计算机网络课后习题答案.docx
《计算机网络课后习题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络课后习题答案.docx（99页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
计算机网络课后习题答案
w第一章
1-01、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服务有两个：
（1）、连通服务：
指计算机网络使上网用户之间可以交换信息,好像这些用户的计算机可以彼此直接连通一样。
（2）、资源共享：
用户可以共享计算机网络上的信息资源、软件资源和硬件资源。
1-02、试简述分组交换的要点。
答：
（1）分组传送：
分组交换网以“分组”作为数据传输单元。
在发送报文前，先将较长的报文划分成一个个更小的等长数据段，在每一个数据段前面，加上必要的控制信息组成的首部，构成分组，传送到接收端。
接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
（2）无连接：
发送端在发送分组之前不必先建立连接，占用一条端到端的通信资源，而是在传输过程中一段段地断续占用通信资源，省去了建立连接和释放连接的开销，也使数据的传输效率更高。
（3）存储转发：
路由器收到一个分组时，先将分组放入缓存，再检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。
这样一步一步地以存储转发的方式，把分组交付到最终的目的主机
分组交换具有高效、灵活、迅速、可靠等优点，但也存产生增加了时延（排队）和传送开销（包头）等问题。
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。
1-03、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（规则流程）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。
1-04、为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？
答：
因为因特网正在改变着我们工作和生活的各个方面，它已经给很多国家（尤其是因特网的发源地美国）带来了巨大的好处，并加速了全球信息革命的进程。
1-05、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：
因特网的发展大致经历了三个阶段。
第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。
第一个分组交换网ARPANET最初是一个单个的分组交换网，1983年TCP/IP协议成为了ARPANET上的标准协议，使得所有用TCP/IP协议的计算机都能利用互连网相互通信。
因特网诞生了。
第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。
1985年开始，因特网过渡到以美国国家科学基金会网络NSFNET为主要组成部分。
该网络分为主干网、地区网和校园网三级，覆盖全美主要大学和研究所。
第三阶段的特点是逐渐形成了多层次的ISP结构的因特网。
1993年开始，NSFNET逐渐被若干个商用因特网主干网替代。
用户可通过不同层次的ISP接入因特网。
1-06、简述因特网标准制定的几个阶段。
答：
因特网的正式标准要经过以下四个阶段
（1）因特网草案。
因特网草案的有效期是六个月，在这阶段还不是RFC文档
（2）建议标准。
从这阶段开始就成为RFC文档。
（3）草案标准。
（4）因特网标准。
1-07、小写和大写开头的英文名字internet和Internet在意思上有何重要的区别？
答：
以小写字母i开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。
以大写字母I开始的Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。
（Internet是internet中的一个）
1-08、计算机网络都有哪些类别？
各种类别的网络都有哪些特点？
答：
1、不同作用范围的网络：
（1）广域网WAN（wide）：
广域网的作用范围通常为几十到几千公里。
（2）城域网MAN（metropolitan）：
城域网的作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离约为5~50km。
（3）局域网LAN（local）：
局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，但地理上则局限在较小的范围（如1km左右）。
（4）个人区域网PAN（personal）：
个人区域网就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络，其范围大约在10m左右。
2、不同使用者的网络：
（1）公用网：
这是指电信公司出资建造的大型网络。
（2）专用网：
这是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。
3、用来把用户接入到因特网的网络
接入网是用户与因特网连接的“桥梁”。
1-09、计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么？
答：
主干网络一般是分布式的，具有分布式网络的特点：
其中任何一个结点都至少和其它两个结点直接相连；而本地接入网一般是集中式的，具有集中式网络的特点：
所有的信息流必须经过中央处理设备（交换结点），链路从中央交换结点向外辐射。
1-10、试在下列条件下比较电路交换和分组交换。
要传送的报文共x（bit），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b（bit/s）。
在电路交换时电路的建立时间为s（s）。
在分组交换时分组长度为p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不计。
问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？
答：
对电路交换，当t=s时，链路建立；
当t=s+x/b，发送完最后一bit；
当t=s+x/b+kd，所有的信息到达目的地。
对分组交换，当t=x/b，发送完最后一bit；
为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，
每次转发的时间为p/b，
所以总的延迟=x/b+（k-1）p/b+kd
所以当分组交换的时延小于电路交换
x/b+（k-1）p/b+kd＜s+x/b+kd时，
（k-1）p/b＜s
1-11、在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和（p+h）（bit），其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。
通信的两端共经过k段链路。
链路的数据率为b（bit/s），但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。
若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大？
答：
分组个x/p，
传输的总比特数：
（p+h）x/p
源发送时延：
（p+h）x/pb
最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：
（k-1）（p+h）/b
总发送时延D=源发送时延+中间发送时延
D=（p+h）x/pb+（k-1）（p+h）/b
令其对p的导数等于0，求极值
p=√hx/（k-1）
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？
它们的工作方式各有什么特点？
答：
（1）、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。
在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式为客户服务器方式和对等方式。
（2）、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）。
核心部分主要通过路由器实现分组交换。
1-13、客户服务器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：
主要区别在于客户服务器描述的是进程之间的服务与被服务的关系，客户是服务请求方，服务器是服务；而对等通信方式并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方，只要两个主机都运行了对等连接软件，就可以进行平等的、对等连接通信。
相同的地方：
客户服务器方式和对等通信方式都是端系统运行的程序之间的通信方式。
对等连接方式从本质上看仍然是使客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。
1-14、计算机网络有哪些常用的性能指标？
答：
（1）、速率。
速率即数据传输速率，又称为数据率或比特率，指的是每秒传输的二进制比特数，速率的单位是b/s（也表示为bps），或kb/s,Mb/s,Gb/s等。
（2）、带宽。
带宽是数字信道所能传送的“最高数据率”，单位是“比特每秒”，或b/s（bps），通常称为“传输带宽”。
（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。
（4）、时延。
时延是指数据（一个报文或分组，甚至是比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。
它包括：
发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。
（5）、时延带宽积。
时延带宽积是指一段链路最多可以容纳多少个比特。
时延带宽积=传播时延带宽。
（6）、往返时间RTT。
往返时间RTT表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认（接收方收到数据后便立即发送确认），总共经历的时间。
（7）、利用率。
利用率有信道利用率和网络利用率两种。
信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。
完全空闲的信道的利用率是零。
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
1-15、假定网络的利用率到达了90%。
试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？
答：
D0/D=1-U=1-90%=0.1。
D/D0=10。
所以现在的网络时延是它的最小值的10倍。
1-16、计算机通信网有哪些非性能特征？
非性能特征与性能指标有什么区别？
答：
计算机通信网的非性能特征有：
费用，质量，标准化，可靠性，可扩展性和可升级性，易于管理和维护。
性能指标是从不同的方面来直接度量计算机网络的性能，而非性能特征虽然与性能指标有很大的关系，对计算机网络的性能也有很大的影响，但不是直接用来度量网络性能的。
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
。
试计算以下两种情况的发送时延的传播时延：
（1）数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。
（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。
解：
（1）发送时延：
传播时延：
（2）发送时延：
传播时延：
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）
试计算当带宽为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传输的比特数。
媒体长度l
传播时延
媒体中的比特数
数据率=1Mb/s
数据率=10Gb/s
（1）0.1m
4.35×10-10s
4.35×10-4
4.35
（2）100m
4.35×10-7s
0.435
4.35×103
（3）100km
4.35×10-4s
4.35×102
4.35×106
（4）5000km
0.0217s
2.17×104
2.17×108
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。
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（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？
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%
1-20网络体系结构为什么要采用分层次的结构？
试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。
答：
因为分层可以带来很多好处：
（1）各层之间是独立的。
（2）灵活性好。
（3）结构上可分割开。
（4）易于实现和维护。
（5）能促进标准化工作。
类似目前实际生活中的电子商务模式
网上商城（应用层）
网站管理层（网站管理系统）
服务器主机（服务平台）
技术服务（技术支持）
物流配送系统（货物及配送支持）
1-21协议与服务有何区别？
有何关系？
答：
1、协议是控制对等实体之间通信的规则，是水平的。
服务是下层通过层间接口向上层提供的功能，是垂直的。
2、协议的实现保证了能够向上一层提供服务，要实现本层协议还需使用下层提供的服务。
1-22网络协议的三个要素是什么？
各有什么含义？
答：
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。
1-23为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到？
答：
因为协议必须保证数据在网络中能有条不紊地交换，而不允许出现死锁等现象，因此，协议不能假定一切都是正常的和非常理想的，不能只看在正常情况下是否正确，而是必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。
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。
图1-1五层协议的体系结构
各层的主要功能：
（1）应用层
3网络层
4运输层
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。
1-25、试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。
答：
例如：
货车。
只要装箱符合货柜车大细标准的,不管箱里装的是什么货物,都可以用货车来传输。
1-26解释下列名词：
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。
答：
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。
实体：
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
在许多情况下，实体是一个特定的软件模块。
对等层：
在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层。
协议数据单元：
对等层实体进行信息交换的数据单位。
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。
客户、服务器：
客户和服务器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。
客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
客户-服务器方式：
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，当客户进程需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程，服务器进程被动地等待来自客户进程的请求。
1-27、试解释everythingoverIP和IPovereverything的含义。
答：
everythingoverIP指IP协议可以为各式各样的应用提供服务。
IPovereverything指允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。
第二章
2-01物理层要解决哪些问题？
物理层的主要特点是什么？
答：
（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，而专注于完成本层的协议与服务。
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所采用。
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新的物理层协议，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。
2-02规程与协议有什么区别？
答：
在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程”（procedure）。
后来具有体系结构的计算机网络就开始使用“协议”（protocol）这一名词。
以前的“规程”其实就是“协议”，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程”。
2-03试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。
答：
一个数据通信系统可划分为三大部分：
源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。
源系统一般包括以下两个部分：
源点：
源点设备产生要传输的数据。
例如，从PC机的键盘输入汉字，PC机产生输出的数字比特流。
源点又称为源站，或信源。
发送器：
通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
例如，调制解调器将PC机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。
目的系统一般也包括以下两个部分：
接收器：
接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。
终点：
终点设备从接收器获取传送过来的数字比特流，然后把信息输出。
终点又称为目的站，或信宿。
在源系统和目的系统之间的传输系统可能是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统。
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。
数字数据：
取值为不连续数值的数据。
数字信号：
取值为有限的几个离散值的信号。
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称为码元。
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。
串行传输：
逐个比特按照时间顺序传输。
并行传输：
多个比特同时进行传输。
2-05物理层的接口有哪几个特性？
各包含什么内容？
答：
（1）机械特性
指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
（2）电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
（4）规程特性
说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-06数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？
信噪比能否任意提高？
奈氏准则与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？
答：
1、数据在信号中的传输速率受以下两个因素限制：
（1）信道能够通过的频率范围。
（2）信噪比。
2、信噪比不能任意提高。
3、奈氏准则与香农公式的意义在于揭示了信道对数据传输率的限制，只是两者作用的范围不同。
奈氏准则给出了每赫带宽的理想低通信道的最高码元的传输速率是每秒2个码元。
香农公式则推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率C=Wlog2（1+S/N），其中W为信道的带宽（以赫兹为单位），S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率。
4、数字信号由码元组成，码元携带一定的信息量。
定义单位时间传输的码元数为码元速率，单位是码元/秒，又称波特率（Baud）。
定义单位时间传输的信息量为信息速率，单位为比特 /秒，又称比特率。
波特和比特是两个不同的概念，波特是码元传输速率的单位，说明每秒传输多少个码元，比特是信息两的单位。
信息的传输速率“比特/每秒”一般在数量上大于码元的传输速率“码元/秒”，且有一定的关系，若使1个码元携带n比特的信息量，则MBaud的码元传输速率所对应的信息传输率为M×nbit/s，但某些情况下，信息的传输速率“比特/每秒”在数量上小于码元的传输速率“码元/秒”，如采用内带时钟的曼切斯特编码，一半的信号变化用于时钟同步，另一半的信号变化用于信息二进制数据，码元的传输速率“码元/秒”是信息的传输速率“比特/每秒”的2倍。
2-07、假定某信道受柰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）？
答：
把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，则每个码元可携带的信息量是4bit。
所以可获得20000*log216=80000b/s的数据率。
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？
）
答：
根据香农公式:
C=w*log2（1+S/N）
64Kb/s=3KHz*log2（1
升级会员 