《计算机网络》课程作业参考答案.docx

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《计算机网络》课程作业参考答案

（计算机网络

（2），吴功宜）

第一章作业参考答案

第二章作业参考答案

2．计算机网络采用层次结构的模型有什么好处？

答:

采用层次结构模型的好处有：

1）各层之间相互独立

2）灵活性好

3）各层都可采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层

4）易于实现和维护

5）有利于促进标准化

3．ISO在制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么？

答：

制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是：

1）网络中各结点都具有相同的层次

2）不同结点的同等层具有相同的功能

3）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信

4）同一结点内相邻层之间通过接口通信

5）每个层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务

5．请描述OSI参考模型中数据传输的基本过程

答：

1）应用进程A的数据传送到应用层时，加上应用层控制报头，组织成应用层的服务数据单元，然后传输到表示层

2）表示层接收后，加上本层控制报头，组织成表示层的服务数据单元，然后传输到会话层。

依此类推，数据传输到传输层

3）传输层接收后，加上本层的控制报头，构成了报文，然后传输到网络层

4）网络层接收后，加上本层的控制报头，构成了分组，然后传输到数据链路层

5）数据链路层接收后，加上本层的控制信息，构成了帧，然后传输到物理层

6）物理层接收后，以透明比特流的形式通过传输介质传输出去

6．试说明报头在网络数据传输中的作用

报头包含了控制信息，例如序列号，使得该层以下即使没有维护顺序关系，目标机器的对应层也仍然可以按照正确的顺序递交信息，在有的层上，头部还可以包含信息大小、时间和其他控制字段

7．试比较面向连接服务和无连接服务的异同点

相同点：

1）两者对实现服务的协议的复杂性与传输的可靠性有很大的影响

2）在网络数据传输的各层都会涉及这两者的问题

不同点：

1）面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的3个过程，而无连接服务不需要

2）面向连接服务在数据传输过程中，各分组不需要携带目的结点的地址，而无连接服务要携带完整的目的结点的地址

3）面向连接服务传输的收发数据顺序不变，传输可靠性好，但通信效率不高，而无连接服务目的结点接受数据分组可能乱序、重复与丢失的现象，传输可靠性不好，但通信效率较高

9．请比较OSI参考模型与TCP/IP参考模型的异同点

相同点：

1）都是分层的

2）在同层确定协议栈的概念

3）以传输层为分界，其上层都是传输服务的用户

不同点：

1）在物理层和数据链路层，TCP/IP未做规定

2）OSI先有分层模型后有协议规范，不偏向任何特定协议，具有通用性，TCP/IP先有协议后有模型，对非TCP/IP网络并不适用

3）在通信上，OSI非常重视连接通信，而TCP/IP一开始就重视数据报通信

4）在网络互联上，OSI提出以标准的公用数据网为主干网，而TCP/IP专门建立了互联网协议IP，用于各种异构网的互联

第三章作业参考答案

2．通过比较说明双绞线、同轴电缆与光缆3种常用传输介质的特点。

答：

传输介质的特点可以从不同角度来分析和总结，根据教材内容，以上三种传输介质的特点主要表现在结构、距离、分类、传输特性等几个方面。

双绞线

同轴电缆

光缆

结构特点

规则螺旋结构排列的2、4、8根绝缘导线，

内导体、绝缘层、屏蔽层和保护层组成

光纤、包层、保护层组成

传输特点

1~7类，其中3类用于10M网，5类用于100M网,超5类还可用于1000M网，6类7类用于10G网

可传输数字信号和模拟信号。

细缆可用于连接总线型LAN,粗缆用于长距离传输。

带宽高，低损耗、传输距离远，抗干扰能力强，低误码率、安全保密性好

分类

STP和UTP

按信号类型：

基带同轴电缆和宽带同轴电缆；按直径分为粗缆和细缆

单模和多模

3．控制字符SYN的ASCII码编码为，请画出SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形。

答：

SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形如下：

4．对于脉冲编码调制PCM来说，如果要对频率为600Hz的种语言信号进行采样，传送PCM信号的信道带宽为3KHz,那么采样频率f取什么值时，采样的样本就可以重构原语音信号的所有信息？

解：

根据奈奎斯特采样定理，当采样频率f>=2B或f>=2fmax时（fmax为信道所能传输的最大频率），采样的样本才可以包含足够重构原语音信号的所有信息，所以有：

f=2*3KHz=6kHz

注意：

该题中，采样频率与实际传输的信号频率600Hz无关。

也就是说，只要传输的信号频率在最高频率fmax和最低频率fmin之间，而且fmax-fmin=B=3KHz，则采样率一定大于等于6KHz。

5．多路复用技术主要有几种类型？

它们各有什么特点？

答：

三种：

频分多路复用、波分多路复用、时分多路复用。

（1）频分多路复用：

在一条通信线路设计多路通信信道，每条信道的信号以不同的载波频率进行调制，各个载波频率是不重叠的，相邻信道之间用“警戒频带”隔离。

（2）波分多路复用：

光的频分多路复用，同时传输很多个频率很接近但波长不同的光载波信号。

（3）时分多路复用：

通过为多个信道分配互不重叠的时间片来实现多路复用，更适用于数字数据信号的传输，可分为同步时分多路复用和统计时分多路复用二种。

第四章作业参考答案

1．在物理线路上传输比特流过程中出现差错的主要原因是什么？

差错类型有哪两种，都有什么特点？

答：

（1）数据是通过通信信道传输的，由于在传输过程中会受到信道噪声的影响，导致接收端收到的是叠加了噪声的数据信号，如果噪声信号与数据信号的叠加导致接收端电平判决错误，就会产生数据传输错误。

（2）差错类型有两种，分别是随机差错和突发差错。

随机差错是由热噪声引起的，而热噪声是由传输介质导体的电子热运动产生的，时刻存在但幅度较小，噪声强度与频率无关，但是频谱很宽。

突发差错是由冲击噪声引起的，而冲击噪声是由电磁干扰产生的。

与热噪声相比，冲击噪声的幅度较大，是引起传输差错的主要因素。

冲击噪声持续时间与数据传输入中每比特的发送时间相比可能较长，因此冲击噪声引起的相邻多个数据位出错是突发性的。

4．某个数据通信系统采用CRC校验方式，并且生成多项式的二进制比特序列为11001，目的结点接收到的二进制比特序列为（含CRC校验码）。

请判断传输过程中是否出现了差错？

为什么？

答：

（1）出现了差错；

（2）原因：

/11001=10011（商）…….10（余数），根据CRC检错方法，目的结点接收到带有CRC校验码的数据比特序列不能被相同的生成多项式整除，所以可以判断传输过程中出现了差错。

8．在数据帧的传输过程中，为什么要采用0比特插入/删除？

试说明它的基本工作原理。

答：

（1）因为在HDLC的帧结构中，规定了一串特定的比特序列为数据帧的开始和结束的标志，称为字段F，那么在传输帧的比特序列中就不能出现与此标志字段F相同的比特序列，否则就会出标志现判断错误，所以为了避免出现这种错误，HDLC规定采用0比特插入/删除法，这样帧内就可以传输任意组合的比特序列，实现数据链路层的透明传输。

（2）工作原理：

发送端在两个标志字段F之间的比特序列中，如果检测出连续的五个1，就立刻插入一个0；

•接收端：

在接收一个帧时，首先找到F字段定出起始边界，接着再对其后的比特序列进行检查，每当发现五个连续的1时，再检查第六位，如果是0则删除（是1则保留，这样可确定结束标志）。

这样既可还原本来的比特数据，又可正确接收帧结束标志F。

9．如果在测试一个实际远程通信系统时，一次连续检测4000B的数据未发现错误时。

我们能否说这个系统的误码率为0？

为什么？

答：

不可以这样说！

原因如下：

（1）误码率（Pe）是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：

Pe=Ne/N

其中，Ne为被传错的比特数，N为传输的二进制比特总数。

误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。

数据在传输过程中可能会因为信道噪声出现差错，这是正常的或不可避免的，因而也就不能说“误码率为0”，而是要把误码率控制在允许的范围内。

（2）差错的出现具有随机性，在实际检测一个数据传输系统的误码率时，只有通过多次、多情况、大样本检测，才会计算出更接近实际的误码率值，而一次连续检测4000B的数据未发现错误是具有偶然性和相对性的，并不能以此就说明接近真正的误码率值，这只是一个参考值而已。

第五章作业参考答案

4.试结合Ethernet帧结构，分析CSMA/CD的发送与接收工作流程。

答：

在每个节点利用总线发送数据时，需要先按Ethernet帧格式（如下图）装配帧，然后再发送。

前导码

帧前定界符

目的地址

源地址

类型

数据

帧校验字段

7B1B6B6B2B46~1500B4B

CSMA/CD的发送过程可以简单概括为四点：

先听后发，边听边发，冲突停发，延迟重发。

发送流程如下：

首先先听后发，Ethernet中的每个结点利用总线发送数据时，先侦听总线是否空闲。

通过总线电平的跳变判别出总线是否空闲，如果忙则一直等待，否则，结点则启动发送装配好的数据帧；在数据发送的过程中，边听边发，通过比较法和编码违例判决法检测出总线上是否存在“冲突”，如果存在冲突，发送结点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程，否则继续发送数据帧，直到发送结束。

CSMA/CD的接收流程：

（1）在Ethernet中，一个结点一旦成功利用总线发送数据帧，则其他结点都处于接收状态。

当某个结点入网并启动接收后，就处于接收状态，当接收一帧数据后，结点首先判断接收帧的长度是否小于规定的帧最小长度，如果是，则表明冲突发生，应该丢弃该帧，结点重新进入等待接收状态。

否则检查帧的目的地址，判断该帧的目的地址是本站地址？

本组地址？

还是广播地址？

如果都不符合，则丢弃该接收帧；否则接收并进行CRC校验。

（2）如果CRC校验正确，则进一步检测LLC数据长度是否正确，如果CRC校验正确，但LLC数据长度不对，则报告“帧长度错”并进入结束状态。

如果CRC校验与LLC数据长度都正确，则将帧中LLC数据送LLC子层，报告“成功接收”并进入结束状态。

（3）如果CRC校验中发现错误，则根据接收帧长度是不是8位的整数倍，是8位整数倍则表示传输过程中没有发现比特丢失或对位错，则记录为“帧校验错”；如果不是8位整数倍则报告为“帧比特位错”并进入结束状态。

5.为了解决网络规模与网络性能之间的矛盾,针对传统的共享介质局域网存在的问题,人们提出了哪3种改善局域网性能的基本方法?

答:

第一种方案：

提高Ethernet的数据传输速率，从10Mb/s提高到100Mb/s甚至到1Gb/s、10Gb/s；

第二种方案：

将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互连的子网，这就导致了局域网互连技术的发展；

第三种方案：

将“共享介质方式”改为“交换方式”，这就导致了“交换式局域网”技术的发展。

交换式局域网的核心设备是局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。

7.试说明虚拟局域网4种基本的组网方法。

答：

（1）用交换机端口号定义虚拟局域网：

通过交换机端口划分虚拟局域网，各虚拟局域网相对独立，可以跨越多个局域网，但不允许不同的虚拟局域网包含相同的物理网段或交换端口。

（2）用MAC地址定义虚拟局域网：

通过MAC地址定义虚拟局域网，可允许结点移动到网络的其他物理网段。

缺点是要求所有用户在初次阶段必须配置至少一个虚拟局域网中。

（3）用网络层地址定义虚拟局域网:

用网络层地址，如IP地址来定义虚拟局域网。

优点是允许按照协议类型来组成虚拟局域网，用户可以随意移动工作站而无须重新配置网络。

（4）IP广播组虚拟局域网:

在虚拟局域网中由代理的设备对虚拟局域网中的成员进行管理。

当IP广播包要发送到多个目的结点时，就动态建立虚拟局域网代理，IP广播组虚拟局域网的动态特性提供了很高的灵活性，可以根据服务灵活地组建，而且它可以跨路由器组成与广域网的互联。

11．试分析和比较集线器、交换机、网桥、路由器的区别：

集线器实际就是一种多端口的中继器。

集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能（将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送）。

由于它在网络中处于一种“中交换机

交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。

广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。

在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。

集线器是采用共享工作模式的代表

网桥就是个硬件网络协议翻译器，用来实现多个网络系统之间的数据交换，工作在数据链路层。

路由器是网络中进行网间连接的关键设备。

作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互连网络Internet的主体脉络。

它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。

而交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同。

但是两者在性能上有区别：

集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。

这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的。

而路由器与以上两者有明显区别，它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径，可以说一般情况下个人用户需求不大。

路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。

路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。

1）工作层次不同

最初的的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。

由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。

2）数据转发所依据的对象不同

交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。

而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。

IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。

MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。

而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域

由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。

连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。

虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

4）路由器提供了防火墙的服务

路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。

交换机一般用于LAN-WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。

路由器用于WAN-WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。

他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。

这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。

相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用。

集线器

交换机

（2）

网桥

路由器

用途

组网

局域网互联

网络互联

接口特点