計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)部分答案

1、第一章 作業(yè)參考答案1- 01 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶可以提供那些服務(wù)？答： 連通性和共享1- 08 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都有哪些類別？各種類別的網(wǎng)絡(luò)都有哪些特點(diǎn)？答：按范圍：(1) 廣域網(wǎng) WAN遠(yuǎn)程、高速、是In ternet 的核心網(wǎng)。( 2)城域網(wǎng)：城市范圍，鏈接多個局域網(wǎng)。( 3)局域網(wǎng)：校園、企業(yè)、機(jī)關(guān)、社區(qū)。按用戶：公用網(wǎng)：面向公共營運(yùn)。專用網(wǎng)：面向特定機(jī)構(gòu)。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(bào)文共x( bit )。從源點(diǎn)到終點(diǎn)共經(jīng)過 k 段鏈路，每段鏈路的傳播時(shí)延為d (s)，數(shù)據(jù)率為b(b/s)。在電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為s(s)。在分組交換時(shí)分組長度為 p(bit

2、) ，且各結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)。問在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電 路交換的要?。?提示：畫一下草圖觀察 k 段鏈路共有幾個結(jié)點(diǎn)。)答：線路交換時(shí)延： kd+x/b+s, 分組交換時(shí)延： kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)其中(k-1)*(p/b) 表示K段傳輸中，有(k-1)次的儲存轉(zhuǎn)發(fā)延遲，當(dāng)s>(k-1)*(p/b)時(shí)，電路交換的時(shí)延比分組交換的時(shí)延大。1- 11在上題的分組交換網(wǎng)中，設(shè)報(bào)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度，與p的大小無關(guān)。通信的兩端共經(jīng)過 k段鏈路。鏈路

3、的數(shù)據(jù)率為 b(b/s) ，但傳播時(shí)延和結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)時(shí)間均可忽略不計(jì)。若打算使總的時(shí)延為最小，問分組的數(shù) 據(jù)部分長度p應(yīng)取為多大？(提示：參考圖 1-12的分組交換部分，觀察總的時(shí)延是由哪幾部分組成。)答：總時(shí)延 D表達(dá)式，分組交換時(shí)延為：D= kd+(x/p)*(p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/bD對p求導(dǎo)后，令其值等于 0，求得p=(xh)/(k-1)F0.51- 17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 2 x 108m/s。試計(jì)算以下兩種情 況的發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)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

4、度為 103bit, 數(shù)據(jù)發(fā)送速率為 1Gb/s。解：(1)發(fā)送時(shí)延：ts=107/10 5=100s 傳播時(shí)延 tp=106/(2 x 108)=0.005s(2) 發(fā)送時(shí)延 ts =10 3/10 9=1 ys傳播時(shí)延：tp=106/(2 x 108)=0.005s結(jié)論：若數(shù)據(jù)長度大而發(fā)送速率低，則在總的時(shí)延中，發(fā)送時(shí)延往往大于傳播時(shí)延。但若數(shù)據(jù)長度短而 發(fā)送速率高，則傳播時(shí)延就可能是總時(shí)延中的主要成分。1-19長度為100字節(jié)的應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給傳輸層傳送，需加上20字節(jié)的TCP首部。再交給網(wǎng)絡(luò)層傳送，需加上 20字節(jié)的 IP 首部。最后交給數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)傳送，加上首部和尾部工18字節(jié)。

5、試求數(shù)據(jù)的傳輸效率。數(shù)據(jù)的傳輸效率是指發(fā)送的應(yīng)用層數(shù)據(jù)除以所發(fā)送的總數(shù)據(jù)(即應(yīng)用數(shù)據(jù)加上各種首部和尾部的額外開銷)。若應(yīng)用層數(shù)據(jù)長度為 1000 字節(jié),數(shù)據(jù)的傳輸效率是多少？解：( 1) 100/(100+20+20+18) =63.3%(2) 1000/ ( 1000+20+20+18) =94.5%1-20 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為什么要采用分層次的結(jié)構(gòu)？試舉出一些與分層體系結(jié)構(gòu)的思想相似的日常生活。 答：從以下兩個方面回答。( 1)分層可將龐大而復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題,而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。( 2)分層的好處： P261-24 論述具有五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)，

6、包括各層的主要功能。TCP/IP 是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。但最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有具 體內(nèi)容，因此往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和 TCP/IP 的優(yōu)點(diǎn)，采用一種五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)，即應(yīng) 用層、傳輸層、網(wǎng)際層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層 。各層的功能如下：應(yīng)用層： 為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。 提供一組常用的應(yīng)用程序給用戶， 應(yīng)用程序和傳輸層協(xié)議相配合， 完成發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。傳輸層：解決的是“端到端”的通信問題。 它的功能是使源端和目的端主機(jī)上的對等實(shí)體可以進(jìn)行會話。 傳輸層定義了兩個端到端的協(xié)議。第一個是傳輸控制協(xié)議TCP,第二個協(xié)議是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP網(wǎng)絡(luò)層

7、：負(fù)責(zé)點(diǎn)到點(diǎn)之間通信聯(lián)系的建立、維護(hù)和結(jié)束。通過路徑選擇、流量、差錯、順序、進(jìn)/ 出路由等控制，將數(shù)據(jù)從物理連接的一端傳送到另一端。物理層：利用傳輸媒體為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，主要功能是在物理介質(zhì)上傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流。 提供為建立、維護(hù)和拆除物理連接所需的機(jī)械、電氣和規(guī)程方面的特性。如傳輸媒體的類型、電纜插頭及各 引腳如何連接等。第二章 作業(yè)參考答案2- 01 物理層要解決什么問題？物理層的主要特點(diǎn)是什么？（1）物理層要解決的主要問題： 物理層要盡可能屏蔽掉物理設(shè)備、傳輸媒體和通信手段的不同，使上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些 差異的存在，而專注于完成本層的協(xié)議與服務(wù)。 給數(shù)據(jù)鏈路層在一條物理

8、的傳輸媒體上提供傳送和接收比特流的能力。為此，物理層應(yīng)解決物理連 接的建立、維持和釋放問題。 在兩個相鄰設(shè)備之間唯一地標(biāo)識數(shù)據(jù)鏈路。（2）物理層的主要特點(diǎn)： 將物理層確定為描述與傳輸媒體接口的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程特性。 由于物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此，物理層的協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜。2- 05 物理層的接口有哪幾個特性？各包含什么內(nèi)容？ 答：（1）機(jī)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種意義。（4）過程特性：指明對于不同功能的各種

9、可能事件的出現(xiàn)順序。2- 08假定要用3kHz貸款的電話信道傳送 64kb/s的數(shù)據(jù)（無差錯傳輸），試問這個信道應(yīng)該具有多高的信噪 比（分別用比值和分貝來表示） ,這個結(jié)果說明什么問題？答：由香農(nóng)公式 C=Wlog 2（ 1+S/N ）其中 W=3khz , C=64kb/s 可以計(jì)算出（用比值） ：S/N=2642244.95用分貝表示為：lOlogio （S/N ）= 64.22dB 此結(jié)果說明：即使在無差錯傳輸電話信道上要達(dá)到 64kb/s 的數(shù)據(jù)速率,對信噪比要求也很高。2- 10 常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點(diǎn)？ 答：常見的傳輸媒體有以下幾種：1雙絞線特點(diǎn)：可以傳輸模擬信號和數(shù)字

10、信號；雙絞線容易受到外部高頻電磁波的干擾，誤碼率高；但因?yàn)槠?價(jià)格便宜,且安裝方便,既適于點(diǎn)到點(diǎn)連接,又可用于多點(diǎn)連接,故仍被廣泛應(yīng)用。2同軸電纜特點(diǎn)：在局域網(wǎng)發(fā)展初期被廣泛采用；具有很好的抗干擾性能。3. 光導(dǎo)纖維 優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗小，可實(shí)現(xiàn)長距離傳輸；直徑小、質(zhì)量輕；傳播速率高、通信容量大；抗雷電和電磁干擾性 能好，保密性好、誤碼率低。缺點(diǎn)：光電接口的價(jià)格較昂貴；兩根光纖連接需要專用設(shè)備。 目前，光纖被廣泛用于鋪設(shè)主干通信線路。4. 無線電微波通信無線電微波通信分為地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。特點(diǎn)見： P45-462- 13 為什么要使用信道復(fù)用技術(shù)？常用的信道復(fù)用技術(shù)有哪些？ 答：信道復(fù)用

11、的目的是讓不同的計(jì)算機(jī)連接到相同的信道上，以共享信道資源。在一條傳輸介質(zhì)上傳輸多 個信號，提高線路的利用率，降低網(wǎng)絡(luò)的成本。常用的信道復(fù)用技術(shù)有：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用等。第三章 作業(yè)參考答案3- 03 網(wǎng)絡(luò)適配器的作用是什么 ?網(wǎng)絡(luò)適配器工作在哪一層 ?答： 網(wǎng)絡(luò)適配器用來實(shí)現(xiàn)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，主要包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行串/ 并傳輸轉(zhuǎn)換；對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)幀的傳送和接收，對幀進(jìn)行封裝等。網(wǎng)絡(luò)適配器工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。3- 04 數(shù)據(jù)鏈路層的三個基本問題 (幀定界、透明傳輸和差錯檢測 ) 為什么都必須加以解決？ 答：封裝成幀是實(shí)現(xiàn)分組交換的前提，

12、采用幀定界的方式，使收方能從收到的比特流中準(zhǔn)確地區(qū)分出一個幀 的開始和結(jié)束在什么地方；透明傳輸使得不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合， 都必須能夠在鏈路上傳送， 具體說就是解決二進(jìn)制比 特流中出現(xiàn)與幀定界符相同的位流問題；差錯控制主要包括差錯檢測和差錯糾正，旨在降低傳輸?shù)谋忍夭铄e率，因此也必須解決。3- 07要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC勺生成多項(xiàng)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)？采用CRC僉驗(yàn)后，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是否就變成了可靠的

13、傳輸？答：( 1 )因?yàn)?P(x)=x 4+x+1 ，所以 p=10011 。 n 比 p 少一位，所以 n=4采用CRC校驗(yàn)時(shí)，被除數(shù)是：，除數(shù)是：10011，得余數(shù)1110。即添加數(shù)據(jù)后面的余數(shù)(僉驗(yàn)序列)是 1110。(2) 出現(xiàn)以上兩種情況，由于接收端均發(fā)現(xiàn)錯誤，丟棄相應(yīng)的幀，而CRC校驗(yàn)方法沒有對應(yīng)的重傳機(jī)制， 所以，在數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是不可靠的。3- 14 常用的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆心男┓N類？現(xiàn)在最流行的是哪種結(jié)構(gòu)？為什么早期的以太網(wǎng)選擇總線拓?fù)?結(jié)構(gòu)而不是星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在卻改為使用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？答：常用的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆? 1)總線網(wǎng) (2)星形網(wǎng)(3)環(huán)形網(wǎng) (4)樹形網(wǎng)。

14、現(xiàn)在最流行的是星形網(wǎng)。早期的以太網(wǎng)將多個計(jì)算機(jī)連接到一根總線上， 當(dāng)初認(rèn)為這種連接方法既簡單又可靠， 在早期人們認(rèn)為： 有源器件不可靠，無源的總線結(jié)構(gòu)更加可靠，所以，早期的以太網(wǎng)選擇了總線結(jié)構(gòu)。但是實(shí)踐證明，連接有大量站點(diǎn)的總線式以太網(wǎng)很容易出現(xiàn)故障，后期出現(xiàn)的集線器采用專用的ASIC芯片，一方面可以將星形結(jié)構(gòu)做得非?？煽俊Ａ硪环矫?，使用雙絞線的以太網(wǎng)價(jià)格便宜、使用方便，因此現(xiàn) 在的以太網(wǎng)一般都是用星形結(jié)構(gòu)。3- 16數(shù)據(jù)率為10Mb/s的以太網(wǎng)在物理媒體上的碼元傳輸速率是多少碼元/秒？答：碼元傳輸速率即為波特率。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)

15、速率是 10Mb/s，因此波特率是數(shù)據(jù)率的兩倍，即20M碼元/秒。3-22 假定在使用CSMA/CD協(xié)議的10Mb/s以太網(wǎng)中某個站在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測到碰撞，執(zhí)行退避算法時(shí)選擇 了隨機(jī)數(shù)r=100。試問這個站需要等待多長時(shí)間后才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)？如果是100Mb/s的以太網(wǎng)呢？答：以太網(wǎng)把基本退避時(shí)間（即爭用期）定為： 51.2微秒。所以，對于10Mb/s的以太網(wǎng)，其爭用期為51.2微秒，若r=100，則該站的等待時(shí)間是：51.2微秒*100=5.12 毫秒對于100Mb/s的以太網(wǎng)，其爭用期為51.2微秒/10=5.12微秒，若r=100，則該站的等待時(shí)間是：5.12微秒*100=512微秒。3

16、-27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，而其余的20%勺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，而另一個使用以太網(wǎng)交換機(jī)。你認(rèn)為以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)當(dāng)用在哪一個網(wǎng)絡(luò)？答：集線器是物理層設(shè)備，模擬了總線這一共享傳輸媒體；交換機(jī)為數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，其實(shí)質(zhì)是一個多端口 的網(wǎng)橋，為連接的主機(jī)提供獨(dú)占傳輸媒體的帶寬。局域網(wǎng)與因特網(wǎng)一般是通過路由器連接的，當(dāng)局域網(wǎng)與因特網(wǎng)之間的通信占主要時(shí)，局域網(wǎng)使用交換機(jī)互連可使每個主機(jī)獨(dú)占網(wǎng)絡(luò)出口帶寬，所以，以太網(wǎng)交換機(jī)用在這樣的以太網(wǎng)， 其20%通信量在本局域網(wǎng)內(nèi)，而80%的通信量到因特網(wǎng)。

17、3-29 10Mb/s以太網(wǎng)升級到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s時(shí)，都需要解決哪些技術(shù)問題？為什么以太網(wǎng)能夠 在發(fā)展的過程中淘汰掉自己的競爭對手，并使自己的應(yīng)用范圍從局域網(wǎng)一直擴(kuò)展到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)？ 答：需要解決的技術(shù)問題主要是：在數(shù)據(jù)發(fā)送率提高時(shí)使參數(shù)a保持不變（或保持為較小的值）。由公式 a , L為幀長，C為數(shù)據(jù)發(fā)送速率。若要保持a不變，C提咼10倍，可以將L增T0LC L大10倍，也可以將網(wǎng)絡(luò)電纜長度減少10倍（使.減少10倍）。淘汰競爭對手的原因：（1）以太網(wǎng)是一種經(jīng)過實(shí)踐證明成熟的技術(shù)，用戶原意使用；（2）以太網(wǎng)價(jià)格便宜，易于安裝、使用；（3）提供不同的傳輸速率，可滿足不同的需求。3-32 圖3-35表示有五個站點(diǎn)分別連接在三個局域網(wǎng)