《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信(第2版)》課后習(xí)題參考答案

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信 （第 2 版） 陳 偉 劉會(huì)衡 主編 杜 謙 王 晟 梁小宇 付 琴 編 習(xí)題參考答案 I 目 錄 第 1 章 概述 . 1 第 2 章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ) . 5 第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路控制 . 21 第 4 章 多路復(fù)用與信道共享技術(shù) . 24 第 5 章 局域網(wǎng) . 29 第 6 章 城域網(wǎng) . 37 第 7 章 廣域網(wǎng) . 41 第 8 章 網(wǎng)絡(luò)互連 . 46 第 9 章 互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 . 54 第 10 章 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) . 58 第 11 章 Ad 絡(luò)技術(shù) . 61 第 12 章 下一代網(wǎng)絡(luò) . 65 1 第 1 章 概述 習(xí)題參考答案 模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別是什么？試舉例加以說明，并比較模擬通信與數(shù)字通信的優(yōu)缺點(diǎn)。 解答： 模擬通信傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，也即該信號(hào)的 波形是連續(xù)的，可表示為時(shí)間的連續(xù)函數(shù)；數(shù)字通信傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，也即該信號(hào)的幅度不隨時(shí)間作連續(xù)的變化，只能取有限個(gè)離散值（一般取兩個(gè)離散值 “0”和 “1”)。比如固定的電話通信就屬于模擬通信， 動(dòng)通信則屬于數(shù)字通信。 模擬通信 的優(yōu)點(diǎn)是 信道的利用率較高 ，缺點(diǎn)包括： 抗干擾能力弱、保密性差、設(shè)備不易大規(guī)模集成及 不適合計(jì)算機(jī)通信飛速發(fā)展的需要等。數(shù)字通信 的 優(yōu)點(diǎn) 包括 ：抗干擾性強(qiáng)，保密性好，設(shè)備易于集成，并且便于使用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理等 ， 它的主要缺點(diǎn)是所有的信道頻帶比模擬通信寬得多，因而降低了信道的利用率。但隨著信道性能的改善，這一缺點(diǎn)會(huì)逐漸得到解決。 數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)是什么？為什么要研究數(shù)據(jù)通信網(wǎng)？ 解答： 數(shù)據(jù)通信是指由信息源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，不管通過模擬傳輸還是數(shù)字傳輸?shù)男诺?，按照一定通信協(xié)議，形成數(shù)據(jù)流傳送到受信者的過程。從某種意義上來說，數(shù)據(jù)通信可看成是數(shù)字通信的特例，并具有數(shù)字通信的一切優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)通信 以數(shù)據(jù)傳輸為基礎(chǔ)，但又不是單純的數(shù)據(jù)傳輸 ， 它包括數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換，以及在傳輸前后的數(shù)據(jù)處理過程。 由于計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了非常廣泛的應(yīng)用，遙測(cè)、遙控、自控、雷達(dá)等領(lǐng)域都需要用到數(shù)據(jù)處理與傳輸，也就都離不開數(shù)據(jù)通 信，因此，數(shù)據(jù)通信有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域及廣闊的發(fā)展前景，研究數(shù)據(jù)通信網(wǎng)對(duì)通信技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。 什么是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)？從設(shè)備級(jí)舉一例說明該系統(tǒng)的組成。 解答： 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指通過通信線路和通信控制處理設(shè)備將分布在各處的數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接起來，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能的系統(tǒng)。它包括信源、信道 和信宿三部分，比如兩臺(tái)計(jì)算機(jī) 之間的數(shù)據(jù)通信，分布兩地的計(jì)算機(jī)則屬于信源和信宿，它的傳輸通道電話線路則屬于信道，當(dāng)然由于計(jì)算機(jī)處理的是數(shù)字信號(hào)，電話線傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，中間還必須經(jīng)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行模數(shù)或數(shù)模的轉(zhuǎn)換才能完成通信。 2 舉出你熟悉的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用實(shí)例，并加以說明。 解答： 以傳遞郵件為例。首先， 據(jù)通過本地計(jì)算機(jī)（信息源）發(fā)送給 換器），完成數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后通過電話線（信道）傳送到目的地的 反變換器），完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后送給目的地 計(jì)算機(jī)（受信者），從而完成整個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸。 畫出通信系統(tǒng)的基本組成框圖，并說明每一部分的功能。 解答： 通信系統(tǒng)的基本組成如圖 示： 圖 信系統(tǒng)的基本組成 其中，信息源和受信者分別是信息的發(fā)送者和接收者，變換器是 將信息源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘?hào)， 反變換器則是 將從信道上接收的信號(hào)變換成受信者可以接收的信息，信道是信號(hào)傳輸?shù)妮d體，在信號(hào)傳輸過程中，噪聲將對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。 比較電路交換、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換、報(bào)文交換 和分組交換的區(qū)別。 解答： （ 1） 電路交換的基本原理是在源端和目的端間實(shí)時(shí)地建立起電路連接，構(gòu)成一條信息通道，專供兩端用戶通 信。通信期間，信道一直被通信雙方用戶占有，通信結(jié)束，立即釋放。 線路交換的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速、有序，但線路利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重，不適合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 （ 2）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換是在傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)的基礎(chǔ)上提出的。 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和電路交換的主要區(qū)別是：發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元（報(bào)文或報(bào)文分組）進(jìn)入通信子網(wǎng)，通信子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)要負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯(cuò)校驗(yàn) 、存儲(chǔ)、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換包括報(bào)文交換和分組交換兩種。 （ 3）報(bào)文交換 采用 存儲(chǔ) 方式進(jìn)行傳送，無需事先建立線路，事后更無需拆除。它的優(yōu)點(diǎn)是：線路利用率高、故障的影響小、可以實(shí)現(xiàn)多目的報(bào)文；缺點(diǎn)是：延遲時(shí)間長(zhǎng)且不定、對(duì)中間節(jié)點(diǎn)的要求高、通信不可靠、失序等，不適合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 （ 4）分組交換中數(shù)據(jù)以短分組的形式傳輸，分組長(zhǎng)度一般為 1000 字節(jié)。如果發(fā)送端有更長(zhǎng)信息源 變換器 信道 反變換器 受信者 噪聲源 3 的報(bào)文需要發(fā)送，那么這個(gè)報(bào)文被分割成一個(gè)分組序列 ，每個(gè)分組由控制信息和用戶數(shù)據(jù)兩部分組成。 分組交換適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際應(yīng)用中有兩種類 型：虛電路方式和數(shù)據(jù)報(bào)方式。分組交換的優(yōu)點(diǎn)是：高效、靈活、迅速、可靠、經(jīng)濟(jì)，但存在如下的缺點(diǎn)：有一定的延遲時(shí)間、額外的開銷會(huì)影響傳輸效率、實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜等。 什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？為什么需要網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)？ 解答： 通信包含哪些內(nèi)容，如何傳送這些內(nèi)容以及什么時(shí)候進(jìn)行通信等事項(xiàng)，都必須符合通信雙方實(shí)體都可以接受的規(guī)則或約定。這些規(guī)則或約定就是協(xié)議 ( 相互通信的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間必須進(jìn)行高度協(xié)調(diào)一致的合作，而這種協(xié)調(diào)與合作的邏輯實(shí)現(xiàn)不是由單一的模塊來完成的，而是被分解為多個(gè)子任務(wù)，然后通 過分別實(shí)現(xiàn)各個(gè)子任務(wù)來最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)任務(wù)的完成。處置現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)各種復(fù)雜功能的最有效手段是按照層次體系結(jié)構(gòu)來組織它們，在這一層次體系結(jié)構(gòu)中，一個(gè)層次的服務(wù)是在相鄰下層提供服務(wù)的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)的。通過這一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，有利于提高各個(gè)層次功能的相對(duì)獨(dú)立性和兼容性。 比較 P 協(xié)議集和 考模型各層的功能，調(diào)制解調(diào)屬于哪一層次？ 解答： 1、 P 協(xié)議集由以下 5 個(gè)相對(duì)獨(dú)立的層次構(gòu)成 ： 物理層 、 網(wǎng)絡(luò)訪問層 、 網(wǎng)際互連層 、 傳輸層 和 應(yīng)用層 。 2、 考模型由 7 個(gè)層次構(gòu)成： (1) 物理層 涉及在物理媒質(zhì)上非結(jié)構(gòu)化比特流的傳輸，處置訪問物理媒質(zhì)的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。 (2) 數(shù)據(jù)鏈路層 使經(jīng)過物理鏈路的信息可靠傳輸，用必要的同步信號(hào)、差錯(cuò)控制和流量控制發(fā)送數(shù)據(jù) (幀 )。 (3) 網(wǎng)絡(luò)層 為上面的各個(gè)層次提供對(duì)數(shù)據(jù)傳輸和用于連接系統(tǒng)的交換技術(shù)的獨(dú)立性，負(fù)責(zé)建立、管理和終止連接。 (4) 傳輸層 在端點(diǎn)之間提供可靠、透明的數(shù)據(jù)傳輸，提供端點(diǎn)的差錯(cuò)恢復(fù)和流量控制。 (5) 會(huì)話層 為應(yīng)用程序之間的通信提供了控制結(jié)構(gòu)，建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的連接 (會(huì)話 )。 (6) 表示層 為各個(gè)應(yīng)用進(jìn)程提供在數(shù)據(jù)表示差異上的獨(dú)立性。 (7) 應(yīng)用層 提供對(duì)應(yīng)用 境的訪問，還提供各種分布式的信息服務(wù)。 P 協(xié)議集和 考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 示。 4 圖 P 協(xié)議集和 考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 3、調(diào)制解調(diào)屬于物理層。 5 第 2 章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ) 習(xí)題參考答案 常見的傳輸媒質(zhì)有哪幾類？主要用途是什么？ 解答： 傳輸媒質(zhì)一般分為兩大類：有線傳輸媒質(zhì)和無線傳輸媒質(zhì)。 常見的有線傳輸媒質(zhì)包括： （ 1） 雙絞線：是最常見的、最經(jīng)濟(jì)的傳輸媒質(zhì)，主要用于電話網(wǎng)絡(luò)和建筑物內(nèi)的通信線路 ； （ 2） 同軸電纜： 主要應(yīng)用于電視轉(zhuǎn)播、長(zhǎng)途電話傳輸、近距離的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接、局域網(wǎng)等 ； （ 3） 光纖：主要用在長(zhǎng)途電信中； 常見的無線傳輸媒質(zhì)有：微波、無線電、紅外線和毫米波和激光等。主要應(yīng)用在短波通信、微波通信、衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信等領(lǐng)域中。 光纖傳輸?shù)闹饕獌?yōu)缺點(diǎn)是什么？目前光纖可以達(dá)到的最大傳輸速率的數(shù)量級(jí)是多少？ 解答： 與雙絞線和同軸電纜相比，光纖傳輸具有大容量、高帶寬、低衰減、傳輸距離長(zhǎng)、安全性好和抗 腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)主要是光接口設(shè)備比電子接口貴，其機(jī)械強(qiáng)度低，分路與耦合不靈活。但總體上講，光纖的優(yōu)點(diǎn)明顯勝過其不足。 目前光纖的最大傳輸速率可達(dá) 10數(shù)量級(jí)。 無線電通信頻率范圍是多少？無線電廣播頻譜和微波頻譜各是多少？ 解答： 無線電通信頻率范圍為 3300線電廣播頻譜為 30 1 波頻譜為 2 40 寫出香農(nóng)信道容量公式，說明它的物理意義及其對(duì)通信系統(tǒng)開發(fā)的指導(dǎo)意義。 解答： C = 1 ) (b/s) 香農(nóng)信道容量公式（香農(nóng)定理）給出了在信號(hào)平均功率受限的高斯白噪聲信道中可達(dá)到的最大傳輸速率的極限值。 香農(nóng)信道容量公式對(duì)通信系統(tǒng)開發(fā)的指導(dǎo)意義包括： （ 1） 任何一個(gè)信道都有它的容量。香農(nóng)證明了，如果在信道上的實(shí)際信息速率 R 小于 6 無差錯(cuò)容量 C，那么在理論上都有可能用適當(dāng)?shù)男盘?hào)編碼方法通過信道實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)傳輸。 （ 2） 對(duì)于給定的噪聲電平，要提高數(shù)據(jù)傳輸速率可以通過增大信號(hào)強(qiáng)度或帶寬來實(shí)現(xiàn)。 （ 3） 信道容量或信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率 C 與帶寬 W 和信噪比 假設(shè)在帶寬為 3100 噪比 ( / )0 語(yǔ)音信道上，通過 輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，那么在該語(yǔ)音線路上，理論上所能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？ 解答： 30=10據(jù)香農(nóng)定理： C= 1 ) (b/s) = 3100 * 1+1000） =什么是基帶信號(hào)？什么是頻帶信號(hào)？基帶傳輸和頻帶傳輸?shù)闹饕獏^(qū)別是什么 ？ 解答： 未經(jīng)頻率變換處理 (即調(diào)制 )的原始數(shù)據(jù)信號(hào)叫做基帶信號(hào) (即高限頻率和低限頻率之比遠(yuǎn)大于 1 的信號(hào) )；將基帶信號(hào)通過某種頻率變換 (例如調(diào)制 )后得到的信號(hào)叫做頻帶信號(hào)。 基帶傳輸不需要調(diào)制解調(diào)，傳輸距離短；頻帶傳輸設(shè)備更復(fù)雜，但傳輸距離更長(zhǎng)。 模擬傳輸方式和數(shù)字傳輸方式有何異同？究竟哪種傳輸方式更好？為什么？ 解答： 模擬傳輸不必考慮傳輸?shù)膬?nèi)容，信號(hào)可以表示模擬數(shù)據(jù) (例如聲音 )或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) (例如通過調(diào)制解調(diào)器得到的二進(jìn)制數(shù)據(jù) )。在任何一種情況下，模擬信號(hào)經(jīng)過一定距離之后都將會(huì)變?nèi)?(衰減 )。 為了到達(dá)更遠(yuǎn)的距離，模擬傳輸系統(tǒng)需要設(shè)置放大信號(hào)功率的放大器。 數(shù)字傳輸特別關(guān)注信號(hào)的內(nèi)容。在確保不讓衰減危及數(shù)據(jù)完整性之前，數(shù)字信號(hào)只能傳輸有限的距離。為了能夠到達(dá)較遠(yuǎn)的距離，要使用轉(zhuǎn)發(fā)器。 對(duì)于模擬傳輸方式和數(shù)字傳輸方式，究竟采用哪一種傳輸方式更好呢？現(xiàn)實(shí)的情況說明，盡管多年來全社會(huì)在模擬電信設(shè)施方面 (比如電話通信網(wǎng)絡(luò) )已經(jīng)做出了巨大的投資，電信產(chǎn)業(yè)和廣大顧客還是認(rèn)為使用數(shù)字傳輸方式更好。相對(duì)于模擬傳輸方式，數(shù)字傳輸具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)； （ 2）數(shù)據(jù)完整性； （ 3）帶寬的有效利用； （ 4）安全性與保密性； （ 5）統(tǒng)一性。 畫出表 每種編碼情況下，比特流 01001110 的波形圖。 7 解答： 從表 的 ，為每種編碼設(shè)計(jì)生成算法。 解答： 完整 C 語(yǔ)言代碼如下（只能在 境下運(yùn)行）： #*函數(shù) ：初始化圖形顯示模式。 */ 不歸零電平 (不歸零 1 制 (雙極性 三進(jìn)制碼 曼徹斯特編碼 差分曼徹斯特編碼 0 0 0 0 1 1 1 1 8 零替換 (雙極性 3 零碼 ( 8 &c:; ; = %sn, ; to ); ; ); /* 函數(shù)：在屏幕上畫出一個(gè)直角坐標(biāo)系圖 */ /* 原點(diǎn)在屏幕上的坐標(biāo)為：（ 30,300） */ 0,150,30,450); 7,153,30,150); 3,153,30,150); 0,300,600,300); 97,297,600,300); 97,303,600,300); 5,305,0); 5,150,X); 00,305,Y); * 函數(shù)：不歸零電平 （ */ i=0; 0,00; /* 上一次結(jié)束時(shí)的點(diǎn)的坐標(biāo) */ ; ; ); i!=0) 9 if(i=0) 50); 50,0,250); /* 設(shè)每電平高 50 點(diǎn)，寬 30 點(diǎn) */ 0,240,0); 0; 50; 50); 50,0,350); 0,240,1); 0; 50; i+; ; /* 暫停程序，可按任意鍵繼續(xù) */ ; /* 函數(shù)：不歸零 1 制（ */ i=0; 0,50; /* 假設(shè)起始電平為低電平 */ ; ; ); i!=0) if(i=0) 0, 10 /* if(250) 0,0); 0,0,0); */ 0,240,0); 30; 50,50); if(250) 50,0,350); /* 0,360,1); */ 50; 50,0,250); /* 0,240,1); */ 50; 0,240,1); 30; i+; ; ; /* 函數(shù)： 雙極性 */ i=0; 50; 11 0,00; /* 假設(shè)起始電平為零電平 */ ; ; ); i!=0) if(i=0) 00); 00,0,300); 0,240,0); 30; 00; if(350) 50); 50,0,250); 50; 50; 50); 50,0,350); 50; 50; 0,240,1); 30; 12 i+; ; ; /* 函數(shù)： 偽三進(jìn)制碼 */ i=0; 50; 0,00; /* 假設(shè)起始電平為零電平 */ ; ; ); i!=0) if(i=1) 00); 00,0,300); 0,240,0); 30; 00; if(350) 50); 50,0,250); 50; 50; 13 50); 50,0,350); 50; 50; 0,240,1); 30; i+; ; ; /* 函數(shù)：曼徹斯特 編碼 */ i=0; 0; 0; ; ; ); i!=0) if(i=50,50); if(i=0) 50,5,250); 5,250,5,350); 5,350,0,350); 14 0,240,0); 50,5,350); 5,250,5,350); 5,250,0,250); 0,240,1); 30; i; i+; ; ; /* 函數(shù)：差分曼徹斯特 編碼 */ i=0; 0,50; ; ; ); i!=0) if(i=1) if(250) 50,5,250); 5,250,5,350); 5,350,0,350); 50; 15 50,5,350); 5,350,5,250); 5,250,0,250); 50; 0,240,1); 30; 50,50); if(250) 50,5,350); 5,350,5,250); 5,250,0,250); 50,5,250); 5,250,5,350); 5,350,0,350); 0,240,0); 30; i+; ; ; 16 /* 主函數(shù) */ 0; ; i; ) ; n(1101010111,No 0 ); %s, i=0; ; i!=0) if(i!=0 & i!=1) /*用戶輸入的代碼中含有 01 之外的非法字符 */ s n); ; ; if(i=24) /*用戶輸入的代碼太長(zhǎng)，超過 20 個(gè)字符 */ o 0 n); ; ; i+; 0); 17 /* 以下打印出一個(gè)簡(jiǎn)易菜單供用戶選擇，只能按 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8 */ nn); ttn); ttn); ttn); tta.n); ttn); ttn); ttn); ntt); ; 1: 2: 3: 4: 5: 6: 0: n); ); 18 /*非法輸入 */ n); ; 假設(shè)電話線路信道經(jīng)過均衡后允許帶通數(shù)據(jù)在 600 3000 頻帶范圍內(nèi)傳輸，有效帶寬為 2400 r = 1 時(shí)，分別計(jì)算數(shù)據(jù)率為 2400 b/s 的 數(shù)據(jù)率為 4800 b/ 電平多值信號(hào)傳輸要求的帶寬大小。電話信道是否滿足它們的要求？ 解答： （ 1） B T =R (1+ r) / 2400 (1+1) / 400 能滿足傳輸要求； （ 2） 8 電平數(shù)字信號(hào)： D= R / 800 / 1600 B T = 1+ r ) D = (1+1) 1600=1600滿足傳輸要求。 什么是擴(kuò)頻通信？基本的擴(kuò)頻技術(shù)有哪兩種？試分析其基本原理。 解答： 擴(kuò)頻 (基本思想是將攜帶信息的信號(hào)擴(kuò)散到較寬的帶寬中，用以加大干擾及竊聽的難度。常見的擴(kuò)頻技術(shù)有跳頻和直接序列擴(kuò)頻兩種。擴(kuò)頻通信的基本原理如圖 圖 頻 通信的基本原理 分析分組交換中數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路兩種不同工作方式的特點(diǎn)，并舉例加以說明。 解答： 數(shù)據(jù)服務(wù)的特點(diǎn)： （ 1）主機(jī)隨時(shí)可發(fā)送數(shù)據(jù)； 19 （ 2）每個(gè)分組獨(dú)立選擇路由 （ 3）分組不一定按順序到達(dá)目的主機(jī) （ 4）某個(gè)分組可能丟失（不可靠服務(wù)） 虛電路服務(wù)的特點(diǎn)： （ 1）先撥號(hào)建立電路，然后再通話 （ 2）分組都必須沿著虛電路傳送，數(shù)據(jù)傳送完畢后，釋放虛鏈路 兩者的比較： （ 1）當(dāng)報(bào)文短時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)既迅速又經(jīng)濟(jì)，虛電路太浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源 （ 2）在進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)需要更多開銷攜帶完整的地址信息，虛電路 只需攜帶需電路號(hào) （ 3）數(shù)據(jù)報(bào)只承擔(dān)端到端的差錯(cuò)，虛電路保證分組按順序交付，不丟失，不重發(fā) （ 4）虛電路對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制比數(shù)據(jù)報(bào)更容易 簡(jiǎn)述幀中繼協(xié)議與 議的異同點(diǎn)。 解答： （ 1）幀中繼著眼與數(shù)據(jù)的快速傳輸，最大程度地提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量； 強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?（ 2） 幀中繼只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，省去了 分組層，把分組層的一些功能取消或削弱后合并在數(shù)據(jù)鏈路層。 （ 3）幀中繼只在源端點(diǎn) 終端點(diǎn) 間進(jìn)行確認(rèn)和重發(fā)，在網(wǎng)絡(luò)接口及網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)間檢錯(cuò)，有錯(cuò)就將其拋棄； 分組層對(duì)報(bào)文進(jìn)行分組和重組以及節(jié)點(diǎn)間都由確認(rèn)重發(fā)。 （ 4）幀中繼沒有提供透明的、對(duì)每條虛電路都實(shí)行的流量控制機(jī)制； 數(shù)據(jù)鏈路層和分組層都設(shè)置了流量控制機(jī)制。 （ 5）幀中繼和 是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的交換網(wǎng)絡(luò)，在 單一的物理鏈路上復(fù)用多條邏輯信道（即虛電路）。 分析 換的原理，簡(jiǎn)要說明 元格式特點(diǎn)。 解答： 用步異步傳輸模式。在這一模式中， 換以固定大小的信元進(jìn)行信息交換。元是固定長(zhǎng)度的分組，共有 53 字節(jié)，前面的 5 字節(jié)為信頭，主要完 成尋址的功能；后面的 48 字節(jié)為信息段，用來裝載來自不同用戶、不同業(yè)務(wù)的信息。話音、數(shù)據(jù)、圖像等所有的數(shù)字信息都要經(jīng)過切割，封裝成統(tǒng)一格式的信元在網(wǎng)中傳遞，并在接收端恢復(fù)成所需格式。由于 術(shù)簡(jiǎn)化了交換過程，去除了不必要的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，采用易于處理的固定信元格式，所以， 行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)造成的時(shí)延小，實(shí)時(shí)性比較好，交換速率大大高于 20 幀中繼等傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)。 什么是光交換？光交換與傳統(tǒng)的交換方式有何不同？ 解答： 光交換技術(shù)是指在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)處不經(jīng)過任何光電轉(zhuǎn)換，在光域直接將輸入光信號(hào)交換到不 同的輸出端，它與傳統(tǒng)的交換方式最主要的區(qū)別是不需要進(jìn)行光 /電或電 /光轉(zhuǎn)換。 常見的光交換有幾種方式？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 解答： 光交換技術(shù)可分成光的電路光交換 (光路交換 )和分組光交換兩大類。 電路光交換方式采用 光器件設(shè)置光通路，在中間節(jié)點(diǎn)不需要使用光緩存，其交換方式與傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)相類似，目前光的電路光交換研究已經(jīng)較為成熟。 分組光交換系統(tǒng)按照對(duì)控制包頭處理以及交換粒度的不同可分為：光分組交換 (光突發(fā)交換 (光標(biāo)記分組交換 (分組光交換與光電路交換 相比，有著很高的資源利用率和很強(qiáng)的適應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)的能力。 21 第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路控制 習(xí)題參考答案 簡(jiǎn)述下列術(shù)語(yǔ)的基本概念： 差錯(cuò)控制、差錯(cuò)檢測(cè)、流量控制、幀同步、 解答： 差錯(cuò)控制是指當(dāng)傳輸系統(tǒng)中，用于檢測(cè)和校正幀傳輸過程中出現(xiàn)差錯(cuò)的機(jī)制。 在傳輸系統(tǒng)中，差錯(cuò)總會(huì)存在，它可能會(huì)導(dǎo)致傳輸?shù)膸杏幸粋€(gè)或多個(gè)比特被改變，這是就要采取差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)。 流量控制是用于確保發(fā)送實(shí)體發(fā)送的不會(huì)超出接收實(shí)體接收數(shù)據(jù)能力的一種技術(shù)。 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中， 數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)塊的形式發(fā)送，這些數(shù)據(jù) 塊簡(jiǎn)稱為幀。每個(gè)幀的開始和結(jié)束必須可以辨別，以便系統(tǒng)可以同步檢測(cè)。這稱為幀同步。 自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求，它所起的作用就是使不可靠的數(shù)據(jù)鏈路變得可靠。 設(shè)想一條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的半雙工鏈路使用的是停止等待機(jī)制： (1) 如果增加報(bào)文長(zhǎng)度，使需要的報(bào)文數(shù)目減少，則它對(duì)線路利用率有什么影響？假設(shè)其他因素保持不變。 (2) 如果報(bào)文長(zhǎng)度固定而增加幀的數(shù)量，則又會(huì)對(duì)線路利用率產(chǎn)生什么樣的影響？ (3) 增加幀的長(zhǎng)度對(duì)線路利用率的影響是什么？ 解答： （ 1）按照題意，分組長(zhǎng)度大于幀長(zhǎng)度，分組需分段形成一些幀。如果分組長(zhǎng) 度增加為所允許的最大幀長(zhǎng)度的倍數(shù)，可達(dá)到當(dāng)其他因素不變時(shí)的最大線路利用率以及最大傳輸效率（幀的額外開銷與確認(rèn)所花的傳播時(shí)延都最?。Ｈ绶纸M的增加使得幀的數(shù)目增加，當(dāng)其他因素不變時(shí)，傳輸效率降低。 舉例說明，假定幀的最大有效長(zhǎng)度（數(shù)據(jù)字段）為 500個(gè)八比特組，現(xiàn)要發(fā)送 10000個(gè)八比特組，如果將分組大小增加為 1000個(gè)八比特組，分為 10個(gè)分組，正好發(fā)送 20個(gè)幀，每個(gè)分組正好分為兩幀。 第二種情況。如將分組大小增加為 700個(gè)八比特組，則分為 15個(gè)分組，最后 1個(gè)分組只有200個(gè)八比特組。而前 14個(gè)分組都分為兩 幀傳送，一幀 500個(gè)八比特組，一幀 200個(gè)八比特組，需發(fā)送 28個(gè)幀，最后 1個(gè)分組也需要一幀來封裝發(fā)送，共發(fā)送 29幀。因此傳輸效率比前一種情況低，而且線路利用率也比前一種情況低。 （ 2）如果報(bào)文長(zhǎng)度固定而增加幀數(shù)，即把幀分得更小，幀長(zhǎng)度減小，線路利用率降低。而且對(duì)于停止等待協(xié)議來說，則發(fā)送確認(rèn)幀的次數(shù)增加，其時(shí)間（主要是傳播時(shí)間）也增加，傳輸效率降低。 （ 3）線路利用率與幀的實(shí)際長(zhǎng)度成正比。增加幀長(zhǎng)度，線路利用率可提高。而且，對(duì) 22 于相同長(zhǎng)度的分組，發(fā)送的幀數(shù)就可以少一些（如果幀的有效長(zhǎng)度是分組長(zhǎng)度的因數(shù)，發(fā) 送的幀數(shù)最少），發(fā)送確認(rèn)幀的次數(shù)也相應(yīng)減少，其傳播時(shí)間也減少，因此傳輸效率增加。 信道的數(shù)據(jù)率為 4 kb/s，且傳播時(shí)延為 20 使用停止等待機(jī)制達(dá)到至少 50的有效性，那么幀長(zhǎng)度尺寸范圍為多少？ 解答： 當(dāng)發(fā)送一幀的時(shí)間等于信道的傳播時(shí)延的 2 倍時(shí)，信道利用率是 50%?；蛘哒f，當(dāng)發(fā)送一幀的時(shí)間等于來回路程的傳播時(shí)延時(shí)，效率將是 50%。 20 2 =40 在發(fā)送速率是 4kb/s，則每比特發(fā)送時(shí)間為： 1/4000 = 0/ 160 幀長(zhǎng) 要大于 160，停止等待機(jī)制才能達(dá)到至少 50%的有效性。 設(shè)想在具有 270 延的 1 Mb/s 衛(wèi)星信道上使用 1000 幀，對(duì)于以下各種情況，線路的最大利用率分別是多少？ (1) 停止等待流量控制。 (2) 窗口大小為 7 的連續(xù)流量控制。 (3) 窗口大小為 127 的連續(xù)流量控制。 (4) 窗口大小為 255 的連續(xù)流量控制。 解答： 每幀的傳輸時(shí)間為： 1000 1Mb/s = 1路的效率取決于窗口的大小 W 以及傳輸時(shí)間 a 的值，假設(shè) t=0 表示傳輸時(shí)間，則第一個(gè)幀的前沿在 t=a 時(shí)刻到達(dá)接收方，在 t=a+1 時(shí)第一個(gè)幀完全到達(dá)接收方； t=2a+1 時(shí)，第一個(gè)幀的確認(rèn)幀到達(dá)發(fā)送方。 一幀的周期為： t=2a+1=2270+2=541 1）當(dāng) W=2a+1，在 發(fā)送方的 窗口還沒有用盡之前，幀 1 的確定已到達(dá) 發(fā)送方 ，因此發(fā)送方 能夠連續(xù)不斷地傳送，且利用率為 2）當(dāng) ，信道總是過載的，因此，在這里系統(tǒng)式過載的。 100 個(gè)站分布在 4 的總線上，協(xié) 議采用 D，總線速率為 5 Mb/s，幀的平均長(zhǎng)度為 1000 估算每個(gè)站每秒鐘發(fā)送的平均幀數(shù)的最大值。設(shè)傳播時(shí)延為5 s/ 解答： 因?yàn)閭鞑r(shí)延為 5 s/傳播速度為 82 10 /，則 63385 1 0 4 1 0 0 . 11 1 0 2 1 0 100 個(gè)站時(shí)，每站發(fā)送成功的概率為： 1 0 0 1( 1 1 1 0 0 ) 0 . 3 6 9A 整個(gè)總線網(wǎng)的吞吐率為11 0 . 6 91 ( 2 1 )S 因總線速率為 5Mb/s，且 100 個(gè)站點(diǎn)的 100 個(gè)幀的總長(zhǎng)度為 100000以每個(gè)站每秒鐘發(fā)送的平均幀數(shù)最大值為： 655 1 0 0 . 6 9 341 1 0 幀。 29 第 5 章 局域網(wǎng) 習(xí)題參考答案 D 的工作過程包括那些步驟 。 解答： D 的工作過程包括以下步驟： 第 1 步：新幀進(jìn)入緩沖器，等待發(fā)送； 第 2 步：監(jiān)測(cè)信道。若信道空閑，啟動(dòng)發(fā)送幀，發(fā)完返回第 1 步；否則，若信道忙碌，繼續(xù)； 第 3 步：轉(zhuǎn)至第 2 步。 以太網(wǎng)技術(shù)各使用什么編碼方式？ 解答： 傳統(tǒng)以太網(wǎng) （ 十兆以太網(wǎng) ） 采用曼徹斯特編碼；快速以太網(wǎng)（百兆以太網(wǎng)）采用 4B/5兆以太網(wǎng)采用 8B/10B 碼；萬兆以太網(wǎng) 采用 出的新的 碼方式。 以太網(wǎng)技術(shù)的物理層標(biāo)準(zhǔn)各是什么？ 解答： 傳統(tǒng)以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)有 1010 10種，其中 10細(xì)纜以太網(wǎng)，要求使用細(xì)同軸電纜， 10粗纜以太網(wǎng)，要求使用粗同軸電纜， 目前這兩種基本淘汰； 10傳統(tǒng)以太網(wǎng)中最常用的一種標(biāo)準(zhǔn)，使用雙絞線電纜作為傳輸媒質(zhì)。 快速以太網(wǎng)物理層標(biāo) 準(zhǔn)有 100100100100幾種。其中 100行在兩對(duì)五類雙絞線上， 100行在兩對(duì)三類雙絞線上，100行在四對(duì)三類雙絞線上， 100行在光纖上，光纖可以使單模也可以是多模。 千 兆 以 太 網(wǎng) 物 理 層 標(biāo) 準(zhǔn) 有 1000 1000 10001000幾種。 1000行在多模光纖上， S 指發(fā)出的光信號(hào)的波長(zhǎng)形式；1000行在單模光纖上， L 指發(fā)出的光信號(hào)是最短波長(zhǎng)的形式； 1000行在同軸電纜上 ； 1000行在雙絞線上。 萬兆以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)有 10850波）、 101310波）和101550波）三種規(guī)格，最大傳輸距離分別為 300m、 1040 以太網(wǎng) 址是多少？ 30 解答： 址通常表示為 12 個(gè) 16 進(jìn)制數(shù)，每 2 個(gè) 16 進(jìn)制數(shù)之間用冒號(hào)隔開，如：08:00:20:0A:8C:6D 就是一個(gè) 址，其 中前 6 位 16 進(jìn)制數(shù)， 08:00:20 代表網(wǎng)絡(luò)硬件制造商的編號(hào)，它由 配，而后 3 位 16 進(jìn)制數(shù) 0A:8C:6D 代表該制造商所制造的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品（如網(wǎng)卡）的系列號(hào)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)制造商必須確保它所制造的每個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備都具有相同的前三字節(jié)以及不同的后三個(gè)字節(jié)。這樣就可保證世界上每個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備都具有唯一的址。 什么是媒質(zhì)訪問控制？局域網(wǎng)中常用的媒質(zhì)訪問控制方法有哪幾種？ 解答： 由于局域網(wǎng)的多個(gè)設(shè)備共享傳輸媒質(zhì)，因此必須解決多臺(tái)設(shè)備對(duì)傳輸媒質(zhì)的爭(zhēng)用問題，這就是媒質(zhì)訪問控制。 局域網(wǎng)中常用的媒質(zhì)訪問 控制方法有 D、令牌環(huán)和令牌總線等。 局域網(wǎng)中 常見哪 幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？ 解答： 局域網(wǎng)中常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有： 總線拓?fù)?、星狀拓?fù)?、環(huán)狀、分層星狀拓?fù)洌錉钔負(fù)洌┖?星狀總線拓?fù)?等。 在 列標(biāo)準(zhǔn) 中 ， 個(gè)層次對(duì)應(yīng) M 中那個(gè)層次？為什么如此設(shè)置？ 解答： 列標(biāo)準(zhǔn)中， 個(gè)層次對(duì)應(yīng) M 中的數(shù)據(jù)鏈路層。 由于局域網(wǎng)的多個(gè)設(shè)備共享傳輸媒質(zhì)，因此必須解決多臺(tái)設(shè)備對(duì)傳輸媒質(zhì)的爭(zhēng)用問題，故數(shù)據(jù)鏈路層必須設(shè)有媒質(zhì)訪問控制功能，用以解決由 那個(gè)設(shè)備占有傳輸媒質(zhì)。為了使數(shù)據(jù)幀的傳輸獨(dú)立于所采用的媒質(zhì)和媒質(zhì)訪問控制方法， 準(zhǔn)特意把 立出來形成一個(gè)單獨(dú)子層，是 層與媒質(zhì)無關(guān)， 層則依賴于物理媒質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于設(shè)立了 層，即減少了數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的復(fù)雜性，又使得 準(zhǔn)具有良好的可擴(kuò)展性，有利于接納新的媒質(zhì)和媒質(zhì)訪問控制方法。 在 D 的 結(jié)構(gòu)中，前 8 個(gè)字節(jié)的功能是什么？為什么要設(shè)置填充 解答： D 的 結(jié)構(gòu)中，前 8 個(gè)字節(jié)用來完成幀同步，其格式為連續(xù)的 1010 交替碼，但到最后一位時(shí)，要將比特 0 變?yōu)?1，標(biāo)志著同步碼的結(jié)束。 31 在數(shù)據(jù)單元之所以要設(shè)置填充 ，是因?yàn)?要求有最小幀長(zhǎng)限制，為 64 個(gè)字節(jié)，其中包括 18 個(gè)字節(jié)固定長(zhǎng)度的幀頭（幀頭為目的地址、源地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和 4 個(gè)字段） 在內(nèi)。如果實(shí)際的 據(jù)長(zhǎng)度小于 64 個(gè)字節(jié)，必須在 段上填充若干字節(jié)的 0，是