計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)第一章習(xí)題解答1.1什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？

答：我們可以把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為：把分布在不同地點(diǎn)且具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)，通過(guò)通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，在功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件運(yùn)行下，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享為目標(biāo)的系統(tǒng)。

1.2試分析闡述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)的異同點(diǎn)。

答：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是把分布在不同地點(diǎn)且具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)，通過(guò)通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)資源的共享；分布式系統(tǒng)是在分布式計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)或應(yīng)用系統(tǒng)的支持下進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)處理和各計(jì)算機(jī)之間的并行工作，分布式系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上為用戶提供了透明的集成應(yīng)用環(huán)境。所以，分布式系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的區(qū)別主要在軟件系統(tǒng)。

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)種類(lèi)有哪些？各自的特點(diǎn)是什么？

答：網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌═opology）結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的互連構(gòu)形，也就是連接布線的方式。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有五種：星形、樹(shù)形、總線形、環(huán)形和網(wǎng)絡(luò)形，如圖1.1所示。

星形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是存在一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，其他計(jì)算機(jī)與中心節(jié)點(diǎn)互連，系統(tǒng)的連通性與中心節(jié)點(diǎn)的可靠性有很大的關(guān)系。樹(shù)形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是從根節(jié)點(diǎn)到葉子節(jié)點(diǎn)浮現(xiàn)層次性?？偩€形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是存在一條主干線，所有的計(jì)算機(jī)連接到主干線上。環(huán)形結(jié)構(gòu)是將所有計(jì)算機(jī)連接到一個(gè)環(huán)形的線路，每?jī)蓚€(gè)計(jì)算機(jī)之間有兩條線路相連。網(wǎng)絡(luò)型是一種不規(guī)則的連接，事實(shí)上，目前的因特網(wǎng)就是這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

1.4從規(guī)律功能上看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由哪些部分組成？各自的內(nèi)涵是什么？

答：根據(jù)定義我們可以把一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概括為一個(gè)由通信子網(wǎng)和終端系統(tǒng)組成的通信系統(tǒng)

終端系統(tǒng)：終端系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、終端控制器和計(jì)算機(jī)上所能提供共享的軟件資源和數(shù)據(jù)源（如數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序）構(gòu)成。計(jì)算機(jī)通過(guò)一條高速多路復(fù)用線或一條通信鏈路連接到通信子網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)上。終端用戶尋常是通過(guò)終端控制器訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。終端控制器能對(duì)一組終端提供幾種控制，因而減少了終端的功能和成本。

通信子網(wǎng)：通信子網(wǎng)是由用作信息交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和通信線路組成的獨(dú)立的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，它承受全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)接、加工和變換等通信處理工作。網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)提供雙重作用：一方面作終端系統(tǒng)的接口，同時(shí)也可作為對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)。作為網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)點(diǎn)，接口功能是按指定用戶的特定要求而編制的。由于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)提供了交換功能，故報(bào)文可在網(wǎng)絡(luò)中傳送到目的結(jié)點(diǎn)。它同時(shí)又與網(wǎng)絡(luò)的其余部分合作，以避免

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擁塞并提供網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用。

1.5由n個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，共有多少個(gè)直接的連接？對(duì)由n個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中呢？對(duì)由n個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的全連接網(wǎng)絡(luò)中呢？答：在由n個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中有（n-1）個(gè)直接連接。在由n個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中有（n）個(gè)直接連接。在由n個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的全連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有（n－1）n/2個(gè)直接連接。

1.6在廣播式網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)試圖同時(shí)訪問(wèn)通信通道時(shí)，信道將會(huì)產(chǎn)生沖突，所有節(jié)點(diǎn)都無(wú)法發(fā)送數(shù)據(jù)，形成信道容量的浪費(fèi)。假設(shè)可以把時(shí)間分割成時(shí)間片，n個(gè)節(jié)點(diǎn)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)間片試圖使用信道的概率為p，試計(jì)算由于沖突而浪費(fèi)的時(shí)間片的百分比。

答：每個(gè)時(shí)間片只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)的概率為：

即位由于沖突而浪費(fèi)的時(shí)間片百分比。

1.7什么是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)？為什么要定義網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)？

答：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層及其服務(wù)和協(xié)議的集合，也就是它們所應(yīng)完成的所有功能的定義，是用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。因此，體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)抽象的概念，它只從功能上描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，而不涉及每層的具體組成和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)互連的節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)之間要不斷地交換數(shù)據(jù)和控制信息,要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù),每個(gè)節(jié)點(diǎn)就必需遵守一整套合理而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)則，才能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連，網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)包含了各個(gè)層次的服務(wù)及協(xié)議規(guī)程，為軟件和硬件的具體實(shí)現(xiàn)提供了統(tǒng)一的規(guī)范。

1.8什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？由哪幾個(gè)基本要素組成？

答：簡(jiǎn)單地說(shuō)，協(xié)議是指通信雙方必需遵循的、控制信息交換的規(guī)則的集合，是一套語(yǔ)義和語(yǔ)法規(guī)則，用來(lái)規(guī)定有關(guān)功能部件在通信過(guò)程中的操作，它定義了數(shù)據(jù)發(fā)送和接收工作中必經(jīng)的過(guò)程。協(xié)議規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)中使用的格式、定時(shí)方式、順序和檢錯(cuò)。一般說(shuō)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由語(yǔ)法、語(yǔ)義和同步三個(gè)要素組成。

語(yǔ)法：指數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式，確定通信時(shí)采用的數(shù)據(jù)格式，編碼及信號(hào)電平等。即對(duì)所表達(dá)內(nèi)容的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的一種規(guī)定,也即\怎么講\例如,在傳輸一份數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)數(shù)據(jù)格式,傳輸一封信函的地址格式等。

語(yǔ)義：協(xié)議的語(yǔ)義是指對(duì)構(gòu)成協(xié)議的協(xié)議元素含義的解釋,也即\講什么\不同類(lèi)型的協(xié)議元素規(guī)定了通信雙方所要表達(dá)的不同內(nèi)容(含義).例如,在基本型數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議中規(guī)定,協(xié)議元素SOH的語(yǔ)義表示所傳輸報(bào)文的報(bào)頭開(kāi)始;而協(xié)議元素ETX的語(yǔ)義,則表示正文終止等。

同步:規(guī)定了事件的執(zhí)行順序.例如在雙方通信時(shí)，首先由源站發(fā)送一份數(shù)據(jù)報(bào)文，假使

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目標(biāo)站收到的是正確的報(bào)文，就應(yīng)遵循腳議規(guī)則，利用腳議元素ACK來(lái)回復(fù)對(duì)方，以使源站知道其所發(fā)出的報(bào)文已被正確接收。1.9試分析協(xié)議分層的理由。

答：在設(shè)計(jì)和選擇協(xié)議時(shí)，不僅要考慮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、信息的傳輸量、所采用的傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)存取方式，還要考慮到其效率、價(jià)格和適應(yīng)性等問(wèn)題。因此，協(xié)議的分層可以將繁雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。通信協(xié)議可被分為多個(gè)層次，在每個(gè)層次內(nèi)又可分成若干子層次，協(xié)議各層次有高低之分。每一層和相鄰層有接口，較低層通過(guò)接口向它的上一層提供服務(wù)，但這一服務(wù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上層是屏蔽的。較高層又是在較低層提供的低級(jí)服務(wù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的服務(wù)。

采用層次化方法的優(yōu)點(diǎn)是：各層之間相互獨(dú)立,即不需要知道低層的結(jié)構(gòu),只要知道是通過(guò)層間接口所提供的服務(wù)；靈活性好,是指只要接口不變就不會(huì)因?qū)拥淖兓?甚至是取消該層)而變化；各層采用最適合的技術(shù)實(shí)現(xiàn)而不影響其他層；有利于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化,是由于每層的功能和提供的服務(wù)都已經(jīng)有了確切的說(shuō)明。

1.10OSI參考模型的層次劃分原則是什么？畫(huà)出OSI－RM模型的結(jié)構(gòu)圖，并說(shuō)明各層次的功能。

答：OSI-RM體系結(jié)構(gòu)是一種分層的結(jié)構(gòu)，它遵循協(xié)議分層的原則，具體表達(dá)在：(1)層次不能太多,也不能太少。太多則系統(tǒng)的描述和集成都有困難,太少則會(huì)把不同的功能混雜在同一層次中。

(2)每一層應(yīng)當(dāng)有明確定義的功能,這種功能應(yīng)在完成的操作過(guò)程方面,或者在涉及的技術(shù)方面與其他功能層次有明顯不同,因而類(lèi)似的功能應(yīng)歸人同一層次。

(3)每一層的功能要盡量局部化。這樣,隨著軟硬件技術(shù)的進(jìn)展,層次的協(xié)議可以改變,層次的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以重新設(shè)計(jì),但是不影響相鄰層次的接口和服務(wù)關(guān)系。

(4)考慮數(shù)據(jù)處理的需要。在數(shù)據(jù)處理過(guò)程需要不同的抽象級(jí)(例如,詞法,句法,語(yǔ)義等)的地方設(shè)立單獨(dú)的層次。

(5)每一層只與它的上,下鄰層產(chǎn)生接口,規(guī)定相應(yīng)的業(yè)務(wù).在同一層內(nèi)相應(yīng)子層的接口也適用這一原則。

如下圖,OSI七層模型從下到上分別為物理層(PhysicalLayer),數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer),網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer),傳輸層(TransportLayer),會(huì)話層(SessionLayer),表示層(PresentationLayer)和應(yīng)用層(ApplicationLayer)。各層的功能如下：

物理層：利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間建立、維護(hù)和釋放物理連接，實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸，進(jìn)而為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

數(shù)據(jù)鏈路層：在物理層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上，在通信的實(shí)體間建立數(shù)據(jù)鏈路連接，傳輸以幀(frame)為單位的數(shù)據(jù)包，并采取過(guò)錯(cuò)控制和流量控制的方法，使有過(guò)錯(cuò)的物理線路變成無(wú)過(guò)錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。

網(wǎng)絡(luò)層：控制著通信子網(wǎng)的運(yùn)行，為以分組（packet）為單位的數(shù)據(jù)包通過(guò)通信子網(wǎng)選擇適當(dāng)?shù)穆酚?，并?shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能。

傳輸層:向用戶通過(guò)可靠的端到端(end-to-end)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，實(shí)現(xiàn)為上層屏蔽低層的數(shù)

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據(jù)傳輸問(wèn)題。

會(huì)話層:負(fù)責(zé)維護(hù)通信中兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的會(huì)話連接的建立、維護(hù)和斷開(kāi)，以及數(shù)據(jù)的交換。表示層:用于處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式，主要包括數(shù)據(jù)格式變換、數(shù)據(jù)的加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等功能。

應(yīng)用層:為應(yīng)用程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它包含了各種用戶普通使用的協(xié)議。

11在OSI參考模型中各層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)是什么?

答:（N十1}層實(shí)體通過(guò)訪問(wèn)SAP向(N)層實(shí)體發(fā)送協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)。PDU由兩部分造成，如(N}層PDU的構(gòu)成如圖1.3所;:。一部分為本層用戶的數(shù)據(jù)，記為(N)用戶數(shù)據(jù);另一部分為本層的協(xié)議控制信息，記為(N)PCI(ProtocolControlInformation)。PCI就是前而講到的每一層傳遞過(guò)程中加上的包頭。

圖1.3PDU的組成

12試比較OSI-RM與TCP/IP模型的異同點(diǎn)。

答:它們的一致點(diǎn)主要表達(dá)在:1)都參與層次化模型，TCP/IP與OSI-RM都采用層次化體系結(jié)構(gòu)，都按功能分層。其區(qū)別主要表達(dá)在以下兩方面：1）出發(fā)點(diǎn)不同

OSI-RM是作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)而制定的,不得不兼顧各方,考慮各種狀況,造成OSI-RM相對(duì)比較繁雜,協(xié)議的數(shù)量和繁雜性都遠(yuǎn)高于TCP/IP。早期TCP/IP協(xié)議是為軍用網(wǎng)ARPANET設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu),一開(kāi)始就考慮了一些特別要求,如可用性,殘存性,安全性,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性以及處理瞬間大信息量的能力等。此外,TCP/IP是最早的互聯(lián)協(xié)議,它的發(fā)展順應(yīng)社會(huì)需求,

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來(lái)自實(shí)踐,在實(shí)踐中不斷改進(jìn)與完善,有成熟的產(chǎn)品和市場(chǎng),為人們所廣泛接受。2）對(duì)以下問(wèn)題的處理方法不一致

①對(duì)層次間的關(guān)系。OSI-RM是嚴(yán)格按\層次\關(guān)系處理的,兩個(gè)(N)實(shí)體通信必需通過(guò)下一層的(N—1)實(shí)體,不能越層.而TCP/IP則不同,它允許越層直接使用更低層次所提供的服務(wù)。因此,這種關(guān)系實(shí)際上是\等級(jí)\關(guān)系,這種等級(jí)關(guān)系減少了一些不必要的開(kāi)銷(xiāo),提高了協(xié)議的效率。②對(duì)異構(gòu)網(wǎng)互連問(wèn)題。TCP/IP一開(kāi)始就考慮對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連，并將互連協(xié)議IP單設(shè)一層。但OSI-RM最初只考慮用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)不同系統(tǒng),后來(lái)認(rèn)識(shí)到互聯(lián)協(xié)議的重要性,才在網(wǎng)絡(luò)層中劃出一個(gè)子層來(lái)完成IP任務(wù)。③OSI-RM開(kāi)始只提供面向連接的服務(wù),而TCP/IP一開(kāi)始就將面向連接和無(wú)連接服務(wù)并重,由于無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù),對(duì)互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳送和分組話音通信是很便利的。此外,TCP/IP有較好的網(wǎng)絡(luò)管理功能,而OSI-RM也是到后來(lái)才考慮這個(gè)問(wèn)題。

1.13設(shè)有一個(gè)系統(tǒng)具有n層協(xié)議，其中應(yīng)用進(jìn)程生成長(zhǎng)度為m字節(jié)的數(shù)據(jù)，在每層都加上長(zhǎng)度為h字節(jié)的報(bào)頭，試計(jì)算傳輸報(bào)頭所占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬百分比。

答：若應(yīng)用層數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為m字節(jié)，則每一層加h字節(jié)的報(bào)頭，經(jīng)過(guò)n層后總數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為：m+n×h,

從而，傳輸報(bào)頭所占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬百分比為：nh/(m+n×h)

其次章習(xí)題解答

2.01試給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型并說(shuō)明其主要組成構(gòu)件的作用。答：

信源(源系統(tǒng))信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備傳輸媒體(信道)信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備信宿(目的系統(tǒng))發(fā)送部分傳輸系統(tǒng)接收部分

1）信源和信宿

信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的設(shè)備；信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中，大部分信源和信宿設(shè)備都是計(jì)算機(jī)或其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備(dataterminalequipment，DTE)。

2）信道

信道是通信雙方以傳輸媒體為基礎(chǔ)的傳輸信息的通道，它是建立在通信線路及其附屬設(shè)備(如收發(fā)設(shè)備)上的。該定義似乎與傳輸媒體一樣，但實(shí)際上兩者并不