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第1章 计算机网络概论一、选择题1. 星型网、总线型网、环型网和网状型网是按照 B 分类的。A网络功能B网络拓扑C管理性质D网络覆盖2. B 网的出现，为Internet以及网络标准化建设打下了坚实的基础。AEthernetBARPAnetCNSFnetDInternet3. 一般来说， A 拓扑结构网络的实时性较好。A环型B总线型C星型D蜂窝型4. 模拟信号的数字化需要三个步骤，下列 C 不属于其中。A量化B编码C调制D抽样5. 步话机通信属于 B 的一个实例。A单工通信B半双工通信C全双工通信D数字通信6. 在下列数据交换技术中， B 最不适合网络应用。A电路交换B报文交换C分组交换 7. 在光纤中进行数据传输，一般使用的信道共享技术是_C_。A频分复用B时分复用C波分复用D码分复用8. 在计算机通信的过程中，经常使用的差错控制技术是_C_。A时间冗余法B设备冗余法C数据冗余法二、填空题1. 计算机网络可以划分为由 通信子网 和 资源子网 组成的二级子网结构。(1) 局域网的有线传输介质主要有 同轴电缆 、 双绞线 、 光纤 等；无线传输介质主要是激光、 微波 、 红外线 等。(2) 从拓扑学的角度来看，梯形、四边形、圆等都属于不同的 几何结构 ，但是具有相同的 拓扑 。(3) 根据计算机网络的交换方式，可以分为 电路交换 、 报文交换 和 分组交换 等三种类型。(4) 按照网络的传输技术，可以将计算机网络分为 有线网络 、 无线网络 。(5) FDDI（光纤分布式数据接口）网络采用的是 环型 网络拓扑结构。(6) 计算机网络的基本功能可以大致归纳为 资源共享 、 数据通信 、 分布式处理 和 网络综合服务 等4个方面。2. 按使用的传输介质划分，信道可以分为 有线 和 无线 两类。(7) 按允许通过的信号类型划分，信道可以分为 模拟 和 数字 两类。(8) 按数据传输的方向和时序关系分类，信道可以分为 单工 、 半双工 和 全双工 三类。(9) 按传输信号频谱分类，信道可以分为 基带 和 频带 两类。(10) 按同步方式划分，交换可以分为 同步交换 和 异步交换 两种类型。(11) 按差错控制的方式划分，交换可以分为 分组交换 和 快速分组交换 两种类型。(12) 按存储转发的信息单位划分，交换可以分为 报文交换 和 分组交换 两种类型。(13) 按占用信道的方式划分，交换可以分为 电路交换 和 分组交换 两种类型。(14) 按交换的信号类型划分，交换可以分为 数字交换 和 模拟交换 两种类型。三、简答题(1) 目前公认的有关计算机网络的定义是什么？在发展到第四代互联网的现在，人们已公认的有关计算机网络的定义是：将地理位置不同的具有独立功能的多个计算机系统利用通信设备和线路互相连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。(2) 计算机网络的基本功能有哪些？计算机网络之所以深受欢迎，主要因为其功能的强大和丰富。计算机网络的基本功能可以归纳为资源共享、数据通信、分布式处理和网络综合服务等4个方面。这4个方面的功能并不是各自独立存在的，它们之间是相辅相成的关系。以这些功能为基础，更多的网络应用得到了开发和普及。(3) 计算机网络有哪几种网络拓扑结构？画出相应的结构图。拓扑结构是局域网组网的重要组成部分，也是关系到局域网性能的重要特征，局域网拓扑结构通常分为：星型、环型、总线型、树型、网状型等。下面将分别介绍各种类型的结构和性能特点。总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构 树型拓扑结构(4) 简要分析分组交换技术的含义。分组指的是报文经过划分形成的若干小数据段，在其首部再加上包含传输的目的地址和源地址等等重要控制信息而形成的数据传输单元，又称为包。分组交换技术，也称为包交换技术，它将要传输的报文分成若干段依次传送。每当有分段的报文片到达通信线路的中间结点时，结点设备都采用先将该分段的报文片接收并存储下来然后再根据情况转发往下一个结点的处理策略。3. 请简述信息、数据和信号这三个概念之间的关系。从信息论的角度来讲，信息就是对消息解除不确定度。通常把信息理解成所关注的目标对象的特定知识。数据是对所关注对象进行观察所得到的结果或某个事实的结果。信号是通信系统实际处理的具体对象。数据蕴含着信息，而信号是数据的具体表现。(5) 通信系统的结构是怎样的？数据通信系统一般由数据终端设备DTE、传输信道和数据电路终接设备DCE三部分构成。其中，数据终端设备又由数据输入/输出设备和通信控制器两部分构成。调制器解调器信源编码器信道编码器信道信道译码器信源译码器干扰源信源信宿(6) 全双工模式与半双工模式的区别是什么？半双工信道具有了双向通信的特征，但是这种双向通信是有条件的，即通信的双方不允许同时进行数据传输，某个时刻只能有一方进行传输在全双工信道中，数据可以同时双向传递。(7) 模拟信号能否在数字信道上传输？数字信号能否在模拟信道上传输？在模拟信道的两端加上调制解调设备，将输入的数字信号转换为模拟信号，即可在模拟信道上传输数字信号。模拟信号经过采样、量化和编码转换成数字信号的形式，即可在数字信道上传输。(8) 请简述模拟信号调制的过程。模拟信号的调制一般分为以下两个步骤：1）采样模拟信号调制的第一步应该是把连续量转变成适合数字化处理的离散量的形式。采样就是在单位时间内，从模拟信号中等时间间隔地抽取一部分离散的信号值。根据香侬采样定理：只要采样频率不低于原始信号最高频率的两倍，就可以从采样脉冲信号中无失真地恢复出原有的话音信号。因此连续量的离散化操作是可行的。2）量化编码采样操作完成后，获得的一系列离散信号值还无法被数字通信系统直接使用，原因是数字通信系统往往只能处理二进制数据信号。因此，必须要把每个信号值数字化成二进制位串，这个过程称为量化。量化必须要确定要用多少个二进制位来表示一个信号值。从理论上讲，用于表示信号值的二进制位串越长，表示信号值的精度也就越高，但是最终需要传输的二进制数据信号也就越多，因此不能无限制地增加二进制位串的长度。编码即解释每个信号值要用多少二进制位来表示；二进制位串是如何组合的，不同的位的意义是什么；如果有多个信道的话，表示多个信道的二进制位串如何组合到一起，各位串之间如何区分等问题。(9) 交换是什么意思？有什么作用？从通信资源分配的角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。其作用是实现从源端到目的端的通信信道，进而进行信息的传输。(10) 什么是电路交换？电路交换分为哪几个阶段？电路交换定义：在通话前通过用户的呼叫，由网络预先给用户分配传输资源。若呼叫成功，则从主叫端到被叫端建立起了一条物理通路，双方即可通话。电路交换分为三个阶段：1）建立连接阶段利用电话交换技术传输数据，首先需要在通信的双发之间建立一条连接电路。若需经过多个结点交换设备，则必须要在每个结点交换设备上为该连接预留通信资源。2）连接维持阶段电路建立以后，即在通信双方之间构建了一条全双工的信道。数据可以沿着这条信道快速、顺序地传输，延迟小、无阻塞，不会改变传输的路径。3）释放连接阶段当数据传输完毕后，由某一端发送连接释放请求到另一端。当电路被释放后才能够被其他用户所使用。(11) 什么是报文？什么是报文交换？从数据通信的角度来看，报文就是指要发送的整块数据，而报文交换指的是中间结点将传输的整个报文从接收线路上接收下来，再转发到相应的目的线路上去的一种信道实现技术。(12) 存储转发的原理是什么？报文交换的特点是什么？存储转发原理指的是每当有数据到达时，线路的中间结点设备首先都要将到达的数据存储下来。其后可能会对数据及承载信号进行一些操作，比如数据的校验检错、信号的整形滤波及再生放大等等，也可能不作任何操作。最后根据网络的实际状况，比如是否拥堵，以及数据首部的目的信息确定其转发的方向。1）采用的是存储转发原理，使得有限的通信线路资源可以被所有用户使用，线路利用率高。2）可以为用户的报文设定优先级，在通信量增大时，能灵活地应对各种可能的情况。3）可以进行不同速率、不同码型的交换，进而实现不同类型终端之间的数据通信。4）报文通过通信网络的延迟时间较长，不适合实时的或者交互式的数据通信业务。(13) 什么是分组？什么是分组交换？分组交换的特点是什么？分组指的是报文经过划分形成的若干小数据段，在其首部再加上包含传输的目的地址和源地址等等重要控制信息而形成的数据传输单元，又称为包。分组交换技术，也称为包交换技术，它将要传输的报文分成若干段依次传送。每当有分段的报文片到达通信线路的中间结点时，结点设备都采用先将该分段的报文片接收并存储下来然后再根据情况转发往下一个结点的处理策略。分组交换的特点：1）采用存储转发原理，通信电路的选择可以根据情况改变，通信可靠性高。2）采用了较短的、标准化的分组，对网络设备来说所需的处理工作相对简单，降低了网络设备的复杂性，从而降低了网络设备的成本。3）采用了短分组的思想，降低了通信的延迟时间，提高了传输的速度。4）通过分组的定义，实现了多路传输的复用，提高了通信的效率。5）通过存储转发技术和标准化的接口，实现了不同速率、不同码型的各种类型终端之间的通信。6）分组交换网的主干网一般都是高速链路，可以传送大量的计算机数据。7）分组交换技术相对比较复杂，还不能做到严格的实时传输。(14) 同样环境下，分组交换所需的时间为什么要比报文交换和电路交换所需的时间要短？分组交换不需要预先建立连接，也不需要释放连接，因此与电路交换相比，分组交换少了连接建立和释放连接两个阶段所需的时间。报文交换虽然也不需要连接建立和释放连接，但是它将数据的传输在各个通信信道段之间串行化了，因此反而比电路交换要花费更多的时间。(15) 为什么要使用信道共享技术？网络通信系统一般都存在着多个用户同时在利用网络传递信息。但通信的线路资源是一种有限的资源。以通信线路为实现基础的信道资源，尤其是干线信道资源也就成为了一种有限的通信资源。这样就不可避免地存在着两个或者两个以上的用户同时对某一条通信链路发出请求的情况，称之为冲突。因此必须要求通信系统合理地对信道资源进行调度或者分配。一般来说，在通信系统中通常采取将两个或者两个以上用户的信号组合起来，使它们通过同一个物理线缆或者无线链路，在同一个信道上进行传输的策略来满足所有用户的通信要求并减少冲突现象的产生。这种策略从用户的角度来看就叫做信道共享技术。(16) 时分复用和频分复用各自的特点是什么？有什么样的不同？频分复用的特点是所有用户在同样的时间内占用不同的带宽资源。时分复用的特点是所用用户在不同的时间占用同样的频带宽度。它们分别从时间和带宽角度出发来确定各自的共享策略。(17) 拥塞控制与流量控制的区别是什么？拥塞控制技术的前提是网络能够承载现有的网络负荷，即通过重定向等方法可以将现有的网络流通过其他链路进行传输。流量控制技术的前提则是接收方不能承受发送方传递过来的数据，低速的接收方会丢弃来不及处理的数据。拥塞控制技术是一个全局的概念，涉及到了网络中的全部主机和设备以及所有与降低网络性能相关的因素。流量控制技术只与通信链路上直接相连的两个结点设备有关，不涉及整个网络的所有信息。第2章 计算机网络体系结构一、 填空题1. 协议主要由（语法）、（语义）和（同步）三个要素组成。2. OSI模型分为（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）和（应用层）等七个层次。3. OSI模型分为（资源子网）和（通信子网）两个部分。4. 物理层定义了（机械特性）、（电气特性）、（功能特性）和（规程特性）四个方面的内容。5. 数据链路层处理的数据单位称为（帧）。6. 数据链路层的主要功能有（链路管理）、（成帧）、（信道共享）、（帧同步）、（流量控制）、（差错控制）、（透明传输）和（寻址）。7. 在数据链路层中定义的地址通常称为（硬件地址）或（物理地址）。8. 网络层所提供的服务可以分为两类：（面向连接的）服务和（无连接的）服务。9. 传输层的功能包括（服务选择）、（连接管理）、（流量控制）、（拥塞控制）和（差错控制）等。10. TCP/IP是一个四层的体系结构，包括（网络接口层）、（网际层）、（传输层）和（应用层）。11. IP是TCP/IP协议族的核心协议，它主要提供的是（无连接的分组传输和路由服务）。12. 一个IP地址由（4）个字节组成，用二进制表示，正好是（32）比特“0”或“1”的组合。二、 名词解释同步同步指的是广义的、在一定条件下发生什么事情的特性，而且条件和时间有关，具有时序的含义。协议计算机网络中意图进行通信的结点必须要遵守一些事先约定好的规则。这些为进行数据交换而建立的规则、标准或约定即称为协议，也称为网络协议。实体任何接收或者发送数据的硬件单元或者软件进程模块都可以称为通信实体，简称实体。对等层不同的网络结点，若它们遵循的是同一种网络体系结构的话，那么在不同结点上完成同样功能的层次称为对等层。对等层通信在分层的网络体系结构中，每个层次只知道自己从上层接收来数据并处理后再传递给下一层，结果通信目的方该层次的对等层就收到与己方处理的一模一样的数据。就好像在两个对等层之间有一条“通道”直接把数据传送过去一样，这种情况就称为对等层通信。服务下一层能被上一层看见的功能称为服务。CIDR无分类域间路由选择（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）不使用A类、B类和C类地址的网络号以及子网号，也不划分子网。它将32位的IP地址前面连续的若干位指定为网络号，而后面的位则指定为主机号，网络号的位数可以自由定义。协议数据单元 服务数据单元对等层上传送的数据单位称为协议数据单元，而直接相邻的两个层次之间交换的数据单位称为服务数据单元。两者服务的对象是不同的。三、 简答题1. 为什么要采用分层的方法解决计算机的通信问题？通过分层的方法，使得计算机网络复杂的通信处理问题转化成为若干相对较小的层次内的局部问题，对其进行的研究和处理变得相对容易。2. “各层协议之间存在着某种物理连接，因此可以进行直接的通信。”这句话对吗？ 不对。物理连接只存在于最底层的下面。各层协议之间只存在着称为“对等层通信”的逻辑连接。3. 请简要叙述服务与协议之间的区别。通过协议的规定，下一层可以为上一层提供服务，但是对于上一层的服务用户来说下面的协议是透明的。协议是存在于对等层之间的，是水平的；服务存在于直接相邻的两个层次之间，是垂直的。4. 请描述一下通信的两台主机之间通过OSI模型进行数据传输的过程。发送数据的具体过程为：要进行通信的源用户进程首先将要传输的数据送至应用层并由该层的协议根据协议规范进行处理，为用户数据附加上控制信息后形成应用层协议数据单元再送至表示层；表示层根据本层的协议规范对收到的应用层协议数据单元进行处理，给应用层协议数据单元附加上表示层的控制信息后形成表示层的协议数据单元再将它传送至下一层。数据按这种方式逐层向下传送直至物理层，最后由物理层实现比特流形式的传送。当比特流沿着传输介质经过各种传输设备后最终到达了目标系统。此后，接收数据的具体过程为：按照发送数据的逆过程，比特流从物理层开始逐层向上传送，在每一层都按照该层的协议规范以及数据单元的控制信息完成规定的操作，而后再将本层的控制信息剥离，并将数据部分向上一层传送，依此类推直至最终的、通信的目的用户进程。5. 请简述虚电路服务的特点。虚电路服务要求发送分组之前必须建立连接，即虚电路。之后所有的分组都沿着虚电路依次进行传送。在所有分组传送完毕后要释放连接。它可以提供顺序、可靠的分组传输，适用于长报文的通信，一般应用于稳定的专用网络。6. 请简述无连接服务的特点。无连接服务无需事先建立连接。各个分组携带全部信息，依据网络的实际情况，独立选择路由到达目的端。它只提供尽最大努力的服务，因此不能保证传输的可靠性。独立选择路由的模式也不能保证分组到达的顺序性。但是其操作灵活且鲁棒性较强，适合于短报文传输以及对实时性和可靠性要求不高的环境。7. “传输层是真正端到端的网络层次。”这句话对吗？正确。源端主机上某个程序的进程利用传输层报文的首部字段和控制报文与目的端主机上的目标程序进程进行对话，从而实现程序（进程）之间的信息交互。8. 请画出TCP/IP模型的结构图。应用层传输层网际层网络接口层9. TCP/IP模型中传输层的协议有哪些？传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。10. TCP/IP模型中网际层的协议有哪些？网际协议IP、因特网控制报文协议ICMP、地址解析协议ARP、逆向地址解析协议RARP以及因特网组管理协议IGMP。11. 请说明IP协议分片处理的过程。若IP分组经过的某中间网络的MTU值小于生成分组数据的初始网络的MTU值时，必须要将分组分割成适合该中间网络传输要求的小的分组，这个过程称为分片。一般是将IP分组的数据部分按照8个字节的整数倍进行等分，并从零开始计数。只有第1个分片拥有IP分组完整的首部信息，后续分片只复制原IP分组首部的部分信息（无选项字段）。此时每个分片分组的片偏移字段值设为该分片的数据内容的第1个字节在原始的IP分组中的位置，同时标志字段的DF位为0，最后一个分片的MF位为0，其它分片的MF位为1。所有的分片将在目的主机上进行重组。重组时，接收端将标识符字段值相同的且MF位为1的各个分片缓存起来，直到某个分片的MF为0为止。随后将这些分片的数据内容进行重新的组合，从而恢复出原始的IP分组信息。12. 请说明ARP协议和RARP协议的区别。ARP协议用于查询已知IP地址的目的主机的硬件地址信息。RARP协议处理的是通信设备知道自己的物理地址，但是不知道IP地址的问题。13. 请说明TCP协议校验和字段的计算方法。发送端先将校验和字段全部置0。然后将伪首部连同UTCP报文一起拆分成若干16位的二进制位串。若TCP报文的数据部分不是偶数个字节，则在最后添加一个全0字节。随后按照二进制反码计算这些16位二进制位串的和。最后将此值的二进制反码记入校验和字段并发送。接收端首先将收到的TCP报文附加上伪首部信息以及可能的填充字节信息，然后将这些内容拆分成16位的二进制位串。最后按照二进制反码求这些16位二进制位串的和，如果结果是全1则表明传输无误。14. 什么是IP地址？IP地址由哪些部分组成？TCP/IP模型的网际层为每一个连接在网络上的设备接口分配了一个全世界独一无二的32位标识符作为该设备接口的唯一标识。这个全世界独一无二的32位标识符称为IP地址。32比特的IP地址分为两个部分，分别是网络号部分和主机号部分。15. IP地址与硬件地址的区别是什么？IP地址是网际层级以上各层使用的地址概念，而硬件地址是数据链路层和物理层（网络接口层）使用的地址概念。数据链路层“看不见”数据报的IP地址，而网际层也看不见硬件地址。16. 请说明IP地址的分类以及各类IP地址的范围。网络类型第一个可用的网络号最后一个可用的网络号最大网络数每个网络的最大主机数IP地址总范围可分配给主机的IP地址范围A112627-2=126224-2=167772141.0.0.0127.255.255.2551.0.0.1126.255.255.254B128.0191.255214=16384216-2=65534128.0.0.0191.255.255.255128.0.0.1191.255.255.254C192.0.0223.255.255221=209715228-2=254192.0.0.0223.255.255.255192.0.0.1223.255.255.254D224.0.0.0239.255.255.255E240.0.0.0247.255.255.25517. 对于传统的IP地址而言，请说明127.0.0.4和190.233.255.255的含义是什么？前者用于计算机的环回测试，后者表示一个B类网络的广播地址。18. 某单位拥有一个B类地址网络。现欲在其中划分7个子网，则子网掩码是什么？每个子网最多可以有多少台主机？255.255.240.0， 409419. 128.14.32.0/20包含多少个地址？其最大地址和最小地址是什么？212个。最大地址为128.14.47.255，最小地址为128.14.32.0。20. IPv6分组的扩展首部是否为数据报的首部？为什么？扩展首部都不属于IPv6数据报的首部，而是与数据部分共同被定义为有效载荷（payload）或净负荷。因为扩展首部提供的是数据报的扩展功能，是可选的。数据报的首部专指基础首部。21. TCP/IP模型的应用层可以与OSI模型的哪个层次相对应？应用层、表示层和会话层。22. TCP/IP模型的网络接口层可以与OSI模型的哪个层次相对应？数据链路层和物理层。23. 请简述TCP/IP模型与OSI模型的区别。首先，TCP/IP模型的应用层囊括了OSI模型的应用层、表示层和会话层三层的功能。实践证明将表示层和会话层单独作为独立的层次会造成网络结构复杂、功能冗余，可以将它们的功能划归其它层次实现。TCP/IP模型在这一点上做得较好而OSI模型在此处却留下了一个败笔。其次，TCP/IP模型只有一个未作任何定义的网络接口层，而OSI模型则完整的定义了数据链路层和网络层。实际上这两层是完全不同的，物理层必须处理实际的物理传输媒介的各种特性，而数据链路层只关心如何从比特流中区分名为帧的数据单元以及如何将帧可靠地传输到目的端。TCP/IP模型在这一点上工作做得不够。除上述差异之外，两个模型的特点对比还有：TCP/IP模型没有明显地区分服务、接口和协议的概念，而OSI模型却做了详细的工作，从而符合了软件工程实践的规范和要求；TCP/IP模型是专用的，不适合描述除TCP/IP模型之外的任何协议，而OSI模型是一个通用的标准模型框架，它可以描述任何符合该标准的协议；TCP/IP模型重点考虑了异构网络互联的问题，而OSI模型开始对这一点考虑得不多；TCP/IP模型提供了面向连接和无连接两种服务，而OSI模型开始只考虑了面向连接一种服务；TCP/IP模型提供了较强的网络管理功能，而OSI模型后来才考虑这个问题。第3章 计算机网络设备一、 填空题1. 网卡又叫 网络接口卡 ，也叫网络适配器，主要用于服务器与网络连接，是计算机和传输介质的接口。2. 网卡通常可以按传输速率、总线接口和连接器接口方式分类3. 双绞线可分为 非屏蔽双绞线 和 屏蔽双绞线 。4. 根据光纤传输点模数的不同，光纤主要分为 单模 和 多模 两种类型。5. 双绞线是由 4 对 8 芯线组成的。6. 集线器在OSI参考模型中属于 物理层 设备，而交换机是 数据链路层 设备。7. MAC地址也称 物理地址 ，是内置在网卡中的一组代码，由 12 个十六进制数组成，总长 48 bit。8. 交换机上的每个端口属于一个 冲突 域，不同的端口属于不同的冲突域，交换机上所有的端口属于同一个 广播 域。9. 路由器上的每个接口属于一个 广播 域，不同的接口属于 不同 的广播域和 不同 的冲突域。二、 选择题1. 下列不属于网卡接口类型的是D 。ARJ45BBNCCAUIDPCI2. 下列不属于传输介质的是 C 。A双绞线B光纤C声波D电磁波3. 下列属于交换机优于集线器的选项是 B 。A端口数量多B体积大C灵敏度高D交换传输4. 当两个不同类型的网络彼此相连时，必须使用的设备是 B 。A交换机B路由器C收发器 D中继器5. 下列 D 不是路由器的主要功能。A网络互连B隔离广播风暴 C均衡网络负载 D增大网络流量三、 判断题1. 网卡是工作在物理层的设备。（）2. 集线器是工作在物理层的设备。（）3. 交换机是工作在数据链路层的设备。（）4. MAC地址是内置在网卡中的一组代码，由6个十六进制数组成。（）5. 交换机的各端口工作在一个广播域中。（）6. 双绞线内各线芯的电气指标相同，可以互换使用。（）7. 双绞线的线芯总共有4对8芯，通常只用其中的2对。（）8. 路由器和交换机都可以实现不同类型局域网间的互连。（）9. 卫星通信是是微波通信的特殊形式。（）10. 同轴电缆是目前局域网的主要传输介质。（）11. 局域网内不能使用光纤作传输介质。（）12. 交换机可以代替集线器使用。（）13. 红外信号每一次反射都要衰减，但能够穿透墙壁和其他一些固体。（）14. 在交换机中，如果数据帧的目的MAC地址是单播地址，但这个MAC地址并不在交换机的地址表中，则向所有端口（除源端口）转发。（）15. 在10Mbps总线型以太网中，根据5-4-3规则，可用5个中继器设备来扩展网络。（）四、 简答题1. 简述光纤和光缆的基本结构。光纤（光导纤维）的结构一般是双层或多层的同心圆柱体，由透明材料做成的纤芯、在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层及涂覆层构成。 纤芯：纤芯位于光纤的中心部位，由非常细的玻璃（或塑料）制成，直径为450m。一般单模光纤为410m，多模光纤为50m。 包层：包层位于纤芯的周围，是一个玻璃（或塑料）涂层，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2，直径约为125m。 涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层，由分层的塑料及其附属材料制成，用来防止潮气、擦伤、压伤和其他外界带来的危害。纤芯包层涂覆层光纤的结构如图所示。光纤的结构因为光纤本身比较脆弱，所以在实际应用中都是将光纤制成不同结构形式的光缆。光缆是以一根或多根光纤或光纤束制成，符合光学机械和环境特性的结构。如图所示。 光缆的结构 光缆实物与模型光缆光缆能够容纳多条光纤，其机械性能和环境性能好，能够适应通信线缆直埋、架空、管道敷设等各种室外布线方式。2. 简述网卡MAC地址的含义和功用。MAC地址也称为物理地址，是内置在网卡中的一组代码，由12个十六进制数组成，每个十六进制数长度为4bit，总长48bit。每两个十六进制数之间用冒号隔开，如“08:00:20:0A:8C:6D”。其中前6个十六进制数“08:00:20”代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气与电子工程师协会）分配，而后6个十六进制数“0A:8C:6D”代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号。每个网络制造商必须确保它所制造的每个以太网设备都具有相同的前3个字节（每个字节包含两个十六进制数）以及不同的后3个字节。这样，从理论上讲，MAC地址的数量可高达248个之多，就可保证世界上每个以太网设备都具有唯一的MAC地址。 对于MAC地址的作用，可简单地归结为以下两个方面。（1）网络通信基础 网络中的数据以数据包的形式进行传输，并且每个数据包又被分拆成很多帧，用以在各网络设备之间进行数据转发。在每个帧的帧头中包含了源MAC地址、目标MAC地址和数据包中的通信协议类型。在数据转发的过程中，帧会根据帧头中保存的目标MAC地址自动将数据帧转发至对应的网络设备中。由此可见，如果没有MAC地址，数据在网络中根本无法传输。提示：在数据通信中，IP地址也要被解释成相应的MAC地址，才能够正确识别目标主机。（2）保障网络安全 由于每块网卡都具有唯一的MAC地址。因此，借助MAC地址的唯一性和不易修改的特性，可以将具有MAC地址绑定功能的交换机端口与网卡的MAC地址绑定。这样可以使某个交换机端口只允许拥有特定MAC地址的网卡访问，而拒绝其他MAC地址的网卡对该端口进行访问。这种安全措施对小区宽带、校园网和无线网络尤其适合。另外，如果将MAC地址跟IP地址绑定则可以有效防止IP地址的盗用问题。3. 光纤传输的原理是什么？由于纤芯的折射率大于包层的折射率，故光波在界面上形成全反射，使光只能在纤芯中传播，从而实现通信。如图所示。光纤的通信原理4. 光纤分为哪几种类型？根据光纤传输模数的不同，光纤主要分为两种类型，即单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）和多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）。 单模光纤：单模光纤纤芯直径仅为几个微米，加包层和涂覆层后也仅为几十个微米到125m。纤芯直径接近波长。1000Mbit/s单模光纤的传输距离为550m100km，常用于远程网络或建筑物之间的连接以及电信中的长距离主干线路。 多模光纤：多模光纤纤芯直径为50m，纤芯直径远远大于波长。1000Mbit/s多模光纤的传输距离为220550m，常用于中、短距离的数据传输网络以及局域网络。5. 微波通信具有什么特点？微波通信是在对流层视线距离范围内利用无线电波进行传输的一种通信方式，频率范围为240GHz。微波通信与通常的无线电波不一样，是沿直线传播的，由于地球表面是曲面，微波在地面的传播距离有限，直接传播的距离与天线的高度有关，天线越高距离越远，但超过一定距离后就要用中继站来接力，两微波站的通信距离一般为3050km，长途通信时必须建立多个中继站。微波通信的传输质量比较稳定，影响质量的主要因素是雨雪天气对微波产生的吸收损耗以及不利地形或环境对微波所造成的衰减现象。6. 什么是网络地址转换？在网络互连中有什么作用？路由器既可以使两个局域网互连，也可将局域网连接到因特网上。路由器在局域网的网络互连中主要使用其网络地址转换（NAT）功能。该功能能够满足一些特点的需要。（1）将局域网连接到因特网或其他外网上，以解决日益短缺的IP地址问题。每个单位能申请到的互联网IP地址非常有限，而单位内部上网的计算机却越来越多，可利用路由器的网络地址转换功能，完成内网与外网的交互。在网络内部，可根据需要随意定义IP地址，而不需要经过申请，各计算机之间通过内部的IP地址进行通信。当内部的计算机要与因特网进行通信时，具有NAT功能的路由器负责将其内部的IP地址转换为合法的IP地址（即经过申请的互联网IP地址）而与外部进行通信。（2）隐藏内部网络结构。当某单位不想让外部用户了解自己的内部网络结构时，可以通过NAT将内部网络与因特网隔开，使外部用户不知道通过NAT设置的内部IP地址。当外部用户要访问内网的邮件服务器或网站时，NAT可将其访问定向到某个设备上。第4章 计算机局域网技术一 填空题1. 局域网中的数据通信被限制在 几米至几千米 的地理范围内，能够使用具有 中等或较高 传输速率的物理信道，并且具有 较低 的误码率。2. IEEE 802参考模型只对应OSI参考模型的 数据链路层 与 物理层 ，它将数据链路层划分为逻辑链路控制子层与介质访问控制子层。3. 以太网最大的特性在于信号是以 广播 的方式在介质中传播。4. 以太网的核心技术是它的CSMA/CD方法，即 带有冲突检测的载波侦听多路访问 方法。5. CSMA/CD的发送流程可以简单地概括为 先听后发，边发边听，冲突停止，随机重发 。6. 万兆以太网只支持 双工 模式，而不支持 单工 模式，而以往的各种以太网标准均支持单工/双工模式。7. 以太网交换机对数据帧的转发方式可以分为直接交换方式、存储转发方式和改进的直接交换方式等3类。8. 简单地说，多层交换技术就是 第二层交换技术 加 第三层转发技术 。9. VLAN隔离了 广播风 ，同时也隔离了各个不同的VLAN之间的通信，所以不同的VLAN之间的通信是需要由 路由器 来完成的。10. VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的 广播域 。11. 交叉双绞线的一个RJ45接头要采用 568A 线序，另一个RJ45接头要采用 568B 线序。12. 综合布线系统是开放式结构，可划分成 工作区子系统 、 水平（干线）子系统 、 垂直（干线）子系统 、 设备间子系统 、 管理间子系统 、 建筑群子系统 等6个子系统。13. 综合布线是对传统布线技术的进一步发展，与传统布线相比有着明显的优势，具体表现在 开放性 、 灵活性 、 可靠性 、 先进性 、 兼容性 等几个方面。14. 压线钳具有 剪线 、 剥线 和 压线 等3种用途。15. EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序： 568A 与 568B ，其中最常使用的是 568B 。16. 计算机与计算机直接相连，应使用 交叉 ；交换机与交换机直接相连，应使用 交叉 。17. 在建筑群子系统中，室外敷设电缆一般有 架空光缆 、 直埋光缆 、 地下管道光缆 等3种方法。18. 目前垂直干线布线路由主要采用 线缆孔 和 线缆井 两种方法。五、 简答题1. 简述CSMA/CD的工作原理。在采用CSMA/CD介质访问控制方法的总线型局域网中，每一个节点利用总线发送数据时，首先要侦听总线的忙、闲状态。如果总线上已经有数据信号传输，则为总线忙；如果总线上没有数据传输，则为总线空闲。如果一个节点准备好了要发送的数据帧，并且此时总线空闲，它就可以启动发送。同时也存在着这种可能，那就是在几乎相同的时刻，有两个或两个以上节点发送了数据，那么就会产生冲突，因此节点在发送数据的同时应该进行冲突检测。所谓“冲突检测”，是发送节点在发送数据的同时也接收数据，然后将其发送的信号波形与从总线上接收到的信号波形进行比较。如果总线上同时出现两个或两个以上的发送信号，它们叠加后的信号波形将不等于任何节点发送的信号波形。当发送节点发现自己发送的信号波形与从总线上接收到的信号波形不一致时，表示总线上有多个节点在同时发送数据，冲突已经产生。如果在发送数据过程中没有检测出冲突，节点在发送结束后进入正常结束状态；如果在发送数据过程中检测出冲突，为了解决信道争用冲突，节点停止发送数据，并发送一个强化冲突信号，然后按照某种算法随机延迟一段时间后再重新进入发送程序。因此，Ethernet中任何一个节点发送数据都要首先争取总线使用权，那么，节点从它准备发送数据到成功发送数据的发送等待延迟时间是不确定的。CSMA/CD介质访问控制方法可以有效地控制多节点对共享总线传输介质的访问，方法简单，易于实现。2. 简述令牌环介质访问控制技术的工作原理。在令牌环中，节点通过环接口连接成物理环形。令牌是一种特殊的MAC控制帧。令牌帧中有一位标志令牌的忙/闲。当环正常工作时，令牌总是沿着物理环单向逐站传送，传送顺序与节点在环中排列的顺序相同。如图4-8所示，如果节点A有数据帧要发送，它必须等待空闲令牌的到来。当节点A获得空闲令牌之后，它将令牌标志位由“闲”变为“忙”，然后传送数据帧。节点B，C，D将依次接收到数据帧。如该数据帧的目的地址是节点C，则节点C在正确接收该数据帧后，在帧中标志出帧已被正确接收和复制。当节点A重新接收到自己发出的、并已被目的节点正确接收的数据帧时，它将回收已发送的数据帧，并将忙令牌改成空闲令牌，再将空闲令牌向它的下一节点传送。3. 将几种传统以太网的主要技术指标填写在下表中。以太网技术10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F传播媒体粗缆细缆双绞线光纤网段最大长度5001851002000最大网段数量5355拓扑结构总线总线星型总线缆线电阻75欧姆50欧姆-4. 将几种快速以太网标准的主要技术指标填写在下表中。快速以太网标准100BASE-TX100BASE-T4100BASE-FX线材5类以上UTP或STP双绞线3类以上UTP双绞线单模/多模光纤接头RJ-45RJ-45ST、MIC、SC网段最大长度100米100米2000米网络拓扑星型星型星型中继器数量222全双工支持是不是5. 简要分析交换式以太网的工作原理。交换机对数据的转发是以网络节点计算机的MAC地址为基础的。交换机会检测发送到每个端口的数据帧，通过对数据帧中有关信息（源节点的MAC地址、目的节点的MAC地址等）的“学习”，就能够得到与每个端口相连接的节点MAC地址，并在交换机内部建立一个动态的“端口-MAC地址”映射表。当某个端口接收到数据帧后，交换机就通过该表获得目的主机的端口，并迅速将数据帧转发到该端口。这样，多个端口就能够互不干涉地同时传输数据，如图所示。6. 试分析三层交换技术的基本原理。一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上就行了。 它利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业务流进行标记，具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层，从而打通源IP地址和目的IP地址之间的一条通路。这条通路经过第二层链路层。有了这条通路，三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由，而是直接将数据包进行转发对数据流进行交换。三层交换的基本原理如图所示。主机B三层交换机主机C主机A子网1子网2若同一子网中的主机A、B进行通信，则交换机通过查找自己的地址映射表，能够直接在端口A、B之间进行二层的转发。若不在同一子网内的主机A、C进行通信，发送主机A要向“缺省网关”发出ARP（地址解析）封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送主机A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道主机B的MAC地址，则向发送主机A回复主机B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向主机B广播一个ARP请求，主机B得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送主机A，同时将主机B的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速率很快，接近二层交换机的速率，同时比相同路由器的价格要低很多。7. 简要说明VLAN的数据通信原理。VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑的划分成不同的广播域（或称虚拟LAN，即VLAN），每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，即使是两台计算机有着同样的网段，但是它们却没有相同的VLAN号，它们各自的广播流也不会相互转发，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。如图所示。8. VLAN的划分有哪些方法？各有什么优缺点？VLAN划分的方法有多种，下面简单说明几种常用的方法。（1）基于端口来划分VLAN 利用交换机的端口来划分VLAN，被设定的端口都在同一个广播域中。例如，一个交换机的1，2，3，4，5端口被定义为VLAN A，同一交换机的6，7，8端口组成VLAN B。这样做允许各端口之间的通信，并允许共享型网络的升级。但是，这种划分模式将虚拟网限制在了一台交换机上。 第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN，不同交换机上的若干个端口可以组成同一个虚拟网。如图4-17所示。以交换机端口来划分网络成员，其配置过程简单明了。因此从目前来看，这种根据端口来划分VLAN的方式仍然是一种最常用的方式。 （2）基于MAC地址划分VLAN 基于MAC地址划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置它属于哪个组。这种划分VLAN方法的最大优点就是当用户计算机的物