《计算机网络》课后习题答案【谢希仁】第五版

韶关学院信息工程学院骆耀祖整理谢希仁《计算机网络教程》习题参考答案第一章概述传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速度发送时延＝数据块长度/信道带宽总时延＝传播时延＋发送时延＋排队时延 1­01 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断续（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。 1­02 试简述分组交换的要点。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。在分组交换网络中，数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。以短的分组形式传送。分组交换在线路上采用动态复用技术。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。在路径上的每个结点，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，韶关学院信息工程学院骆耀祖整理交互性好。分组交换网的主要优点是：①高效。在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占有。②灵活。每个结点均有智能，为每一个分组独立地选择转发的路由。③迅速。以分组作为传送单位，通信之前可以不先建立连接就能发送分组；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。 1­03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。 1­04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？ 1­05 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，IEEE802标准就是这样处理的。 1­06 计算机网络可从哪几个方面进行分类？答：从网络的交换功能进行分类：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。韶关学院信息工程学院骆耀祖整理 1­07 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 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？答：对于电路交换， t=s时电路建立起来； t=s+x/b时报文的最后1位发送完毕； t=s+x/b+kd 时报文到达目的地。而对于分组交换，最后 1 位在 t=x/b 时发送完毕。为到达最终目的地，最后1个分组必须被中间的路由器重发k­1次，每次重发花时间p/b（一个分组的所有比特都接收齐了，才能开始重发，因此最后1位在每个中间结点的停滞时间为最后一个分组的发送时间），所以总的延迟为 kd b p k b x+-+ ) 1 ( 为了使分组交换比电路交换快，必须： kd b x s kd b p k b x+++-+ ) 1 ( 所以： b p k s ) 1 (- 1­8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，而此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？答：所需要的分组总数是x/p ，因此总的数据加上头信息交通量为（p+h）x/p位。源端发送这些位需要时间为： pb x h p ) (+中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为（k­1）（p +h ）/b 因此我们得到的总的延迟为对该函数求p 的导数，得到令得到韶关学院信息工程学院骆耀祖整理因为 p＞0，所以故时能使总的延迟最小。 1­09 计算机网络中的主干网和本地接入同各有何特点？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。 1­10 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10 7 bit，数据发送速率为100kb/s，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2×10 8 m/s。解：发送时延＝ s kbit bit / 100 10 7 =100s 传播时延＝ s m km / 10 2 1000 8´ =5×10 ­3 s （2）数据长度为10 3 bit，数据发送速率为1Gb/s。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2×10 8 m/s。解：发送时延＝ s bit bit / 10 1 10 9 3´ =1×10 ­6 s 传播时延＝ s m km / 10 2 1000 8´ =5×10 ­3 s 1­11 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）若干主机，它们向用户提供服务；（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。第2章协议与体系结构 2­01 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？答：在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。一个网络协议主韶关学院信息工程学院骆耀祖整理要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应答；（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。对于非常复杂的计算机网络协议，其结构最好采用层次式的。 2­02 试举出对网络协议的分层处理方法的优缺点。答：优点：（1）可使各层之间互相独立，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需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）结构上可以分割开，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。缺点：层次划分得过于严密，以致不能越层调用下层所提供的服务，降低了协议效率。 2­03 试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。答： 2­04 试述具有五层协议的原理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。 2­05 试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。 2­06 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和TCP/IP的不同点： OSI ①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 ②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（N­1）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 ③只考虑用一种韶关学院信息工程学院骆耀祖整理标准的公用数据网。 2­07 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：协议栈——协议套件又称为协议栈，因为它由一系列的子层组成，各层之间的关系好像一个栈。实体（entity）—— 用以表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。对等层与协议：任何两个同样的层次（例如在两个系统的第4层）之间，好像将数据（即数据单元加上控制信息）直接传递给对方。这就是所谓的“对等层”（peer layers）之间的通信。我们以前经常提到的各层协议，实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。服务访问点 SAP—— 是相邻两层实体交互的一个逻辑接口。协议数据单元PDU—— 各层的数据单元服务数据单元 S