计算机网络作业.docx
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计算机网络作业
第一，二章概述作业
比较电路交换和分组交换的主要优缺点
优点：
1.信息传输时延小2.信息以数字信号的形式在数据信道上进行“透明”传输，交换机对用户的数据信息不存储、处理，交换机在处理方面的开销比较小，对用户的数据信息不用附加控制信息，使信息的传送效率较高3.信息的编译吗和代码格式由通信双方决定，与交换网络无关。
缺点:
1.网络的利用率低2.线路的利用率低3.限不同速率、不同代码格式、不同控制方式的相互直通4.无呼损。
优点：
1.可以对不同的接口终端进行匹配2.网络轻载情况下，传输时延较小，且比较稳定3.线路利用率高4.可靠性高5.经济效益好
缺点：
1.网络系统附加了大量的控制信息，对于报文较长的信息传输率低2.技术实现复杂
客户服务方式与对等通信方式的主要区别是什么？
有没有相同的地方？
客户服务器方式是一点对多点的，对等通信方式是点对点的
同层交互
一台计算机上的协议创建报头，如果需要的话还要创建尾部，其目的是和另一台计算机上的相同层相同协议进行通信。
邻接层交互
仅在一台计算机上，发生在网络模型的邻接两层之间。
交互的过程包括封装和解封装时的数据交换，以及较低层的协议如何为较高层的协议提供服务。
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。
因为网络这个东西是很抽象的，不好理解。
所以人们就把网络分成七层，这样就可以比较形象的加以理解。
日常生活的“人际网络”，讲解在实际工作中有用的概念和组网技术，突出了计算机网络课程的工程特点。
网络似乎可以改变我们的一切，包括日常生活、经济、社会活动等。
事实上,IP网络确实是成本低、功能强的传榆网络，总之，采用全开放的完全分层的体系结构，有利于各个不同专业化的网络部件厂商和运营商之间的战略合作，有利于同类网络。
协议与服务有何区别？
有何关系？
从定义上说：
协议是规则，约定，而服务是功能，本领。
从层次上来说：
协议是通信双方对等层之间才有的，是水平方向上的关系。
而服务则是通信某一端上下层之间才有的，是垂直方向上的关系，而且是自下向上提供的。
至于两个概念间的关系，可以说每一层的协议是通过下层对本层提供的服务来支持实现的。
网络协议的三个要素是什么？
各有什么含义？
网络协议的三个要素是语法、语义、同步
语法是数据和控制信息的结构和格式；语义是控制信息的含义；同步是指双方相互应答的次序
试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。
应用层
应用层是体系结构中的最高层。
应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。
这里的进程就是指正在运行的程序。
应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。
应用层直接为用户的应用进程提供服务。
传输层
传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。
因特网的传输层可使用两种不同协议：
即面向连接的传输控制协议TCP，和无连接的用户数据报协议UDP。
面向连接的服务能够提供可靠的交付，但无连接服务则不保证提供可靠的交付，它只是“尽最大努力交付”。
这两种服务方式都很有用，备有其优缺点。
在分组交换网内的各个交换结点机都没有传输层。
网络层
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。
在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。
在TCP/IP体系中，分组也叫作IP数据报，或简称为数据报。
网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。
数据链路层
当发送数据时，数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。
每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制、以及流量控制信息等）。
控制信息使接收端能够知道—个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。
控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。
物理层
物理层的任务就是透明地传送比特流。
在物理层上所传数据的单位是比特。
传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，并不在物理层之内而是在物理层的下面。
因此也有人把物理媒体当做第0层。
第三章
物理层的接口有哪几个特性？
各包含什么内容？
机械特性，指明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。
这很像平时常见的各种规格的电源插头的尺寸都有严格的规定。
电气特性，指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
功能特性，指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
规程特性，指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
假定要用3kHz贷款的电话信道传送64kb/s的数据（无差错传输），试问这个信道应该具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示），这个结果说明什么问题？
根据香农公式C=Blog2（1+SNR）,其中C是信道容量，此处C=64kb/s;B是信道带宽，此处B=3kHz，代入上述公式，可计算出
SNR=2641634
换算为dB形式，就是64.2dB。
此结果说明，在3kHz的电话信道中想要传输64kb/s的数据需要极高的信噪比，这在现实中是很难实现的。
用香农公式计算一下：
假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加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再增大到10倍，问最大信息传输速率能否再增加20%？
C=Wlog2（1+S/N）b/s-àSN1=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
常用的传输媒体有哪几种？
各有何特点？
常见的传输媒体有以下几种
1.双绞线
双绞线分屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。
由两根相互绝缘的导线组成。
可以传输模拟信号，也可以传输数字信号，有效带宽达250kHz，通常距离一般为几道十几公里。
导线越粗其通信距离越远。
在数字传输时，若传输速率为每秒几兆比特，则传输距离可达几公里。
一般用作电话线传输声音信号。
虽然双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高，但因为其价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。
2.同轴电缆
同轴电缆分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有绝缘的实心导线外，再套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。
由于其高带宽（高达300~400Hz）、低误码率、性能价格比高，所以用作LAN中。
同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不同而不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上。
3.光导纤维
光导纤维以光纤维载体，利用光的全反向原理传播光信号。
其优点是直径小、质量轻：
传播频带款、通信容量大：
抗雷电和电磁干扰性能好，五串音干扰、保密性好、误码率低。
但光电接口的价格较昂贵。
光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。
4.无线电微波通信
无线电微波通信分为地面微波接力通信和卫星通信。
其主要优点是频率高、频带范围宽、通信信道的容量大；信号所受工业干扰较小、传播质量高、通信比较稳定；不受地理环境的影响，建设投资少、见效快。
缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离受到限制，一般只有50km，隐蔽性和保密性较差；卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信距离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。
第四章数据链路层作业
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？
（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，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。
（2）“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、确认和重传等功能，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。
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。
数据链路层中的链路控制包括以下功能：
链路管理；帧同步；流量控制；差错控制；将数据和控制信息分开；透明传输；寻址。
数据链路层做成可靠的链路层的优点和缺点：
所谓“可靠传输”就是：
数据链路层的发送端发送什么，在接收端就收到什么。
这就是收到的帧并没有出现比特差错，但却出现了帧丢失、帧重复或帧失序。
以上三种情况都属于“出现传输差错”，但都不是这些帧里有“比特差错”。
“无比特差错”
与“无传输差错”并不是同样的概念。
在数据链路层使用CRC检验，能够实现无比特差错的传输，但这不是可靠的传输。
网络适配器的作用是什么？
网络适配器工作在哪一层？
络适配器能够对数据的串行和并行传输进行转换,并且能够对缓存数据进行出来,实现以太网协议,同时能够实现帧的传送和接受,对帧进行封闭等.网络适配器工作在物理层和数据链路层。
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？
添加的检验序列为1110（11010110110000除以10011） 数据在传输过程中最后一个1变成了0，11010110101110除以10011，余数为011，不为0，接收端可以发现差错。
数据在传输过程中最后两个1都变成了0，11010110001110除以10011，余数为101，不为0，接收端可以发现差错。
PPP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？
第一个比特串：
经过零比特填充后编程011011111011111000（加上下划线的0是填充的）。
另一个比特串：
删除发送端加入的零比特后变成000111011111-11111-110（连字符表示删除了0）。
第五章
1、常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？
现在最流行的是哪种结构？
为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不使用星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？
常用的局域网的网络拓扑有
（1）总线网
（2）星形网（3）环形网（4）树形网。
现在最流行的是星形网。
当时很可靠的星形拓扑结构较贵。
人们都认为无源的总线结构更加可靠，但是实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，而现在专用的ASIC芯片的使用可以将星形结构的集线器做得非常可靠。
因此现在的以太网一般都是用星形结构的拓扑结构。
2、试说明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。
10BASE-T：
“10”表示数据率为10Mb/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“T”表示使用双绞线的最大长度是500m
3、假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。
设信号在网络上的传播速率为200000km/s。
求能够使用此协议的最短帧长。
对于1km电缆，单程传播时间为1÷200000=5×10-6s，即5us，来回路程传播时间为10us。
为了能够按照CSMA/CD工作，最短帧的发射时间不能小于10us。
以1Gb/s速率工作，10us可以发送的比特数等于：
4、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。
（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。
5、以太网交换机有何特点？
它与集线器有何区别？
以太网交换机实质上是一个多端口网桥。
工作在数据链路层。
以太网交换机的每个端口都直接与一个单个主机或另一个集线器相连，并且一般工作在全双工方式。
交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体一样，进行无碰撞地传输数据。
通信完成后就断开连接。
区别：
以太网交换机工作数据链路层，集线器工作在物理层。
集线器只对端口上进来的比特流进行复制转发，不能支持多端口的并发连接。
6、网桥的工作原理和特点是什么？
网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？
网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。
每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。
若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。
若该帧出现差错，则丢弃此帧。
网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。
但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。
网桥与转发器不同，
（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；
（2）网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；（3）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法；（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。
以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2-4个端口；它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。
所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。
网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。
以太网交换机采用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。
7、简述CSMA/CD原理
第六章
1、试简单说明IP、ARP、RARP和ICMP协议的作用。
IP:
网际协议，它是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一，IP使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。
无连接的数据报传输.数据报路由。
ARP（地址解析协议），实现地址转换：
将IP地址转换成物理地址。
RARP（逆向地址解析协议），将物理地址转换成IP地址。
ICMP:
Internet控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。
2、试说明IP地址与硬件地址的区别。
为什么要使用这两种不同的地址？
IP地址在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。
在网络层以上使用的是IP地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。
3、
（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？
（2）一网络的现在掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？
（3）一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1，问这两个网络的子网掩码有何不同？
（4）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。
试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？
（5）一Ａ类网络的子网掩码为255.255.0.255，它是否为一个有效的子网掩码？
（6）某个IP地址的十六进制表示为C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式。
这个地址是哪一类IP地址？
（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？
为什么？
（1）可以代表C类地址对应的子网掩码默认值；也能表示A类和B类地址的掩码,前24位决定网络号和子网号，后8位决定主机号。
（用24bit表示网络部分地址，包括网络号和子网号）
（2）255.255.255.248化成二进制序列为：
11111111111111111111111111111000，根据掩码的定义，后三位是主机号，一共可以表示8个主机号，除掉全0和全1的两个，该网络能够接6个主机。
（3）子网掩码的形式是一样的，都是255.255.255.0；但是子网的数目不一样，前者为65534，后者为254。
（4）255.255.240.0（11111111.11111111.11110000.00000000）是B类地址的子网掩码，主机地址域为12比特，所以每个子网的主机数最多为：
212-2=4094。
（5）子网掩码由一连串的1和一连串的0组成，1代表网络号和子网号，0对应主机号.255.255.0.255变成二进制形式是：
11111111111111110000000011111111.可见，是一个有效的子网掩码，但是不是一个方便使用的解决办法。
（6）用点分十进制表示，该IP地址是194.47.20.129，为C类地址。
（7）有，可以提高网络利用率。
注：
实际环境中可能存在将C类网网络地址进一步划分为子网的情况，需要掩码说明子网号的划分。
C类网参加互连网的路由，也应该使用子网掩码进行统一的IP路由运算。
C类网的子网掩码是255.255.255.0。
4、试辨认以下IP地址的网络类别。
（1）128.36.199.3
（2）21.12.240.17
（3）183.194.76.253
（4）192.12.69.248
（5）89.3.0.1
（6）200.3.6.2
（1）128.36.199.3B类网
（2）21.12.240.17A类网
（3）183.194.76.253B类网
（4）192.12.69.248C类网
（5）89.3.0.1A类网
（6）200.3.6.2C类网
5、IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。
这样做的最大好处是什么？
坏处是什么？
好处是数据报每经过一个结点，结点只检查首部的检验和，使结点工作量降低，网络速度加快。
坏处是只检验首部，不包括数据部分，即使数据出错也无法得知，只有到目的主机才能发现。
6、当某个路由器发现一IP数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不是要求源站重传此数据报？
计算首部检验和为什么不采用CRC检验码？
之所以不要求源站重发，是因为地址子段也有可能出错，从而找不到正确的源站。
数据报每经过一个结点，结点处理机就要计算一下校验和。
不用CRC，就是为了简化计算。
7、什么是最大传送单元MTU？
它和IP数据报的首部中的哪个字段有关系？
IP层下面数据链里层所限定的帧格式中数据字段的最大长度，与IP数据报首部中的总长度字段有关系
8、在因特网中将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装。
还可以有另一种做法，即数据报片通过一个网络就进行一次组装。
试比较这两种方法的优劣。
前一种方法对于所传数据报来将仅需要进行一次分段一次组装，用于分段和组装的开销相对较小。
但主机若在最终组装时发现分组丢失，则整个数据报要重新传输，时间开销很大。
后一种方法分段和组装的次数要由各个网络所允许的最大数据报长度来决定，分段和组装的开销相对较大。
但若通过一个网络后组装时发现分段丢失，可以及时地重传数据报，时间开销较前者小，同时可靠性提高。
9、一个3200位长的TCP报文传到IP层，加上160位的首部后成为数据报。
下面的互联网由两个局域网通过路由器连接起来。
但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200位。
因此数据报在路由器必须进行分片。
试问第二个局域网向其上层要传送多少比特的数据（这里的“数据”当然指的是局域网看见的数据）？
IP数据报的长为：
3200+160=3360bit
第二个局域网分片应分为[3200/1200]=3片。
三片的首部共为：
160*3=480bit
则总共要传送的数据共3200+480=3680bit。
10、 设某路由器建立了如下路由表（这三列分别是目的网络、子网掩码和下一跳路由器，若直接交付则最后一列表示应当从哪一个接口转发出去）：
目的网络子网掩码下一跳
128.96.39.0 255.255.255.128 接口0
128.96.39.128 255.255.255.128 接口1
128.96.40.0 255.255.255.128 R2
192.4.153.0 255.255.255.192 R3
*（默认） - R4
现共收到5个分组，其目的站IP地址分别为：
（1）128.96.39.10
（2）128.96.40.12
（3）128.96.40.151
（4）192.4.153.17
（5）192.4.153.90
试分别计算其下一跳。
解：
（1）分组的目的站IP地址为：
128.96.39.10。
先与子网掩码255.255.255.128相与，得128.96.39.0，可见该分组经接口0转发。
（2）分组的目的IP地址为：
128.96.40.12。
①与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，不等于128.96.39.0。
②与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，经查路由表可知，该项分组经R2转发。
（3）分组的目的IP地址为：
128.96.40.151，与子网掩码255.255.255.128相与后得128.96.40.128，与子网掩码255.255.255.192相与后得128.96.40.128，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。
（4）分组的目的IP地址为：
192.4.153.17。
与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。
与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.0，经查路由表知，该分组经R3转发。
（5）分组的目的IP地址为：
192.4.153.90，与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。
与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.64，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。
11、 某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0。
该单位有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。
如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一地点分配一个子网号码，并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。
4000/16=250，平均每个地点250台机器。
如选255.255.255.0为掩码，则每个网络所连主机数=28-2=254>250，共有子网数=28-2=254>16，能满足实际需求。
可给每个地点分配如下子
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