1、计算机网络谢希仁第四版答案计算机网络谢希仁第四版答案【篇一：计算机网络第四版习题详细答案】教材 计算机网络谢希仁编著 第一章 概述 习题1-01 计算机网络的发展可划分为几个阶段?每个阶段各有何特点? 答: 计算机网络的发展过程大致经历了四个阶段。 第一阶段：(20世纪60年代)以单个计算机为中心的面向终端的计算机网络系统。这种网络系统是以批处理信息为主要目的。它的缺点是：如果计算机的负荷较重，会导致系统响应时间过长；单机系统的可靠性一般较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网络系统的瘫痪。 第二阶段：(20世纪70年代)以分组交换网为中心的多主机互连的计算机网络系统。为了克服第一代计算机网络的
2、缺点，提高网络的可靠性和可用性，人们开始研究如何将多台计算机相互连接的方法。人们首先借鉴了电信部门的电路交换的思想。所谓“交换”，从通信资源的分配角度来看，就是由交换设备动态地分配传输线路资源或信道带宽所采用的一种技术。电话交换机采用的交换技术是电路交换(或线路交换)，它的主要特点是： 在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路或信道带宽，即采用的是静态分配策略； 通信双方建立的通路中任何一点出现了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立连接，方可继续，这对十分紧急而重要的通信是不利的。显然，这种交换技术适应模拟信号的数据传输。然而在计算机网络中还可以传输数字信号。数字信号通信与模拟信号通信的本质区
3、别在于数字信号的离散性和可存储性。这些特性使得它在数据传输过程中不仅可以间断分时发送，而且可以进行再加工、再处理。 计算机数据的产生往往是“突发式”的，比如当用户用键盘输入数据和编辑文件时，或计算机正在进行处理而未得出结果时，通信线路资源实际上是空闲的，从而造成通信线路资源的极大浪费。据统计，在计算机间的数据通信中，用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同，采用电路交换就很难相互通信。为此，必须寻找出一种新的适应计算机通信的交换技术。1964年，巴兰(baran)在美国兰德(rand)公司“论分布式通信”的研究报告中提出了存储转发(stor
4、e and forward)的概念。1962 1965年，美国国防部的高级研究计划署(advanced research projects agency，arpa)和英国的国家物理实验室(national physics laboratory，npl)都在对新型的计算机通信技术进行研究。英国npl的戴维德(david)于1966年首次提出了“分组”(packet)这一概念。1969年12月，美国的分组交换网网络中传送的信息被划分成分组(packet)，该网称为分组交换网arpanet(当时仅有4个交换点投入运行)。arpanet的成功，标志着计算机网络的发展进入了一个新纪元。现在大家都公认ar
5、panet为分组交换网之父，并将分组交换网的出现作为现代电信时代的开始。 分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成，每一结点就是一个小型计算机。它的工作机理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上一些控制信息(即首部)，包括诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组，而不是整个的长报文，且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理，这就使得分组的转发速度非常快。由此可见，通信与计算机的相互结合，不仅为计算机之间的
6、数据传递和交换提供了必要的手段，而且也大大提高了通信网络的各种性能。由此可见，采用存储转发的分组交换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。值得说明的是，分组交换技术所采用的存储转发原理并不是一个全新的概念，它是借鉴了电报通信中基于存储转发原理的报文交换的思想。它们的关键区别在于通信对象发生了变化。基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的协议；而基于报文交换的电信通信则是完成人与人之间的通信，因而双方之间的通信规则不必如此严格定义。所以，分组交换尽管采用了古老的交换思想，但实际上已变成了一种崭新的交换技术
7、。表1-1列出了分组交换网的主要优点。与电路交换相比，分组交换的不足之处是： 每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得每一分组的传输延时长短不一。因此，它不适用于一些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传输； 由于每一分组都额外附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量； 分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。尽管如此，分组交换技术的出现，
8、不仅大大推动了当时的计算机网络技术的发展，而且也是现代计算机网络技术发展的重要基础。 第三阶段：(20世纪80年代)具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络。局域网络系统日渐成熟。随着计算机网络的普及和应用推广，越来越多的用户都希望将自己的计算机连网。然而实现不同系列、不同品牌的计算机互连，显然并不是一件容易的事情。因为相互通信的计算机必须高度协调工作，而这种协调是相当复杂的。为了降低网络设计的复杂性，早在当初设计arpanet时，就有专家提出了层次模型。分层设计的基本思想就是将庞大而复杂的问题转换为若干个较小的子问题进行分析和研究。随着arpanet的建立，各个国家甚至大公司都
9、建立了自己的网络体系结构，如ibm公司研制的分层网络体系结构sna(system network architecture)，dec公司开发的网络体系结构dns(digital network architecture)。这些网络体系结构的出现，使得一个公司生产的各种类型的计算机和网络设备可以非常方便地进行互连。但是，由于各个网络体系结构都不相同，协议也不一致，使得不同系列、不同公司的计算机网络难以实现互联。这为全球网络的互连、互通带来了困难。 20世纪80年代开始，人们着手寻找统一的网络体系结构和协议的途径。国际标准化组织iso(international standard organiza
10、tion)于1977年成立了专门机构研究该问题，并于1984年正式颁布了开放系统互连参考模型osi-rm(open systems interconnection reference model，简称osi)。所谓“开放”，就是指只要遵循osi标准模型的任何系统，不论位于何地，都可以进行互连、互通。这一点非常像世界范围的电话和邮政系统。这里的“开放系统”，是指在实际网络系统中与互连有关的各个部分。它也是对当时各个封闭的网络系统而言的。 在计算机网络发展的进程中，另一个重要的里程碑就是出现了局域网络。局域网可使得一个单位或一个校园的微型计算机互连在一起，互相交换信息和共享资源。由于局域网的距离范
11、围有限、连网的拓扑结构规范、协议简单，使得局域网连网容易，传输速率高，使用方便，价格也便宜。所以很受广大用户的青睐。因此，局域网在20世纪80年代得到了很大的发展，尤其是1980年2月份美国电气和电子工程师学会组织颁布的ieee802系列的标准，对局域网的发展和普及起到了巨大的推动作用。服务，如远程教育、远程医疗、高性能的全球通信、环境监测和预报等，ngii计划将使用超高速全光网络，能实现更快速的交换和路径选择；保证网络信息的可靠性和安全性。 习题1-02 试简述分组交换的要点。 答：采用存储转发的分组交换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。 它的工作机
12、理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上一些控制信息(即首部)，包括诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组，而不是整个的长报文，且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理，这就使得分组的转发速度非常快。 分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成，每一结点就是一个小型计算机。 基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的协议； 分组交换网的主要优点： 1、高
13、效。在分组传输的过程中动态分配传输带宽。2、灵活。每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据做必要的处理。3、迅速。以分组作为传送单位，在每个结点存储转发，网络使用高速链路。4、可靠。完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。 电路交换相比，分组交换的不足之处是： 每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得每一分组的传输延时长短不一。因此，它不适用于一些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传输； 由于每一分组都额外附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量； 分组交换网中的每一
14、节点需要更多地参与对信息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。 习题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：电路交换，它的主要特点是： 在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路或信道带宽，即采用的是静态分配策略； 通信双方建立的通路中任何一点出现了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立连接，方可继续，这对十分紧急而重要的通信是不利的。显然，这种交换技术适应模拟信号的数据传输。然而在计算机网络中还可以传输数字信号。数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性
15、和可存储性。这些特性使得它在数据传输过程中不仅可以间断分时发送，而且可以进行再加工、再处理。 计算机数据的产生往往是“突发式”的，比如当用户用键盘输入数据和编辑文件时，或计算机正在进行处理而未得出结果时，通信线路资源实际上是空闲的，从而造成通信线路资源的极大浪费。据统计，在计算机间的数据通信中，用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同，采用电路交换就很难相互通信。 分组交换具有高效、灵活、可靠等优点。但传输时延较电路交换要大，不适用于实时数据业务的传输。 报文交换传输时延最大。 习题1-07 计算机网络可从哪几个方面进行分类？ 答：1、按交
16、换方式：有电路交换、报文交换、分组交换、帧中继交换、信元交换等。 2、按拓扑结构：有集中式网络、分散式网络、分布式网络。其中，集中式网络的特点是网络信息流必须经过中央处理机或网络交换节点(如星形拓扑结构)；分布式网络的特点是任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连(如网状形拓扑结构)，是主干网常采用的一种结构；分散式网络实际上是星形网和网状形网的混合网。3、按作用范围：有广域网(wan)、局域网(lan)、城域网(man)。其中，广域网的作用范围为几十至几千公里，又称为远程网；局域网的作用范围常限制在一个单位或一个校园(1 km)内，但数据传输速率高(10 mb/s以上)；城域网常介于广域网和
17、局域网之间，局限在一个城市(550 km)内。4按使用范围：有公用网和专用网。其中，公用网都是由国家的电信部门建造和控制管理的；专用网是某个单位或部门为本系统的特定业务需要而建造的，不对单位或部门以外的人员开放。 习题1-09 计算机网络由哪几部分组成？ 答：一个计算机网络应当有三个主要的组成部分： （1） 若干个主机，它们向各用户提供服务； （2） 一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成； （3） 一系列的协议。这些协议是为在主机之间或主机和子网之间的通信而用的。 习题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)。从源站到目的站共经
18、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？ 解：采用电路交换：端到端时延：tc?s?xb?kd p b?x b?kd， 采用分组交换：端到端时延：tp?(k?1) 这里假定x?p，即不考虑报文分割成分组后的零头。 欲使tp?tc，必须满足(k?1)pb?s 习题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
19、小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b（bit/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？ 答：分组个数x/p， 传输的总比特数：(p+h)x/p 源发送时延：(p+h)x/pb 最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：(k-1)(p+h)/b 总发送时延d=源发送时延+中间发送时延 d=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b 令其对p的导数等于0，求极值 p=习题1-13 面向连接服务与无连接报务各自的特点是什么？ 答：所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接服务是在数据
20、交换之前，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应终止这个连接。 面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。在传送数据时按序传送的。因面面向连接服务提供可靠的数据传输服务。在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预留。这些资源在数据传输时动态地进行分配。 无连接服务的另一特征是它不需要通信的两个实体同时期是活跃的（即处于激活态）。当发送端有实体正在进行发送时，它才是活跃的。这时接收端的实体并不一定必须是活跃的。只有当接收端的实体正在进行接收时，它才必须是活跃的。无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速。但无连接服务不能防止报文的
21、丢失、重复或失序。无连接服务特别适合于传送少量零星的报文。 习题1-14 协议与服务有何区别？有何关系？ 答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成： （1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。 （2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 （3）同步：即事件实现顺序的详细说明。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。 协议和服务的概念的区分： 1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法
22、看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。 2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在osi中称为服务原语。 习题1-15 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？ 答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成： （1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。 （2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 （3）同步：即事件实现顺序的详细说明。 习题1-16 试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各
23、层的主要功能。 答：所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了osi七层模型和tcp/ip的四层模型而得到的五层模型。五层协议的体系结构见图1-1所示。图1-1五层协议的体系结构 各层的主要功能： （1）应用层 4 3 2 应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent),来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。 (2）运输层 数任务是负责主机中两个进程间的通信。 因特网的运输层可使用两种不同的协议。即面向连接的传输控制协议tcp和无连接的用户数
24、据报协议udp。 面向连接的服务能够提供可靠的交付。 无连接服务则不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery. (3)网络层【篇二：计算机网络(第四版谢希仁编著)课后习题答案】txt计算机网络课后习题答案 （第四版） 谢希仁 编著 2006-12-28 第一章 概述（p19） 1、 计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？ 答：计算机网络的发展可分为以下四个阶段。 （1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20世
25、纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。网络的共享采用排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户段续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织iso提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架开放系统互连基本参考模型osi.。这样，只要遵循osi标准，一个系统就可以和位于世
26、界上任何地方的、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。 2、试简述分组交换的特点 答：分组交换实质上是在“存储转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。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。
27、 3、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）电路交换 电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。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。（2）报文交换 将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储转发”方式在网内传输数据。报文交换
28、的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。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。（3）分组交换 分组交换实质上是在“存储转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网
29、内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。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。 5、 试讨论在广播式网络中对网络层的处理方法。讨论是否需要这一层？ 答：广播式网络是属于共享广播信道，不存在路由选择问题，可以不要网络层，但从osi的观点，网络设备应连接到网络层的服务访问点，因此将服务访问点设置在高层协议与数据链路层中逻辑链路子层的交界面上，ieee 802标准就是这样处理的。 6、 试将tcp/ip和osi的体系结构进行比较。讨论其异同之处。 答：（1）osi和tcp/ip的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层。（2）osi
30、和tcp/ip的不同点：osi分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，而tcp/ip分四层：网络接口层、网间网层（ip）、传输层（tcp）和应用层。严格讲，tcp/ip网间网协议只包括下三层，应用程序不算tcp/ip的一部分。osi层次间存在严格的调用关系，两个（n）层实体的通信必须通过下一层（n-1）层实体，不能越级，而tcp/ip可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务（这种层次关系常被称为“等级”关系），因而减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。osi只考虑用一种标准的公用数据网。 7、 计算机网络可从哪几个方面进行分类？ 答：从网络的
31、交换功能进行分类：电路交换、报文交换、分组交换和混合交换；从网络的拓扑结构进行分类：集中式网络、分散式网络和分布式网络；从网络的作用范围进行分类：广域网wan、局域网lan、城域网man；从网络的使用范围进行分类：公用网和专用网。 8、计算机网络中的主干网和本地接入网各有何特点？ 答：主干网络一般是分布式的，具有分布式网络的特点：其中任何一个结点都至少和其它两个结点直接相连；本地接入网一般是集中式的，具有集中式网络的特点：所有的信息流必须经过中央处理设备（交换结点），链路从中央交换结点向外辐射。 9、 计算机网络有哪几部分组成？ 答：一个计算机网络应当有三个主要的组成部分：（1）若干主机，它们
32、向用户提供服务；（2）一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成的；（3）一系列协议，这些协议为主机之间或主机和子网之间的通信而用的。 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），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为c（bit/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？ 答：对电路交换，当t=s时，链路建立；当t=s+x/c，发送完最后一bit； 当t=s+x/c+kd，所有的信息到达目的地。 对分组交换，当t=x/c， 发送完最后一bit； 为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发， 每次转发的时间为p/c， 所以总的延迟= x/c+(k-1)p/c+kd 所以当分组交换的时延小于电路交换 x/c+(k-1)p/c+kds+x/c+kd
