计算机网络习题答案冯博琴高等教育出版社.docx
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计算机网络习题答案冯博琴高等教育出版社
第一章引论
1.计算机网络的发展可划分为几个阶段？
每个阶段各有何特点？
答：
计算机网络的发展主要分为一下四个阶段：
1）以单计算机为中心的联机系统
2）计算机－计算机网络
3）体系结构标准化网络
4）Internet时代
各个阶段特点参加课本。
2.说明为什么在网络中使用通信控制处理机CCP？
答：
在网络中使用通信控制处理机CCP的主要目的是为了将通信功能从主机中分离出来，以减轻主机的负荷。
通信控制处理机负责网络上各主机间的通信控制和通信处理，它们组成的通信子网是网络的内层，为资源子网提供信息传输服务。
3.计算机网络由哪些部分组成，什么是通信子网和资源子网？
试述这种层次结构观的特点以及各层的作用是什么？
答：
通信控制处理机构成的通信子网是网络的内层，或骨架层，是网络的重要组成部分。
网上主机负责数据处理，是计算机网络资源的拥有者，它们组成了网络的资源子网，是网络的外层，通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上。
没有通信子网，网络不能工作，而没有资源子网，通信子网的传输也失去了意义，两者合起来组成了统一的资源共享的两层网络。
将通信子络的规模进一步扩大，使之变成社会公有的数据通信网，
4.为什么要研究网络体系结构与网络协议的标准化问题?
答：
为了保证计算机间及网络间方便、快捷的互连互通。
5.一个完整的计算机网络的定义应包含哪些内容？
答：
1）物理结构：
通过通信线路、通信设备将地理上分散的计算机连成一个整体
2）逻辑结构：
在网络协议控制下进行信息传输
3）主要目的：
资源共享
6.说明在公用网络以及私用网络中计算机网络主要有哪些功能？
答：
服务于企业的网络
•资源共享
•提高可靠性
•节约经费
•通信手段
服务于公众的网络
•访问远程信息
•个人间通信
•交互式娱乐
7.什么叫耦合度？
按耦合度的不同如何区分计算机网络和其它计算机系统？
答：
耦合度是处理机之间连接的紧密程度。
它可用处理机之间的距离及相互连接的信号线数目来表示，下表说明了按耦合度的不同计算机网络和其它计算机系统的区别。
处理机间距离
处理机安装的范围
系统类型
0.1m
同一路板上
数据流机
1m
同一系统
多处理机
10m
同一房间
局域网
100m
同一建筑物
1km
校园
25km
城市
广域网
100km
国家
1000km
洲
8.说明计算机网络由哪些元素组成的。
答：
计算机网络由网络软件和网络硬件两大部分组成
其中：
网络软件主要包括：
网络协议、通信软件、网络操作系统等；网络硬件主要包括网络节点（又称网络单元）和通信链路。
9.局域网、城域网与广域网的主要特征是什么?
答：
这三种网络主要是按照网络覆盖的地理范围来划分的：
1）广域网（远程网）WAN（WideAreaNetwork）：
广域网的作用范围一般为几十到几千公里。
2）局域网LAN（LocalAreaNetwork）:
局域网的作用范围通常为几米到几十公里。
3）城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）：
城域网的作用范围在WAN与LAN之间，其运行方式为LAN相似。
10.网络拓扑结构是指通信子网中节点与通信线路之间的几何关系，还是指资源子网中主机与通信线路之间的关系?
答：
网络拓扑结构是指通信子网中节点与通信线路之间的几何关系。
11.比较计算机网络的几种主要的拓扑结构的特点和适用场合。
答：
12.总线结构是否适合于广域网络，为什么？
答：
不适合。
总线型拓扑结构只适合采用广播式通信方式，而由于广域网规模过大，连接节点数量过大无法使用广播式通信方式。
13.计算机网络与分布式计算机系统之间的区别与联系是什么?
答：
两者在物理结构上是非常类似的，但是软件上有很大的差异。
主要表现为：
1）计算机网络以共享资源为主要目的，各计算机独立工作，向用户呈现分散系统。
2）分布式系统以提高整体性能为主要目的，强调多计算机系统的整体性，各计算机协调自治工作，向用户呈现整体系统
第二章数据通信的基础知识
1.简述数据通信系统的主要构成。
答：
数据通信系统的基本构成，包传输介质、传输设备（多路复用器、交换机）等及数据处理系统。
2.什么叫码元速率？
什么叫信息速率？
两者有何关系？
答：
码元速率（RB）：
又称为信号速率，它指每秒传送的码元数，单位为“波特”（Baud），也称波特率。
信息速率（Rb）：
指每秒传送的信息量。
单位为“bit/s”。
对M进制信号，信息速率和码元速率两者的关系是：
Rh=RBlog2M
3.说明模拟通信系统与数字通信系统的区别。
4.在带宽为10MHz的信道上，如果使用4个电平的数字信号，每秒钟能发送多少比特？
答：
10×log24＝20M（bps）
5.一个数字信号通过信噪比为20db的3kHz信道传送，其数据速率不会超过多少？
答：
根据香农定理：
最大数据传输率=3×log2（1+20）≈4.39（Kbps）
6.信道的通信方式有哪几种？
在实际的网络中最常使用哪种方式？
为什么?
答：
信道的通信方式主要有单工通信、半双工通信以及全双工通信。
在实际的网络中最常使用半双工方式。
性价比最高。
7.什么叫自同步法？
自同步编码有什么特点？
答：
自同步法是从数据信息波形的本身提取同步信号的方法。
自同步编码要求在编码器进行编码信号传输系统中，从编码信号码元中提取同步信号。
相位编码（或称相位调制）的脉冲信号以调相方法进行传输就是一例。
8.通过比较说明双绞线、同轴电缆与光纤三种常用传输介质的特点。
答：
参加p46 表2－1。
9.无线介质与有线介质相比有何特点，在选择传输介质时应考虑哪些问题？
答：
无线介质与有线介质相比最大的优势在于无需布线，适合于复杂的传输环境。
选择传输介质时应重点考虑满足建网要求，包括：
传输容量，传输效率，安全性，可靠性，价格，网络的扩展要求等。
10.数字数据的数字编码与模拟数据的数字编码有何区别？
11.给出比特流011000101111的曼彻斯特码波形图，以及差分曼彻斯特码波形图。
12.为何要采用多路复用？
多路复用有哪几种形式，各有何特点？
答：
复用的基本思想是把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据。
多路复用主要有以下几种形式：
1）频分多路复用
整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。
频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。
2）时分多路复用
时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。
在通信网络中应用极为广泛。
3）波分多路复用
整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。
4）码分多路复用
每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码（任意两个地址码序列相互正交）。
不同用户发送的信号在接收端被叠加，然后接收者用同样的地址码序列解码。
由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。
13. 什么是交换？
比较说明常见的交换技术各自的特点。
答：
交换是按某种方式动态地分配传输线路资源，交换可节省线路投资，提高线路利用率。
实现交换的方法主要有：
电路交换、报文交换和分组交换。
其中：
1）电路交换
在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。
可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。
特点：
数据传输前需要建立一条端到端的通路。
——称为“面向连接的”（典型例子：
电话）
过程：
建立连接→通信→释放连接
优缺点：
1）建立连接的时间长；
2）一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；
3）无纠错机制；
4）建立连接后，传输延迟小。
适用：
不适用于计算机通信，因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到10%。
2）报文交换
以报文为单位进行“存储-转发”交换的技术。
在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。
这种数据传输技术称为存储-转发。
特点：
传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点传输报文时建立结点间的连接。
——称为“无连接的”（典型例子：
电报）。
整个报文（Message）作为一个整体一起发送。
优缺点：
1） 没有建立和拆除连接所需的等待时间；
2） 线路利用率高；
3） 传输可靠性较高；
4）报文大小不一，造成存储管理复杂；
5）大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高；
6）出错后整个报文全部重发。
3）分组交换（包交换）
将报文分割成若干个大小相等的分组（Packet）进行存储转发。
特点：
数据传输前不需要建立一条端到端的通路——也是“无连接的”。
有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。
优缺点：
1）对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组——速度快；
2）转发延时小——适用于交互式通信；
3）某个分组出错可以仅重发出错的分组——效率高；
4）各分组可通过不同路径传输，容错性好。
5）需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。
分组交换有两种交换方式：
数据报方式和虚电路方式
14.说明在计算机网络中是否有真正的电路交换存在？
为什么?
答：
不存在。
在计算机网络中主要使用存储转发方式进行数据传输。
15.在数据通信系统中，完整的差错控制应该包括哪两个主要内容?
答：
在数据通信系统中，完整的差错控制应该包括：
差错的检查和差错的恢复。
16.说明在网络中为什么使用检错码而不使用纠错码？
答：
根据海明定理可知，要纠正n位错误远比监测n位错误复杂得多，需要加更多得冗余位。
为了提高信道的利用率，在网络中主要使用检错码。
17.简要说明循环冗余校验码的工作原理，并分析其检错能力。
答：
循环冗余编码一种通过多项式除法检测错误的方法。
其核心思想是将待传输的数据位串看成系数为0或1的多项式，如位串10011可表示为f（x）=x4+x+1。
发送前收发双方约定一个生成多项式G（x）（其最高阶和最低阶系数必须为1），发送方在数据位串的末尾加上校验和，使带校验和的位串多项式能被G（x）整除。
接收方收到后，用G（x）除多项式，若有余数，则传输有错。
校验和计算方法如下：
1）若G（x）为r阶，原数据为m位，其多项式为M（x），则在原始数据后面添加r个0，实际传送数据为m+r位，相应多项式xrM（x）；
2）按模2除法用对应于G（x）的位串去除对应于xrM（x）的位串；
3）按模2加法把xrM（x）的位串与余数相加，结果就是要传送的带校验和的数据多项式T（x）。
T（x）= xrM（x）+[xrM（x） MOD2 G（x）
CRC的检错能力分析：
若发送为：
T（x）；接收为：
T（x）+E（x）；则余数为（（T（x）+E（x））/G（x））=0+余数（E（x）/G（x））。
当余数（E（x）/G（x））=0时，则差错不能发现；否则，可以发现。
18. 某信道误码率为10-5，每数据报文长度为10kbits，那么：
（1） 若差错都是单个错，则在该信道上传送的数据报文的平均出错率是多少？
（2） 若差错大多为突发错，平均突发长度为100bits，则在该信道上传送的数据报文的平均出错率是多少？
答：
（1）10×103×10-5＝10-1
（2）10×103×10-5÷100＝10-3
第三章计算机网络体系结构
1. 什么是网络体系结构？
网络体系结构中基本的原理是什么？
答：
所谓网络体系就是为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。
将这些同层进程间通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。
网络体系结构中基本的原理是抽象分层。
2 .网络协议的组成要素是什么？
试举出自然语言中的相对应的要素。
答：
网络协议主要由三个要素组成：
1）语义
协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释，也即“讲什么”。
2）语法
语法是用于规定将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循的格式，即对所表达的内容的数据结构形式的一种规定（对更低层次则表现为编码格式和信号电平），也即“怎么讲”。
3）时序
时序是指通信中各事件发生的因果关系。
或者说时序规定了某个通信事件及其由它而触发的一系列后续事件的执行顺序。
例如在双方通信时，首先由源站发送一份数据报文，如果目标站收到的是正确的报文，就应遵循协议规则，利用协议元素ACK来回答对方，以使源站知道其所发出的报文已被正确接收，于是就可以发下一份报文；如果目标站收到的是一份错误报文，便应按规则用NAK元素做出回答，以要求源站重发该报文。
3 .OSI/RM参考模型的研究方法是什么?
答：
OSI/RM参考模型的研究方法如下：
1）抽象系统
抽象实系统中涉及互连的公共特性构成模型系统，然后通过对模型系统的研究就可以避免涉及具体机型和技术实现上的细节，也可以避免技术进步对互连标准的影响。
2）模块化
根据网络的组织和功能将网络划分成定义明确的层次，然后定义层间的接口以及每层提供的功能和服务，最后定义每层必须遵守的规则，即协议。
模块化的目的就是用功能上等价的开放模型代替实系统。
4 .OSI/RM参考模型作用和意义是什么？
试说明你的意见。
5. 服务原语的作用是什么？
试以有确认服务为例进行说明。
答：
服务在形式上是用服务原语来描述的，这些原语供用户实体访问该服务或向用户实体报告某事件的发生。
6. 说明在实际网络中数据是如何进行封装传输的。
答：
tcp/ip中采用ip数据包，也就是不可靠数据报的方式分组转发
7 . 比较数据报与虚电路两种服务各自的优缺点及适用场合。
答：
数据报与虚电路两种服务比较如下：
8. 路由选择的作用是什么？
常用的方法有哪些？
答：
路由选择或称路径控制，是指网络中的节点根据通信网络的情况（可用的数据链路、各条链路中的信息流量），按照一定的策略（传输时间最短、传输路径最短等），为数据报选择一条可用的传输路由，将其发往目的主机。
路由选择算法主要分为自适应式和非自适应式。
非自适应式不能依据网络当前实际（实测或估测）的传输量和拓扑变化来为分组进行路由选择，而只能按原先设置好的路由传送分组；自适应算法能较好地适应网络中的通信量和拓扑的变化，但实现时难度大、开销多。
实际上，非自适应路由的设置和更新是静态的，必须设置好才能投入运行，所以它又称为静态路由算法；而适应式路径的选择和修改是依据当前网络流量和网络拓扑而动态进行的，所以它又称为动态路由算法。
9. 试描述网络层与运输层的关系，并说明什么是网络相关。
10 . 在运输层中端口的作用是什么，与网络地址又有何关系？
答：
传输层一般使用端口（port）与上层进行通信，端口作为通信进程的唯一标识，在通信中起着非常重要的作用。
网络地址用于指示网络中某台特定的主机，而端口用于指明主机上的某个特定应用进程。
11. 应用层实体和应用程序是否是相同的概念？
并说明应用层在网络体系结构中的地位。
答：
应用层实体和应用程序是不同的概念。
应用层是开放系统互连参考模型的最高层。
它为应用进程提供了访问OSI环境的手段，是应用进程使用OSI功能的唯一窗口。
12 .说明TCP/IP参考模型与OSI/RM相比有何优点和不足。
答：
TCP/IP网络体系结构的主要优点：
1）简单、灵活、易于实现
2）充分考虑不同用户的需求
TCP/IP主要缺点如下：
1）没有明显地区分出协议、接口和服务的概念
2）不通用，只能描述它本身
3）主机-网络层只是个接口
4）不区分物理层和数据链路层
5）有缺陷的协议很难被替换
13. TCP/IP参考模型的物理层和数据链路层并没有具体的协议，说明为什么要这样设计？
答：
为了保证通过TCP/IP参考模型可将不同的物理网络互连起来。
14 . IP协议是无连接的，这意味着网络层的传输有什么样的特点？
带来的问题是什么？
答：
IP协议是无连接的，这保证了网络层的传输效率。
但同时也带来了可靠性、安全性等问题。
15. TCP/IP参考模型在运输层同时设计了TCP和UDP两个协议，说明两个协议的特点和适用场合。
答：
传输控制协议TCP是一个可靠的、面向连接的传输层协议，它将源主机的数据以字节流形式无差错地传送到目的主机。
发送方的TCP将用户交来的字节流划分成独立的报文并交给网络层进行发送，而接收方的TCP将接收的报文重新装配交给接收用户。
TCP还要进行流量控制，以防止接收方由于来不及处理发送方发来的数据而造成缓冲区溢出。
用户数据报协议UDP是一个不可靠的、无连接的运输层协议。
UDP协议将可靠性问题交给应用程序解决。
UDP协议主要面向请求/应答式的交易型应用，一次交易往往只有一来一回两次报文交换，假如为此而建立连接和撤销连接，开销是相当大的。
这种情况下使用UDP就非常有效。
另外，UDP协议也应用于那些对可靠性要求不高，但要求网络的延迟较小的场合，如话音和视频数据的传送。
第六章答案
1. 与广域网比较，局域网有哪些特点？
答：
局域网的特点是：
1）较小的地域范围。
2）传输速率高，误码率低。
3）通常为一个单位所建，并自行管理和使用。
4）可使用的传输介质较丰富。
5）较简单的网络拓扑结构。
6）有限的站点数量。
2.局域网络的三个关键技术是什么？
试分析10BASE-T以太网采用的是什么技术？
答：
局域网的三个关键技术是拓扑结构、数据传输形式及介质访问控制方法。
10BASE-T以太网的物理拓扑结构为星型（逻辑拓扑结构为总线型），采用基带传输，使用CSMA/CD的介质访问控制方法。
3.以太网与总线网这两个概念有什么关系？
答：
总线网是指拓扑结构为总线的网络，而以太网是指采用CSMA/CD介质访问控制方法的局域网，早期以太网的物理拓扑结构采用了总线型拓扑，也属于总线型网络，但现在的以太网大多为星型拓扑。
4. 以太网与IEEE802.3网络的相同点有哪些？
不同点有哪些？
答：
二者都采用了总线型拓扑结构和基带传输方法，并且都使用CSMA/CD的介质访问控制方法。
不同之处主要有：
1）帧结构有些细微的差别：
帧首部的第13-14位的定义不同，IEEE802.3定义为数据字段的长度，而DIXEthernetII定义为网络层协议类型；
2）介质稍有不同，IEEE802.3标准定义了同轴电缆、双绞线和光纤三种介质，而DIXEthernetII只使用同轴电缆。
5. IEEE802标准规定了哪些层次？
答：
IEEE802标准规定了物理层和数据链路层两个层次。
其中又把数据链路层分为逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）两个功能子层。
6. 试分析CSMA/CD介质访问控制技术的工作原理。
答：
CSMA/CD介质访问控制技术被广泛应用于以太网中。
CSMA/CD的工作原理是：
当某个站点要发送数据时，它首先监听介质：
①如果介质是空闲的，则发送；
②如果介质是忙的，则继续监听，一旦发现介质空闲，就立即发送；
③站点在发送帧的同时需要继续监听是否发生冲突（碰撞），若在帧发送期间检测到冲突，就立即停止发送，并向介质发送一串阻塞信号以强化冲突，保证让总线上的其他站点都知道已发生了冲突；
④发送了阻塞信号后，等待一段随机时间，返回步骤①重试。
7. 在10Mb/s以太网中，某一工作站在发送时由于冲突前两次都发送失败，那么它最多等待多长时间就可以开始下一次重传过程？
答：
根据截断二进制指数退避算法，在第2次重传时，k＝2，r＝0，1，2，3。
因此重传推迟的时间是在0，T，2T和3T这四个数之间随机地选取一个。
由此可知，它最多等待3T时间就可以开始下一次重传过程。
因为在10Mb/s以太网中，T=51.2μs，所以3T=51.2μs×3=153.6μs，即最多等待153.6μs。
8.如果10BASE2以太网中有一台工作站的网卡出现故障，它始终不停地发送帧。
试分析一下，这个网络会出现什么现象？
若这时从网络中任何其他一台正常的工作站上发送数据，会成功吗？
将会发生什么事情?
答：
根据CSMA/CD的工作原理可知这个网络将不能工作。
因为出现故障的网卡不停地发送帧，其它站点将检测到介质始终处于忙状态，于是不会发送任何数据，也就无法通信。
9.在IEEE802.3以太网中，小于64字节的帧被称为_________帧。
答：
小于64字节的帧被称为碎片帧。
这主要是冲突造成的不完全帧。
10. 在传统以太网中，为什么要有最小帧长度和最大帧长度的限制？
答：
限制最小帧长度的目的是保证发送数据的站点在发送帧的过程中能够检测到冲突（如果有的话）；限制最大帧长度的目的是防止一个站点长时间地占用传输介质。
11. 在提高以太网速度的过程中，人们主要解决的问题有哪些（分10Mb/s到100Mb/s，100Mb/s到1000Mb/s分别论述）？
升级到万兆以太网时，又有哪些问题需要解决？
答：
需要解决的共通问题是保证使用相同的以太网帧格式。
速率从10Mb/s提高到100Mb/s时解决的问题包括：
传输速率的提高所造成的RFI/EMI辐射增大和网络跨距缩小，同一网络中同时兼容10Mb/s和100Mb/s设备，在半双工方式下保证CAMA/CD协议继续有效。
速率从100Mb/s提高到1000Mb/s时解决的问题包括：
网络跨距缩小和短帧较多时网络效率降低。
同一网络中同时兼容10Mb/s、100Mb/s和1000Mb/s设备，在半双工方式下保证CAMA/CD协议继续有效。
速率从1000Mb/s提高到10000Mb/s时解决的问题主要是网络跨距的严重缩小以及如何有效地限制成本和功耗。
12. 考虑一个使用CSMA/CD介质访问控制技术的100Mb/s局域网，若该网络跨距为1km，则理论上其最小帧长度至少应为多少？
答：
假定电磁波在铜介质中的传播速率约为0.7c，则：
电磁波在网络中的一个来回的距离为2×103m，共需2×103/0.7c=9.5238μs；当网络传输速率为100Mb/s时，9.5238μs可传输的位数为9.5238μs×100Mb/s≈952位。
即理论上的最小帧长度为952位。
13.以太网中全双工操作为什么能够增加网络跨距？
在哪些介质上能采用全双工操作？
答：
以太网中全双工操作时将不再使用CSMA/CD介质访问控制方法，因此不受最小帧长度的限制，这意味着在允许的信号衰减范围内网络跨距不再受限制。
采用全双工操作时需要使用双绞线或光纤介质。
14. 一个令牌环网的介质长度为1km，传输速率为16Mb/s，网中共有20台工作站。
若要求每个工作站在发送数据前的等待时间不能超过10ms，问此令牌环网能否满足要求？
答：
该令牌环上可容纳的比特位数Br＝传播时延（5μs/km）×介质长度×数据速率＋∑中继器延迟＝5μs/km×1km×16Mb/s＋20＝100位＝12.5字节。
在最坏情况下，20台工作站在某一时刻都要发送数据，且数据帧长度都是令牌环的最大帧长度4521字节（此值远大于该令牌环上可容纳的比特位数10
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