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《数据通信与计算机网络》复习题整理
《数据通信与计算机网络》复习题
（2011年05月）
第一章：
1．*计算机网络的定义和发展过程。
计算机网络定义是：
将地理位置不同并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和通信线路连接起来，以功能完善的网络软件实现网络资源共享的系统。
发展过程：
第一代计算机网络：
以单个计算机为中心，构成面向终端的计算机网络－－－又称为远程联机系统
第二代计算机网络：
计算机网络将多个计算机连接起来构成计算机－计算机网络。
第三代计算机网络：
具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络，称为开放式标准化网络
第四代－网络计算的新时代：
以网络为中心的计算或者以网络为基础的计算。
4．*计算机网络中常用的网络设备有那些？
，它们的作用以及工作原理（网卡、MODEM、中继器、集线器、网桥、交换器、路由器、网关）。
网卡的基本功能有：
连接器、收发器、编码译码器、访问控制、数据缓冲、拆装数据帧、数据转换（串并转换）等
调制解调器（MODEM）：
将数字数据转换成模拟信号送公共电话网传输（调制）。
在接收端将模拟信号转换成数字数据接收（解调）
中继器：
可以物理地再生接收到的信号，再将其发送出去，从而使信号可以传输更远的距离。
集线器（hub）：
可以将一个端口扩展到多个端口，端口可以和计算机或其它的集线器连接。
网桥：
用来连接二个相同或不相同的局域网，工作在OSI模型的数据链路层，实现数据链路层上的协议转换。
路由器：
用来连接二个或二个以上局域网，工作在OSI模型的网络层，实现网络层上的协议转换，可以连接相同类型的网络，也可以连接不同类型的网络。
交换器：
可以根据网络信息构造自己的转发表，做出数据包转发决策。
网关：
网关又称协议转换器，其作用是使处于通信网上采用不同高层协议的主机仍然互相合作，完成各种分布应用。
5．*通信子网和资源子网的概念，为什么要这样分？
通信子网－－完成网络数据传输、转发等通信处理任务
资源子网－－负责全网的数据处理业务
6．*常用的网络拓扑结构有那几种？
它们的典型代表是什么？
星型拓扑 计算机交换机
总线型拓扑 以太网
环型拓扑 令牌环网
树型拓扑
混合型拓扑
网型拓扑
第二章：
1．*计算机网络体系结构和网络协议的概念，以及网络协议的三个要素。
体系结构的概念
计算机网络体系结构精确定义了网络及其组成部分的功能和各部分之间的交互功能
网络协议的概念
为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合就称为网络协议
网络协议主要有三个要素：
语义、语法、定时
3．*OSI基本参考模型的基本概念（三级抽象、七层模型、概念性框架）。
开放系统互连基本参考模型是由国际标准化组织（ISO）制订的，标准化开放式计算机网络层次结构模型，又称ISO’sOSI参考模型
OSI包括了系统结构、服务定义和协议规范三级抽象。
OSI的体系结构定义了一个七层模型。
OSI参考模型并非是具体实现的描述，只是一个为制订标准而提供的概念性框架。
5．*服务原语有那几种？
它们之间的关系是什么？
服务原语划分为四类：
请求、指示、响应、确认。
请求（request）—由服务用户发往服务提供者，请求它完成某项
工作。
（DTE→DCE）
指示（indication）—由服务提供者发往服务用户，指示发生了某些事件。
（DCE→DTE）
响应（response）—由服务用户发往服务提供者，作为对前面发生的指示的响应。
（DTE→DCE）
确认（confirm）—由服务提供者发往服务用户，作为对前面发生的请求进行确认。
（DCE→DTE）
6．*面向连接、面向无连接、以及连接通信的概念和区别。
面向连接服务
1）面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的三个过程
2）面向连接服务在数据传输过程中，各分组不需要携带目的结点的地址
无连接服务
1）在无连接服务中，每个分组都携带完整的目的地址，各分组在系统中是独立传送的，无建立连接的三个过程
2）发送的分组可能经历不同的路径到目的结点,所以,目的结点接收的数据分组可能出现乱序、重复与丢失的现象。
7．*网络的通信协议中，服务类型有那几种？
各个的传送方向和作用是什么？
9．*OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较（异同点）。
OSI参考模型与TCP/IP参考模型的共同之处是：
它们都采用了层次结构的概念，在传输层中二者定义了相似的功能。
但是，二者在层次划分与使用的协议上是很大的区别。
第三章：
1．*物理层的位置、特点和定义。
物理层位于OSI参考模型的最低层，直接面向物理媒体。
特点：
物理层不是指具体的物理设备，也不是指信号传输的物理媒体，而是指在物理媒体之上为上一层提供一个传输原始比特流的物理连接。
物理层传输的是比特流。
物理层的物理连接是有差错的。
物理层为物理连接的建立、维持和拆除提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。
定义：
利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。
2．*DTE和DCE的概念
DTE：
数据终端设备（DataTerminalEquipment）是数据的源或目的，或者二者兼有之。
它具有根据协议来控制数据通信的功能（如计算机、终端等）。
DCE：
数据电路终接设备（DataCommunicationEquipmen-t）是对网络设备的统称，为用户设备提供入网的连接点。
它不是数据的源或目的，也不是二者兼有之。
它不具有根据协议来控制数据通信的功能（如MODEM、网桥等）。
5．*数据通信的几个主要技术指标是什么？
信道的容量和什么有关？
11．*同步的基本方法有那些？
同步的方法：
同步传输——位同步，使接收端对每一位二进制数据都要和发送端保持同步。
外同步法：
接收端的同步信号是由发送端送来的，而不是自己产生的，也不是从信号波形中提取出来的。
自同步法：
发送方将时钟信号和数据信号结合起来一起发送，接收方从数据信息波形中提取同步信号（时钟信号）。
异步传输——群同步，将传输的信息分为若干群，群和群之间不同步，群内各二进制位严格同步。
12．*异步通信的基本原理和编码效率。
异步传输：
又称起止式同步通信，群同步
发送时：
信道上无信号传送时为高电平
在发送信息前先发送1位起始位（低电平）
发送数据位（5-8位），‘0’为低电平，‘1’为高电平
发送校验位（可有可无，有占1位），‘0’为低，‘1’为高电平
发送停止位（占1位，1.5位，2位）高电平
接收方：
在通信前通信双方就数据速率和数据格式协商一致
接收时：
接收方以数据速率的16倍（64倍）频率来采样信号线
如果接收到连续8个低电平（16倍时）就认为接收到起始位
以后每16个采样信号（16倍时）采样一次，接收信息
按数据格式分别接收数据位、校验位和停止位
例如：
发送和接收ASCII码字符‘E“（45H）（7位数据位，偶校验，停止位1位）
发送和接收汉字字符”汉“（BABAH）要采用8位数据位，无校验位，停止位1位
13．*多路复用可以分为那几种？
什么是频分多路？
什么是同步时分复用和异步时分复用？
多路复用可分为：
频分多路复用
时分多路复用
波分多路复用
频分多路复用（FDM）
在物理信道能提供比单个原始信号宽得多的带宽情况下，可将该物理信道的总带宽，分割成若干个与传输的单个信号带宽相同（或略宽一点）的子信道，每个子信道传输一路信号，称为频分多路。
同步时分多路复用：
分配给每个终端数据源的时间片是固定的，不管该终端是否有数据发送，属于该终端的时间片都不能被其它终端占用（如T1载波）
异步时分多路复用：
允许动态地分配时间片；如果某终端无数据发送，其它的终端可以占用该时间片（如ATM网）
14．*T1和E1载波的概念。
T1载波
Bell系统的T1载波使用PCM和TDM技术，使24路声音复用一个信道——同步时分多路复用。
每路声音，每秒8000次采样，间隔时间125μs，采用128个量化级，故用7bit编码，另加1位控制信号（共8位）。
数据速率为193bit/125μs=1.544Mbps
E1载波：
每一帧开始有8bit做同步，中间有8bit做信令，再有30路8位数据，全帧长256位。
数据速率为256bit/125μs=2.048Mbps。
15．*传输延迟时间和传播延迟时间的概念以及应用。
传输延迟时间：
分组的传输时间，即某一点上一个分组（报文）的通过时间。
T=信息长度L/数据速率B。
传播延迟时间：
站到站的信息传播时间，T=距离D/传播速度V。
V的典型值为：
2×108m/s（二十万公里/秒）=200m/μs；
传输和传播延迟时间常用于计算从开始发送到接收完成所需要的时间。
17．*各种交换技术的端到端的延迟。
18．*ATM的特点是什么？
为什么它比X.25具有更高的传输效率？
ATM的特点是进一步简化了网络功能。
ATM网络不参与任何数据链路层功能，将差错控制与流量控制工作都交给终端去做。
ATM交换节点的工作比X．25分组交换网中的节点要简单得多。
ATM节点只做信头的CRC检验，对于信息段的传输差错根本不过问。
ATM节点不做差错控制（信头中根本没有信元的编号），也不参与流量控制，这些工作都留给终端（端系统）去做。
ATM节点的主要工作就是读信头，并根据信头的内容快速地将信元送往要去的地方，这件工作在很大程度上依靠硬件来完成，所以ATM交换的速度非常快，可以和光纤的传输速度相匹配
第四章：
2．*代码多项式的概念，生成多项式的产生、CRC校验码的产生和校验。
代码多项式
任何一个由二进制位串组成的代码都可以和一个只含有0和1两个系数的二进制多项式建立一一对应关系，n位二进制数可以用n-1次的二进制多项式表示。
4．*数据链路层的位置和特点。
位置：
介于物理层和网络层之间，在物理层提供的服务基础上向网络层提供服务。
特点：
将有差错的物理连接改造成无差错的数据链路。
传输的是帧。
基本功能是向网络层提供透明的和可靠的数据传送服务。
数据链路层提供了帧同步功能、差错控制、流量控制和链路管理四大功能。
5．*数据链路层的四种帧同步方法以及如何实现数据透明传送。
字节计数法
用一个特定字符来表示一帧的开始，然后使用一个字段来标明帧的长度，用长度来控制帧的结束。
可以实现数据的透明传输，无需填充。
DEC公司的DDCMP（数字数据通信报文协议）为字节计数法的典型代表。
使用字符填充的首尾定界符法
用特定字符来表示一帧的开始和结束。
为实现数据的透明传送，采用字符填充法。
IBM公司的BSC（二进制同步通信）协议采用该种方法。
使用比特填充的首尾标志法
用特定的标志（01111110）来表示一帧的开始和结束。
用‘0’插入和删除技术来实现数据的透明传送。
ISO的HDLC采用这种方法（IBM的SDLC）。
违法编码法
在物理层采用特定的比特编码方法时采用。
用违法的不可能出现的编码序列作为帧的开始和结束。
如用不可能出现的高—高或低—低电平对作为帧的开始和结束（即没有中间跳变）。
这样不需要填充就可实现数据的透明传送。
6．*链路层实现差错控制的条件是什么？
各有什么作用？
差错控制所需要的条件为：
差错控制编码—用于检测或纠正差错。
反向信道—用于传送反向的反馈信息。
发送方要有缓冲区—用来保存已经发送但未被确认的帧。
超时计时器—发送数据帧时启动计时器，当计时器超时时就认为该帧出错或丢失，需要重新发送。
帧序号—使接收方能区别是新发送的帧，还是已被接收但发送方又重新发来的帧。
7．*数据链路层的协议以及信道利用率。
反馈检测法
信道的利用率（单向）：
U=（L/B）/（2L/B+2R）=L/（2L+2RB）
停等协议
信道利用率U=（L/B）/（L/B+L’/B+2R）
连续重发协议
8．*流量控制的方法有那几种？
各自的原理和内容是什么？
有什么特点
流量控制的方法常用的有两种：
XON/XOFF方案和窗口机制。
XON/XOFF方案
用于面向字符的通信协议中。
使用一对通信控制字符来实现流量控制。
当接收方缓冲区已占3/4或4/5时，接收方向发送方发XOFF字符（DC3：
ASCII码13H），发送方接收到XOFF字符后便暂停发送数据。
当接收方缓冲区中只剩下1/4或1/5时，接收方向发送方发XON字符（DC1：
ASCII码11H），发送方接收到XON字符后，便开始发送数据。
在一次数据传输过程中，XOFF、XON的周期可重复多次，但这些操作对用户来说是透明的。
有二类窗口：
发送窗口和接收窗口
发送窗口：
重发表
重发表是一个连续序号的列表，对应于发送方已发送，但尚未确认的那些帧。
这些等待确认的帧数目的最大限度，被称为链路的发送窗口。
所谓发送窗口就是指示发送方已发送但尚未确认的帧序号队列的界，其上、下界分别称为发送窗口的上、下沿，上、下沿之间的间距称为窗口尺寸。
发送方每次发送一帧后，待确认帧的数目便增加1。
每收到一个确认信息后，待确认帧的数目便减1，当重发表长度计数值，即待确认帧的数目等于发送窗口尺寸时，便停止发送新的帧。
接收窗口：
它指示允许接收帧的序号
9．*窗口机制原理和窗口变化状态图，以及关于窗口的讨论和对信道利用率的影响。
11．*HDLC的帧格式、帧类型（三种帧；N（S）和N（R）等）以及帧的传送过程。
HDLC的帧格式
以特定的标志作为帧的开始和结束。
用“０”插入和删除技术来实现数据的透明传输。
N（S）表示本帧的帧序号，N（R）表示期待接收的帧序号，也是对N（R）之前帧的确认。
第五章：
2．*局域网的拓扑结构主要有那些？
它们的典型代表是什么？
星形拓扑：
典型实例为计算机交换机。
环形拓扑：
典型实例为令牌环网和剑桥环。
总线拓扑：
典型实例为以太网的CSMA/CD和令牌总线
3．*局域网的体系结构有什么特点？
5．*CSMA的三种退避算法是什么？
各有什么特点？
非坚持CSMA
发送前先监听总线。
如果媒体是空闲的，则可以立即发送。
如果媒体是忙的，则等待一个由概率分布决定的，一定量的重发延迟时间，然后重复第一步。
优点：
利用随机的重发延迟时间，可以减少冲突的可能性。
缺点：
即使有几个站有数据要发送，媒体仍然可能处于空闲状态，因此信道利用率比较低。
1-坚持CSMA
发送前先监听总线。
如果媒体是空闲的，则可以发送。
如果媒体是忙的，则继续监听，直到媒体空闲立即发送。
如果有冲突，则等待一个随机量的时间，重复第一步。
优点：
只要媒体空闲，站点就可以立即发送，媒体利用率高。
缺点：
如果有两个或两个以上站点同时要求发送数据，冲突就不可避免。
P-坚持CSMA
发送前先监听总线。
若媒体空闲，以概率P传输，以概率（1-P）延迟一个时间单位。
该时间单位通常等于最大传播延迟的两倍。
若媒体忙，则继续监听，直到信道空闲并重复第二步骤。
若传输延迟了一个时间单位，则重复第一步。
7．*以太网的主要特点是什么？
Ethernet网采用CSMA/CD算法，并用二进制指数退避和1-坚持算法。
这种算法在轻负荷时，要求发送帧的站点能立即发送；在重负荷时，仍然保证系统稳定。
Ethernet网是基带系统，采用曼彻斯特编码。
8．*802.3局域网的分析（4个）。
9．*令牌环网的工作原理是什么？
它维护的主要问题和解决方法。
工作原理
由一组经传输介质串联而成的多个工作站组成，每个站都通过转发器连接到环上。
有一个沿着环循环的令牌，当各站无帧传送时，令牌为空令牌。
要发送信息的站等待，直到检测到一个空令牌，将空令牌改为忙令牌，将数据紧接在忙令牌后，作为数据帧发送出去。
接收站：
当帧经过时，将帧的目的地址和本站地址比较。
相符：
将数据放入接收缓冲区，同时将帧送回环上。
不符：
仅将帧送回环上。
帧绕环一周以后，再回到发送站（源地址相符），由源发送站将该帧从环上移去，将忙令牌改为空令牌，再将空令牌向下传至下一站。
令牌环网的维护主要体现在对令牌和数据帧的维护上，最严重的两种差错为：
令牌丢失——差错引起。
无法撤消的数据帧（持续的忙令牌）——源站点故障引起。
解决方法：
在环路上指定一个站点作为主动令牌管理站。
通过超时机制来检测令牌丢失的情况，该超时值比最长的帧为完全遍历全环所需的时间还要长一些，当超时后便认为令牌已经丢失，管理站将清除环路上的碎片，并发出一个空令牌。
持续的忙令牌：
管理站在经过的任何一个数据帧上置其监控位为“１”，如果管理站检测到一个经过的数据帧的监控位已经置“１”，便知道有某个站未能清除自己发出的数据帧，便将其清除，并发出一个空令牌。
10．*令牌环网的分析。
（5个）
11．*802.4令牌总线局域网的工作原理和分析
计算和应用题：
1．数据通信的几个主要技术指标、信道的容量等计算。
数据通信的几个主要技术指标：
1）传码率 2）数据传输速率 3）误码率
4）信道的容量：
①奈奎斯特定理：
无噪声信道的容量（理想状态）
C=2·H·log2N
H为低通信道的带宽（单位：
HZ）
N为每个信号可能取的有效离散值个数
C为信道的最大的数据速率（单位：
bps）
②香农定理：
C=H·log2（1+S/N）
H为信道带宽
C为信道容量
S为信号功率
N为噪声功率，S/N为信噪比
由于实际使用的信道的信噪比都要足够大，常表示成10·log10（S/N）＝？
db，以分贝（db）为单位来计量。
2．曼彻斯特和差分曼彻斯特编码的应用。
①标准曼彻斯特编码：
在每一位的中间有一跳变。
位中间的跳变，既作为时钟信号，又作为数据信号。
从低到高的跳变为‘0’，从高到低的跳变为‘1’。
连成波形。
②差分曼彻斯编码：
在每一位的中间有一跳变。
该跳变仅代表时钟，不代表数据。
用每个码元周期开始有无跳变表示数据。
有跳变为‘0’，无跳变为‘1’。
连成波形。
3．异步通信的计算（编码效率）。
4．编码效率的计算和应用。
设码字中信息位为k位，冗余位为r位，码字长为n=k+r。
则编码效率:
5．各种交换技术的端到端的延迟时间。
6．生成多项式的产生、CRC校验码的产生和校验。
7．信道利用率的计算
当接收方发独立的确认帧，确认帧长为L’时：
U=（L/B）/（L/B+L’/B+2R）
当接收方发独立的确认帧，但确认帧很短,可忽略不计，（即L’=0）：
U=（L/B）/（L/B+2R）
8．窗口机制原理和窗口变化状态图
9．HDLC的帧传送过程。
HDLC的帧格式:
HDLC的帧有三种类型：
信息帧（I帧）、监控帧（S帧）、无编号帧（U帧）
其中N（S）表示本帧的帧序号，N（R）表示期待接收的帧序号
HDLC数据传输过程:
将一个帧的信息按以下方法标识：
帧类型、N（S）、N（R）、P/F。
帧类型中I为信息帧，RR表示监控帧，P为探询，F为终止。
10．局域网的分析和计算
802.3局域网分析
提出的问题：
1）一个站点在最坏情况下，要多长时间才能检测到冲突？
2）多长时间未发生冲突，那么发送是成功的？
3）CSMA/CD方法对帧长有无要求？
4）如果两个站点同时发送，多长时间会发生冲突，多长时间站点能检测到冲突？
令牌环网分析
提出问题：
1）环上传送的比特数。
2）1位的延迟相当于多少米媒体的长度。
3）媒体的长度、媒体的等效长度以及媒体的等效位长度。
4）令牌保持计数器的时间值。
5）站点要发送帧，在最坏情况下的等待时间。
令牌总线工作原理
在物理结构上，它是一个总线结构局域网，在逻辑结构上，又构成了一种环型结构的局域网。
将物理总线上的站点构成一个逻辑环，每一个站都知道在它之前和它之后的站的标识。
总线上站的实际顺序（物理顺序）与逻辑顺序无关。
令牌是按地址的递减顺序（逻辑顺序）传送到下一个站点（逻辑环），物理上是将令牌帧广播到总线上的所有站，当目的站识别出符合它的地址，则将令牌接收。
只有收到令牌帧的站点，才能将帧送到总线上，所以不可能产生冲突，也无最小帧长度的要求。
站点有公平的访问权，且每个站传输之前必须等待的时间总量总是“确定”的（每个站发送帧的最大长度可以加以限制）。
如果只有一个站点有报文发送——最坏情况为全部令牌传递时间之总和。
如果所有站点都有报文发送——最坏情况为全部令牌传递时间和报文发送时间总和。
令牌总线分析
站点的等待时间（最坏情况下）。
轻负荷：
有n个站点，只有一个站点要发送，最坏情况下的等待时间为全部令牌的传递时间。
重负荷：
有n个站点，每个站点都有报文发送，最坏情况下的等待时间为全部令牌传递时间和报文发送时间的总和。
T=全部令牌传递时间+报文发送时间（n-1个帧）=
局域网体系结构有以下特点：
地理分布范围小，几百米到几
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