宽带网络技术 邮电出版社 申普兵 课后答案.docx

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宽带网络技术邮电出版社申普兵课后答案

第1章习题参考解答

一．填空题

1.双绞线、同轴电缆、光纤

2.释放、量化、编码

3.电路、报文、分组

4.建立连接、数据传输、断开连接

5.频分复用、波分复用、码分复用

6.串行、并行、异步、同步、基带、频带

7.单工、半双工、全双工

8.机械特性、电气特性、功能特性、规程特性

二．选择题

1.D

2.B

3.C

4.D

5.B

三．简答题

1．答：

数据通信是一种新的通信业务，是随着计算机的产生而发展起来的，是为了实现计算机与计算机或终端与计算机之间的信息交互而产生的一种通信技术，是计算机的重要组成部分。

典型的数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备（DTE）、数据电路三部分构成。

2．答：

数据电路由传输信道（传输线路）及其两端的数据电路终接设备（DataCircuitTerminatingEquipment，DCE）组成。

数据电路位于DTE与中央计算机系统之间，它的作用是将DTE或中央计算机系统送出的数据信号变换成适合各种传输媒介传输的信号。

在数据电路两端收发的是二进制“1”或“0”的数字数据信号。

3．答：

单工数据传输是两数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输。

半双工数据传输是两数据站之间可以在两个方向上进行数据传输。

但不能同时进行。

问询、检索、科学计算等数据通信系统适用半双工数据传输。

全双工数据传输是在两数据站之间，可以在两个方向上同时进行数据传输。

适用于计算机之间的高速数据通信系统。

4．答：

有效性质量指标、可靠性质量指标

有效性质量指标是衡量系统传输能力的主要指标，通常从码元速率、信息速率、数据传送速率、功率利用率和频带利用率等方面来考虑。

可靠性质量指标主要用差错率来表示。

差错率可以有多种定义，在数据通信中，一般采用误码率、误比特率、误字符率或误码组率等指标来表示。

5．答：

异步传输中，每次传送一个字符代码（5～8bit），即在发送每一个字符代码的前面均加上一个“起”信号，其长度规定为一个码元长，极性为“0”。

后面均加上一个“止”信号，对于国际电报2号码，“止”信号长度为1.5个码元长，对于国际5号码或其它代码时，“止”信号长度为1或2个码元长，极性为“1”。

字符可以连续发送，也可以单独发送。

不发送字符时，连续发送“止”信号。

同步传输是以固定时钟节拍来发送数据信号的。

在串行数据码流中，各信号码元之间的相对位置是固定的，接收端要从收到的数据码流中正确区分发送的字符，必须建立位同步和帧同步。

在同步传输中，数据的发送是以一帧为单位。

其中一帧的开头和结束加上预先规定的起始序列和终止序列作为标志。

这些特殊序列的形式决定于所采用的传输控制规程。

在ASCII代码中用SYN（码型为“0110100”）作为“同步序列”，通知接收设备表示一帧的开始；用EOT（码型为“0010000”）作为“传输结束字符”，以表示一帧的结束。

6．答：

基带传输系统它由发送滤波器、传输信道、接收滤波器和抽样判决器组成。

这里，发送滤波器的作用是滤除基带信号的高频分量，产生适合于信道传输的基带数字信号波形，使码间串扰为最小。

接收滤波器的作用是接收信号并尽可能地滤除信道噪声和其它干扰。

信道是传输信号的媒介，信号在信道中传输时，会受到噪声和各种干扰信号的干扰。

抽样判决器则是对受到干扰的失真的信号波形进行鉴别，并判决出各个信号波形所代表的数据基带信号。

频带传输系统与基带传输系统的区别在于增加调制（在发端）和解调（在收端）装置，以完成信号频谱的变换。

调制解调器简称为Modem。

数据信号经发送低通基本上形成所需的基带信号，经调制和发送带通形成信道可传输的信号频谱，送入信道。

接收带通除去信道中的带外噪声，将信号输入解调器。

接收低通除去解调中出现的高次产物，将恢复的基带信号送入取样判决电路，完成数据信号的传输。

7．答：

频分复用：

信号频谱易混叠，各路间互相串扰，易出现寄生频率成分。

时分复用：

时隙易被浪费，传输效率低。

码分复用：

抗干扰能力强，隐蔽性好。

波分复用：

超大容量，对传输信号完全透明，网络扩展性好，降低器件的超高速要求，未来光网络基石。

8．答：

电路交换的通信过程包括三个阶段：

电路建立阶段：

通过呼叫信令完成逐个节点的接续过程，建立起一条端到端的电路。

数据传输阶段：

在已建立的端到端直通电路上传输数据。

电路拆除阶段：

完成一次数据传输之后，拆除该电路的连接，释放节点和信道资源。

报文交换不必要求交换网为通信的双方预先建立一条专用数据通路，因此也就不存在建立电路和拆除电路的过程。

每个节点都对报文进行“存储/转发”，最终到达目的地站。

可见，报文数据在交换网中完全是按接力方式传送的。

通信的双方事先并不确知报文所要经过的传输通路，但每个报文确实经过了一条逻辑上存在的通路。

数据报方式是将每一个数据分组当作一份独立的报文一样看待，每一个数据分组都包含终点地址的信息，分组交换机（节点机）为每一个数据分组独立地寻找路径，因此一个完整的报文所包含的不同分组可能沿着不同的路径到达终点。

目的节点到达的分组是乱序的，必须重新排列它们，以恢复原来的顺序。

9．答：

为提高信息传输的有效性和可靠性，根据香农信息理论，必须对信源消息实施信源编码好信道编码。

经过Shannon,Fano或Huffman等3种形式的信源编码后所形成的信息位若不实施信道编码而直接借助信道传输，由于信道干扰的存在必将使得接收端收到的信息出现不可补救的失真，因此必须对这些信息位实施添加某些校验的信道纠错码。

10．答：

检错码和纠错码是两种基本的差错编码策略，它们的不同之处在于：

检错码使码字只具有检错功能，即接收方只能判断数据块有错，但不能确切知道错误的位置，从而也不能纠正错误。

而纠错码使码字具有一定的纠错功能，即接收方不仅能知道数据块有错，且能知道错在什么地方。

检错码：

需要通过重传机制达到纠错的目的，原理简单，实现容易，编码与解速度快，目前正得到广泛的应用。

纠错码：

方案优越，实现困难，在一般的通信场合不易采用。

四．计算题

1．答：

RB=1/T=1/8*106=1.25*105B

Rb=RB*I=RBlog2N=1.25*105log28=3.75*105b/s

2．答：

B=1/8*10-4=1250H

3．答：

10logS/N=30db

S/N=1000

C=Blog2（1+S/N）=10*103*log2（1+1000）=100*103b/s

4．答：

C=Blog2（1+S/N）=3000*log2（1+100）=20000b/s

5．答：

Rb=256/125*10-6=2.048*106bit/s

Pe=5/2.048*106*10=2.44*10-7

6．答：

η=Rb/B=2048*106/1024*103=2*103b/s/HZ

7．答：

r=4,Xr*K（X）=X4*（X7+X5+X4+X+1）=101100010000/10010=0100,传输码字：

101100110100

8．答：

r=4,Xr*K（X）=X4*（X12+X9+X7+X6+X5+X4+X）=10010111100100000/10011=101,有误

第2章习题参考解答

简答题

1．答：

可分为：

面向终端的网络，面向通信的网络，标准化的网络，下一代计算机网络。

面向终端的网络：

计算机与通信的结合，即以单个计算机为中心的远程联机系统，称为第一代计算机网络。

面向通信的网络：

以通信子网为中心的计算机网络，即将通信子网和资源子网两者结合构成了资源共享的层次式网络，称为第二代计算机网络。

标准化的网络：

OSI参考模型和TCP/IP参考模相继推出，TCP/IP成了事实上的国际标准，计算机网络的发展步入了标准化的道路，称为第三代计算机网络。

下一代计算机网络：

下一代的计算机网络也称下一代互联网（Next-GenerationInternet，NGI）。

采用IPv6，目标是将连接速率提高至当时Internet速率的100倍到1000倍。

突破网络瓶颈的限制，解决交换机、路由器和局域网络之间的兼容问题。

2．答：

计算机网络：

以相互共享资源（硬件、软件和数据）方式而连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统之集合。

目的：

是为了共享计算机网络中硬件，软件和数据等资源。

功能：

可实现资源共享，提高系统的可靠性，有利于均衡负荷，提供了非常灵活的工作环境。

3．答：

分布式系统：

是建立在网络之上的软件系统。

因为软件的特性，分布式系统具有高度的内聚性和透明性。

因此，网络和分布的区别更多在于高层软件（特别是操作系统），而不是硬件。

4．答：

通信子网：

为了提高主机数据处理的效率，网络上的通信处理任务由称为通信控制处理机（CommunicationControlProcessor：

CCP）来承担。

这样CCP负责网上各主机之间的通信控制和通信处理，各CCP之间构成的通信子网成为整个网络内层。

资源子网：

网络上的主机专门负责数据处理，这些主机和终端构成了资源子网，成为整个网络的外层。

通信子网为资源子网提供信息传输服务。

5．答：

网络体系结构：

网络功能部件的定义及相互关系的描述、网络与用户之间的接口定义。

6．答：

（N）协议数据单元：

对等实体间传送信息的数据单元称为协议数据单元。

（N）层的协议数据单元记为（N）PDU。

（N）PDU由两部分组成，即（N）用户数据，记为（N）UD和（N）协议控制信息，记为（N）PCI。

如果某层的协议数据单元只用于控制，则协议数据单元中的用户数据可省略，此时只有该层的PCI。

（N）服务数据单元：

相邻层实体间传送信息的数据单元称为服务数据单元。

（N+1）层与（N）层之间传送信息的服务单元记为（N）SDU。

（N）服务数据单元实际上是确保（N）服务传输需要的逻辑单元。

（N+1）PDU是借助（N）SDU通过（N）SAP传送到（N）层的，此时（N）SDU就相当于（N）层的用户数据，对它加上（N）PCI后便构成了（N）PDU。

这样，（N+1）PDU似乎等同于（N）SDU，实际上，（N+1）层PDU与（N）SDU不一样长的情况也是存在的。

有时发送方需要将数个（N+1）PDU拼接成一个（N）SDU，而在接收方对等实体则需要将一个（N）SDU分割成数个（N+1）PDU的操作。

7．答：

七层。

原则：

1）当必须有一个不同等级的对象时，应设立一个相应的层次。

2）对每一层的功能应当有确切的定义。

3）层间接口要清晰。

选择层间边界时，应尽量使通过该界面的信息流量为最少。

4）层的数目应适当。

层数太少，可能引起层间功能划分不够明确，造成个别层次的协议太复杂。

层数太多，则使体系结构过于复杂，对描述和完成各层的拆装任务将会增加不少的困难。

8．答：

应用进程之间数据的传输如图所示。

应用进程首选通过本地系统管理模块启动一个能够调用OSI环境所提供服务的模块，将所需传送的数据从发送端的第七层，加上该层的控制信息，变成了下一层的数据单元。

第六层收到这个数据单元后，加上该层的控制信息，再交给第五层。

依次下传到第一层，然后通过网络物理媒体传送到接收端。

接收端再从第一层上传到第七层，最终到达应用进程。

在上述过程中，对于用户或它的应用进程来说，它只能见到它自己的本地系统管理模块和通过第七层看到对方用户的映像。

因而，A应用进程似乎是直接把数据交给了应用进程B。

实际上，传送数据的具体细节，诸如数据格式和传送速率的匹配、流量控制、差错控制、路由选择等，用户是看不到的，这些都是OSI向用户提供的功能。

9．答：

受控技术：

各个用户发送数据受到控制，不能根据自己的意愿随机发送数据。

随机访问技术：

各个用户发送数据不受任何控制，可以根据自己的意愿随机发送数据。

10．答：

非时隙ALOHA采用完全随机接入方式，亦称为“纯ALOHA”或“P-ALOHA”。

其工作原理如图所示。

设m个网络节点每个都独立地以平均λ个帧／秒的泊松过程产生并发送帧，数据帧的长度固定，且发送一个帧的时间为τ秒。

当节点N1发送帧M11和节点Nm发送帧Mm1时，没有任何其他节点发送数据，这两个帧送入信道后不被别的帧重迭，完好无损。

M21

M31

如果不考虑信道质量引起的差错，这两个帧肯定将被接收节点成功接收，不需重传。

但是，当N1发送帧M12期间，节点N3却发送帧M31，造成M12与M31的部分重迭，这是由于两个节点在使用信道上出现冲突而发生“碰撞现象”。

节点N1从信道上收回自己发出的帧M12并确认有错后，延迟一个随机时间间隔t1再发出M12。

节点N3从信道上收回自己发出的帧M31也确认有错后，独立地延迟一个随机时间间隔t3再发出M31。

由于t1和t3是两个节点分别产生的独立随机数。

所以M12与M31再次发生碰撞的概率极小。

但是总存在两次碰撞的可能性，而且重发帧还可能与别的节点发送的新帧相碰撞。

凡是遇到上述碰撞情况，则重复以上重发过程，直到成功传输为止。

S

按照这种分时隙控制方法，时隙ALOHA系统的吞吐率比非时隙方式确实提高了一倍，如图所示。

系统性能的这种提高，其代价是对发送随机性做限制和采用网同步技术以及增加帧时延和节点控制机构的复杂性来换取的。

0.4

G

11．答：

三类：

非坚持型CSMA，1-坚持型CSMA，p-坚持型CSMA。

非坚持型CSMA：

第0步：

新帧进入缓冲器，等待发送；第1步：

监测信道。

若信道闲，启动发送帧，发完返回第0步；若信道忙碌，放弃监测，迟延一段时间tξ；第2步：

延时结束，转至第1步。

1-坚持型CSMA：

第0步：

新帧进入缓冲器，等待发送；第1步：

监测信道。

若信道空闲，启动发送帧，发完返回第0步；若信道忙碌，继续监测信道；第2步：

转至第1步。

p-坚持型CSMA：

第0步：

新帧进入缓冲器，等待发送；第1步：

监测信道。

若信道不空闲，继续监测，转至第1步；若信道空闲，在[0，1]区间选择一个随机数r，若r≤p，启动发送帧，发完返回第0步；否则，开始延时t秒，暂停监测信道；第2步：

延时结束，转至第1步。

CSMA/CD的工作原理：

1）“边说边听”——任一发送站在发送数据帧期间要保持侦听信道的碰撞情况。

一旦检测到碰撞发生，应立即中止发送，不管正在发送的这一帧是否发完。

2）“强化干扰”——发送站在检测到碰撞并停止发送后，立即改为发送一小段“强化干扰”信号，以加强碰撞检测效果。

3）“基本等待时间”——任一发送站若能完整地发完一个帧，则停顿一个时间（BWT=2tpmax）并倾听信道情况。

若在此期间未发生碰撞，则可确认该帧已发送成功。

此时间区间又称为“碰撞检测窗口”。

随机延迟时间算法：

（1）对每个帧当第一次发生冲突时，设置惨量为L=2；

（2）退避间隔取1~L个时间片中的一个随机数，1个时间片等于双向传播时间；

（3）当帧重复发生一次冲突，则将参量L加倍；

（4）设置一个最大重传次数，超过这个次数，则不再重传，并报告出错。

这个算法是按后进先出的次序控制的，即未发生冲突，或很少发生冲突的帧，具有优先发送的概率。

而发生过多次冲突的帧，发送成功的概率反而小。

12．答：

A首先给B发送了一个RTS（RequestToSend）帧，如图（a）所示。

该短帧（30字节）包含了随后将要发送的数据帧的长度。

然后，B用一个CTS（ClearToSend）帧作为应答，如图（b）所示。

此CTS帧中也包含了数据帧的长度（从RTS帧中复制过来）。

A在收到CTS帧之后便开始数据帧的传输。

那么，作为其它也听到这些帧的站，会做出如何的反应呢。

如果一个站听到了RTS帧，那么它一定离A很近，它必须继续保持沉默，至少等待足够长的时间，以便在无冲突的情况下CTS帧被送回给A。

如果一个站听到了CTS帧，那么它一定离B很近，在接下来的数据传输过程中它必须一直保持沉默。

只要检查一下CTS帧，它就可以知道数据帧的长度，即数据传输要持续多久。

在图中，C落在了A的范围内，但不在B的范围内，因此，它听到了A送出的RTS帧，但是没有听到B送出的CTS帧。

只要它没有干扰CTS帧，那么，在数据帧被传输的过程中，它可以自由的发送任何信息。

相反，D落在了B的范围内，但不在A的范围内，它听不到RTS帧，但是听到了CTS帧，这意味着它与一个将要接收数据帧的站离的很近，所以，它会等到那一帧传输完成以后再发送任何信息。

站E听到了这两条控制信息，所以，它与D一样，在数据帧传输完成之前必须保持安静。

13．答：

局域网（LAN：

LocalAreaNetwork）是将局部范围内的各种通信设备互连在一起实现相互间数据传输和资源共享的通信网络。

局域网主要分成三种类型：

以太网（Ethernet）、令牌环（TokenRing）、令牌总线（TokenBus）。

局域网参考模型和OSI/RM相比，只相当于OSI/RM的最低两层，为了使局域网中的数据链路层不致过于复杂，将局域网的数据链路层划分为了两个子层，即介质访问控制MAC（MediumAccessControl）子层和逻辑链路控制LLC（LogicalLinkControl）子层。

14．答：

IEEE802标准结构图

LLC作用：

主要完成与媒体访问无关部分的主要功能。

LLC帧格式：

15．答：

802.3MAC帧结构：

前导码PA：

7字节，用于位同步的前导序列，值为101010……。

帧开始定界符SD：

1字节，帧的起始定界符,值为10101011。

目的地址DA：

6字节，目的站地址，其最低有效位为“0”表示单地址，为“1”表示组地址，全“1”时为广播地址。

源地址SA：

6字节，源发站地址。

长度/类型L：

2字节，表示数据域长度的值（以太网）或上一层使用协议的类型。

MAC客户数据：

46―1500字节，LLC层数据单元或IP数据报，它作为MAC帧的数据域。

FCS：

4字节，帧校验，采用CRC-32校验码，其生成多项式为：

G（x）＝X32+X26+X23+X22+X16+X12+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1

16．答：

IEEE802.5令牌环工作原理

数据帧的发送：

任一工作站若MAC子层有数据帧欲发送，先存放在发送缓冲器中，等待令牌帧到达本站环接口。

若接收到一个T比特为“0”的令牌帧（闲令牌），且优先级允许本站持有它，则立即将T比特置为“1”，装帧发送。

若接收到的是一个数据帧（忙令牌）或一个不允许本站持有的令牌帧，则本站环接口执行转发操作，但可利用AC域进行优先权预约，即在RRR比特位置入适当的值，然后等待下一次令牌帧到达。

数据帧的撤消和令牌帧的恢复：

发送到环路上传输的数据帧由源发站负责回收撤消并向环路放回令牌帧。

当某一站发完一个数据帧之后，改为发送填充比特（0或1的任意组合）串，并等待一个SA=MA的数据帧头到达本站环接口（MA是本站MAC地址）。

一旦识别到，即认为是由本站发出去的数据帧己返回本站，立即停止转发动作，改为发放令牌帧，同时回收数据帧的剩余部分，将该数据帧全部撤消。

因为令牌帧长度很短，将它发完后，数据帧回收动作还在进行。

在回收期间该站环接口必须维持在发送状态，直至撒消全部已发数据帧后才能改变到转发状态。

数据帧的接收：

任一工作站的环接口平时都处于转发状态。

与此同时，对每一个被转发的数据帧头进行检测。

一旦发现有DA=MA的数据帧头，说明本站是该数据帧的目的站，应将它接收下来。

此时，除了保持转发操作外，应把该数据帧的FC，DA，SA和DATA等域的内容拷贝到接收缓冲器中，然后根据FC域中的FF比特表示的帧类型，将此数据帧内容传送到适当的子层去：

LLC帧传送到LLC子层，MAC帧被留在MAC子层中处理。

然后将FC域中的AC两比特都置成“1”，表示该帧已被目的站接收成功。

17．答：

虚拟局域网工作原理：

虚拟局域网（VirtualLAN，VLAN）是由一些局域网网段构成的可跨越不同物理网段、不同网络类型的逻辑网络。

每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪—个VLAN。

虚拟局域网具有如下的特点：

（1）一个虚拟工作组可以跨越不同的交换机来组成一个广播域。

（2）虚拟局域网支持任意多个站点间的组合，一个站点或工作组可以属于多个虚拟工作组，一般交换机可以建立多达16个虚拟工作组。

（3）虚拟局域网可大大简化网络的管理。

虚拟局域网的建立、修改和删除都十分简便，虚拟工作组也可方便地重新配置，而无需对实体进行再配置。

（4）虚拟局域网可简化实际的网络结构，它允许管理员在中央节点来配置和管理网。

（5）虚拟局域网为网络设备的变更和扩充提供了一种有效的手段。

当需要增加、移动或变更网络设备时，只要在管理工作站上用鼠标器拖动相应的目标即可实现，比传统的方法节省了90％的费用，有效地保护了用户的投资。

18．答：

无线局域网的特点：

安装便捷，使用灵活，经济节约，易于扩展。

19．答：

无线局域网物理层采用了5种传输技术：

红外线，跳频扩频，直接序列扩频，正交频分多路复用，高速率的直接序列扩频。

20．答：

DCF（DistributedCoordinationFunction）：

自动高效的共享媒体，以CSMA/CD为基本的接入方式，尽可能避免冲突，是IEEE802.11最基本的接入方法，无论是无基础架构网络或有基础架构网络，所有的工作站都应该具有分布式协调功能。

第3章习题参考解答

一．选择题

1.C

2.BA

3.BA

4.B

5.C

6.D

7.D

8.C

二．填空题

1.子网掩码

2.链路－状态算法、IP

3.重发机制、流量控制

4.NSAP、IDP、DSP

5.密集模式、稀疏模式

6.认证报头、加密安全净荷报头

7.尽力而为服务模型、集成服务模式和区分服务模式

三．问答题

1.答：

IP的功能主要由IP数据报结构中的报头数据定义，主要功能包括：

寻址和路由，分段和重组，传输过程中数据损坏检测和更正。

2.答：

（1）网络ID：

129.14.0.0主机ID：

0.0.6.8

（2）网络ID：

190.56.0.0主机ID：

0.0.8.6

（3）网络ID：

19.0.0.0主机ID：

0.34.21.5

（4）网络ID：

220.34.8.0主机ID：

0.0.0.9

（5）网络ID：

126.0.0.0主机ID：

0.23.4.1

3.答：

16个子网14台可用主机子网地址为207.197.18.0主机地址为0.0.0.3

本子网的广播地址为202.197.18.15

4.连网建立的过程称为“Handshaking”，其中A为TCP的主动端，B为TCP的被动端。

第一次，主机A向主机B发出TCP连接请求报文，我们称它为SYN报文，此报文中包括主机A的初始报文序号。

第二次，主机B收到主机A发送的SYN报文后，回应连接确认SYNACK报文，其中包括主机B的初始报文序号和主机B对主机A初始序号的确认。

第三次，主机A在收到SYNACK报文后，向主机B发送一个ACK报文，其中包括对主机B初始序号Y的确认。

5.答：

路由器实现两个基本功能：

①将报文发送到正确的目的地；②维持并确定最佳路由的路由选择表。

6.答：

（1）地址数量大大增加

（2）可以实现端到端的对等通信

（3）地址的结构层次更加优化

（4）内嵌的安全机制

（5）能够实现地址的自动配置

（6）服务质量提高

（7）移动性更好

（8）结构更加简单并且容易部署

7.答：

（1）双协议栈

（2）隧道技术（3）首部转换

8.答：

QoS是指网络为某特定数据流提供优良服务（满足