计算机网络基础12345.docx
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计算机网络基础12345
计算机网络基础
要求：
一、独立完成，下面已将五组题目列出，请任选一组题目作答，满分100分；
二、答题步骤：
1.使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）；
2.在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答；答题纸上全部信息要求手写，包括中心、学号、姓名、科目、答题组数等基本信息和答题内容，请写明题型、题号；
三、提交方式：
请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word
文档中上传（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰；
1.上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”
2.文件容量大小：
不得超过10MB。
提示：
未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以0分记！
题目如下：
第一组：
一、计算题（20分）
1.一个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。
试问发送窗口是多少？
答：
设发送窗口为X字节，假定一次最大发送量等于窗口值，那么，每发送一次都得停下来等待得到本窗口的确认，以得到新的发送许可，这样发送时延为8*x/（256*103） 秒。
往返时延 =128*2=256ms。
总时延 = 往返时延+发送时延 =256*10-3+8*X/（256*103） 秒
吞吐量应为：
8*X/总时延 =8*X/（256*10-3+8*X/（256*103））=120*103
所以：
X=7228 字节
二、论述题（40分）
1．简要说明电路交换和存储器转发交换这两面种交换方式，并加以比较。
答：
电路交换是一种直接的交换方式，它为一对需要进行通信的装置（站）之间提供一条临时的专用通道，即提供一条专用的传输通道，即可是物理通道又可是逻辑通道（使用时分或频分复用技术）。
这条通道是由节点内部电路对节点间传输路径经过适当选择、连接而完成的，由多个节点和多条节点间传输路径组成的链路，例如，目前公用电话网广泛使用的交换方式是电路交换。
存储转发交换方式又可以分为报文存储转发交换与报文分组存储转发交换，报文分组存储转发交换方式又可以分为数据报与虚电路方式。
分组交换属于“存储转发”交换方式，但它不像报文交换那样以报文为单位进行交换、传输，而是以更短的、标准的“报文分组”（packet）为单位进行交换传输。
分组经过通信网络到达终点有2种方法：
虚电路和数据报。
与电路交换相比，报文交换方式不要求交换网为通信双方预先建立，条专用的数据通路，因此就不存在建立电路和拆除电路的过程
三、简答题（每小题20分，共40分）
1.简述脉码调制过程。
答：
连续时间幅度地模拟信号，经PAM取样后，变为离散时间连续幅度地信号，pam经过量化后，变为离散时间离散信号（pcm），对离散信号进行编码，最后得到数字数据。
2.请写出OSI七层模型，并简述其功能。
答：
物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。
物理层：
透明传输比特流
数据链路层：
相邻节点地无差错数据传输并形成帧
网络层：
路由选择 传输层：
端到端的连接
会话层：
保持会话的同步
表示层：
数据的加密、转换和压缩
应用层：
抽象的网络虚拟终端。
第二组：
一、计算题（20分）
1.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
，因此，最短帧是10000位或1250字节长
二、论述题（40分）
1．局域网的主要特点是什么，一个工作在多用户系统下的小型计算机，也基本上能完成局域网所能做的工作，二者相比局域网的优点在于什么？
答：
常见的局域网拓扑结构网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做"拓扑结构"，通俗地讲这些网络设备如何连接在一起的。
目前常见的网络拓扑结构主要有以下四大类：
（1）星型结构
（2）环型结构（3）总线型结构（4）星型和总线型结合的复合型结构下面我们分别对这几种网络拓朴结构进行一一介绍。
1.星型结构这种结构是目前在局域网中应用得最为普遍的一种，在企业网络中几乎都是采用这一方式。
星型网络几乎是Ethernet（以太网）网络专用，它是因网络中的各工作站节点设备通过一个网络集中设备（如集线器或者交换机）连接在一起，各节点呈星状分布而得名。
这类网络目前用的最多的传输介质是双绞线，如常见的五类线、超五类双绞线等。
这种拓扑结构网络的基本特点主要有如下几点：
（1）容易实现：
它所采用的传输介质一般都是采用通用的双绞线，这种传输介质相对来说比较便宜，如目前正品五类双绞线每米也仅
1.5元左右，而同轴电缆最便宜的也要2.00元左右一米，光缆那更不用说了。
这种拓扑结构主要应用于IEEE802.2、IEEE802.3标准的以太局域网中；
（2）节点扩展、移动方便：
节点扩展时只需要从集线器或交换机等集中设备中拉一条线即可，而要移动一个节点只需要把相应节点设备移到新节点即可，而不会像环型网络那样"牵其一而动全局"；（3）维护容易；一个节点出现故障不会影响其它节点的连接，可任意拆走故障节点；（4）采用广播信息传送方式：
任何一个节点发送信息在整个网中的节点都可以收到，这在网络方面存在一定的隐患，但这在局域网中使用影响不大；（5）网络传输数据快：
这一点可以从目前最新的1000Mbps到10G以太网接入速度可以看出。
其实它的主要特点远不止这些，但因为后面我们还要具体讲一下各类网络接入设备，而网络的特点主要是受这些设备的特点来制约的，所以其它一些方面的特点等我们在后面讲到相应网络设备时再补充。
2.环型结构这种结构的网络形式主要应用于令牌网中，在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的，最后形成一个闭环，整个网络发送的信息就是在这个环中传递，通常把这类网络称之为"令牌环网"。
这种拓扑结构的网络主要有如下几个特点：
（1）这种网络结构一般仅适用于IEEE802.5的令牌网（Tokenringnetwork），在这种网络中，"令牌"是在环型连接中依次传递。
所用的传输介质一般是同轴电缆。
（2）这种网络实现也非常简单，投资最小。
可以从其网络结构示意图中看出，组成这个网络除了各工作站就是传输介质--同轴电缆，以及一些连接器材，没有价格昂贵的节点集中设备，如集线器和交换机。
但也正因为这样，所以这种网络所能实现的功能最为简单，仅能当作一般的文件服务模式；（3）传输速度较快：
在令牌网中允许有16Mbps的传输速度，它比普通的10Mbps以太网要快许多。
当然随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度也得到了极大提高，目前普遍都能提供100Mbps的网速，远比16Mbps要高。
（4）维护困难：
从其网络结构可以看到，整个网络各节点间是直接串联，这样任何一个节点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。
另一方面因为同轴电缆所采用的是插针式的接触方式，所以非常容易造成接触不良，网络中断，而且这样查找起来非常困难，这一点相信维护过这种网络的人都会深有体会。
（5）扩展性能差：
也是因为它的环型结构，决定了它的扩展性能远不如星型结构的好，如果要新添加或移动节点，就必须中断整个网络，在环的两端作好连接器才能连接。
3.总线型结构这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连，它所采用的介质一般也是同轴电缆（包括粗缆和细缆），不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的，如后面我们将要讲的ATM网、CableModem所采用的网络等都属于总线型网络结构。
这种结构具有以下几个方面的特点：
（1）组网费用低：
从示意图可以这样的结构根本不需要另外的互联设备，是直接通
（2）这种网络因为各节点是共用总线带宽的，所以在传输速度上会随着接入网络的用户的增多而下降，属于计算机网络以太网的工作类型，例如用户的计算机）的连接器常用插针形式，用来连接DTE与数据通信网络的设备，过一条总线进行连接，所以组网费用较低；
（2）这种网络因为各节点是共用总线带宽的，所以在传输速度上会随着接入网络的用户的增多而下降。
三、简答题（每小题20分，共40分）
1.简述CSMA/CD机理。
答：
CSMA/CD载波监听/冲突检测，属于计算机网络以太网的工作类型，即在总线上不段的发出信号去探测线路是否空闲，如果不空闲则随机等待一定时间，在继续探测。
直到发出型号为止。
CSMA/CD工作原理：
在Ethernet中，传送信息是以“包”为单位的，简称信包。
在总线上如果某个工作站有信包要发送，它在向总线上发送信包之前，先检测一下总线是“忙”还是“空闲”，如果检测的结果是“忙”，则发送站会随机延迟一段时间，再次去检测总线，若这时检测总线是“空闲”，这时就可以发送信包了。
而且在信包的发送过程中，发送站还要检测其发到总线上的信包是否与其它站点的信包产生了冲突，当发送站一旦检测到产生冲突，它就立即放弃本次发送，并向总线上发出一串干扰串（发出干扰串的目的是让那些可能参与碰撞但尚未感知到冲突的结点，能够明显的感知，也就相当于增强冲突信号），总线上的各站点收到此干扰串后，则放弃发送，并且所有发生冲突的结点都将按一种退避算法等待一段随机的时间，然后重新竞争发送。
从以上叙述可以看出，CSMA/CD的工作原理可用四个字来表示：
“边听边说”，即一边发送数据，一边检测是否产生冲突。
2．物理层的接口有哪个个方面的特性，各包含些什么内容？
答：
物理层的接口包含4个特性：
1．机械特性
也叫物理特性，指明通信实体间硬件连接接口的机械特点，如接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。
这很像平时常见的各种规格的电源插头，其尺寸都有严格的规定。
已被ISO标准化了的DCE接口的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。
DTE（DataTerminalEquipment，数据终端设备，用于发送和接收数据的设备，例如用户的计算机）的连接器常用插针形式，其几何尺寸与．DCE（DataCircuit-terminatingEquipment，数据电路终接设备，用来连接DTE与数据通信网络的设备，例如Modem调制解调器）连接器相配合，插针芯数和排列方式与DCE连接器成镜像对称。
2．电气特性
规定了在物理连接上，导线的电气连接及有关电路的特性，一般包括：
接收器和发送器电路特性的说明、信号的识别、最大传输速率的说明、与互连电缆相关的规则、发送器的输出阻
抗、接收器的输入阻抗等电气参数等。
3．功能特性
指明物理接口各条信号线的用途（用法），包括：
接口线功能的规定方法，接口信号线的功能分类--数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线4类。
4．规程特性
指明利用接口传输比特流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序，包括事件的执行顺序和数据传输方式，即在物理连接建立、维持和交换信息时，DTE/DCE双方在各自电路上的动作序列。
第三组：
一、计算题（20分）
1.一个二进制文件共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？
二、论述题（40分）
1、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。
三、简答题（每小题20分，共40分）
1.常用的数据交换技术有那些并说明其特点。
2.简述代理服务器的主要功能。
第四组：
一、计算题（20分）
1.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250ms-270ms,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。
二、论述题（40分）
1．IP地址的结构是怎样的？
IP地址有几种？
特殊的IP地址有哪些？
IP地址分类：
1）A类地址
A类地址网络号的第一位为0，其余的7位可以分配。
因此A类地址共分为大小相同的128块，每一块的netID不同。
第一块覆盖的地址为：
0.0.0.0~0.255.255.255（netID=0）
第二块覆盖的地址为：
1.0.0.0~1.255.255.255（netID=1）
最后一块覆盖的地址为：
127.0.0.0~127.255.255.255（netID=127）但是，第一块和最后一块地址做特殊用途，netID=10的10.0.0.0~10.255.255.255用于专用的地址，其余的125块可指派给一些机构。
因此能够得到A类地址的机构只有125个。
每个A类网络可以分配的主机号hostID可以是224-2=16777214个。
主机号为全0和全1的两个地址保留。
A类地址覆盖范围：
1.0.0.0~127.255.255.255
2）B类地址
B类地址的前两位为10，其余14位可以分配，可以分配的网络号为214=16384.B类地址的主机号长度为16位，因此每个B类网络可以有216=65535个主机号。
主机号为全0和全1的两个地址保留。
实际上一个B类ＩＰ地址允许分配的主机号为65534个
B类地址覆盖范围：
128.0.0.0~191.255.255.255
3）C类地址
C类IP地址前三位为110，其余的21位可以分配，可分配的C类网络号为221=2097152.主机号长度为8位，因此每个C类网络的主机号最多为28=256个。
主机号为全0和全1的两个地址保留。
实际上一个C类ＩＰ地址允许分配的主机号为254个
C类地址覆盖范围：
192.0.0.0~223.255.255.255
4）D类IP地址
D类IP地址不标识网络，地址覆盖范围为：
224.0.0.0~239.255.255.255.D类IP地址用于其他特殊的用途，如多播地址。
5）E类IP地址
E类IP地址暂时保留，地址覆盖范围为：
240.0.0.0~247.255.255.255.E类地址用于某些实验和将来使用
特殊地址形式：
特殊的IP地址包括以下四种类型：
1）直接广播地址
在A类、B类、C类IP地址中，如果主机号全是1，那么这个地址为直接广播地址，路由器将这个分组以广播方式发送给特定网络的所有主机
2）受限广播地址
32位网络号与主机号全1的IP地址（255.255.255.255）为受限广播地址。
它是用来将一个分组以广播的方式发送给本网络中的所有主机，路由器接到目的地址为全1的分组时，不向外转发该分组，而是在网络内部已广播方式发送给全部主机
3）“这个网络上的特定主机”地址
在A类、B类、C类IP地址中，如果网络号是全0（如0.0.0.25），该地址是这个网络上的特定主机地址。
路由器接到这样的分组时，不向外转发该分组，而是直接交付给本网络中主机号为25的主机
4）回送地址
A类IP地址中127.0.0.0是回送地址，它是一个保留地址。
回送地址用于网络软件测试和本地进程间通信。
TCP/IP规定：
网络号为127的分组不能出现在任何网络中，主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息
专用IP地址：
三、简答题（每小题20分，共40分）
1.简述网桥的地址自学习过程
答：
网桥的学习过程是这样的。
启动时，没有关于网络的任何信息。
当有数据到达时，他会查询自己的转发表，如果表中有目的地址和端口的信息，那么就通过这个端口把数据转发；如果没有这个信息，那么就把这个数据包广播到除了源端口以外的所有端口，目的主机收到广播后，就会把自己的MAC地址送回给网桥，网桥就知道了这个设备在这个端口上，并且把这个信息记录到转发表。
这就是他的学习过程。
2.简述脉码调制过程。
答：
主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样,使其离散化,同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化,同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值，以实现话音数字化。
PCM编码的最大的优点就是音质好，最大的缺点就是体积大。
我们常见的AudioCD就采用了PCM编码，一张光盘的容量只能容纳72分钟的音乐信息。
第五组：
一、计算题（20分）
1.设TCP使用的最大窗口为64ＫＢ，即64×1024字节，而传输信道的带宽可认为是不受限制的。
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？
解：
10毫秒×2=20毫秒
每20毫秒可以发送一个窗口大小的交通量，每秒50个窗口（1000毫秒÷20毫秒=50）
65535×8×50=26.214Mbps
26.214Mbps÷1000Mbbps≈2.6%
所以，最大吞吐率是26.214Mbps，线路效率约为2.6%。
二、论述题（40分）
1．TCP协议是面向连接的，但TCP使用的IP协议却是无连接的。
这两种协议都有哪些主要的区别？
答：
TCP是面向连接的，但TCP所使用的网络则可以是面向连接的（如X.25网络），但也可以是无连接的（如现在大量使用的IP网络）。
选择无连接网络就使得整个的系统非常灵活，当然也带来了一些问题。
下面是TCP和IP向上提供的功能和服务的比较。
TCP提供的IP提供的
面向连接服务字节流接口有流量控制有拥塞控制保证可靠性无丢失无重复按序交付无连接服务IP数据报接口无流量控制无拥塞控制不保证可靠性可能丢失可能重复可能失序
显然，TCP提供的功能和服务要比IP所能提供的多得多。
这是因为TCP使用了诸如确认、窗口通知、计时器等机制，因而可以检测出有差错的报文、重复的报文和失序的报文。
三、简答题（每小题20分，共40分）
1.简述计算机网络和分布式系统的关系和区别。
答：
计算机网络与分布式系统的区别主要表现在：
分布式操作系统与网络操作系统的设计思想是不同的，因此它们的结构、工作方式与功能也是不同的。
分布式系统与计算机网络的主要区别不在它们的物理结构上，而是在高层软件上。
分布式系统是一个建立在网络之上的软件系统，这种软件保证了系统高度的一致性与透明性。
分布式系统的用户不必关心网络环境中资源分布情况，以及连网计算机的差异，用户的作业管理与文件管理过程是透明的。
计算机网络为分布式系统研究提供了技术基础，而分布式系统是计算机网络技术发展的高级阶段。
计算机网络与分布式系统的区别主要表现在：
分布式操作系统与网络操作系统的设计思想是不同的，因此它们的结构、工作方式与功能也是不同的。
分布式系统与计算机网络的主要区别不在它们的物理结构上，而是在高层软件上。
分布式系统是一个建立在网络之上的软件系统，这种软件保证了系统高度的一致性与透明性。
分布式系统的用户不必关心网络环境中资源分布情况，以及连网计算机的差异，用户的作业管理与文件管理过程是透明的。
计算机网络为分布式系统研究提供了技术基础，而分布式系统是计算机网络技术发展的高级阶段。
2.请写出OSI七层模型，并简述其功能。
答：
OSI的7层从上到下分别是：
7应用层;6表示层;5会话层;4传输层;3网络层;2数据链路层;1物理层.
（1）应用层：
与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。
例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。
但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。
示例：
telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。
（2）表示层：
这一层的主要功能是定义数据格式及加密。
例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。
如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。
如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。
在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。
示例：
加密，ASII等。
（3）会话层：
他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。
示例：
RPC，SQL等。
（4）传输层：
这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。
示例：
TCP，UDP，SPX。
（5）网络层：
这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。
为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。
示例：
IP,IPX等。
（6）数据链路层：
他定义了在单个链路上如何传输数据。
这些协议与被讨论的歌种介质有关。
示例：
ATM，FDDI等。
（7）物理层：
OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。
连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。
物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。
示例：
Rj45，802.3等。
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