计算机网络谢希仁第5版习题答案.pdf

计算机网络 第五版课后习题参考答案 目 录 第 1 章 概述 1 第 2 章 物理层 8 第 3 章 数据链路层 14 第 4 章 网络层 22 第 5 章 传输层 36 第 6 章 应用层 46 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 第第 1 章章 概述概述 1 01 计算机网络向用户提供哪些服务 1 01 计算机网络向用户提供哪些服务 答 主要有 1 上网用户之间互相交换信息 2 资源共享 3 休闲娱乐 1 02 试简述分组交换的要点 1 02 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 交互性好 分组交换网的主要优点是 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 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 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 可靠 完善的网络协议 分布式多路由的通信子网 1 03 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 1 03 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 1 04 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 1 04 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 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 2 1 05 因特网的发展大致可分为哪几个阶段 请指出这几个阶段最主要的特点 1 05 因特网的发展大致可分为哪几个阶段 请指出这几个阶段最主要的特点 答 大体经历了三个阶段 第一阶段 从单个网络ARPANET向互联网发展的过程 主要特点 ARPANET是一个单个分组交换网 所有要连接到ARPANET上的主机都直接与就近的结点交换机相连 很难 满足所有的通信问题 这就导致后来互连网的出现 直到1983年 TCP IP成为ARPANET的标准协议后 所 有使用这一协议的计算机便可以利用互连网互相通信 这也是因特网的诞生时间 第二阶段 三级结构因特网的建成 1985年起 美国的NSF建立了NSFNET 分为主干网 地区网和校园网 或企业网 成为因特网的主 要组成部分 从1991年起 世界上的许多公司纷纷接入因特网 使得网络上的通信量急剧增大 美国政府 将因特网的主干网交给私人公司经营 第三阶段 形成了多层次的ISP结构的主干网 NSFNET被多个商用的因特网主干网替代 出现了ISP 使得普通用户也可以付费使用因特网 1 06 简述因特网标准制订的几个阶段 1 06 简述因特网标准制订的几个阶段 答 主要经过四个阶段 1 因特网标准草案 此阶段还不是RFC文档 有效期6个月 2 建议标准 成为RFC文档并发表 3 草案标准 4 因特网标准 1 07 Internet和internet有意思上有何重要区别 1 07 Internet和internet有意思上有何重要区别 答 internet是范指所有互联网 任何两个网络连接在一起都称为互联网 Internet是特指全球范围内的互联网 通常称为因特网 1 08 计算机网络有哪些类别 各种类别的网络都有哪些特点 1 08 计算机网络有哪些类别 各种类别的网络都有哪些特点 答 从不同的角度看 计算机网络可划分为不同的类别 从网络的交换功能进行分类 1 电路交换 在通信前要建立连接 请求分配资源 传输数据 在此过程一直占用资源 通 信结束后释放资源 2 报文交换 整个报文整体传送到相邻结点 全部存储下来再查找转发表 转发到下一个结点 此方式时延长 目前已不多使用 3 分组交换 单个分组 整个报文的一部分 传送到相邻结点 存储下来再查找转发表 转发到 下一个结点 4 混合交换 混合使用以上多种交换方式的网络 从网络的作用范围进行分类 1 广域网WAN 作用范围通常有几十到几千公里 2 局域网LAN 地理范围较小 1km左右 速率较高 3 城域网MAN 作用范围一般为一个城市 几个街区 5 50km左右 4 个人区域网PAN 又称为无线个人区域网WPAN 将个人的电子设备用无线技术连接起来 范围10m 左右 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 3 从网络的使用者角度进行分类 1 公用网 由国家或组织出资组建的供公众使用的网络 一般仅供特定的交费用户使用 2 和专用网 由组织或部门建立的供本单位特殊业务而用的网络 其它 接入网 将家庭用户接入到Internet而提供服务的网络 1 09 计算机网络中的主干网和本地接入同各有何特点 1 09 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 1 10 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 bps 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 1 10 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 bps 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 ts 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 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1k 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 1 x bkp bkd 为了使分组交换比电路交换快 必须 1 1 x bkp bkdsx bkdskp b 1 11 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h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 段链 路 链路的数据率为b bps 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 应取为多大 1 11 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h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 段链 路 链路的数据率为b bps 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 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后数据量为 p h x p位 源端发送这些位 需要时间为 ph x pb 中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为 1 kphb 因此我们得到的总的延迟为 1 ph x pbph kb 对该函数求p 的导数 得到 2 1pph xk pbb 令 2 1 0 pph xk pbb 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 4 解得到 2 1 hx k p 因为 p 0 所以 1 phx k 故 1 phx k 能使总的延迟最小 1 12 因特网的两大组成部分 边缘部分和核心部分 的特点是什么 它们的工作方式各有什么特点 1 12 因特网的两大组成部分 边缘部分和核心部分 的特点是什么 它们的工作方式各有什么特点 答 边缘部分是由连接在因特网上的主机 如PC 大型计算机或某个ISP 组成 它们由用户直接使 用 用来通信和资源共享 核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组成 它们是为边缘部分提供连通性和交换服务的 边缘部分的工作方式有 客户服务器方式和对等连接方式等 核心部分采用电路交换 报文交换或分组交换的方式进行工作 核心部件为路由器 1 13 客户服务器方式和对等连接方式的主要区别是什么 有无相同的地方 1 13 客户服务器方式和对等连接方式的主要区别是什么 有无相同的地方 答 主要区别 客户服务器方式中客户是服务请求方 服务器是服务提供方 而在P2P方式中 两个 主机在通信时不区分哪个是服务请求方 哪个的服务提供方 相同的地方 P2P方式本质上还是客户服务器方式 只是每一个主机即是服务提供方 同时又是接受 服务方 即 当其中一台主机为另一台主机提供服务时 它便是一种特定的客户服务器方式 1 14 计算机网络有哪些常用的性能指标 1 14 计算机网络有哪些常用的性能指标 答 数据速率 连接在网络上的主机在数字信道上传输数据的速率 bps 信道带宽 两种度量方式 1 信道可通过信号的频率范围 单位为Hz 2 信道所能传输数据 的速率 单位bps 吞吐量 单位时间内通过某个网络的数据量 时延 数据 一个报文或一个分组或比特 从源端发送到目标端所需时间 总时延 发送时延 传播时 延 排队时延 处理时延 时延带宽积 信道带宽与传播时延的积 又称以比特为单位的链路的长度 数据的往返时间 发送方发送数据开始到收到对方确认所用时间 信道利用率 指某信道有百分之几的时间是被利用的 网络的利用率是全网络信道利用率的回权平均 值 1 15 或网络利用率达到了90 试估算一下现在网络时延是它最小值的多小倍 1 15 或网络利用率达到了90 试估算一下现在网络时延是它最小值的多小倍 答 设D是它的最小网络时延 D0是现在网络时延 则 D D 1 90 10D 0 1 16 计算机通信网有哪些非性能特征 非性能特征与性能指标有什么区别 1 16 计算机通信网有哪些非性能特征 非性能特征与性能指标有什么区别 答 非性能特征主要有 费用 质量 标准化 可靠性 可扩展性和可升级性 易于管理和维护 区别 性能指标是从不同的方面来度量网络运行或使用性能的 而非性能特征一般是从建造 管理和 维护网络方面而说的 二者的角度不同 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 5 1 17 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1 17 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 8 2 10 m s 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 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 7 10 bit 数据发送速率为 数据发送速率为100kbps 2 数据长度为 2 数据长度为 8 10 bit 数据发送速率为 数据发送速率为1Gbps 从以上计算结果得出什么结论 从以上计算结果得出什么结论 答 1 发送时延 7 10 100100bitkbpss 传播时延 83 1000 2 10 5 10kmm ss 2 发送时延 8 10bit 1Gbps 6 10s 传播时延 83 1000 2 10 5 10kmm ss 从以上计算结果得出 发送时延决定总时延 1 18 假设信号在媒体上的传播速率为1 18 假设信号在媒体上的传播速率为 8 2 3 10 m s 媒体长度 媒体长度l分别为 1 10cm NIC 2 100m LAN 3 100km MAN 4 5000km WAN 试计算 当数据速率为1Mbps和10Gbps时在以上 媒体中正在传播的比特数 分别为 1 10cm NIC 2 100m LAN 3 100km MAN 4 5000km WAN 试计算 当数据速率为1Mbps和10Gbps时在以上 媒体中正在传播的比特数 答 在媒体中正在传播的比特数 传播时延 数据速率 媒体长度 信号在媒体上的传播速率 数据速率 媒体中的比特数 媒体长度 l 传播时延 媒体长度 信号的传播速 率 数据速率1Mbps 数据速率 10Gbps 1 10 m 10 4 35 10s 4 4 35 10 4 35 2 10m 7 4 35 10s 1 4 35 10 3 4 35 10 5 10m 4 4 35 10s 2 4 35 10 6 4 35 10 6 5 10 m 0 0217s 4 2 17 10 8 2 17 10 1 19 长度为100字节的应用层数据交给运输层传送 需回上20字节的TCP首部 再交给网络层 需回 上20字节的IP首部 最后交给数据链路层的以太网传输 回上首部和尾部共18个字节 试求数据的传输效 率 若应用层的数据共1000字节 传输效率是多少 1 19 长度为100字节的应用层数据交给运输层传送 需回上20字节的TCP首部 再交给网络层 需回 上20字节的IP首部 最后交给数据链路层的以太网传输 回上首部和尾部共18个字节 试求数据的传输效 率 若应用层的数据共1000字节 传输效率是多少 答 应用层数据为100字节时 传输效率 100 100 63 3 1002020 18 应用层数据为100字节时 传输效率 1000 100 94 5 10002020 18 1 20 网络协议为什么要采用分层结构 试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活 1 20 网络协议为什么要采用分层结构 试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活 答 采用分层结构有以下一些优点 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 但也存在一些币缺点 台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 但相对于优点 它们是次要的 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 6 第二问 略 1 21 协议与服务有何区别 有何关系 1 21 协议与服务有何区别 有何关系 答 协议是水平的 服务是垂直的 协议是 水平的 即协议是控制对等实体之间的通信的规则 服务是 垂直的 即服务是由下层 向上层通过层间接口提供的 协议与服务的关系 在协议的控制下 上层对下层进行调用 下层对上层进行服务 上下层间用交换 原语交换信息 同层两个实体间有时有连接 1 22 网络协议的三个要素是什么 各有什么含义 1 22 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 1 23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到 1 23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到 答 网络协议是为特定目的而设计的一些应用程序或规则 由于实践使用环境的复杂性 在设计协议 时必须把所有不利的条件事先都尽可能多地估计到 而不能假定一切都是正常的和非常理想的 看一个计算机网络协议是否正确 不能光看在正常情况下是否正确 而且还必须非常仔细地检查这个 协议能否应付各种异常情况 即便如此 由于协议的特殊性和测试的不可穷尽性 在实际应用中还是会遇 到各种各样的问题 1 24 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 1 24 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 1 25 试举出日常生活中有关 透明 这种名词的例子 1 25 试举出日常生活中有关 透明 这种名词的例子 答 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 7 1 26 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 1 26 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 SDU 各层之间传递数据的单元 客户 服务器模型 大部分网络应用程序在编写时都假设一端是客户 另一端是服务器 其目的是 为了让服务器为客户提供一些特定的服务 可以将这种服务分为两种类型 重复型或并发型 客户机是主 叫方 服务器是被叫方 1 27 试解释everything over IP和IP over everything的含义 1 27 试解释everything over IP和IP over everything的含义 答 Everything over IP 是指从TCP IP协议簇来看 IP可为高层的已有的各式各样的应用程序提供 服务 IP over Everything 是指直到目前为止 IP可应用到已有的各式各样的网络构成的互联网上运行 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 第第 2 章章 物理层物理层 2 01 物理层要解决哪些问题 物理层的主要特点是什么 2 01 物理层要解决哪些问题 物理层的主要特点是什么 答 1 物理层要解决的主要问题 物理层要尽可能屏蔽掉物理设备 传输媒体和通信手段的不 同 使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在 而专注于完成本层的协议与服务 给其服务用户 数 据链路层 在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流 一般为串行按顺序传输的比特流 的能力 为此 物理层应解决物理连接的建立 维持和释放问题 在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路 2 物理层的主要特点 由于在 OSI 之前 许多物理规程或协议已经制定出来了 而且在数据通 信领域中 这些物理规程已被许多商品化的设备所采用 加之 物理层协议涉及的范围广泛 所以至今没 有按OSI 的抽象模型制定一套新的物理层协议 而是沿用已存在的物理规程 将物理层确定为描述与传输 媒体接口的机械 电气 功能和规程特性 由于物理连接的方式很多 传输媒体的种类也很多 因此 具体的物理协议相当复杂 2 02 规程与协议有什么不同 2 02 规程与协议有什么不同 答 在数据通信的早期 对通信所使用的各种规则都称为 规程 procedure 后来具有体系结构 的计算机网络就开始使用 协议 protocol 这一名词 以前的 规程 其实就是 协议 但由于习惯 对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称 规程 2 03 试给出数据通信系统模型 并说明其主要组成构件的作用 2 03 试给出数据通信系统模型 并说明其主要组成构件的作用 答 数据通信系统可划分为三大部分 1 源系统 1 源点 产生要传输数据的信源设备 2 发送器 将源点产生的数据编码成传输系统中可以传输的信号 2 传输系统 是源点和目标的系统之间的一条线路或一个网络 3 目的系统 1 接收器 接收来自传输系统传送过来的信号 并将其置换成止的设备能够处理的信息 2 终点 目的站点或信宿 2 04 试解释以下名词 数据 信号 模拟数据 模拟信号 基带信号 带通信号 数字数据 数字 信号 码元 单工通信 半双工通信 全双工通信 串行传输 并行传输 2 04 试解释以下名词 数据 信号 模拟数据 模拟信号 基带信号 带通信号 数字数据 数字 信号 码元 单工通信 半双工通信 全双工通信 串行传输 并行传输 答 数据 data 传送消息的实体 信号 signal 数据的电气的或电磁的表现 模拟数据 analogous data 消息的参数的取值是连续的数据 模拟信号 analogous signal 消息的参数的取值是连续的信号 基带信号 baseband signal 来自信源的信号 通常指数字信号 含有低频成份或直流成份 带通信号 Bandpass signal 把基带信号经过载波调制后 把信号的频率范围搬移到较高的频段以 第 2 章 物理层 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 9 便在信道中传输 即仅在一段频率范围内能够通过信道 数字数据 digital data 代表消息的参数的取值是离散的数据 数字信号 digital signal 代表消息的参数的取值是离散的信号 码元 code 在使用时间域 简称为时域 的波形表示数字信号时 代表不同离散数值的基本波形 单工通信 Simplex Communication 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互 半双工通信 Half duplex Communication 通信的双方都可以发送信息 但不能双方同时发送 当 然也就不能同时接收 全双工通信 Full duplex Communication 通信的双方可以同时发送和接收信息 串行传输 Serial transmission 使用一条数据线 将数据一位一位地依次传输 每一位数据占 据一个固定的时间长度 并行传输 Parallel transmission 在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输 2 05 物理层的接口有哪几个方面的特性 各包含些什么内容 2 05 物理层的接口有哪几个方面的特性 各包含些什么内容 答 物理层的接口有机械特性 电气特性和功能特性 1 机械特性说明接口所用接线器的形状和尺寸 引线数目和排列 固定和锁定装置等等 2 电气特性说明在接口电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围 即什么样的电压表示1 或0 3 功能特性说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义 4 规程特性说明对于不同功能 的各种可能事件的出现顺序 2 06 数据在信道中传输受哪些因素限制 信噪比能否任意提高 香农公式在数据通信中的意义是什 么 比特 秒 和 码元 秒 有何区别 2 06 数据在信道中传输受哪些因素限制 信噪比能否任意提高 香农公式在数据通信中的意义是什 么 比特 秒 和 码元 秒 有何区别 答 数据在信道中传输受信道带宽 信噪比 每码元表示的比特数等因素限制 由于受各种发送设备等各种自然因素的限制 实际中信噪比不可能任意提高 香农公式在数据通信中的意义 可以通过提高信道的带宽或信道中的信噪比来提高信道中数据的传输 速率 比特 秒 和 码元 秒 二者不同 前者指数据传输速率 后者指信号传输速率 二者之间关系可 用奈氏公式表示为 2 2logBL 数据传输速率 其中L为每个码元的状态数或可表示的比特数 B为码元速 率 2 07 设某信道受奈氏准则的限制的最高速率为20000码元 秒 如果采用振幅调制 把码元的振幅划 分为16个不同的等级来传输 可获得多高的数据率 bps 2 07 设某信道受奈氏准则的限制的最高速率为20000码元 秒 如果采用振幅调制 把码元的振幅划 分为16个不同的等级来传输 可获得多高的数据率 bps 答 22 log20000log 1680BLkbps 数据传输速率 2 08 用3kHz的电话信道传输64kbps的数据 无差错传输 试问这个信道要有多高的信噪比 分别 用分贝和比值表示 这个结果说明了什么 2 08 用3kHz的电话信道传输64kbps的数据 无差错传输 试问这个信道要有多高的信噪比 分别 用分贝和比值表示 这个结果说明了什么 答 用香农公式求答 2 643log 1 2642244 95S NS N 用分贝表示为 1010 10log 10log2642244 9564 22S NdB 此结果说明 即使在无差错的固定带宽的信道上传输数据 要达到较高的速率 需要很大的信噪比 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 10 即信号能量要远远大于信道噪声的能量 2 09 用香农公式计算 假定信道带宽为3100Hz 最大信息传输速率为35kbps 则要想使信息传输速 率增加60 问信噪比S N应增大到多少倍 如果在刚才计算出的基础上将S N再增大10倍 问最大信息速 率能否增加20 2 09 用香农公式计算 假定信道带宽为3100Hz 最大信息传输速率为35kbps 则要想使信息传输速 率增加60 问信噪比S N应增大到多少倍 如果在刚才计算出的基础上将S N再增大10倍 问最大信息速 率能否增加20 答 由香农公式得 2 350003100log 1 S N 解此方程得 2503 527SN 当信息传输速率增加60 时 有 2 35000 1 60 3100log 1 S N 274131 9SN 即S N 增大到274131 9 2503 527109 4983 倍 在此基础上 将S N再增大10倍 2741319SN 计算 2 3100log 12741319 66297 96 即最大信息速率增加 66297 96 35000 1 6 35000 1 618 3892 2 10 常用的传输媒体有哪几种 各有何特点 2 10 常用的传输媒体有哪几种 各有何特点 答 常用的传输媒体有双绞线 同轴电缆 光纤和电磁波 1 双绞线 特点 1 抗电磁干扰 2 模拟传输和数字传输都可以使用双绞线 2 同轴电缆 特点 同轴电缆具有很好的抗干扰特性 3 光纤 特点 1 传输损耗小 中继距离长 对远距离传输特别经济 2 抗雷电和电磁干扰性能好 3 无串音干扰 保密性好 也不易被窃听或截取数据 4 体积小 重量轻 4 电磁波 优点 1 微波波段频率很高 其频段范围也很宽 因此其通信信道的容量很大 2 微波传输质量较高 3 微波接力通信的可靠性较高 4 微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较 建设投资少 见效快 当然 微波接力 通信也存在如下的一些缺点 1 相邻站之间必须直视 不能有障碍物 2 微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响 3 与电缆通信系统比较 微波通信的隐蔽性和保密性较差 4 对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力 2 11 假定有一种又绞线的衰减是0 7dB km 在1kHz时 若容许有20dB的衰减 试问 用这种双绞 线的链路的工作距离有多长 如果要使这种双绞线的工作距离增大到100km 问应当使衰减降低到多少 2 11 假定有一种又绞线的衰减是0 7dB km 在1kHz时 若容许有20dB的衰减 试问 用这种双绞 线的链路的工作距离有多长 如果要使这种双绞线的工作距离增大到100km 问应当使衰减降低到多少 第 2 章 物理层 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 11 答 工作距离不能超过 20 0 7 28 57km 要使这种双绞线的工作距离增大到100km 应当使衰减降低到 20 100 0 2dB km 2 12 试计算工作在1200nm 1400nm之间以及工作在1400nm 1600nm光波的频带宽度 假定光在光纤 中的传播速度 2 12 试计算工作在1200nm 1400nm之间以及工作在1400nm 1600nm光波的频带宽度 假定光在光纤 中的传播速度 8 2 10 m s 答 在1200nm 1400nm 光波的频带宽度为 8989 2 10 1400 10 2 10 1200 1024THz 在1400nm 1600nm 光波的频带宽度为 8989 2 10 1600 10 2 10 1400 1018THz 2 13 为什么要使用信道利用技术 常用的信道利用技术有哪些 2 13 为什么要使用信道利用技术 常用的信道利用技术有哪些 答 当单个信源的数据传输速率较低而所使用的信道的带宽较大时 为了充分利用信道 可以通过共 享信道的方式 让多个信源复用一个信道 常用的信道利用技术有 频分复用 时分复用和统计时分复用 波分复用 码分复用等 2 14 写出下列英文缩写的全文 并进行简单阐述 FDM TDM STDM WDM DWDM CDMA SONET SDH STM 1 OC 48 2 14 写出下列英文缩写的全文 并进行简单阐述 FDM TDM STDM WDM DWDM CDMA SONET SDH STM 1 OC 48 答 各缩写的英文全文及简单阐述如下 FDM Frequency division multiplexing 频分多路复用 是一种将多路基带信号调制到不同频率载 波上再进行叠加形成一个复合信号的多路复用技术 TDM Time Division Multiplex and Multiplexer 时分复用 是指一种通过不同信道或时隙中的 交叉位脉冲 同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据 语音和视频信号等的技术 STDM Statistical Time Division Multiplex 统计时分复用 为了提高TDM系统的利用率 可以使 用按需分配的技术 即根据用户需求动态分配时隙 以避免每帧中出现空闲的时隙 此时复用器传输的数 据只来自正在工作的设备 这种动态分配时隙的工作方式称为统计时分复用 WDM Wavelength Division Multiplexing 波分复用 是利用多个激光器在单条光纤上同时发送多 束不同波长激光的技术 DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing 密集型光波复用 是在一根指定的光纤中 采用 多个波长作为载波 允许各载波信道在光纤内同时传输的利用技术 CDMA Code Division Multiple Access 又称码分多址 是在无线通讯上使用的技术 CDMA 允许所 有的使用者同时使用全部频带 并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯 完全不必考虑到讯号碰撞 collision 的问题 SONET Synchronous Optical Network 同步光纤网络 美国在1988年首先推出的一个数字传输标准 整个的同步网络的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟 采用昂贵铯原子钟 精度优于正负10的 11次 方 SONET是光纤传输系统定义了同布传输的线路速率等级结构 其传输速率以51 84Mbps为基础 大约 对应于T3 E3的传输速率 此速率对电信号称为第1级同步传送信号 即STS 1 对光信号则成为第1级光载 波 Optical Carrier OC 即OC 1 现已定义了从OC 1 51 84Mbps一直到OC 3072 about 160 Gbit s 的标准 SDH Synchronous Digital Hierarchy 同步数字系列 SDH是一种将复接 线路传输及交换功能融 为一体 并由统一网管系统操作的综合信息传送网络 是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络 SONET 国际电话电报咨询委员会 CCITT 现ITU T 于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH 使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 12 STM 1 STM Synchronous Transfer Module 1 是速率为155 520Mbps 的同步传输模块 是SDH信号 的最基本模块 4个STM 1构成STM 4 622 080Mbps 16个STM 1构成STM 16 2 5Gbps 64个STM 1构 成STM 64 约10Gbps OC 48 Optical Carrier 48 光学载波48 OC 48传输速度为2488 32Mbit s 负荷为2405 376 Mbit s 运行时间482 944Mbit s 它是SONET光缆基本速率OC 1的48倍 它等同于STS 48和STM 16 2 15 码分复用 CDMA 为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干 扰 这种复用方法有何有缺点 2 15 码分复用 CDMA 为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干 扰 这种复用方法有何有缺点 答 CDMA技术中 各个用户使用经过特殊选取的各不相同的且互相正交的码片序列 且只有本用户的 码片序列与自己发送信息进行内积运算时才能得到所发送的原始数据 而与其它信息进行正交运算时只能 得到0 所以所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰 其优点 抗干扰能力强 保密性好 在无线LAN中话音的质量好 数据传输的可靠性更高 干扰及辐 射小 并且可以增加用户的容量 而且手机的功率还可以做的比较低 2 16 有4 个站进行码分复用CDMA 通信 4 个站的码片序列为 A 1 1 1 1 1 1 1 1 B 1 1 1 1 1 1 1 1 C 1 1 1 1 1 1 1 1 D 1 1 1 1 1 1 1 1 现收到这样的码片序列 1 1 3 1 1 3 1 1 问哪个站发送数据了 发送的代 码是什么 2 16 有4 个站进行码分复用CDMA 通信 4 个站的码片序列为 A 1 1 1 1 1 1 1 1 B 1 1 1 1 1 1 1 1 C 1 1 1 1 1 1 1 1 D 1 1 1 1 1 1 1 1 现收到这样的码片序列 1 1 3 1 1 3 1 1 问哪个站发送数据了 发送的代 码是什么 答 只须计算4 个常规的内积 1 1 3 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 3 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 3 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 3 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 结果是A 和D 发送比特1 B 发送比特0 而C 未发送数据 2 17 试比较xDSL HFC以及FTTx接入技术的优缺点 2 17 试比较xDSL HFC以及FTTx接入技术的优缺点 答 xDSL Digital Subscriber Line 数字用户线路 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户 线进行改造 使它能够承载宽带业务而不需要重新布线 成本低 易实现 但带宽和质量差异性大且不能 保证固定速率 HFC Hybrid Fiber Coax 光纤同轴混合 网的最大的优点具有很宽的频带 主干使用光纤 连接到 已经有相当大的覆盖面的有线电视网 采用节点体系结构 具有较CATV更高的频谱 且可双向传输 使用 电缆MODEM 传输效率高 缺点是 要将现有的450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为 750 MHz 双向传 输的 HFC 网需要相当的资金和时间 且上行信道可能出现冲突 当很多用户都使用上行信道时 每个用 户所能分配到的带宽就显著减少 FTTx Fiber To The 光纤到 这里字母 x 可代表不同意思 如Curb 路边 Office 办公 室 Neighbor 邻区 Door 门户 Floor 楼层 Zone 小区等 可提供最好的带宽和质量 缺点是 现阶段线路和工程成本太大以及多数用户不需要很大的带宽 2 18 为什么在ADSL技术中 在不到1MHz的带宽中却可以传送速率高达每秒几兆比特 2 18 为什么在ADSL技术中 在不到1MHz的带宽中却可以传送速率高达每秒几兆比特 第 2 章 物理层 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 13 答 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Loop 非对称数字用户线 采用DMT调制技术 将1 1MHz 的频带划分为多个4KHz的子信道 上行25个子信道 下行249个子信道 并采用不同的载波以自适应地 进行数字调制 并行地传输数据 使得每秒传送一个码元就相当于每秒传送多个比特 通常下行在32kbps 6 4Mbps之间 上行在32kbps 640kbps之间 计算机网络 第五版课后习题参考答案 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 第第 3 章章 数据链路层数据链路层 3 01 数据链路 即逻辑链路 与链路 即物理链路 有何区别 电路接通了 与 数据链路接通了 的区别何在 3 01 数据链路 即逻辑链路 与链路 即物理链路 有何区别 电路接通了 与 数据链路接通了 的区别何在 答 数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外 还必须有一些必要的规程来控制数据的传输 因 此 数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件 电路接通了 表示链路两端的结点交换机已经开机 物理连接已经能够传送比特流了 但是 数据 传输并不可靠 在物理连接基础上 再建立数据链路连接 才是 数据链路接通了 此后 由于数据链 路连接具有检测 确认和重传功能 才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路 进行可靠的数据传输 当数据链路断开连接时 物理电路连接不一定跟着断开连接 3 02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能 试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺 点 3 02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能 试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺 点 答 数据链路层中的链路控制功能包括 链路管理 帧定界 流量控制 差错控制 将数据和控制 信息区分开 透明传输 寻址等功能 数据链路层做成可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境 对于干扰严重的信道 可靠的链路 层可以将重传范围约束在局部链路 防止全网络的传输效率受损 对于优质信道 采用可靠的链路层会增 大资源开销 影响传输效率 3 03 网络适配器的作用是什么 网络适配器工作在哪一层 3 03 网络适配器的作用是什么 网络适配器工作在哪一层 答 网络适配器 即网卡 来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件 网络适配器工作 在TCP IP协议中的网络接口层 OSI中的数据链里层和物理层 3 04 数据链路层的三个基本问题 封装成帧 透明传输和差错检测 为什么都必须加以解决 3 04 数据链路层的三个基本问题 封装成帧 透明传输和差错检测 为什么都必须加以解决 答 封装成帧是分组交换的必然要求 透明传输是避免二进制比特流中出现与帧定界符号相同的模式 使节点错误识别帧 差错检测是为了避免接收到错误信息和防止信道中出现的无效数据帧浪费后续路由上 的传输和处理资源 3 05 如果在数据链路层不进行封装成帧 会发生什么问题 3 05 如果在数据链路层不进行封装成帧 会发生什么问题 答 在数据传输过程中的传输网中的结点及接收方将无法区分分组 也将不能确定分组的控制域和数 据域 也不能实现差错控制 3 06 PPP协议的主要特点是什么 为什么PPP不使用帧的编号 PPP适用于什么情况 为什么PPP协议 不能使数据链路层实现可靠传输 3 06 PPP协议的主要特点是什么 为什么PPP不使用帧的编号 PPP适用于什么情况 为什么PPP协议 不能使数据链路层实现可靠传输 第 3 章 数据链路层 内蒙古师范大学数学科学学院 冯世斌 整理 15 答 1 PPP是面向字节的点对点通信协议 适用于线路质量不太差的情况 其主要特点 1 协议简单 不使用序号和确认机制 也不需要流量控制 具有检错能力 但无纠错功能 只支 持点到点的链路通信和和全双工链路 2 PPP规定特殊的字符为帧界定符 且在同步传输链路时 采用比特填充法 当用在异步传输时 使用字符填充法来保证数据传输的透明性 3 PPP可同时支持链路所连接的LAN或ROUTER上运行的多种网络层协议 4 可在多种点到点的链路上运行 串行 并行 高速 低速 电的 光的 交换的或非交换的 并可自动检测链路的工作状态 同时对不同的链路设置最大传输单元MTU 帧的有效载荷 的标准默认值 5 提供了网络地址协议和数据压缩功能 2 在TCP IP协议簇中 可靠的传输由TCP协议负责 而PPP只进行检错 它是一个不可靠的传输协议 因此不