計算機網(wǎng)絡(luò)課后習(xí)題答案

1、w 第一章1-01、計算機網(wǎng)絡(luò)向用戶可以提供哪些服務(wù)？答：計算機網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的最重要的服務(wù)有兩個：(1)、連通服務(wù)：指計算機網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)用戶之間可以交換信息,好像這些用戶的計算機可以彼此直接連通一樣。(2)、資源共享：用戶可以共享計算機網(wǎng)絡(luò)上的信息資源、軟件資源和硬件資源。1-02、試簡述分組交換的要點。答：（1）分組傳送：分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。在發(fā)送報文前，先將較長的報文劃分成一個個更小的等長數(shù)據(jù)段，在每一個數(shù)據(jù)段前面，加上必要的控制信息組成的首部，構(gòu)成分組，傳送到接收端。接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。（2）無連接：發(fā)送端在發(fā)送分組之前不必先建立連接，占用一條端到端的通

2、信資源，而是在傳輸過程中一段段地斷續(xù)占用通信資源，省去了建立連接和釋放連接的開銷，也使數(shù)據(jù)的傳輸效率更高。（3）存儲轉(zhuǎn)發(fā)：路由器收到一個分組時，先將分組放入緩存，再檢查其首部，查找轉(zhuǎn)發(fā)表，按照首部中的目的地址找到合適的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去，把分組交給下一個路由器。這樣一步一步地以存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式，把分組交付到最終的目的主機分組交換具有高效、靈活、迅速、可靠等優(yōu)點，但也存產(chǎn)生增加了時延(排隊）和傳送開銷（包頭）等問題。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。1-03、試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優(yōu)缺點。答：（1）電路交換   

3、 電路交換就是計算機終端之間通信時，一方發(fā)起呼叫，獨占一條物理線路。當(dāng)交換機完成接續(xù)，對方收到發(fā)起端的信號，雙方即可進行通信。在整個通信過程中雙方一直占用該電路。它的特點是實時性強，時延小，交換設(shè)備成本較低。但同時也帶來線路利用率低，電路接續(xù)時間長，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點。電路交換比較適用于信息量大、長報文，經(jīng)常使用的固定用戶之間的通信。（2）報文交換    將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中。當(dāng)所需要的輸出電路空閑時，再將該報文發(fā)向接收交換機或終端，它以“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”方式在網(wǎng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。報文交換的優(yōu)點是中繼電路利用率高，可以多個用戶同時在一

4、條線路上傳送，可實現(xiàn)不同速率、不同規(guī)程（規(guī)則流程）的終端間互通。但它的缺點也是顯而易見的。以報文為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)傳輸時延大，且占用大量的交換機內(nèi)存和外存，不能滿足對實時性要求高的用戶。報文交換適用于傳輸?shù)膱笪妮^短、實時性要求較低的網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信，如公用電報網(wǎng)。（3）分組交換    分組交換實質(zhì)上是在“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優(yōu)點。分組交換在線路上采用動態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送按一定長度分割為許多小段的數(shù)據(jù)分組。每個分組標識后，在一條物理線路上采用動態(tài)復(fù)用的技術(shù)，同時傳送多個數(shù)據(jù)分組。把來自用戶發(fā)端的數(shù)據(jù)暫存在交換機的存儲器內(nèi)，接著在

5、網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達接收端，再去掉分組頭將各數(shù)據(jù)字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。1-04、為什么說因特網(wǎng)是自印刷術(shù)以來人類通信方面最大的變革？答：因為因特網(wǎng)正在改變著我們工作和生活的各個方面，它已經(jīng)給很多國家（尤其是因特網(wǎng)的發(fā)源地美國）帶來了巨大的好處，并加速了全球信息革命的進程。1-05、因特網(wǎng)的發(fā)展大致分為哪幾個階段？請指出這幾個階段最主要的特點。答：因特網(wǎng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段。第一階段是從單個網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程。第一個分組交換網(wǎng)ARPANET最初是一個單個的分組交換網(wǎng)，1983年TCP/IP協(xié)議成為了AR

6、PANET上的標準協(xié)議，使得所有用TCP/IP協(xié)議的計算機都能利用互連網(wǎng)相互通信。因特網(wǎng)誕生了。第二階段的特點是建成了三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。1985年開始，因特網(wǎng)過渡到以美國國家科學(xué)基金會網(wǎng)絡(luò)NSFNET為主要組成部分。該網(wǎng)絡(luò)分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)三級，覆蓋全美主要大學(xué)和研究所。第三階段的特點是逐漸形成了多層次的ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。1993年開始，NSFNET逐漸被若干個商用因特網(wǎng)主干網(wǎng)替代。用戶可通過不同層次的ISP接入因特網(wǎng)。1-06、簡述因特網(wǎng)標準制定的幾個階段。答：因特網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過以下四個階段（1）因特網(wǎng)草案。因特網(wǎng)草案的有效期是六個月，在這階段還不是RFC文檔（2）建議標準。從

7、這階段開始就成為RFC文檔。（3）草案標準。（4）因特網(wǎng)標準。1-07、小寫和大寫開頭的英文名字 internet和Internet在意思上有何重要的區(qū)別？答：以小寫字母i開始的internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)。在這些網(wǎng)絡(luò)之間的通信協(xié)議（即通信規(guī)則）可以是任意的。 以大寫字母I開始的Internet（因特網(wǎng)）則是一個專用名詞，它指當(dāng)前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而的特定計算機網(wǎng)絡(luò)，它采用TCP/IP協(xié)議族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的ARPANET。（Internet是internet中的一個）1-08、計算機網(wǎng)絡(luò)都有哪些類別？

8、各種類別的網(wǎng)絡(luò)都有哪些特點？答：1、不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò)：（1）廣域網(wǎng)WAN（wide)：廣域網(wǎng)的作用范圍通常為幾十到幾千公里。（2）城域網(wǎng)MAN(metropolitan)：城域網(wǎng)的作用范圍一般是一個城市，可跨越幾個街區(qū)甚至整個城市，其作用距離約為550km。（3）局域網(wǎng)LAN(local)：局域網(wǎng)一般用微型計算機或工作站通過高速通信線路相連，但地理上則局限在較小的范圍（如1km左右）。（4）個人區(qū)域網(wǎng)PAN(personal)：個人區(qū)域網(wǎng)就是在個人工作地方把屬于個人使用的電子設(shè)備用無線技術(shù)連接起來的網(wǎng)絡(luò)，其范圍大約在10m左右。2、不同使用者的網(wǎng)絡(luò)：（1）公用網(wǎng)：這是指電信公司出資建造的大型

9、網(wǎng)絡(luò)。（2）專用網(wǎng)：這是某個部門為本單位的特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)。3、用來把用戶接入到因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)是用戶與因特網(wǎng)連接的“橋梁”。1-09、計算機網(wǎng)絡(luò)中的主干網(wǎng)和本地接入網(wǎng)的主要區(qū)別是什么？答：主干網(wǎng)絡(luò)一般是分布式的，具有分布式網(wǎng)絡(luò)的特點：其中任何一個結(jié)點都至少和其它兩個結(jié)點直接相連；而本地接入網(wǎng)一般是集中式的，具有集中式網(wǎng)絡(luò)的特點：所有的信息流必須經(jīng)過中央處理設(shè)備（交換結(jié)點），鏈路從中央交換結(jié)點向外輻射。1-10、試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x（bit），從源站到目的站共經(jīng)過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d（s），數(shù)據(jù)率為b（bit/s）。在電路交換時電路

10、的建立時間為s（s）。在分組交換時分組長度為p（bit），且各結(jié)點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要小？答：對電路交換，當(dāng)t=s時，鏈路建立； 當(dāng)t=s+x/b，發(fā)送完最后一bit； 當(dāng)t=s+x/b+kd，所有的信息到達目的地。對分組交換，當(dāng)t=x/b， 發(fā)送完最后一bit； 為到達目的地，最后一個分組需經(jīng)過k-1個分組交換機的轉(zhuǎn)發(fā)，每次轉(zhuǎn)發(fā)的時間為p/b，所以總的延遲= x/b+(k-1)p/b+kd所以當(dāng)分組交換的時延小于電路交換x/b+(k-1)p/b+kds+x/b+kd時， (k-1)p/bs1-11、在上題的分組交換網(wǎng)中，設(shè)報文長度和分組長度

11、分別為x和（p+h）（bit），其中p為分組的數(shù)據(jù)部分的長度，而h為每個分組所帶的控制信息固定長度，與p的大小無關(guān)。通信的兩端共經(jīng)過k段鏈路。鏈路的數(shù)據(jù)率為b（bit/s），但傳播時延和結(jié)點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小，問分組的數(shù)據(jù)部分長度p應(yīng)取為多大？答：分組個x/p，傳輸?shù)目偙忍財?shù)：(p+h)x/p源發(fā)送時延：(p+h)x/pb最后一個分組經(jīng)過k-1個分組交換機的轉(zhuǎn)發(fā)，中間發(fā)送時延：(k-1)(p+h)/b總發(fā)送時延D=源發(fā)送時延+中間發(fā)送時延 D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b令其對p的導(dǎo)數(shù)等于0，求極值 p=hx/(k-1)1-12、因特網(wǎng)的兩大組成部分

12、（邊緣部分與核心部分）的特點是什么？它們的工作方式各有什么特點？答：（1）、邊緣部分：由所有連接在因特網(wǎng)上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運行的程序之間的通信方式為客戶服務(wù)器方式和對等方式。（2）、核心部分：由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交換）。核心部分主要通過路由器實現(xiàn)分組交換。1-13、客戶服務(wù)器方式與對等通信方式的主要區(qū)別是什么？有沒有相同的地方？答：主要區(qū)別在于客戶服務(wù)器描述的是進程之間的服務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系，客戶是服務(wù)請求方，服務(wù)器是服務(wù)；而對等通信方式并不區(qū)分哪一

13、個是服務(wù)請求方還是服務(wù)提供方，只要兩個主機都運行了對等連接軟件，就可以進行平等的、對等連接通信。相同的地方：客戶服務(wù)器方式和對等通信方式都是端系統(tǒng)運行的程序之間的通信方式。對等連接方式從本質(zhì)上看仍然是使客戶服務(wù)器方式，只是對等連接中的每一個主機既是客戶又同時是服務(wù)器。1-14、計算機網(wǎng)絡(luò)有哪些常用的性能指標？答：（1）、速率。速率即數(shù)據(jù)傳輸速率，又稱為數(shù)據(jù)率或比特率，指的是每秒傳輸?shù)亩M制比特數(shù)，速率的單位是 b/s（也表示為bps），或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。（2）、帶寬。帶寬是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率” ，單位是“比特每秒”，或 b/s (bps)，通常稱為“傳輸帶寬”

14、。 （3）、吞吐量。吞吐量(throughput)表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。（4）、時延。時延是指數(shù)據(jù)（一個報文或分組，甚至是比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。它包括：發(fā)送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延。（5）、時延帶寬積。時延帶寬積是指一段鏈路最多可以容納多少個比特。時延帶寬積 = 傳播時延 ´ 帶寬。（6）、往返時間RTT。往返時間RTT表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來自接收方的確認（接收方收到數(shù)據(jù)后便立即發(fā)送確認），總共經(jīng)歷的時間。（7）、利用率。利用率有信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率兩種。信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是

15、被利用的（有數(shù)據(jù)通過）。完全空閑的信道的利用率是零。網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。1-15、假定網(wǎng)絡(luò)的利用率到達了90%。試估算一下現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)時延是它的最小值的多少倍？答：D0/D=1-U=1-90%=0.1。D/D0=10。所以現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)時延是它的最小值的10倍。1-16、計算機通信網(wǎng)有哪些非性能特征？非性能特征與性能指標有什么區(qū)別？答：計算機通信網(wǎng)的非性能特征有：費用，質(zhì)量，標準化，可靠性，可擴展性和可升級性，易于管理和維護。性能指標是從不同的方面來直接度量計算機網(wǎng)絡(luò)的性能，而非性能特征雖然與性能指標有很大的關(guān)系，對計算機網(wǎng)絡(luò)的性能也有很大的影響，但不是直接用來度量網(wǎng)絡(luò)性能

16、的。1-17 收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為。試計算以下兩種情況的發(fā)送時延的傳播時延：(1)數(shù)據(jù)長度為107bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/s。(2)數(shù)據(jù)長度為103bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/s。解：（1）發(fā)送時延：傳播時延：（2）發(fā)送時延：傳播時延：1-18、假設(shè)信號在媒體上的傳播速率為2.3×108m/s。媒體長度l分別為：(1)10cm（網(wǎng)卡）(2)100m（局域網(wǎng)）(3)100km（城域網(wǎng)）(4)5000km（廣域網(wǎng)）試計算當(dāng)帶寬為1Mb/s和10Gb/s時在以上媒體中正在傳輸?shù)谋忍財?shù)。媒體長度l傳播時延媒體中的比特數(shù)數(shù)據(jù)率= 1Mb/s

17、數(shù)據(jù)率= 10Gb/s（1）0.1m4.35×10-10s4.35×10-44.35（2）100m4.35×10-7s0.4354.35×103（3）100km4.35×10-4s4.35×1024.35×106（4）5000km0.0217s2.17×1042.17×1081-19.長度為100字節(jié)的應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給運輸層傳送，需加上20字節(jié)的TCP首部。再交給網(wǎng)絡(luò)層傳送，需加上20字節(jié)的IP首部。最后交給數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)傳送，加上首部和尾部18字節(jié)。試求數(shù)據(jù)的傳輸效率。數(shù)據(jù)的傳輸效率是指發(fā)送的應(yīng)用層數(shù)

18、據(jù)除以所發(fā)送的總數(shù)（即應(yīng)用數(shù)據(jù)加上各種首部和尾部的額外開銷）。若應(yīng)用層數(shù)據(jù)長度為1000字節(jié)，數(shù)據(jù)的傳輸效率是多少？答：數(shù)據(jù)長度為100字節(jié)時傳輸效率=100/（100+20+20+18）=63.3%數(shù)據(jù)長度為1000字節(jié)時，傳輸效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5%1-20網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為什么要采用分層次的結(jié)構(gòu)？試舉出一些與分層體系結(jié)構(gòu)的思想相似的日常生活。答：因為分層可以帶來很多好處：（1）各層之間是獨立的。（2）靈活性好。（3）結(jié)構(gòu)上可分割開。（4）易于實現(xiàn)和維護。（5）能促進標準化工作。類似目前實際生活中的電子商務(wù)模式網(wǎng)上商城（應(yīng)用層）網(wǎng)站管理層（網(wǎng)站管理系統(tǒng)）服務(wù)器

19、主機（服務(wù)平臺）技術(shù)服務(wù)（技術(shù)支持）物流配送系統(tǒng)（貨物及配送支持）1-21 協(xié)議與服務(wù)有何區(qū)別？有何關(guān)系？答：1、協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則，是水平的。服務(wù)是下層通過層間接口向上層提供的功能，是垂直的。2、協(xié)議的實現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)，要實現(xiàn)本層協(xié)議還需使用下層提供的服務(wù)。1-22 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個要素是什么？各有什么含義？答：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定。由以下三個要素組成：（1）語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。（2）語義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。（3）同步：即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。1-23為什么一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須把各

20、種不利的情況都考慮到？答：因為協(xié)議必須保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中能有條不紊地交換，而不允許出現(xiàn)死鎖等現(xiàn)象，因此，協(xié)議不能假定一切都是正常的和非常理想的，不能只看在正常情況下是否正確，而是必須非常仔細地檢查這個協(xié)議能否應(yīng)付各種異常情況。1-24 試述五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的要點，包括各層的主要功能。答：所謂五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是為便于學(xué)習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)原理而采用的綜合了OSI七層模型和TCP/IP的四層模型而得到的五層模型。五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)見圖1-1所示。 圖1-1五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)各層的主要功能：（1）應(yīng)用層2 數(shù)據(jù)鏈路層3 網(wǎng)絡(luò)層4 運輸層數(shù)據(jù)鏈路層 應(yīng)用層確定進程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要。應(yīng)用

21、層不僅要提供應(yīng)用進程所需要的信息交換和遠地操作，而且還要作為互相作用的應(yīng)用進程的用戶代理（user agent),來完成一些為進行語義上有意義的信息交換所必須的功能。(2）運輸層任務(wù)是負責(zé)主機中兩個進程間的通信。因特網(wǎng)的運輸層可使用兩種不同的協(xié)議。即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP和無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP。面向連接的服務(wù)能夠提供可靠的交付。無連接服務(wù)則不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery.(3)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)為分組選擇合適的路由，使源主機運輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機。（4）數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是將在網(wǎng)絡(luò)層交下來的數(shù)據(jù)報組裝成幀（frame)，在兩

22、個相鄰結(jié)點間的鏈路上實現(xiàn)幀的無差錯傳輸。（5）物理層物理層的任務(wù)就是透明地傳輸比特流。 “透明地傳送比特流”指實際電路傳送后比特流沒有發(fā)生變化。物理層要考慮用多大的電壓代表“1”或“0”，以及當(dāng)發(fā)送端發(fā)出比特“1”時，接收端如何識別出這是“1”而不是“0”。物理層還要確定連接電纜的插頭應(yīng)當(dāng)有多少根腳以及各個腳如何連接。1-25、試舉出日常生活中有關(guān)“透明”這種名詞的例子。答：例如：貨車。只要裝箱符合貨柜車大細標準的,不管箱里裝的是什么貨物,都可以用貨車來傳輸。1-26 解釋下列名詞：協(xié)議棧、實體、對等層、協(xié)議數(shù)據(jù)單元、服務(wù)訪問點、客戶、服務(wù)器、客戶-服務(wù)器方式。答：協(xié)議棧：指計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

23、采用分層模型后，每層的主要功能由對等層協(xié)議的運行來實現(xiàn)，因而每層可用一些主要協(xié)議來表征，幾個層次畫在一起很像一個棧的結(jié)構(gòu)。實體：表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。在許多情況下，實體是一個特定的軟件模塊。對等層：在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，通信雙方實現(xiàn)同樣功能的層。協(xié)議數(shù)據(jù)單元：對等層實體進行信息交換的數(shù)據(jù)單位。服務(wù)訪問點：在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互（即交換信息）的地方。服務(wù)訪問點SAP是一個抽象的概念，它實體上就是一個邏輯接口?？蛻?、服務(wù)器：客戶和服務(wù)器都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進程。客戶-服務(wù)器方式所描述的是進程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系?？蛻羰欠?wù)請求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方。客戶-服務(wù)

24、器方式：客戶-服務(wù)器方式所描述的是進程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系，當(dāng)客戶進程需要服務(wù)器進程提供服務(wù)時就主動呼叫服務(wù)進程，服務(wù)器進程被動地等待來自客戶進程的請求。1-27、試解釋everything over IP和IP over everything的含義。答：everything over IP指IP協(xié)議可以為各式各樣的應(yīng)用提供服務(wù)。 IP over everything指允許IP協(xié)議在各式各樣的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)上運行。第二章2-01 物理層要解決哪些問題？物理層的主要特點是什么？答：（1）物理層要解決的主要問題：物理層要盡可能屏蔽掉物理設(shè)備、傳輸媒體和通信手段的不同，使上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到

25、這些差異的存在，而專注于完成本層的協(xié)議與服務(wù)。給其服務(wù)用戶（數(shù)據(jù)鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般為串行按順序傳輸?shù)谋忍亓鳎┑哪芰Α榇?，物理層?yīng)解決物理連接的建立、維持和釋放問題。在兩個相鄰系統(tǒng)之間唯一地標識數(shù)據(jù)電路。（2）物理層的主要特點：由于在OSI之前，許多物理規(guī)程或協(xié)議已經(jīng)制定出來了，而且在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，這些物理規(guī)程已被許多商品化的設(shè)備所采用。加之，物理層協(xié)議涉及的范圍廣泛，所以至今沒有按OSI的抽象模型制定一套新的物理層協(xié)議，而是沿用已存在的物理規(guī)程，將物理層確定為描述與傳輸媒體接口的機械、電氣、功能和規(guī)程特性。由于物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此

26、，具體的物理協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜。2-02 規(guī)程與協(xié)議有什么區(qū)別？答：在數(shù)據(jù)通信的早期，對通信所使用的各種規(guī)則都稱為“規(guī)程”(procedure)。后來具有體系結(jié)構(gòu)的計算機網(wǎng)絡(luò)就開始使用“協(xié)議”(protocol)這一名詞。以前的“規(guī)程”其實就是“協(xié)議”，但由于習(xí)慣，對以前制定好的規(guī)程有時仍常用舊的名稱“規(guī)程”。2-03試給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型并說明其主要組成構(gòu)件的作用。答：一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分：源系統(tǒng)（或發(fā)送端）、傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）、和目的系統(tǒng)（或接收端）。源系統(tǒng)一般包括以下兩個部分：源點：源點設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。例如，從PC機的鍵盤輸入漢字，PC機產(chǎn)生輸出的數(shù)字比特流。源點又稱為

27、源站，或信源。發(fā)送器：通常源點生成的數(shù)據(jù)要通過發(fā)送器編碼后才能在傳輸系統(tǒng)中進行傳輸。例如，調(diào)制解調(diào)器將PC機輸出的數(shù)字比特流轉(zhuǎn)換成能夠在用戶的電話線上傳輸?shù)哪M信號。目的系統(tǒng)一般也包括以下兩個部分：接收器：接收傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號，并將其轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。例如，調(diào)制解調(diào)器接收來自傳輸線路上的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流。終點：終點設(shè)備從接收器獲取傳送過來的數(shù)字比特流，然后把信息輸出。終點又稱為目的站，或信宿。在源系統(tǒng)和目的系統(tǒng)之間的傳輸系統(tǒng)可能是簡單的傳輸線，也可以是連接在源系統(tǒng)和目的系統(tǒng)之間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2-04 試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)、信號、模擬數(shù)據(jù)、模擬信號、基帶信號

28、、帶通信號、數(shù)字數(shù)據(jù)、數(shù)字信號、碼元，單工通信、半雙工通信、全雙工通信，串行傳輸，并行傳輸。答：數(shù)據(jù)：是運送信息的實體。信號：則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。模擬數(shù)據(jù)：運送信息的模擬信號。模擬信號：連續(xù)變化的信號。基帶信號：來自信源的信號。帶通信號：經(jīng)過載波調(diào)制后的信號。數(shù)字數(shù)據(jù)：取值為不連續(xù)數(shù)值的數(shù)據(jù)。數(shù)字信號：取值為有限的幾個離散值的信號。碼元：在使用時間域的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的基本波形稱為碼元。單工通信：即只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。半雙工通信：即通信和雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送（當(dāng)然也不能同時接收）。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過一段時間再反

29、過來。全雙工通信：即通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。串行傳輸：逐個比特按照時間順序傳輸。并行傳輸：多個比特同時進行傳輸。2-05 物理層的接口有哪幾個特性？各包含什么內(nèi)容？答：（1）機械特性指明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。（2）電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。（3）功能特性指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。（4）規(guī)程特性說明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。2-06數(shù)據(jù)在信道中的傳輸速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？奈氏準則與香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是什么？“比特/每秒”和“碼元/每秒”有何區(qū)別？答：1、數(shù)據(jù)在

30、信號中的傳輸速率受以下兩個因素限制：（1） 信道能夠通過的頻率范圍。（2） 信噪比。2、信噪比不能任意提高。3、奈氏準則與香農(nóng)公式的意義在于揭示了信道對數(shù)據(jù)傳輸率的限制，只是兩者作用的范圍不同。奈氏準則給出了每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元的傳輸速率是每秒2個碼元。香農(nóng)公式則推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限信息傳輸速率C=Wlog2（1+S/N），其中W為信道的帶寬（以赫茲為單位），S為信道內(nèi)所傳信號的平均功率，N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。4、數(shù)字信號由碼元組成，碼元攜帶一定的信息量。定義單位時間傳輸?shù)拇a元數(shù)為碼元速率，單位是碼元/秒，又稱波特率（Baud）。定義單位時間傳輸?shù)男?/p>

31、息量為信息速率，單位為比特 /秒，又稱比特率。波特和比特是兩個不同的概念，波特是碼元傳輸速率的單位，說明每秒傳輸多少個碼元，比特是信息兩的單位。信息的傳輸速率“比特/每秒” 一般在數(shù)量上大于碼元的傳輸速率“碼元/秒”，且有一定的關(guān)系，若使1個碼元攜帶n比特的信息量，則M Baud的碼元傳輸速率所對應(yīng)的信息傳輸率為M×n bit/s，但某些情況下，信息的傳輸速率“比特/每秒” 在數(shù)量上小于碼元的傳輸速率“碼元/秒”，如采用內(nèi)帶時鐘的曼切斯特編碼，一半的信號變化用于時鐘同步，另一半的信號變化用于信息二進制數(shù)據(jù)，碼元的傳輸速率“碼元/秒”是信息的傳輸速率“比特/每秒”的2倍。2-

32、07、假定某信道受柰氏準則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果采用振幅調(diào)制，把碼元的振幅劃分為16個不同等級來傳送，那么可以獲得多高的數(shù)據(jù)率(b/s)？答：把碼元的振幅劃分為16個不同等級來傳送，則每個碼元可攜帶的信息量是4bit。所以可獲得20000*log216=80000b/s的數(shù)據(jù)率。2-08、假定要用3kHz帶寬的電話信道傳送64kb/s的數(shù)據(jù)（無差錯傳輸），試問這個信道應(yīng)具有多高的信噪比（分別用比值和分貝來表示？這個結(jié)果說明什么問題？）答：根據(jù)香農(nóng)公式: C = w * log2 (1+S/N) 64Kb/s = 3KHz * log2 (1+S/N) 得 S/N = 26

33、42245所以信噪比 = 10 * log10 (S/N) =64.2dB這說明該電話信道是一個信噪比很高的信道。2-09、用香農(nóng)公式計算一下，假定信道帶寬為3100Hz，最大信息傳輸速率為35kb/s，那么若想使最大信息傳輸速率增加60%，問信噪比S/N應(yīng)增達到多少倍？如果在剛才計算出的基礎(chǔ)上將信噪比再增加到10倍，問最大信息速率能否增加20%？解： 根據(jù)香農(nóng)公式，C=W2(1+S/N)b/s,可以算出在帶寬為3100Hz，傳輸速率為35kb/s時，S/N=2502；當(dāng)最大信息傳輸速率增加60%時，2(1+S/N)=18.06，S/N=273274，所以S/N增加到109.22倍。當(dāng)S/N增

34、加到10倍時，C=3100*2(1+2732740)=3100*21.384=66290.5b/sC/C=（3100*21.384)/（3100*18.06）=1.184，因此，最大信息率增加了18.4%，不能達到20%。2-10、常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點？（1）雙絞線：分屏蔽雙絞線和無屏蔽雙絞線。由兩根相互絕緣的導(dǎo)線組成?？梢詡鬏斈M信號，也可以傳輸數(shù)字信號，有效帶寬達250KHz，通信距離一般為幾到十幾公里。導(dǎo)線越粗其通信距離越遠。在數(shù)字傳輸時，若傳輸速率為每秒幾兆比特，則傳輸距離可達幾公里。一般用作電話線傳輸聲音信號。雖然雙絞線容易受到外部高頻電磁波的干擾，誤碼率高，但因為其價

35、格便宜，且安裝方便，既適于點到點連接，又可用于多點連接，故仍被廣泛應(yīng)用。（2）同軸電纜：分基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜，其結(jié)構(gòu)是在一個包有一層絕緣的實心導(dǎo)線外，再套上一層外面也有一層絕緣的空心圓形導(dǎo)線。由于其高帶寬（高達300400Hz）、低誤碼率、性能價格比高，所以用在LAN中，同軸電纜的最大傳輸距離隨電纜型號和傳輸信號的不同而不同，由于易受低頻干擾，在使用時多將信號調(diào)制在高頻載波上。（3）光纜：以光纖作為載體，利用光的全反向原理傳播光信號。其優(yōu)點是直徑小、重量輕；傳輸頻帶寬、通信容量大；抗雷電和電磁干擾性能好，無串音干擾，保密性好，誤碼率低。但光電接口的價格較昂貴。光纖被廣泛用于電信系統(tǒng)鋪設(shè)

36、主干線。（4）無線信道：分地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。其主要優(yōu)點是頻率高，頻帶范圍寬，通信信道的容量大；信號所受工業(yè)干擾較小，傳輸質(zhì)量高，通信比較穩(wěn)定；不受地理環(huán)境的影響，建設(shè)投資少、見效快。缺點是地面微波接力通信在空間是直線傳播，傳輸距離受到限制，一般只有50Km，隱蔽性和保密性較差。衛(wèi)星通信雖然通信距離遠且通信費用與通信距離無關(guān)，但傳播時延較大，技術(shù)較復(fù)雜，價格較貴。2-11、假定有一種雙絞線的衰減0.7dB/km（在1kHz時），若容許有20dB的衰減，試問使用這種雙絞線的鏈路的工作距離有多長？如果要使這種雙絞線的工作距離增大到100公里，問應(yīng)當(dāng)使衰減降低到多少？答：（1）、工作距離d=

37、20/0.7=28.6km。 （2）、若工作距離增大到100km，則衰減應(yīng)降低到20dB/100km=0.2dB/km。2-12試計算工作在1200nm到1400nm之間以及工作在1400nm至1600nm之間的光波的頻帶寬度。假定光在光纖中的傳播速度為2*108m/s。答：1200nm到1400nm：帶寬=（2*108）/(1200*10-9）-（2*108）/(1400*10-9）=23.8THz1400nm到1600nm：帶寬=（2*108）/(1400*10-9）-（2*108）/(1600*10-9）=17.86THz2-13、為什么要使用信道復(fù)用技術(shù)？常用的信道復(fù)用技術(shù)有哪些？答：

38、1、原理有兩點： （1）、通信工程中用于通信線路架設(shè)的費用相當(dāng)高，人們需要充分利用通信線路的容量； （2）、無論在廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)中，傳輸介質(zhì)容量往往都超過了單一信道傳輸?shù)耐ㄐ帕?。為了充分利用傳輸介質(zhì)，所以要使用信道復(fù)用技術(shù)。 2、常用的信道復(fù)技術(shù)有：頻分復(fù)用技術(shù)和時分復(fù)用技術(shù)。2-14 試寫出下列英文縮寫的全文，并進行簡單的解釋。FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48答：FDM(frequency division multiplexing)：頻分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing)：時分復(fù)用STDM(S

39、tatistic Time Division Multiplexing)：統(tǒng)計時分復(fù)用WDM(Wave Division Multiplexing)：波分復(fù)用DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)：密集波分復(fù)用CDMA(Code Wave Division Multiplexing)：碼分復(fù)用SONET(Synchronous Optical Network)：同步光纖網(wǎng)SDH(Synchronous Digital Hierarchy)：同步數(shù)字系列STM-1(Synchronous Transfer Module)：第1級同步傳遞模塊OC-48(Opt

40、ical Carrier)：第48級光載波2-15、碼分多址CDMA為什么可以使所有用戶在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信而不會互相干擾？這種復(fù)用方法有何優(yōu)缺點？答：1、由于各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型。2、優(yōu)點：（1）系統(tǒng)容量大 （2）系統(tǒng)容量的配置靈活（3）通話質(zhì)量更佳（4）頻率規(guī)劃簡單。（5）建網(wǎng)成本低（6）更高的數(shù)據(jù)傳輸可靠性。2-16共有四個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為A：（11111111） B：（11111111）C：（11111111） D：（11111111）現(xiàn)收到這樣的碼片序列S：（11311311）。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1？答：S&

41、#183;A=（11311311）8=1， A發(fā)送1S·B=（11311311）8=1， B發(fā)送0S·C=（11311311）8=0， C無發(fā)送S·D=（11311311）8=1， D發(fā)送12-17、試比較xDSL，HFC以及FTTx接入技術(shù)的優(yōu)缺點。2-18、為什么在ADSL技術(shù)中，在不到1MHz的帶寬中卻可以傳送速率高達每秒幾個兆比？答：靠先進的編碼，使得每秒傳送一個碼元就相當(dāng)于每秒傳送多個比特。第三章3-01、數(shù)據(jù)鏈路（即邏輯鏈路）與鏈路（即物理鏈路）有何區(qū)別？“電路接通了”與“數(shù)據(jù)鏈路接通了”的區(qū)別何在？答：（1）數(shù)據(jù)鏈路與鏈路的區(qū)別在于數(shù)據(jù)鏈路除鏈路外，

42、還必須有一些必要的規(guī)程來控制數(shù)據(jù)的傳輸。因此，數(shù)據(jù)鏈路比鏈路多了實現(xiàn)通信規(guī)程所需要的硬件和軟件。（2）“電路接通了”表示鏈路兩端的結(jié)點交換機已經(jīng)開機，物理連接已經(jīng)能夠傳送比特流了。但是，數(shù)據(jù)傳輸并不可靠。在物理連接基礎(chǔ)上，再建立數(shù)據(jù)鏈路連接，才是“數(shù)據(jù)鏈路接通了”。此后，由于數(shù)據(jù)鏈路連接具有檢測、確認和重傳等功能，才使不太可靠的物理鏈路變成可靠的數(shù)據(jù)鏈路，進行可靠的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路斷開連接時，物理電路連接不一定跟著斷開連接。3-02 數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路控制包括哪些功能？試討論數(shù)據(jù)鏈路層做成可靠的鏈路層有哪些優(yōu)點和缺點。答：（1）鏈路管理；幀同步；流量控制；差錯控制；將數(shù)據(jù)和控制信息分開；透明

43、傳輸；尋址。（2）把數(shù)據(jù)鏈路層做成可靠的鏈路層，也就是使數(shù)據(jù)傳輸無比特差錯和無傳輸差錯。這使接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀均無差錯，并且接收的幀與發(fā)送端發(fā)送的幀完全相同，即不出現(xiàn)幀丟失、幀重復(fù)、幀失序等現(xiàn)象，這可大大減少上層的工作量，提高上層的工作效率。但由于實現(xiàn)這些功能，必須增加幀編號、確認和重傳機制，這無疑增加了數(shù)據(jù)鏈路層的功能，降低了通信的效率，這代價太大，往往得不償失。3-03、網(wǎng)絡(luò)適配器的作用是什么？網(wǎng)絡(luò)適配器工作在哪一層？答：網(wǎng)絡(luò)適配器的作用是：（1）、進行數(shù)據(jù)串行傳輸和并行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換。（2）、具有數(shù)據(jù)緩存的功能，緩解網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)率與計算機總線上的數(shù)據(jù)率的不同。（3）、丟棄有差錯的幀，把

44、收到正確的幀交付給協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層。（4）、把IP數(shù)據(jù)報組裝成幀發(fā)送到局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)適配器工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。3-04、數(shù)據(jù)鏈路層的三個基本問題（幀定界、透明傳輸和差錯檢測）為什么都必須加以解決？答：1、關(guān)于幀定界問題，為了使傳輸中發(fā)生差錯后只將出錯的有限數(shù)據(jù)進行重發(fā)，數(shù)據(jù)鏈路層將比特流組織成以幀為單位傳送。幀的組織結(jié)構(gòu)必須設(shè)計成使接收方能夠明確地從物理層收到的比特流中對其進行識別，即能從比特流中區(qū)分出幀的起始與終止。 2、關(guān)于透明傳輸問題，當(dāng)所傳數(shù)據(jù)中的比特組合恰巧出現(xiàn)了與某一個控制信息完全一樣時，必須有可靠的措施，使接收方不會將這種比特組合的數(shù)據(jù)誤認為是某種控制信息。 3、實際的通信鏈

45、路都不會是理想的，因此比特在傳輸過程中會出現(xiàn)差錯，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，必須采用差錯檢測措施，讓接收方可以檢測出有差錯的幀并丟棄它，只接收正確的幀。 3-05、如果在數(shù)據(jù)鏈路層不進行幀定界，會發(fā)生什么問題？答：如果在數(shù)據(jù)鏈路層不進行幀定界，接收方將不知道數(shù)據(jù)幀從何開始，從何結(jié)束，這將發(fā)生幀數(shù)據(jù)錯誤，造成數(shù)據(jù)混亂，最終導(dǎo)致通信失敗。3-06、PPP的協(xié)議的主要特點是什么？為什么PPP不使用幀的編號？PPP適用于什么情況？為什么PPP協(xié)議不能使數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)可靠傳輸？答：1、PPP協(xié)議的特點：（1）、PPP即支持異步鏈路（無奇偶檢驗的8比特數(shù)據(jù)），也支持面向比特的同步鏈路。（2）、PPP具有簡

46、單性與透明性。（3）、PPP在同一條物理鏈路上同時支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IP和IPX等）。（4）、PPP支持各種類型的鏈路（串行的或并行的、低速或高速的等）（5）、PPP具有差錯檢測功能，是Internet的標準協(xié)議。2、因為為了使協(xié)議簡單，PPP不使用幀的編號。3、PPP適用在線路質(zhì)量不太差的情況下。4、因為要可靠傳輸則必須提供糾錯功能，而在數(shù)據(jù)鏈路層進行糾錯的代價太高，通常得不償失。另外在TCP/IP族中，可靠傳輸由運輸層的TCP協(xié)議負責(zé)，所以PPP協(xié)議不需要保證可靠傳輸。3-07、要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC的生成多項式是P(x)=x4+x+1 。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的

47、余數(shù)。數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個1變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？采用CRC檢驗后，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是否就變成了可靠的傳輸？答：添加的檢驗序列為1110 （11010110110000除以10011） 數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個1變成了0，11010110101110除以10011，余數(shù)為011，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯。數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，11010110001110除以10011，余數(shù)為101，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯。采用CRC檢驗后，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸并不是就變成了可靠的傳輸，因為可靠傳輸不僅包括無差錯傳輸，而且還包

48、括無傳輸差錯，采用CRC檢驗后，只是實現(xiàn)了無差錯傳輸，而要實現(xiàn)無傳輸差錯則必須增加糾錯功能。所以并沒有變成可靠的傳輸。3-08、要發(fā)送的數(shù)據(jù)為101110。采用CRC的生成多項式是P（X）=X3+1。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。答：數(shù)據(jù)后面的余數(shù)為011（101110000除以1001）。3-09、一個PPP幀的數(shù)據(jù)部分（用十六進制寫出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。試問真正的數(shù)據(jù)是什么（用十六進制寫出）？P75答：7E FE 27 7D 7D 65 7E3-10、PPP協(xié)議使用同步傳輸技術(shù)傳送比特串0110111111111100。試問經(jīng)過零比特填充后變

49、成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的數(shù)據(jù)部分是0001110111110111110110，問刪除發(fā)送端加入的零比特后變成怎樣的比特串？答：011011111011111000。 00011101111111111110。3-11、試分別討論以下各種情況在什么條件下是透明傳輸，在什么條件下不是透明傳輸。（提示：請弄清什么是“透明傳輸”，然后考慮能否滿足其條件。）（1）普通的電話通信。（2）電信局提供的公用電報通信。（3）因特網(wǎng)提供的電子郵件服務(wù)。答：（1）由于電話系統(tǒng)的帶寬有限，而且還有失真，因此電話機兩端的輸入聲波和輸出聲波是有差異的。在“傳送聲波”這個意義上講，普通的電話通信并不是透明傳輸。但對“聽懂說話的意思”來講，則基本上是透明傳輸。但也有時個別語音會聽錯，如單個數(shù)字1和7。這就不是透明傳輸。（2）、一般說來，由于電報通信的傳輸是可靠的，接收的報文和發(fā)送的報文是一致，因此應(yīng)當(dāng)是透明傳輸。但如果有人到電信局發(fā)送“1849807235”這樣的報文，則電信局會根據(jù)有關(guān)規(guī)定拒絕提供電報服