计算机网络习题答案.docx
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计算机网络习题答案
名词解释：
计算机网络：
一些互相连接的、自治的计算机的集合。
时延：
时延是指一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需要的时间。
误码率：
误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。
误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%。
拥塞：
在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏，这种情况叫做拥塞。
端口：
信号能由此进网和或出网的终接点。
比特率：
通信系统在单位时间（常以秒计）内传输的平均比特数。
调制：
将数字数据转化为模拟信号的过程叫做调制。
解调：
模拟信号经过调制解调器转化为数字信号进入接收端的计算机叫做解调。
信道：
在两点之间用于收发信号的单向或双向通路，信道一般是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
基带信号：
基带信号就是将数字信号0或1直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传送。
宽带信号：
宽带信号就是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。
链路：
链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换结点。
数据链路：
数据链路除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。
若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
信道利用率：
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）。
载波监听：
载波监听是指每一个站在发送数据之前要先检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。
碰撞检测：
碰撞检测就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
路由选择：
路由选择是构造路由表的过程。
（路由选择是按照复杂的分布式算法，根据从各相邻路由器所得到的关于整个网络的拓扑变化情况，动态地改变所选择的路由。
）
转发：
转发就是当交换节点收到分组后，根据其目的地址查找转发表，并找出应从结点的哪一个接口将该分组发送出去。
（转发就是路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去。
）
（路由表是根据一定的路由选择算法得到的，而转发表又是由路由表构造出的。
）
多播：
一点对多点的通信，数据报交付到一组计算机中的每一个。
第一章概述
1-01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：
计算机网络的发展可分为以下四个阶段。
（1）面向终端的计算机通信网：
其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心
计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计
算机的主要任务还是进行批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和
成批处理能力。
（2）分组交换网：
分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共
享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。
网络的共享采用排队方式，即由
结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户断续（或动态）
分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。
（3）形成计算机网络体系结构：
为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准
化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。
这样，只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。
（4）高速计算机网络：
其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和
智能型网络的兴起。
1-02简述分组交换的要点。
答：
（1）报文分组，加首部
（2）经路由器储存转发
（3）在目的地合并
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：
端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。
（2）报文交换：
无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。
（3）分组交换：
具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。
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：
融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。
1-08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：
提供远程覆盖\高速传输\和路由器最优化通信
本地接入网：
主要支持用户的访问本地，实现散户接入，速率低。
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）。
从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b（b/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？
（提示：
画一下草图观察k段链路共有几个结点。
）
答：
略
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（b/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：
略
1-12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：
分层的好处：
①各层之间是独立的。
某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的。
灵活性好。
当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响。
结构上可分割开。
各层可以采用最合适的技术来实现
易于实现和维护。
能促进标准化工作。
与分层体系结构的思想相似的日常生活有邮政系统，物流系统。
1-14协议与服务有何区别？
有何关系？
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。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。
协议和服务的概念的区分：
1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。
但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。
上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。
1-15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。
1-16论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。
答：
综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种原理体系结构。
各层的主要功能：
物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。
（注意：
传递信息的物理媒体，如双绞
线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0层。
）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
数据链路层数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。
每一帧包括数据和必要的控制信息。
网络层网络层的任务就是要选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够
正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。
运输层运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端
服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。
应用层应用层直接为用户的应用进程提供服务。
1-17试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。
答：
电视，计算机视窗操作系统、工农业产品
1-18试解释以下名词：
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：
实体（entity）表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
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。
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.
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.
1-20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2×108m/s。
试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：
（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。
从上面的计算中可以得到什么样的结论？
解：
（1）发送时延：
ts=107/105=100s
传播时延tp=106/（2×108）=0.005s
（2）发送时延ts=103/109=1µs
传播时延：
tp=106/（2×108）=0.005s
结论：
若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。
但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。
1-21假设信号在媒体上的传播速度为2.3×108m/s.媒体长度L分别为：
（1）10cm（网络接口卡）
（2）100m（局域网）
（3）100km（城域网）
（4）5000km（广域网）
试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
解：
略
1-22长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，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，加上首部和尾部工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据（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？
解：
（1）100/（100+20+20+18）=63.3%
（2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%
第二章物理层
2-01物理层要解决哪些问题？
物理层的主要特点是什么？
答：
物理层要解决的主要问题：
（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（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，物理层应该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
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试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答：
源点：
源点设备产生要传输的数据。
源点又称为源站。
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。
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。
终点：
终点设备从接收器获取传送过来的信息。
终点又称为目的站
传输系统：
信号物理通道
2-03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。
数字信号：
取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据：
取值为不连续数值的数据。
码元（code）：
在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
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。
基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。
像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
2-04物理层的接口有哪几个方面的特性？
个包含些什么内容？
答：
（1）机械特性
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意。
（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用香农公式计算一下，假定信道带宽为为3100Hz，最大信道传输速率为35Kb/ｓ，那么若想使最大信道传输速率增加６０％，问信噪比Ｓ/Ｎ应增大到多少倍？
如果在刚才计算出的基础上将信噪比Ｓ/Ｎ应增大到多少倍？
如果在刚才计算出的基础上将信噪比Ｓ/Ｎ再增大到十倍，问最大信息速率能否再增加２０％？
答：
C=Wlog2（1+S/N）b/s-SN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1
SN2=2*（C2/W）-1=2*（1.6*C1/w）-1=2*（1.6*35000/3100）-1
SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）
C3/C2=18.5%
如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加18.5%左右
2-07常用的传输媒体有哪几种？
各有何特点？
答：
双绞线
屏蔽双绞线STP（ShieldedTwistedPair）
无屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）
同轴电缆
50同轴电缆
75同轴电缆
光缆
无线传输：
短波通信/微波/卫星通信
2-15试写出下列英文缩写的全文，并做简单的解释。
FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1,OC-48.
答：
FDM（frequencydivisionmultiplexing）
TDM（TimeDivisionMultiplexing）
STDM（StatisticTimeDivisionMultiplexing）
WDM（WaveDivisionMultiplexing）
DWDM（DenseWaveDivisionMultiplexing）
CDMA（CodeWaveDivisionMultiplexing）
SONET（SynchronousOpticalNetwork）同步光纤网
SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字系列
STM-1（SynchronousTransferModule）第1级同步传递模块
OC-48（OpticalCarrier）第48级光载波
2-16码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰？
这种复用方法有何优缺点？
答：
各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
占用较大的带宽。
2-17共有4个站进行码分多址通信。
4个站的码片序列为
A：
（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1）B：
（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）
C：
（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1）D：
（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）
现收到这样的码片序列S：
（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。
问哪个站发送数据了？
发送数据的站发送的是0还是1？
解：
S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1
S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0
S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送
S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D发送1
2-19试比较xDSL、HFC以及FTTx接入技术的优缺点？
答：
xDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。
成本低，易实现，但带宽和质量差异性大。
HFC网的最大的优点具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。
要将现有的450MHz单向传输的有线电视网络改造为750MHz双向传输的HFC网需要相当的资金和时间。
FTTx（光纤到……）这里字母x可代表不同意思。
可提供最好的带宽和质量、但现阶段线路和工程成本太大。
第三章数据链路层
3-01数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别?
“电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?
答：
数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。
3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能?
试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.
答：
链路管理
帧定界
流量控制
差错控制
将数据和控制信息区分开
透明传输
寻址
可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：
对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
3-03数据链路层的三个基本问题（帧定界、透明传输和差错检测）为什么都必须加以解决？
答：
帧定界是分组交换的必然要求
透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆
差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源
3-16PP协议的主要特点是什么？
为什么PPP不使用帧的编号？
PPP适用于什么情况？
为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？
答：
简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错
不使用序号和确认机制
地址字段A只置为0xFF。
地址字段实际上并不起作用。
控制字段C通常置为0x03。
PPP是面向字节的
当PPP用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和HDLC的做法一样），当PPP用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法
PPP适用于线路质量不太差的情况下、PPP没有编码和确认机制
3-17要发送的数据为1101011011。
采用CRC的生成多项式是P（X）=X4+X+1。
试求应添加在数据后面的余数。
数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？
若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？
采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？
答：
作二进制除法，1101011011000010011得余数1110，添加的检验序列是1110.
作二进制除法，两种错误均可发展
仅仅采用了CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。
3-19PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。
试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？
若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？
答：
0110111111111100
011011111011111000
0001110111110111110110
00011101111111111110
第四章局域网
4-01局域网的主要特点是什么？
为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？
答：
局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络
从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：
（1）共享传输信道，在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。
（2）地理范围有限，用户个数有限。
通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内连网，如一座楼或集中的建筑群内，一般来说，局域网的覆盖范围越位10m~10km内或更大一些。
从网络的体系结构和传输检测提醒来看，局域网也有自己的特点：
（1）低层协议简单
（2）不单独设立网络层，局域网的体系结构仅相当于相当与OSI/RM的最低两层
（3）采用两种媒体访问控制技术，由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体，所以局域网面对的问题是多源，多目的的连连管理，由此引发出多中媒体访问控制技术
在局域网中各站通常共享通信媒体，采用广播通信方式是天然合适的，广域网通常采站点间直接构成格状网。
4-03数据率为10Mb/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？
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
4-07有10个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。
（1）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网集线器；
（2）10站点连接到一个100Mbit/s以太网集线器；
（3）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网交换机。
答：
（1）10个站共享10Mbit/s；
（2）10个站共享100Mbit/s；
（3）每一个站独占10Mbit/s。
4-13假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。
另一个以太网的情况则反过来。
这两个以太网一个使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。
你认为以太网交换机应当用在哪一个网络？
答：
集线器为物理层设备，模拟了总线这一共享媒介共争用，成为局域网通信容量的瓶颈。
交换机则为链
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