计算机网络应用技术部分答案.doc

第一章 作业参考答案
1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？
答： 连通性和共享
1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？
答：按范围：（1）广域网WAN：远程、高速、是Internet的核心网。
（2）城域网：城市范围，链接多个局域网。
（3）局域网：校园、企业、机关、社区。
按用户：公用网：面向公共营运。专用网：面向特定机构。
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：线路交换时延：kd+x/b+s, 分组交换时延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)
其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟，当s>(k-1)*(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大。
1-11 在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b(b/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大？（提示：参考图1-12的分组交换部分，观察总的时延是由哪几部分组成。）
答：总时延D表达式，分组交换时延为：D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b
D对p求导后，令其值等于0，求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5
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。
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，发送时延往往大于传播时延。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。
1-19长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，需加上20字节的TCP首部。再交给网络层传送，需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部工18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？
解：（1）100/（100+20+20+18）=63.3%
（2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%
1-20网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。
答：从以下两个方面回答。
（1）分层可将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。
（2）分层的好处：P26

1-24论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。
TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。但最下面的网络接口层并没有具体内容，因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种五层协议的体系结构，即应用层、传输层、网际层、数据链路层和物理层 。
各层的功能如下：
应用层：为用户的应用进程提供服务。提供一组常用的应用程序给用户，应用程序和传输层协议相配合，完成发送或接收数据。
传输层：解决的是“端到端”的通信问题。它的功能是使源端和目的端主机上的对等实体可以进行会话。传输层定义了两个端到端的协议。第一个是传输控制协议TCP，第二个协议是用户数据报协议UDP。
网络层：负责点到点之间通信联系的建立、维护和结束。通过路径选择、流量、差错、顺序、进/出路由等控制，将数据从物理连接的一端传送到另一端。
物理层：利用传输媒体为数据链路层提供物理连接，主要功能是在物理介质上传输二进制数据比特流。提供为建立、维护和拆除物理连接所需的机械、电气和规程方面的特性。如传输媒体的类型、电缆插头及各引脚如何连接等。
第二章 作业参考答案
2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？
（1）物理层要解决的主要问题：
①物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本层的协议与服务。
②给数据链路层在一条物理的传输媒体上提供传送和接收比特流的能力。为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。
③在两个相邻设备之间唯一地标识数据链路。
（2）物理层的主要特点：
①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，物理层的协议相当复杂。
2-05物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？
答：（1）机械特性：指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
（4）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-08 假定要用3kHz贷款的电话信道传送64kb/s的数据（无差错传输），试问这个信道应该具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示），这个结果说明什么问题？
答：由香农公式C=Wlog2（1+S/N）
其中 W=3khz，C=64kb/s
可以计算出（用比值）：S/N=2642244.95
用分贝表示为：10log10（S/N）＝64.22dB
此结果说明：即使在无差错传输电话信道上要达到64kb/s的数据速率，对信噪比要求也很高。
2-10 常用的传输媒体有哪几种？各有何特点？
答：常见的传输媒体有以下几种：
1.双绞线
特点：①可以传输模拟信号和数字信号；②双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高；③但因为其价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。
2.同轴电缆
特点：①在局域网发展初期被广泛采用；
②具有很好的抗干扰性能。
3.光导纤维
优点：传输损耗小，可实现长距离传输；直径小、质量轻；传播速率高、通信容量大；抗雷电和电磁干扰性能好，保密性好、误码率低。
缺点：光电接口的价格较昂贵；两根光纤连接需要专用设备。
目前，光纤被广泛用于铺设主干通信线路。
4.无线电微波通信
无线电微波通信分为地面微波接力通信和卫星通信。
特点见：P4546
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：信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上，以共享信道资源。在一条传输介质上传输多个信号，提高线路的利用率，降低网络的成本。
常用的信道复用技术有：频分复用、时分复用、波分复用和码分复用等。
第三章 作业参考答案
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： 网络适配器用来实现物理层和数据链路层的功能，主要包括对数据进行串/并传输转换；对数据进行缓存；实现以太网协议。同时能够实现帧的传送和接收，对帧进行封装等。
网络适配器工作在物理层和数据链路层。
3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？
答：封装成帧是实现分组交换的前提，采用帧定界的方式，使收方能从收到的比特流中准确地区分出一个帧的开始和结束在什么地方；
透明传输使得不管所传数据是什么样的比特组合，都必须能够在链路上传送，具体说就是解决二进制比特流中出现与帧定界符相同的位流问题；
差错控制主要包括差错检测和差错纠正，旨在降低传输的比特差错率，因此也必须解决。
3-07 要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P（X）=X4+X+1。试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？
答：（1）因为P(x)=x4+x+1，所以p=10011。n比p少一位，所以n=4
采用CRC校验时，被除数是：11010110110000，除数是：10011，得余数1110。
即添加数据后面的余数（检验序列）是1110。
（2）若数据在传输过程中最后一个1变成了0，即11010110101110除以10011，得余数为011，不为0，接收端可以发现差错。
（3）若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，即11010110001110除以10011，得余数为101，不为0，接收端可以发现差错。
（4）出现以上两种情况，由于接收端均发现错误，丢弃相应的帧，而CRC校验方法没有对应的重传机制，所以，在数据链路层的传输是不可靠的。
3-14常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？现在最流行的是哪种结构？为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？
答：常用的局域网的网络拓扑有（1）总线网 （2）星形网 （3）环形网 （4）树形网。
现在最流行的是星形网。
早期的以太网将多个计算机连接到一根总线上，当初认为这种连接方法既简单又可靠，在早期人们认为：有源器件不可靠，无源的总线结构更加可靠，所以，早期的以太网选择了总线结构。
但是实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，后期出现的集线器采用专用的ASIC芯片，一方面可以将星形结构做得非常可靠。另一方面，使用双绞线的以太网价格便宜、使用方便，因此现在的以太网一般都是用星形结构。

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码元/秒。
3-22 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：以太网把基本退避时间（即争用期）定为：51.2微秒。
所以，对于10Mb/s的以太网，其争用期为51.2微秒，若r=100，则该站的等待时间是：51.2微秒*100=5.12毫秒
对于100Mb/s的以太网，其争用期为51.2微秒/10=5.12微秒，若r=100，则该站的等待时间是：5.12微秒*100=512微秒。
3-27 假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网络？
答：集线器是物理层设备，模拟了总线这一共享传输媒体；交换机为数据链路层设备，其实质是一个多端口的网桥，为连接的主机提供独占传输媒体的带宽。
局域网与因特网一般是通过路由器连接的，当局域网与因特网之间的通信占主要时，局域网使用交换机互连可使每个主机独占网络出口带宽，所以，以太网交换机用在这样的以太网，其20%通信量在本局域网内，而80%的通信量到因特网。
3-29 10Mb/s以太网升级到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s时，都需要解决哪些技术问题？为什么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手，并使自己的应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网？
答：需要解决的技术问题主要是：在数据发送率提高时使参数a保持不变（或保持为较小的值）。
由公式 ，L为帧长，C为数据发送速率。若要保持a不变，C提高10倍，可以将L增大10倍，也可以将网络电缆长度减少10倍（使减少10倍）。
淘汰竞争对手的原因：
（1）以太网是一种经过实践证明成熟的技术，用户原意使用；
（2）以太网价格便宜，易于安装、使用；
（3）提供不同的传输速率，可满足不同的需求。
3-32 图3-35表示有五个站点分别连接在三个局域网上，并且用网桥B1和B2连接起来。每一个网桥都有两个接口（1和2）。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧：A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A。试把有关数据填写在表3-2中。
答：
发送的帧
B1的转发表
B2的转发表
B1的处理
（转发？丢弃？登记？）
B2的处理
（转发？丢弃？登记？）
站地址
端口
站地址
端口
AàE
A
1
A
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
CàB
C
2
C
1
转发，写入转发表
写入转发表，丢弃不转发
DàC
D
2
D
2
写入转发表，丢弃不转发
转发，写入转发表
BàA
B
1

写入转发表，丢弃不转发
接收不到这个帧

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