计算机网络第5版习题详解.docx
- 文档编号:3175277
- 上传时间:2023-05-05
- 格式:DOCX
- 页数:53
- 大小:1.37MB
计算机网络第5版习题详解.docx
《计算机网络第5版习题详解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机网络第5版习题详解.docx(53页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
计算机网络第5版习题详解
第1章
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
数据传输:
网络间个计算机之间互相进行信息的传递。
资源共享:
进入网络的用户可以对网络中的数据、软件和硬件实现共享。
分布处理功能:
通过网络可以把一件较大工作分配给网络上多台计算机去完成
1-02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:
①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;②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;③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。
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:
1-03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)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。
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。
1-05因特网的发展大致分为哪几个阶段?
请指出这几个阶段的主要特点。
答:
从单个网络APPANET向互联网发展;TCP/IP协议的初步成型
建成三级结构的Internet;分为主干网、地区网和校园网;
形成多层次ISP结构的Internet;ISP首次出现。
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。
(4)个域网PAN:
个人电子设备
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。
)
解:
采用电路交换:
端到端时延:
采用分组交换:
端到端时延:
,
这里假定
,即不考虑报文分割成分组后的零头。
欲使
,必须满足
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:
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=√hx/(k-1)
1-12因特网的两大组成部分(边缘部分与核心部分)的特点是什么?
它们的工作方式各有什么特点?
答:
边缘部分:
由各主机构成,用户直接进行信息处理和信息共享;低速连入核心网。
核心部分:
由各路由器连网,负责为边缘部分提供高速远程分组交换。
1-14计算机网络有哪些常用的性能指标?
答:
速率,带宽,吞吐量,时延,时延带宽积,往返时间RTT,利用率
1-15 假定网络利用率达到了90%。
试估计一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍?
解:
设网络利用率为U。
,网络时延为D,网络时延最小值为D0
U=90%;D=D0/(1-U)---->D/D0=10
现在的网络时延是最小值的10倍
1-16 计算机通信网有哪些非性能特征?
非性能特征与性能特征有什么区别?
答:
征:
宏观整体评价网络的外在表现。
性能指标:
具体定量描述网络的技术性能。
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。
1-18 假设信号在媒体上的传播速度为2×108m/s.媒体长度L分别为:
(1)10cm(网络接口卡)
(2)100m(局域网)
(3)100km(城域网)
(4)5000km(广域网)
试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
解:
(1)1Mb/s:
传播时延=0.1/(2×108)=5×10-10
比特数=5×10-10×1×106=5×10-4
1Gb/s:
比特数=5×10-10×1×109=5×10-1
(2)1Mb/s:
传播时延=100/(2×108)=5×10-7
比特数=5×10-7×1×106=5×10-1
1Gb/s:
比特数=5×10-7×1×109=5×102
(3)1Mb/s:
传播时延=100000/(2×108)=5×10-4
比特数=5×10-4×1×106=5×102
1Gb/s:
比特数=5×10-4×1×109=5×105
(4)1Mb/s:
传播时延=5000000/(2×108)=2.5×10-2
比特数=2.5×10-2×1×106=5×104
1Gb/s:
比特数=2.5×10-2×1×109=5×107
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:
分层的好处:
①各层之间是独立的。
某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的。
②灵活性好。
当某一层发生变化时,只要其接口关系不变,则这层以上或以下的各层均不受影响。
③结构上可分割开。
各层可以采用最合适的技术来实现
④易于实现和维护。
⑤能促进标准化工作。
与分层体系结构的思想相似的日常生活有邮政系统,物流系统。
1-21 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。
1-22 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。
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。
1-26 试解释以下名词:
协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。
答:
实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。
客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
协议栈:
指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构.
对等层:
在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层.
协议数据单元:
对等层实体进行信息交换的数据单位.
服务访问点:
在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口.
其他习题
网络体系结构:
计算机网络层次结构模型与各层协议的集合。
第2章
2-01物理层要解决哪些问题?
物理层的主要特点是什么?
答:
物理层要解决的主要问题:
(1)物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体,通信手段的不同,使数据链路层感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务。
(2)给其服务用户(数据链路层)在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力,为此,物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
(3)在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路
物理层的主要特点:
(1)由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用,加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,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,具体的物理协议相当复杂。
2-04试解释以下名词:
数据,信号,模拟数据,模拟信号,基带信号,带通信号,数字数据,数字信号,码元,单工通信,半双工通信,全双工通信,串行传输,并行传输。
答:
数据:
是运送信息的实体。
信号:
则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据:
运送信息的模拟信号。
模拟信号:
连续变化的信号。
数字信号:
取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据:
取值为不连续数值的数据。
码元(code):
在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
单工通信:
即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信:
即通信和双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也不能同时接收)。
这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间再反过来。
全双工通信:
即通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号(即基本频带信号)——来自信源的信号。
像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
带通信号——把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。
2-05物理层的接口有哪几个方面的特性?
个包含些什么内容?
答:
(1)机械特性
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意。
(4)规程特性
说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。
如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率(b/s)?
答:
C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s
2-08假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据(无差错传输),试问这个信道应具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示?
这个结果说明什么问题?
)
答:
C=Wlog2(1+S/N)(b/s)
W=3khz,C=64khz----S/N=64.2dB 是个信噪比要求很高的信源
2-09用香农公式计算一下,假定信道带宽为为3100Hz,最大信道传输速率为35Kb/s,那么若想使最大信道传输速率增加60%,问信噪比S/N应增大到多少倍?
如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N应增大到多少倍?
如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到十倍,问最大信息速率能否再增加20%?
答:
C=Wlog2(1+S/N) b/s-SN1=2*(C1/W)-1=2*(35000/3100)-1
SN2=2*(C2/W)-1=2*(1.6*C1/w)-1=2*(1.6*35000/3100)-1
SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10*SN2)
C3/C2=18.5%
如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍,最大信息通率只能再增加18.5%左右
2-10常用的传输媒体有哪几种?
各有何特点?
答:
双绞线
屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)
无屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)
同轴电缆
50W同轴电缆
75W同轴电缆
光缆
无线传输:
短波通信/微波/卫星通信
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
2-17试比较xDSL、HFC以及FTTx接入技术的优缺点?
答:
xDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造,使它能够承载宽带业务。
成本低,易实现,但带宽和质量差异性大。
HFC网的最大的优点具有很宽的频带,并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。
要将现有的450MHz单向传输的有线电视网络改造为750MHz双向传输的HFC网需要相当的资金和时间。
FTTx(光纤到……)这里字母x可代表不同意思。
可提供最好的带宽和质量、但现阶段线路和工程成本太大。
第3章
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?
试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.
答:
链路管理
帧定界
流量控制
差错控制
将数据和控制信息区分开
透明传输
寻址
可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境:
对于干扰严重的信道,可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路,防止全网络的传输效率受损;对于优质信道,采用可靠的链路层会增大资源开销,影响传输效率。
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:
适配器(即网卡)来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件
网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层(OSI中的数据链里层和物理层)
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:
帧定界是分组交换的必然要求
透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆
差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源
3-05 如果在数据链路层不进行帧定界,会发生什么问题?
答:
无法区分分组与分组
无法确定分组的控制域和数据域
无法将差错更正的范围限定在确切的局部
3-06 PPP协议的主要特点是什么?
为什么PPP不使用帧的编号?
PPP适用于什么情况?
为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输?
答:
简单,提供不可靠的数据报服务,检错,无纠错
不使用序号和确认机制
地址字段A只置为0xFF。
地址字段实际上并不起作用。
控制字段C通常置为0x03。
PPP是面向字节的
当PPP用在同步传输链路时,协议规定采用硬件来完成比特填充(和HDLC的做法一样),当PPP用在异步传输时,就使用一种特殊的字符填充法
PPP适用于线路质量不太差的情况下、PPP没有编码和确认机制
PPP协议是点对点线路中的数据链路层协议;它由三部分组成:
一个将IP数据报封装到串行链路的方法,一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP,一套网络控制协议;PPP是面向字节的,处理差错检测,支持多种协议;PPP不使用序号和确认机制,因此不提供可靠传输的服务。
它适用在点到点线路的传输中。
主要特点:
点对点协议,既支持异步链路,也支持同步链路。
PPP是面向字节的。
PPP不采用序号和确认机制是出于以下的考虑:
若使用能够实现可靠传输的数据链路层协议(如HDLC),开销就要增大。
在数据链路层出现差错的概率不大时,使用比较简单的PPP协议较为合理。
在因特网环境下,PPP的信息字段放入的数据是IP数据报。
假定我们采用了能实现可靠传输但十分复杂的数据链路层协议,然而当数据帧在路由器中从数据链路层上升到网络层后,仍有可能因网络授拥塞而被丢弃。
因此,数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传输也是可靠的。
PPP协议在帧格式中有帧检验序列FCS安段。
对每一个收到的帧,PPP都要使用硬件进行CRC检验。
若发现有差错,则丢弃该帧(一定不能把有差错的帧交付给上一层)。
端到端的差错检测最后由高层协议负责。
因此,PPP协议可保证无差错接受。
PPP协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。
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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机网络 习题 详解