计算机网络第7版1-5章答案

第一章概述1-03试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。1-05因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。答：从单个网络APPANET向互联网发展；TCP/IP协议的初步成型建成三级结构的Internet；分为主干网、地区网和校园网；形成多层次ISP结构的Internet；ISP首次出现。1-10试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit）。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？（提示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。）答：1-13客户服务器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？答：前者严格区分服务和被服务者，后者无此区别。后者实际上是前者的双向应用。1-14计算机网络有哪些常用的性能指标？答：速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率1-17收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：（1）数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。从上面的计算中可以得到什么样的结论？解：（1）发送时延：ts=107/105=100s传播时延tp=106/(2×108)=0.005s（2）发送时延ts=103/109=1μs传播时延：tp=106/(2×108)=0.005s结论：若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延远远大于传播时延。但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。1-21协议与服务有何区别？有何关系？答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成：（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。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，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。协议和服务的概念的区分：1、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见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。1-22网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成：（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。1-26试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。答：实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。协议栈:指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构.对等层:在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层.协议数据单元:对等层实体进行信息交换的数据单位.服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口.1-27试解释everythingoverIP和IPovereverthing的含义。答：TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务（所谓的everythingoverip）同时，允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行（所谓的ipovereverything）1-29有一个点对点链路，长度为50km。若数据在此链路上的传播速度为2*108m/s，试问链路的带宽应为多少才能使传播时延和发送100字节的分组的时延一样大？如果发送的是512字节长的分组，结果又应如何？答：整条链路的传播时延是50km/（2*108m/s）=250μs。设链路带宽为x，依题意，100*8/x=250μs,x=3.2Mbit/s。如果改为发送512字节的分组，则发送速率应为512*8/(250μs)=16.38Mbit/s。这也就是链路带宽应有的数值。1-30有一个点对点链路，长度为20000km。数据发送速率是1kbit/s，要发送的数据有100bit。数据在此链路上的传播速度为2*108m/s。假定我们可以看见在线路上传输的bit，试画出我们看到的线路上的比特（画两个图，一个在100bit刚刚发送完时，另一个是再经过0.05s后。）答：发送100bit所需要的发送时间为：100/1000=0.1m链路端到端的传播延迟：2*107/2*108=0.1m图上所示,再经过0.05s后，所有的比特都向前走了10000km。这就是说，发送的前50bit已经到达终点了。剩下的50bit还在线路上传播。最后一个比特正好走了一半（10000km），在线路的正中间。第二章物理层2-01物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层要解决的主要问题：（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路物理层的主要特点：（1）由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。（2）由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。2-04试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。答：数据：是运送信息的实体。信号：则是数据的电气的或电磁的表现。模拟数据：运送信息的模拟信号。模拟信号：连续变化的信号。数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。数字数据：取值为不连续数值的数据。码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）?答：C=R*Log216=20000Baud*4=80000bps2-09用香农公式计算一下，假定信道带宽为为3100Hz，最大信道传输速率为35Kb/ｓ，那么若想使最大信道传输速率增加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再增大到十倍，问最大信息速率能否再增加２０％？答：2-13为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？答：为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。频分、时分、码分、波分。2-16共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为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）现收到这样的码片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是0还是1？解：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D发送1第三章数据链路层3-03网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链路层和物理层）3-07要发送的数据为1101011011。采用CRCD生成多项式是P（X）=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。答：将多项式P（X）=X4+X+1表示为除数P=10011，则校验码共有5-1=4位。为被传输的数据补上4位0，作为被除数11010110110000，用其除P，得到余数为1110。若最后一个1变成0，则被除数为11010110101110，用其除P，得到余数为11，不为0，可以发现数据错误。若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，则被除数为11010110001110，用其除P，得到余数为101，不为0，可以发现数据错误。采用CRC检验，能够检测数据是否有错误，没有重传机制，不能保证可靠传输。3-09一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？答：7D5EFE277D5D7D5D657D5E7EFE277D7D657E3-10PPP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？答：01101111111111000110111110111110000001110111110111110110000111011111111111103-11试分别讨论一下各种情况在什么条件下是透明传输，在什么条件下不是透明传输。（提示：请弄清什么是“透明传输”，然后考虑能否满足其条件。）（1）普通的电话通信。（2）因特网提供的电子邮件服务。答：透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，可采用相关技术来保证接收方正确收到数据，例如：零比特添加技术和转义字符添加技术。（1）普通的电话通信：由于电话系统的带宽有限，而且还有失真，因为电话机两端的输入和输出声波是有差异的；另外，有时个别语音听错，因此，在这种条件下不是透明传输。但对于“听懂说话的意思”来讲，则基本上是透明传输。（2）一般说来，电子邮件是透明传输。但，有些情况下不是透明传输，例如：因为有些邮件服务器为了防止垃圾邮件，对来自某些域名地邮件一律拦截等。3-13局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？答：局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：（1）共享传输信道，在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。（2）地理范围有限，用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内连网，如一座楼或集中的建筑群内，一般来说，局域网的覆盖范围越位10m~10km内或更大一些。从网络的体系结构和传输检测提醒来看，局域网也有自己的特点：（1）低层协议简单（2）不单独设立网络层，局域网的体系结构仅相当于相当与OSI/RM的最低两层（3）采用两种媒体访问控制技术，由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体，所以局域网面对的问题是多源，多目的的连连管理，由此引发出多中媒体访问控制技术在局域网中各站通常共享通信媒体，采用广播通信方式是天然合适的，广域网通常采站点间直接构成格状网。3-16数据率为10Mb/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？答：码元传输速率即为波特率，以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。标准以太网的数据速率是10MB/s，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特3-20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。答：对于1km电缆，单程传播时间为1/200000=5μs，往返时延为10μs，CSMA/CD协议要求最小帧长需保证，发送时间≥10μs，因此最小帧长=10×10-6/1×10-9=10000bit，因此，最短帧长为10000bit或1250B3-22假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r=100。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？如果是100Mb/s的以太网呢？答：（1）对于10Mb/s的以太网，以太网把争用期定为51.2μs，因此，基本退避时间为51.2μs争用期的求解思路是：最后一个冲突信号到达的时间，即为2τ=51.2μs时间，正因为如此，为了能够使发送方检测出最后到达的冲突信号，以太网数据帧的最短帧长为：51.2μs*10Mb/s=512bit=64Byteτ的具体求解过程为：电磁波在1km电缆的传播时延为5μs（书：P83，这个数字应该记住），以太网中规定τ=25.6μs这相当于以太网上最大的端到端的长度约为5km，因此τ=25μs，实际上还有两点需要注意，一是此时的τ值还应该考虑其他的许多因素，如存在转发器所增加的时延，以及强化碰撞的干扰信号等（书：P85）；二是实际中以太网采用保守的协议制定方案，覆盖范围远远没有这么大，例如：10BASE-T以太网协议规定是100m。r=100，最长等待时间是51.2μs×100=5.12ms（2）对于100Mb/s的以太网，以太网把争用期定为5.12μs，因此，基本退避时间为5.12μs争用期的求解思路为（详见书P103）：为了能够使以太网协议正确运行，需要维持α不变（如果展开来就比较复杂了，如果有问题可单独问老师，老师是知道滴），而速度增大到100Mb/s，因此，要想能够检测出最后一个到达的冲突信号，要么网段距离减少到100m，要么将最短帧长增大到640字节，此类以太网为了保持不变的数据帧的格式，即最短帧长仍然为64字节，采用了将网段距离减少到100m，显然，电磁波在1km电缆的传播时延不变，为5μs，那么，2τ=5.12μsr=100，最长等待时间是5.12μs×100=512μs3-26以太网上只有两个站，它们同时发送数据，产生了碰撞。于是按截断二进制指数退避算法进行重传。重传次数记为i，i=1，2，3,…..。试计算第1次重传失败的概率、第2次重传的概率、第3次重传失败的概率，以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数I。答：显然，第一次重传失败的概率为2-1=0.5，第二次重传失败的概率为2-2=0.25，第三次重传失败的概率为2-3=0.125，