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中国矿业大学12级工程硕士研究生课程考试试卷考试科目计算机通信与网络考试时间2013-5-19学生姓名所在院系信电学院任课教师尹洪胜中国矿业大学研究生院培养管理处印制成绩计算机通信与网络试卷题号一二三四五六七八总分得分阅卷人一、（10分）简述计算机网络的定义及其功能。计算机网络是指用通信线路和通信设备将分布在不同地点的具有独立功能的多个计算机系统相互连接起来，在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。主要功能：a、数据通信（通信子网）。这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其他功能的基础，如：E-mail、ICQ、IPPhone，CSCW。b、资源共享（资源子网）。计算机网络的主要目的是共享资源。共享的资源有：硬件资源、软件资源、数据资源。其中共享数据资源是计算机网络最重要的目的。c、提高可靠性。避免了单点失效对用户产生的影响d、提高系统处理能力。在同一网内的多台计算机可通过协同操作和并行处理来提高整个系统的处理能力，并使网内各计算机负载均衡二、（10分）请比较OSI参考模型与TCP/IP参考模型的异同，并简述各层主要功能。OSI参考模型有7层，第一层物理层，第二层数据链路层，第三层网络层，第四层传输层，第五层会话层，第六层表示层，第七层应用层；TCP／IP参考模型有四层，第一层主机－网络层，它与OSI的数据链路层和物理层相对应，第二层互连层，它与OSI的网络层相对应，第三层传输层，它与OSI的传输层相对应，第四层应用层，它与OSI的应用层、表示层、会话层相对应．这两种模型的共同之处：是它们都采用了层次结构的概念，在传输层中定义了相似的功能．不同的是：二者在层次划分、使用的协议上是有很大区别的．比较两种体系结构：1．在分层上进行比较：OSI分七层，而TCP/IP分四层，它们都有网络层（或称互联网层）、传输层和应用层，但其他的层并不相同2．在通信上进行比较：OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层上只支持面向连接的通信；TCP/IP模型的网络层只提供无连接的服务，但在传输层上同时支持两种通信模式。3．OSI/RM体系结构的网络功能在各层的分配差异大,链路层和网络层过于繁重,表示层和会话层又太轻，TCP/IP则相对比较简单。4．OSI-RM有关协议和服务定义太复杂且冗余，很难且没有必要在一个网络中全部实现。如流量控制、差错控制、寻址在很多层重复。TCP/IP则没什么重复。5．OSI的七层协议结构既复杂又不实用，但其概念清楚，体系结构理论较完整。TCP/IP的协议现在得到了广泛的应用，但它原先并没有一个明确的体系结构三、（10分）简述电路交换、报文交换、分组交换技术区别与联系。两种交换均属于存储转发交换方式，共同点是无呼损；不同速率、不同电码的用户之间能够进行交换；信息延时长、变化大。由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成）其优点：a信息传输时延小b信息以数字信号的形式在数据信道上进行“透明”传输，交换机对用户的数据信息不存储、处理，交换机在处理方面的开销比较小，对用户的数据信息不用附加控制信息，使信息的传送效率较高c信息的编译吗和代码格式由通信双方决定，与交换网络无关。缺点:a网络的利用率低b线路的利用率低c限不同速率、不同代码格式、不同控制方式的相互直通d无呼损。报文交换方式中报文是交换的单位，主要包括正文信息，指明发和收节点地址以及各种控制信息,在交换结点采用存储转发的传输方式。优点：报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。缺点：由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。报文交换只适用于数字信号。由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。分组交换方式是把长的报文分成若干较短的报文组---分组，分组是交换单位，它还要包括分组编号，分组可按不同的路径进行传输，当分组到达目的节点后，目的节点按分组编号重组报文。与报文交换相比，分组交换具有以下优点：数据传输灵活，对中继节点存储容量要求较低；转发延时性降低；转发差错少，对差错容易进行恢复处理；便于控制转发。在信息传输中，允许被打断。缺点是由于在目的节点需要对分组重组，增加了处理的时间和复杂性。四、（10分）简述IEEE802.2标准与802.3、802.4、802.5标准之间的关系。IEEE802系列标准协议主要解决局域网低3层的功能，802.2是数据链路层的上层子层(也被认为是逻辑链路控制层)的标准。802.2与802.3、802.4和802.5标准(数据链路下层子层)一起使用。IEEE802.3是采用CSMA/CD的方式，叫带有冲突检测的载波侦听多路访问控制协议；IEEE802.4采用TOKENBUS的方式，叫令牌总线协议；IEEE802.5采用TOKENRING的方式，叫令牌环协议。拓扑结构不同。IEEE802.3拓扑结构：星，网，环，总线，网，树形。IEEE802.4和IEEE802.5拓扑结构：环。EEE802.3、802.4和802.5分别包括了MAC子层协议和物理层协议，其中最大的不同体现在介质访问控制协议，即CMSA/CD、TokenBus和TokenRing。CSMA/CD协议的总线LAN中，各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重发，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。其优点是结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。TokenRing不会出现冲突，是一种确定型的介质访问控制方法，每个节点发送数据的延迟时间可以确定。在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低；而在重负载时，对各节点公平，且效率高。令牌总线与令牌环相似，适用于重负载的网络中、数据发送的延迟时间确定以及，适合实时性的数据传输等，但网络管理较为复杂。五、（20分）简述描述网络性能的常用指标。考虑下面的例子：一个信息分组交换有5个用户，每个用户以10个信息分组/秒的速度发送信息，信息分组的平均长度为1024比特。信息分组交换需要在56kbps的广域网电路上传输该数据。试求出负载、利用率、队列中信息分组的平均数目。解：描述网络性能的常用指标如下：•带宽•吞吐量•带宽利用率•提供负荷•准确性•效率•延迟和延迟变化•响应时间计算如下：负载=5x10x1024=51200bps利用率=51200/56000=91.4%队列中的平均分组数=(0.914)/(1-0.914)=10.63分组六、（20分）对于下图网络：1写出路由器A的路由表；2写出路由器B的路由表；3若路由器A之Port1故障失效，可能导致路由回路，试分析其事件顺序。答：1路由器A之路由表网络距离发送到192.168.1.00路由器A之port1192.168.2.00路由器A之port3192.168.3.01路由器B之port22路由器B之路由表网络距离发送到192.168.1.01路由器A之port2192.168.2.01路由器A之port2192.168.3.00路由器B之port13事件顺序如下：1)路由器A到网络192.168.1.0的连接失效；2)路由器A将网络192.168.1.0从它的路由表中删除；3)根据路由器A以前发出的公告，路由器B广播其路由表，并表示路由器B可以到达网络192.168.1.0；4)路由器A用路由器B的SendTo（下一跳）值和一个距离值2，将网络192.168.1.0添加到路由表中；5)路由器A收到其它网络发至网络192.168.1.0的帧；6)路由器A向路由器B发送帧；7)路由器B向路由器A发送帧；8)帧将在路由器A和路由器B之间来回循环直到IP生存时间过期。路由器A路由器B192.168.1.0192.168.3.0Port1Port1Port2Port2192.168.2.0Port3七、（10分）试画出网络设计四阶段循环实现示意图，并简述之。答：网络设计的各主要阶段在得到用户反馈，或网络检测结果建议增强功能，或有新的应用需求时，需要不断地重复进行，其循环实现如下图所示。八、(10分）试画出无线传感器网络节点的结构图，并简述之。•传感器节点结构如图5-1所示。它包括如下几部分：•数据采集模块（传感器和A/D转换）；•数据处理和控制模块（CPU、内存和嵌入式操作系统等），嵌入式CPU主要对采集到的信息进行处理并控制整个传感器节点的运行；•通信模块（无线通信系统），实现网络通信；•供电模块，对整个传感器节点提供动态的电源管理，并报告电源的剩余情况；•定位系统、移动装置和电源自供电系统等。