搜索
《计算机网络教程》习题参考答案V1.0张晓明张晓明.计算机网络教程.清华大学出版社,2010年9月第1章绪论1.3计算机网络的发展经历了哪几个阶段？各阶段有什么特点？解答：计算机网络经历了4个阶段：面向终端的计算机网络、以通信子网为中心的计算机网络（即分组交换网）、体系结构标准化的网络和面向全球互连的计算机网络。具体特点参见教材P2-3。1.5请给出以下事件发生的先后顺序。（1）万维网的发明；（2）ARPANET开始运行；（3）OSI模型的标准正式发布（4）以太网标准发布；（5）TCP协议的提出；（6）分组交换技术的提出解答：（6）、（2）、（5）、（4）、（3）、（1）1.6协议与服务有何区别？有何联系？解答：联系：协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。协议和服务的概念的区分：（1）协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。（2）协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。1.7比较面向连接服务和无连接服务的异同点。解答：（1）相同点：1）两者对实现服务的协议的复杂性与传输的可靠性有很大的影响2）在网络数据传输的各层都会涉及这两者的问题（2）不同点：1）面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的3个过程；而无连接服务不需要。2）面向连接服务在数据传输过程中，各分组不需要携带目的结点的地址；而无连接服务要携带完整的目的结点的地址。3）面向连接服务传输的收发数据顺序不变，传输可靠性好，但通信效率不高；而无连接服务目的结点接受数据分组可能乱序、重复与丢失的现象，传输可靠性不好，但通信效率较高。1.8请说明网络协议中三要素“语法”、“语义”和“时序”的含义与关系。解答：计算机网络协议由三要素组成：语法、语义和时序。（1）语法：通信数据和控制信息的结构与格式。（2）语义：对具体事件应发出何种控制信息，完成何种动作，以及做出何种应答。（3）时序：对事件实现顺序的详细说明。比如RS-232-C串行通信协议规定：+12～18V的电信号代表二进制数字“0”，-12～-18V的电信号代表二进制数字“1”。一个字节的串行数据由十位半到十一位组成。没有发送数据时，线路保持高电平；线路出现低电平时是数据的第一位、即开始位，表示数据开始，以后的八位是数据位；昀后一位半到两位是高电平，表示数据结束。对于信号电平和数据结构的规定即为语法。根据各个电平的意义，接收端收到起始信号以后要进入接收程序，即为语义。各个电平的顺序即为时序。1.9什么是网络体系结构？为什么要定义网络的体系结构？解答：网络体系结构是指计算机网络的各层及其协议的集合，或精确定义为这个计算机网络及其部件所应完成的功能。计算机网络的体系结构就是为了不同的计算机之间互连和互操作提供相应的规范和标准。由于1《计算机网络教程》习题参考答案V1.0张晓明计算机网络通信过程非常复杂，一般采用系统分解方法进行分析。协议层次化就是解决网络互连复杂性的系统分解方法。1.10试举出一些现实生活中与分层体系结构的思想相类型的例子。解答：例如邮政系统、航空运输管理系统等。邮政系统的分层体系结构参见教材P9-10。1.11试比较OSI模型与TCP/IP模型的异同点。解答：（1）相同点：1）都是分层的；2）在同层确定协议栈的概念；3）以传输层为分界，其上层都是传输服务的用户。（2）不同点：1）在物理层和数据链路层，TCP/IP未做规定；2）OSI先有分层模型后有协议规范，不偏向任何特定协议，具有通用性；TCP/IP先有协议后有模型，对非TCP/IP网络并不适用。3）在通信上，OSI非常重视连接通信；而TCP/IP一开始就重视数据报通信。4）在网络互联上，OSI提出以标准的公用数据网为主干网；而TCP/IP专门建立了互联网协议IP，用于各种异构网的互联。1.12ISO的OSI参考模型中，提供流量控制功能的层是第（1）；提供建立、维护和拆除端到端连接的层是（2）；为数据分组提供在网络中路由功能的是（3）；传输层提供（4）的数据传送；为网络层实体提供数据发送和接收功能和过程的是（5）。（1）A.1、2、3B.2、3、4层C.3、4、5层D.4、5、6层（2）A.物理层B.数据链路层C.会话层D.传输层（3）A.物理层B.数据链路层C.网络层D.传输层（4）A.主机进程之间B.网络之间C.数据链路之间D.物理线路之间（5）A.物理层B.数据链路层C.网络层D.传输层解答：B，D，C，A，B2《计算机网络教程》习题参考答案V1.0张晓明第2章物理层2.1物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？解答：物理层需要解决怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指连接计算机的具体物理设备或具体的传输媒体。物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。2.2计算机网络有哪些常用的性能指标？解答：有数据传输速率、带宽、时延、信道容量等。2.3解释以下名词：数据、信号、模拟数据、模拟信号、半双工通信、全双工通信。解答：数据：运送信息的实体信号：数据的电气的或电磁的表现模拟数据：连续变化的数据模拟信号：连续变化的信号半双工通信：双向交替通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送。一方发送另一方接收，然后再反过来。全双工通信：双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。2.4收发两端之间的传输距离为1600km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。试计算以下两种情况下的发送时延和传播时延。（1）数据长度为10GB，数据发送速率为100Kb/s；（2）数据长度为10KB，数据发送速率为2Gb/s。解答：（1）发送时延=(10×1024×1024×8)/(100×103)=838.86s传播时延=(1600×103)/(2×108)=8ms（2）发送时延=(10×1024×8)/(2×109)=40.96μs传播时延=(1600×103)/(2×108)=8ms2.5假设信号在媒体上的传播速率为2.3×108m/s。媒体长度L分别为：（1）10cm（网络接口卡）（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）试计算当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。解答：10cm网卡100m局域网100km城域网5000km广域网1Mb/s0.1/230000000×1000000000=0.43478260869565217391304347826087b434.7b434782.6b21739130b10Gb/s4.3478kb4.347Mb4347.826Mb217391Mb2.6请问石油管道是单工系统，还是半双工系统，或是全双工系统，或者三者都不是？解答：是半双工系统。2.7对于带宽为3kHz、信噪比为20dB的信道，当其用于发送二进制信号时，它的昀大数据传输率是多少？解答：（1）按照奈奎斯特定理，C=2Wlog2M=2×3000×log22=6000=6k.（2）按照香农定理：由10lg(S/N)=20，得S/N=100。则有C=W×log2(1+S/N)=3000×log2(1+100)≈20000=20k.3《计算机网络教程》习题参考答案V1.0张晓明2.8比较说明双绞线、同轴电缆与光缆等3种常用传输介质的特点。解答：（1）双绞线：1）昀常用的传输介质；2）由规则螺旋结构排列的2根、4根或8根绝缘导线组成；3）传输距离为100M；4）局域网中所使用的双绞线分为二类：屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线；根据传输特性可分为三类线、五类线等。（2）同轴电缆：1）由内导体、绝缘层、外屏蔽层及外部保护层组成；2）根据同轴电缆的带宽不同可分为：基带同轴电缆和宽带同轴电缆；3）安装复杂，成本低。（3）光缆：1）传输介质中性能昀好、应用前途昀广泛的一种；2）光纤传输的类型可分为单模和多模两种；3）低损耗、宽频带、高数据传输速率、低误码率、安全保密性好。2.9多路复用技术主要有几种类型？它们各有什么特点？解答：有四种类型：频分多路复用、波分多路复用、时分多路复用、码分多路复用。（1）频分多路复用：在一条通信线路设计多路通信信道，每条信道的信号以不同的载波频率进行调制，各个载波频率是不重叠的，相邻信道之间用“警戒频带”隔离。适用于传输模拟信号。（2）波分多路复用：光的频分多路复用，同时传输很多个频率很接近但波长不同的光载波信号。已在高速主干网中得到广泛的应用。（3）时分多路复用：通过为多个信道分配互不重叠的时间片来实现多路复用，更适用于数字数据信号的传输，可分为同步时分多路复用和统计时分多路复用二种。（4）码分多路复用：每个用户使用经过特殊挑选的不同的码型进行通信。该技术具有很强的抗干扰能力和安全性，已广泛应用于移动通信和无线局域网中。2.10什么是曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码？其特点如何？解答：曼彻斯特编码是将每一个码元分成两个相等的间隔。每个码元周期的中间有跳变（极性转换）。按照IEEE802.4和IEEE802.3的规定，低-高电平跳变表示1，高-低电平跳变表示0。其优点表现在：（1）中间的电平跳变可以产生收发双方的同步信号，称为“自含时钟”编码信号，无需专门传递同步信号的线路。（2）不含直流分量。其缺点是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进，其规则是：若码元为1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；但若码元为0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。对于第1个值，一般是参考曼彻斯特编码的方法。其优点表现在：（1）“自含时钟”和“同步信号”；（2）抗干扰性能较好；（3）比曼彻斯特编码的变化要少，更适合于传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。2.11请画出1100011001的非归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码，以及ASK、FSK和绝对调相PSK、相对调相PSK的编码波形示意图。4《计算机网络教程》习题参考答案V1.0张晓明2.12假设需要在相隔1000km的两地间传送3Kbit的数据。有两种方式：通过地面电缆以4.8Kb/s的数据传输速率传送或通过卫星通信以50Kb/s的数据传输速率传送。则从发送方开始发送数据直到接收方全部收到数据，哪种方式的传送时间较短？已知电磁波在电缆中的传播速率为光速的2/3，卫星通信的端到端单向传播延迟的典型值为270ms。解答：（1）地面电缆传输：发送时延=(3×1024)/(4.8×103)=640ms传播时延=(1000×103)/(2/3×3×108)=5ms总时延=645ms（2）卫星通信传输：发送时延=(3×1024)/(50×103)=61.44ms传播时延=270ms总时延=331.44ms可见，卫星通信方式的传送时间较短。2.13试比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。解答：电路交换的特点是：（1）在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路，采用的静态分配策略；（2）通信双方建立的通路中任何一点出现故障，就需要重新拨号建立连接才可以继续通话；（3）计算机网络中传输的数据往往是突发式的，并且通信时线路上的很多时候都是空闲的，会造成资源的浪费。另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率不相同，采用电路交换就很难相互通信。报文交换特点：报文交换是以报文为单位的存储转发原理，根据目的地址的不同转发到不同5《计算机网络教程》习题参考答案V1.0张晓明线路上发送，报文交换的时延较长（人工的方式）。分组交换的特点：分组交换和电路交换相比，分组交换可以省去重新建立连接所花费的时间，但是其存储转发右产生了时延。所以分组交换网是否比电路交换网更快地传送数据，还