《计算机网络》课程作业参考答案

《计算机网络》课程作业参考答案（计算机网络（2），吴功宜）第一章作业参考答案第一章作业参考答案（杨帆整理）1、计算机网络的发展可以划分为几个阶段？每个阶段各有什么特点？答：可划分为4个阶段：阶段年代研究问题特点第一阶段20世纪50年代计算机通信与网络通信形成计算机网络理论基础和技术准备第二阶段20世纪60年代ARPAnet与分组交换技术奠定网络互连的基础第三阶段20世纪70年代网络体系结构与协议标准化，分组交换技术在广域网、局域网中的应用网络技术的规范与标准化第四阶段20世纪90年代网络计算技术，宽带网络接入网技术，网络与信息安全技术Internet技术的广泛应用第五阶段21世纪初NGN技术面向应用的多媒体网络2、按照资源共享观点定义的计算机网络应具备哪几个主要特征？答：从资源共享的观点看，计算机网络就是以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。这一定义反映出以下三个基本特征：（1）建立网络的主要目的是实现计算机资源的共享；（2）互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”；（3）连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。3、现代网络结构的特点是什么？（Internet的结构特点，教材P15）答：（1）由路由器互联起来的网状结构（2）按重要性和带宽分为多级（国际或国家主干网、地区主干网、园区网等）（3）通过各类接入网访问网络4、广域网采用的数据交换技术主要有哪几种？它们各有什么特点？答：时期广域网采用的数据交换技术技术特点早期采用线路交换技术1、通信过程分为线路建立、数据传输、线路释放三个阶段；2、所建立的物理连接为专用连接3、通信实时性强，但效率低，不适合于突发性通信；不具备存储数据能力和差错控制能力等。后来改用基于存储转发的报文交换技术1、具有存储数据能力和差错控制能力2、信道可共享（非专用），利用率高3、路由能力强，且具备传输速率和报文格式的转换能力4、传输的是：长度不定但逻辑意义完整的报文5、但长报文传输时，较难发现错误，重传也比较费时现在采用基于存储转发的分组交换技术1、具有存储数据能力和差错控制能力2、信道可共享（非专用），利用率高3、路由能力强，且具备传输速率和报文格式的转换能力4、传输的是：长度固定的分组5、分组长度固定，容易发现传输差错，重传也比较容易第二章作业参考答案2．计算机网络采用层次结构的模型有什么好处？答:采用层次结构模型的好处有：1）各层之间相互独立2）灵活性好3）各层都可采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层4）易于实现和维护5）有利于促进标准化3．ISO在制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么？答：制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是：1）网络中各结点都具有相同的层次2）不同结点的同等层具有相同的功能3）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信4）同一结点内相邻层之间通过接口通信5）每个层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务5．请描述OSI参考模型中数据传输的基本过程答：1）应用进程A的数据传送到应用层时，加上应用层控制报头，组织成应用层的服务数据单元，然后传输到表示层2）表示层接收后，加上本层控制报头，组织成表示层的服务数据单元，然后传输到会话层。依此类推，数据传输到传输层3）传输层接收后，加上本层的控制报头，构成了报文，然后传输到网络层4）网络层接收后，加上本层的控制报头，构成了分组，然后传输到数据链路层5）数据链路层接收后，加上本层的控制信息，构成了帧，然后传输到物理层6）物理层接收后，以透明比特流的形式通过传输介质传输出去6．试说明报头在网络数据传输中的作用报头包含了控制信息，例如序列号，使得该层以下即使没有维护顺序关系，目标机器的对应层也仍然可以按照正确的顺序递交信息，在有的层上，头部还可以包含信息大小、时间和其他控制字段7．试比较面向连接服务和无连接服务的异同点相同点：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9．请比较OSI参考模型与TCP/IP参考模型的异同点相同点：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第三章作业参考答案2．通过比较说明双绞线、同轴电缆与光缆3种常用传输介质的特点。答：传输介质的特点可以从不同角度来分析和总结，根据教材内容，以上三种传输介质的特点主要表现在结构、距离、分类、传输特性等几个方面。双绞线同轴电缆光缆结构特点规则螺旋结构排列的2、4、8根绝缘导线，内导体、绝缘层、屏蔽层和保护层组成光纤、包层、保护层组成传输特点1~7类，其中3类用于10M网，5类用于100M网,超5类还可用于1000M网，6类7类用于10G网可传输数字信号和模拟信号。细缆可用于连接总线型LAN,粗缆用于长距离传输。带宽高，低损耗、传输距离远，抗干扰能力强，低误码率、安全保密性好分类STP和UTP按信号类型：基带同轴电缆和宽带同轴电缆；按直径分为粗缆和细缆单模和多模3．控制字符SYN的ASCII码编码为0010110，请画出SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形。答：SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形如下：4．对于脉冲编码调制PCM来说，如果要对频率为600Hz的种语言信号进行采样，传送PCM信号的信道带宽为3KHz,那么采样频率f取什么值时，采样的样本就可以重构原语音信号的所有信息？解：根据奈奎斯特采样定理，当采样频率f=2B或f=2fmax时（fmax为信道所能传输的最大频率），采样的样本才可以包含足够重构原语音信号的所有信息，所以有：f=2*3KHz=6kHz注意：该题中，采样频率与实际传输的信号频率600Hz无关。也就是说，只要传输的信号频率在最高频率fmax和最低频率fmin之间，而且fmax-fmin=B=3KHz，则采样率一定大于等于6KHz。5．多路复用技术主要有几种类型？它们各有什么特点？答：三种：频分多路复用、波分多路复用、时分多路复用。（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。（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。（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。第四章作业参考答案1．在物理线路上传输比特流过程中出现差错的主要原因是什么？差错类型有哪两种，都有什么特点？答：（1）数据是通过通信信道传输的，由于在传输过程中会受到信道噪声的影响，导致接收端收到的是叠加了噪声的数据信号，如果噪声信号与数据信号的叠加导致接收端电平判决错误，就会产生数据传输错误。（2）差错类型有两种，分别是随机差错和突发差错。随机差错是由热噪声引起的，而热噪声是由传输介质导体的电子热运动产生的，时刻存在但幅度较小，噪声强度与频率无关，但是频谱很宽。突发差错是由冲击噪声引起的，而冲击噪声是由电磁干扰产生的。与热噪声相比，冲击噪声的幅度较大，是引起传输差错的主要因素。冲击噪声持续时间与数据传输入中每比特的发送时间相比可能较长，因此冲击噪声引起的相邻多个数据位出错是突发性的。4．某个数据通信系统采用CRC校验方式，并且生成多项式的二进制比特序列为11001，目的结点接收到的二进制比特序列为110111001（含CRC校验码）。请判断传输过程中是否出现了差错？为什么？答：（1）出现了差错；（2）原因：110111001/11001=10011(商)…….10（余数），根据CRC检错方法，目的结点接收到带有CRC校验码的数据比特序列不能被相同的生成多项式整除，所以可以判断传输过程中出现了差错。8．在数据帧的传输过程中，为什么要采用0比特插入/删除？试说明它的基本工作原理。答：（1）因为在HDLC的帧结构中，规定了一串特定的比特序列01111110为数据帧的开始和结束的标志，称为字段F，那么在传输帧的比特序列中就不能出现与此标志字段F相同的比特序列，否则就会出标志现判断错误，所以为了避免出现这种错误，HDLC规定采用0比特插入/删除法，这样帧内就可以传输任意组合的比特序列，实现数据链路层的透明传输。（2）工作原理：发送端在两个标志字段F之间的比特序列中，如果检测出连续的五个1，就立刻插入一个0；•接收端：在接收一个帧时，首先找到F字段定出起始边界，接着再对其后的比特序列进行检查，每当发现五个连续的1时，再检查第六位，如果是0则删除（是1则保留，这样可确定结束标志）。这样既可还原本来的比特数据，又可正确接收帧结束标志F。9．如果在测试一个实际远程通信系统时，一次连续检测4000B的数据未发现错误时。我们能否说这个系统的误码率为0？为什么？答：不可以这样说！原因如下：（1）误码率(Pe)是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：Pe=Ne/N其中，Ne为被传错的比特数，N为传输的二进制比特总数。误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。数据在传输过程中可能会因为信道噪声出现差错，这是正常的或不可避免的，因而也就不能说“误码率为0”，而是要把误码率控制在允许的范围内。（2）差错的出现具有随机性，在实际检测一个数据传输系统的误码率时，只有通过多次、多情况、大样本检测，才会计算出更接近实际的误码率值，而一次连续检测4000B的数据未发现错误是具有偶然性和相对性的，并不能以此就说明接近真正的误码率值，这只是一个参考值而已。第五章作业参考答案4.试结合Ethernet帧结构，分析CSMA/CD的发送与接收工作流程。答：在每个节点利用总线发送数据时，需要先按Ethernet帧格式（如下图）装配帧，然后再发送。前导码帧前定界符目的地址源地址类型数据帧校验字段7B1B6B6B2B46~1500B4BCSMA/CD的发送过程可以简单概括为四点：先听后发，边听边发，冲突停发，延迟重发。发送流程如下：首先先听后发，Ethernet中的每个结点利用总线发送数据时，先侦听总线是否空闲。通过总线电平的跳变判别出总线是否空闲，如果忙则一直等待，否则，结点则启动发送装配好的数据帧；在数据发送的过程中，边听边发，通过比较法和编码违例判决法检测出总线上是否存在“冲突”，如果存在冲突，发送结点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程，否则继续发送数据帧，直到发送结束。CSMA/CD的接收流程：（1）在Ethernet中，一个结点一旦成功利用总线发送数据帧，则其他结点都处于接收状态。当某个结点入网并启动接收后，就处于接收状态，当接收一帧数据后，结点首先判断接收帧的长度是否小于规定的帧最小长度，如果是，则表明冲突发生，应该丢弃该帧，结点重新进入等待接收状态。否则检查帧的目的地址，判断该帧的目的地址是本站地址？本组地址？还是广播地址？如果都不符合，则丢弃该接收帧；否则接收并进行CRC校验。（2）如果CRC校验正确，则进一步检测LLC数据长度是否正确，如果CRC校