计算机网络各章重点及相应的练习题.docx

计算机网络各章重点及相应的练习题.docx

《计算机网络各章重点及相应的练习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络各章重点及相应的练习题.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计算机网络各章重点及相应的练习题

第一单元概述

1、因特网的组成 ：

从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：

（1） 边缘部分 ：

 由所有连接在因特网上的主机组成。

这部分是用户直接使用的 用来进行通信（传送数据，音频和视频）和资源共享。

（2） 核心部分  由大量网络和连接这些网络的路由器组成。

这部分是为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）

2．通信方式通常可划分为两大类：

（1）客户服务器方式（C/S 方式）   客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。

 所面述的是进程之间服务与被服务的关系。

 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

（2）对等方式（P2P 方式） 对等连接是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。

两者的相同点与区别：

对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。

前者严格区分服务和被服务者，后者无此区别。

后者实际上是前者的双向应用。

3．不同作用范围的网络类别：

从大到小：

广域网WAN，局域网LAN，城域网MAN，个人区域网PAN

4．“带宽”本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫。

网络带宽表示在单位时间内网络中的某一点的到另一点所能通过的“最高数据率”。

单位是“比特每秒”，或 b/s （bit/s）。

5．发送时延：

是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。

发送时延=数据帧长度（b）

发送速率（b/s）

传播时延：

是电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。

传播时延=信道长度（m）

电磁波在信道上的传播速率（m/s）

例题1-17  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。

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。

（2） 数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。

 从上面的计算中可以得到什么样的结论？

 解：

（1）发送时延：

ts=107/105=100s 传播时延tp=106/（2×108）=0.005s 

（2）发送时延ts =103/109=1µs 传播时延：

tp=106/（2×108）=0.005s

6．总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

7．往返时延RTT

8．即网络协议，简称为协议：

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定

9．网络协议的组成要素:

a.语法：

 数据与控制信息的结构或格式 。

b.语义：

 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

c.同步：

事件实现顺序的详细说明。

10．网络的体系结构：

计算机网络的各层及其协议的集合

11.OSI的七层协议：

物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，

表示层，应用层。

TCP/IP的四层协议：

网络接口层，网际层IP，运输层，应用层。

五层协议：

物理层，数据链路层，网络层，运输层，应用层。

12、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：

端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。

（2）报文交换：

无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。

（3）分组交换：

具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。

13.OSI模型与TCP/IP协议的比较?

不同与相同点。

OSI参考模型和TCP/IP参考模型之共同点

1）都是基于独立的协议栈的概念；

2）它们的功能大体相似，在两个模型中，传输层及以上的各层都是为了通信的进程提供点到点、与网络无关的传输服务；

3）OSI参考模型与TCP/IP参考模型传输层以上的层都以应用为主导。

OSI参考模型与TCP/IP参考模型的主要差别

1）TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部门。

但ISO最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起。

2）TCP/IP一开始就对面向连接各无连接并重，而OSI在开始时只强调面向连接服务。

3）TCP/IP有较好的网络管理功能，而OSI到后来才开始这个问题，在这方面两者有所不同。

14.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。

第二章物理层

1、数据通信系统划分为三部分：

源系统功能发送数据

传输系统功能传输数据

目的系统功能接收数据

2最基本的带通调制方法：

调幅（AM），调频（FM），调相（PM）。

3奈氏准则：

理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W 码元/秒 ，W 是理想低通信道的带宽，单位为赫（Hz）  即每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒  2  个码元。

  理想带通矩性信道的最高码元传输速率 = W 码元/秒 

例题：

2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。

如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）?

答：

C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s

4香农公式：

信道的极限信息传输速率 C 可表达为  C = W log2（1+S/N）  b/s  

W 为信道的带宽（以 Hz 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  

香农公式表明 ：

信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。

例题：

2-09 用香农公式计算一下，假定信道带宽为为3100Hz，最大信道传输速率为35Kb/ｓ，那么若想使最大信道传输速率增加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再增大到十倍，问最大信息速率能否再增加２０％？

答：

C = W log2（1+S/N）  b/s-àSN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1 

SN2=2*（C2/W）-1=2*（1.6*C1/w）-1=2*（1.6*35000/3100）-1 SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。

 C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2） C3/C2=18.5% 

如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加18.5%左右

5信噪比（dB）=10log（S/N）（dB）

例题：

2-08 假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据（无差错传输），试问这个信道应具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示？

这个结果说明什么问题？

） 

答：

C=Wlog2（1+S/N）（b/s） 

W=3khz，C=64khz----àS/N=64.2dB    是个信噪比要求很高的信源

6导向传输媒体：

双绞线 同轴电缆 光缆 

非导向传输媒体：

短波通信无线电波通信，微波等

7信道复用技术分为：

频分复用（波分复用WDM属于频分复用）FDM，

时分复用TDM，码分复用CDM

补充：

码分多址CDMA例题2-16 共有4个站进行码分多址通信。

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S：

（－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是0还是1？

解：

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

8脉码调制体制PCM：

采样，量化，编码三大步骤

9宽带接入技术：

DSL 就是数字用户线的缩写。

xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。

下线带宽比上线带宽大得多。

xDSL 技术就把 0~4 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

 ADSL （非对称数字用户线   ）：

ADSL 的极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系（用户线越细，信号传输时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。

第三单元数据链路层

1、PDU协议数据单元

2、 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别?

链路（link）是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

 一条链路只是一条通路的一个组成部分。

数据链路（data link） 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。

若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，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。

3、数据链路层协议三个基本问题：

封装成帧，透明传输，差错检测（CRC循环冗余检测）。

最大传送单元MTU

CRC循环冗余检测例题：

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。

4、点对点协议ppp属于链路层，是不可靠的传输协议，只支持全双工链路。

ppp协议的特点：

1、简单——这是首要的要求；2、封装成帧 ；3、透明性 ；

4、多种网络层协议 ；5、多种类型链路 ；6、差错检测 ；7、检测连接状态 ;

8、最大传送单元 ；9、网络层地址协商 ：

10、数据压缩协商； 

Ppp不需要的功能：

1、纠错；2、流量控制；3、多点线路；4、半双工或单工链路

PPP 协议的状态图     功能：

鉴别、地址分配

PPP 协议有三个组成部分  ：

一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。

链路控制协议 LCP  

网络控制协议 NCP 

5、字节填充

例题：

3-09一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。

试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？

 答：

7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 

          7E    FE 27 7D    7D   65 7D 

5、零比特填充

例题：

3-10        PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。

试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？

若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？

答：

011011111  11111 00 011011111011111000 

0001110111110111110110 000111011111 11111 110 

例题：

1、PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。

试问经过零比特填充后变成怎样的比特串?

若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串?

答案：

（1） 011011111011111000

（2） 000111011111-11111-110

6、适配器的作用——指的是网卡

例题：

3-03        网络适配器的作用是什么?

网络适配器工作在哪一层?

答：

适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件 网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层） 

7、CSMA/CD载波监听多点接入/碰撞检测的缩写

CSMA/CD协议：

先听先发，忙则等待；边发边听，冲突则停；强化干扰，随机等待；

SMA/CD协议主要解决两个问题：

一是各站点如何访问共享介质；

二是如何解决同时访问造成的碰撞

8、重传次数K

以太网规定了最短有效帧长为 64 字节

帧长为 L （bit），数据发送速率为 C （b/s），因而帧的发送时间为 L/C = T0 （s）。

 3-20        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10*10^-6/1*10^-9=10000,因此，最短帧是10000位或1250字节长

例题：

-22        假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r=100。

试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？

如果是100Mb/s的以太网呢？

答：

对于10mb/s的以太网，以太网把争用期定为51.2微秒，要退后100个争用期，等待时间是51.2（微秒）*100=5.12ms 

对于100mb/s的以太网，以太网把争用期定为5.12微秒，要退后100个争用期，等待时间是5.12（微秒）*100=512微秒

补充例题：

2、设某单总线LAN,总线长度为1000米,数据率为10Mbps,数字信号在总线上的传输速度2C/3（C为光速3*108m/s）,则每个信号占据的介质长度为     米. 

当CSMA/CD访问时,如只考虑数据帧而忽略其他一切因素,则最小时间片的长度为    us,最小帧长度是     位?

（1）答：

2c/3=2*3*108/3=2*108 （m/s）1000米所需时间为T=1000/2*108=5*10-6秒，T时间内可传输多少位呢？

5*10-6 *10*106=50bit，则1000米上有50位，1位占据的介质长度为20米

（2）答：

最小时间片的长度=2*传播时延=2*T=10-5秒=10us（3）答：

最短数据帧长（bit） /数据传输速率（Mbps） ＝ 2T  则：

最短数据帧长=数据传输速率×2T =10×106×10-5=100（b）

（3）、在最小帧的长度为512bit，传输速率为100Mb/s，电磁波在电缆中的传播速率为200m/us。

局域网的最大覆盖半径为 512  m。

9、硬件地址：

在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址 。

由48位，16进制的数字组成的地址。

10、透明网桥：

在数据链路层扩展局域网是使用网桥。

网桥工作在数据链路层，它根据 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。

802.11 就使用 CSMA/CA 协议

（1） 透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。

“透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的 

 透明网桥使用了生成树算法 ：

为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。

算法选择一个网桥作为生成树的根，然后以最短路径为依据，找到树上的每一个结点 

（2）源路由网桥发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中 

（3）多端口网桥—以太网交换机 :

以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。

交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据 

例题3-32 图3-35表示有五个站点分别连接在三个局域网上，并且用网桥B1和B2连接起来。

每一个网桥都有两个接口（1和2）。

在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。

以后有以下各站向其他的站发送了数据帧：

A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A。

试把有关数据填写在表3-2中。

发送的帧 B1的转发表 B2的转发表 B1的处理 B2的处理：

地址 接口 地址 接口 （转发？

丢弃？

登记？

） （转发？

丢弃？

登记？

） 

A→E A 1 A 1 转发，写入转发表 转发，写入转发表

 C→B C 2 C 1 转发，写入转发表 转发，写入转发表

 D→C D 2 D 2 写入转发表，丢弃不转发 转发，写入转发表

 B→A B 1     写入转发表，丢弃不转发 接收不到这个帧

11、.虚拟局域网VLAN

第四单元网络层

1、网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。

与 IP 协议配套使用的还有四个协议：

地址解析协议 ARP ；逆地址解析协议 RARP ；网际控制报文协议 ICMP ；

   网际组管理协议 IGMP；OSPF 

2、物理层中继系统：

转发器（repeater）。

数据链路层中继系统：

网桥或桥接器（bridge）。

网络层中继系统：

路由器（router）。

 网络层以上的中继系统：

网关（gateway）。

3、网际控制报文协议 ICMP

ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。

4、IP数据报的格式 

生存时间（8 位）记为 TTL （Time To Live），这是为了限制数据报在网络中的生存时间，其单位最初是秒，但为了方便，现在都用“跳数”作为 TTL 的单位。

数据报每经过一个路由器，TTL 值就减 1。

首部检验和（16 位）字段只检验数据报的首部不包括数据部分。

这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。

5、如以这种方式表示：

A类网络的IP地址范围为1.0.0.1-127.255.255.254；

B类网络的IP地址范围为：

128.1.0.1-191.255.255.254；

C类网络的IP地址范围为：

192.0.1.1-223.255.255.254.

例题：

10.试辨认以下IP地址的网络类别。

（1）128.36.199.3    

（2）21.12.240.17   （3）183.194.76.253     

（4）192.12.69.248 （5）89.3.0.1        （6）200.3.6.2 

（2）和（5）是A类,

（1）和（3）是B类,（4）和（6）是C类.

6、在路由表中，对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，下一跳地址）

例题：

20.设某路由器建立了如下路由表：

目的网络          子网掩码            下一跳 

128.96.39.0      255.255.255.128      接口m0 

128.96.39.128    255.255.255.128     接口m1 

128.96.40.0      255.255.255.128      R2 

192.4.153.0      255.255.255.192      R3 

*（默认）         ——             R4 

 现共收到5个分组，其目的地址分别为：

（1）128.96.39.10 

（2）128.96.40.12

 （3）128.96.40.151（4）192.153.17 （5）192.4.153.90

（1）分组的目的站IP地址为：

128.96.39.10。

先与子网掩码255.255.255.128相与，得128.96.39.0，可见该分组经接口0转发。

（2）分组的目的IP地址为：

128.96.40.12。

①  与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，不等于128.96.39.0。

 ②  与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，经查路由表可知，该项分组经R2转发。

（3）分组的目的IP地址为：

128.96.40.151，与子网掩码255.255.255.128相与后得128.96.40.128，与子网掩码255.255.255.192相与后得128.96.40.128，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。

（4）分组的目的IP地址为：

192.4.153.17。

与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。

与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.0，经查路由表知，该分组经R3转发。

（5）分组的目的IP地址为：

192.4.153.90，与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。

与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.64，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。

7、从路由算法的自适应性考虑 

静态路由选择策略——即非自适应路由选择，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。

动态路由选择策略——即自适应路由选择，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。

8、IGP 内部网关协议：

在一个自治系统内部使用的路由选择协议。

 EGP 外部网关协议：

若源主机和目的主机处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。

9、RIP：

路由信息协议，是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议

OSPF：

基于链路协议

BGP：

基于路径协议

10、路由聚合例题：

26.有如下的4个/24地址块，试进行最大可能性的聚会。

212.56.132.0/24 212.56.133.0/24 212.56.134.0/24 212.56.135.0/24 

 212=（11010100）2，56=（00111000）2 132=（10000100）2，

 133=（10000101）2 134=（10000110）2， 135=（10000111）2 

所以共同的前缀有22位，即11010100 00111000 100001，聚合的CIDR地址块是：

212.56.132.0/22

11、多播使用组地址—— IP 使用 D 类地址支持多播。

多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址。

12、VPN 虚拟专用网：

通过一个公用网络建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。

 NAT 网络地址转换：

将私有（保留）地址转化为合法IP地址的转换技术,被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。

原因很简单，NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络