计算机网络技术自考02141课后习题答案.docx

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计算机网络技术自考02141课后习题答案

第一章计算机网络概论习题参考答案

1.计算机网络可分为哪两大子网？

它们各实现什么功能？

计算机网络分为资源子网和通信子网。

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，它们都是信息传输的源节点或宿节点，有时也通称为端节点）；

通信子网：

负责全网中的信息传递（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哪几个阶段？

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，哪些技术对日后的发展产生了深远的影响？

早期的ARPANET、TCP/IP、PDN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？

①硬件资源共享：

存储器、打印机等；

②软件资源共享：

文件传送，数据库等；

③用户间信息交换：

收发邮件收发消息等信息交换。

5.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

SNA：

系统网络结构

DNA：

数字网络结构

WAN：

广域网，远程网

LAN：

局域网

SCS：

结构化综合布线系统

NBS：

美国国家标准局

ANSI：

美国国家标准学会

ECMA：

欧洲计算机制造商协会

IETF：

Internet工程任务组

IESG：

Internet工程指导小组ITU：

国际电话电报咨询委员会CCITT，现已改名为国际电信联盟ITU。

其中ITU-U是国际电信联盟电信标准化局

第二章计算机网络基础知识习题参考答案

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。

（1）模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波，可以利用某个参量（幅度，频率，相位）来表示传输数据；

数字信号则是一系列离散的电脉冲，可利用某一瞬间状态

模拟信号和数字信号可通过参量（幅度）来表示：

（2）模拟数据和数字数据的表示

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的作用

MODEM将数字数据调制转换为模拟信号，使之在适合于模拟信号的媒体上传输；而在线路的另一端；MODEM再将模拟信号解调还原为原来的数字数据。

CODEC编码解码器，将表示声音数据的模拟信号编码转换成二进制流近似表示的数字信号；而在线路的另一端，CODEC将二进制位流解码恢复成原来的模拟数据。

3.什么是数据通信？

数据通信是一种通过计算机或其它数据装置与通信线路，完成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。

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？

（1）数据传输速率（每秒传输二进制信息的位数），单位是位/秒bps或b/s，

　　计算公式:

R=1/T×log2N（bps）

T为一个数字脉冲信号的宽度（全宽码）或重复周期（归零码）单位为秒；

N为一个码元（一个数字脉冲称为码元）所取的离散值个数。

通常N=2K，K为二进制信息的位数，K=log2N。

N=2时，R=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。

（2）信号传输速率（单位时间内通过信道传输的码元数），单位是波特Baud。

计算公式:

B=1/T（Baud）　

T为信号码元的宽度，单位为秒．

（3）对应关系式：

R=B×log2N　（bps）　或　B=R/log2N　（Baud）

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bps或b/s。

信道容量表示一个信道的最大数据传输速率

区别：

信道容量表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，而数据传输速率是实际的数据传输速率。

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

[离散的信道容量：

奈奎斯特（Nyquist）无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关系：

B=2×H（Baud）

　　　奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式：

C=2×H×log2N（bps）　

H为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单位为Hz；N为一个码元所取的离散值个数。

]

解：

H=6MN=4所以C=2×H×log2N=2×6m×log24=24Mbps。

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

[连续的信道容量：

香农公式--带噪信道容量公式C=H×log2（1+S/N）（bps）

S为信号功率，N为噪声功率，S/N为信噪比，通常把信噪比表示成10lg（S/N）分贝（dB）。

]

　　∵10lg（S/N）=30∴lg（S/N）=3S/N=1030/10=1000H=3k

　　∴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？

∵N=8×2=16，2H=B=1200，∴C=2H×log2N=1200×log216=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的无噪信道上传输数字信号，若要达到64Kbps的数据速率，问至少要多少种不同的相位？

∵C=64K，H=8K，C=2×H×log2N，∴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。

P22、P27

异步传输以字符为传输单位，一次只传输一个字符（由5-8位数据组成）。

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分钟内最多能传输多少个汉字（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和差分曼彻斯特编码画出1011001的波形图。

曼彻斯特编码，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。

差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。

注：

由于不会画图，只能参考课本图片，以参考编码画法，请谅解。

13.采用曼彻斯特编码的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R=B×1/2，2R=B，B=20M

14.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。

参考：

群同步传输每个字符由四部组成

1）1位起始位，以逻辑"0"表示；2）5～8位数据位，即要传输的字符内容；

3）1位奇偶校验位，用于检错；4）1～2位停止位，以逻辑"1"表示,用作字符间的间隔。

15.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，不用校验位、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

16.在相同数据速率下，分别采用异步协议和同步协议传输大批量数据，问两者的传输效率之比约为百分之几？

分析：

异步协议的有效数据传输效率为8位数据位/10位总数据位=8/10；同步协议的有效数据传输效率为有效数据位（可达几千位）/（有效数据位+帧头帧尾及其他相关控制位，数值很小）=1/1（约数）；异步协议和同步协议的有效数据传输效率的百分比=（8/10）/1×100%=80%

答：

在相同数据速率下，异步协议和同步协议的有效数据传输效率的百分比为80%

17.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？

分析：

由采样定理：

Fs≥2Bs，其中Fs为采样频率，2Bs为原始信号带宽（与H相同），信道容量C=Fs·log2N≥2Bs·log2N；因为H=4KHz，N=128，所以由奈奎斯特公式得C=2×4K×log2128=56Kbps

答：

起码要用56Kbps传输速率的信道才能传输所产生的二进制位

18.简述FDM、TDM、WDM的实现原理。

FDM（频分多路复用）是在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下，将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道，每个子信道传输一路信号的频分多路复用技术。

多路原始信号在频分复用前，先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上，使信号的带宽不相互重叠，可通过采用不同的载波频率进行调制来实现，为了防止相互干扰，使用保护带来隔离每一个通道，保护带是一些不使用的频谱区。

TDM（时分多路复用）是若介质能达到的位传输速率超过传输数据所需要的数据传输速率时，将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用的时分多路复用技术。

每一时间片由复用的一个信号占用，利用每个信号在时间上的交叉，就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。

WDM（波分多路复用）是指在一根光纤中传输多种不同波长的光信号，由于波长不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长解复用器将各路波长分解出来的波分多路复用技术。

根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输，在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。

19.分别计算T1载波和E1载波的编码效率和开销率

分析：

Bell系统的T1载波利用脉码调制PCM和时分多路复用TDM技术，使24路采用声音信号复用一个通道，帧结构中24路信道各自轮流将编码后的8位数字信号（7+1）组成帧，其中7位是编码的数据，第8位是控制信号。

每帧除了24×8=192位之外，另加一位帧同步位。

这样，一帧（8×24+1）中就包含有193位，每一帧用125μs时间传送，因此T1系统的数据传输速率为1.544Mbps。

ITU建议了一种2.048Mbps速率的PCM载波标准，称为E1载波（欧洲标准）。

它的每一帧开始处有8位作同步用，中间有8位用作信令，再组织30路8位数据，全帧含256位，每一帧也用125μs传送，可计算出数据传输速率为256位/125μs=2.048Mbps

T1载波的编码效率=7×24/（8×24+1）=168/193≈0.87，式中：

7×24是编码数据位所占总的信道数8×24+1是单帧所占位；

开销率=（1×24+1）/193=25/193≈0.13，式中：

1×24+1是控制信号位所占，即开销。

E1载波的编码效率=8×30/（8+8+8×30）=240/256≈0.94，式中：

8×30是30路8位数据位，8+8+8×30是单帧所占位；

开销率=（8+8）/256=16/256≈0.06，式中：

8+8是8位同步位，8位作信令所占，即开销。

20.若要采用两种物理状态传输的50Kbps信道上传输1.544Mbps的T1载波，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

21.试比较电路交换、报文交换、虚电路分组交换及数据分组交换方式的特点：

电路交换：

在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。

在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。

对于猝发式的通信，电路交换效率不高。

报文交换：

报文从源点传送到目的地采用“存储—转发”的方式，在传送报文时，一个时刻仅占用一段通道。

在交换节点中需要缓冲存储，报文需要排队，故报文交换不能满足实时通信的要求。

分组交换分为：

数据报分组交换和虚电路分组交换，分组交换技术是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。

分组交换，交换方式和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送，并规定了最大的分组长度。

在数据报分组交换中，目的地需要重新组装报文；

在虚电路分组交换中，数据传送之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路。

22.对于交换网定义如下参数:

N—两个给定站点间转接的节点数;

L—报文长度（比特）;

B—链路上的数据传输速率（bps）;

P—每个分组的长度（比特）;

H—每个分组的开销（比特）;

S—电路交换或虚电路分组交换的呼叫建立时间（秒）;

D—每个转接点的转接延迟时间（秒）。

假设不需要确认,请分别计算电路交换、报文交换、虚电路分组交换和数据报分组交换的端到端延迟时间。

电路交换T=S+L/B

报文交换T=L/B+N×D

虚电路分组交换T=S+N[D+（P+H）/B]

数据分组交换T=N[D+（P+H）/B]

23.比较ARQ和FEC方法的工作原理,说明它们的不同之处。

ARQ自动请求重发的工作原理：

接收端检测出有差错时，就设法通知发送方重发，直到正确的码字收到为止。

FEC前向纠错的工作原理：

接收端不但能发现差错，而且能确定二进制码元发生错误的位置，从而加以纠正。

ARQ只使用检错码，但必须是双向信道才可能将差错信息反馈至发送端。

同时，发送方要设置数据缓冲区，用以存放已发出去的数据，以便知道出差错后可以调出数据缓冲区的内容重新发送。

FEC必须用纠错码，但它可以不需要反向信道来传道请求重发的信息，发送端也不需要存放以备重发的数据缓冲区。

24.已知生成多项式为:

X4+X3+X2+1,求信息位1010101的CRC码。

信息位：

K（X）=X6+X4+X2+1=1010101

G（X）=X4+X3+X2+1=11101

R（X）=X4×K（X）/G（X）=10101010000/11101=1001

10101011001

25.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:

s2s1s0000001010100011101110111

错位无错a0a1a2a4a3a6a5

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1010101。

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

26.同步数字序列（SDH）有哪些主要技术特点？

①STM—1统一了T1载波与E1载波两大不同的数字速率体系，使得数字信号在传输过程中，不再需要转换标准，真正实现了数字传输体制上的国际性标准；

②SDH网还有兼容光纤分布式数据接口FDDI、分布队列双总线DQDB以及ATM信元；

③采用同步复用方式，各种不同等级的码流在帧结构负荷内的排列是有规律的，而净负荷与网络是同步的，因而只需利用软件即可使高速信号一次直接分离出低速复用的支路信号，降低了复用设备的复杂性；

④SDH帧结构增加的网络管理字节，增强了网络管理能力，同时通过将网络管理功能分配到网络组成单元，可以实现分布式传输网络的管理；

⑤标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现不同公司光接口设备的互联，降低了组网成本。

在上述特点中，最核心的是同步复用、标准光接口和强大的网管能力。

这些特点决定了SDH网是理想的广域网物理传输平台。

第三章计算机网络体系结构及协议

1.物理层协议包括哪四方面的内容？

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，传输距离≤15m，通信速率≤20kbps；

RS-449的电气特性有两个子标准：

RS-422采用±6伏（±2V为过渡区域）的负逻辑电平和平衡发送接收方式。

传输距离为10m时，速率可达10Mbps；传输距离为1000m时，速率可达100kbps。

RS-423采用±6伏（±4V为过渡区域）的负逻辑电平和差动接收器的非平衡方式。

传输距离为10m时，速率可达100kbps；传输距离为100m时，速率可达10kbps。

3.简述NULLMODEM的功能；画出RS-232C的DTE—DTE直接连接图，并标明各引脚名称及连接线方向。

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。

4.试比较四种帧定界方法的特点。

①字节计数法，这种帧同步方法以一个特殊字符表征一帧的起始，并以一个专门字段来标明帧内的字节数。

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。

②使用字符填充的首尾定界符法，该法用一些特定的字符来定界一帧的起始与终止。

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。

③使用比特填充的首尾标志法，该法以一组特定的比特模式（01111110）来标志一帧的起始与终止。

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。

④违法编码法，该法在物理层采用特定的比特编码方法时采用。

易于区分边界，编码很简单，但只适用于特定的编码环境。

5.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。

发送方还可以连续发3帧，即还可发送第4，5，6号帧。

6.若窗口序号位数为3，发送窗口尺寸为2，采用Go-back-N法，请画出由初始态出发相继下列事件发生时的发送及接收窗口图：

发送帧0、发送帧1、接收帧0、接收确认帧0、发送帧2、帧1接收出错、帧1确认超时、重发帧1、接收帧1、发送帧2、接收确认帧1。

（1）

（2）（3）（4）（5）（6）

初始发送帧0发送帧1接收帧0接收确认帧0发送帧2

（7）（8）（9）（10）（11）（12）

帧1接收出错帧1确认超时重发帧1接收帧1发送帧2接收确认帧1

7.若BSC帧数据段中出现下列字符串：

“ABCDE”问字符填充后的输出是什么？

ABCDE

8.若HDLC帧数据段中出现下列比特串：

“010000011111110101111110”，问比特填充后的输出是什么？

填充后的输出是：

"01000001111101101011111010"

9.用BSC规程传输一批汉字（双字节），若已知采用不带报头的分块传输，且最大报文块长为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校验字符）

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。

或：

[（129-5）×4+（101-5）]÷2=296

10.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。

11.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。

12.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。

13.虚电路中的“虚”是什么含义？

如何区分一个网络节点所处理的多个虚电路？

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。

14.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