计算机网络第六版课后习题答案免费.docx

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免费《计算机网络》课后习题答案

第一章概述

1-1计算机网络向用户可以提供哪些服务？

答：

计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，连通性和共享。

1-3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计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。

当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。

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，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。

电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。

（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，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，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。

它兼有电路交换和报文交换的优点。

分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。

每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。

把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。

到达接收端，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。

分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

1-5因特网的发展大致分为哪几个阶段？

请指出这几个阶段最主要的特点。

答：

第一阶段是从单个网络ARPANRET向互联网发展的过程。

最初的分组交换网ARPANET只是一个单个的分组交换网，所有要连接在ARPANET上的主机都直接与就近的结点交换机相连。

而后发展为所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互联网相互通信。

第二阶段是1985-1993年，特点是建成了三级结构的因特网第三阶段是1993年至今，特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。

1-12因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？

他们的工作方式各有什么特点？

答：

边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。

这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。

核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。

这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：

客户服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式，对等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。

因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。

不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。

系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。

因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。

一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。

网络核心部分是因特网中最复杂的部分。

网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。

在网络核心部分起特殊作用的是路由器（router）。

路由器是实现分组交换（packetswitching）的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

路由器是实现分组交换（packetswitching）的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能

1-13客户服务方式与对等通信方式的主要区别是什么？

有没有相同的地方？

答：

客户服务器方式是一点对多点的，对等通信方式是点对点的。

被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。

因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。

系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。

因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。

对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。

对等连接也需要知道对方的服务器地址。

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

1-15假定网络的利用率到达了90%。

试估算已选现在的网络时延是他的最小值的多少倍？

答：

D0表示网络空闲时的时延，D表示当前网络的时延。

U为利用率

则：

D=D0/（1-U）即D=10D0。

1-17收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2.3×108。

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2.3×108m/s。

媒体长度l分别为：

（1）10cm（网卡）

（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）

试计算当数据率为Mb/s1和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

答：

传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

时延带宽积=传播时延*带宽

（1）0.1m/2.3/108×1×108b/s=0.000435bit

（2）100m/2.3/108×1×108b/s=0.435bit

（3）100000/2.3/108×1×108=435bit

（4）5×106/2.3/108×1×108=21739bit

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。

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。

2-04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）。

2-13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。

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.

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？

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。

3-04、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，因此也必须解决。

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？

答：

添加的检验序列为1110（11010110110000除以10011）数据在传输过程中最后一

个1变成了0，11010110101110除以10011，余数为011，不为0，接收端可以发现差错。

数据在传输过程中最后两个1都变成了0，11010110001110除以10011，余数为101，不为0，

接收端可以发现差错。

3-08．要发送的数据为101110。

采用CRC的生成多项式是P（X）=X3+1。

试求应添加在数据

后面的余数。

解：

余数是011。

3-15什么叫做传统以太网？

以太网有哪两个主要标准？

答：

以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。

Ethernet（以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。

在以太网中，所

有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，

采用竞争机制和总线拓朴结构。

基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。

在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。

有DIXEthernetV2标准和802.3标准。

3-18试说明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。

答：

10BASE-T：

“10”表示数据率为10Mb/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“T”

表示使用双绞线的最大长度是500m。

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.试问这个站需要等多长时间后才能再次发送数据？

如果

是100Mb/s的以太网呢？

答：

对于10Mb/s的以太网，等待时间是5.12毫秒对于100Mb/s的以太网，等待时间是512微妙。

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所发送到帧不会和B

发送的帧发生碰撞？

（提示：

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）

答：

设在t=0时A开始发送。

在t=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所发送到帧不会和B发送

的帧发生碰撞（当然也不会和其他的站点发送碰撞）。

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？

答：

网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。

每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。

若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。

若该帧出现差错，则丢弃此帧。

网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。

但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。

网桥与转发器不同，

（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；

（2）网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；（3）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法；（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。

以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2-4个端口；它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。

所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。

网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。

以太网交换机采用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。

3-32现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。

每一个网桥的两个端口号都标明在图上。

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，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2

发送给H1。

试

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

（转发？

丢弃？

登记？

）

地址

接口

地址

接口

A→E

A

1

A

1

转发，写入转发表

转发，写入转发