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计算机网络 第二版答案 蔡开欲.pdf
第一章 绪论
第二章 数据通信基础
第三章 广域网
第四章 局域网
第五章 网络互联和IP协议
第六章 IP路由
第七章 传输层协议
第八章 网络应用
习题
综合练习题
第九章 网络安全
第一章 绪论
1. 什么是计算机网络？什么是互联网？
2. 计算机网络的最重要功能是什么？
3. 按照网络覆盖范围的大小可以将网络划分哪几类？每一类各有什么特点？
4. 无线网可以分为哪几种？每一种的特点是什么？
5. 简述 ISO/OSI 参考模型中每一层的名称和功能。
6. 简述 TCP/IP 参考模型中每一层的名称和功能。
7. 比较 ISO/OSI 和 TCP/IP 参考模型的异同点。
第二章 数据通信基础
1．什么是数据、信号和传输？
2．数字传输有什么优点？
3．什么是异步传输方式？什么是同步传输方式？
4．什么是单工、半双工和全双工传输方式？
5．什么是信号的频谱与带宽？
6．什么是信道的截止频率和带宽？
7．简述信号带宽与数据率的关系。
8．有线电视公司通过 CATV 电缆为每个用户提供数字通信服务。假设每个用户占用一路电
视信号带宽（6MHz），使用 64QAM 技术，那么每个用户的速率是多少？
答：
根据香农定理C = 2*W*log2M
由于采用 64-QAM 技术，所以其 M 为 64，W 为 6MHz，代入香农定理计算得出
C = 2*W*log2M = 2*6*5 = 60Mbps
9．要在带宽为 4kHz 的信道上用 4 秒钟发送完 20KB 的数据块，按照香农公式，信道的信
噪比应为多少分贝（取整数值）？
答：
（1）根据计算信道容量的香农定理 C=W*log2(1+S/N)
（2）按题意 C=20K×8÷4＝40Kbps；而 W＝4KHz
（3）故得解：log2(1+ S/N)＝10；其中S/Pn=210-1=1023
（4） dB=10log10(S/N)=10log10(1023)≈30， 所以该信道的信噪比应为 30 分贝。
10．对于带宽为 3kHz、信噪比为 30dB 的电话线路，如果采用二进制信号传输，该电话线
路的最大数据率是多少？
答：此题用香农定理来解答。
信道的带宽B=3000Hz ，信/噪比S/N＝30dB，则 10lg（S/N）= 30dB，∴ S/N = 1000。
由香农定理可知，此信道的最大数据传输率 = B㏒2（1+S/N） = 3000×㏒2（1+1000）≈30
kbps。
另外，它也应受不考虑噪声时，奈奎斯特定理所给出的限制：理想低通信道的最高码元
传输速率 = 2B ㏒2V；因是二进制信号一个码元携带 ㏒22 = 1 bit的信息量，所以按奈奎
斯特定理算出的最大数据速率是：2×3000×㏒22 = 6 kbps。
最大可达到的数据速率应取两者中小的一个，即 min（30 k，6 k） = 6 kbps。
11．假设信号的初始功率是 5W，信号衰减是 10dB， 问信号衰减后的功率是多少？
12．比较一下各种传输介质的优缺点。
13．什么是频分多路复用？它有什么特点？适合于什么传输系统？
14．什么是波分多路复用和密集波分多路复用？
15．什么是时分多路复用？它有什么特点？适合于什么传输系统？
16．比较一下同步 TDM 和统计 TDM 的异同点。
17．20 个数字信号源使用同步 TDM 实现多路复用，每个信号源的速率是 100kbps，如果每
个输出帧（时隙）携带来自每个信号源的 1 比特，且需要每个输出帧 1 比特用于同步。
问：
1）以比特为单位的输出帧的长度是多少？
2）输出帧的持续时间是多少？
3）输出帧的数据率是多少？
4）系统效率（帧中有用比特与所有比特之比）是多少？
如果每个输出帧（时隙）携带来自每个信号源的 2 比特，上述题目的答案又是多少？
答：每个输出帧携带每个信号源 1 比特的情形：
1）根据同步 TDM 的帧结构定义，其长度应为 21 比特；
2）信号源的速率为 100kbps，则每一帧的持续时间应为 1/100000 秒；
3）输出帧的数据率为 21*100kbps = 2.1Mbps
4）系统效率为 20/21≈95%；
每个输出帧携带每个信号源 1 比特的情形：
1）根据同步 TDM 的帧结构定义，其长度应为 41 比特；
2）信号源的速率为 100kbps，则每一帧的持续时间应为 1/100000 秒；
3）输出帧的数据率为 41*100kbps = 4.1Mbps
4）系统效率为 40/41≈97.6%。
18．什么是跳频扩频？什么是直接序列扩频？
19．如果对于一个带宽 B=4kHz、Bss=100kHz 的信道使用 FHSS，试问 PN 码应该用多少位
表示？
答：由于 Bss /B=25，所以 PN 码应该用 5 位二进制表示。
20．一个伪随机生成器用下面的公式生成随机数序列：Ni+1=（5+7Ni）mod 17-1。请假定
一个随机数初始值 N1，然后计算出一个随机数序列。
答：
假设 N1=1，可以计算出的一个随机序列是：1，11，13，10，6，12，3，8，9，2，1，…
21．对于数据率为 10Mbps 的信道，如果使用巴克序列的 DSSS，该信号能够携带多少个
64kbps 的话音信号？
答：根据巴克序列其 n = 11，我们可以计算得出其所能携带的话音信号数量为 X
则
得出 X≈14；即其能携带 14 路话音信号。
10*1024*1024 = 64*1024*n*X
22．简述曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的特点。
23．为什么对话音信号进行数字化时采样时间间隔为 125μs？
答：
因为模拟话音信号的标准带宽是 4kHz，按照耐奎斯特定理，对模拟信号每秒采样频率
是 2*H=8000 次/秒，即采样时间间隔是 125μs。
24．什么是 PAM、PCM 和差分 PCM？
25．什么是增量调制方式？
26．数字模拟调制方式有哪几种？各有什么特点？
27．模拟模拟调制方式有哪几种？各有什么特点？
28 某电话调制解调器使用 QAM 方式，采用 0、90°、180°、270°4 种相位和 2 种振幅
值，问在波特率为 2400 的情况下，该调制解调器的数据率是多少？
答：
（1）由于 Modem 的每个载波有 4 种相位，每种相位有 2 个幅度值，共 8 种状态，也
就意味着该 Modem 的每个载波可以携带 3 比特数据；
（2）波特率为 2400 的 Modem 所能支持的数据传输为 3*2400bps = 7200bps。
29．简述 ADSL 调制解调器的工作原理。
30．简述线缆调制解调器的工作原理。
31．在某一个区域中，用户为了进行数据传输使用 ADSL 调制解调器，所用网络拓扑结构
应该是什么样的？请说明理由。
32．在某一个区域中，用户为了进行数据传输使用线缆调制解调器，所用网络拓扑结构应该
是什么样的？请说明理由。
33．什么是 DTE 和 DCE？请举例说明。
第三章 广域网
1． 帧定界的目的是什么？目前主要有哪几种帧定界方法？
2． 为什么帧定界中要引入字符插入和比特插入技术？
3． 有哪几种主要的检错编码方法？各有什么特点？
4． x7+ x5 + 1 被生成多项式x3+ 1 所除，所得余数是多少？
答：余数为X2+X+1
5． 请解释为什么因特网校验和永远都不会是 0xFFFF，除非被执行因特网校验和计算的所
有字节都是 0。
6． 若采用生成多项式G（x）=x4+x3+x+1 为信息位 1111100 产生循环冗余码，加在信息位后
面形成码字，在经比特填充后从左向右发送，问发送在物理线路上的比特序列是什么？
答：
根据循环冗余码的生成方式
11011
1011100
1111100000
0
11011
10000
11011
10110
11011
11010
11011
100
得码字为 11111000（原始比特）100（CRC）
经零比特插入后的实际发送到物理线路上的比特序列为 11111000100
7． 停-等协议的缺点是什么？
8． 比较一下后退 N 帧协议和选择重传协议。
9． 对于使用 3 比特序号的停等协议、后退 N 帧协议以及选择重传协议，发送窗口和接收窗
口的最大尺寸分别是多少？
答：
停等协议：发送接收窗口均为 1；
后退N帧协议：发送窗口大小为 7（23-1），接收窗口大小为 1；
选择重传协议：发送窗口大小为 4（23-1），接收窗口大小为 4（23-1）。
10． 一个数据率为 50Kbps 的卫星信道，采用停-等协议，帧长度 1000 比特，卫星的上
行和下行链路的延迟都为 125ms，不考虑误码率而且假设确认帧的处理时间可以忽略，
求该卫星信道的利用率？
答：
通过 50Kbps 的卫星信道发送 1000 比特报文所需的发送时间为 1000bit/50Kbps = 20ms；
采用单工停等协议通过卫星信道发送一个报文所需的往返信号传播时间是 125ms*4 =
500ms；
卫星信道的利用率为 20ms/（20ms+500）= 4%。
11． 一个数据率为 4Kbps，单向传播延迟为 20ms 的信道，帧长度在什么范围内，停-
等协议的效率可以达到 50%？
答：
（1）停-等协议的效率要达到 50%，必须满足发送一帧的时间为 2 倍的信道传输延迟，
即 40ms。
（2）对于数据传输率为 4Kbps 的信道，发送长度为 160bits 的帧所需的时间为 40ms，
因此帧的大小必须大于等于 160bits，停-等协议的效率才可达到 50%。
12． 后退 N 帧协议和选择重传协议各自的优缺点分别是什么？
13． 假设卫星信道的数据率为 1Mbps，数据帧长度为 1000 比特，卫星信道的传播延迟
为 250ms，确认通过数据帧捎带，同时帧头非常短，可以忽略不计。当采用下列三种协
议时，试计算卫星信道可能达到的最大利用率是多少（其中WT表示发送窗口大小，WR表
示接收窗口大小）？
1） 停-等协议；
2） 回退N帧滑动窗口协议，WT=7，WR=1；
3） 选择重传滑动窗口协议，WT=4，WR=4。
答：
假定 t=0 时开始发送第一帧，当 t=1ms 时，第 1 帧全部发送完；当 t=251ms 时，接收方
完整接收到第 1 帧，当 t=502ms 时，确认帧（捎带在数据帧中）返回到发送方，整个发送周
期是 502ms。如果在 502ms 的发送周期内所发送 k 帧，则信道利用率 E 最大可达
（k*1000/1Mbps）/502ms，即为 k/（502）。
1）停-等协议，k=1，E=1/（500+2）=0.2%；
2）回退 N 帧滑动窗口协议，k=7，E=7/（500+7*2）=1.4%；
3）回退 N 帧滑动窗口协议，k=4，E=4/（500+4*2）=0.8%。
14． 考虑一下仅仅使用 NAK 确认的可靠传输协议。假定发送方只是偶尔发送数据，那
么使用 NAK 的协议与使用 ACK 的协议哪个更适合？为什么？假定发送方要发送大量数
据，那么使用 NAK 的协议与使用 ACK 的协议哪个更适合？为什么？
15． 在 GBN 协议中，假设其发送窗口大小是 3，序号范围是 1024。假设在时刻 t，接
收方期待接收帧的序号是 k，请回答下面问题：
1）在时刻 t，发送窗口内的帧序号是多少？为什么？
2）在时刻 t，发送方可能收到的 ACK 帧的序号是多少？为什么？
答：
1）在时刻 t，发送窗口内的帧序号是 k, k+1, k+2；因为接收方期待接收 k 帧，也就意味
着 k-1 前面的帧都已经发送并且被接收方正确接收，发送可以发送下面新帧，而由于发
送窗口大小是 3，因此只能顺序发送 k, k+1, k+2 这 3 帧；
2） 在时刻 t，发送方可能收到的 ACK 帧的序号是 k-1，因为接收方已经收到 k-1 帧，
因此在返回的 ACK 帧的序号是 k-1.
16． 考虑在一个 20km 的点到点光纤链路上运行停-等协议。试回答下列问题：
1） 计算该链路的RTT，假设信号在光纤中的传播速度是 2×108m/s。
2） 为停-等协议提出一个合适的超时定时器值。
3） 为什么停-等协议可以超时并重传一帧？
1）RTT 为 2ms
2）超时定时器为 2.5ms
3）见书 P73 第二段
答：
17． 假设你正在为西安卫星测控中心设计一个用于从地面遥控站到“嫦娥一号”卫星点
到点链路的滑动窗口协议，单程延迟是 1.25s。假设每帧携带 1KB 数据，最少需要多少
比特作为序号？
18． 画出 HDLC 帧格式，并简述每个字段的含义。
19． 简述 HDLC 协议的特点和适用环境。
20． 简述 PPP 协议的促成。
21． 简述 PPP 链路建立过程。
22． 在 PPP 协议中常用的认证协议是哪两种？简述它们的工作原理。
23． 简述 PPP 协议的特点和适用环境。
24． 简单描述一下交换虚电路的建立过程。
25． 在 3.7.1 中，每个交换机为每条输入链路选择一个输入 VCI 值。请说明每个交换机
也可以为每条输出线路选择一个输出 VCI 值。如果每个交换机选择输出 VCI 值，在数
据发送前，发送方还需要等待一个 RTT 吗？为什么？
26． 比较一下电路交换和分组交换技术各自特点。
27． 评价网络性能的主要参数是哪几个？各自的含义是什么？
28． 网络时延由哪几部分组成？每部分的含义是什么？
29． 比较 PSTN 和 ISDN 拨号线路的特点。
30． 比较 X.25 和帧中继的特点。
31． 为什么在帧中继网中要引入 CIR？
32． 简述 ATM 体系结构和网络参考模型。
33． 请解释 ATM 为什么采用信元交换技术，有什么优点？
34．
35． 为什么在 ATM 网络中对虚电路的标识要采用 VPI 和 VCI 组合方式？
36．
ATM 信元交换采用虚电路方式而没有采用数据报方式，为什么？
ATM 信元头部占 ATM 信元的百分比是多少？这意味着什么？
第四章 局域网
1． 局域网参考模型包含哪几层？每一层的功能是什么？
2． 最常见的 IEEE802 系列标准是哪几个？
3． 简单比较一下纯 ALOHA 的延迟和分槽 ALOHA 协议。
4． 简单比较一下 1 坚持，非坚持和 p 坚持 CSMA 协议。
5． 简述 CSMA/CD 协议的工作过程。
6． 为什么以太网存在最小帧长度问题？以太网的最小帧长度为什么是 64 字节？
7． 以太网的帧格式与 IEEE802.3 帧格式有何差别？它们是如何做到兼容的？
8． 在 CSMA/CD 协议中，第五次冲突后，一个站点选择的 4 个冲突时间片的概率是多大？
对应于 10Mbps 以太网 4 个冲突时间片是多少？对于 100Mbps 以太网 4 个冲突时间片是
多少？对于 1Gbps 以太网 4 个冲突时间片是多少？
答：
根据以太网退避算法过程的规则，其第五次冲突过后所能选择的时间片为（0~25-1）个，
则其选择其中一种的概率应当为 1/64；
对于 10Mbps 以太网来说，4 个冲突时间片是 4*51.2μs；
对于 100Mbps 以太网，为 4*5.12μs；
对于 1Gbps 以太网，则为 4*4.096μs。
9． 假设以太网的往返传播延迟是 51.2μs，这就产出了一个 64 字节的最小帧长度。试回答
下列问题：
1） 如果往返传播延迟保持不变，将以太网速度提高到 100Mbps，那么最小帧长度
应该是多少？
2） 以太网中引入最小帧长度的缺点是什么？
答：
1）将以太网速度从 10Mbps 提高 100Mbps，其往返传播时延保持不变，则必须将以太
网的最小帧长度从 64 字节提高到 640 字节；
2）以太网中引入最小帧长度的缺点主要是导致工作效率下降，带宽浪费。
10. 设 A 和 B 是试图在一个以太网上传输的两个站点。每个站点都有一个等待发送帧的队
列。A 站的帧编号为 A1、A2 等，B 站的帧编号为 B1、B2，设冲突检测窗口 T=51.2μs
是指数退避算法的基本单位。我们假设 A 和 B 试图同时发送各自的第一帧，导致冲突
（第一次冲突），于是各自进入退避过程。我们假设 A 选择了 0×T，而 B 选择了 1×T，
这就意味着 A 在竞争中获胜并传输了 A1，而 B 等待。当 A 传输完 A1 后，B 将试图再
次传输 B1 而 A 试图传输 A2，又一次发生冲突（第二次冲突），A 和 B 进入第二次退避
竞争。现在 A 可选择的退避时间是 0×T 或 1×T（A 是发送的 A2 第一次冲突），而可
选择的退避时间是 0×T、1×T、2×T 或 3×T 之一（B 是发送的 B1 的第二次冲突）。
问：
1）A 在第二次退避竞争中获胜的概率。
2）假设 A 在第二次退避竞争中获胜，A 发送 A2 了，当传输结束时，在 A 试图发
送而 B 试图再一次发送是，A 和 B 又发生了冲突；求出 A 在第三次退避竞争中获
胜的概率。
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