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课后练习答案

问答题：

第一部分：

1.举例说明把信息系统建立在计算机网络上已成为一种趋势，一种基本要求。

2.如果要建设一个MIS系统，你希望获得什么样的系统平台服务？

如果是远程教育系统呢？

3.系统集成不等于计算机网络工程，但它们之间有什么关系呢？

4.在计算机网络发展的过程中，OSI模型起到了什么作用？

5.TCP/IP模型中没有会话层和表示层，是Internet不需要这些层次提供的服务吗？

如果不是，Internet又如何得到这些服务？

1.如企业的生产销售管理系统、证券市场的证券管理系统、政府的办公系统、医疗单位的管理系统等。

2.建设一个MIS系统，系统平台服务可能涉及DBMS、群件、开发工具和网络服务等，其中对DBMS通常有较高要求；对于远程教育系统，系统平台服务也涉及网络服务、DBMS等，但由于涉及实时的音频、视频流，因此对网络服务要求通常较高。

3.系统集成是指在系统工程学的指导下，提出系统的解决方案，将部件或子系统综合集成，形成一个满足设计要求的自治整体的过程。

系统集成是一种指导系统规划、实施的方法和策略，体现了改善系统性能的目的和手段。

计算机网络工程是使用系统集成的方法，根据建设计算机网络的目标和网络设计原则将计算机网络的技术、功能、子系统集成在一起，为信息系统构建网络平台、传输平台和基本的网络应用服务。

可见，网络工程被包括在系统集成的范畴内。

4.OSI参考模型是ISO提出的一个标准框架，为连接分布式的“开放”系统提供了基础，其有关体系结构理论上比较完善，对理解计算机网络有重要意义。

5.不是。

TCP/IP的多数应用层协议都将OSI应用层、表示层、会话层的相应功能合在一起。

第二部分：

1.比较以太网MAC帧结构与IEEE802.3帧结构的区别，并解释为什么两种不同格式的帧可出现在一个网络上。

2.使用中继器为什么可以扩展网络长度？

有无限制条件？

3.堆叠式集线器的级联电缆的作用是什么？

比较堆叠式集线器与普通集线器的优劣，指出适用场合。

4.简述千兆以太网采用的帧突发技术和帧扩展技术。

5.假设光速C=3×108m/s，物理层延迟Tphy=0.15×10-5，电信号在电缆种的传播速度为0.7C，最小帧长Lmin=64B。

在无中继器和集线器的情况下，请计算快速以太网跨距的近似值。

6.比较全双工以太网和半双工以太网的区别。

7.共享型以太网有哪些弱点？

交换型以太网是如何弥补这些弱点的？

8.描述以太网交换机的逻辑机理。

9.比较存储转发与直通两种交换方式的优缺点。

10.无线局域网的CSMA/CA协议与以太网的CSMA/CD协议主要区别在哪里？

为什么在无线局域网中不能使用CSMA/CD协议？

11.无线局域网有几种建网方式？

分别适用于哪些应用场合？

12.无线局域网使用哪些技术解决安全问题？

13.无线局域网由哪几部分组成？

各部分的作用是什么？

14.何谓基本服务集？

何谓延伸服务集？

何谓分发系统？

15说明接入点（AP）在无线局域网中的作用。

16.组建一个有3个AP的无线局域网，这三个AP分别接在3个不同的IP子网上。

这样的一个无线局域网，运行时会出现什么样的现象？

解答：

1.不同之处有三点：

其一，IEEE802.3帧中以长度字段取代，Ethernet-Ⅱ帧的类型字段；其二，Ethernet-Ⅱ帧的前导码为8个字节，而IEEE802.3帧的前导码为7个字节，另一个字节用作帧首定界符；其三，IEEE802.3帧中DA字段除了最高位外还定义了次高位，次高位为“0”表示全局管理地址，为“1”表示局部管理地址。

　　为了使两种帧能兼容，通常采用一种能够处理类型和长度的机制。

该方法是：

当长度字段值大于最大帧长（1518B，实际采用0600H）时，就认为该帧采用Ethernet-Ⅱ帧格式，该字段表示类型，否则就认为该帧是IEEE802.3帧。

2.因为中继器可对信号进行放大、整形，一定程度上抵抗信号的衰减和失真。

中继器无法无线扩展网络长度，因为以太网的网络长度受冲突时间的限制。

3.起到扩展集线器底板总线的作用。

　　普通的独立式集线器能以较低价格支持共享型以太网的连接，不需要进行管理；但在组网时遵循5-4-3-2-1，一个网络中最多只能使用4个集线器，即集线器对网络规模存在约束。

它适合于一些站点数较少的环境。

　　堆叠式集线器的主要优点是可以在逻辑上看成一个集线器，即堆叠起来的集线器上的任何两个端口之间的延迟时间是一个集线器的延迟时间，这样随着堆叠式集线器的增加端口数自然也就增加了，起到了扩大网络规模的作用。

堆叠起来的集线器上的各个端口享有相同的权力，可以用一种软件管理工具对全网进行管理，也可加入备份电源，提供可靠的有源连接。

其缺点是全网共享有限的带宽，处于一个冲突域内。

集线器上连接的网站越多，每站所享有的平均带宽越小，发生冲突的几率越大。

堆叠式集线器主要用在站点集中、数量多，而带宽要求不高的场合。

4.媒体长度和数据传输率之积与最短帧长度成正比，当传输速率提高到1Gb/s时，最短帧长如果保持64B不变，所允许的媒体长度将影响网络的实用性，为此，千兆以太网采用了帧扩展技术，以达到在不改变802.3标准所规定的最小帧长度、保持兼容性的条件下，仍有较好的网络跨距的目的。

帧扩展技术在发送帧时检查帧的长度，当发送帧长小于512B时，发送站在发送完帧候再继续发送载波扩充位，一直到帧和载波扩充位的总长度达到512B。

载波扩充位由一些非“0”非“1”的特殊符号组成。

　　帧扩展技术解决了网络跨距问题，但也可能影响短帧的传输性能，因为载波扩充位实际上占用了网络带宽。

为此，IEEE802.3z中增加了一种称为帧突发技术的机制进行弥补，以提高网络带宽的利用率。

利用帧突发机制，当一个站点需要发送几个短帧时，先按照CSMA/CD协议发送第一个帧，该帧可能已附加了载波扩充位。

一旦第一个帧发送成功，该站点就能够继续发送其他帧，直到总长度达到65536b为止。

为了在帧突发过程中能始终占用媒体，站点必须用载波扩充位填充帧与帧之间的间隔，时其他站点看到线路总是处在“忙”状态而不会发送帧。

5.S=0.35C（Lmin/R-2Tphy）=0.35C×3×108×（64×8/108-2×0.15×10-5）=222.6（m）

6.由于在总线方式下采用CSMA/CD技术，传统以太网一直工作在半双工方式下，任何情况下总线上只能有一个站点发送数据，否则数据将发生冲突。

　　采用交换机连接网络以后，交换机的每个端口通常只连接一个工作站。

交换机的端口和工作站都分别使用一对线路进行发送，而从另一对线路上接收，这样即使交换机和工作站同时发送数据也不会产生冲突，因此能够使用全双工方式进行通信。

　　在网络结构和连线不变的情况下，以全双工方式进行工作，网络的带宽可以提高一倍。

另外全双工以太网技术的使用也可拓宽以太网的覆盖范围。

7.由于受到CSMA/CD访问控制技术的制约，整个共享型以太网处在一个冲突域范围，使整个网络中所有服务器和工作站只能共享网络的带宽，这样随着网络节点数的增加，每个节点所能够获得的平均带宽将越来越小，无法满足网络应用对带宽的要求。

　　以太网交换技术的出现，为解决共享型以太网的带宽问题提供了有效的方法，该技术为终端用户提供了专用点对点连接，即把它们连接到一个高速背板总线上，为每个用户提供一条交换通道，所有连接在端口中的设备都可以获得全部带宽。

8.以太网交换机的每个端口均可看作一个网桥，网桥的一端作为交换机的端口连接独立的网络，而另一端在交换机内部通过高速的背板总线相互连接在一起，可以实现各端口之间数据帧的高速转发。

交换机所承担的工作就是从一个端口接收到帧后，根据帧所包含的目的MAC地址选择目的端口进行转发。

　　为了让以太网交换机摆脱CSMA/CD媒体访问控制方式的约束，交换机中同时存在着若干数据通道，不同端口的数据通道之间存在一种受控的连接关系，在逻辑上可以认为是一个受控制的多端口开关矩阵。

交换机各端口的信息流是受控的，控制的依据是流入端口的帧所包含的目的MAC地址以及各端口所包含的MAC地址列表。

9.存储转发交换方式的缺点是帧在交换机中的延迟时间较长；优点是帧转发的可靠性较好，某种程度上节省了端口的带宽。

　　直通交换方式的缺点是，若接收的帧是错误的，交换机将无法识别只能任其转发，直至接收到帧尾部的循环冗余校验和之后才能判别该帧是错误的，但此时已浪费了输出端口的带宽，因此在网络出错概率较大的情况下这种交换方式的转发效率将低于存储转发交换方式；优点是减少了帧在交换机中的滞留时间，缩短了帧的转发延迟时间，提高了交换性能。

10.退避机制是CSMA/CA的重要部分，以太网中的退避是在发生冲突以后才进行，而CSMA/CA则在发送数据之前使用退避，以减小发生冲突的可能。

为了保证这种媒体访问协议的健壮性，使偶尔还可能发生的碰撞不会破坏协议的工作，CSMA/CA设置了专门的ACK应答帧，用来指示碰撞的发生。

　　在无线网卡中实现碰撞检测十分困难，要检测一个碰撞，无线网卡必须能够在发射的同时进行检测，这在高频电子电路中实现非常昂贵，是不实际的。

因此无线局域网中不能使用CSMA/CD协议。

11.802.11支持DCF和PCF两种组网方式。

前者是最基本的媒体访问控制方式，绝大多数应用都使用DCF提供的有竞争传送服务来传送数据。

而后者作为集中访问机制，由控制节点集中控制其他工作站无竞争地对媒体进行访问，提供无竞争数据传输服务。

后者建立在前者基础之上，仅限用于Infrastructure网络中。

12.802.11定义了用户认证机制和用户数据保密的安全机制WEP，但它的安全强度较弱。

802.11i采用了端口访问控制协议802.1x和可扩展的认证协议EAP进行用户认证，并采用新的使用动态密钥的数据加密机制替代WEP，以保证数据的机密性和完整性。

13.802.11无线局域网有4个主要部件：

①工作站STA，通常是指各种具备无线网络接口的移动数字设备，提供用户界面；

②接入点即AP，具有包括提高工作站到分发系统的接入、完成无线网的帧与用作分发系统的网络的帧之间的格式转换、实现桥接功能、进行功率管理、接入控制等作用。

③分发系统DS，用于连接各个基本服务集，另外通常还能将整个无线局域网与其他有线网络连通起来；

④无线介质WM，指无线局域网使用的自由空间。

14.基本服务集是一群相互通信的工作站，是无线局域网的基本组织单位。

　　若干基本服务集的AP通过分发系统互连起来，满足了任意大小、复杂度高的大范围网络覆盖的要求，这种包括若干基本服务集的集合称为延伸服务集。

　　分发系统用于连接各个基本服务集（AP），目前多为有线网络。

同时，整个无线局域网还可通过分发系统与其他有线网络连通。

15.AP具有许多作用，包括：

提高工作站到分发系统的接入；完成无线网的帧与用作分发系统的网络的帧之间的格式转换；实现桥接功能；进行功率管理、接入控制等。

16.移动节点将无法正常地从一个无线局域网漫游到另一个无线局域网。

第三部分：

1.ISDN用哪个通道传送用户信息？

2.为什么需要B-ISDN网络？

3.与X.25比较，FR有哪些优点？

主要采用了哪些技术？

4.FR中如果发生重传，它的过程如何？

5.说明PVC和SVC的区别，以及建立SVC的过程。

6.ISDN与电话网的最大区别在哪里？

7.ADSL接入过程中使用了哪些网络设备？

它们分别起了什么作用？

8.为什么xDSL技术可以利用电话线长距离高速率地传送数据，而传统的调制解调器却不行？

9.什么是CMTS？

它在HFC系统中的作用是什么？

10.X.25网络允许在DTE和DCE之间建立4096条信道。

在协议中如何区分这些信道？

11.在帧中继网络中如何进行流量控制？

解　答

1.ISDN标准定义了几种不同速率的位管道以传送用户信息：

∙A—4KHz模拟电话信道；

∙B—64Kbps数字PCM信道，用于语音或数字传送；

∙C—8Kbps或16Kbps数字信道；

∙H—384Kbps、1536Kbps或1920Kbps的混合数字信道，用于如视频会议等高速率应用。

2.综合业务数字网ISDN把包括语音、图像、数字数据等内容的多种业务，由一个综合数字网来实现。

而ISDN要达到多种媒体通信业务的统一传输，需要很高的带宽。

具有很高带宽的ISDN即B-ISDN.标准定义了几种不同速率的位管道以传送用户信息。

3.X.25在网络层实现通信链路的复用和分组的转接，而帧中继FR没有网络层，它在链路层实现链路复用，并以帧为单位转接。

帧中继在链路层增加了路由功能，去掉了差错控制、排序和寻址等功能，减少了途中节点的处理时间，提高了传输和交换的速度。

　　FR在链路层使用LAPD协议，为实现路由，改变了帧地址和控制结构；在FR系统中，不作错误纠正，只将出错帧简单丢弃，将纠错交由端节点的高层协议，提高了帧在节点的处理速度；采用带外信令技术，把控制信号和用户数据信道分开在不同的专用信道上传输；根据不同用户的信息流特点以时分方式动态地分配带宽。

4.帧中继节点不负责纠错，只在帧经过时进行检错操作，当检测到错误时，立即中止该帧的传输，丢弃错误帧，不作其他处理，端节点高层协议发现帧丢失后请求源端重发来纠正传送错误。

如此，纠正数据错误所用的时间鼻传统的分组网要多一些，可见帧中继技术只有在网络自身的误码率很低的前提下才可行。

5.交换虚电路SVC在一次通信过程中具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除三个阶段，网络设备为用户动态地按需分配线路传输能力；而永久虚电路PVC则不用呼叫建立连接，也不用清除连接，用户如果向网络预约了PVC服务，在两个用户之间就存在了永久虚电路，可直接进行数据传输，就好像具有一条专线一样。

　　一个典型的SVC建立过程如下：

要求通信的DTE一方为主叫方，它向其DCE发出一个呼叫请求分组。

这个请求分组的信息包括虚电路号、主叫DTE地址和被叫DTE地址等。

通信子网选择合适的路由传送到被叫DCE，再呼叫被叫DTE。

被叫DTE若接受呼叫，则发出接受分组，通过网络传到主叫DTE，这样虚电路就建立了。

6.与普通电话网相比，ISDN具有数字化和综合业务两个特点。

首先，通信网的数字化概念是随着PCM传送技术的出现而产生的，其目的是提高通信质量和采用位操作处理。

这种技术的进一步发展，不再停留在通信网的两大要素——交换机和传送信道的分别数字化上，而是以一体化的形式把两者直接结合成统一的数字网。

这样，一个用户终端到另一个用户终端之间的传输全部数字化了，包括用户线路部分，这和电话网有本质的区别。

其次，综合业务原来是指网络的综合，即不改变原来的业务内容，由一个网来实现包括电话和非电话的多种业务。

但对于网络和用户的接口、业务种类、质量和号码等规定业务的各个项目，不变更已有的各种业务就很难在一个网络中实现，为此，现在的ISDN的考虑方法已不是网络的综合，而是向提供包括现有业务内容的新的综合业务方向发展，即把包括语音、图像、数字数据等内容的多种业务，由新的少数综合业务来代替，由一个综合数字网来实现。

7.用户主机通过ADSLModem接一个分配器，ISP侧也有一个分配器，来自用户端ADSLModem的信号被分配器送入DSLAM。

ADSLModem是一个数字信号处理器，它可以并行地实现不同频率的250个QAMModem的操作。

分配器是一个模拟信号过滤器，按工作频率的不同将电话语音信号和数据信号分离开来，可以是非常微型的。

DSLAM（数字用户线访问多路复用器）具有和ADSLModem同样的数字信号处理器。

8.xDSL技术利用了电话线上电话系统没有利用的高频部分，以及相应的编码和调制解调技术，进行数据传送。

涉及的编码技术包括2B1Q，调制技术包括QAM、CAP和DMT。

9.CMTS是电缆调制解调器终端系统。

它一边通过混合器在HFC网上发送和接收数据，另一边采用10BASE-T、100BASE-TX或ATMOC-3等接口通过交换机和路由器与Internet连接，或直接连接本地服务器，享受本地业务。

CMTS同时要对各个用户端的电缆调制解调器（CM）分配带宽，解决信道争用。

10.在分组头中定义了逻辑信道标识（LCI）字段来区分不同的信道（虚电路），包括逻辑信道组号（LCGN）和逻辑信道号（LCN）。

11.帧中继节点不进行通常的流量控制，例如利用典型的滑动窗口技术，只在帧中保留了FECN和BECN两个位，用于指示某些阻塞问题，另外定义了一个DE（可丢弃帧标识）位作为如果网络发生拥塞，是否丢弃相应帧的显式信令。

第四部分：

1.为什么进行子网划分时，子网地址的位数最多只有30位？

其对应的子网掩码是什么？

这种子网通常用在什么场合？

2.现有一个C类IP网络，其网络地址为211.100.51.0，需要将其划分为5个子网，其中3个子网中主机数目不超过25，一个子网的主机数目不超过60，一个子网的主机数目为2，要求给出一种该C类IP网络子网划分的方案，希望剩余的IP地址能尽量地多。

请写出各子网的IP地址范围与子网掩码、剩余的IP地址的数量。

3.简述IP数据报中TTL字段的作用。

4.简述NAT技术的优缺点。

5.为何需要引入DHCP中继？

6.Tracert程序是如何利用ICMP报文来查找从源节点到目的节点的完整路由的？

7.简述静态路由和动态路由的区别。

8.比较RIP协议和OSPF协议的优缺点。

9.在CEF技术中，数据帧修改引擎需要对数据帧进行哪些方面的修改？

10.简述VPN技术应用的三大业务。

11.假设某主机的IP地址为210.114.105.164，子网掩码为255.255.255.240，请问该主机所在网络的广播地址是什么？

该网络中可用的IP地址范围是什么？

12.假设教材第173页图4-18中的两个路由器使用了RIP路由协议，请写出分别写出路由器A和B刚启动时、交换路由信息后的路由表。

解答：

解　答

1.进行子网划分时，如果子网地址为31位或者32位，那么可用的主机地址数将为0，这样的子网没有实际意义。

子网地址的位数为30位时，对应的子网掩码为255.255.255.252。

这种子网通常被用于路由器间的点对点链路

2.根据题目要求，可以按下列方案划分该C类网络（注意：

此答案不唯一）：

子网编号IP地址范围子网掩码

1211.100.51.0～211.100.51.31255.255.255.224

2211.100.51.32～211.100.51.63255.255.255.224

3211.100.51.64～211.100.51.95255.255.255.224

4211.100.51.128～211.100.51.191255.255.255.192

5211.100.51.96～211.100.51.99255.255.255.252

按此子网划分方案，剩余的IP地址段有：

211.100.51.100～211.100.51.127、211.100.51.192～211.100.51.255，共剩余92个IP地址。

3.IP数据报中TTL字段，也被称为生命期字段，主要用于限制数据报的生存时间。

IP数据报在网络中传输时，每经过一个路由器，TTL值将被减去1。

一旦TTL值为0，该数据报将被丢弃，并向源主机发送一个数据报超时ICMP报文。

这样做可以防止一些无法找到目的地的IP数据报一直在网络中漫游，避免过多的网络垃圾影响网络性能。

4.NAT技术的主要优点有：

（1）NAT技术可以通过使用私有IP地址而有效地解决IP地址匮乏的问题；

（2）由于NAT技术使得外部主机无法发起对内部主机的连接访问，因而可以起到一定的安全作用。

NAT技术的主要缺点有：

部分网络服务需要从外部主机向内部主机发起并建立TCP连接，NAT技术会影响这种网络服务的正常使用，如MSNMessenger中音频对话等。

5.由于DHCP报文是通过广播的形式传播的，如果没有DHCP中继，那么需要为每个子网设置一个DHCP服务器。

而DHCP中继可以将DHCP报文从一个子网转发给指定的DHCP服务器，并能将DHCP应答报文返回给相应的子网，使得多个子网可以使用同一个DHCP服务器。

6.Tracert程序主要利用了IP分组的TTL值和ICMP报文来实现。

使用Tracert时，源主机首先向目的主机依次发送三个TTL值为1的回送请求ICMP报文；这些报文到达第一个路由器时，由于TTL值减1后变为0，第一个路由器将向源主机发送一个数据报超时ICMP报文，这样源主机就获得了第一个路由器的IP地址。

依次类推，源主机将依次向目的主机发送TTL值为2、3、……的回送请求ICMP报文，第2、3、……个路由器将分别向源主机发送数据报超时ICMP报文。

直到TTL值足够大，回送请求ICMP报文到达了目的主机，目的主机将向源主机发送回送应答ICMP报文。

源主机接收到回送应答ICMP报文后，Tracert查询中间路由的过程就完成了。

7.所谓静态路由是指由网络管理员人工设置的路由，不会根据网络的实际状况发生变化。

而动态路由是指通过路由选择协议获得的路由，能够随网络链路的变化而自动调整。

由于静态路由无法根据网络实际状况自动调整，当网络链路发生变化时，可能会继续使用一些已经无效的网络链路，会造成无法正确转发报文。

而动态路由则由较好的健壮性，能够及时根据网络链路的变化调整报文转发的路径，尽可能地选用最新的路由转发报文。

在实际网络中，特别是大中型网络中，应尽量避免使用静态路由。

8.RIP协议的主要优点有：

实现简单、开销小等。

OSPF协议的主要优点有：

快速收敛、提高了网络节点的可达性、可以综合网络链路的多种性能指标来计算最佳路由等。

RIP协议的主要缺点有：

收敛速度慢、不适用于大型网络等。

OSPF协议的主要缺点有：

实现相对较为复杂等。

9.在CEF技术中，数据帧修改引擎需要对数据帧进行以下修改：

∙将数据帧头部中的目的MAC地址改为下一站路由器的MAC地址；

∙将数据帧头部中的源MAC地址改为三层交换机的MAC地址；

∙将IP数据报头部中的TTL字段减1；