整理计算机网络第二版课后习题答案吴功宜.docx

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整理计算机网络第二版课后习题答案吴功宜

计算机网络（第二版）清华大学出版社课后习题答案

第一章

1.计算机网络的发展可以划分为几个阶段？

每个阶段各有什么特点？

答：

可以划分为四个阶段：

第一阶段：

20世纪50年代-------面向终端

计算机技术与数据通信技术的研究与发展

第二阶段：

20世纪60年代-------分组交换

ARPANET与分组交换技术的研究与发展

第三阶段：

20世纪70年代-------体系结构

网络体系结构与协议标准化的研究

广域网、局域网与分组交换技术的研究与应用

第四阶段：

20世纪90年代-------Internet

Internet技术的广泛应用

网络计算技术的研究与发展

宽带城域网与接入网技术的研究与发展

网络与信息安全技术的研究与发展

2.按照资源共享的观点定义的计算机网络应具备哪几个主要特征？

答：

建立的主要目的是实现计算机资源的共享；互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立“自治系统”；连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。

3.现代网络结构的特点是什么？

答：

随着微型计算机和局域网的广泛使用，使用大型机与中型机的主机-终端系统的用户减少，现代网络结构已经发生变化。

大量的微型计算机是过局域网连入城域网，而城域网、广域网之间的互联都是通过路由器实现。

4.广域网采用的数据交换技术主要有几种类型？

它们各有什么特点？

答：

数据交换技术主要有两类：

一类是线路交换。

线路交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接；通信过程分为三步：

线路连接，数据传输和线路释放。

优点是通信实时性强，但存在对突发性通信不适应，系统效率低；不具备存储数据的能力，不能平滑通信量；也没有差错控制能力。

还有一类就是存储转发交换。

发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元进入通信子网。

通信子网中的结点是通信控制处理机，负责完成数据单元的接受、差错校验、存储、路由选择和转发功能。

5.网络多媒体传输有哪几个主要的基本特性？

请说明传输连续的音频、视频流所需要的通信带宽。

答：

（1）高传输带宽要求

（2）不同类型的数据对传输的要求不同

（3）传输的连续性与实时性要求

（4）传输的低时延要求

（5）传输的同步要求

（6）网络中的多媒体的多方参与通信的特点

音频流对通信带宽的要求不是很高，一般64Kbps带宽就可以满足需求。

视频流的数据量很大，一般需要压缩才能传输，用H.261压缩后需要64Kbps-2Mbps带宽，而用MPEG1或MPEG2压缩后需要1.5Mbps或6Mbps-20Mbps带宽。

6.你是如何理解“网络计算”概念？

请举出移动计算网络、多媒体网络、网络并行计算、网络计算、存储区域网络与网络分布式计算等方面的几个应用实例。

答：

“网络计算”概念：

用户可以利用网络中丰富的计算、数据、存储、传输等各类资源，来处理一些大型的复杂的问题。

移动计算网络：

无线局域网、远程事务处理。

多媒体网络：

视频点播系统、多媒体会议系统。

网络并行计算：

破译密码、发现素数。

网格计算：

桌面超级计算、智能设备、实时气象数据分析。

存储区域网络：

SSP提供的Internet数据存储服务。

网络分布式计算：

GIMPS（寻找最大的梅森素数）、RC-72（密码破解）、Folding@home（研究蛋白质折叠，误解，聚合及由此引起的相关疾病）其中网络并行计算和网络分布式计算的应用有重叠，比如发现素数，要多台电脑协同计算，所以是并行计算，同时，这些电脑是分布在全世界的，所以又是分布式计算。

第二章

1．请举出生活中的一个例子来说明“协议”的基本含义，并举例说明网络协议

三要素“语法”、“语义”与“时序”的含义与关系。

答：

协议是指两个或两个以上实体为了开展某项活动，经过协商后达成的一致意见。

.网络协议是指为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。

三要素：

语义：

语义是用于解释比特流的每个部分的意义。

它规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作和作出的响应

语法：

语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义。

时序：

时序是对事件实现顺序的详细说明

例如，我们约定星期五中午12点乘车去花溪水库游玩。

这就是一个协议，在这个协议中，“去花溪水库游玩”是协议的语义要素，它说明了要做什么；“乘车”是协议的语法要素，它说明了怎么做；“星期五中午12点”是协议的时序要素，这说明了要什么时候做。

2.计算机网络采用层次结构有什么好处？

计算机网络采用层次结构的模型好处：

1）各层之间相互独立2）灵活性好3）各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层4）易于实现和维护

5）有利于促进标准化。

3.ISO制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么？

答：

网络各结点都有相同的层次；不同结点的同等层具有相同的功能；同一结点内相邻层之间通过接口连接；每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。

4.如何理解OSI参考模型中“OSI环境”的概念？

答：

“OSI环境”即是它描述的范围，从应用层到物理层的7层与通信子网。

5．请描述在OSI参考模型中数据传输的基本过程

答：

OSI环境下数据传输过程：

1）应用进程A的数据传送到应用层时，加上应用层控制报头，组织成应用层

的服务数据单元，然后传输到表示层

2）表示层接收后，加上本层控制报头，组织成表示层的服务数据单元，然

后传输到会话层。

依此类推，数据传输到传输层

3）传输层接收后，加上本层的控制报头，构成了报文，然后传输到网络层

4）网络层接收后，加上本层的控制报头，构成了分组，然后传输到数据链

路层

5）数据链路层接收后，加上本层的控制信息，构成了帧，然后传输到物理

层

6）物理层接收后，以透明比特流的形式通过传输介质传输出去

6．试说明报头在网络数据传输中的作用

答：

报头包含了控制信息，例如序列号，使得该层以下即使没有维护顺序关系，目标机器的对应层也仍然可以按照正确的顺序递交信息，在有的层上，头部还可以包含信息大小、时间和其他控制字段。

7．试比较面向连接服务和无连接服务的异同点

答：

相同点：

（1）两者对实现服务的协议的复杂性与传输的可靠性有很大的影响

（2）在网络数据传输的各层都会涉及这两者的问题

不同点：

（1）面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的3个过程，而无连接服务不需要

（2）面向连接服务在数据传输过程中，各分组不需要携带目的结点的地址，而无连接服务要携带完整的目的结点的地址

（3）面向连接服务传输的收发数据顺序不变，传输可靠性好，但通信效率不高，而无连接服务目的结点接受数据分组可能乱序、重复与丢失的现象，传输可靠性不好，但通信效率较高

8.TCP/IP协议的主要特点是什么？

1）．开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。

2）．独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网络中。

3）．统一的网络地址分配方案，所有网络设备在Internet中都有唯一的地址。

4）．标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

9.请比较OSI参考模型与TCP/IP参考模型的异同点

答：

相同点：

1）都是分层的

2）在同层确定协议栈的概念

3）以传输层为分界，其上层都是传输服务的用户

不同点：

（1）在物理层和数据链路层，TCP/IP未做规定

（2）OSI先有分层模型后有协议规范，不偏向任何特定协议，具有通用性，TCP/IP先有协议后有模型，对非TCP/IP网络并不适用

（3）在通信上，OSI非常重视连接通信，而TCP/IP一开始就重视数据报通信

（4）在网络互联上，OSI提出以标准的公用数据网为主干网，而TCP/IP专门建立了互联网协议IP，用于各种异构网的互联。

10.Internet技术文档主要有哪二种形式？

为什么说RFC文档对从事网络技术

究与开发的技术人员是重要的？

如果需要有关IP协议的RFC791文档，

知道如何去查找吗？

答：

因特网草案和RFC文档；因为RFC文档是从事网络技术研究与开发的技术人员获得技术发展状况与动态重要信息的来源之一；可以输入网址：

http:

//www.ietf.org/rfc.html,然后在提示的位置输入RFC文档的编号791即可，或者可从RFCEditor的站点或全球的几个镜象站点得到。

第三章

1.请举一个例子说明信息、数据与信号之间的关系。

答：

在通信过程中，信息的载体可以是文字、语音、图像或图形，在网络中，为了交换这些信息，就要对其进行编码，而为了传输这些二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示。

2.通过比较说明双绞线、同轴电缆与光缆等三种常用传输介质的特点。

答：

双绞线是三种介质中最常用的一种，它是由规则螺旋结构排列的2根、4根或8根绝缘导线组成；按使用特性分为屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线；按传输特性分为三类线与五类线，还有六类线和七类线。

同轴电缆由内导体、绝缘层、外屏蔽层及外部保护层组成，抗干扰能力强，分为基带同轴电缆与宽带同轴电缆。

光纤是三种介质中传输性能最好、应用前途最广泛的一种，由纤芯、包层和外部保护层组成，分为单模和多模光纤，具有低损耗、宽频带、高速率、低误码率与安全性好的特点。

3.控制字符SYN的ASCII码编码为0010110，请画出SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形。

答：

SYN的ASCII码为0010110，FSK、NRZ、曼码及差分曼码信号如下：

4.对于脉冲编码调制PCM来说，如果要对频率为600HZ的某种语音信号进行采样，传送PCM信号的信道带宽为3kHz，则采样频率f取什么值时，采样的样本就可以包含足够重构语音信号的所有信息。

答：

f≥2×600，即采样频率取大于等于1200Hz，采集的样本就可以包含足够重构的原语言信号的所有信息。

【因为f>=2B,B为带宽，所以f=6kHz。

】【根据奈奎斯特采样定理，当采样频率f>=2B或f>=2fmax时（fmax为信道所能传输的最大频率），采样的样本才可以包含足够重构原语音信号的所有信息，所以有：

f=2*3KHz=6kHz】

5.多路复用技术主要有几种类型？

它们各有什么特点？

答：

有三种类型，包括频分多路复用，波分多路复用和时分多路复用。

频分多路复用的特点是在一条通信线路上设置多个信道，每路信道以不用的载波频率进行调制，各路信道的载波频率互不重叠，就可以同时传输多路信号。

波分多路复用的特点是利用一根光纤载入多路光载波信号，而且在每个信道上各自的频率范围互不重叠。

时分多路复用的特点是以信道传输时间作为分割对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用。

6.同步数字体系SDH发展的背景是什么？

它具有哪几个主要的特点？

答：

在传统的数字传输系统中，设备在运行过程中暴露了许多固有的弱点：

数据传输速率不标准；光设备接口标准不规范；多路复用系统中的同步问题。

随着用户对网络的要求不断变化，现代电信网必须能迅速地为用户提供各种新的通信服务。

在此背景下，就必须去克服以前所面对的问题，从而建立了SDH体系。

主要特点：

1、STM-1统一了T1与E1载波两大不同的数字速率体系，使数字信号在传输过程中不再需要转换标准，真正实现了数字传输体制上的国际标准；2、SDH网兼容光纤分布式数据接口FDDI、分布队列双总线DQDB以及ATM信元；3、SDH采用同步复用方式，各种不同等级的码流在帧结构负荷内的排列有规律，而净荷与网络是同步的，因此只需利用软件即可使高速信号一次直接分离出低速复用的支路信号，降低了复用设备的复杂性；4、SDH帧结构的网络管理字节增强了网络管理能力，同时通过将网络管理功能分配到网络组成单元，可以实现分布式传输网络的管理；5、标准的开放型光接口可以在光缆上实现不同公司光接口设备的互连，这样就有效降低了组网成本。

第四章

1.在物理线路上传输比特流过程中出现差错的主要原因是什么？

差错类型有哪两种，都有什么特点？

答：

在物理线路上传输过程中出现差错是不可避免的，由于在通信信道存在着噪音，因此数据信号通过通信信道到达信宿时，接收信号必然是数据信号与噪音信号电平的叠加，如果噪音对信号叠加的结果在电平判决时引起错误，就会产生差错。

差错的类型主要有两类：

随机差错，是由热噪音引起的；

突发差错，是由冲击噪音引起的。

2.为什么说误码率是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率？

答:

因为对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制位，需要折合成二进制位来计算，所以误码率实指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率。

3.检错码与纠错码的主要区别是什么？

循环冗余编码CRC属于检错吗还是纠错码？

答：

检错吗所带的冗余信息不多，只能检测出错误；纠错码不但可以检测出错误，而且可以改正错误。

循环冗余码属于检错码。

4.某个数据通信系统采用CRC检验方式，并且生成多项式G（x）的二进制比特序列为11001，目的结点接收到的二进制比特序列为110111001（含CRC检验码），请判断传输过程中是否出现了差错？

为什么？

答：

出现了差错，因为结点接收到的二进制比特序列不能被生成多项式的二进制比特序列整除。

用多项式去除接收序列的二进制比特序列，如下

___10011

11001）110111001

11001

10100

11001

11011

11001

10

结果不为0，所以传输过程中出现了差错。

5.数据链路控制对于保证数据传输的正确性非常重要。

数据链路控制主要有哪些功能？

答：

主要有链路管理、帧同步、流量控制、差错控制、透明传输、寻址。

6.数据链路服务功能主要可以分为哪三类？

试比较它们的区别。

答：

主要分为面向连接确认、无连接确认和无连接不确认。

无连接不确认是指源计算机向目标计算机发送的帧，目标计算机不对这些帧进行确认，就是之前无需建立逻辑连接，之后也不用解释。

因为传输过程中会出现帧丢失，所以数据链路层不会检测到这些丢失的帧，也不会恢复这些丢失的帧。

无连接确认是指源计算机在发送帧之前要对帧进行编号，目的计算机要对这些帧进行确认。

如果在规定时间内源计算机没有收到数据帧的确认，那么它就会重发帧。

面向连接确认是指在在传输之前需要建立一个连接，对要求发送的帧也需要进行编号，数据链路层保证每一个帧都能够确认。

这种服务类型存在三个阶段：

数据链路建立、数据传输、数据链路释放。

7.面向比特型数据链路层协议的优点主要有哪几点？

答：

以比特作为传输控制信息的基本单元，数据帧与控制帧格式相同；传输透明性好；可以连续发送，传输效率高。

8.在数据帧的传输过程中，为什么要采用0比特插入/删除？

试说明它的基本原理。

答：

由于规定了一个特定字符作为标志字段F，传输帧的比特序列中就不能出现于标志字段F相同的比特序列，否则就会出现判断错误。

在传输时，在两个标志字段为F之间的比特序列中，如果检验到有连续5个1，不管它后面的比特位是0或1，都增加一个0比特位；那么在接收过程中，在2个标志字段为F之间的比特序列中检查出连续的5个1之后就删除一个0。

9.如果在测试一个实际远程通信系统时，一次连续检测4000B的数据未发现错误，我们能否说这个系统的误码率未0？

为什么？

答：

不能。

因为连续测试4000B的数据时可能发现没有错误，但如果测试的二进制位数比4000B时，就可能出现错误，那这个系统的误码率就不是为0了。

10.试说明PPP协议的应用范围和帧结构方面的特点。

答：

PPP协议可以用于拨号电话线上，在路由器之间的专用线路上也有应用；它解决了SLIP协议一些固有的效率问题，也支持异步传输链路与同步传输链路，还支持IP协议及其他网络层协议。

PPP协议数据帧分为三种类型：

PPP信息帧、PPP链路控制LCP帧和PPP网络控制NCP帧。

第五章

1.局域网基本拓扑构型主要分为哪三类？

他们都有哪些优点和缺点？

答：

局域网的网络拓扑结构主要分为总线型、环状与星状三种类型。

1）总线型局域网的主要特点有：

（1）所有结点都通过网卡连接到作为公共传输介质的总线上。

（2）总线通常采用双绞线或同轴电缆作为传输介质。

（3）所有结点都可以通过总线发送或增收数据，但是一段时间只允许一个结点通过总线发送数据。

当一个结点以“广播”方式发送数据时，其它结点只能以收听方式接收数据。

（4）由于总线作为公共传输介质为多个结点共享，就可能出现同一时刻有两个或两个以上的结点通过总线发送数据的情况，因此会出现冲突而造成传输失败。

（5）在总线型局域网实现技术中，必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。

2）环状拓扑结构主要特点有：

（1）结点之间通过网卡利用点对点线路连接构成闭合回的环，环中数据沿着一个方向绕环逐站传输。

（2）多个结点共享一条环通路，为了确定坏中结点什么时候可以传送数据，同样需要介质访问控制。

因此环状拓扑实现技术也需要解决介质访问控制问题。

（3）与总线型拓扑一样，环状拓扑一般采用某种分布式控制方法，环中每个结点都要执行发送与接收的控制逻辑。

3）星状拓扑结构的主要特点有：

（1）交换局域网的中心结点是局域网交换机。

在典型的交换局域网中，结点可能通过点对点线路与局域网交换机连接。

（2）局域网交换机可以在多对结点之间建立并发连接。

2.局域网从介质访问控制方法的角度可以分为哪两类？

它们的主要特点是什么？

答：

局域网介质访问控制方法的角度可以分为共享式局域网和交换式局域网。

共享式以太网最大的问题是采用CSMA/CD介质访问控制方式，通过集线器级联或堆叠后形成的网络仍是属于同一个冲突域。

在同一个冲突域中，任一时刻只允许一个站点发送数据，每一次的传送都会占用整个传输介质。

传输介质是共享的，所有站点平分带宽。

交换式以太网是在10Base-T和100Base-TX双绞线基础上发展起来的一种高速网络，它的关键设备是交换机（Switch）。

交换机是一种特殊的网桥，它的一个端口是一个冲突域。

全双工以太网使用的网卡、交换机等都需要使用全双工网络设备。

通信时，每个节点在发送数据的同时能接收数据。

它们的主要区别如下：

1）信道类型不同交换式以太网和全双工以太网中，站点和站点之间的连接方式是点对点连接，是一个并行处理系统，它为每个站点提供一条交换通道，某个站点发送数据时，交换机只将帧发送到目标站点所连接的相应端口；而共享式以太网中站点和站点之间的连接方式是广播式的共享方式，任一时刻只允许一个站点发送数据，而且发送的数据全网中所有站点都能收到。

2）带宽的区别共享式以太网所有站点共享带宽，每个站点的实际带宽是站点数除集线器的理论带宽或传输速率。

在交换式以太网中，理论上能把连接有N个设备的网络提高到N倍于交换机速率的带宽。

例如，在一个24口100Mbps交换机组成的交换式以太网中，因为每个端口都提供100Mbps的专有速率，则该交换机的最大数据流通量为24×100Mbps。

全双工以太网的带宽是交换式以太网带宽的两倍。

3）通信方式的区别

因为共享式以太网是共享信道模式，所以只能以半双式通信方式进行传输数据，而交换式以太网是允许并发传输，因此允许使用全双工通信方式，其性能也远远超过共享式以太网。

4）拓扑结构不同

共享式以太网物理拓扑结构是星型，而逻辑上仍中总线拓扑结构。

交换式以太网和全双工以太网的物理拓扑和逻辑拓扑结构是一致的，都是星型结构。

3.试说明IEEE802.3标准与10Base-T、100Base-T、1000Base-T标准之间的关系。

答：

IEEE802.3定义CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层标准，它适用于10Base-T的以太网；IEEE802.3u标准在LLC子层使用IEEE802.2标准，在MAC子层使用CSMA/CD方法，只是在物理层做了一些必要的调整，定义了新的物理层标准，它适用于100Base-T的以太网；IEEE802.3z是吉比特以太网标准，适用于1000Base-T的以太网。

4.试结合Ethernet帧结构，分析CSMA/CD的发送与接收工作流程。

答：

在Ethernet中，一个结点一旦成功利用总线发送数据帧，则其它结点都应该处于接收状态。

当结点入网并启动接收后就处于接收状态。

所以结点只要不发送数据，就应该处于接收状态。

当某个结点完成一帧数据接收后，首先要判断接收的帧的长度，这时由于IEEE802.3协议规定了帧的最小长度。

如果接收帧长度小于规定的最小长度，则表明冲突发生，应该丢弃该帧，结点重新进入等待接收状态。

如果没有发生冲突，则结点完成一帧接收后，首先需要检查帧的目的地址。

如果目的地址为单一结点的物理地址，并且是本结点地址，则接收该帧。

如果目的地址是组地址，而接收结点属于该组，则接收该帧。

如果目的地址是广播地址，也接收该帧。

如果目的地址不符，则丢弃该帧。

接收结点进行地址匹配后，如果确认是应该接收的帧，下一步则进行CRC校验。

如果CRC校验正确，则进一步难测LLC数据长度是否正确。

如果CRC校验正确，但是LLC数据长度不对，则报告“帧长度错”并进入结束状态。

如果CRC校验与LLC都正确，则将帧中LLC数据送LLC子层，报告“成功接收”并进入结束状态。

如果帧校验中发现错误，则首先判断接收帧是不是8位的整数倍。

如果帧的长度是8的整数倍，则表明传输过程中没有发生比特丢失或对错位，则记录“帧校验错”并进入结束状态；如果帧长度不是8位的整数倍，则报告“帧比特位错”并进入结束状态。

Ethernet协议将接收出错分为帧校验错、帧长度错与帧比特位错等三种，并向高层报告错误类型。

5.为了解决网络规模和网络性能之间的矛盾，针对传统的共享介质局域网存在的问题，人们提出了哪3种改善局域网性能的基本方法？

答：

为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾，人们提出了如下三种解决方案：

（1）将Ethernet的数据传输速度从10Mbps提高到100Mbps，甚至更高到1Gbps、10Gbps。

（2）将一个大型局域网划分成多个由路由或网桥互联的子网。

（3）将共享介质访问方式改为交换方式。

6.试说明局域网交换机的基本工作原理。

答：

局域网中的计算机通过网线直接连接到交换机的端口上，或者几台计算机通过集线器共同连接到交换机的某个端口上。

当源计算机向目的计算机发送数据时，交换机通过地址映射表查找源计算机和目的计算机对应的端口号，如果映射表中没有找到目标计算机和它对应的端口号，交换机将向除源计算机对应的端口号外所有的端口号发送该数据；如果目标地址和源计算机的端口号相同，交错换机将丢弃该数据；如果源计算机和目标计算机的端口号不同，交换机将通过目标计算机对应的端口号向目标计算机发送该数据。

7.试说明虚拟局域网4种基本的组网方法。

答：

从虚拟局域网成员定义方法上，虚拟局域网通常有四种：

（1）用交换机的端口号定义虚拟局域网

（2）用MAC地址定义虚拟局域网

（3）用网络层地址定义虚拟局域网

（4）IP广播组虚拟局域网

8.虚拟局域网在组网方式上可以分成哪4种基本类型？

它们的特点是什么？

答：

虚拟局域网有如下四种基本类型：

（1）用交换机端口号定义虚拟局域网：

当用户从一个端口移动到另一个端口时，网络管理员必须对虚拟局域网成员进行重新配置。

（2）用MAC地址定义虚拟局域网：

允许结点移动到网络的其他物理网段。

（3）用网络层地址定义局域网：

这种方法允许按照