计算机网络课后习题答案

百度文库第1章概述(P22)1、计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？答：计算机网络的发展可分为以下四个阶段。(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)以分组交换网为中心的多主机互连的计算机网络系统：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)具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络：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一开放系统互连基本参考模型OSL。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、试简述分组交换的特点答：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。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一一分组。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。3、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，它以存储一一转发”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一一转发”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一一分组。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。8、计算机网络可从哪几个方面进行分类？答：从网络的交换功能进行分类：电路交换、报文交换、分组交换和混合交换；从网络的拓扑结构进行分类：集中式网络、分散式网络和分布式网络；从网络的作用范围进行分类：广域网/WAN、局域网LAN、城域网MAN;从网络的使用范围进行分类：公用网和专用网。9、计算机网络中的主干网和本地接入网各有何特点？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。10、计算机网络有哪几部分组成？答：一个计算机网络应当有三个主要的组成部分：(1)若干主机，它们向用户提供服务；(2) 一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成的；(3) 一系列协议，这些协议为主机之间或主机和子网之间的通信而用的。11、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C(bit/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)o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：对电路交换，当t=s时，链路建立；当t=s+x/C,发送完最后一bit;当t=s+x/C+kd,所有的信息到达目的地。对分组交换，当t=x/C,发送完最后一bit;为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，每次转发的时间为p/C,所以总的延迟=x/C+(k-1)p/C+kd所以当分组交换的时延小于电路交换x/C+(k-1)p/C+kdC+(12500X8)=4X10-14xdCd=25m,d=2500mC=10Mbit/s,C=10Gbit/s,C=10Mbit/s,C=10Gbit/s计算结果：距离d=25md=2500m发送速率C=10Mb/sC=10Gb/sC=10Mb/sC=10Gb/s1051021031讨论：越大，信道利用率就越小。1、站点到集线器距离一定的情况下，数据发送率越高，信道利用率越低。2、数据发送率相同的情况下，站点到集线器的距离越短，信道利用率越高。10、假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网络？答：集线器为物理层设备，模拟了总线这一共享媒介共争用，成为局域网通信容量的瓶颈。交换机则为链路层设备，可实现透明交换。局域网通过路由器与因特网相连。当本局域网和因特网之间的通信量占主要成份时，形成集中面向路由器的数据流，使用集线器冲突较大，采用交换机能得到改善。以太网交换机用在这样的网络，其20%通信量在本局域网而80%的通信量到因特网。当本局域网内通信量占主要成份时，采用交换机改善对外流量不明显。11、以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何？答：CSMA/CD是一种动态的媒体随机接入共享信道方式，而传统的时分复用TDM是一种静态的划分信道，所以对信道的利用，CSMA/CD是用户共享信道，更灵活，可提高信道的利用率，不像TDM,为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时，信道在用户时隙也是浪费的；也因为CSMA/CD是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用信道时会发生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突。对局域网来说，连入信道的是相距较近的用户，因此通常信道带宽较宽，如果使用TDM方式，用户在自己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用。对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用TDM方式。/12、使用CSMA/CD协议时，若线路长度为100m,信号在线路上传播速率为2X108m/s。数据的发送速率为1Gbit/s。试计算帧长度为512字节、1500字节和64000字节时的参数a的数值，并进行简单讨论。答：a=t/T0=tC/L=100+(2X108)X1X109/L=500/L,信道最大利用率Smax=1/(1+),最大吞吐量Tmax=Smaxx1Gbit/s帧长512字节时，a=500/(512X8)=,Smax=,Tmax=Mbit/s/帧长1500字节日a=500/(1500X8)=,Smax=,Tmax=Mbit/s帧长64000字节时，a=500/(64000X8)=,Smax=,Tmax=Mbit/s可见，在端到端传播时延和数据发送率一定的情况下，帧长度越大，信道利用率越大，信道的最大吞吐量就越大。13、以太网交换机有何特点？用它怎样组成虚拟局域网？答：特点：以太网交换机实质就是一个多端口的的网桥，它工作在数据链路层上。每一个端口都直接与一个主机或一个集线器相连，并且是全双工工作。它能同时连通多对端口，使每一对通信能进行无碰撞地传输数据。在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽。以太网交换机支持存储转发方式，而有些交换机还支持直通方式。但要应当注意的是：用以太网交换机互连的网络只是隔离了网段（减少了冲突域）、，但同一台交换机的各个网段仍属于同一个广播域。因此，在需要时，应采用具VLAN能力的交换机划分虚拟网，以减少广播域（协议）。/14、网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？答：网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。若该帧出现差错，则丢弃此帧。网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。网桥与转发器不同，（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；（2）网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；（3）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法;（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网白效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2-4个端口；它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。以太网交换机采用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。15、现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。每一个网桥的两个端口号都标明在图上。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧，即H1发送给H5,H3发送给H2,H4发送给H3,H2发送给H1。试将有关数据填写在下表中。发送的帧网桥1的转发表网桥2的转发表网桥1的处理（转发？丢弃？登记？）网桥2的处理（转发？丢弃？登记？）站地址端口站地址端口H1H5MAC11MAC11转发，写入转发转发，写入转表发表H3H2MAC32MAC3k1转发，写入转发表转发，写入转发表H4H3MAC42MAC42写入转发表，丢弁不转发转发，写入转发表H2H1MAC2/1写入转发表，丢弁不转发接收不到这个帧16、无线局域网的MAC协议有哪些特点？为什么在无线局域网中不能使用CSMA/CD协议而不需使用CSMA/CA协议？结合隐蔽站问题和暴露站问题说明RTS帧和CTS帧的作用。答：无线局域网中不能简单照搬CSMA/CD协议，主要有2个原因：1）CSMA/CD协议要求一个站点在发送本站数据的同时还必须不间断地检测信道、以便发现是否有其它的站也在发送数据，这样才能实现“碰撞检测”功能。但在无线局域网中要实现这个功能，则花费过大。2）更重要的是，即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端仍然有可能发生碰撞。称之为DFWMAC的无线局域网MAC协议提供了一个名为分布式协调功能（DCF）的分布式接入控制机制以及工作于其上的一个可选的集中式控制，该集中式控制算法称为点协调功能（PCF）。DCF采用争用算法为所有通信量提供接入；PCF提供无争用的服务，并利用了DCF特性来保证它的用户可靠接入。PCF采用类似轮询的方法将发送权轮流交给各站，从而避免了冲突的产生，对于分组语音这样对于时间敏感的业务，就应提供PCF服务。由于无线信道信号强度随传播距离动态变化范围很大，不能根据信号强度来判断是否发生冲突，因此不适用有线局域网的的冲突检测协议CSMA/CD。采用了CSMA/CA技术，CA表示冲突避免。这种协议实际上是在发送数据帧前需对信道进行预约。这种CSMA/CA协议通过RTS（请求发送）帧和CTS（允许发送）帧来实现。源站在发送数据前，先向目的站发送一个称为RTS的短帧，目的站收到RTS后向源站响应一个CTS短帧，发送站收到CTS后就可向目的站发送数据帧。18、无线局域网的MAC协议中的SIFS,PIFS和DIFS的作用是什么？答：SIFS是短帧间间隔，用来分割开属于一次对话的各帧。用于PCF中对轮询的响应帧、CSMA/CA协议中预约信道的RTS帧和CTS帧、目的站收到自己的数据帧后给发送站的确认帧等短帧的场合。PIFS点协调功能帧间间隔，是为了在开始使用PCF方式时优先获得接入到媒体。用于PCF方式中轮询。/DIFS分布协调功能帧间间隔，在DCF方式中用来发送数据帧和管理帧。用于DCF方式中所有普通的通信量。19、解释无线局域网中的名词：BSS,ESS,AP,BSA,Portal,DCF,PCF和NAV。答：BSS:基本服务集。ESS:扩展的服务集。AP:接入点。BSA:基本服务区。Portal:关口。DCF:分布协调功能、PCF:点协调功能。NAV：网络分配向量。20、Wi-Fi和WLAN是完全相同的意思吗？请简单说明一下。答：Wi-Fi（WirelessFidelity,无线保真）技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的是附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个，分别是和。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。WLAN是WirelessLocalAreaNetwork的缩写，指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。WLAN通信系统作为有线LAN以外的另一种选择一般用在同一座建筑内。WLAN使用ISM(Industrial、Scientific、Medical)无线电广播频段通信。WLAN的标准使用5GHz频段，支持的最大速度为54Mbps,而和标准使用GHz频段，分别支持最大11Mbps和54Mbps的速度。/第6章广域网(P139)、1、试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。答：虚电路服务和数据报服务的区别可由下表归纳：对比的方圆虚电路数据报,1连接的建立必须有不要目的站地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号每个分组都有目的站的全地址路由选择在虚电路连接建立时进行，所有分组均按同一路由每个分组独立选择路由当路由器出故障所有通过了出故障的路由器的虚电路均不能工作出故障的路由器可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化分组的顺序总是按发送顺序到达目的站到达目的站时可能不按发送顺序端到端的差错处理;由通信子网负责由主机负责端到端的流量控制由通信子网负责由主机负责从占用通信子网资源方面看：虚电路服务将占用结点交换机的存储空间，而数据报服务对每个其完整的目标地址独立选径，如果传送大量短的分组，数据头部分远大于数据部分，则会浪费带宽。从时间开销方面看：虚电路服务有创建连接的时间开销，对传送小量的短分组，显得很浪费；而数据报服务决定分组的去向过程很复杂，对每个分组都有分析时间的开销。从拥塞避免方面看：虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来，一旦分组到达，所需的带宽和结点交换机的容量便已具有，因此有一些避免拥塞的优势。而数据报服务则很困难。从健壮性方面看：通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素，但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿。因此虚电路服务更脆弱。(1)在传输方式上，虚电路服务在源、目的主机通信之前，应先建立一条虚电路，然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。数据报无需；(2)从地址设置看，虚电路每个分组含有一个短的虚电路号，数据报有完整地址；(3)从路由选择及影响来看，虚电路建好时，路由就已确定，所有分组都经过此路由，数据报的每个分组独立选择路由。路由器失败时，所有经过路由器的虚电路都将被终止，数据报服务则除了崩溃时全丢失分组外，无其他影响；(4)关于分组顺序：虚电路服务能保证分组按发送顺序到达目的主机。数据报服务不能保证数据报按序列到达目的主机。（5）可靠性与适应性：虚电路服务比数据报服务的可靠性高。数据报服务的适应性比虚电路服务强。（6）在拥塞控制方面，若有足够的缓冲区分配给已经建立的每条虚电路，拥塞较容易控制，而数据报服务难以控制拥塞。（7）关于平衡网络流量：数据报服务既平衡网络中的信息流量，又可使数据报得以更迅速地传输。而在虚电路服务中，/一旦虚电路建立后，中继结点是不能根据流量情况来改变分组的传送路径的。综上所述，虚电路服务适用于交互作用，不仅及时、传输较为可靠，而且网络开销小。数据报服务适用于传输单个分组构成的、不具交互作用的信息以及对传输要求不高的场合。2、设有一分组交换网。若使用虚电路，则每一分组必须有3字节的分组首部，而每个网络结点必须为虚电路保留8字节的存储空间来识别虚电路。但若使用数据报，则每个分组需有15字节的分组首部，而结点就不需要保留转发表的存储空间。设每段链路每传1MB需元。购买结点存储器的代价为每字节元，而存储器的寿命为2年工作时间（每周工作40小时）。假定一条虚电路的每次平均时间为1000s，而在此时间内发送200分组，每个分组平均要经过4段链路。试问采用哪种方案（虚电路或数据报）更为经济？相差多少？答：每个分组经过4段链路意味链路上包括5个分组交换机。虚电路实现方案：需在1000秒内固定分配5X8=40bytes存储空间，存储器使用的时间是2年，即2X52X40X3600=X107sec每字节每秒的费用=（X107）=X10-10元总费用，即1000秒40字节的费用=1000X40XX10-10=x10-5元数据报实现方案：比上述虚电路实现方案需多传（15-3）X4x200=9600bytes,每字节每链路的费用=106=10-8元总费用，即9600字节每链路的费用=9600X10-8=X10-5元毫分可见，本题中采用虚电路实现方案更为经济，在1000秒的时间内便宜毫分。3、假定分组交换网中所有结点的处理机和主机均正常工作，所有的软件也正常无误。试问一个分组是否可能被投送到错误的目的结点（不管这个概率有多小？）如果一个网络中所有链路的数据链路层协议都能正确工作，试问从源结点到目的结点之间的端到端通信是否一定也是可靠的？答：有可能。大的突发噪声可能破坏分组。使用k位的效验和，差错仍然有2k的概率被漏检。如果分组的目的地址字段或虚电路的标识号被改变，分组会被投递到错误的目的地，并可能被接收为正确的分组。换句话说，偶然的突发噪声可能把送往一个目的地的完全合法的/分组改变成送往另一个目的地的也是完全合法的分组。端到端的通信不一定可靠。端到端的通信不仅与数据链路层有关，还与网络层有关，尽管链路层协议能正确工作，但不能保证网络层协议正常工作，即通信子网是否可靠。4、广域网中的主机为什么采用层次结构方式进行编址？答：层次结构方式进行编址就是把一个用二进制数表示的主机地址分为前后两部分。前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号，而后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的端口号，或主机的编号。1采用两个层次的编址方案可使转发分组时只根据分组和第一部分的地址（交换机号），即在进行分组转发时，只根据收到的分组的主机地址中的交换机号。只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时，交换机才检查第二部分地址（主机号），并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。采用这种方案可以减小转发表的长度（这样转发表可简化为两个内容：分组要发往的目的站的交换机号，以及下一跳交换机号。）,从而减少了查找转发表的时间。5、一个数据报分组交换网允许各结点在必要时将收到的分组丢弃。设结点丢弃一个分组的概率为p。现有一个主机经过两个网络结点与另一个主机以数据报方式通信，因此两个主机