计算机网络第13章习题及答案.docx

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计算机网络第13章习题及答案

第一章概述（P33）

1-02简述分组交换的要点

答：

（1）采用存储--转发技术，信道可以为多对会话动态复用，比电路交换资源利用率高。

（2）限制通过网络的数据分组的大小，如果发送报文超出限制，则发送方将报文分割成一个个小分组，每个分组以存储--转发方式独立传输。

当所有分组到达接收方后，接收方将它们重新拼接成报文。

（3）传输特点：

延迟较小，且相对稳定，适合计算机应用。

1-03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终端之间通信时，一方首先发起呼叫，途径的交换机完成转接，直到目的端对方收到发起端的信号，即首先将收发双方的通路完全打通，然后才进行通信。

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，电路接时间长，不同类型用户之间不能通信等缺点。

电路交换比较适用于信息量大、持续时间长的用户通信。

（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，占用大量的交换机内存和外存，传输延时大且不确定，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。

它限定通过网络的数据长度，因此发送端必须将长报文分割成一个个小分组，每个带有目的地标识的分组以“存储-转发”技术独立通过网络，到达接收端后，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。

分组交换使多路会话的数据共享线路，因此线路利用率比电路交换高；同时，由于分组在每个交换机上的处理时间和等待时间减少以及分组的并行传输，传输性能（传输时延、稳定性）比报文交换好，适合交互式应用。

1-07小写和大写开头的英文名词internet和Internet在意思上有何重要区别？

答：

1）internet是抽象名词，翻译成互联网，指多个网络互联而成的整体；

2）Internet是专有名词，翻译成因特网，特指互联网中的一个，它从ARPANET发展而来，采用TCP/IP技术作为互联技术，目前已经覆盖到全球范围。

1-10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C（bit/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：

对电路交换，当t=s时，链路建立；

当t=s+x/C，发送完最后一bit；

当t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。

传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速度

发送时延＝数据块长度/信道带宽

总时延＝传播时延＋发送时延＋排队时延

对分组交换，当t=x/C，发送完最后一bit；为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，每次转发的时间为p/C，所以总的延迟=x/C+（k-1）p/C+kd。

所以当分组交换的时延小于电路交换：

x/C+（k-1）p/C+kd＜s+x/C+kd时，（k-1）p/C＜s

1-11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h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（bit/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：

分组个数为x/p，\传输的总比特数：

（p+h）x/p，\源发送时延：

（p+h）x/pb

最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：

（k-1）（p+h）/b

总发送时延D=源发送时延+中间发送时延

D=（p+h）x/pb+（k-1）（p+h）/b

令其对p的导数等于0，求得极值：

p=sqrt（xh/（k-1））

1-15假定网络的利用率到达了90%。

试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？

答：

根据公式，D=D0/（1-U），D0为网络空闲时的最小时延，U是利用率，则

D/D0=1/（1-U）=1/0.1=10

1-17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100kbit/s，传播距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。

（2）数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s，传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。

答：

（1）：

发送延迟=107/（100×1000）=100s

传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms

（2）：

发送延迟=103/（109）=10-6s=1us

传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms

1-18假设信号在媒体上的传播速率为2*108m/s。

媒体长度l分别为：

（1）100m

（2）100km

试计算当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

答：

当媒体长度为100m，数据率为1Mb/s，在媒体中正在传播的比特数为，

（（100）/2*108）*106=0.5bit

其它类似

第一章概述（P33）

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%

这个计算表明：

数据长度越大，数据的传输效率越高。

为了提高传输效率，应尽量传输长报文。

21、协议与服务又何区别？

有何关系？

答：

区别：

–协议是同等层实体合作的规则、约定，而服务是下层为上层“看得见”的功能；

–协议是水平的，而服务是垂直的。

•联系：

–协议的实现保证了能够为上层提供服务，即服务离不开协议；

–协议的实现还需要调用下层服务，即协议离不开服务。

22、网络协议的三个要素是什么？

各有什么含义？

答：

网络协议的三个要素有，

（1）语法，即数据与控制信息的结构和格式；

（2）语义，即数据或控制信息的含义，如代表的是什么命令，要求完成何种动作以及作出何种响应；

（3）同步，即事件顺序的详细说明。

24、试述具有5层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

应用层：

是体系结构的最高层，作为各种网络服务的用户代理，负责用户数据的发送和接收。

传输层：

负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。

主要功能有复用和分用、差错控制、流量控制等。

网络层：

负责向分组交换网上任意两台主机之间的通信提供服务。

主要功能有路由选择、拥塞控制等。

数据链路层：

负责相邻节点之间的数据传输服务。

主要功能有封装成帧、差错控制、流量控制等。

物理层：

负责透明地传输比特流。

26、名词解释

协议栈：

指网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中数据传输的过程：

由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。

实体：

当研究开放系统之间的信息交换时，实体泛指任何可以发送或接收信息的软件或硬件。

对等层：

两个不同系统上的相同层。

协议数据单元：

同等层实体之间交换的数据单位。

服务访问点：

在同一系统中，相邻两层实体进行交互的地方。

客户：

作为服务请求方的计算机进程。

服务器：

作为服务提供方的计算机进程。

客户-服务器方式：

描述的是进程之间服务和被服务的关系，客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

客户向服务器发送请求，服务器向客户提供服务。

客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。

27、试解释everythingoverIP和IPovereverything的含义。

答：

everythingoverIP指在TCP/IP体系结构下，各种网络应用均是建立在IP基础之上；

IPovereverything指在TCP/IP体系结构下，IP通过网络接口层可以运行在不同的物理网络之上。

28、试将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较。

讨论其异同之处。

答：

（1）OSI和TCP/IP的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层。

（2）OSI和TCP/IP的不同点：

①首先，二者解决不同的问题。

OSI是计算机连网的标准，而TCP/IP是异构计算机网络互连的标准。

②形式上不同。

OSI分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，而TCP/IP分四层：

网络接口层、网间网层（IP）、传输层（TCP）和应用层。

③OSI层次间存在严格的调用关系，两个（N）层实体的通信必须通过下一层（N-1）层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务（这种层次关系常被称为“等级”关系），因而减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。

第二章物理层（P66）

2-01、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。

2-04名词解释：

自己总结

2-05、物理层的接口有哪些方面的特性？

各包含什么内容？

答：

（1）机械特牲说明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。

（2）电气特性说明在接口电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围。

即什么样的电压表示1或0。

（3）功能特性说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

（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：

数据在信道中的传输速率受带宽和信噪比的限制。

信噪比不能任意提高。

香农公式的意义在于揭示了信道对数据传输率的限制，带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率C=Wlog2（1+S/N），其中W为信道的带宽（以赫兹为单位），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。

比特/秒是数据传输率的单位，码元/秒是码元传输率的单位，又称波特，这是两个完全不同的概念。

信息的传输速率“比特/每秒”一般在数量上大于码元的传