计算机网络课后答案谢希仁.docx
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计算机网络课后答案谢希仁
《计算机网络》第五版课后习题解答
第一章概述
1-2试简述分组交换的特点
答：
在分组交换网络中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组形式传送。
如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。
每个分组包含用户数据的一部分加上一些控制信息。
控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。
在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后传递给下一结点。
分组交换网的主要优点：
①高效。
②灵活。
③迅速。
④可靠。
缺点：
分组在节点转发时因排队而造成一定的延时;分组必须携带一些控制信息而产生额外开销;
1-14计算机网络有哪些常用的性能指标？
答：
1.速率
比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
Bit来源于binarydigit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的
一个1或0。
速率即数据率（datarate）或比特率（bitrate）是计算机网络中最重要的一个性能指标。
速
率的单位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s等。
速率往往是指额定速率或标称速率。
2.带宽
“带宽”（bandwidth）本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s
（bit/s）。
3.吞吐量
吞吐量（throughput）表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能
够通过网络。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4.时延
传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
5.时延带宽积
6.往返时间RTT
7.利用率
1-19、长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20字节的TCP首部。
再交给
网络层传送，需加上20字节的IP首部。
最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和
尾部18字节。
试求数据的传输效率。
若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？
答：
数据长度为100字节时
传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3%
数据长度为1000字节时，
传输效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5%
1-21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。
1-24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。
《计算机网络》第五版课后习题解答
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应用层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
图1-1五层协议的体系结构
各层的主要功能：
（1）应用层
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。
第二章物理层
2-01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，而专注于完成本曾的协议与服务。
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锁采用。
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心的物理层协议，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。
2-02规程与协议有什么区别？
答：
在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程”（procedure），后来具有
体系结构的计算机网络开始使用“协议”（protocol）这一名词，以前的“规程”其实就是
“协议”，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程”。
2-03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。
计算机调制解调器调制解调器计算机
数字比特流模拟信号模拟信号数字比特流
正文正文
源点发送器传输系统接收器终点
输入
信息
输入
数据
发送的
信号
接收的
信号
输出
数据
输出
信息
源系统传输系统目的系统
数据通信系统
数据通信系统的模型
公用电话网
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终点：
终点设备从接收器获取传送过来的信息。
2-04试解释以下名词：
数据、信号、模拟数据、模拟信号、基带信号、带通信号、数字数
据、数字信号、码元、单工通信、半双工通信、全双工通信、串行传输、并行传输。
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。
基带信号：
来自信源的信号。
带通信号：
经过载波调制后的信号。
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。
码元：
在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形
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。
基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。
像计算机输出的代表各种文字或图像文
件的数据信号都属于基带信号。
带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道
中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
2-05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。
2-06数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？
信噪比能否任意提高？
香农公式在数
据通信中的意义是什么？
“比特/秒”和“码元/秒”有何区别？
答：
限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：
（1）在任何信道中，码元传输速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重
的码元间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
（2）由于噪声会使接收端对码元的判决产生错误（1判决为0或0判决为1）。
所以信
噪比要限制在一定范围内。
由香农公式可知，信息传输速率由上限。
信噪比越大，量化性能越好；均匀量化的输出信噪比随量化电平数的增加而提高；非均
匀量化的信号量噪比，例如PCM随编码位数N指数规律增长，DPCM与频率有关等。
但实际
信噪比不能任意提高，都有一定限制。
例如增加电平数会导致接收机的成本提高，制作工艺
复杂等。
香农公式的意义在于：
只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找
到某种方法来实现无差错的传输。
比特/秒是指信息传输速率，每秒钟传送的信息量；码元/秒是码元传输速率，每秒钟传
送的码元个数。
两者在二进制时相等。
在多进制时，信息传输速率要乘以log以2为底的进
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制数等于码元传输速率
2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为2000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：
80000b/s
2-08假定要用3kHz贷款的电话信道传送64kb/s的数据（无差错传输），试问这个信道应
该具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示），这个结果说明什么问题？
答：
S/N=64.2dB是个信噪比很高的信道
2-09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%？
答：
奈氏准则：
每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒2个码元。
香农公式则
表明了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。
根据香农公式，
计算信道的极限信息传输速率C为：
C=log2（1+S/N）b/s;根据公式，可以计算出，信噪比S/N
应增大到100倍。
如果在此基础上将信噪比S/N再增大10倍，最大信息速率只能再增加18.5%
左右。
2-10常用的传输媒体有哪几种？
各有何特点？
答：
常见的传输媒体有以下几种
1.双绞线
双绞线分屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。
由两根相互绝缘的导线组成。
可以传输模拟信号，
也可以传输数字信号，有效带宽达250kHz，通常距离一般为几道十几公里。
导线越粗其通
信距离越远。
在数字传输时，若传输速率为每秒几兆比特，则传输距离可达几公里。
一般用
作电话线传输声音信号。
虽然双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高，但因为其
价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。
2.同轴电缆
同轴电缆分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有绝缘的实心导线外，再
套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。
由于其高带宽（高达300~400Hz）、低误码率、
性能价格比高，所以用作LAN中。
同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不同而
不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上。
3.光导纤维
光导纤维以光纤维载体，利用光的全反向原理传播光信号。
其优点是直径小、质量轻：
传播频带款、通信容量大：
抗雷电和电磁干扰性能好，五串音干扰、保密性好、误码率低。
但光电接口的价格较昂贵。
光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。
4.无线电微波通信
无线电微波通信分为地面微波接力通信和卫星通信。
其主要优点是频率高、频带范围宽、
通信信道的容量大；信号所受工业干扰较小、传播质量高、通信比较稳定；不受地理环境的
影响，建设投资少、见效快。
缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离受到限
制，一般只有50km，隐蔽性和保密性较差；卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信距
离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。
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2-11假定有一种双绞线衰减是0.7db/km,若容许有20db的衰减,试问使用这种双绞线的链
路的工作距离有多长？
如果要使这种双绞线的工作距离增大到100公里，问应该使衰减降
低到多少？
答：
在此频率下可的传输距离=20/0.7≈28.57（km）。
工作距离增大到100公里，衰减应该为20/100=0.2db/m
2-12试计算工作在1200nm到1400nm以及1400到1600之间（波长）的光波的频带宽度。
假定光在光纤中的传播速率为2x10。
8
答：
2x108/1200x10-2x10/1400x10=2.381x10=23.8THZ?
98?
913
2x10/1400x10-2x10/1600x10=1.786x10=17.86THZ
8?
98?
913
2-13为什么要使用信道复用技术？
常用的信道复用技术有哪些？
答：
信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上,以共享信道资源。
在一条传输
介质上传输多个信号,提高线路的利用率，降低网络的成本。
这种共享技术就是多路复用技
术。
频分复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplexing）就是将用于传输信道的总带
宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。
频分复用要求
总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干
扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。
频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时
可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。
时分复用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）就是将提供给整个信道传输信息
的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每
一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。
时分复用技术的特点是时隙事先规
划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。
其优点是时隙分配固定，便于调
节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道
会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。
时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例
子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用，如SDH，ATM，IP和HFC网
络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。
2-14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
答：
FDM（frequencydivisionmultiplexing）频分复用，同一时间同时发送多路信号。
所有的用
户可以在同样的时间占用不同的带宽资源。
TDM（TimeDivisionMultiplexing）时分复用，将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流
地给多个用户使用，每一个时间片由复用的一个用户占用，所有用户在不同时间占用同样的
频率宽度。
STDM（StatisticTimeDivisionMultiplexing）统计时分复用，一种改进的时分复用。
不像
时分复用那样采取固定方式分配时隙，而是按需动态地分配时时隙。
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我不是地豆子14
WDM（WaveDivisionMultiplexing）波分复用，在光信道上采用的一种频分多路敷衍的变种，
即光的频分复用。
不同光纤上的光波信号（常常是两种光波信号）复用到一根长距离传输的
光纤上的复用方式。
DWDM（DenseWaveDivisionMultiplexing）密集波分复用，使用可见光频谱的宽带特征在单
个光纤上同时传输多种光波信号的技术。
DWDM可以利用一根光纤同时传输多个波长，多路
高速信号可以在光纤介质中同时传输，每路信号占用不同波长。
CDMA（CodeWaveDivisionMultiplexing）码分多址，是采用扩频的码分多址技术。
用户可
以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道。
SONET（SynchronousOpticalNetwork）同步光纤网，是以分级速率从155Mb/s到2.5Gb/s
的光纤数字化传输的美国标准，它支持多媒体多路复用，允许声音、视频和数据格式与不同
的传输协议一起在一条光纤线路上传输。
SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字系列指国际标准同步数字系列。
SDH简化了
复用和分用技术，需要时可直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下电
路方便。
STM-1（SynchronousTransferModule）第1级同步传递模块，SDH的基本速率，相当于SONET
体系中的OC-3速率。
OC-48（OpticalCarrier）第48级光载波，是SONET体系中的速率表示，对应于SDH的STM-16
速率，常用近似值2.5Gb/s.
2-15码分CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会相互
干扰？
这种复用方法有何优缺点？
答:
因为用户在使用CDMA通信时，各用户使用经过特殊挑选的不同码型传送信息时，用一个
带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制
并发送出去。
接收端由使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把带宽信
号换成原信息书籍的窄带信号即解扩、以实现信息通信。
各用户之间不会造成干扰。
这种复用方法的优点：
频谱利用率高，容量大；覆盖范围大；有很强的抗干扰能力，其频
谱类似于白噪声，传送的信号不易被敌人发现；采用CDMA可提高通信的话音质量和数据传
输的可靠性，减少对通信的影响；网络成本低；降低手机的平均发射功率等等。
缺点是：
需要为各站分配不同互相正交的码片序列；地域受线路影响，不是每个地方都能用，
安装时间长等。
2-16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
2-17试比较xDSL，HFC以及FTTx接入技术的优缺点。
答：
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。
成本低，易实现，但带宽和质量差异性大。
HFC网的最大的优点具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。
要将现有的450MHz单向传输的有线电视网络改造为750MHz双向传输的HFC网需要相
当的资金和时间。
FTTx（光纤到……）这里字母x可代表不同意思。
可提供最好的带宽和质量、但现阶段线
路和工程成本太大。
2-18为什么ADSL技术中，在不到1MHz的带宽中却可以传递速率高达每秒几个兆比？
答：
靠先进的编码，使得每秒传送一个码元就相当于每秒传送多个比特。
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第三章数据链路层
301
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。
3-02、数据链路层中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：
数据链路层中的链路控制包括以下功能：
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。
数据链路层做成可靠的链路层的优点和缺点：
所谓“可靠传输”就是：
数据链路层的
发送端发送什么，在接收端就收到什么。
这就是收到的帧并没有出现比特差错，但却出现了
帧丢失、帧重复或帧失序。
以上三种情况都属于“出现传输差错”，但都不是这些帧里有“比
特差错”。
“无比特差错”
与“无传输差错”并不是同样的概念。
在数据链路层使用CRC检验，能够实现无比特差
错的传输，但这不是可靠的传输。
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：
络适配器能够对数据的串行和并行传输进行转换,并且能够对缓存数据进行出来,实现
以太网协议,同时能够实现帧的传送和接受,对帧进行封闭等.网络适配器工作在物理层和数
据链路层。
3-04、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：
帧定界使收方能从收到的比特流中准确地区分出一个帧的开始和结束在什么地方；
透明传输使得不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送，因此很重
要；
差错控制主要包括差错检测和差错纠正，旨在降低传输的比特差错率
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