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计算机网络原理课后习题答案.pdf

发布时间：2022-06-05 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.85M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    第１章节 计算机网络概述 1． 计算机网络的发展可以分为哪几个阶段？每个阶段各有什么特点？ A 面向终端的计算机网络：以单个计算机为中心的远程联机系统。这类简单的“终端—通 信线路—计算机”系统，成了计算机网络的雏形。 B 计算机—计算机网络：呈现出多处中心的特点。 C 开放式标准化网络：OSI/RM 的提出，开创了一个具有统一的网络体系结构，遵循国际 标准化协议的计算机网络新时代。 D 因特网广泛应用和高速网络技术发展：覆盖范围广、具有足够的带宽、很好的服务质量 与完善的安全机制，支持多媒体信息通信，以满足不同的应用需求，具备高度的可靠性与完 善的管理功能。 2． 计算机网络可分为哪两大子网？它们各实现什么功能？ 通信子网和资源子网。资源子网负责信息处理，通信子网负责全网中的信息传递。 3． 简述各种计算机网络拓扑类型的优缺点。 星形拓扑结构的优点是：控制简单；故障诊断和隔离容易；方便服务，中央节点可方便 地对各个站点提供服务和网络重新配置。缺点是：电缆长度和安装工作量客观；中央节点的 负担较重形成“瓶颈”；各站点的分布处理能力较低。 总线拓扑结构的优点是：所需要的电缆数量少；简单又是无源工作，有较高的可靠性； 易于扩充增加或减少用户比较方便。缺点是：传输距离有限，通信范围受到限制；故障诊断 和隔离较困难；分布式协议不能保证信息的及时传输，不具有实时功能。 树形拓扑结构的优点是：易于扩展、故障隔离较容易，缺点是：各个节点对根的依赖性 太大。 环形拓扑结构的优点是：电缆长度短；可采用光纤，光纤的传输率高，十分适合于环形 拓扑的单方向传输；所有计算机都能公平地访问网络的其它部分，网络性能稳定。缺点是： 节点的故障会引起全网故障；环节点的加入和撤出过程较复杂；环形拓扑结构的介质访问控 制协议都采用令牌传递的方式，在负载很轻时，信道利用率相对来说就比较低。 混合形拓扑结构的优点是：故障诊断和隔离较为方便；易于扩展；安装方便。缺点是： 需要选用带智能的集中器；像星形拓扑结构一样，集中器到各个站点的电缆安装长度会增加。 网形拓扑结构的优点是：不受瓶颈问题和失效问题的影响，缺点是：这种结构比较复杂， 成本比较高，提供上述功能的网络协议也较复杂。 4． 广播式网络与点对点式网络有何区别? 在广播式网络中,所有联网计算机都共享一个公共信道。当一台计算机利用共享信道发 送报文分组时，所有其它计算机都会“收听”到这个分组。由于发送的分组中带有目的地十 和源地址，如果接收到该分组的计算机的地址与该分组的目的地址相同，则接收该分组，否 则丢弃该分组。 在点对点式网络中，每条物理线路连接一对计算机。如果源节点与目的节点之间没有直 接连接的线路，那么源节点发送的分组就要通过中间节点的接收、存储与转发，直至传输到 目的节点。因此从源节点到目的节点可能存在多条路径，决定分组从通信子网的源节点到达 目的节点的路由需要有选择算法。 采用分组存储转发和路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。 5． 局域网、广域网与城域网的主要特征是什么？ 局域网的主要特征是：覆盖有限的地理范围，提供高数据传输速率、低误码率的高质量
    数据传输环境。 广域网的主要特征是：其分布范围可达数百至数千公里，可覆盖一个国家或几个洲，形 成国际性的远程网络。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网、无线分组 交换网。 城域网的主要特征是：分布范围介于局域网和广域网之间，满足几十公里范围内的大量 企业、机关、公司的多个局域网互边的需求。 6． 早期的计算机网络中，哪些技术对日后的发展产生了深远的影响？ 以单计算机为中心的远程联机系统，通过通信线路将信息汇集到一台中心计算机进行集 中处理，从而开创了把计算机技术和通信技术相结合的尝试，这类简单的“终端—通信线路 —计算机”系统，形成了计算机网络的雏形。 ARPANET 在概念、结构和网络设计方面都为后继的计算机网络技术的发展起到了重 要的作用，并为internet 的形成奠定一定基础。 OSI/RM 的提出，开创了一个具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机 网络新时代，ＯSI 标准不仅确保了各厂商生产的计算机间的互连，同时也促进了企业的竞 争，大大加速了计算机网络的发展。 7． 计算机网络的功能 硬件资源共享：可以在全国范围内提供对处理资源、存储资源、输入输出资源等昂贵设 备的共享。 软件资源共享：允许互联网上的用户远程访问各类大型数据库，可以得到网络文件传送 服务、远地进程管理服务和远程文件访问服务，从而避免软件研制上的重复劳动以及数据资 源的重复存贮， 也便于集中管理。 用户间信息交换：计算机网络为分布在各地的用户提供了强有力的通信手段。 8． 缩写名词解释： PSE:分组交换设备 ＰAD:分组装配／拆卸设备 NCC:网络控制中心 FEP:前端处理机 IMP:接口信息处理机 PSTN:电话交换网 ADSL:非对称用户环路 DDN:数字数据网 FR:帧中继网 ATM:异步传输模式 ISDN:综合服务数字网 VOＤ:点播电视 WAN:广域网 ＬAN:局域网 MAN:城域网 OSI:开放系统互连参考模型 ITU:国际电信联盟 IETF:因特网工程特别任务组 第 2 章节 计算机网络体系结构 1． 说明协议的基本含义，三要素的含义与关系。 为计算机网络中进行数据交换而建立的规则，标准或约定的集合就称为网络协议。主要由下 列三个要素组成： 语义（Semantics）：涉及用于协调与差错处理的控制信息。 语法（Syntax）：涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。 定时（Timing）：涉及速度匹配和排序等。 2． 协议与服务有何区别？又有何关系？ 网络协议是计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。二者的区别 在于： 首先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到服务而无法看 到下面的协议，下面的协议对上面的服务用户是透明的，其次，协议是控制对等实体之间的 通信的规则，而服务是由下层向上层通过层间接口提供的。 二者的关系在于：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。要现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。 3． 计算机网络采用层次结构模型的理由是什么？有何好外？ 计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系 统，然后“分而治之”逐个加以解决，这种结构化设计方法是工程设计中常用的手段。分层 就是系统的最好方法之一。 层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。每一层不必知道下面一层是如 何实现的，只要知道下层通过层间接口提供的服务是什么及本层向上提供什么样的服务，就 能独立地设计。每一层的功能相对简单而且易于实现和维护。具有很大的灵活性。分层结构 有利于交流、理解和标准化。 4． ISO 在制定OSI/RM 时对层次划分所遵循的主要原则是什么？ 每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时，只要保 持上、下层的接口不变，便不会对邻层产生影响。层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应 尽可能少。 层数应适中。若层数太少，则多种功能混杂在一层中，造成每一层的协协太复杂；若层 数太多，则体系过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。 这样，有利于促进标准化。这主要是因为每一层的功能和所提供的服务都已有了精确的 说明。 5． 说明在 OSI/RM 中数据传输过程。 层次结构模型中数据的实际传送过程：发送进程发给接收进程的数据，实际上经过发送 各层从上到下传递到物理介质；通过物理介质传输到接收方后，再经过从下到上各层的传递， 最后到达接收进程。 6． 请比较面向连接服务和无连接服务的异同点。 面向连接服务和电话系统的工作模式相类似。其特点是：数据传输过程前必须经过建立 连接、维护连接和释放连接的 3 个过程；在数据传输过程中，各分组不需要携带目的节点 的地址。面向连接数据传输的收发数据顺序不变，因此传输的可靠性好，但需要通信开始前 的连接开销，协议复杂，通信效率不高。 无连接服务与邮政系统的信件投递过程相类似。其特点是：每个分组都要携带完整的目 的节点的地址，各分组在通信子网中是独立传送的。因此，无连接服务中的数据传输过程不 需要建立连接、维护连接和释放连接的 3 个过程；由于无连接服务中发送的不同分组可能 选择不同路径到达目的节点，先发送的不一定先到达，因此无连接服务中的目的节点接收到 的数据分组可能出现乱序、重复与丢失的现象。其可靠性不是很好，但因其省去了建立连接 的开销和许多保证机制，因此通信协议相对简单，效率较高。 7． OSI/RM 的主要缺点是什么？ OSI 模型中的会话层和表示层这两层几乎是空的，而另外的数据链路层和网络层包含内容 太多，有很多的子层插入，每个子层都有不同的功能。 OSI 模型以及相应的服务定义和协议都极其复杂，它们很难实现有些功能，例如：编址、 流控制和差错控制，都会在每一层上重复出现，这必然会降低系统的效率。 8． TCP/IP 协议的主要特点是什么？其主要缺点是什么？ （1） 开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。 （2） 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适合用于互联网中。 （3） 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP 设备在网中都具有唯一的地址。 （4） 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。 TCP/IP 模型和协议也有自身的缺陷。 首先，该模型并没有清楚地区分哪些是规范、哪些是实现， TCP/IP 参考模型没有很好地做
    到这一点， 这使得在使用新技术来设计新网络的时候，TCP/IP 模型的指导意义显得不大， 而且TCP/IP 模型不适合于其它非 TCP/IP 协议簇。 其次，TCP/IP 模型的主机 – 网络层并不是常规意义上的一层，它是定义了网络层与数据链 路层的接口。接口和层的区别是非常重要的，而 TCP/IP 模型却没有将它们区分开来。 9． 试比较 OSI/RM 与TCP/IP 的异同点。 OSI/IP 参考模型有很多共同之处，两者都以协议的概念为基础，并且协议中的协议彼此相 互独立，而且两个模型中都采用了层次结构的概念，各个层的功能也大体相似。 不同之处有两点：首先，OSI 模型有七层，而TCP/IP 只有四层，它们都有网络层（或者称 互连网层）、传输层和应用层，但其它的层并不相同。其次，在于无连接的和面向连接的通 信范围有所有同，OSI 模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层上只 支持面向连接的通信。TCP/IP 模型的网络层只有一种模式即无连接通信，但是在传输层上 同时支持两种通信模式。 第 3 章节 物理层 1． 物理层协议包括哪些内容？ 包括：EIA RS232C 接口标准、EIA RS 449 及RS -422 与 RS -423 接口标准、100 系列和 200 系列接口标准、X.21 和X.21bis 建议四种。 RS232C 标准接口只控制DTE 与DCE 之间的通信。 RS-449 有二个标准的电子标准：RS -422(采用差动接收器的平衡方式)与 RS -423(非平衡方 式)这些标准重新定义了信号电平，并改进了电路方式，以达到较高的传输速率和较大的传 输距离。 100 系列接口标准的机械特性采用两种规定，当传输速率为：200bps~9600bps 时，采有V.28 建议；当传输速率为 48Kbps 时，采用34 芯标准连接器。200 系列接口标准则采用25 芯 标准连接器。 X.21 是一个用户计算机的DTE 如何与数字化的DCE 交换信号的数字接口标准，以相对来 说比较简单的形式提供了点-点的信息传输，通过它能够实现完全自动的过程操作，并有助 于消除传输差错。 2． 比较 RS-232 与RS-449 的电气特性。 RS-232 规定逻辑“1”的电平为：-15 ~ -5 ，逻辑“0”的电平为 +5 ~+15。两设备的最大 距离也仅为 15 米，而且由于电平较高，通信速率反而影响。接口通信速率小于等于20Kbps。 RS-422 由于采用完全独立的双线平衡传输，抗串扰能力大大增强。又由于信号电平定义为 正负6伏，当传输距离为 10m 时，速率可达10Mbps；当传输距离为 1000m 时，速率可达 100Kbps。 RS-423，电气标准是非平衡标准。它采用单端发送器和差动接收器。当传输距离为 10m 时， 速率可达 100Kbps；当传输距离为 1000m 时，速率可达10Kbps。 3． 请说明和比较双绞线、同轴电缆与光纤3 种常用传输价质的特点。 双绞线是最常用的传输介质。双绞线芯一般是铜质的，能提供良好的传导率。既可以用于传 输模拟信号也可以用于传输数字信号。双绞线分为两种：无屏幕和屏蔽。无屏蔽双绞线使用 方便，价格便宜，但易受外部电磁场的干扰。屏蔽双绞线是用铝箔将双绞线屏蔽起来，以减 少受干扰，但价格贵。 同轴电缆分基带同轴电缆（50 ）和宽带同轴电缆(75 )。基带同轴电缆可分为粗缆和细缆二 种，都用于直接传输数字信号；宽带同轴电缆用于频分多路复用的模拟信号传输，也可用于 不使用频分多路复用的高数字信号和模拟信号传输。同轴电缆适用于点到点和多点连接，传 输距离取决于传输的信号形式和传输的速度，同轴电缆的抗干扰性能比双绞线强，安装同轴
    电缆的费用比双绞线贵，但比光纤便宜。 光纤是光导纤维的简称，它由能传导光波的超细石英玻璃纤维外加保护层构成。光纤适合于 在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网络。光纤具有有不受电磁干扰或噪声影响的 特征，适宜有长距离内保持高数据传输率，而且能够提供很好的安全性。 4． 控制字符 SYN 的ASCII 码编码为0010110,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。 5． 对于脉冲编码制PCM 来说，如果要对频率为600Hz 的某种语音信号进行采样，传送 PCM 信号的信道带宽为 3KHz，那么采样频率f 取什么值时，采样的样本就可以包含足够 重构原语音信号的所有信息。 根据采样定理，只要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带宽的两倍，则采样值便可包 含原始信号的全部信息，利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出原始信号。 所以f=2*600Hz=1200KHz 6． 请说明调制解调器的基本工作原理。 当一台计算机希望通过模拟拨号线路发送数字数据的时候，这些数据首先必须转换成模拟的 形式，才能通过本地回路进行传输。这个转换过程是通过一种称为调制解调器的设备来完成 的。在电话公司的端局中，这些模拟数据又通过编解码器转换成数字形式，以便通过长途干 线进行传输。 如果另一端也是一台带调制解调器的计算机，则必须再由编解码器进行相反的转换过程（从 数字到模拟），以便通过目的地的一段本地回路。然后由目的地的调制解调器将模拟形式的 数据反转换成计算机能接受的数字信号。 7． 多路复用用技术有哪几种？它们各有什么特点？ 频分多路复用ＦＤＭ：在物理信道的可用宽带超过单个原始信号所需要带宽情况下，可将该 物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道，每个子信道 传输一种信号，这就是频分多路复用。 时分多路得分ＴＤＭ：若介质能达到的位传输速率超过传输数据所需的数据传输速率，就可 采用时分多路得分ＴＤＭ技术也即将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给 多个信号使用。同步时分多路得分ＴＤＭ，它的时间片是预先分配好的，而且是固定不变的， 因此各种信号源的传输定时是同步的。异步时分多路得分ＴＤＭ允许动态地分配传输介质的 时间片。时分多路得分ＴＤＭ不仅仅局限于传输数字信号，也可以同时交叉传输模拟信号。
    波分多路复用技术只不过是频分多路复用的极高频率上的应用而已。只要每条信道有它自己 的频率（也就是波长）范围，并且所有的频率范围都是分开的，他们都可以被复用到长距离 光纤上。 8． 广域网采用的数据交换技术有哪几种？它们各有什么特点？ 电路交换：在数字传送之前必须先设置一条专用的通路，在线路释放之前，该通路由一对用 户完全占用。对于突发式的通信，电路交换效率不高 报文交换：报文从源点传送到目的地采有“存储――转发”的方式，在传送报文时，一个时 刻仅占用一段通道。在交换节点中需要绶冲存储，报文需要排队，故报文交换不能满足实时 通信的要求。 分组交换：交换方式和报文交换方式类似。但报文被分组传送，并规定了最大的分组长度。 在数据报分组交换中，目的地需要重新组装报文；在虚电路分组交换中，数据传送之前必须 通过虚呼叫设置一条虚电路，分组交换技术是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。 9、考虑一条长度为50Km 的点到点链路，对一个100 字节的分组，带宽为多大时其传播延 迟（速度为2*108m/s）等于发送延迟？对于512 字节的分组，情况又如何？ 10、计算下列情况的时延（从第一个比特发送到最后一个比特接收）： 11、假设在地球和一个火星探测车之间架设了一条128Kbps 的点到点的链路，从火星到地 球的距离(当它们离得最近时)大约是55gm，而且数据在链路上以光速传播，即3*108m/s。 12、下列情况下假定不对数据进行压缩，对于(a)~(d)，计算实时传输所需要的带宽:
    第 4 章节 数据链路层 1．数据链路层的主要功能包括哪几个方面的内容？ 帧同步功能：为了使传输中发生差错后只将出错的有限数据进行重发，数据链路层将比 特流组织成为帧为单位传送。常用的帧同步方法有：使用字符填充的首尾定界符法、使用比 特填充的首尾标志法、违法编码法、字节计数法。 差错控制功能：通信系统必须具备发现（即检测）差错的能力，并采取措施纠正之，使 差错控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是差错控制的过程，也是数据链路层的主要 功能之一。 流量控制功能：由于收发双方各自使用的设备工作速率和缓冲存储空间的差异，可能出 现发送方发送能力大于接收方接收能力的现象，若此时不对发送方的发送速率（也即链路上 的信息流量）作适当的限制，前面来不及接收的帧将被后面不断发送的帧“淹没”，从而造 成帧的丢失而出错。由此可见，流量控制实际上是对发送方数据流量的控制，使其发送速率 不致超过接收方所能承受的能力。两种最常用的流量控制方案：停止等待方案和滑动窗口机 制。 链路管理功能：主要用于面向连接的服务。在链路两端的节点要进行通信前，必须首先 确认对方已处于就绪状态，并交换一些必要的信息以对帧序号初始化，然后才能建立连接。 在传输过程中则要维持该连接。如果出现差错，需要重新初始化，重新自动建立连接。传输 完毕后则要释放连接。数据链路层连接的建立、维持和释放就称链路管理。 2．试比较四种帧定界方法的特点。 使用字符填充的首尾定界符法：该法用一些特定的字符来定界一帧的起始与终止，为了 不使数据信息位中出现的与特定字符被误判为帧首尾定界符，可以在这种数据字符前填充一 个转义字符（ＤＬＥ）以示区别，从而达到数据的透明性。但这种方法使用起来比较麻烦， 而且所用的特定字符依赖于所采用的字符编码集，兼容性比较差。 使用比特填充的首尾标志法：该法一组特定的比特模式（如01111110）来标志一帧的起 始与终止。 为了不使信息位中出现的与该特定比特模式相似的比特串被误判为帧的首尾标志，可以 采用比特填充的方法。比特填充很容易由硬件来实现，性能优于字符填充法。 违法编码法：该法在物理层采用特定的比特编码方法时采用，可以借用一些违法编码序 列来界定帧的起始和终止。违法编码法不需要任何填充技术，便能实现数据的透明性，但它 只适用于采用冗余编码的特殊编码环境。 字节计数法：这种帧同步方法以一个特殊字符表征一帧的起始，并以一个专门字段来标 明帧内的字节数。由于采有字节计数法来确定帧的终止边界不会引起数据及其它信息的混 淆。因而不必采用任何措施便可实现数据的透明性，即任何数据均可不受限制的传递。
    ３．传输差错的主要原因是哪些？差错类型有哪两种？都有什么特点？ 传输中差错都是由噪声引起的。噪声有两大类：一类是信道固有的、持续存在的随机热 噪声；另外一类是由外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声。 热噪声引起的差错称为随即错，所引起的某位码元的差错是孤立的，与前后码元没有关 系。 冲击噪声呈突发状，由其引起的差错称为突发错。是传输中产生差错的主要原因。 4．检错码与纠错码的主要区别是什么？常用的检错码有哪些？ 检错码是指能自动发现差错的编码，纠错码是指不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编 码。 纠错码一般说来要比检错码使用更多的冗余位，也就是说编码效率低，而且纠错设备也比纠 错码复杂得多。因而除非在单传输或实时要求特别高等场合外，数据通信中使用更多的还是 检错码。 常用的检错码有奇偶校验码、循环冗余码和海明码。 5．若发送窗口尺寸为4，在发送3 号帧并收到2 号帧的确认后，发送方还可以发几帧？请给 出可发帧的序号。 窗口机制是利用接收主缓冲区，发送方缓冲区和重发表来实现流量控制，从而避免过载的一 种机制。由此可知发送方还可以发送 3 帧，可发送的帧序号为4、５、６。 6．若窗口序号位数为3，发送窗口尺寸为2，采用Go-back-N 法，请画出由初始态出发相继 下列事件发生时的发送及接收窗口图： 发送帧 0、发送帧１、接收帧０、接收确认帧０、 发送帧２、帧１接收出错、帧１确认超时、 重发帧１、接收帧１、发送帧２、接收确认１ 。 7．若ＢＳＣ帧数据中出现下列字符串： “ＡBCDE” 问字符填充后的输出是什么？ 答： “ＡBCDE” 8、若 HDLC 帧数据段中出现下列比特串：”010000011111101011111110” 问比特填充后的输出是什么？
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