《计算机网络》谢希仁作业答案Word格式.docx
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⑴.数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。
⑵.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？
⑴.发送时延：
ts=107/105=100s；
传播时延tp=106/（2×
108）=0.005s
⑵.发送时延ts=103/109=1µ
s；
传播时延：
tp=106/（2×
结论：
若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。
但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。
1-18、假设信号在媒体上的传播速度为2×
108m/s.媒体长度L分别为：
（1）10cm（网络接口卡）；
（2）100m（局域网）
（3）100km（城域网）；
（4）5000km（广域网）
试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
（1）1Mb/s:
传播时延=0.1/（2×
108）=5×
10-10；
比特数=5×
10-10×
1×
106=5×
10-4；
1Gb/s:
比特数=5×
109=0.5；
（2）1Mb/s:
传播时延=100/（2×
10-7；
10-7×
10-1；
109=5×
102；
（3）1Mb/s:
传播时延=100000/（2×
10-4×
102
105
（4）1Mb/s:
传播时延=5000000/（2×
108）=2.5×
10-2；
比特数=2.5×
10-2×
104
107
1-19、长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，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，加上首部和尾部工18字节。
试求数据的传输效率。
数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。
若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？
（1）100/（100+20+20+18）=63.3%；
（2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%；
1-21、协议与服务有何区别？
有何关系？
⑴.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。
⑵.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。
1-26、试解释以下名词：
协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。
①.实体（entity）：
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
.协议：
是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
.客户（client）和服务器（server）：
都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
.客户服务器方式：
所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
.协议栈：
指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构.
⑥.对等层：
在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层.
⑦.协议数据单元：
对等层实体进行信息交换的数据单位.
⑧.服务访问点：
在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口.
第二章.物理层
2-06数据在信道重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/每秒”和“码元/每秒”有何区别？
⑴.码元传输速率受奈氏准则的限制，信息传输速率受香农公式的限制；
⑵.信噪比不能任意提高；
⑶.香农公式在数据通信中的意义是：
只要信息传输速率低于信道的极限传信率，就可实现无差传输。
⑷.“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别：
比特/s是信息传输速率的单位；
而码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。
一个码元不一定对应于一个比特。
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）?
C=R*Log216=20000b/s*4=80000b/s
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？
；
W=3khz，C=64khz；
S/N=64.2dB是个信噪比要求很高的信源
2-09用香农公式计算一下，假定信道带宽为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再增大到十倍，问最大信息速率能否再增加２０％？
信噪比应增大到约100倍；
又
最大信息速率再增加
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
2-11假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km（在1kHz时），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？
如果要双绞线的工作距离增大到100公里，试应当使衰减降低到多少？
⑴.使用这种双绞线的链路的工作距离为=20/0.7km=28.6km
⑵.衰减应降低到20/100=0.2db
2-12试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。
假定光在光纤中的传播速率为2*108m/s.
V=L*F；
F=V/L得B=F2-F1=V/L1-V/L2
1200nm到1400nm：
带宽=23.8THZ
1400nm到1600nm：
带宽=17.86THZ
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？
S·
A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1；
B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0；
C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送；
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？
⑴.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。
⑵.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。
⑶.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。
第三章.数据链路层
3-01、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?
⑴.数据链路与链路的区别数据链路除链路外，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。
⑵.“电路接通了”与”数据链路接通了”的区别“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有哪些功能?
讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优缺点.
⑴.数据链路层中的链路控制功能如下：
①.链路管理帧定界、流量控制、差错控制；
②.将数据和控制信息区分开透明传输、寻址；
⑵.可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：
①.对于干扰严重的信道可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；
②.对于优质信道采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
3-03、网络适配器的作用是什么?
网络适配器工作在哪一层?
⑴.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
⑵.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）
3-06、PPP协议的主要特点是什么？
为什么PPP不使用帧的编号？
PPP适用于什么情况？
为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？
⑴.PPP协议的主要特点①.简单；
②.提供不可靠的数据报服务；
③.检错，无纠错；
④.不使用序号和确认机制；
⑤.地址字段A只置为0xFF。
地址字段实际上并不起作用；
⑥.控制字段C通常置为0x03；
⑵.PPP是面向字节的；
当PPP用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和HDLC的做法一样），当PPP用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法；
⑶.PPP适用于线路质量不太差的情况下；
⑷.PPP没有帧编号和确认机制；
3-07、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。
数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？
若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？
采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？
⑴.作二进制除法，11010110110000÷
10011得余数1110，添加的检验序列是1110.
⑵.③.作二进制除法，两种错误均可发现
⑷.仅仅采用了CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。
3-09、一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。
试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？
透明传输问题（字节填充）引入转义字符7DH;
①.若信息字段出现7EH，则将其转化成7DH5EH；
②.若信息字段出现7DH，则将其转化成7DH5DH；
③.若出现ASCII码的控制字符（即值小于20H的字符），则在该字符前加入7DH，同时将该字符与20H异或；
④.若PPP协议用在同步光纤网SONET和同步数字系列SDH的链路时，使用同步传输（一连串的比特连续传送），这时PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输；
零比特填充只要发现5个连续的1，立即在后面插入一个0；
一个PPP帧的数据部分7D5EFE277D5D7D5D657D5E的真正的数据是：
7EFE277D7D657D
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？
同上；
0110111111111100经过零比特填充后变成011011111011111000
0001110111110111110110删除发送端加入的零比特后变成00011101111111111110
3-14、常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？
现在最流行的是哪种结构？
为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？
⑴.常用的局域网的网络拓扑有星形网，总线网，环形网，树形网；
⑵.现在最流行的拓扑结构是星形网
⑶.当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，而现在专用的ASIC芯片的使用可以讲星形结构的集线器做的非常可靠，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。
3-15、什么叫做传统以太网？
以太网有哪两个主要标准？
⑴.DIXEthernetV2标准的局域网叫传统以太网；
⑵.以太网两个主要标准是DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准；
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。
对于1km电缆，单程传播时间为1/200000=5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1Gb/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；
3-22、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？
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；
3-24、假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。
这两个站点之间的传播时延为225比特时间。
现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。
如果A发送的是以太网所容许的最短的帧，那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？
换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？
在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符）
设在t=0时A开始发送，在t=（64+8）*8=576比特时间，A应当发送完毕。
t=225比特时间，B就检测出A的信号。
只要B在t=224比特时间之前发送数据，A在发送完毕之前就一定检测到碰撞，就能够肯定以后也不会再发送碰撞了
如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么就能够肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他站点发生碰撞）。
3-25、在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。
当t=255比特时间，A和B同时检测到发生了碰撞，并且在t=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。
A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。
假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。
试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？
A重传的数据帧在什么时间到达B？
A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞？
B会不会在预定的重传时间停止发送数据？
t=0时A和B开始发送数据；
T1=225比特时间A和B都检测到碰撞（tau）；
T2=273比特时间A和B结束干扰信号的传输（T1+48）；
T3=594比特时间A开始发送（T2+Tau+rA*Tau+96）；
T4=785比特时间B再次检测信道。
（T4+T2+Tau+Rb*Tau）如空闲，则B在T5=881比特时间发送数据、否则再退避。
（T5=T4+96）；
A重传的数据在819比特时间到达B，B先检测到信道忙，因此B在预定的881比特时间停止发送；
3-28、有10个站连接到以太网上。
试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器；
（2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器；
（3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。
答:
⑴.10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器：
10mbs；
⑵.10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器：
100mbs；
⑶.10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机：
3-31、网桥的工作原理和特点是什么？
网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？
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。
当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口；
转发器工作在物理层，它仅简单地转发信号，没有过滤能力；
以太网交换机则为链路层设备，可视为多端口网桥；
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
（转发？
丢弃？
登记？
B2的处理
地址
接口
AE
A
1
转发，写入转发表
CB
C
2
DC
D
写入转发表，丢弃不转发
BA
B
接收不到这个帧
第四章.网络层
4-3、作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？
中间设备又称为中间系统或中继（relay）系统。
①.物理层中继系统：
转发器（repeater）。
②.数据链路层中继系统：
网桥或桥接器（bridge）。
③.网络层中继系统：
路由器（router）。
④.网桥和路由器的混合物：
桥路器（brouter）。
⑤.网络层以上的中继系统：
网关（gateway）。
4-4、试简单说明下列协议的作用：
IP、ARP、RARP、ICMP和IGMP。
⑴.IP协议实现网络互连。
使参与互连的性能各异的网络从用户看来好像是一个统一的网络。
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；
⑵.ARP协议是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题；
⑶.RARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题；
⑷.ICMP提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会；
⑸.IGMP因特网组管理协议，用于探寻、转发本局域网内的组成员关系；
4-9、
（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？
⑴.第一种情况为一个A类网的子网掩码对于A类网络的IP地址，前8位表示网络号，后24位表示主机号，使用子网掩码255.255.255.0表示前8位为网络号，中间16位用于子网段的划分，最后8位为主机号。
⑵.第二种情况为一个B类网的子网掩码对于B类网络的IP地址，前16位表示网络号，后16位表示主机号，使用子网掩码255.255.255.0表示前16位为网络号，中间8位用于子网段的划分，最后8位为主机号。
⑶.第三种情况为一个C类网的子网掩码这个子网掩码为C类网的默认子网掩码。
4-9、
（2）一网络的现在掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？
255.255.255.248即11111111.11111111.11111111.11111000.每一个子网上的主机为23=6台；
掩码位数29，该网络能够连接8个主机，扣除全1和全0后为6台。
4-9、（3）一个A类网络和一个B网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1，问这两个子网掩码有何不同？
A类网络：
11111111111111111111111100000000
给定子网号（16位“1”）则子网掩码为255.255.255.0
B类网络11111111111111111111111100000000
给定子网号（8位“1”）则子网掩码为255.255.255.0但子网数目不同
4-9、（4）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。
试问它的每个子网上的主机数最多是多少？
255.255.240.011111111.11111111.11110000.00000000
Host-id的位数为4+8
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