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23计算机网络技术

计算机网络技术

第一章计算机网络概论

1.计算机网络可分为哪两大子网？

他们各实现什么功能？

计算机网络分为用于信息处理的资源子网和负责网络中信息传递的通信子网。

资源子网负责信息处理。

包括提供资源的主机HOST和请求资源的终端T，它们都是信息传输的源节点，有时也通称为端节点。

通信子网负责全网中的信息传递。

主要由网络节点和通信链路组成。

2.计算机网络的发展可划分为几个阶段？

每个阶段各有什么特点？

可分为四个阶段。

第一阶段为面向终端的计算机网络，特点是由单个具有自主处理功能的计算机和多个没有自主处理功能的终端组成网络。

第二阶段为计算机-计算机网络，特点是由具有自主处理功能的多个计算机组成独立的网络系统。

第三阶段为开放式标准化网络，特点是由多个计算机组成容易实现网络之间互相连接的开放式网络系统。

第四阶段为因特网的广泛应用与高速网络技术的发展，特点是网络系统具备高度的可靠性与完善的管理机制，网络覆盖范围广泛。

3.早期的计算机网络中，那些技术对日后的发展产生了深远的影响？

早期的ARPANET、TCP/IP、SNA的技术对日后的发展产生了深远的影响。

4.简述计算机网络的功能。

计算机网络主要有存储器、打印机等硬件资源共享，数据库等软件资源共享和收发邮件收发消息等信息交换三方面的功能。

5.缩写名词解释。

PSE：

分组交换设备PAD：

分组装拆设备NCC：

网络控制中心FEP：

前端处理机

IMP：

接口信息处理机DTE：

数据终端设备DCE：

数据电路终接设备

PDN：

公用数据网OSI：

开放系统互连基本参考模型HDLC：

高级数据链路控制协议

第二章计算机网络基础知识

1.简述模拟数据及数字数据的模拟信号及数字信号表示方法。

模拟数据可以直接用对应的随时间变化而连续变化的模拟信号来表示，也可以经相应的转换设备

转换后用离散的数字信号表示。

数字数据可用二进制编码后的离散数字信号表示，也可经转换设备转换后用连续变化的模拟信号

表示。

2.简述Modem和CODEC作用

Modem可以把离散的数字数据调制转换为连续变化的模拟信号后经相应的模拟信号媒体传送出

去，把接收到的连续变化的模拟信号解调还原成原来的离散数字数据。

CODEC把连续变化的模拟信号编码转换成二进制数字信号后传送出去，把收到的数字信号解码还原成原来的模拟信号。

3.什么是数据通信？

数据通信是通过计算机等数据装置和通信线路完成数据编码信号的传输、存储和处理。

4.数据传输速率与信号传输速率的单位各是什么？

它们之间有什么关系？

数据传输速率S的单位是位/秒，记作bps或b/s，信号传输速率B的单位是波特（Baud）。

数据传输速率等于信号传输速率乘以每码元表示的二进制位数。

对应关系：

5.数据传输速率与信道容量的单位各是什么？

它们之间有什么关系？

信道传输速率和信道容量的单位都是位/秒，记作bps或b/s。

区别：

数据传输速率是实际传输速率，信道容量是信道可达到的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限。

6.对于带宽为6MHz的信道，若用4种不同的状态来表示数据，在不考虑噪声的情况下，该信道的最大数据传输速率是多少？

解：

N=4,H=6M,所以及

7.信道带宽为3KNz，信噪比为30db,则每秒能发送的比特数不会超过多少？

解：

因为10lg（S/N）=30,lg（S/N）=3，S/N=1000；H=3k，

所以C=H*log2（1+S/N）=3k*log2（1+1000）=3k*log2（1001）3k*10=30K,得每秒发送的位数不超过30K。

8.采用8种相位，每种相位各有两种幅度的PAM调制方法，问在1200Baud的信号传输速率下能达到的数据传输速率为多少？

解：

因为N=16，2H=B=1200，所以C=2H*log2N=1200*log216=4800，数据传输率可达到4800bps。

9.采用每种相位各有两种幅度的PAM调制方法，在带宽为8KHz的无噪声信道上传输数信号，若要达到64Kbps的数据速率，问至少要多少种不同的相位？

因为C=64K，H=8K，C=2*H*log2N，所以log2N=C/2H=64K/16K=4，N=16，至少要有8种不同的相位。

10.简述异步传输方式与同步传输方式的区别？

异步传输以字符为传输单位，每个字符有1个起始位和1至2个停止位保证字符的同步，字符

内以约定频率保证位同步，字符之间异步，可有任意的空闲位。

同步传输以数据块的帧为传输单位，每帧以特殊的同步字符或位模式作帧头帧尾标志，保证帧同

步，帧内用外加的同步信号或用从数据信号中提取的同步信号保证位同步。

11.数据速率为1200bps，采用无校验，1位停止位的异步传输，问1分钟最多能传输多少汉字（双字节）

因为每秒传输1200位，每传送1字节需10位，所以每分钟最多能传送的汉字为1200*60/20=3600

11.数据速率为1200bps，采用无校验，1位停止位的异步传输，问1分钟最多能传输多少汉字（双字节）？

因为每秒传输1200位，每传送1字节需10位，所以每分钟最多能传送的汉字为1200*60/20=3600

12.分别用标准曼彻斯特编码的10Mbps局域网的波特率是多少？

因为曼彻斯特编码每码元传送1/2位，所以S=B*1/2，2S=B，B=20M

13.简述异步传输方式的字符格式，并说明各部分的作用。

异步传输方式中，每字符以1位逻辑0为起始，以1或2位逻辑1为终止，凡从终止位或任意空闲位的1转为0确定为字符的开始，按约定的频率确定约定的5至8位的数据位，如果有约定的1位校验位则按约定的算法作差错检测。

14.信源以字节（8比特）为单位传输数据，若数据速率为B（bps），对下列两种情况分别计算有效数据传输速率：

（1）异步串行传输，不用效验位、使用1位停止位；

因为每8位字节要额外附加2位，所以有效数据传输速率最大可达B*8/10=0.8B

（2）同步串行传输，每帧包含48位控制位和4096位数据位。

有效数据传输速率为B*4096/（48+4096）=B*4096/4144≈0.988B

15.对于带宽为4KHz的语音信号，采用量化级别为128的PCM方法编码，问所产生的二进制位起码要用多大传输速率的信道才能传输

B=2H，S=B*log2N=2H*log2N=2*4KHz*log2128=56Kbps

16.简述FDM、TDM和WDM的实现原理。

FDM是利用同一物理信道同时传送频段互不重叠的不超出信道带宽的多路信号。

TDM是利用同一物理信道在转输速率允许的条件下轮流传送多路的信号。

17.分别计算T1载波德编码效率和开效率。

T1载波的编码效率为24*7/193≈0.87,开销率为25/193≈0.13

E1载波的编码效率为30*8/256≈0.94,开销率为16/2560.06

18.若要在采用两种物理状态传输的50Kbps信道上参数表1.544Mbps的T1载波吧，问信道的信噪比至少要多少？

因为N=2，C=50K,C=2*H*log2N,所以H=C/2=25K。

因为C=1.544M，H=25K，C=H*log2（1+S/N），

所以log2（1+S/N）=C/H=1544/25=61.76,1+S/N≈261,S/N=261-1≈261，

10*log10261≈10*log10260=10*log1026*10=10*log1010246≈10*log101018=180分贝

19.试比较电路交换、报文交换、虚电路分组交换及数据报分组交换方式的特点。

电路交换方式在传送时独占通道。

报文交换是整个报文在各节点存储排队传送。

数据报分组交换是把报文分成限制大小的分组在各节点存储排队传送。

虚电路分组交换是把报文分成限制大小的分组在先建立的虚电路各节点中存储排队传送。

20.已知生成多项式为：

X4+X3+X2+1，求信息位1010101的CRC码。

10101011001

21.若海明码的监督关系式为：

S0=a0+a3+a4+a5S1=a1+a4+a5+a6S2=a2+a3+a5+a6接收端收到的码字为：

a6a5a4a3a2a1a0=1010100，问在最多一位错的情况下发送端发送的信息位是什么？

根据监督关系式，得错码位置表：

s2s1s0

000

001

010

100

011

101

110

111

错位

无错

a0

a1

a2

a4

a3

a6

a5

根据收到码字1010100计算各校正因子：

s0=0+0+1+0=1s1=0+1+0+1=0s2=1+0+0+1=0得s2s1s0=001，

因为在只有一位错的情况下，从上表得错位为a0，所以原发送信息位为1010。

验算：

a2=a3+a5+a6=0+0+1=1，a1=a4+a5+a6=1+0+1=0，a0=a3+a4+a5=0+1+0=1，冗余位：

101

第三章计算机网络体系结构及协议

1.物理层协议包括那四方面的内容？

物理层协议包括机械、电气、功能性、规程性四个方面关于建立、维持及断开物理信道的特性。

2.比较RS-232C与RS-449的电气特性。

RS-232C采用±15伏的负逻辑电平和非平衡发送接收方式，15M时通信速率小于等于20kbps；RS-449采用±6伏的负逻辑电平和平衡发送接收方式或差动接收器的非平衡方式，100M时速率约100kbps或10kbps

3.简述NullModem的功能；

NullModem的功能是：

当二台采用RS-232C标准接口的DTE直接连接时，因为RS-232C是DTE与DCE之间的接口标准，所以要用NullModem这种采用交叉跳接信号线方式的连接电缆进行连接，使电缆二端的DTE都可以把自己作为DTE，把对方作为DCE。

5.试比较四种帧定界方法的特点。

字节计数法：

编码简单，但一旦计数出错就丢失帧边界，就会有灾难性后果。

字符填充法：

因为要区分数据和定界字符，所以编码复杂；因为不同系统有不同字符集，所以兼容性差。

违法编码法：

易于区分边界，编码很简单，但只适用于特定的编码环境。

位填充法：

虽然要区分边界位，但用硬件很容易实现，所以使用简便，受限制少。

6.若发送窗口尺寸为4，在发送3号帧并收到2号帧的确认帧后，发送方还可发几帧？

请给出可发帧的序号。

还可发送4，5，6号帧。

7.若HDLG帧数据段中出现下列比特串：

“”填充后的输出是什么？

填充后的输出是：

"01000001111101101011111010"

8.用BSC规格传输一批汉字（双字节），若已知采用不带报头的分块传输，且最大报头块长为129字节，共传输了5帧，其中最后一块报文长为101字节。

问每个报文最多能传多少汉字？

该批数据共有多少汉字？

（假设采用单字节的块效验字符）

因为每块除文本外的5个控制字符共开销5字节，前4块每块长度为129字节，数据文本占124字节，即每报文最多传62汉字。

4块共62*4=248汉字，最后1块101字节，数据占96字节，即48汉字，该批数据共有248+48=296汉字。

9.用HDLC传输12个汉字（双字节）时，帧中的信息字段占多少字节？

总的帧长占多少字节？

因为HDLC除信息字段外共占48位即6字节，所以传12汉字时信息字段为24字节，总帧长为30字节。

10.简述HDLC帧中控制字段各分段的作用。

控制字段第1位为0表示信息帧，此时第2至4位为发送帧的序号，第5位表示要求回应，第6至7位为等待接收的帧号。

第1、2位为10表示监控帧，此时第3、4位表示等待接收或暂停接收或要求重发，第5位表示要求回应或确认的结束，第6至7位为等待接收的帧号或重发多帧的开始帧号。

第1、2位为11表示无帧序号帧，此时第5位表示要求回应或确认的结束，第3、4、6、7、8位表示不同的控制功能。

11.试比较BSC和HDLC协议的特点。

BSC协议面向字符，依赖于特定的字符编码，所以兼容性低；所用字符填充法较复杂；用半双工，所以传输效率低。

但所需缓冲空间小。

HDLC协议面向位，不依赖于字符集，所以兼容性高；所用位填充法易于硬件实现，简便快捷；用全双工，传输效率高；所用缓冲空间较大。

12.虚电路中的“虚”是什么含义？

如何区分一个网络节点所处理多个虚电路？

虚电路的虚是因为每条虚电路都不是专用的，虚电路的号只是从节点得到的对应下一节点双向都未分配出去的最小信道号，不同虚电路号的分组轮流传送。

一个节点所处理的多条虚电路用下一节点或上一节点及所拥有的信道号来区分。

13.简述虚电路操作与数据报操作的特点、虚电路服务与数据报服务的特点。

通信子网虚电路操作过程分建立、使用和拆除三部分。

建立时每个途经节点要作路由选择以确定下一节点并在虚电路表中做记录。

使用时各分组按先后顺序只需在沿路各节点排队按虚电路表发送而无需作路由选择。

最后各分组按次序全部到达后拆除虚电路。

通信子网数据报操作无需建立电路，但每个分组要各自作路由选择并排队按各自所选路线发送。

最后各分组不一定按先后次序到达，可能有分组丢失。

虚电路服务是网络层向端系统运输层提供的使所有分组按先后顺序可靠到达目的端的服务，不管通信子网如何运作。

数据报服务是网络层向端系统运输层提供的各分组不一定全部不一定按先后顺序到达目的端的服务。

14.简述防止拥塞的几种方法。

一.缓冲区预分配：

在建立虚电路时在沿途各节点预先保留所需数据暂存区，即保证有足够空间才设虚电路，使分组传送时可顺利通过各节点，免除阻塞。

二.分组丢弃：

不预留存储区，如果缓冲区满则丢弃分组，以缓解阻塞。

三.定额控制：

分组必须有许可证才可开始在通信子网中被传送，用许可证数量控制通信子网中的分组总数，防止阻塞。

15.简述X.25各类分组的格式及其功能。

X.25的每个分组由分组头和数据二部分组成。

分组头的前二个字节为通用格式标识和虚电路标识。

第三字节表示分组类型，末位为0表示数据分组，用于传送数据；末位为1表示控制分组，完成连接管理、流量控制、中断、复位或重启动等功能；末3位全为1表示对某种请求的确认。

16.在X.25分组中，理论上最多充分存在多少条虚拟电路？

若已知分配的虚电路号为536，试计算其二进制逻辑信道组号及期望的延迟。

在X.25分组级中，理论上最多允许16*256=4096条虚电路。

分配的虚电路号为536，536=256*2+24，24=16+8，所以逻辑信道组号为2，二进制组号为0010，二进制逻辑信道号为00011000，二进制虚电路号为1000011000。

或536=512+16+8=001000011000

17.数据传输速率2400bps、最大分组长度1024位（未含分组头），传输长度为256K字节的报文，试计算：

（1）总共传输的分组数；

（2）总共传输的比较数；（3）传输所用的总时间。

设分组为X.25分组，忽略帧。

因为256K字节的报文=256*1024*8位，最大分组长度1024位，得所需分组数=256*8*1024/1024=2048

因为每个数据分组有3个字节的分组头，所以总共传输的位数=（1024+24）*2048位=2096K=2.046M

因为传输速率=2400bps，所以传输所用时间=（1024+24）*2048/2400秒=1048*256/300秒≈896秒

18.网际互连的意义是什么？

请列出各种网络互连设备及它们工作的OSI协议层。

答：

网际互连的意义是可以使各同结构或不同结构的网络上的用户可以互相通信和交换信息。

转发器（中继器）：

工作于物理层。

网桥：

工作于链路层，用于类型相似的局域网DCE间的连接。

路由器：

工作于网络层，用于不同结构网络的连接。

网关：

工作于运输层以上层次。

19.传输服务向传输服务用户提供哪些功能？

运输层服务向用户提供面向连接的可靠的传输服务和无连接的不可靠的数据报服务，可提供不同等级的协议服务，可提供正常的服务数据分组传输和快速服务数据分组传输，可提供不同的用户接口，可提供状态报告和安全保密的服务，对面向连接的服务可提供连接的管理。

20.传输层服务质量如何分类、协议级别如何分级？

它们的关系如何？

运输层按用户要求把网络服务质量从高到低分为A、B、C三级，把协议服务功能按从简单到复杂分为0、1、2、3、4五个级别，服务质量高的网络需要较简单的协议级别，服务质量低的网络需要较复杂的协议级别。

21.简述会话连接与传输连接的映像关系？

会话连接和运输连接有三种关系，1.一个会话连接使用一个运输连接的一对一关系。

2.多个会话连接先后不同时使用同一个运输连接的多对一关系。

3.当运输连接中断后可用新建运输连接继续原有会话连接的一对多关系。

22.简述同步点的作用。

带有序号的同步点可由会话用户在传输的数据流中自由设置并一同传送，通过同步点的接收使会话双方对会话进展情况有一致的了解，使出现中断时可以从中断处恢复。

23.简述在0SI中设立表示层的必要性。

因为不同的计算机可能使用不同的字符集，不同的字节计数方式，不同的运算码，所以必须在处理语义的应用层和管理连接的对话层之间设置表示层，在各自的数据表示方式和双方共同确认的表示方式之间进行转换。

24.简述数据压缩的必要性和可行性。

由于目前通信设施未能有足够带宽实现低成本高效率传送某些大数据量的信息，所以有必要对数据进行压缩。

因为原始数据往往有冗余度；数据在不改变表示效果的前提下有压缩余地；数据本身的特性存在压缩的可能；所以可从这三方面对数据进行压缩。

25.应用实体由哪些元素组成，它们的作用各是什么？

应用层应用实体由若干特定应用服务元素和公用应用服务元素组成。

每个特定应用服务元素提供某种专门的应用服务，公用应用服务元素提供公共的应用服务。

26.为什么要采用虚拟终端协议？

因为各种各样的终端有不同的功能和标准，所以通过虚拟终端协议进行特定终端实际功能实际标准和通用的标准功能之间的转换，才可实现不同标准的终端、主机之间的通信访问。

第四章局域网

1.局域网的主要特点、主要技术是什么？

局域网的主要特点是地理分布范围小，以PC机为主体，结构、协议简单灵活，只涉及低三层功能，传输速率高，误码率低，便于管理扩充。

主要技术是拓扑结构、传输媒体和最重要的媒体访问控制，常用的媒体访问控制方法有CSMA/CD，控制令牌和时槽环。

2.IEEE802局域网参考模型与ISO/OSI参考模型有何异同？

IEEE802局网参考模型只涉及相当于ISO/OSI参考模型低三层的功能，物理层基本相同，局网内把网络层功能简化合并到下层，把链路层分为依赖于物理媒体的下层MAC子层和独立于媒体及其访问控制的帧传送上层LLC子层，而相当于网络层的网际层则完成局网外的网间互连和网络管理等功能。

3.简述802.3LAN、802.4LAN及802.5LAN特点。

802.3局域网是用CSMA/CD媒体访问控制法的总线网，结构简单，采用载波监听冲突检测和退避算法避免冲突减少冲突，对最小帧长度有规定，负载重时会增加冲突降低效率。

802.5局域网是用令牌访问控制方法的环网，结构较复杂，但不会出现冲突。

802.4局域网是用令牌访问控制方法的总线网，结构简单，无须采用退避算法等防冲突措施，不会出现冲突，但要用算法实现总线物理结构上的逻辑环形令牌控制网。

4.为什么CSMA/CD有最短帧长度的要求？

因为检测冲突需要时间，只有所发送的帧有足够的长度，在传送冲突信号所需最长时间情况下冲突信号到达发送站点时使发送的帧还未全部送出，才能使帧的是否受损坏得到确认并及时发出阻塞信号和中断受损帧的发送。

如果帧的长度太小，则收到冲突信号前受损帧已发送完毕。

5.简述非坚持算法、1-坚持算法、P-坚持算法的特点。

非坚持算法：

监听到线路忙则延迟随机量再监听，空即发送。

可减少冲突，但有时利用率不高。

1-坚持算法：

监听到线路忙则继续监听，空即发送，遇冲突才延迟随机量再监听。

利用率高，但容易冲突。

P-坚持算法：

监听到线路忙则继续监听，空则按P的概率，可能发送，可能再按（1-P）的概率延迟监听；需适当选择P值，才可既减少冲突又提高利用率。

6.长1KM、10Mbps的802.3LAN，其信号传播速度为200m/us，数据帧长度为256位（包括32位开销）。

一个成功发送后的第一位时间片留给接收方以捕获信道来发送一个32位的确认帧。

假设不考虑冲突，问不包括开销的有效数据速率为多少？

（1）发送数据帧256位所需时间=256bit/10Mbps=25.6us

数据帧在信道上的传播时间=1000m/（200m/us）=5us

共用时间=25.6us+5us=30.6us

（2）回发确认帧32位所需时间=32bit/10Mbps=3.2us

确认帧在信道上的传播时间=1000m/（200m/us）=5us

共用时间=3.2us+5us=8.2us

故有效数据传输速率为：

（256-32）b/（30.6+8.2）us=5.77Mbps

7.长1KM、10Mbps的甚带总线LAN，其信号传播速度为200m/us，计算一个1000比特的帧从发送开始到接收结束的最大时间是多少？

若两相距最远的站点在同一时刻发送数据，则经过多长时间两站发现冲突。

（1）因为距离=1000米，速度=200米/微秒，位长1000位，传输速率=10Mbps，所以数据传输时延时间=1000b/10Mbps=100微秒，信号传播时延1000米/200米/微秒=5微秒，从发送开始到接收结束的最大时间=105微秒，经过5微秒发现冲突。

（2）同时发送数据的两站点发现冲突的时间=信号传播时延=1000M/（200m/us）=5us

（注：

若非同时发送数据，两站点发现冲突的最大时间=2*信号传播时延）

8、100个站点的时槽环，任意两站点的平均距离为10m，数据传输速率为10Mbps，信号传播速度为200m/us，若每个站引入1位延时，试计算：

（1）两站点间链路的位长度为多少位？

（2）整个环路的有效位长度为多少位？

（3）此环上最多允许有几个37位长的时槽？

（1）两站点间链路的位长度为：

10m/（200m/us）*10Mbps=0.5bit（不计1位延迟）

（2）整个环路的有效位长度为100*（0.5bit+1bit）=150bit

（3）时槽数为：

150bit/37bit=4.05个约为5个

9、长1Km、10Mbps、50个站点的令牌环，每个站引入1位延迟，信号传播速度为200m/us,令牌长8位,数据帧长度为256位（包括32位开销），确认在数据帧捎带，问该环不包括开销的有效数据速率为多少？

（1）发送数据帧传输时延为：

256bit/10Mbps=25.6us

（2）信号绕环一周传播时延为：

1000m/（200m/us）=5us

（3）50站点1位传输时延为：

50*1bit/10Mbps=5us

（4）发送令牌传输时延为：

8bit/10Mbps=0.8us

所需总时间为：

（25.6+5+5+0.8）us=36.4us

（5）该环不包括开销的有效数据传输速率为：

（256-32）bit/36.4us=6.15Mbps

10、长10Km、16Mbps、100个站点的令牌环，每个站引入1位延迟，信号传播速度为200m/us,问：

（1）该环上1位的延迟相当于多少米长度的电缆？

（2）该环的有效位长度为多少米？

（1）令牌环的比特长度为：

1Km*5us/Km*16Mbps+100bit=180bit

故该环上1位的延迟相当于电缆的长