网关有何区别？
答：
转发器：
是物理层中间设备。
主要作用是在物理层中实现透明的二进制比特复制，以补偿信号衰减。
网桥：
是数据链路层的中间设备。
主要作用是根据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。
路由器：
网络层的中间设备。
作用是在互连网中完成路由选择的功能。
网关：
网络层以上的中间系统。
作用是在高层进行协议的转换以连接两个不兼容的系统。
404
6-04试简单说明下列协议的作用：
IP、ARP、RARP和ICMP。
答：
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。
ARP协议：
完成IP地址到MAC地址的映射。
RARP：
使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。
ICMP：
允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
从而提高IP数据报交付成功的机会。
406
试根据IP地址的规定，计算出表中的各项数据。
10Netid
Hostid
1110组播地址
110Netid
Hostid
11110保留为今后使用
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网络类别最大网络数第一个可用的网络号最后一个可用的网络号每个网络中的最大主机数
A126112616777214
B16384128.0191.2
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