计算机网络第一二次作业参考答案.doc

计算机网络作业参考答案
——第一次作业
1-02 简述分组交换的要点。
答：1）报文分组，加首部
2）经路由器储存转发
3）在目的地合并

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）在效率上，报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传突发性数据时可提高整个网络的信道利用率；而电路交换需要预先分配固定的带宽，没有数据传输的空隙，信道处于空闲，浪费资源。
2）在灵活性上，报文交换和分组交换可独立选择路由；而电路交换一旦连接建立，其传输路径是固定的，若线路受损，则通信断开
3）在时延上，电路交换一旦连接建立后，后续数据的传输不需要在中间结点上停留，不存在处理时延，仅存在传播时延；而报文交换和分组交换虽然不需要连接建立的过程，但由于其采用存储-转发的方式，在中间结点要耗费一定的处理时延。
4）在可靠性上，分组交换具有完善的网络协议，分布式的多路由的分组交换网具有更好的生存性。
5）在适用性上，电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。分组交换适用于计算机类的突发性数据。
总的来说，分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

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%

1-24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。
答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种原理体系结构。各层的主要功能：
物理层 物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞
线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0层。）物理层还要确定连接电
缆插头的定义及连接法。
数据链路层 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame
）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。
网络层 网络层的任务就是要选择合适的路由，使 发送站的运输层所传下来的分组能够
正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。
运输层 运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。
应用层 应用层直接为用户的应用进程提供服务。

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1
S•B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B发送0
S•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

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：作二进制除法，1101011011 0000 % 10011 得余数1110 ，添加的检验序列是1110.
作二进制除法，两种错误均可发现，仅仅采用了CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。

3-08要发送的数据为101110。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：作二进制除法，101110 000 % 1001 添加在数据后面的余数是011

3-18试说明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。
答：10BASE-T中的“10”表示信号在电缆上的传输速率为10MB/s，“BASE”表示电缆上
的信号是基带信号，“T”代表双绞线星形网，但10BASE-T的通信距离稍短，每个站到
集线器的距离不超过100m。

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=5为微秒，来回路程传播时间为10微秒，
为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10微秒，以Gb/s速率工作，10
微秒可以发送的比特数等于10*10-6*109=10000,因此，最短帧是10000位或1250字
节长

补充作业：
1. 集线器和交换机各自的工作原理
集线器>-------集线器也叫Hub工作在物理层（最底层），没有相匹配的软件系统，是纯硬件设备。集线器主要用来连接计算机等网络终端。

集线器为共享式带宽，连接在集线器上的任何一个设备发送数据时，其他所有设备必须等待，此设备享有全部带宽，通讯完毕，再由其他设备使用带宽。正因此，集线器连接了一个冲突域的网络。所有设备相互交替使用，就好象大家一起过一根独木桥一样。

集线器不能判断数据包的目的地和类型，所以如果是广播数据包也依然转发，而且所有设备发出数据以广播方式发送到每个接口，这样集线器也连接了一个广播域的网络。

<交换机>-------交换机Switch，工作在数据链路层（第二层），稍微高端一点的交换机都有一个操作系统来支持。和集线器一样主要用于连接计算机等网络终端设备。

交换机比集线器更加先进，允许连接在交换机上的设备并行通讯，好比高速公路上的汽车并行行使一般，设备间通讯不会再发生冲突，因此交换机打破了冲突域，交换机每个接口是一个冲突域，不会与其他接口发生通讯冲突。并且有系统的交换机可以记录MAC地址表，发送的数据不会再以广播方式发送到每个接口，而是直接到达目的接口，节省了接口带宽。
但是交换机和集线器一样不能判断广播数据包，会把广播发送到全部接口，所以交换机和集线器一样连接了一个广播域网络。高端一点的交换机不仅可以记录MAC地址表，还可以划分VLAN（虚拟局域网）来隔离广播，但是VLAN间也同样不能通讯。要使VLAN间能够通讯，必须有三层设备介入。

2.集线器和交换机有什么区别？对冲突域和广播域有什么影响
以太网交换机和集线器的区别见下表：（仅作参考）

以太网交换机
集线器
所处层次
数据链路层
物理层
转发方式
存储转发或直通方式
直接转发
工作原理
根据MAC帧中的目的MAC地址，查MAC表确定转发端口
收到一个比特就往其它所有端口转发
对冲突域的影响
可以分隔
不能分隔
对广播域的影响
不能分隔，除非设置VLAN
不能分隔
连接的网络类型
可以连接不同类型、不同速率的LAN
只能连接相同类型、相同速率的LAN

集线器：纯硬件、用于连接网络终端、不能打破冲突域和广播域。
交换机：拥有软件系统、用于连接网络终端、能够打破冲突域，但是不能分割广播域。