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2.简述OSI参考模型中服务、接口、协议的作用。
【参考答案】
•服务。
服务是指某层实体实现的功能，在形式上是由一组原语（Primitive）来描述的，这些原语供用八和其他实体访问该服务时调用。
它们通知服务提供者采取某些行动或报告某个对等实体的活动。
•协议。
协议（计算机网络协议）是指通信双方实现相同功能的相应层之间的通信规则的集合，通常称为对等层协议，协议是水平的。
•接口。
接口是指同一系统内部两个相邻层次Z间的通信规则的集合。
它是相邻两层之间的边界，是一个系统内部的规定。
3.试画图说明OSI参考模型中信息流动的过程。
OSI参考模型将网络通信的工作划分为7层，信息流动过程如下图所示。
第1层到第3层属于OSI参考模型的低层，负责创建网络通信连接的链路，通常称为通信了网；
第5层到第7层是OSI参考模型的高层，具体负责端到端的
数据通信、加密/解密、会话控制等，通常称为资源子网；
第4层是OSI参考模型的高层与低层Z间的连接层，起着承上启下的作用，是OSI参考模型中从低到高第一个端到端的层次。
每层完成一定的功能，直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持，网络通信可以自上而下（在发送端）或者白下而上（在接收端）双向进行。
但是，并不是每个通信都需要经过OSI的全部7层，冇的英至只需要双方对应的某一层即可。
例如，物理接口之间的连接、屮继器与屮继器Z间的连接只盂在物理层中进行；
路由器与路由器Z间的连接只需经过网络层以下的三层（通信子网）。
层次主机A主机B数据交换单元
应用层协议
7层应用层V►应用层APDU
I表示层协议t
6层衣示层v►农示层PPDU
I会话层协议f
5层会话层v►会话层SPDU
1传输层协议t
4层传输层<
►传输层TPDU、报文
通信子网
A传输介质
4.简述OSI参考模型设置了儿层？
每个层次的作用和功能是什么？
OSI参考模型设置了7层，各层的主要功能如下：
•物理层（PhysicalLayer）o物理层规定了通信设备的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性，用以建立、维护和拆除物理链路的连接。
具体地讲，机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；
电气特性规定了在物理连接上传输比特流吋线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率、距离限制等；
功能特性是指对各个信号线分配的确切的信号含义，即定义了数据终端设备（DataTerminalEquipment,DTE）和数据通信设备（DataCircuitYerminatingEquipment,DCE）Z间各个线路的功能；
规程特性定义了利用信号线进行比特流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护、拆除过程中交换信息的过程，是DTE和DCE双方在各电路上的动作序列。
•数据链路层（DataLinkLaycJ。
数据链路层是在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路（逻辑的），通过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的数据链路传输，其功能主要有物理地址寻址、数据成帧、流最控制、数据检错和重发等。
•网络层（NetworkLayer）o在计算机网络屮进行通信的两个计算机之间可能会经过多个数据链路，也可能经过多个通信了网。
网络层的任务就是选择合适的网间路山和交换结点，确保数据及时传送到目的地。
网络层将数据链路层提供的帧组成数据分组（也称数据包），分组中封装有网络层的分组首部，其中含有逻辑地址信息一一源结点和目的结点的网络地址。
网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
•传输层（TransportLayer）。
传输层传输的数据单元也称为数据包（Packets）0但是，当讨论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法,TCP协议的数据单元称为段（Segments）,而UDP协议的数据单元称为数据报（DataGrams）o传输层居中，是承上启下层，该层负责获取全部信息，为上层提供端到端（最终用八到最终用八）的、透明的、可靠的数据传输服务，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包及其它在传输过程屮可能发生的危险。
•会话层（SessionLayer）。
会话层又称为会昭层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单元不再另外命名，统称为某层报文。
会话层不参与具体的数据传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立、维护应用进程之间通信的机制。
如服务器验证用户登录等。
•表示层（PresentationLayer）。
表示层主要解决用户信息的语法表示、加密/解密、压缩/解压缩等问题。
它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法，即提供格式化
的表示和转换数据服务。
•应用层（ApplicationLayer）。
应用层是OSI参考模型的最高层，它是服务用户，是惟一点接为用户应用进程访问OSI环境提供手段和服务的层次，应用层以下各层通过应用层间接地向应用进程提供服务。
因此，应川层向应用进程提供的服务是所冇层提供服务的总和。
5.简述网络协议的分层处理方法的优点。
网络协议的分层是随着网络体系结构的分层而划分的，每层协议都从语法、语义和时序3个方面规定着每层的交互规则。
因此，网络协议分层的优点主要有以下儿条。
•协议规则易于理解、交流、系统化和标准化。
•协议各层次接口清晰，尽量减少层次间传递的信息量，便于各层次模块的独立实现、开发和调试。
•各层次协议和对独立，实现细节独立，只要接口保持不变，允许用等效的功能模块灵活地替代某层次模块，而不影响相邻层次模块，因此，易于更新（替换单个模块）。
•每一个层次的内部结构对上、下层屏蔽不可见，因此，易于抽象化。
6.简述协议与服务有何区别？
有何关系？
•区别：
服务是指某层实体实现的功能，在形式上是由一组原语（Primitive）来描述的，这些原语供用户和其他实体访问该服务吋调用。
它们通知服务提供者采取某些行动或报告某个对等实体的活动。
•关系：
服务的完成依赖于协议，协议是服务的基础，服务是协议的具体体现，如果没有服务，协议没有存在的意义。
7.简述协议数据单元PDU与服务数据单元SDU的区别。
•协议数据单元PDU是指某层对等实体之间通信时，该层协议所操纵的数据单元。
第n层协议数据单元记为（n）-PDU,它由用户数据信息（n）-UDI（UserDataInformation）和协议控制信息（n）-PCI（ProtocolControlInformation）两部分组成。
（n）-UDI是第n层从第n+1层实体接收或送往
笫n+1层实体的数据部分。
（n）・PCI—般作为首部或尾部信息添加在（n）-UDI的前面或后面。
•服务数据单元SDU是指相邻层实体间传递的数据单元，它是一个供接口使用的用户数据。
第n层与第n-1层传递的服务数据单元记为（n）・SDU,在层间接口处也可称为n・l层接口数据单元（n-l）-lDUo
第2章物理层协议
一、单项选择题
1・B2.C3.B4.B5・B6.C7・C8.B
9.D10.A11.B12.B13.A14.C15.A16.C
17.（DA
（2）C18.B19.B20.C
二、综合应用题
1.串行通信屮为什么要用Modem,Modern在发送和接收中有什么作用？
RS-232-C是一种应用最多的异步串行通信总线，该标准提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体。
而传统的公用电话网络中传输的是模拟信号，故必须使用能使数字信号与模拟信号相互转换的MODEMo
MODEM在发送和接收中的作用：
用远程电话网相连接时，通过调制解调器将数字转换成相应的模拟信号，以使具能与电话网相容；
在通信线路的另一端，另一个调解调器将模拟信号逆转换成相应的数字数据，从而实现比特流的传输。
2.EIA-RS-232-C的电气特性是如何定义的？
RS-232-C采用“负逻辑”，规定数据线上逻辑“1”的电压范围是：
・3V〜・15V,逻辑“0”的电压范围是：
+3~+15V,最高能承受±
30V的信号电平。
为了表示一个逻辑“1”，驱动器必须提供・5V〜・15V之间的电压；
为了表示一个逻辑“0”,驱动器必须提供+5V〜+15VZ间的电压。
标准预留了2V的余地，以防噪声和传输衰减。
3.EIA-RS-232-C接口是如何进行数据传输的？
以下图为例，主机A向主机B发送数据，主机B接收数据。
主机A向主机B发送数据过程：
（1）传输前的准备工作。
激活两个地线，即保护地和信号地被激活。
（2）主机A（DTE）准备发送数据。
保证主机A和本侧的DCE及主机B和主机B侧的DCE设备全部准备就绪。
1当主机A有数据耍发送时，置DTR为ON状态，通知本地DCE,主机A已做好通信准备；
2若本地DCE也已做好通信准备，则本地DCE置DSR为ON状态，以响应主机A的DTR信号，表示主机A与本地DCE连接成功，主机A和本地DCE可以开始控制信号的收发。
（3）在主机A和主机BZ间建立物理连接。
主机A置请求发送RTS为ON状态，通知木地DCE请求发送数据。
本地DCE检测到主机A的RTS信号后，完成以下两个动作：
1在DCD线上向远端的DCE（主机B侧的DCE）发送载波：
2通过延迟电路，等待主机B的冋应，并控制清除发送信号CTS的接通。
（4）发送数据。
主机A检测到本地DCE发出的CTS为ON状态后，则分别通过发送数据TxD和时钟信号TxC将数据传送到木地DCEo木地DCE将数据转换成模拟信号后通过公共电话交换网络将数据发送出去。
主机B侧的DCE接收数据，双方开始发送和接收数据过程……
（5）发送结束，清除发送信号。
当主机A发送结束后，置请求发送信号线RTS为OFF状态，通知本地DCE发送结束。
本地DCE检测到主机A的RTS为OFF后，则停止向远端DCE发送载波，并置清除发送信号CTS为OFF状态，以此作为对主机A的RTS信号的应答。
主机B从主机A接收数据过程：
（1）接收数据前的准备工作。
（2）主机B的DCE检测到来口远端主机A的载波信号后，置口身的DCD为ON状态，向主机B发出振铃指示，置RI为ON,通知主机B准备接收数据。
（3）等待接收远端主机发送的数据。
①主机B侧的DCE置DSR为ON状态，表示可以接收远端数据；
②若主机B已准备好，则主机B置DTR为ON状态，通知本地DCE,主机B已做好接收数据的准备。
主机B侧的DCE向主机A发送载波回应信号。
（4）接收数据。
主机B侧的DCE接收到主机A发送的数据模拟信号后，将它还原为数字数据并连同时钟脉冲一起分别通过RxD和RxC传送给主机Bo
双方开始发送和接收数据过程……
（5）接收结束。
当主机A发送结束后，主机B的DCE检测不到来自主机A的载波后，置载波检测DCD和振铃指示RI为OFF,恢复初始状态。
4.试画岀二进制编码101101001的曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
位值AI：
0：
l；
i：
l;
IIIIIIII1
IIIII|Ia1
曼彻斯特编码i:
:
!
i:
J
差分曼彻斯特编码
5.设某模拟信号的幅值在卜4,4]V内均匀分布，最高频率为4KHzo现对它进行奈奎斯速率抽样，并经过均匀量化后编成二进制码。
设量化间隔为1/64V,求该PCM系统的信息速率。
由题意,知:
a=-4,b=4,Av=l/64,fH=4KHz,贝!
|
量化电平M=（4-（-4））x64=512
因为是经过均匀量化后编成二进制码，则编码位数N=log2M=9
又因为进行奈奎斯速率抽样，则抽样频率fs=2fn=8KHz所以，PCM系统的信息速率Rb=Nfs=72Kbps即该PCM系统的信息速率为72KbPSo
第3章数据链路层协议
1.D2.B3.C4.C5.C6.D7.C8.B
9.
B
10.
D
11.
12.C
13.
15.
16.
17.
C
18.
19.
A
20.D
21.
22.B
23.
24.
25-
26.
27-
28.C
29-
30.C
1.数据链路层的主要功能冇哪些？
冇哪些主要协议标准？
数据链路层的主要功能冇：
（1）链路管理：
当网络中的两个结点要进行通信时，数据的发送方必须确知接收方是否已经处在准备接收的状态。
为此，通信的双方必须先耍交换一些必要的信息。
同样地，在传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。
（2）帧定界：
在数据链路层，数据的传送单位是帧。
数据一帧一帧地传送,就可以在出现差错时，将有差错的帧再重传一次，而避免了将全部数据都进行重传。
（3）流量控制：
发送方发送数据的速率必须使接收方來得及接收。
当接收方来不及接收时，就必须及吋控制发送方发送数据的速率。
（4）差错控制：
在计算机通信中，一般都要求有极低的比特差错率。
（5）将数据和控制信息区分开：
在许多情况下，数据和控制信息处于同一帧屮。
因此，一定要有相应的措施使接收方能够将它们区分开來。
（6）透明传输：
所谓透明传输就是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。
当所传送数据屮的比特组合恰巧出现了与某一控制信息完全一样时，必须冇可靠的措施，使接收方不会将这种比特组合的数据误认为是某种控制信息。
只要能做到这点，数据链路层的传输就被称为是透切的。
（7）寻址：
必须保证每一帧都能送到正确的H的地。
接收方也应知道发送方是哪个结点。
主要协议标准有：
HDLC、PPP、SLIP等。
2.假设数据位为11011,生成多项式为G（x）=X?
+X+l,计算CRC校验码。
由已知，r=3,生成多项式为G（x）=X?
+X+l所对应的位串是lOlloxrM（x）对应的位串为11011000。
利用短除法计算结果如下：
110110004-1011,余数R=001
所以，CRC校验码为11011001
3.若A与B通信，双方协议中釆用CRC校验，约定生成多项式是G（x）=x6+x5+x3+x2+1,若B收到的信息是“1001100100110011"
则该信息有无差错？
为什么？
收到的信息中前一部分是信息内容，后一部分是（6位）是CRC码，将收到的信息1001100100110011与生成多项式G（x）=x6+x5+x3+x2+1（1101101）进行模2除运算（过程略），其余数为101100,不为0,因此该信息有差错，因为CRC校验错。
4.由于传输信道的失真或噪声等影响，信号在传输过程中会发生差错。
因此如何发现差错并进一步纠正差错是十分重要的，请描述检、纠错的基本原理。
设有一•种编码，它有m个信息位和「个校验位，如果需要纠正所有单比特错，当m=7时，r最少应为多少？
纠正所有单比特错，校验位数「需满足以下条件：
2r^m+r+l
当m=7时，心4,故『最少应为4。
5.一个12位的海明码到达接收方时的十六进制值是0xE4F,那么，原始发送方发送的信息的十六进制是多少？
假定传输差错不超过1位。
接收方收到的数据0xE4F变为二进制为111001001111
海明码监怦表达式如下：
xl-xl+x3+x5+x7+x9+xl1=1+1+0+0+1+1=0
x2-x2+x3+x6+x7+xl0+xl1=1+1+1+0+1+1=1
x4-x4+x5+x6+x7+xl2=0+0+l+0+l=0
x8'
=x8+x9+xl0+xll+x12=0+1+1+1+1=0
得到的计算结果x8*x4*x2*xl*为0010,不为0,因此，该传输存在错误，出错位为x2,为校验位，不是数据位。
因此，发送方发送的信息只需去掉校验位即可，为10101111,其十六进制为OxAFo
6.数据链路层协议几乎总是把CRC放在数据帧的尾部，而不是放在头部,为什么？
因为CRC校验码的形成是在数据发送期间进行计算形成的，一旦数据最后一・位送入数据线路，则立即将计算得到的CRC编码附加在输出流的后而发送出去。
如果把CRC放在帧的头部，那么就耍在数据发送Z前把整个帧先检查扫描-遍来计算CRC编码，这样毎个字节都耍处理两遍，第一遍是为了计算校验码,第二遍是为了发送，这样效率减半。
因此，把CRC放在数据帧的尾部就可以将处理时间减半。
7.卫星信道数据率为1Mbps。
取卫星信道的单程传播时延为0.25秒。
每一个数据帧长都是2000bit。
忽略谋码率、确认帧长和处理时间，忽略帧首部长度对信道利用率的影响。
试计算下列情况下的信道利用率：
（1）停止■等待协议。
（2）连续ARQ协议，Wt=7o
（3）连续ARQ协议，Wt=127o（4）连续ARQ协议，WT=250o
设信道利用率为U,则
发送时间二发送窗口内发送的帧长度一信道数据率
传播时间=单程传播时延x2
则U=发送时间十（传播时间+每帧发送时间）
（1）采用停止•等待协议：
U=2000-106-（0.25x2+2000-106）=1/251=0.398%
信道利用率为0.398%
（2）采用连续ARQ协议，且Wt=7：
U=2000x7-106-（0.25x2+2000-106）=7/251=2.789%
信道利用率为2.789%
（3）釆用连续ARQ协议，且Wt=127：
U=2000x127-106-（0.25x2+2000-106）=127/251=50.598%
信道利用率为50.598%
（4）釆用连续ARQ协议,且Wt=250：
U=2000x250-106-（0.25x2+2000-106）=250/251=1
信道利用率约为1
8.证明：
当用n个比特进行编号时，若接收窗口的大小为1,则只冇在发送窗口的人小WtW2J1时，连续ARQ协议才能正确运行。
因为Wt内不可能有垂复编号的帧，因此，WtW2"
设WT=2n
由题意，已知接收窗口的人小为1,因此有：
（1）发送窗口：
只有当收到对一个帧的确认，才会向前滑动一个帧的位置
（2）接收窗口：
只有收到一个序号止确的帧，才会向前滑动一个帧的位置,且同吋向发送端发送对该帧的确认。
即只有接收窗口向询滑动吋，发送端的发送窗口才有可能向询滑动，若发送端没有收到该帧的确认，则发送窗口就不能滑动。
为讨论方便，取n=3,并考虑当接收窗口位于0时，发送窗口的两上极端状态。
阴影部分为发送窗口或接收窗口。
状态1：
发送窗口：
0123456701234567
全部确认帧收到接收窗口：
状态2：
全部确认帧都没收到接收窗口：
因此，在状态2下，接收过程前移窗口后有效序号的新范围和发送窗口的旧范围Z间有重叠，致使接收端无法区分是重复帧还是新帧。
为使旧发送窗口和新接收窗口之间序列号不发生重蒂，则需
WT+WR^2n,而WR=1,所以WT^2n-lo
9.试画图说明数据链路层流量控制的机制。
数据链路层流量控制的机制就是指由接收方控制发送方发送数据帧的速度，主要釆用滑动窗口机制进行流量控制。
卜面以一个例子（假设发送窗口尺寸为2,接收窗口尺寸为1）为例说明滑动窗口的丁作过程，如下图所示。
滑动窗口工作过程如下。
（1）初始态：
发送方没冇帧发出，发送窗口前后沿重合。
接收方0号窗口
打开，等待接收0号帧。
（2）发送方发送0号帧：
发送方打开0号窗口，等待接收0号帧的确认帧。
接收窗口状态不变（等待接收0号帧）。
（3）发送方发送1号帧：
发送方打开0号和1号窗口，等待接收0号和1号帧的确认帧。
此吋，发送方打开的窗口数己达规定限度，在未收到新的确认返回帧之前，发送方暂停发送新的数据帧。
此时接收窗口状态不变（等待接收0号帧）。
（4）接收方收到0号帧：
接收方收到0号帧并检验正确，同时发送0号确认帧，接收方关闭0号窗口，打开1号窗口，等待接收1号帧。
此时发送窗口状态不变。
（5）发送方收到0号确认帧：
发送方正确收到接收方发來的0号帧确认帧，发送方关闭0号窗口，表示从重发表（缓冲区）中删除0号帧。
此时接收窗口状态不变（等待接收1号帧）。
（6）发送方发送2号帧：
发送方打开2号窗口，发送2号帧，并等待2号确认帧。
此时，发送方打开的窗口又已达规定限度，在未收到新的确认帧之前，发送方暂停发送新的数据帧。
此时接收窗口状态不变（等待接收1号帧）。
（7）接收方接收1号帧：
接收方正确收到1号帧，发送1号确认帧，关闭1号窗口，打开2号窗口，准备接收2号帧。
此吋发送窗口状态不变。
（8）发送方接收1号确认帧：
发送方正确收到1号确认帧，发送方关闭1号窗口，表示从重发表（缓冲区）中删除1号帧。
此时接收窗口状态不变。
10.试比较停止■等待ARQ协议、后退N帧ARQ协议和选择重传ARQ协议的异同。
【参考答案】停止■等待ARQ协议的工作过程如下图所示。
主机A主机B
后退N帧ARQ协议的工作过程如下图所示。
DATAO正确收到，发送ACK1[上交
DATA1正确收到，发送ACK2了主机
DATA2收到出错，丢弃
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