数据通信全部习题以及答案.doc

数据通信及工业控制网络习第一章 习题1 计算机网络的发展经历了哪些阶段？各有什么特点？（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段续（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。2 利用计算机网络可以共享的资源包括：硬件、软件、数据资源。3 计算机网络有那几个部分组成？几何构成：拓扑结构=节点+链路。物理构成：软件+硬件。逻辑构成：通信子网+资源子网。4 按照覆盖的地理范围，计算机网络可以分为：局域网LAN，广域网WAN，城域网MAN。按系统归属分为：公共网CBX，专用网PBX。按照逻辑功能分为：通信子网，资源子网。5 计算机网络的拓扑结构有哪几种？环形，星型，总线型，树型，网状型。第二章 习题1 一个数据通信系统由三个部分组成，它们是？源系统（发送端）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端）。2 按信号的特征分，通信系统可分为：模拟通信，数字通信3 通信系统按通信方式分为三种，它们是？单工，半双工，双工4 对于带宽为4KHz的通信信道，如果采用16种不同的物理状态来表示数据，信道的信噪比为30dB，按照奈圭斯特定理，信道的最大传输速率是多少？按照香农定理，信道的最大传输速率是多少？奈奎斯特：C=2H*log（2）N。其中N=16，H=4KHz。所以C=32kbps。香农：C=H*log（2）（1+S/N）。因为信噪比30db。所以30db=10*log(10)(S/N)，代入C=H*log(2)(1+S/N)=40kpbs5 如果网络节点传输一字节数据需要1*10-9s，则该网络的数据传输速率为多少？公式：S=(1/T)*log(2)N.其中一个字节=1byte=8bit=N，T=1*10-9s。所以S=3*10(-9)b/s6 在数据传输系统中，表示二进制码元传输出错概率的参数是误码率Pc7 常用的多路复用技术有四种它们是：时分复用 TDM，频分复用FDM，波分复用WDM，码分复用CDM。（TFWC）8 常用的有线传输介质及其特点：同轴电缆（一般采用多点连接方式），双绞线（既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号），光纤（通过光信号的有无来表示二进制信号0和1，发送方需要电光转换设备，接收方需要光电转换设备）。9 实现数字数据的模拟传输的通信设备是 调制解调器10 数字信号的模拟调制有三种基本技术：（调幅）幅移键控法，（调频）频移键控法和（调相）相移键控法。11 基带传输中常用的数据编码形式有：单极性编码，双极性编码和曼切斯特编码 （曼彻斯特编码是将每一个二进制位分成两个相等的间隔，每一位中间有一跃变，从高电平跃变到低电平表示0，从低电平跃变到高电平表示1，反之也可。）差分曼切斯特码：电平1则不跳变，电平0则跳变。12 请画出011000101111的不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形图。13 PCM处理信号的方法可分为采样，量化，编码三个步骤。14 试比较电路交换、报文交换、虚电路交换和数据包交换的特点？（电路交换：三个阶段（1）建立连接（2）通信（3）释放连接。）答：报文交换不建立专用链路；线路利用率较高；由于不同报文相差可能较为悬殊导致传输的延时较大且中转节点缓冲区管理不便。数据报和虚电路都是分组交换，分组是有一最大长度限制的报文。数据报交换完全类似于报文交换。虚电路交换，类似于电路交换，它与线路交换的区别在于：逻辑连接并不意味着别的通信不能使用这条线路。它仍然具有线路共享的优点。虚电路与数据报的区别：虚电路意味着可靠的通信，它涉及更多的技术，需要更在的开销。没有数据报方式灵活，效率不如数据报方式高。虚电路适合于交互式通信，数据报方式更适合于单向地传送短信息。电路交换需要在收发双方建立明确的物理电路，且该电路资源为当前会话所独享。15 第三章习题1 什么是网络协议？其组成要素？计算机网络同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。语义。语法。时序。2 网络通信协议的层次结构有哪些特征？网络体系结构的每一层是相邻上层服务的提供者，又是相邻下层服务的用户。每一层的功能或服务实际每一层协议的功能或服务，任一层功能的实现并不是该层独立完成的，而是需要以下各层服务的提供。3 什么是网络体系结构？请说出使用分层协议的两个理由。网络体系结构在逻辑上是由连续的层组成，具体地讲，由三个基本要素组成：（1）层：能提供某一种或某一类服务功能集合的逻辑构造；（2）协议：即某层的网络协议，每层所完成的功能都是在该层协议控制下进行的，因此，协议一定是指某一层的协议；（3）接口：两个相邻协议层之间交换信息的连接点。分层的优点：各层独立。灵活性好。结构上分开。易于实现和维护。促进标准化。4 分层原则：1根据功能需要分层2每层的功能明确3每层的功能的选择有利于制定国际标准4每层的接口信息量尽可能少5层数足够多：避免不同的功能混于同一层6层数不能太多：避免体系结构过于庞大5 不同的计算机网络具有不同的网络体系结构，其层次的数量和各层的名字、内容、功能以及相邻层之间的接口都是不一样的。6 什么是实体？什么是对等实体？实体：网络层次结构中每一层中实现该层功能的软件或硬件。对等实体：处于不同结点的同一层次中的实体。对等层：不同系统的相同层次。7 计算机网络体系结构定义？指计算机网络的层次结构模型、各层协议和层间接口的集合。8 OSI参考模型将整个网络的功能分成7个层次来实现，它们是？应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。9 OSI参考模型按功能划分两个子网，它们是？每个子网的功能是什么？通信子网 资源子网10 简述OSI参考模型各层的功能？物理层：实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。数据链路层：在物理线路上提供可靠的数据传输，使之对网络层呈现为一条无错的线路。网络层：在源结点与目的结点之间建立、维护、终止网络连接。传输层：为源端主机到目的端主机提供可靠的、满足服务质量要求的数据传输服务。会话层：建立、管理和中止不同机器上的应用程序之间的会话。表示层：处理被传送数据的表示问题，即信息的语法和语义。应用层：为用户的应用程序提供网络通信服务 。11 OSI参考模型中的网络层可以提供哪两类服务？面向连接的服务和无连接服务的主要区别是什么？面向连接的服务：传送数据时，首先建立连接，然后使用该连接传送数据。使用完后，关闭连接。可靠，顺序性好。无连接服务：直接使用服务传送数据，每个包独立进行路由选择。不可靠，顺序性差。12 协议与服务有何区别？有何关系？服务是各层向上层提供的一组原语（操作），只定义接口不涉及具体实现；协议定义同层对等实体的具体规则；关系：实体利用协议实现服务定义的接口；只要服务不变，可以任意改变协议。13 TCP/IP协议从下向上分为四个层次，它们是？网络接口层、网络层、传输层和应用层14 列出OSI参考模型和TCP/IP参考模型的主要相同点和不同点。相同点：1.两者都是层次化模型2.都是基于独立的协议栈概念。3.两者都有功能相似的应用层、传输层、网络层。 不同点：1.在OSI模型中，严格地定义了服务、接口、协议；在TCP/IP模型中，并没有严格区分服务、接口与协议。2.OSI模型支持非连接和面向连接的网络层通信，但在传输层只支持面向连接的通信；TCP/IP模型只支持非连接的网络层通信，但在传输层有支持非连接和面向连接的两种协议可供用户选择。3.TCP/IP模型中不区分、甚至不提起物理层和数据链路层。4.TCP/IP模型不是通用模型，不适合除TCO/IP以外的任何协议。5.在应用方面，OSI模型的结构复杂，实现周期长，没有在工业中得到真正的应用。 15 物理层接口的电气特性主要分为三类,请简述它们的特点？试比较每种方式的性能？请对每一种方式给出一种串行通信接口。1不平衡传输：用单线传输信号，以地线作为信号的回路，发送器和接受其均采用非平衡工作方式。典型接口RS-232。干扰从信号线和地线上迭加后影响接收信号。2半平衡传输：发送器采用非平衡工作方式，接收器采用平衡工作方式。用单线传输信号，每个方向各有一根地线作为信号的回路，典型接口RS-423A。干扰从信号线和地线上迭加后影响接收信号3平衡传输：用双绞线传输信号，信号在双绞线中自成回路不通过地线，发送器和接收器均采用差动方式输入，共用一根地线。双绞线上所感应的干扰会相互抵消，地线干扰不会影响接收端。可以更远，更快的传输信号。典型接口RS-422A。16 物理层有四个特性，它们是？机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。17 简述RS-232的电气特性、机械特性和传输特性？18 请比较RS-422和RS485的异同点？由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式，都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进， 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k，RS-422是4k；RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。19 简述数据链路层的主要功能：链路管理，帧同步，流量控制，差错控制，区分数据和控制信息，透明传输，寻址20 数据链路层提供的服务有三类，它们是？无确认的无连接服务（有线局域网），有确认的无连接服务（无线网），有确认的面向连接的服务（广域网）21 差错控制的方法基本上可以分为两类，它们是？常用的检错码有 奇偶校验码 和 循环冗余码 两种。自动纠错机制，检错反馈重发机制。22 HDLC的主用功能是什么？HDLC是面向（ 字符/位 ）帧同步方式？23 路由选择协议位于（）。A. 物理层，B.数据链路层，C.网络层，D.传输层第四章习题第四章习题1,2,4,7,10,11,14,15,16,18,19,201 局域网一般有几种拓扑结构，它们是？最常用的是那种？星型、总线型、环型或树型。通常采用多点接入和广播通信式的总线网以太网2 决定局域网特性的技术有三个，它们是用以传输数据的传输介质，用以连接各种设备的拓扑结构，用以共享资源的介质访问控制方法。3 IEEE 802将LAN的数据链路层细分为逻辑链路控制子层和介质访问控制子层两个子层4 简述IEEE802网络体系物理层功能：信号的编码/译码，前导码的生成/去除3比特的发送/接收。数据链路层的功能：1，MAC子层功能：成帧/拆帧， 实现、维护MAC协议，位差错检测，寻址。2，LLC子层功能：向高层提供SAP （服务访问点） ，建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，提供某些网络层功能。 5 简述广播信道的分配方案？静态分配：如传统的FDM或TDM，如果有N个用户，把带宽或时间分成N份，每个用户静态地占用一个。缺点是不能有效地处理突发数据，有的用户无通信量时白白浪费资源。动态分配：异步时分多路复用。分为两种：随机访问和控制访问。6 以太网的核心技术是随机争用型介质访问控制方法，即 （C） 。Token Ring ，B.Token Bus，C.CSMA/CD，D.FDDI7 常见CSMA协议有四种：它们是？ CSMA/CD采用的是其中哪一种？ 1-坚持式，非坚持式，p-坚持式，带有冲突检测的CSMA/CD。8 简述CSMA/CD发送流程：先听后发，边听边发，强化冲突，延迟重发。 9 令牌环采用的工作方式：半双工10 简述令牌传递的过程？一个节点要发送数据必须首先截获令牌，一旦收到令牌，A便可启动发送帧；A截获令牌后，将帧发送到环上，帧中包括接收站的地址。工作站C（目的地址）收到发往它的帧后，通过在帧的尾部设置“响应比特”来指示已收到此帧，且必须继续将此帧转发到环上。数据帧在环上传输一周后回到工作站A，当A收到它所发的帧后，将该帧从环上删除。产生令牌，并将令牌通过环传给下游站，随后对帧尾部的响应比特进行处理。11 简述传统以太网的主要技术特征？传统以太网采用IEEE 802.3标准，总线拓扑结构、基带传输技术、 CSMA/CD介质访问控制技术和曼彻斯特编码。12 请解释10Base5 ，100BaseT ， 100BaseF名称的意义？（10Base5 粗同轴电缆10Base2 细同轴电缆10BaseT 双绞线10BaseF 光纤MMF，100BaseT 双绞线100BaseF 光纤MMF/SMF，1000BaseX 屏蔽双绞线/MMF/SMF，1000BaseT 双绞线）10Base5表示速率为10Mbps的基带网，传输介质为直径l0mm的粗同轴电缆，阻抗为50，电缆最大长度为500m，超过500m的可用中继器扩展。10Base2在不使用中继器时电缆的最大长度为185m（约200m ） 。10Base-T表示速率为10Mbps的基带网，传输介质为双绞线。（双绞线： Twisted pair）10Base-F表示速率为10Mbps的基带网，传输介质为光纤。（光纤： Optical fiber）10Broad36是IEEE 802. 3定义的唯一用于宽带传输的标准，传输介质是75的有线电视CATV同轴电缆，允许最大的单段长度为1800m。13 局域网通常由（网络服务器、工作站）、（通信设备）、和 (通信介质)等部分组成。它通常采用（基带）带传输方式，其速率（高）、地域范围（小）、误码率（低）、可靠性（高）的特点。14 按照IEEE 802体系结构，下列网络设备分别工作在那一层：中继器，集线器，网桥，网卡，交换机。物理层：集线器，中继器，网卡。数据链路层：网桥，交换机。15 试比较100BaseT和10BaseT性能上的异同点？都是双绞线传输介质的基带网，传输速率和距离有一定的差异。16 支持单模光纤的千兆以太网物理层标准是（A）。A.1000Base-LX（单模或多模），B. 1000Base-SX（多模），C. 1000Base-CX，D. 1000Base-T17 万兆局域网不能使用的传输介质是（B）。A. 扩展六类非屏蔽双绞线，B.普通5类双绞线，C.单模光纤，D. 多模光纤18 虚拟局域网划分方法有三种，它们是？（1） 根据端口划分VLAN（2）根据MAC地址划分VLAN（3）根据网络层协议划分VLAN19 Wi-Fi使用的协议标准是（IEEE802.？）标准。遵守IEEE802.11标准20 一般来说，Internet的接入方式有两种，一是（通过局域网接入Internet），二是（通过电话网接入Internet）。第五章 习题第五章习题1,4,5,6,71. 网络操作系统工作模式分为三类，它们是（集中模式），（客户机/服务器模式），（对等模式对等）。2. 网络操作系统提供的系统级服务？网络操作系统为用户提供的服务可以分为两大类：操作系统级服务和增值服务。（1）系统级服务主要包括用户注册与登录、文件服务、打印服务、目录服务、远程访问服务等。这类服务的特点是需要用户进行系统登录，登录后对共享资源的使用透明，访问共享资源就像访问本地资源一样。（2）增值服务主要包括Web服务、电子邮件（E-mail）服务和远程登录（Telnet）等。这类服务的特点是开放给社会公众，用户很多，有极大的用户访问量。网络操作系统要满足大容量访问的需求，操作系统的效率对这类服务的响应时间影响极大。 3. 网络操作系统提供的增值服务？4. 文件服务的主要形式分为两类（文件共享）和（文件传输协议FTP）。5. 打印服务器的方式有两种：（软件形式）和（硬件形式）。6. 常见的网络操作系统有很多，写出其中的三种（），（），（）。UNIX、Linux、NetWare、Windows NT Server、Windows 2000 Server、Windows Server 2003和Windows Server 20087. 常见的Windows操作系统产品系列有？第六章习题第六章习题3,4,5,6,7,8,11,15,16,19,20,21,221 控制网络有下列特性 （信息传输的实时性），（网络的可靠性），（控制信息的确定性。）。控制网络要求数据的确定性和可重复性：确定性：指数据有限制的延迟和有保证的传送。可重复性：指网络的传输能力不受网络上节点的动态改变（增加节点或者删除节点）和网络负载改变的影响。 2 工业网络的特点（确定性），（集成性），（限制性）。3 常见控制系统结构有三种，它们是？1、基于主机的集中模式2、基于工作组的分层结构3、客户机/服务器的网络模式4 请画出基于RS-485的分布式测控系统基本结构图5 什么是现场总线？现场总线是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、双向、多站点的串行通讯网络，与控制系统和现场仪表联用，组成现场总线控制系统。6 现场总线控制系统硬件包括（总线电缆）、（总线设备）；软件包括（系统平台软件）、（系统应用软件）。7 现场总线的体系结构主要表现在六个方面（现场通信网络），（现场设备互联），（互操作性），（分散功能块），（通信线供电），（开放式互联网络）。8 在现场总线控制系统中，总线设备主要分为6类 ，它们是？变送器，执行器，控制器，网络互联设备，监控设备，其他现场总线设备9 简述现场总线的优点？导线和连接附件大量减少，仪表和输入输出转换器（卡件）大量减少，设计、安装和调试费用大大降低，维护开销大幅度下降，系统可靠性提高，系统测量与控制精度提高，系统具有优异的远程监控功能，系统具有强大的（远程）故障诊断功能，设备配置、网络组态和系统集成方便自由，现场设备更换和系统扩展更为方便，为企业信息系统的构建创造了重要条件10 请列举现场总线的一些应用领域。（汽车工业，制药业，包装业，石油与化工，钢铁冶金，造纸业，机器人，水处理，家庭用品）11 简述CAN总线的特点？（1）国际标准，应用广泛；（2）多主方式工作，不分主从；（3）废除站地址编码，采用报文标识符；（4）通过对报文标识符过滤即可实现点对点、一点对多点传送和全局广播等几种数据传送方式；（5）采用非破坏性总线仲裁技术，按优先级发送，大大减少总线冲突仲裁时间；（6）通信距离最远可达10km（5kbit/s），通信速率最高可达1Mbit/s（40m）；（7）总线上节点数可达110个；（8）采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；（9）CRC等检错措施，保证通信的高可靠性；（10）CAN节点具有自动关闭的功能；（11）通信介质可采用双绞线、同轴电缆或光纤；（12）CAN总线具有较高的性能价格比。12 CAN总线在传输速率为5kbps及其以下时，传输距离可达( 10Km )；传输距离在40m及其以下时，传输速率可达(1Mbps )。 13 CAN总线标准格式数据帧的最小位数为多少，最大位数又为多少？44,10814 CAN总线报文传送由4种不同类型的帧表示和控制（数据帧），（远程帧），（出错帧），（超载帧）。15 请画出CAN总线节点结构图？16 PROFIBUS有以下三个组成部分（分散式外围设备），（过程自动化），（现场总线报文规范）。17 PROFIBUS总线在传输速率为9.6kbps及其以下时，传输距离可达( 1200m )；传输距离在100m及其以下时，传输速率可达(12Mbps )。 18 典型的工厂自动化系统为3层网络结构即（现场级），（车间级），（工厂管理层）。19 PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。现场设备层使用（Profibus-DP/PA）网络，车间监控层使用（ Profibus-FMS）网络。20 PROFIBUS-DP 基本特征有哪些？ 传输技术。RS-485 双绞线、双线电缆或光缆。传输速率为9.6 Kb/s12 Mb/s。 总线存取。各主站间令牌传递，主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统。总线上最多站点（主-从设备）数为126。 通信。点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。 运行模式。运行、清除、停止。 同步。控制指令允许输入和输出同步。同步模式为输出同步；锁定模式为输入同步。 功能。DP 主站和DP 从站间的循环用户有数据传送。各DP 从站的动态激活和可激活。DP 从站组态的检查。强大的诊断功能，3 级诊断信息。输入或输出的同步。通过总线给DP 从站赋予地址。通过总线对一类DP 主站（DPM1）进行配置，每DP 从站的输入和输出数据最大为246 B。 可靠性和保护机制。所有信息的传输按海明距离HD=4 进行。DP 从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。对DP 从站的输入/输出进行存取保护。DP 主站上带可变定时器的用户数据传送监视。 设备类型。2 类DP 主站（DPM2）是可进行编程、组态、诊断的设备。1 类DP 主站（DPM1）是中央可编程控制器，如PLC、PC 等。DP 从站是带二进制值或模拟量输入/输出的驱动器、阀门等。 速率。在一个有着32 个站点的分布系统中，DP 对所有站点传送512 b/s 输入和512 b/s输出，在12 Mb/s 时只需1 ms。 诊断功能。经过扩展的DP 诊断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集。诊断信息分3 级：本站诊断操作，即本站设备的一般操作状态，如温度过高、压力过低；模块诊断操作，即一个站点的某具体I/O 模块故障；通过