计算机网络习题答案.docx
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计算机网络习题答案
附录二习题参考答案
习题一参考答案
1．B
2．A
习题二参考答案
略
习题三参考答案
1．解答：
由傅立叶公式：
2．解答：
根据尼奎斯特定理：
无噪声最大数据传输率＝2Hlog2V（位/秒）=8000*log2V，H为带宽，V为采样的级数。
这里说的是无噪声的信道，所以当采样的级数大时，它可以达到很高的速率。
但无噪声是理想状态，实际中不会出现这样的情况。
它会受到香农定理的限制。
3．解答：
信噪比20dB＝10lgS/N,故S/N=100;
代入香农公式得：
最大数据传输率=Hlog（1+S/N）=3000log2（1+100）=19.975kbps
4．解答：
模拟数据（AnalogData）是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。
数字数据（DigitalData）则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。
5．解答：
因为最大数据传输率=Hlog2（1+S/N），T1最大数据传输率=1.544Mbps
代入数据H=50000
所以有:
50000*log2（1+S/N）=1.544*106;
解得:
S/N=230-1.,所以信噪比为10*lg（S/N）=10*lg（230-1）=93db
6．解答：
（1）C=Blog2MC=1200bps,B=600波特，得M=4；
（2）当M=2时，即信息取2位状态，码元速率与数据速率相等。
7．解答：
一条普通的电话线路带宽为4kHz。
根据尼奎斯特定理，只要每秒4000*2=8000次的采样频率就能获取一个4kHz的信道中的全部信息，再高的采样率也无意义。
所以PCM的采样时间定为1/8000=125μs。
8．解答：
由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：
a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。
这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。
在存储交换方式中，发送的数据与目的地址、源地址和控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网。
通信子网中的节点负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能，在电路交换方式中以上功能均不具备。
存储转发相对电路交换方式具有以下优点。
由于通信子网中的交换单元可以存储分组，多个分组可以共享通信信道，线路利用率高。
通信子网中交换单元具有路选功能，可以动态选择报文分组通过通信子网的最佳路径。
可以平滑通信量，提高系统效率。
分组在通过通信子网中的每个交换单元时，均要进行差错检查与纠错处理，因此可以减少传输错误，提高系统可靠性。
9．解答：
数据报不需要建立连接，虚电路需要先建立连接；
虚电路在每次分组传输之前，需要在源结点与目的结点之间建立一条逻辑连接；
一次通信的所有分组都通过虚电路顺序传送，因此分组不必带目的地址和源地址；分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序现象；分组通过虚电路上的每个结点时，不需进行路由选择；通信子网中的每个结点可以与任何结点建立多条虚电路连接。
10．解答：
（1）ts+Q（F+h）/R
（2）Q（F+2h）/R
（3）ts+（F+h）/R
11．解答：
（1）电路交换网络的延迟情况：
t1=s时电路建立；
t2=s+x/b时数据的最后一位被发送出去
t3=s+x/b+kd时数据开始到达目的地。
说明：
这里忽略了信号在电路中传送的时间。
（2）分组交换网络的延迟情况：
t4=x/b时数据的最后一位被发送出去
t5=x/b+（k-1）p/b+kd时数据开始到达目的地。
说明：
其中的（k-1）p/b，表示因为有k跳，所以每个分组会被路由器转发，总的转发次数为k-1次。
故每次转发消耗的时间为：
（k-1）p/b
若要分组网络延迟较短，则有t3>t5故有s>（k-1）p/b
12．解答：
（1）电路交换：
由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。
优点：
①由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。
②通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。
③双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。
④电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。
⑤电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。
缺点：
①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。
②电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。
③电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。
（2）报文交换：
报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点：
优点：
①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。
②通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。
缺点：
①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等）。
（3）分组交换：
分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点：
优点：
①加速了数据在网络中的传输。
因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。
此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。
②简化了存储管理。
因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。
③减少了出错机率和重发数据量。
④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。
缺点：
①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。
②当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。
若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。
总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适。
从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。
习题四参考答案
1．解答：
物理层的接口主要包括四个方面的特性：
（1）.机械特性：
定义接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。
平时常见的各种规格的电源插头的尺寸都有严格的规定。
（2）.电气特性：
定义接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
电气特性规定了在物理连接上传输二进制位流时线路上信号电压高低、阻抗匹配情况、传输速率和距离的限制等。
（3）.功能特性：
定义接口信号的引脚的功能分配和确切的定义，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：
定义不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2．解答：
基带信号是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。
宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的信号。
基带信号进行调制后，其频谱移到较高的频率处。
由于每一路基带信号的频谱被搬移到不同的频段上，因此合在一起后并不会互相干扰。
这样做可以在一条线路中同时传送许多路的数字信号，因而提高了线路的利用率。
3．解答：
（1）DTE就绪DTR（pin20）
（2）载波检测（pin8）
（3）DCE就绪DSR（pin6）
（4）请求发送RTS（pin4）
（5）允许发送CTS（pin5）
4．解答：
RS232C的工作过程在各条控制线的有序的“ON”（逻辑“0”）和“OFF”（逻辑“1”）状态的配合下进行。
在DTE-DCE连接情况下，只有当电路CD和电路CC均为"ON"状态时，才具备操作的基本条件。
若DTE要发送数据，则首先将电路CA置为"ON"状态，等待电路CB应答信号为"ON"状态，才能在电路BA上发送数据。
若DTE要接收数据，则电路CF必须为"ON"状态，才能在电路BB上接收数据。
因此在异步传输时，RS232C使用电路CA，电路CB，电路CC，电路CD，电路CE这五个基本控制电路以及一些附加电路（如地线、数据线、振铃指示等）。
而只同步传输时，由于涉及到同步时钟，RS232C在异步传输时所需接口电路的基础上，还需增加DCE产生并供给DTE使用的定时信号，即需增加电路DB和DD。
5．解答：
传输介质的特性主要有传输速率（和带宽有关）、传输距离（和衰减有关）、抗干扰能力以及安装的难易和费用的高低等，综合上述因素进行考虑。
如要求传输速率高，可选用电缆；要求价钱便宜，可选用双绞线；要求在不适宜铺设电缆的场合通信，可选用无线传输等。
典型的传输速率：
光缆100Mbps，同轴电缆10Mbps，屏蔽双绞线16Mbps，双绞线10Mbps，无线介质小于10Mbps。
传输距离：
光缆几千米，同轴粗缆500米，同轴细缆185米，双绞线100米，无线介质也可达几千米。
抗干扰能力：
有线介质中光纤抗干扰能力最好，非屏蔽双绞线最差。
无线传输介质受外界影响较大，一般抗干扰能力较差。
安装：
光纤安装最困难，非屏蔽双绞线安装最简单。
费用：
对有线传输介质，其费用的高低依次为光纤、粗同轴电缆、屏蔽双绞线、细同轴电缆、非屏蔽双绞线。
无线传输介质中，卫星传输最昂贵。
6．解答：
光纤的优点是：
能够处理更高的带宽，非常适用于高端网络；具有相对低的衰减，节约了网络成本；不受电源震荡，电池干扰以及电源故障的影响；不受空气中化学物质侵蚀的影响，能适应恶劣的环境；重量轻而且细小；不漏光,难以被窃听，安全性高。
光纤的缺点是：
要求较高的操作技能；当光纤被过分弯曲时，容易损坏；光纤的本质是单向的，在双向通信的时候要求两根光纤，或在一根光纤上划分两个频段；光纤成本较高，只能传输数字信号。
7．解答：
XDSL能提高原有电话线的带宽，源于它有效的调制解调技术。
目前被广泛应用的ADSL调制解调技术有两种：
抑制载波幅度和相位技术（carrier-lessamplitudeandphase，CAP）和离
散多音复用技术（discretemultimode，DMT），其中DMT调制解调技术由于技术先进已经被ANSI组织定为标准，并被美国ADSL国家标准推荐使用。
在DMT调制解调技术中一对铜制电话线上0-4KHZ频段用来传输电话音频，用26KHz-1.1MHz频段传送数据，并把它以4KHZ的宽度划分为25个上行子通道和249个下行子通道。
输入的数据经过比特分配和缓存变为比特块，再经TCM编码及QAM调制后送上子通道，理论上每Hz可以传输15bits数据，所以ADSL的理论上行速度为25*4*15=1.5Mbps，而理论下行速度为249×4×15=14.9Mbps（理论值）。
此外DMT还具有良好的抗干扰能力，它可以根据实际中线路及外界环境干扰的情况动态地调整子通道的传输速率，既在有干扰存在的子通道上的传输速率可能降为8bits/Hz，而未受干扰或干扰较小的地方仍可保持较高的速率，同时DMT还可以把受干扰较大的子通道内的数据流转移到其它通道上，这样既保证了传输数据的高速性又保证了其完整性。
8．解答：
结点体系结构的特点是：
从头端到各个光纤结点用模拟光纤连接，构成一个星形网。
采用结点体系结构的好处：
提高网络的可靠性。
由于每一个用户群都独立于其他的用户群，因此某一个光纤结点或模拟光纤的故障不会影响其他的用户群。
简化了上行信道的设计。
HFC网的上行信道是用户共享的。
划分成若干个独立的用户群就可以使用价格较低的上行信道设备，同时每一个用户群可以采用同样的频谱划分而不致相互影响。
习题五参考答案
1．A2．B3．C4．A5．C6．D7．C8．D9．C10．A11．C12．C13．C14．D15．D16．C17．B18．C19．A20．B21．C22．A23．A24．A25．D26．B27．B28．B29．D30．D31．C32．C
36．答：
7D5EFE277D5D7D5D657D5E
7EFE277D7D657D
37．答：
码元传输速率即为波特率，以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。
标准以太网的数据速率是10MB/s，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特
38．解答：
（1）当甲乙同时向对方发送数据时，两台主机均检测到冲突所需时间最短；
1KM/200000KM/S*2=1*10（-5）S
当一方发送的数据马上要到达另一方时，另一方开始发送数据，两台主机均检测到冲突所需时间最长；
2KM/2000000KM/S*2=2*10（-5）S
（2）发送一锁所需时间；1518B/10MBPS=1.2144MS
数据传播时间；2KM/200000KM/S=1*10（-5）S=0.01MS
有效的数据传输速率=10MBPS*1.2144MS/1.2244MS=9.92MBPS
39．答：
设在t=0时A开始发送，在t=（64+8）*8=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所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他站点发生碰撞）。
40．答：
t=0时，A和B开始发送数据
T1=225比特时间,A和B都检测到碰撞（tau）
T2=273比特时间,A和B结束干扰信号的传输（T1+48）
T3=594比特时间,A开始发送（T2+Tau+rA*Tau+96）
T4=785比特时间，B再次检测信道。
（T4+T2+Tau+Rb*Tau）如空闲，则B在T5=881比特时间发送数据、否则再退避。
（T5=T4+96）
A重传的数据在819比特时间到达B，B先检测到信道忙，因此B在预定的881比特时间停止发送
41．答：
添加的检验序列为1110。
出现的两种差错都可以发现。
仅仅采用CRC检验，数据链路层的传输还不是可靠的传输。
42．答：
余数是011。
习题六参考答案
1.答案：
（1）C
（2）B（3）A
LLC地址就是LLC层服务访问点（SAP），它是LLC为高层提供服务访问的接口，
（1）的答案选C。
IEEE802局域网中的地址分两极表示，主机地址是MAC地址，LLC地址实际上是主机中上层协议实体的地址。
一个主机中可以同时有多个上层协议进程，因而就有多个服务访问点。
IEEE802.2种的地址字段分别用DSAP和SSAP表示目标地址和源地址，这两个地址都是7位。
另外增加1位I/G（单/组地址）标识，用来区别是单播地址还是组播地址，当地址全1时表示所有用户，即广播地址。
（2）的答案选B。
将数据链路层划分成LLC和MAC，主要目的是将硬件相关和无关的部分分开，（3）的答案选A。
2.答案：
（1）B
（2）A（3）A（4）D
总线结构采用无源传输介质作为广播总线，利用电缆抽头价格各种设备接入总线。
如果某个站点有信息需要发送，则直接发往总线，总线上的所有节点都将感知信息的到来。
因为总线是所有节点的共享资源。
因此要考虑介质访问控制方法，同时也要考虑信号平衡。
基带传输时，信号传输将占用整个信道的带宽，为了防止传输信号的反射，总线两端使用终端是配器。
3.答案：
D
对于非坚持监听算法，如果监听到信道是空闲的，则立即发送；如果信道是忙得，则后退一个随机事件，然后再继续监听。
由于随机时延后退，从而减少了冲突的概率；然而，可能出现的问题是因为后退而使信道闲置一段时间，这使信道的利用率降低，而且增加了发送的时延。
对于坚持型监听算法，如果监听到信道时空闲的，则立即发送；如果信道时忙的，继续监听，直到信道空闲后立即发送。
这种算法的优缺点与前一种正好相反：
有利于抢占信道，减少信道空闲时间。
但是多个站同时都在监听信道时必然发生冲突。
P坚持型监听算法汲取了以上两种算法的优点，如果监听到信道是空闲的，以概率P发送，以概率（1-P）延迟一个时间单位，一个时间单位等于网络传输延迟τ；若信道忙，继续坚挺直到信道空闲。
综上所述，可见，非坚持型监听算法能减少冲突的概率，但介质的利用率较低；坚持型监听算法介质利用率较高，但增加冲突的概率；P坚持型监听算法是一种折中的算法。
4.答案：
B
快速以太网的协议标准是IEEE802.3u，该标准在MAC子层使用CSMA/CD方法，提供10Mbps与100Mbps的自动协商功能。
快速以太网支持全双工与半双工两种工作模式。
支持全双工模式的快速以太网的拓扑结构一定是星形，这种连接方式不存在争用问题，因此不需要采用CSMA/CD方法。
5.解析：
每个帧加上前导字段为（1518+8）*8位，而10Base以太网的数据速率是10Mb/s，则发送一帧的时间为（1518+8）*86÷（10Mb/s）,再加上时间间隔9.6µs发送时间为：
（1518+8）*86÷（10Mb/s）+9.6µs=1230.4µs
6.答案：
C
在服务器模式下，可以设置VLAN信息，能够创建、删除或修改VLAN；在客户机模式下，交换机不允许创建、删除或修改VLAN信息，只能被动接受服务器的VLAN配置；在透明模式下，可以创建、删除或修改本机上的VLAN信息，但不广播自己的VLAN信息，同时它接受到服务器的VLAN信息后并不使用，而是直接转发给别的交换机。
一般来说，一个VTP域内的整个网络只设一个VTP服务器，但没有要求只设置一个。
7.答案：
C
在交换机上实现VLAN，可以采用静态的或动态的方法。
静态方法是基于端口来划分VLAN，为交换机的各个端口指定所属的VLAN。
动态分配可以根据设备的MAC地址、网络层协议、网络层地址、IP广播或管理策略来划分VLAN。
基于MAV地址划分VLAN是按每个连接到交换机设备的MAC地址定义VLAN成员；根据上层协议、逻辑地址来划分VLAN，有利于组成基于应用的VLAN。
8.解析：
生成树优先级的取值范围是0-61440，其中0的优先级最高，61440的优先级最低，优先级的有效值为4096的倍数，从0-61440递增，数值越大，优先级越低。
由于12288时4096的3倍，所以要提高一级应为4096的2倍，即8192。
9.答案：
C
无线路由器是具有路由功能的AP一般情况下，它不仅具备无线AP的所有功能，而且还包括了网络地址转换功能，因此可利用它建立一个更小范围的无线局域网，实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽待接入。
10.答案：
B
CSMA/CD属于竞争式介质访问控制协议，当轻负载（<50%）时，出现冲突的机率较小，平均传输延迟较短。
但重负载时，冲突的机率大大增加，当负载>%60后，效率就变得很糟糕。
而令牌环属于分布式介质访问控制协议，使通过令牌这种特殊帧进行传输的管理，只有得到令牌的站才能发送数据，而且不存在冲突，虽然当线路负载增加，传输延迟有所增加，但比CSMA/CD要好。
11.解析：
以太网采用冲突检测载波监听多点访问机制解决通信介质层的竞争。
其基本工作原理是：
某节点要发送报文时，首先监听网络，如网络忙，则等到其空闲为止，否则将立即发送；如果两个或更多的节点监听到网络空闲并同时发送报文时，它们发送的报文将在网络上发生冲突，因此每个节点在发送时，还必须继续监听网络；当检测到两个或更多个报文之间出现碰撞时，节点立即停止发送，并等待一段随机长度的时间后重新发送；该随机时间将由标准二进制指数补偿算法确定；重发前的时间在0-（2i-1）的时间片中随机选择（此处i代表被节点检测到的第i次碰撞事件），一个时间片为重发循环所需的最小时间；但是，在第10次碰撞发生后，该间距将被冻结在最大时间片（即1023）上，16次碰撞后，控制器将停止发送并向节点微处理器回报失败信息。
12.解析：
对于接待CSMA/CD，检测冲突的最长时间是网络传播延迟的2倍，这一时间成为碰撞窗口（也称争用期）。
为了保证在信息发送完成之前能够检测到冲突，发送的时间应该大于等于冲突窗口，因此这也就规定了最小的帧长L
L=2R*d/v
其中R为网络数据速率，d为最大段长，v为信号传播速度。
由题目计算出最小帧长为1250字节。
13.解析：
IEEE802.3支持的物理层介质和配置方式有多种，是由一组协议组成的。
每一种实现方案都有一个名称代号，由以下3部分组成。
<数据传输率（Mbps）><信号方式><最大段长度（百米）或介质类型>
如10BASE-5。
这里最前面的数字指传输速率，中间的BASE指基带传输，BROAD指宽带传输。
最后若是数字的话，表示最大传输距离；若是字母则第一个表示介质类型，第二个字母表示工作方式。
14.解析：
优点：
电缆长度短；增减工作站时只需简单连接；可用光线。
缺点：
节点故障会引起全网的故障；故障难检测；媒体访问协议都用令牌传递方式，在负载很轻时，信道利用率较低。
15.解析：
如下图所示的时Ethernet网的帧结构及各字段的长度。
字节数
712或62或620-15000-464
前导字段
帧起始符
目的地址
源地址
长度
数据
填充
检验和
16.解析：
每个网桥保存一个动态转发表（目的站点地址、端口号）。
初始时，该路由表为空，以后通过逆向自学习方法获取路由信息。
逆向自学习方法：
当一个MAC帧到达网桥时，网桥根据其源MAC地址及到达的端口号，向转发表增加或刷新一条记录。
路由表的每一项都设置一个超时计时器，若超时，则删除该项，以适应拓扑结构的变化。
当某一帧到达网桥时，查询转发表：
●若找到目的地址，则向对应的端口转发。
●若找不到目的地址，则向所有的端口广播（除了它所能到达的端口外）。
●当网络拓扑结构出现环路时，应阻塞某些网桥的某些端口，消除环路，使网络呈现生成树结构。
17.解析：
当甲乙同时向对方发送数据时，两台主机均检测到冲突所需时间最短：
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