计算机通信与网络课后习题答案要点

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1、第一章习题解答1.1什么是计算机网络？答：我们可以把计算机网络定义为：把分布在不同地点 且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连 接起来，在功能完善的网络软件运行下，以实现网络中 资源共享为目标的系统。1.2试分析阐述计算机网络与分布式系统的异同点。答：计算机网络是把分布在不同地点且具有独立功能的 多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，实现资源 的共享；分布式系统是在分布式计算机操作系统或应用 系统的支持下进行分布式数据处理和各计算机之间的并 行工作，分布式系统在计算机网络基础上为用户提供了 透明的集成应用环境。所以，分布式系统和计算机网络 之间的区别主要在软件系统。1.3计算机网络

2、的拓扑结构种类有哪些？各自的特点是 什么？答：网络的拓扑(Topology )结构是指网络中各节点的 互连构形，也就是连接布线的方式。网络拓扑结构主要 有五种：星形、树形、总线形、环形和网络形，如图1.1所i示。星形结构的特点是存在一个中心节点，其他计算机与中 心节点互连，系统的连通性与中心节点的可靠性有很大 的关系。树形结构的特点是从根节点到叶子节点呈现层 次性。总线形结构的特点是存在一条主干线，所有的计 算机连接到主干线上。环形结构是将所有计算机连接到 一个环形的线路，每两个计算机之间有两条线路相连。 网络型是一种不规则的连接，事实上，目前的因特网就 是这种拓扑结构。1.4从逻辑功能上看，

3、计算机网络由哪些部分组成？各自 的内涵是什么？答：根据定义我们可以把一个计算机网络概括为一个由 通信子网和终端系统组成的通信系统终端系统：终端系统由计算机、终端控制器和计算机上 所能提供共享的软件资源和数据源（如数据库和应用程 序）构成。计算机通过一条高速多路复用线或一条通信 链路连接到通信子网的结点上。终端用户通常是通过终端控制器访问网络。终端控制器能对一组终端提供几种 控制，因而减少了终端的功能和成本。通信子网：通信子网是由用作信息交换的网络结点和通 信线路组成的独立的数据通信系统，它承担全网的数据 传输、转接、加工和变换等通信处理工作。网络结点提 供双重作用：一方面作终端系统的接口，同时

4、也可作为 对其他网络结点的存储转发结点。作为网络接口结点， 接口功能是按指定用户的特定要求而编制的。由于存储 转发结点提供了交换功能，故报文可在网络中传送到目 的结点。它同时又与网络的其余部分合作，以避免拥塞 并提供网络资源的有效利用。1.5由n个结点构成的一星型拓扑结构的网络中，共有多 少个直接的连接？对由n个结点构成的环状拓扑结构的 网络中呢？对由n个结点构成的全连接网络中呢？ 答：在由n个结点构成的一星型拓扑结构的网络中有（n-1）个直接连接。在由n个结点构成的环状拓扑结构的网络中有（n）个直 接连接。在由n个结点构成的全连接拓扑结构的网络有（n 1）n/2个直接连接1.6在广播式网络中

5、，当多个节点试图同时访问通信通道 时，信道将会产生冲突，所有节点都无法发送数据，形 成信道容量的浪费。假设可以把时间分割成时间片，n个 节点中每个节点在每个时间片试图使用信道的概率为p,试计算由于冲突而浪费的时间片的百分比。答：每个时间片只有一个节点访问的概率为：p(l-p)nl+ p(lpf4+ + p(l)n =n* p(l-p)u 1从而每个时间片冲突的概率为1- nx p(l-p)n 1即位由于冲突而浪费的时间片百分比。1.7什么是网络体系结构？为什么要定义网络的体系结构？答：计算机网络体系结构是计算机网络的分层及其服务 和协议的集合，也就是它们所应完成的所有功能的定义， 是用户进行网

6、络互连和通信系统设计的基础。因此，体 系结构是一个抽象的概念，它只从功能上描述计算机网 络的结构，而不涉及每层的具体组成和实现细节。计算 机网络由多个互连的节点组成，节点之间要不断地交换 数据和控制信息，要做到有条不紊地交换数据，每个节点 就必须遵守一整套合理而严谨的规则，才能实现网络的 互连，网络的体系结构包含了各个层次的服务及协议规 程，为软件和硬件的具体实现提供了统一的规范。1.8什么是网络协议？由哪几个基本要素组成？答：简单地说，协议是指通信双方必须遵循的、控制信 息交换的规则的集合，是一套语义和语法规则，用来规 定有关功能部件在通信过程中的操作，它定义了数据发 送和接收工作中必经的过

7、程。协议规定了网络中使用的 格式、定时方式、顺序和检错。一般说，一个网络协议 主要由语法、语义和同步三个要素组成。语法：指数据与控制信息的结构或格式，确定通信时采 用的数据格式，编码及信号电平等。即对所表达内容的 数据结构形式的一种规定 也即”怎么讲.例如，在传输一 份数据报文时数据格式，传输一封信函的地址格式等。 语义：协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解 释，也即讲什么.不同类型的协议元素规定了通信双方所 要表达的不同内容（含义）例如，在基本型数据链路控制协 议中规定,协议元素SOH的语义表示所传输报文的报头 开始;而协议元素ETX的语义，则表示正文结束等。同步:规定了事件的执行顺序

8、例如在双方通信时，首先由 源站发送一份数据报文，如果目标站收到的是正确的报 文，就应遵循脚议规则，利用脚议元素ACK来回答对方， 以使源站知道其所发出的报文已被正确接收。1.9试分析协议分层的理由。答：在设计和选择协议时，不仅要考虑网络系统的拓扑 结构、信息的传输量、所采用的传输技术、数据存取方 式，还要考虑到其效率、价格和适应性等问题。因此， 协议的分层可以将复杂的问题简单化。通信协议可被分 为多个层次，在每个层次内又可分成若干子层次，协议 各层次有高低之分。每一层和相邻层有接口，较低层通 过接口向它的上一层提供服务，但这一服务的实现细节 对上层是屏蔽的。较高层又是在较低层提供的低级服务 的

9、基础上实现更高级的服务。采用层次化方法的优点是：各层之间相互独立 ，即不需要 知道低层的结构，只要知道是通过层间接口所提供的服 务；灵活性好，是指只要接口不变就不会因层的变化（甚至 是取消该层）而变化；各层采用最合适的技术实现而不影响其他层；有利于促进标准化，是因为每层的功能和提供 的服务都已经有了精确的说明。1.10 OSI参考模型的层次划分原则是什么？画出OSI RM模型的结构图，并说明各层次的功能。答：OSI-RM体系结构是一种分层的结构，它遵循协议分 层的原则，具体体现在：(1)层次不能太多，也不能太少。太多则系统的描述和集成 都有困难，太少则会把不同的功能混杂在同一层次中。每一层应该

10、有明确定义的功能 ，这种功能应在完成的 操作过程方面，或者在涉及的技术方面与其他功能层次有 明显不同，因而类似的功能应归人同一层次。(3) 每一层的功能要尽量局部化。这样，随着软硬件技术的 进展,层次的协议可以改变，层次的内部结构可以重新设 计,但是不影响相邻层次的接口和服务关系。(4) 考虑数据处理的需要。在数据处理过程需要不同的抽 象级(例如，词法，句法，语义等)的地方设立单独的层次。(5) 每一层只与它的上，下邻层产生接口，规定相应的业务 在同一层内相应子层的接口也适用这一原则。如图所示，OSI七层模型从下到上分别为物理层(PhysicalLayer),数据 链路层(DataLink L

11、ayer),网络层(Network Layer),传输层(Transport Layer),会话层(Session Layer),表 示层(Presentation Layer)和应用层(Application Layer)。各 层的功能如下：物理层：利用传输介质为通信的网络结点之间建立、维 护和释放物理连接，实现比特流的透明传输，进而为数 据链路层提供数据传输服务。数据链路层：在物理层提供服务的基础上，在通信的实 体间建立数据链路连接，传输以帧(frame)为单位的数据 包，并采取差错控制和流量控制的方法，使有差错的物 理线路变成无差错的数据链路。网络层：控制着通信子网的运行，为以分组(pa

12、cket)为 单位的数据包通过通信子网选择适当的路由，并实现拥 塞控制、网络互连等功能。传输层：向用户通过可靠的端到端(end-to-end)的数据传输 服务，实现为上层屏蔽低层的数据传输问题。会话层：负责维护通信中两个结点之间的会话连接的建 立、维护和断开，以及数据的交换。表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方 式，主要包括数据格式变换、数据的加密与解密、数据 压缩与恢复等功能。应用层:为应用程序通过网络服务，它包含了各种用户普 通使用的协议。承丄iIBKh 臥農良4IBKB11在OSI参考模型中各层的协议数据单元(PDU)是什么? 答：(N十1层实体通过访问SAP向(N)层实体发

13、送协议 数据单元PDU(Protocol Data Unit)。PDU由两部分造成， 如(N层PDU的构成如图1. 3所;:。一部分为本层用户的 数据，记为(N)用户数据；另一部分为本层的协议控制信 息，记为(N) PCI(Protocol Control Information)。PCI 就是 前而讲到的每一层传递过程中加上的包头。(N) PDUZ层 PCI(N)层用户数摇PCICN-1) 户数殆(N-O 层 PDU图1.3 PDU的组成12试比较OSI-RM与TCP/I P模型的异同点。答:它们的相同点主要体现在：1)都参与层次化模型，TCP/IP与OSI-RM都采用层次化体系结构，都按功

14、能分 层。其差别主要体现在以下两方面：1) 出发点不同OSI-RM是作为国际标准而制定的，不得不兼顾各方，考虑 各种情况，造成OSI-RM相对比较复杂，协议的数量和复杂 性都远高于 TCP/IP。早期 TCP/IP协议是为军用网 ARPANET设计的体系结构，一开始就考虑了一些特殊要 求，如可用性，残存性，安全性，网络互联性以及处理瞬间大 信息量的能力等。此外,TCP/IP是最早的互联协议，它的发 展顺应社会需求，来自实践，在实践中不断改进与完善，有 成熟的产品和市场，为人们所广泛接受。2) 对以下问题的处理方法不相同对层次间的关系。OSI-RM是严格按层次关系处理的, 两个(N)实体通信必须

15、通过下一层的(N 1)实体,不能越 层而TCP/IP则不同，它允许越层直接使用更低层次所提 供的服务。因此，这种关系实际上是”等级关系，这种等级关系减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。对 异构网互连问题。TCP/IP 一开始就考虑对异构网络的互 连，并将互连协议IP单设一层。但OSI-RM最初只考虑 用一个标准的公用数据网互联不同系统，后来认识到互联 协议的重要性，才在网络层中划出一个子层来完成IP任务。OSI-RM开始只提供面向连接的服务，而TCP/IP 一 开始就将面向连接和无连接服务并重，因为无连接的数据 报服务，对互联网中的数据传送和分组话音通信是很方便 的。此外,TCP/IP有

16、较好的网络管理功能，而OSI-RM也是 到后来才考虑这个问题。1.13设有一个系统具有n层协议，其中应用进程生成长 度为m字节的数据，在每层都加上长度为h字节的报头， 试计算传输报头所占用的网络带宽百分比。答：若应用层数据长度为 m字节，则每一层加h字节的 报头，经过n层后总数据长度为：m+nxh,从而，传输报头所占用的网络带宽百分比为：n h/(m+n h)第二章习题解答2.01试给出数据通信系统的基本模型并说明其主要组成构件 的作用。答:1）信源和信宿信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的设备；信宿 就是信息的接收端，是接收所传送信息的设备，在实际应用中， 大部分信源和信宿设备都是计算机

17、或其他数据终端设备（dataterminal equipment, DTE）。2）信道信道是通信双方以传输媒体为基础的传输信息的通道，它 是建立在通信线路及其附属设备（如收发设备）上的。该定义似 乎与传输媒体一样，但实际上两者并不完全相同。一条通信介 质构成的线路上往往可包含多个信道。信道本身也可以是模拟 的或数字方式的，用以传输模拟信号的信道叫做模拟信道，用 以传输数字信号的信道叫做数字信道。3）信号转换设备其作用是将信源发出的信息转换成适合于在信道上传输的 信号，对应不同的信源和信道，信号转换设备有不同的组成和 变换功能。发送端的信号转换设备可以是编码器或调制器，接 收端的信号转换设备相对

18、应的就是译码器或解调器。2.02试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，数字数据，数字信号答: 数据：通常是指预先约定的具有某种含义的数字、符号和字母的组合。信号：信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式。模拟数据：取值是连续的数据。模拟信号：是指幅度随时间连续变化的信号。数字数据：取值是离散的数据。数字信号：时间上是不连续的、离散性的信号2.03什么叫传信速率？什么叫传码速率？说明两者的不同与 关系。答：传信速率又称为比特率，记作Fb,是指在数据通信系统中， 每秒钟传输二进制码元的个数，单位是比特/秒（bit/s,或 kbit/s 或 Mbit/s ）。传码速率又称为调制速率、波特率

19、，记作NBd，是指在数据通信系统中，每秒钟传输信号码元的个数，单位是波特（Baud）。若是二电平传输，则在一个信号码元中包含一个二进制码元，即二者在数值上是相等的；若是多电平（M电平）传输，则二者在数值上有Fb=NBdX log 2 M的关系2.04设数据信号码元长度为833 x 10-6秒，若采用16电平传输, 试求传码速率和传信速率。答：由于T=833x 10-6秒，所以传码速率NBd=1/T 1200波特由于传送的信号是16电平，所以，M=16。则传信速率 Rb = NBdlog2 M =4800bit/s。2.05异步传输中，假设停止位为1位，无奇偶校验，数据位为8位，求传输效率为多少

20、？答：传输效率=字符的数据位/字符的总长度则传输效率=8/( 1+1+8) X100%=80%2.06奈氏准则与香农公式在数据通信中的意义是什么？比特和波特有何区别？答：奈氏准则与香农公式的意义在于揭示了信道对数据传输率 的限制，只是两者作用的范围不同。奈氏准则给出了每赫带宽的理想低通信道的最高码元的传输速率是每秒2个码元。香农公式则推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率 C=Wlog(1+S/N),其中W为信道的带宽(以赫兹为单位)，S为信 道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率。比特和波特是两个完全不同的概念，比特是信息量的单位，波特是码元传输的速率单位。但

21、信息的传输速率“比特/每秒” 一般在数量上大于码元的传输速率“波特”，且有一 定的关系，若使1个码元携带n比特的信息量，则 M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输率为 MX n bit/s 。2.07假设带宽为3000Hz的模拟信道中只存在高斯白噪声，并 且信噪比是20dB,则该信道能否可靠的传输速率为64kb/s的数据流？答：按Shannon定理：在信噪比为20db的信道上，信道最大 容量为：C=Wlog2(1+S/N)已知信噪比电平为20db,则信噪功率比S/N = 100C = 3000 Iog2(1+100)=3000 6.66=19.98 kbit/s则该信道不能可靠的传输速率

22、为64kb/s的数据流2.08常用的传输媒体有哪几种？各有何特点？答：有线传输媒体主要有双绞线、同轴电缆和光缆等，无线传 输媒体主要包括无线电波、地面微波、卫星微波、红外线 特点请参见教材23-27页。2.09什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码 ？其特点如何？ 答：在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的 跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示 1，从低到高跳变表示0。差分曼彻斯特码是差分编码 和曼彻斯特编码相结合的一种编码方式，首先按照差分编 码的规则变换成差分码，再按照曼彻斯特编码规则进行转 换即可。2.10数字通信系统具有哪些优点？它的主要缺点是什么？答：优点：抗干扰

23、能力强，尤其是数字信号通过中继再生后可 消除噪声积累；数字信号易于加密处理，所以数字通信保 密性强。其缺点是比模拟信号占带宽。2.11带宽为6MH的电视信道，如果使用量化等级为4的数字信号传输，则其数据传输率是多少？假设信道是无噪声的。答:由奈氏准则，其数据传输率=2Wlog2 M=2X6 M x log2 4=24Mbit/s2.12对于带宽为3kHz、信噪比为20dB勺信道，当其用于发送二 进制信号时，它的最大数据传输率是多少？答：按Shannor定理：在信噪比为20db的信道上，信道最大容 量为：C二Wlog2(1+S/N)已知信噪比电平为20db,则信噪功率比S/N = 100C =

24、3000 Iog2(1+100)=3000 6.66=19.98 kbit/s而奈氏极限值是6 kbit/s，显然，瓶颈是奈氏极限，所以，最大传输速率是6 kbit/s2.13 一个每毫秒钟采样一次的4kHz无噪声信道的最大数据传输率是多少？答：不管采样速率如何，一个无噪声信道都可以运载任意数量 的信息，因为每个采样值都可以发送大量数据。事实上， 对于4KHz的信道，以高于每秒8000次的速率来采样是没有意义的。因为本题中每毫秒采样一次，则采样频率为1000次/秒,若每个采样点的值用4bit编码，则速率是4kb/s, 若每个采样点的值用16bit编码，则速率可达16kb/s。2.14什么是多路

25、复用？按照复用方式的不同， 多路复用技术基 本上分为几类？分别是什么？答：多路复用技术是指在一条传输信道中传输多路信号，以提 高传输媒体利用率的技术。分为：时分复用、频分复用、 码分复用和波分复用四类。2.15比较频分多路复用和时分多路复用的异同点。答：略，见教材41-43页。2.16简述电路交换和分组交换的优缺点。答：电路交换的优点：电路交换是一种实时交换，适用于实时要求高的话音通信（全程 S ms ）。缺点：（1）在通信前要通过呼叫，为主、被叫用户建立一 条物理的、逻辑的连接。（2）电路交换是预分配带宽，话路接通后，即使无信息 传送也虚占电路，据统计，传送数字话音时电路利用率仅为36%（3

26、）在传送信息时，没有任何差错控制措施，不利于传输 可靠性要求高的突发性数据业务。分组交换优点：（1）能够实现不同类型的数据终端设备（含 有不同的传输速率、不同的代码、不同的通信控制规程等）之 间的通信。（2）分组多路通信功能。（3）数据传输质量高、可靠性高。（4）经济性好。缺点：（1）由于采用存储一转发方式处理分组，所以分组 在网内的平均时延可达几百毫秒（2）每个分组附加的分组标题，都会需要交换机分析处理， 而增加开销，因此分组交换适宜于计算机通信的突发性或断续 性业务的需求，而不适合于在实时性要求高、信息量大的环境 中应用；（3）分组交换技术比较复杂，涉及到网络的流量控制、差 错控制、代码、

27、速率的变换方法和接口；网络的管理和控制的 智能化等。2.17在循环冗余校验系统中，利用生成多项式G（x） = x 5 + x4 +x+1判断接收到的报文01011000110是否正确？并计算100110001的冗余校验码。答：若收到的报文是1010110001101则用其去除以生成多项 式对应的码组110011,1 1 0 0 0 1 0 0110011?1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 11 1 0 0111 1 0 0 0 01 1 0 0 1J1 1 0 0 1 11 1 0 0 1 1 0 1工0可知结果不是全零，所以肯定是有错 的。当要发送的数据是100110001,根

28、据生成多项式，可知所对 应的冗余校验码为 5位，则在100110001后添加00000,用 10011000100000/110011后，所得余数为110,则冗余校验码 为 00110。2.18 一码长为n=15的汉明码，监督位应为多少？编码效率为多 少？答：因为对于汉明码来说，应满足 2 r -1 n又因为n=15，所以监督位r至少应为4。编码效率R=k 100% =邑兰100% =73.3%n152.19已知（7, 4）汉明码接收码组为0100100,计算其校正子 并确定错码在哪一位。答：因为校正子S1= C6 二 C5 二 C4 二 C2=0，S2 = C6 二 C5 二 C3 二 &

29、= 1，S3= C6 C4 二 C3 二 Co=0，因为三个校正因子不全为0，说明码字有错。S=SiS2S3=010,说明信息位C1有错，将C1上的0变为1，即 可纠正错误。2.20常用的差错控制的方法有哪些？各有什么特点？答：（1）自动请求重发（ARQ）：接收端检测到接收信息有错时，通过自动要求发送端重发保存的副本以达到纠错的 目的，这种方式需要在发送端把所要发送的数据序列编 成能够检测错误的码，在后面的数据链路层中将会详细 介绍这种差错控制的方法。（2）前向纠错（FEC）:接收端检测到接收信息有错后， 通过计算，确定差错的位置，并自动加以纠正，这种方式 需要发送端将输入的数据序列变换成能够

30、纠正错误的码。（3）混合方式：接收端采取纠检错混合（在ATM中应用）， 即对少量差错予以自动纠正，而超过其纠正能力的差错则 通过重发的方法加以纠正。（4）信息反馈（IRQ）：接收端把收到的数据序列全部由 反向信道送回给发送端，发送端比较其发送的数据序列与 送回的数据序列，从而发现是否有错误，并把认为错误的 数据序列的原始数据再次发送，直到发送端没有发现错误 为止，这种方式不需要发送端进行差错控制编码。2.21简述（7，4）汉明码中7和4的含义。答：7是指一个码组的总长度是7位，4是指一个码组中信息 位的长度是4位。2.22简述DTE和DCE的概念。答：DTE:数据终端设备（DTE, Data

31、Terminal Equipmen）是 泛指智能终端（各类计算机系统、服务器）或简单终端设 备（如打印机），内含数据通信（或传输）控制单元，其 又称为计算机系统。DCE：数据电路终接设备（DCE，Data Circuit TerminatingEquipme nt）是指用于处理网络通信的设备。2.23物理层接口标准包含哪方面的特性？每种特性的具体含义是什么？答：包含四个方面的特性：机械特性、电气特性、规程特性 和功能特性。机械特性规定了接插件的几何尺寸和引线排列。电气特性描述了通信接口的发信器（驱动器）、接收器的电 气连接方法及其电气参数，如信号电压（或电流、信号源、 负载阻抗等）。功能特性描

32、述了接口执行的功能，定义接插件的每一引线（针，Pin ）的作用。规程特性描述通信接口上传输时间与控制需要执行的事件顺序。第三章习题解答3.1简述数据链路层的功能。答：数据链路层是在物理层提供的比特流传送服务的基础上，通过一系列的控制和管理，构成透明的、相对无差错的数据链路，向网络层提供可靠、有效的数据帧传送的服务。其主要功能包括：链路管理，帧定界，流量控制,差错控制，数据和控制信息的识别，透明传输，寻址C3.2试解释以下名词：数据电路，数据链路，主站，从站, 复合站。答：数据电路是一条点到点的，由传输信道及其两端 的DCE构成的物理电路段，中间没有交换节点。数据 电路又称为物理链路，或简称为链

33、路。数据链路是在数据电路的基础上增加传输控制的功能构成的。一般来说，通信的收发双方只有建立 了一条数据链路，通信才能够有效地进行。在链路中，所连接的节点称为“站”。发送命令或 信息的站称为“主站”，在通信过程中一般起控制作用； 接收数据或命令并做出响应的站称为“从站”，在通信 过程中处于受控地位。同时具有主站和从站功能的， 能够发出命令和响应信息的站称为复合站。3.3数据链路层流量控制的作用和主要功能是什么？答：流量控制简称“流控”，是协调链路两端的发送 站、接收站之间的数据流量，以保证双方的数据发送 和接收达到平衡的一种技术。在计算机网络中，由于接收方往往需要对接收的 信息进行识别和处理，需

34、要较多的时间，通常发送方 的发送速率要大于接收方的接收能力。当接收方的接 收处理能力小于发送方的发送能力时，必须限制发送 方的发送速率，否则会造成数据的丢失。流量控制就是一种反馈机制，接收方随时向发送方报告自己的接 收情况，限制发送方的发送速率。保证接收方能够正 常、有序地接收数据。3.4在停止-等待协议中，确认帧是否需要序号？为什么？答：在停止-等待协议中，由于每次只确认一个已经发 送的帧，确认帧可以不需要序号。但在一些特殊情况 下会出现问题。如果发送方在超时重发一个帧后又收 到了迟到的确认，就不能确定该应答是对哪一个帧的 确认，并可能导致随后的传送过程重新差错。3.5解释为什么要从停止-等

35、待协议发展到连续 ARQ协 议。答：停止一等待协议的优点是控制比较简单；缺点是 由于发送方一次只能发送一帧，在信号传播过程中发 送方必须处于等待状态，这使得信道的利用率不高， 尤其是当信号的传播时延比较长时，传输效率会更低。导致停止一等待协议信道利用率低的原因，是因 为发送方每发送一帧都需要等待接收方的应答，才可 以继续发送。如果能允许发送方在等待应答的同时能 够连续不断地发送数据帧，而不必每一帧都是接收到 应答后才可以发送下一帧，则可以提高传输效率。允 许发送方在收到接收方的应答之前可以连续发送多个 帧的策略，就是滑动窗口协议。滑动窗口流量控制包 括连续ARQ和选择ARQ方式。3.6对于使用

36、3比特序号的停止-等待协议、连续ARQ协 议和选择ARQ协议，发送窗口和接收窗口的最大尺 寸分别是多少？答：使用3比特对帧进行编号，可以有07,共8种 编码。停止-等待协议：发送窗口= 1,接收窗口= 1;连续ARQ协议：最大发送窗口= 7,接收窗口= 1;选择ARQ协议：最大发送窗口= 4,最大接收窗3.7信道速率为4kb/s，采用停止等待协议，单向传播时 延tp为20ms,确认帧长度和处理时间均可忽略，问 帧长为多少才能使信道利用率达到至少50% ?答：不考虑确认帧发送时间和双方的处理时间，则 信道利用率=tp/(2tp+tF)tF二L/v ,其中L为帧长度，v=4kb/s要使信道利用率达

37、到50%，则tF = 40 ms可以得到L = 160 bit3.8假设卫星信道的数据率为1Mb/s，取卫星信道的单程 传播时延为250ms,每一个数据帧长度是1000bit。 忽略误码率、确认帧长和处理时间。试计算下列情 况下的卫星信道可能达到的最大的信道利用率分别 是多少？1) 停止-等待协议；2)连续ARQ协议，Wt=7;3)连续ARQ协议，Wt=127答：不考虑差错情况，确认帧发送时间和双方的处理时间，贝S信道利用率=tp/(2tp+tF)tF=L/v ,其中L为一个帧长度，v=1Mb/s，则tF=1000/1000000= 0.001s= 1ms1)停止-等待协议：每次只发送一个帧，

38、信道利用率=1 / (250X2+ 1)= 1/5012) 连续ARQ协议，Wt=7 :可以连续发送7个帧， 但后面的6个帧是在等待的同时发送，信道利用率=7 / (250X 2+ 1)= 7/5013) 连续ARQ协议，Wt=127:可以连续发送127个帧, 但后面的126个帧是在等待的同时发送， 而且，当127个帧全部发送完毕使用了 127ms, 确认应答还没有到达，信道利用率=127 / (250X 2+ 1)= 127/5013.9简述PPP协议的组成。PPP由以下三个部分组成:(1) 在串行链路上封装IP数据报的方法：PPP 既支持异步链路(无奇偶校验的8比特数据)，也支持 面向比特

39、的同步链路。(2) 链路控制协议(Link Control Protocol ，LCP): 用于建立、配置和测试数据链路连接，通信的双方可协商一些选项。(3) 网络控制协议(Network Control Protocol， NCP):用于建立、配置多种不同网络层协议，如 IP， OSI的网络层，DEC net以及AppleTalk等，每种网络 层协议需要一个NCP来进行配置，在单个PPP链路上 可支持同时运行多种网络协议。3.10简述PPP链路的建立过程。答：目前大部分家庭上网都是通过 PPP在用户端和运 营商的接入服务器之间建立通信链路。当用户拨号接 入网络服务提供商ISP时，路由器的调制

40、解调器对拨 号做出应答，并建立一条物理连接。这时，PC机向路由器发送一系列的LCP分组(封装成多个PPP帧)。这 些分组及其响应选择了将要使用的一些 PPP参数。接 着就进行网络层配置，NCP给新接人的PC机分配一 个临时的IP地址。这样，计算机就和网络建立了一个 PPP连接，成为In ternet上的一个主机了。3.11简述HDLC信息帧控制字段中的N (S)和N (R) 的含义。要保证HDLC数据的透明传输，需要采用 哪种方法？答：HDLC信息帧控制字段中的N (S)表示当前发送 的帧的编号，使接收方能够正确识别所接收的帧及帧 的顺序；N( R)表示N(R)以前的各帧已正确接收，通知发 送

41、方希望接收下一帧为第N(R)帧。要保证HDLC数据的透明传输，需要避免数据和 控制序列中出现类似帧标志的比特组合，保证标志 F 的唯一性，HDLC采用“0”比特插入/删除法。采用 这种方法，在F以后出现5个连续的1,其后额外插入 一个“ 0”，这样就不会出现连续6个或6个以上“ 1” 的情况。在接收方，在F之后每出现连续5个“ 1”后 跟随“ 0”，就自动将其后的“0”删除，还原成原来 的比特流，3.12若窗口序号位数为3,发送窗口尺寸为2,采用Go. back N（出错全部重发）协议，试画出由初始状态出发 相继发生下列事件时的发送及接收窗口图示：发送0号帧；发送1号帧；接收0号帧；接收确认0

42、号帧；发 送2号帧；接收1号帧；接收确认1号帧。29发送窗口初始状态401234接收 窗口01234发送窗口= 001234发送0号帧发送 窗口01234接收窗口01234发送窗口= 001234发送1号帧接收 窗口01234接收0号帧接收窗口二001234发送发送窗口= 001234确认0号帧接收 窗口01234发送窗口= 001234收到窗口012340号帧接收确认窗口01234发送2号帧接收 窗口01234接收1号帧发送窗口= 001234接收窗口H 001234发送发送窗口:=001234确认1号帧接收 窗口01234收到1号帧 确认窗口01234接收 窗口01234313.13请用H

43、DLC协议，给出主站A与从站B以异步平衡方式，采用选择ARQ流量控制方案，按以下要求实现 链路通信过程：1) A站有6帧要发送给B站，A站可连续发3帧；2) A站向B站发的第2、4帧出错；帧表示形式规定为：(帧类型：地址，命令，发送帧序号N (S),接收帧序号N (R)，探询/终止位P/F)答:#U , B , SABM , P = 0U , B , UA , P= 033I, B, 0, 0, P= 0一上 B, 1 , 0, P= 0I, B, 2 , 0, P= 0S, B , SREJ , 2 , P= 0I , B, 2, 0 , P=0I, B , 3 , 0 , P= 0I, B

44、 , 4 , 0 , P= 0#S , B , SREJ , 4 , P = 0I, B , 4 , 0 , P= 0S, B, RR, 6 , P=0#3.14在面向比特同步协议的帧数据段中，出现如下信息:1010011111010111101（高位在左低位在右），则采用“0比特填充后的输出是什么？答:0”比特自动插入/删除技术是在信息序列中连续5个“ 1”后自动加入一个“0”比特，则以下信息序列 采用“0”比特插入后为：信息序列：1010011111010111101“0” 比特插入后：101001111100101111013.15 HDLC协议中的控制字段从高位到低位排列为110100

45、01，试说明该帧是什么帧，该控制段表示什 么含义？答：HDLC协议中的控制字段从高位到低位排列为11010001，即最低两位(dbo)为“01”，表示是监 督帧。其控制字段b3b2为“ 00”，表示是“ RR”， 接收准备好，可以继续发送。P/F=1, N (R) = 110, 表示对第5号帧及以前各帧确认，希望下一次接收第 6号帧。3.16 HDLC协议的帧格式中的第三字段是什么字段？若 该字段的第一比特为“0”则该帧为什么帧？答:HDLC协议的帧格式中的第三字段是控制(C)字段。 若该字段的第一比特(最低位LSB)为“0”则该帧为 信息帧。3.17试比较非坚持型、1-坚持型和P-坚持型CS

46、MA的优 缺点。答：根据监听后的策略，CSMA有三种不同的方法：非 坚持型、1坚持型、P坚持型。三种方法各自优缺点 如下：(1) 非坚持型在监听到信道忙时，不坚持监听， 而是延迟一个随机时间再次监听，准备发送。这种方法 控制简单，减少了冲突发生的概率。但再次监听之前可 能信道早已空闲，这就造成一定的时间浪费，效率较低。(2) 1坚持型方法在监听到信道忙时，一直坚持 监听，直到监听到信道空闲，以概率 1立即发送。这种 策略能够及早发送数据，但当有两个或以上的站同时在 监听和准备发送时，信道由忙至空闲的状态转换就起了同步的作用，造成两个或多个站同时发送，就会发生冲突，反而降低了效率。(3) P坚持

47、型采用了一种折中方案，当监听到总线空闲时，以P的概率发送，而以1 P的概率延迟一 个时间单位后再监听，准备发送。这种方法减少了发送 冲突的可能性，但退避也可能造成信道浪费。3.18 CSMA控制方案包括哪三种算法？简述三种算法的 算法思想。答：载波监听多路访问(Carries Sense MultipleAccess, CSMA是每个站在发送帧之前监听信道上是否有 其他站点正在发送数据，即检查一下信道上是否有载 波，或者说信道是否忙。如果信道忙，就暂不发送，否 则就发送。这种方法称为“先听后说”，减少了发生冲 突的概率。根据监听后的策略，有三种不同的协议，即：非坚 持型、1坚持型、P坚持型。(

48、1) 非坚持型非坚持型的工作原理是当监听到信道空闲时，则立 即发送；当监听到信道忙时，不坚持监听，而是延迟一 个随机时间再次监听，准备发送。当然，再次监听之前 可能信道早已空闲，这就造成一定的时间浪费，但减少 了冲突发生的概率。（2）1坚持型1坚持型的工作原理是在监听到信道忙时，一直坚 持监听，直到监听到信道空闲，以概率 1立即发送。这 种策略是争取及早发送数据，但当有两个或以上的站同 时在监听和准备发送时，信道由忙至空闲的状态转换就 起了同步的作用，两个或多个站同时发送，就会发生冲 突。（3）P坚持型为了降低1坚持型的冲突概率，又减少非坚持型造 成的介质时间浪费，采用了一种折中方案，这就是P

49、坚持型CSMA。这种方案的特点是当监听到总线空闲时， 以P的概率发送，而以1 P的概率延迟一个时间单位。 时间单位等于最大端一端传播延时 t。然后再监听，如 果监听到信道忙，则继续监听，直到空闲上述三种方案都不能避免冲突发生，无非冲突的概 率不同。一旦有冲突发生，则要延迟随机个 T时间片再 重复监听过程。3.19简单比较一下纯 ALOHA和时隙ALOHA协议。 答：ALOHA 是最基本的随机访问技术，其又分为纯 ALOHA和时隙ALOHA。它们的区别在于是否将时间分 成离散的时隙以便所有的帧都必须同步到时隙中。纯 ALOHA不要求全局的时间同步，而时隙ALOHA则需要。由于采用纯ALOHA技术

50、的系统中，任何站点可以 在任意时刻发送帧。在一个站发送分组过程中的任何时 刻都可能发生冲突。这样相邻的两冲突分组都必须重发。 需要重发的分组各自延迟一个随机时间后再重发，直至 成功。采用时隙ALOHA技术，只要发送帧的长度小于时 隙长度，如果在帧开始时没有冲突，则在这个时隙内就 不会出现冲突，帧就能发送成功。与纯 ALOHA相比， 时隙ALOHA冲突的危险区时间由2个To变为一个T。,在同等条件下冲突的可能性减小。时隙 ALOHA的最大信道利用率是纯ALOHA的2倍，但需要全系统同步， 增加了控制开销。3.20简述CSMA/CD协议的工作原理。答：CSMA / CD的工作原理归纳如下；(1)

51、载波监听任一站要发送信息时，首先要监测总线，用来判 决介质上有否其他站的发送信号.如果介质呈忙，则 继续检测，直到发现介质空闲。如果检测介质为空闲, 则可以立即发送。由于通道存在传播时延，采用载波 监听的方法仍避免不了两站点在传播时延期间发送的 帧会产生冲突。(2) 冲突检测每个站在发送帧期间，同时具有检测冲突的能力。 一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一 串阻塞信号，通报总线上各站已发生冲突。(3) 多路访问检测到冲突并在发完阻塞信号后，发送站退回等 待。为了降低再次冲突的概率，需要等待一个随机时 间（冲突的各站可不相等），然后再用CSMA算法重新 发送。3.21假设某个4Mb/s

52、的令牌环的令牌保持计时器的值是10ms则在该环上可以发送的最长帧是多少？答：在令牌环网中，为了保证不会因为令牌丢失而 使网络不能正常工作，需要对令牌监测。令牌保持 计时器的值是10ms就表示监控站必须在10mS内监 测到网络中有令牌帧传送，否则会进入令牌丢失处 理过程。因此要求网络中传输一个数据帧的时间不 能超过10ms此令牌环网络的数据速率4Mb/s，则10m可以传 送数据40000bit，即最长的帧为40000bit。实际上, 考虑必要的控制开销和传播时延、节点延迟，实际 应用的帧长度会更小一些，数据部分更短。3.22简述CSMA/CA协议的工作原理欲发送数据的站先检测信道，通过收到的相对

53、信 号强度是否超过一定的门限数值就可判定是否有其他 的移动站在信道上发送数据。当源站发送它的第一个 MAC帧时，若检测到信道空闲，则在等待一段DIFS时间后就可发送。在信道空闲时还要再等待，主要是考虑到可能有其 他的站有高优先级的帧要发送。如有，就要让高优先 级帧先发送。假定没有高优先级帧要发送，则该站发送自己的 数据帧。目的站若正确收到此帧，则经过时间间隔 SIFS后，向发送站回送确认帧ACK。若发送站在规定 时间内没有收到确认帧 ACK(由重传计时器控制这段 时间)，就必须重传此帧，直到收到确认为止，或者， 经过若干次的重传失败后放弃发送。当某个想发送数据的站使用退避算法选择了争用 窗口中

54、的某个时隙后，就根据该时隙的位置设置一个 退避计时器(back off timer)。当退避计时器的时间减小 到零时，就开始发送数据。也可能当退避计时器的时 间还未减小到零时而信道又转变为忙态，这时就冻结 退避计时器的数值，重新等待信道变为空闲，再经过 时间DIFS后，继续启动退避计时器(从剩下的时间开 始)。这种规定有利于继续启动退避计时器的站更早地 接入到信道中。第四章练习题答案4.01局域网标准的多样性体现在四个方面的技术特性，请简述之。答：局域网技术一经提出便得到了广泛应用，各计算机 和网络设备生产厂商纷纷提出自己的局域网标准，试图 抢占和垄断局域网市场。因此，局域网标准一度呈现出 特

55、有的多样性。局域网标准的多样性体现在局域网的四 个技术特性：传输媒体 传输媒体指用于连接网络设备的介质 类型，常用的有双绞线、同轴电缆、光纤，以及微波、 红外线和激光等无线传输媒体。目前广泛应用的传输媒 41体是双绞线。随着无线局域网的广泛应用，无线正得到 越来越多的应用。(1) 传输技术传输技术指借助传输媒体进行数据通 信的技术，常用的有基带传输和宽带传输两种。传输技 术主要包括信道编码、调制解调以及复用技术等，属于 物理层研究的范畴。(2) 网络拓扑 网络拓扑指组网时计算机和通信线缆 连接的物理结构和形状。常用的有星形、总线形和环形。 不同的网络拓扑需要采用不同的数据发送和接收方式。(3)

56、 媒体访问控制方法 访问控制方法指多台计算机对传 输媒体的访问控制方法，这里的访问，是指通过传输媒 体发送和接收数据。常用的有随机争用、令牌总线和令 牌环等访问控制方法。目前局域网中广泛采用的是一种 受控的随机争用方法，即载波监听多点接入/冲突检测 (CSMA/CD)方法。4.02逻辑链路控制(LLC )子层有何作用？为什么在目 前的以太网网卡中没有LLC子层的功能？在局域网发展的早期，有多种类型的局域网，如802.4令牌总线网、802.5令牌环网等。为了使数据链路层能更 好地适应多种局域网标准，IEEE 802委员会在局域网的 数据链路层定义了两个子层，即逻辑链路控制 LLC(Logical

57、 Link Control)子层和媒体接入控制 MAC (Medium Access con trol)子层。与接入传输媒体有关的内 容放在MAC子层，而与传输媒体无关的链路控制部分放 在LLC子层。这样可以通过LLC子层来屏蔽底层传输媒 体和访问控制方法的异构性，实现多种类型局域网之间 的互操作。随着以太网技术的发展，以太网得到了越来越广泛 的应用。到了 20世纪90年代后，以太网在局域网市场 中取得了垄断地位。实际应用的局域网类型日趋单一化， 因此LLC子层的作用已经不大了，很多厂商生产的网卡 上仅实现了 MAC协议。4.03简述以太网CSMA/CD的工作原理。答：CSMA/CD采用分布式

58、控制方法，总线上的各个计算 机通过竞争的方式，获得总线的使用权。只有获得总线 使用权的计算机才能向总线上发送数据，而发送的数据 能被连在总线上的所有计算机接收到。CSMA/CD的具体含义解释如下：（1）载波监听是指每个计算机在发送数据之前先 要检测总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有， 则暂时不发送数据，以减少发生冲突的机会。（2）多点接入 是指在总线式局域网中，有多台计 算机连接在一根总线上，共享总线的信道资源。（3）冲突检测 是指发送数据的计算机在发送数据 的同时，还必须监听传输媒体，判断是否发生了冲突。 因为如果存在多个计算机都在发送数据，就会形成信号 的叠加，即冲突，从而造成接收方

59、无法接收到正确的数 据。一旦检测到冲突，发送方应立即停止发送，等待一 个随机时间间隔后重发。4.04以太网中争用期有何物理意义？其大小有哪几个因 素决定？答:43我们将总线式局域网的端到端往返时延2称为争用期，也称为冲突窗口。总线式局域网中，一台计算机从 开始发送数据起，最多要经过2时间就可确知是否发生 了冲突。如果数据帧长度过短，在争用期2.时间内即可 发送完毕，那么，发送方和接收方都无法正确判别此次 发送的数据是否发生了冲突。因为在 02.时间内，极 有可能发生了冲突。争用期，端到端往返时延 2 ，其物理意义在于：提 供了设计总线式局域网中最小有效帧长的计算依据。争用期的大小由总线式局域网

60、的总线长度以及电磁 波的传播速率决定。试计算以下三种情况下10Mb/s以太网集线器；100Mb/s以太网集线器；10Mb/s以太网交换机。4.05有10个站连接到以太网上 每一个站所能得到的带宽。(1) 10个站都连接到一个(2) 10个站都连接到一个10个站都连接到一个答:45(1) 10个站共享10Mb/s带宽(2) 10个站共享100Mb/s带宽(3) 每个站独享10Mb/s带宽4.06 100个站分布在4km长的总线上。协议采用CSMA/CD。总线速率为5Mb/s，帧平均长度为1000bit试估算每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值。信号传播速率为2X 108m/s。答：由题意，N=10

61、0PAmax/-1 i = 0.36973 N丿a =T。l/v4*103/2*108If /C 一 1000/5*1060.11二693993697每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值为:J*1。6*。.693993697 =347 （帧 / 秒 / 站） N*lf100*10004.07简述网桥的工作原理及特点。网桥、转发器以及以太网交换机三者异同点有哪些？#答：网桥的工作原理:当连接多个不同类型的局域网时，就需要在数据链路 层扩展局域网，使用的设备为网桥。网桥工作在数据链 路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到 一个帧时，并不是 向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地 址，然后再确定将该帧