計算機網(wǎng)絡(luò)(謝希仁第四版)課后答案

1、計算機網(wǎng)絡(luò)習(xí)題解答教材 計算機網(wǎng)絡(luò) 謝希仁編著第一章 概述習(xí)題1-01 計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可劃分為幾個階段?每個階段各有何特點? 答: 計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程大致經(jīng)歷了四個階段。第一階段：(20世紀(jì)60年代)以單個計算機為中心的面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是以批處理信息為主要目的。它的缺點是：如果計算機的負(fù)荷較重，會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)時間過長；單機系統(tǒng)的可靠性一般較低，一旦計算機發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓。第二階段：(20世紀(jì)70年代)以分組交換網(wǎng)為中心的多主機互連的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為了克服第一代計算機網(wǎng)絡(luò)的缺點，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性，人們開始研究如何將多臺計算機相互連接的方法。人

2、們首先借鑒了電信部門的電路交換的思想。所謂“交換”，從通信資源的分配角度來看，就是由交換設(shè)備動態(tài)地分配傳輸線路資源或信道帶寬所采用的一種技術(shù)。電話交換機采用的交換技術(shù)是電路交換(或線路交換)，它的主要特點是： 在通話的全部時間內(nèi)用戶獨占分配的傳輸線路或信道帶寬，即采用的是靜態(tài)分配策略； 通信雙方建立的通路中任何一點出現(xiàn)了故障，就會中斷通話，必須重新?lián)芴柦⑦B接，方可繼續(xù)，這對十分緊急而重要的通信是不利的。顯然，這種交換技術(shù)適應(yīng)模擬信號的數(shù)據(jù)傳輸。然而在計算機網(wǎng)絡(luò)中還可以傳輸數(shù)字信號。數(shù)字信號通信與模擬信號通信的本質(zhì)區(qū)別在于數(shù)字信號的離散性和可存儲性。這些特性使得它在數(shù)據(jù)傳輸過程中不僅可以間斷分

3、時發(fā)送，而且可以進(jìn)行再加工、再處理。 計算機數(shù)據(jù)的產(chǎn)生往往是“突發(fā)式”的，比如當(dāng)用戶用鍵盤輸入數(shù)據(jù)和編輯文件時，或計算機正在進(jìn)行處理而未得出結(jié)果時，通信線路資源實際上是空閑的，從而造成通信線路資源的極大浪費。據(jù)統(tǒng)計，在計算機間的數(shù)據(jù)通信中，用來傳送數(shù)據(jù)的時間往往不到10%甚至1%。另外，由于各異的計算機和終端的傳輸數(shù)據(jù)的速率各不相同，采用電路交換就很難相互通信。為此，必須尋找出一種新的適應(yīng)計算機通信的交換技術(shù)。1964年，巴蘭(Baran)在美國蘭德(Rand)公司“論分布式通信”的研究報告中提出了存儲轉(zhuǎn)發(fā)(store and forward)的概念。1962 1965年，美國國防部的高級研究

4、計劃署(Advanced Research Projects Agency，ARPA)和英國的國家物理實驗室(National Physics Laboratory，NPL)都在對新型的計算機通信技術(shù)進(jìn)行研究。英國NPL的戴維德(David)于1966年首次提出了“分組”(Packet)這一概念。1969年12月，美國的分組交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息被劃分成分組(packet)，該網(wǎng)稱為分組交換網(wǎng)ARPANET(當(dāng)時僅有4個交換點投入運行)。ARPANET的成功，標(biāo)志著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入了一個新紀(jì)元?，F(xiàn)在大家都公認(rèn)ARPANET為分組交換網(wǎng)之父，并將分組交換網(wǎng)的出現(xiàn)作為現(xiàn)代電信時代的開始。分組交

5、換網(wǎng)是由若干節(jié)點交換機和連接這些交換機的鏈路組成，每一結(jié)點就是一個小型計算機。它的工作機理是：首先將待發(fā)的數(shù)據(jù)報文劃分成若干個大小有限的短數(shù)據(jù)塊，在每個數(shù)據(jù)塊前面加上一些控制信息(即首部)，包括諸如數(shù)據(jù)收發(fā)的目的地址、源地址，數(shù)據(jù)塊的序號等，形成一個個分組，然后各分組在交換網(wǎng)內(nèi)采用“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”機制將數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端。由于節(jié)點交換機暫時存儲的是一個個短的分組，而不是整個的長報文，且每一分組都暫存在交換機的內(nèi)存中并可進(jìn)行相應(yīng)的處理，這就使得分組的轉(zhuǎn)發(fā)速度非?？臁Ｓ纱丝梢?，通信與計算機的相互結(jié)合，不僅為計算機之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換提供了必要的手段，而且也大大提高了通信網(wǎng)絡(luò)的各種性能。由此可見，采

6、用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換技術(shù)，實質(zhì)上是在計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程中動態(tài)分配傳輸線路或信道帶寬的一種策略。值得說明的是，分組交換技術(shù)所采用的存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理并不是一個全新的概念，它是借鑒了電報通信中基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理的報文交換的思想。它們的關(guān)鍵區(qū)別在于通信對象發(fā)生了變化?；诜纸M交換的數(shù)據(jù)通信是實現(xiàn)計算機與計算機之間或計算機與人之間的通信，其通信過程需要定義嚴(yán)格的協(xié)議；而基于報文交換的電信通信則是完成人與人之間的通信，因而雙方之間的通信規(guī)則不必如此嚴(yán)格定義。所以，分組交換盡管采用了古老的交換思想，但實際上已變成了一種嶄新的交換技術(shù)。表1-1列出了分組交換網(wǎng)的主要優(yōu)點。與電路交換相比，分組交換的不足之處是： 每

7、一分組在經(jīng)過每一交換節(jié)點時都會產(chǎn)生一定的傳輸延時，考慮到節(jié)點處理分組的能力和分組排隊等候處理的時間，以及每一分組經(jīng)過的路由可能不等同，使得每一分組的傳輸延時長短不一。因此，它不適用于一些實時、連續(xù)的應(yīng)用場合，如電話話音、視頻圖像等數(shù)據(jù)的傳輸； 由于每一分組都額外附加一個頭信息，從而降低了攜帶用戶數(shù)據(jù)的通信容量； 分組交換網(wǎng)中的每一節(jié)點需要更多地參與對信息轉(zhuǎn)換的處理，如在發(fā)送端需要將長報文劃分為若干段分組，在接收端必須按序?qū)⒚總€分組組裝起來，恢復(fù)出原報文數(shù)據(jù)等，從而降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。盡管如此，分組交換技術(shù)的出現(xiàn)，不僅大大推動了當(dāng)時的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，而且也是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的重要基

8、礎(chǔ)。第三階段：(20世紀(jì)80年代)具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的計算機網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)日漸成熟。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的普及和應(yīng)用推廣，越來越多的用戶都希望將自己的計算機連網(wǎng)。然而實現(xiàn)不同系列、不同品牌的計算機互連，顯然并不是一件容易的事情。因為相互通信的計算機必須高度協(xié)調(diào)工作，而這種協(xié)調(diào)是相當(dāng)復(fù)雜的。為了降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜性，早在當(dāng)初設(shè)計ARPANET時，就有專家提出了層次模型。分層設(shè)計的基本思想就是將龐大而復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換為若干個較小的子問題進(jìn)行分析和研究。隨著ARPANET的建立，各個國家甚至大公司都建立了自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，如IBM公司研制的分層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA(System

9、Network Architecture)，DEC公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)DNS(Digital Network Architecture)。這些網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，使得一個公司生產(chǎn)的各種類型的計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以非常方便地進(jìn)行互連。但是，由于各個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)都不相同，協(xié)議也不一致，使得不同系列、不同公司的計算機網(wǎng)絡(luò)難以實現(xiàn)互聯(lián)。這為全球網(wǎng)絡(luò)的互連、互通帶來了困難。20世紀(jì)80年代開始，人們著手尋找統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議的途徑。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(International Standard Organization)于1977年成立了專門機構(gòu)研究該問題，并于1984年正式頒布了開放系統(tǒng)互連

10、參考模型OSI-RM(Open Systems Interconnection Reference Model，簡稱OSI)。所謂“開放”，就是指只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)模型的任何系統(tǒng)，不論位于何地，都可以進(jìn)行互連、互通。這一點非常像世界范圍的電話和郵政系統(tǒng)。這里的“開放系統(tǒng)”，是指在實際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中與互連有關(guān)的各個部分。它也是對當(dāng)時各個封閉的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言的。在計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的進(jìn)程中，另一個重要的里程碑就是出現(xiàn)了局域網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)可使得一個單位或一個校園的微型計算機互連在一起，互相交換信息和共享資源。由于局域網(wǎng)的距離范圍有限、連網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)范、協(xié)議簡單，使得局域網(wǎng)連網(wǎng)容易，傳輸速率高，使用方便，價格也

11、便宜。所以很受廣大用戶的青睞。因此，局域網(wǎng)在20世紀(jì)80年代得到了很大的發(fā)展，尤其是1980年2月份美國電氣和電子工程師學(xué)會組織頒布的IEEE802系列的標(biāo)準(zhǔn)，對局域網(wǎng)的發(fā)展和普及起到了巨大的推動作用。第四階段：(20世紀(jì)90年代)網(wǎng)絡(luò)互連與高速網(wǎng)絡(luò)。自O(shè)SI參考模型推出后，計算機網(wǎng)絡(luò)一直沿著標(biāo)準(zhǔn)化的方向在發(fā)展，而網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的最大體現(xiàn)是Internet的飛速發(fā)展。Internet是計算機網(wǎng)絡(luò)最輝煌的成就，它已成為世界上最大的國際性計算機互聯(lián)網(wǎng)，并已影響著人們生活的各個方面。由于Internet也使用分層次的體系結(jié)構(gòu)，即TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，使得凡遵循TCP/IP的各種計算機網(wǎng)絡(luò)都能相互通信

12、。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步向著開放、高速、高性能方向發(fā)展。由于Internet還存在著技術(shù)和功能上的不足，加上用戶數(shù)量猛增，使得現(xiàn)有的Internet不堪重負(fù)。1993年美國政府提出了“NGII(Next Generation Internet Initiative)行動計劃”，該計劃的目標(biāo)是：開發(fā)規(guī)模更大、速度更快的下一代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使之端到端的數(shù)據(jù)傳輸速率超過100 Mb/s甚至10 Gb/s；提供更為先進(jìn)、實時性更高的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，如遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、高性能的全球通信、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報等，NGII計劃將使用超高速全光網(wǎng)絡(luò)，能實現(xiàn)更快速的交換和路徑選擇；保證網(wǎng)絡(luò)信息的可靠性和安全性

13、。習(xí)題1-02 試簡述分組交換的要點。答：采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換技術(shù)，實質(zhì)上是在計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程中動態(tài)分配傳輸線路或信道帶寬的一種策略。它的工作機理是：首先將待發(fā)的數(shù)據(jù)報文劃分成若干個大小有限的短數(shù)據(jù)塊，在每個數(shù)據(jù)塊前面加上一些控制信息(即首部)，包括諸如數(shù)據(jù)收發(fā)的目的地址、源地址，數(shù)據(jù)塊的序號等，形成一個個分組，然后各分組在交換網(wǎng)內(nèi)采用“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”機制將數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端。由于節(jié)點交換機暫時存儲的是一個個短的分組，而不是整個的長報文，且每一分組都暫存在交換機的內(nèi)存中并可進(jìn)行相應(yīng)的處理，這就使得分組的轉(zhuǎn)發(fā)速度非常快。分組交換網(wǎng)是由若干節(jié)點交換機和連接這些交換機的鏈路組成，每一結(jié)點就是一

14、個小型計算機?；诜纸M交換的數(shù)據(jù)通信是實現(xiàn)計算機與計算機之間或計算機與人之間的通信，其通信過程需要定義嚴(yán)格的協(xié)議；分組交換網(wǎng)的主要優(yōu)點：1、高效。在分組傳輸?shù)倪^程中動態(tài)分配傳輸帶寬。2、靈活。每個結(jié)點均有智能，可根據(jù)情況決定路由和對數(shù)據(jù)做必要的處理。3、迅速。以分組作為傳送單位，在每個結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)使用高速鏈路。4、可靠。完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式多路由的通信子網(wǎng)。電路交換相比，分組交換的不足之處是： 每一分組在經(jīng)過每一交換節(jié)點時都會產(chǎn)生一定的傳輸延時，考慮到節(jié)點處理分組的能力和分組排隊等候處理的時間，以及每一分組經(jīng)過的路由可能不等同，使得每一分組的傳輸延時長短不一。因此，它不適用于一些實時、

15、連續(xù)的應(yīng)用場合，如電話話音、視頻圖像等數(shù)據(jù)的傳輸； 由于每一分組都額外附加一個頭信息，從而降低了攜帶用戶數(shù)據(jù)的通信容量； 分組交換網(wǎng)中的每一節(jié)點需要更多地參與對信息轉(zhuǎn)換的處理，如在發(fā)送端需要將長報文劃分為若干段分組，在接收端必須按序?qū)⒚總€分組組裝起來，恢復(fù)出原報文數(shù)據(jù)等，從而降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。?xí)題1-03 試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優(yōu)缺點。答：電路交換，它的主要特點是： 在通話的全部時間內(nèi)用戶獨占分配的傳輸線路或信道帶寬，即采用的是靜態(tài)分配策略； 通信雙方建立的通路中任何一點出現(xiàn)了故障，就會中斷通話，必須重新?lián)芴柦⑦B接，方可繼續(xù)，這對十分緊急而重要的通信是不利的。

16、顯然，這種交換技術(shù)適應(yīng)模擬信號的數(shù)據(jù)傳輸。然而在計算機網(wǎng)絡(luò)中還可以傳輸數(shù)字信號。數(shù)字信號通信與模擬信號通信的本質(zhì)區(qū)別在于數(shù)字信號的離散性和可存儲性。這些特性使得它在數(shù)據(jù)傳輸過程中不僅可以間斷分時發(fā)送，而且可以進(jìn)行再加工、再處理。 計算機數(shù)據(jù)的產(chǎn)生往往是“突發(fā)式”的，比如當(dāng)用戶用鍵盤輸入數(shù)據(jù)和編輯文件時，或計算機正在進(jìn)行處理而未得出結(jié)果時，通信線路資源實際上是空閑的，從而造成通信線路資源的極大浪費。據(jù)統(tǒng)計，在計算機間的數(shù)據(jù)通信中，用來傳送數(shù)據(jù)的時間往往不到10%甚至1%。另外，由于各異的計算機和終端的傳輸數(shù)據(jù)的速率各不相同，采用電路交換就很難相互通信。分組交換具有高效、靈活、可靠等優(yōu)點。但傳輸時

17、延較電路交換要大，不適用于實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。報文交換傳輸時延最大。習(xí)題1-07 計算機網(wǎng)絡(luò)可從哪幾個方面進(jìn)行分類？答：1、按交換方式：有電路交換、報文交換、分組交換、幀中繼交換、信元交換等。2、按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：有集中式網(wǎng)絡(luò)、分散式網(wǎng)絡(luò)、分布式網(wǎng)絡(luò)。其中，集中式網(wǎng)絡(luò)的特點是網(wǎng)絡(luò)信息流必須經(jīng)過中央處理機或網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(如星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))；分布式網(wǎng)絡(luò)的特點是任何一個節(jié)點都至少和其他兩個節(jié)點直接相連(如網(wǎng)狀形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))，是主干網(wǎng)常采用的一種結(jié)構(gòu)；分散式網(wǎng)絡(luò)實際上是星形網(wǎng)和網(wǎng)狀形網(wǎng)的混合網(wǎng)。3、按作用范圍：有廣域網(wǎng)(WAN)、局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)。其中，廣域網(wǎng)的作用范圍為幾十至幾千公里，又稱為

18、遠(yuǎn)程網(wǎng)；局域網(wǎng)的作用范圍常限制在一個單位或一個校園(1 km)內(nèi)，但數(shù)據(jù)傳輸速率高(10 Mb/s以上)；城域網(wǎng)常介于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間，局限在一個城市(550 km)內(nèi)。4按使用范圍：有公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。其中，公用網(wǎng)都是由國家的電信部門建造和控制管理的；專用網(wǎng)是某個單位或部門為本系統(tǒng)的特定業(yè)務(wù)需要而建造的，不對單位或部門以外的人員開放。習(xí)題1-09 計算機網(wǎng)絡(luò)由哪幾部分組成？答：一個計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)有三個主要的組成部分：（1） 若干個主機，它們向各用戶提供服務(wù)；（2） 一個通信子網(wǎng)，它由一些專用的結(jié)點交換機和連接這些結(jié)點的通信鏈路所組成；（3） 一系列的協(xié)議。這些協(xié)議是為在主機之間或主機和子網(wǎng)之

19、間的通信而用的。習(xí)題1-10 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x(bit)。從源站到目的站共經(jīng)過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d(s)，數(shù)據(jù)率為b(b/s)。在電路交換時電路的建立時間為s(s)。在分組交換時分組長度為p(bit)，且各結(jié)點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要?。拷猓翰捎秒娐方粨Q：端到端時延：采用分組交換：端到端時延：，這里假定，即不考慮報文分割成分組后的零頭。欲使，必須滿足習(xí)題1-11在上題的分組交換網(wǎng)中，設(shè)報文長度和分組長度分別為x和（p+h）（bit），其中p為分組的數(shù)據(jù)部分的長度，而h為每個分組所帶的控制信息固定長

20、度，與p的大小無關(guān)。通信的兩端共經(jīng)過k段鏈路。鏈路的數(shù)據(jù)率為b（bit/s），但傳播時延和結(jié)點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小，問分組的數(shù)據(jù)部分長度p應(yīng)取為多大？答：分組個數(shù)x/p，傳輸?shù)目偙忍財?shù)：(p+h)x/p源發(fā)送時延：(p+h)x/pb最后一個分組經(jīng)過k-1個分組交換機的轉(zhuǎn)發(fā)，中間發(fā)送時延：(k-1)(p+h)/b總發(fā)送時延D=源發(fā)送時延+中間發(fā)送時延 D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b令其對p的導(dǎo)數(shù)等于0，求極值 p=hx/(k-1)習(xí)題1-13 面向連接服務(wù)與無連接報務(wù)各自的特點是什么？答：所謂連接，就是兩個對等實體為進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而進(jìn)行的一種結(jié)合。面向連

21、接服務(wù)是在數(shù)據(jù)交換之前，必須先建立連接。當(dāng)數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，則應(yīng)終止這個連接。面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個階段。在傳送數(shù)據(jù)時按序傳送的。因面面向連接服務(wù)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。在無連接服務(wù)的情況下，兩個實體之間的通信不需要先建立好一個連接，因此其下層的有關(guān)資源不需要事先進(jìn)行預(yù)留。這些資源在數(shù)據(jù)傳輸時動態(tài)地進(jìn)行分配。無連接服務(wù)的另一特征是它不需要通信的兩個實體同時期是活躍的（即處于激活態(tài)）。當(dāng)發(fā)送端有實體正在進(jìn)行發(fā)送時，它才是活躍的。這時接收端的實體并不一定必須是活躍的。只有當(dāng)接收端的實體正在進(jìn)行接收時，它才必須是活躍的。無連接服務(wù)的優(yōu)點是靈活方便和比較迅速。但無連接服務(wù)不能

22、防止報文的丟失、重復(fù)或失序。無連接服務(wù)特別適合于傳送少量零星的報文。習(xí)題1-14 協(xié)議與服務(wù)有何區(qū)別？有何關(guān)系？答：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。由以下三個要素組成：（1）語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。（2）語義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。（3）同步：即事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。協(xié)議是控制兩個對等實體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)，而要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層提供服務(wù)。協(xié)議和服務(wù)的概念的區(qū)分：1、協(xié)議的實現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下

23、面的協(xié)議。下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。2、協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制兩個對等實體進(jìn)行通信的規(guī)則。但服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層通過層間接口向上層提供的。上層使用所提供的服務(wù)必須與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務(wù)原語。習(xí)題1-15 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個要素是什么？各有什么含義？答：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。由以下三個要素組成：（1）語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。（2）語義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。（3）同步：即事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。習(xí)題1-16 試述五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的要點，包括各層的主要功能。答：所

24、謂五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是為便于學(xué)習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)原理而采用的綜合了OSI七層模型和TCP/IP的四層模型而得到的五層模型。五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)見圖1-1所示。 圖1-1五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)各層的主要功能：（1）應(yīng)用層2 數(shù)據(jù)鏈路層3 網(wǎng)絡(luò)層4 運輸層數(shù)據(jù)鏈路層 應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要。應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進(jìn)程所需要的信息交換和遠(yuǎn)地操作，而且還要作為互相作用的應(yīng)用進(jìn)程的用戶代理（user agent),來完成一些為進(jìn)行語義上有意義的信息交換所必須的功能。(2）運輸層任務(wù)是負(fù)責(zé)主機中兩個進(jìn)程間的通信。因特網(wǎng)的運輸層可使用兩種不同的協(xié)議。即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP和無連接的用戶數(shù)

25、據(jù)報協(xié)議UDP。面向連接的服務(wù)能夠提供可靠的交付。無連接服務(wù)則不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery.(3)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組選擇合適的路由，使源主機運輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機。（4）數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是將在網(wǎng)絡(luò)層交下來的數(shù)據(jù)報組裝成幀（frame)，在兩個相鄰結(jié)點間的鏈路上實現(xiàn)幀的無差錯傳輸。（5）物理層物理層的任務(wù)就是透明地傳輸比特流。 “透明地傳送比特流”指實際電路傳送后比特流沒有發(fā)生變化。物理層要考慮用多大的電壓代表“1”或“0”，以及當(dāng)發(fā)送端發(fā)出比特“1”時，接收端如何識別出這是“1”而不是“0”。物理層還要確定連接電纜的插頭應(yīng)當(dāng)有多

26、少根腳以及各個腳如何連接。習(xí)題1-18 解釋下列名詞：協(xié)議棧、實體、對等層、協(xié)議數(shù)據(jù)單元、服務(wù)訪問點、客戶、服務(wù)器、客戶-服務(wù)器方式。答：協(xié)議棧：指計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采用分層模型后，每層的主要功能由對等層協(xié)議的運行來實現(xiàn)，因而每層可用一些主要協(xié)議來表征，幾個層次畫在一起很像一個棧的結(jié)構(gòu)。實體：表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。在許多情況下，實體是一個特定的軟件模塊。對等層：在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，通信雙方實現(xiàn)同樣功能的層。協(xié)議數(shù)據(jù)單元：對等層實體進(jìn)行信息交換的數(shù)據(jù)單位。服務(wù)訪問點：在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進(jìn)行交互（即交換信息）的地方。服務(wù)訪問點SAP是一個抽象的概念，它實體上就是一個邏輯接

27、口。客戶、服務(wù)器：客戶和服務(wù)器都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進(jìn)程?？蛻?服務(wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。客戶是服務(wù)請求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方?？蛻?服務(wù)器方式：客戶-服務(wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系，當(dāng)客戶進(jìn)程需要服務(wù)器進(jìn)程提供服務(wù)時就主動呼叫服務(wù)進(jìn)程，服務(wù)器進(jìn)程被動地等待來自客戶進(jìn)程的請求。習(xí)題1-20 收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為。試計算以下兩種情況的發(fā)送時延的傳播時延：（1） 數(shù)據(jù)長度為107bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/s。（2） 數(shù)據(jù)長度為103bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/s。解：（1）發(fā)送時延：傳播時延：（2）發(fā)送

28、時延：傳播時延：第二章物理層習(xí)題2-01 物理層要解決什么問題？物理層的主要特點是什么？答：物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指連接計算機的具體的物理設(shè)備或具體的傳輸媒體?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中物理設(shè)備和傳輸媒體種類繁多，通信手段也有許多不同的方式。物理層的作用正是要盡可能地屏蔽掉這些差異，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，這樣數(shù)據(jù)鏈路層只需要考慮如何完成本層的協(xié)議和服務(wù)，而不必考慮網(wǎng)絡(luò)具體的傳輸媒體是什么。物理層的重要任務(wù)是確定與傳輸媒體的接口的一些特性。習(xí)題2-02 試給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型并說明其主要組成構(gòu)件的作用。答：一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分：源系統(tǒng)（或

29、發(fā)送端）、傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）、和目的系統(tǒng)（或接收端）。源系統(tǒng)一般包括以下兩個部分：源點：源點設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。例如正文輸入到PC機，產(chǎn)生輸出的數(shù)字比特流。發(fā)送器：通常源點生成的數(shù)據(jù)要通過發(fā)送器編碼后才能在傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。例如，調(diào)制解調(diào)器將PC機輸出的數(shù)字比特流轉(zhuǎn)換成能夠在用戶的電話線上傳輸?shù)哪M信號。接收器：接收傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號，并將其轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。例如，調(diào)制解調(diào)器接收來自傳輸線路上的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流。終點：終點設(shè)備從接收器獲取傳送過來的信息。習(xí)題2-03 試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)、信號、模擬數(shù)據(jù)、模擬信號、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字信號、單工通信、半雙工通

30、信、全雙工通信。答：數(shù)據(jù)：是運送信息的實體。信號：則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。模擬數(shù)據(jù)：運送信息的模擬信號。模擬信號：連續(xù)變化的信號。數(shù)字信號：取值為有限的幾個離散值的信號。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：取值為不連續(xù)數(shù)值的數(shù)據(jù)。單工通信：即只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。半雙工通信：即通信和雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送（當(dāng)然也不能同時接收）。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過一段時間再反過來。全雙工通信：即通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。習(xí)題2-04 物理層的接口有哪幾個特性？各包含什么內(nèi)容？答：（1）機械特性指明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。（2）電氣特

31、性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。（3）功能特性指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何意。（4）規(guī)程特性說明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。習(xí)題2-06 用香農(nóng)公式計算一下：假定信道帶寬為3100Hz，最大信息傳輸速率為35kb/s，那么若想使最大信息傳輸速率增加60%。問信噪比S/N應(yīng)增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎(chǔ)上將信噪比S/N再增大到10倍，問最大信息傳輸速率能否再增加20%？答：習(xí)題2-11基帶信號與寬帶信號的傳輸各有什么特點？答：基帶信號將數(shù)字1和0直接用兩種不同的電壓表示，然后送到線路上傳輸。寬帶信號是將基帶信號調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號。采用基帶信號傳輸，

32、一條電纜只能傳輸一路數(shù)字信號，而采用寬帶信號傳輸，一條電纜中可同時傳送多路的數(shù)字信號，提高了線路的利用率。習(xí)題2-13 56kb/s的調(diào)制解調(diào)器是否已突破了香農(nóng)的信道極限傳輸速率?這種調(diào)制解調(diào)器的使用條件是怎樣的?答：56kb/s的調(diào)制解調(diào)器沒有突破了香農(nóng)的信道極限傳輸速率。這種調(diào)制解調(diào)器的使用條件是：用戶通過ISP從因特網(wǎng)上下載信息的情況下，下行信道的傳輸速率為56kb/s。（見下圖）習(xí)題2-15 試寫出下列英文縮寫的全文，并進(jìn)行簡單的解釋。FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48，DTE，DCE，EIA，ITU-T，CCITT，ISO

33、答：FDM(frequency division multiplexing)TDM(Time Division Multiplexing)STDM(Statistic Time Division Multiplexing)WDM(Wave Division Multiplexing)DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)CDMA(Code Wave Division Multiplexing)SONET(Synchronous Optical Network)同步光纖網(wǎng)SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步數(shù)字系列STM-

34、1(Synchronous Transfer Module)第1級同步傳遞模塊OC-48(Optical Carrier)第48級光載波習(xí)題2-17 共有4個站進(jìn)行碼分多址CDMA通信。4個站的碼片序列為：A：（-1 1 1 +1 +1 1 +1 +1） B：（-1 1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）C：（-1 +1 1 +1 +1 +1 -1 -1） D：（-1 +1 1 1 -1 1 +1 -1）現(xiàn)收到這樣的碼片序列：（-1 +1 3 +1 -1 3 +1 +1）。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1還是0？答：S·A=（11311311）8=1， A發(fā)送1S·

35、;B=（11311311）8=1， B發(fā)送0S·C=（11311311）8=0， C無發(fā)送S·D=（11311311）8=1， D發(fā)送1習(xí)題2-18 假定在進(jìn)行異步通信時，發(fā)送端每發(fā)送一個字符就發(fā)送10個等寬的比特（一個起始比特，8個比特的ASCII碼字符，最后一個結(jié)束比特）。試問當(dāng)接收端的時鐘頻率和發(fā)送端的時鐘頻率相差5%時，雙方能否正常通信？解：設(shè)發(fā)送端和接收端的時鐘周期分別為X和Y。若接收端時鐘稍慢，則最后一個采樣必須發(fā)生在停止比特結(jié)束之前，即9.5Y<10X。若接收端時鐘稍快，則最后一個采樣必須發(fā)生在停止比特開始之后，即9.5Y>9X。解出：因此收發(fā)雙方

36、頻率相差5%是可以正常工作的。第三章 數(shù)據(jù)鏈路層習(xí)題3-02 數(shù)據(jù)鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能？答：數(shù)據(jù)鏈路層中的鏈路控制功能有：（1）鏈路管理。（2）幀定界。（3）流量控制。（4）差錯控制。（5）將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開。（6）透明傳輸。（7）尋址。習(xí)題3-03考察停止等待協(xié)議算法。在接收結(jié)點，當(dāng)執(zhí)行步驟（4）時，若將“否則轉(zhuǎn)到（7）”改為“否則轉(zhuǎn)到（8）”，將產(chǎn)生什么結(jié)果？答：“否則”是指發(fā)送方發(fā)送的幀的N（S）和接收方的狀態(tài)變量V（R）不同。表明發(fā)送方?jīng)]有收到接收方發(fā)出的ACK，于是重傳上次的幀。若“轉(zhuǎn)到（8）”，則接收方要發(fā)送NAK。發(fā)送方繼續(xù)重傳上次的幀，一直這樣下去。習(xí)題3-06

37、信道速率為4kb/s。采用停止等待協(xié)議。傳播時延,確認(rèn)幀長度和處理時間均可忽略。問幀長為多少才能使信道利用率達(dá)到至少50%。解：根據(jù)下圖所示停等協(xié)議中的時間關(guān)系：在確認(rèn)幀長度和處理時間均可忽略的情況下，要使信道利用率達(dá)到至少50%必須使數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時間等于2倍的單程傳播時延。即：已知：，其中C為信道容量，或信道速率。為幀長（以比特為單位）。所以得幀長 bit習(xí)題3-09試證明：當(dāng)用n個比特進(jìn)行編號時，若接收窗口的大小為1，則只有在發(fā)送窗口的大小WT2n-1時，連續(xù)ARQ協(xié)議才能正確運行。答：（1）顯然 WT內(nèi)不可能有重復(fù)編號的幀，所以WT2n。設(shè)WT=2n；（2）注意以下情況：發(fā)送窗口：只有當(dāng)

38、收到對一個幀的確認(rèn)，才會向前滑動一個幀的位置；接收窗口：只有收到一個序號正確的幀，才會向前滑動一個幀的位置，且同時向發(fā)送端發(fā)送對該幀的確認(rèn)。顯然只有接收窗口向前滑動時，發(fā)送端口才有可能向前滑動。發(fā)送端若沒有收到該確認(rèn)，發(fā)送窗口就不能滑動。（3）為討論方便，取n=3。并考慮當(dāng)接收窗口位于0時，發(fā)送窗口的兩個極端狀態(tài)。狀態(tài)1： 發(fā)送窗口： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 全部確認(rèn)幀收到 接收窗口： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 狀態(tài)2： 發(fā)送窗口： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 全部確認(rèn)幀都沒收到

39、接收窗口： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 （4）可見在狀態(tài)2下，接收過程前移窗口后有效序列號的新范圍和發(fā)送窗口的舊范圍之間有重疊，致使接收端無法區(qū)分是重復(fù)幀還是新幀。為使舊發(fā)送窗口和新接收窗口之間序列號不發(fā)生重疊，有WTWR2n，所以WT2n-1。習(xí)題3-10、試證明：對于選擇重傳ARQ協(xié)議，若有n比特進(jìn)行編號，則接收窗口的最大值受公式WR2n/2的約束。答：因WTWR2n，而WRWT，當(dāng)WR= WT時，WR取最大值，為2n/2。習(xí)題3-11在選擇重傳ARQ協(xié)議中，設(shè)編號用3bit。再設(shè)發(fā)送窗口WT=6，而接收窗口WR=3。試找出一種情況，使得在此情況下協(xié)議不

40、能正常工作。答：發(fā)送端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 接收端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0習(xí)題3-12在連續(xù)ARQ協(xié)議中，設(shè)編號用3bit，而發(fā)送窗口WT=8，試找出一種情況，使得在此情況下協(xié)議不能正常工作。答：發(fā)送端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 接收端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0習(xí)題3-13在什么條件下，選擇重傳ARQ協(xié)議和連續(xù)ARQ協(xié)議在效果上完全一致？答：當(dāng)選擇重傳ARQ協(xié)議WR=1時，或當(dāng)連續(xù)ARQ協(xié)議傳輸無差錯時。習(xí)題3-15設(shè)衛(wèi)

41、星信道的數(shù)據(jù)速率是1Mbit/s，取衛(wèi)星信道的單程傳播時延為0.25秒。每一個數(shù)據(jù)幀長為2000bit，忽略誤碼率、確認(rèn)幀長和處理時間。試計算下列情況下的信道利用率。（1）采用停等協(xié)議。（2）采用連續(xù)ARQ協(xié)議，窗口大小WT7。（3）采用連續(xù)ARQ協(xié)議，窗口大小WT127。（4）采用連續(xù)ARQ協(xié)議，窗口大小WT255。解：習(xí)題3-16試簡述HDLC幀各字段的意義。HDLC用什么方法保證數(shù)據(jù)的透明傳輸？答：HDLC幀結(jié)構(gòu)如下圖：1. 標(biāo)志域F。HDLC用一種特殊的位模式01111110作為標(biāo)志以確定幀的邊界。 同一個標(biāo)志既可以作為前一幀的結(jié)束, 也可以作為后一幀的開始。 鏈路上所有的站都在不斷地

42、探索標(biāo)志模式, 一旦得到一個標(biāo)志就開始接收幀。 在接收幀的過程中如果發(fā)現(xiàn)一個標(biāo)志, 則認(rèn)為該幀結(jié)束了。 2. 地址域A。 地址域用于標(biāo)識從站的地址。 雖然在點對點鏈路中不需要地址, 但是為了幀格式的統(tǒng)一, 也保留了地址域。 地址通常是8位長, 然而經(jīng)過協(xié)商之后, 也可以采用更長的擴(kuò)展地址。 3. 控制域C。HDLC定義了三種幀, 可根據(jù)控制域的格式區(qū)分之。 信息幀(I幀)裝載著要傳送的數(shù)據(jù), 此外還捎帶著流量控制和差錯控制的信號。4. 信息域INFO。只有I幀和某些無編號幀含有信息域。 這個域可含有表示用戶數(shù)據(jù)的任何比特序列, 其長度沒有規(guī)定, 但具體的實現(xiàn)往往限定了幀的最大長度。5. 幀校驗

43、和域FCS。FCS域中含有除標(biāo)志域之外的所有其他域的校驗序列。 通常使用16 bit的CRC-CCITT標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生校驗序列, 有時也使用CRC-32產(chǎn)生32位的校驗序列。采用零比特填充法就可傳送任意組合的比特流，或者說，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的透明傳輸。習(xí)題3-17 HDLC幀可分為哪幾大類？試簡述各類幀的作用。答：分三大類。1信息幀：用于數(shù)據(jù)傳輸，還可同時用來對已收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)和執(zhí)行輪詢功能。2監(jiān)督幀：用于數(shù)據(jù)流控制，幀本身不包含數(shù)據(jù)，但可執(zhí)行對數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)，請求重發(fā)信息幀和請求暫停發(fā)送信息幀等功能。3無編號幀：主要用于控制鏈路本身，不使用發(fā)送或接收幀序號。習(xí)題3-19 PPP協(xié)議的主要特點是

44、什么？為什么PPP不使用幀的編號？PPP適用于什么情況？答：主要特點：（1） 點對點協(xié)議，既支持異步鏈路，也支持同步鏈路。（2） PPP是面向字節(jié)的。PPP不采用序號和確認(rèn)機制是出于以下的考慮：第一， 若使用能夠?qū)崿F(xiàn)可靠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（如HDLC），開銷就要增大。在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯的概率不大時，使用比較簡單的PPP協(xié)議較為合理。第二， 在因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP的信息字段放入的數(shù)據(jù)是IP數(shù)據(jù)報。假定我們采用了能實現(xiàn)可靠傳輸?shù)謴?fù)雜的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，然而當(dāng)數(shù)據(jù)幀在路由器中從數(shù)據(jù)鏈路層上升到網(wǎng)絡(luò)層后，仍有可能因網(wǎng)絡(luò)授擁塞而被丟棄。因此，數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的。第

45、三， PPP協(xié)議在幀格式中有幀檢驗序列FCS安段。對每一個收到的幀，PPP都要使用硬件進(jìn)行CRC檢驗。若發(fā)現(xiàn)有差錯，則丟棄該幀（一定不能把有差錯的幀交付給上一層）。端到端的差錯檢測最后由高層協(xié)議負(fù)責(zé)。因此，PPP協(xié)議可保證無差錯接受。PPP協(xié)議適用于用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)的情況。習(xí)題3-20要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC的生成多項式是P(x)=x4+x+1 。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個1變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？答：添加的檢驗序列為1110 （11010110110000除以10011）

46、 數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個1變成了0，11010110101110除以10011，余數(shù)為011，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯。數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，11010110001110除以10011，余數(shù)為101，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯。第四章 局域網(wǎng)4-03、一個7層樓，每層有一排共15間辦公室。每個辦公室的樓上設(shè)有一個插座，所有的插座在一個垂直面上構(gòu)成一個正方形柵格組成的網(wǎng)的結(jié)點。設(shè)任意兩個插座之間都允許連上電纜（垂直、水平、斜線均可）?，F(xiàn)要用電纜將它們連成（1）集線器在中央的星形網(wǎng)；（2）總線式以太網(wǎng)。試計算每種情況下所需的電纜長度。答：（1）假定從下往上把7層樓編號為1-7層

47、。按樓層高4米計算。在星形網(wǎng)中，集線器放在4層中間位置（第8間房）。電纜總程度等于：7 154 （i-4）2+（j-8）2=1832（m）i=1 j=1（2）對于總線式以太網(wǎng)（如10BASE2），每層需4×14=56（m）水平電纜，垂直電纜需4×6=24（m），所以總長度等于 7×56+24=416（m）4-04數(shù)據(jù)率為10Mbit/s的以太網(wǎng)在物理媒體上的碼元傳輸速率是多少波特？答：以太網(wǎng)使用曼徹斯特編碼，這就意味著發(fā)送的每一位都有兩個信號周期。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率是10Mb/s，因此波特率是數(shù)據(jù)率的兩倍，即20M波特。4-06試說明10BASE5，10BASE

48、2，10BASE-T，1BASE-5，10BROAD36和FOMAU所代表的意思。答：10BASE5，10BASE2，10BASE-T分別表示以太網(wǎng)的三種不同的物理層。10表示數(shù)據(jù)率是10Mb/s，BASE表示電纜上的信號是基帶信號，采用曼徹斯特編碼。5表示粗纜，每一段電纜的最大長度是500米。2代表細(xì)纜，每一段電纜的最大長度是185米。T表示雙絞線。10BROAD36：“10”表示數(shù)據(jù)率為10Mbit/s，“BROAD”表示電纜上的信號是寬帶信號，“36”表示網(wǎng)絡(luò)的最大跨度是3600m。FOMAU : (Fiber Optic Medium Attachment Unit

49、)  光纖媒介附屬單元。4-07 10Mbit/s以太網(wǎng)升級到100Mbit/s和1Gbit/s甚至10Gbit/s時，需要解決哪些技術(shù)問題？在幀的長度方面需要有什么改變？為什么？傳輸媒體應(yīng)當(dāng)有什么改變？答：以太網(wǎng)升級時，由于數(shù)據(jù)傳輸率提高了，幀的發(fā)送時間會按比例縮短，這樣會影響沖突的檢測。所以需要減小最大電纜長度或增大幀的最小長度，使參數(shù)a保持為較小的值，才能有效地檢測沖突。在幀的長度方面，幾種以太網(wǎng)都采用802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小最大幀長，使不同速率的以太網(wǎng)之間可方便地通信。100bit/s的以太網(wǎng)采用保持最短幀長（64byte）不變的方法，而將一個網(wǎng)段的最大電纜長

50、度減小到100m，同時將幀間間隔時間由原來的9.6s，改為0.96s。1Gbit/s以太網(wǎng)采用保持網(wǎng)段的最大長度為100m的方法，用“載波延伸”和“分組突法”的辦法使最短幀仍為64字節(jié)，同時將爭用字節(jié)增大為512字節(jié)。傳輸媒體方面，10Mbit/s以太網(wǎng)支持同軸電纜、雙絞線和光纖，而100Mbit/s和1Gbit/s以太網(wǎng)支持雙絞線和光纖，10Gbit/s以太網(wǎng)只支持光纖。4-08有10個站連接在以太網(wǎng)上。試計算以下三種情況下每一個站所能得到的帶寬。（1） 10個站都連接到一個10Mb/s以太網(wǎng)集線器。（2） 10個站都連接到一個100Mb/s以太網(wǎng)集線器。（3） 10個站都連接到一個10Mb

51、/s以太網(wǎng)交換機。答：（1）10個站共享10Mb/s。（3） 10個站共享100Mb/s。（3）每個站獨占10Mb/s。4-09 100個站分布在4km長的總線上。協(xié)議采用CSMA/CD?？偩€速率為5Mb/s，幀的平均長度為1000bit。試估算每個站每秒鐘發(fā)送的平均幀數(shù)的最大值。傳播時延為5µs/km。解：發(fā)送一個幀所需的平均時間為：Tav=2NR+T0+，其中NR=(1-A)/A，A是某個站發(fā)送成功的概率，N100時，Amax=0.369 ,總線上每秒發(fā)送成功的最大幀數(shù)：，則得每個站每秒發(fā)送的平均幀數(shù)為3400/100=34.74-10在以下條件下，分別重新計算上題，并解釋所得結(jié)

52、果。（1）總線長度減小到1km。（2）總線速度加倍。（3）幀長變?yōu)?0000bit。答：設(shè)a與上題意義相同（1） a1=a/4=0.025，Smax1=0.9000每個站每秒種發(fā)送的平均幀數(shù)的最大值=45總線長度減小，端到端時延就減小，以時間為單位的信道長度與幀長的比也減小,信道給比特填充得更滿,信道利用率更高，所以每站每秒發(fā)送的幀更多。（2） a2=2a=0.2，Smax2=0.5296每個站每秒種發(fā)送的平均幀數(shù)的最大值=53 總線速度加倍，以時間為單位的信道長度與幀長的比也加倍，信道利用率減?。ǖ员仍瓉淼?/2大），所以最終每站每秒發(fā)送的幀比原來多。 （3）a3=a/10=0.01，Sm

53、ax3=0.9574每個站每秒種發(fā)送的平均幀數(shù)的最大值=4.8 幀長加長10倍，信道利用率增加，每秒在信道上傳輸?shù)谋忍卦黾樱ǖ珱]有10倍），所以最終每站每秒發(fā)送的幀比原來少。4-11假定1km長的CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率為1Gbit/s。設(shè)信號在網(wǎng)絡(luò)上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協(xié)議的最短幀長。答：對于1km電纜，單程端到端傳播時延為：=1÷200000=5×10-6s=5s，端到端往返時延為： 2=10s為了能按照CSMA/CD工作，最小幀的發(fā)送時延不能小于10s，以1Gb/s速率工作，10s可發(fā)送的比特數(shù)等于：10×10-6×1&

54、#215;109=10000bit=1250字節(jié)。4-12有一個使用集線器的以太網(wǎng)，每個站到集線器的距離為d，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為C，幀長為12500字節(jié)，信號在線路上的傳播速率為，距離d為25m或2500m，發(fā)送速率為10Mb/s或10Gb/s。這樣就有四種不同的組合。試?yán)霉剑?-9）分別計算這4種不同情況下參數(shù)的數(shù)值，并作簡單討論。解：公式（4-9）為： 其中為傳播時延，為數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時間。計算結(jié)果：距離d=25md=2500m發(fā)送速率C=10Mb/sC=10Gb/sC=10Mb/sC=10Gb/s討論：越大，信道利用率就越小。4-15假定一個以太網(wǎng)上的通信量中的80%是在本局域網(wǎng)上進(jìn)行的，

55、而其余的20%的通信量是在本局域網(wǎng)和因特網(wǎng)之間進(jìn)行的。另一個以太網(wǎng)的情況則反過來。這兩個以太網(wǎng)一個使用以太網(wǎng)集線器，另一個使用以太網(wǎng)交換機。你認(rèn)為以太網(wǎng)交換機應(yīng)當(dāng)用在哪一個網(wǎng)絡(luò)上？答：以太網(wǎng)交換機用在這樣的網(wǎng)絡(luò)，其20%通信量在本局域網(wǎng)而80%的通信量到因特網(wǎng)。4-16以太網(wǎng)使用的CSMA/CD協(xié)議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統(tǒng)的時分復(fù)用TDM相比優(yōu)缺點如何？答：CSMA/CD是一種動態(tài)的媒體隨機接入共享信道方式，而傳統(tǒng)的時分復(fù)用TDM是一種靜態(tài)的劃分信道，所以對信道的利用，CSMA/CD是用戶共享信道，更靈活，可提高信道的利用率，不像TDM，為用戶按時隙固定分配信道，即使當(dāng)用戶沒有數(shù)據(jù)

56、要傳送時，信道在用戶時隙也是浪費的；也因為CSMA/CD是用戶共享信道，所以當(dāng)同時有用戶需要使用信道時會發(fā)生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM中用戶在分配的時隙中不會與別的用戶發(fā)生沖突。對局域網(wǎng)來說，連入信道的是相距較近的用戶，因此通常信道帶寬較寬，如果使用TDM方式，用戶在自己的時隙內(nèi)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的情況會更多，不利于信道的充分利用。對計算機通信來說，突發(fā)式的數(shù)據(jù)更不利于使用TDM方式。4-17使用CSMA/CD協(xié)議時，若線路長度為100m，信號在線路上傳播速率為2×108m/s。數(shù)據(jù)的發(fā)送速率為1Gbit/s。試計算幀長度為512字節(jié)、1500字節(jié)和64000字節(jié)時的參數(shù)a的數(shù)值，并進(jìn)行簡單討論。答：a=/T0=C/L=100÷（2×108）×1×109/L=500/L，信道最大利用率Smax =1/（1+4.44a），最大吞吐量Tmax=Smax×1Gbit/s幀長512字節(jié)時，a=500/（512×8）=0.122， Smax =0.6486，Tmax=648.6 Mbit/s幀長1500字節(jié)時，a=500/（1500×