计算机网络与通信习题及答案

1.6比较电路交换、存储转发交换、报文交换和分组交换的区别。解答：（1）电路交换的基本原理是在源端和目的端间实时地建立起电路连接，构成一条信息通道，专供两端用户通信。通信期间，信道一直被通信双方用户占有，通信结束，立即释放。线路交换的特点是：数据传输可靠、迅速、有序，但线路利用率低、浪费严重，不适合计算机网络。（2）存储转发交换是在传统的电路交换技术的基础上提出的。存储转发和电路交换的主要区别是：发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网，通信子网中的结点要负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。存储转发交换包括报文交换和分组交换两种。（3）报文交换采用存储-转发方式进行传送，无需事先建立线路，事后更无需拆除。它的优点是：线路利用率高、故障的影响小、可以实现多目的报文；缺点是：延迟时间长且不定、对中间节点的要求高、通信不可靠、失序等，不适合计算机网络。（4）分组交换中数据以短分组的形式传输，分组长度一般为1000字节。如果发送端有更长的报文需要发送，那么这个报文被分割成一个分组序列，每个分组由控制信息和用户数据两部分组成。分组交换适用于计算机网络，在实际应用中有两种类型：虚电路方式和数据报方式。分组交换的优点是：高效、灵活、迅速、可靠、经济，但存在如下的缺点：有一定的延迟时间、额外的开销会影响传输效率、实现技术复杂等。2.5假设在带宽为3100Hz、信噪比(/)SN为30dB的语音信道上，通过Modem传输数字数据，那么在该语音线路上，理论上所能达到的最大数据传输速率是多少？解答：30=10lg1000根据香农定理：C=Wlb(1)SN(b/s)=3100*lb（1+1000）=30.9kbps2.11什么是扩频通信？基本的扩频技术有哪两种？试分析其基本原理。解答：扩频(spreadspectrum)的基本思想是将携带信息的信号扩散到较宽的带宽中，用以加大干扰及窃听的难度。常见的扩频技术有跳频和直接序列扩频两种。扩频通信的基本原理如图2.1所示。图2.1扩频通信的基本原理2.16常见的光交换有几种方式？各有何优缺点？解答：光交换技术可分成光的电路光交换(光路交换)和分组光交换两大类。电路光交换方式采用OADM、OXC等光器件设置光通路，在中间节点不需要使用光缓存，其交换方式与传统的电路交换技术相类似，目前光的电路光交换研究已经较为成熟。分组光交换系统按照对控制包头处理以及交换粒度的不同可分为：光分组交换(OPS)、光突发交换(OBS)和光标记分组交换(OMPLS)。分组光交换与光电路交换相比，有着很高的资源利用率和很强的适应突发数据的能力。3.8若P=110011，而M=11100011，计算CRC。解答：由于模式P=110011，共6bit，所以FCSR=5bit，所以要在信息码字后补5个0，变为1110001100000。用1110001100000除以110011，余数为11010，即为所求的冗余位。因此发送出去的CRC码字为原始码字11100011末尾加上冗余位11010，即1110001111010。4.6试比较几种共享信道方法的特点。解答：受控多点接入主要采用轮询的方式，在线路上有一个轮询帧，各站有数据时才发送，在网络通信量比较小时，工作效率较低。ALOHA方式采用随机接入技术，是一种完全随机式分布控制的媒质接入方式，哪一个节点想发送帧就发送，而不管其他节点和信道的状况，当发生数据碰撞时就要重新发送。CSMA也是采用的随机接入技术，它的基本原理是：任一个网络节点在它有帧欲发送之前，先监测一下广播信道中是否存在别的节点正在发送帧的载波信号。如果监测到这种信号，说明信道正忙，否则信道是空闲的。然后，根据预定的控制策略来决定是否发送数据。令牌传递接入适用于环形网络，它有一个令牌在换上传递，令牌的忙或闲状态代表信道是否空闲以供节点站接入使用。闲令牌到达某一个站，相当于把信道的使用权轮给了该节点站。5.1CSMA/CD的工作过程包括那些步骤。解答：CSMA/CD的工作过程包括以下步骤：第1步：新帧进入缓冲器，等待发送；第2步：监测信道。若信道空闲，启动发送帧，发完返回第1步；否则，若信道忙碌，继续；第3步：转至第2步。5.13试比较IEEE802.3、IEEE802.4和IEEE802.5三种局域网的优缺点。解答：IEEE802.3、802.4和802.5分别包括了MAC子层协议和物理层协议，其中最大的不同体现在介质访问控制协议，即CMSA/CD、TokenBus和TokenRing。CSMA/CD协议的总线LAN中，各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重发，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。其优点是结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。TokenRing不会出现冲突，是一种确定型的介质访问控制方法，每个节点发送数据的延迟时间可以确定。在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低；而在重负载时，对各节点公平，且效率高。令牌总线与令牌环相似，适用于重负载的网络中、数据发送的延迟时间确定以及，适合实时性的数据传输等，但网络管理较为复杂。6.6什么是测距技术？在PON系统中为什么要采用测距技术？解答：测距技术是测量各个ONU到OLT的实际距离的技术。在APON系统中，工作在点到多点方式，各个ONU到OLT的距离不等，为了防止各个ONU所发上行信号发生冲突，OLT必须不断测量每一ONU与OLT之间的距离，指挥每一ONU调整发送时间使之不至于发生冲突。解决的办法是在所有的ONU中插入补偿时延，使每个ONU到OTL的总时延相等。6.9简述EPON的优点。解答：EPON具有如下一些优势：（1）局端(OLT)与用户(ONU)之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，可有效节省建设和运营维护成本。（2）EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网(驻地网)的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了传输协议转换带来的成本因素。（3）采用单纤波分复用技术(下行1490nm，上行1310nm)，仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20km。在ONU侧通过光分路器最多可分送给32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。（4）上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用(TDMA)共享带宽。高速宽带充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽。（5）EPON具有点对多点的结构，只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资。（6）EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE802.3以太网的格式进行传输，辅以网管系统，来保证传输质量。7.2试比较虚电路服务和数据报服务的异同点。解答：数据报和虚电路的区别存在以下几点：（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。而数据报服务，网络层从运输层接收报文，将其装上报头（源、目的地址等信息）后，作为一个独立的信息单位传送，不需建立和释放连接，目标结点收到数据后也不需发送确认，因而是一种开销较小的通信方式。但发方不能确切地知道对方是否准备好接收，是否正在忙碌，因而数据报服务的可靠性不是很高。（2）关于全网地址：虚电路服务仅在源主机发出呼叫分组中需要填上源和目的主机的全网地址，在数据传输阶段，都只需填上虚电路号。而数据报服务，由于每个数据报都单独传送，因此，在每个数据报中都必须具有源和目的主机的全网地址，以便网络结点根据所带地址向目的主机转发，这对频繁的人—机交互通信每次都附上源、目的主机的全网地址不仅累赘，也降低了信道利用率。（3）关于路由选择：虚电路服务沿途各结点只在呼叫请求分组在网中传输时，进行路径选择，以后便不需要了。可是在数据报服务时，每个数据每经过一个网络结点都要进行一次路由选择。当有一个很长的报文需要传输时，必须先把它分成若干个具有定长的分组，若采用数据报服务，势必增加网络开销。（4）关于分组顺序：对虚电路服务，由于从源主机发出的所有分组都是通过事先建立好的一条虚电路进行传输，所以能保证分组按发送顺序到达目的主机。但是，当把一份长报文分成若干个短的数据报时，由于它们被独立传送，可能各自通过不同的路径到达目的主机，因而数据报服务不能保证这些数据报按序列到达目的主机。（5）可靠性与适应性：虚电路服务在通信之前双方已进行过连接，而且每发完一定数量的分组后，对方也都给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高。但是，当传输途中的某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区，而另选其他路径，把数据传至目的地，而虚电路服务则必须重新建立虚电路才能进行通信。因此，数据报服务的适应性比虚电路服务强。（6）关于平衡网络流量：数据报在传输过程中，中继结点可为数据报选择一条流量较小的路由，而避开流量较高的路由，因此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。7.5已知下图7-17所示的子网和各链路的延迟，用最短通路算法求从源点A到目标结点D的最佳路径。图7-17解答：A—B—C—D7.7拥塞控制和流量控制有什么关系和不同点?解答：流量控制与拥塞控制的关系与区别如下：（1）流量控制：接收端向发送端发出信号，请求发送端降低发送速率；拥塞控制：接收端也向发送端发出信号，告之发送端，网络已出现麻烦，必须放慢发送速率。（2）流量控制：主要控制收发端之间的通信量；拥塞控制：是全局性控制，涉及所有主机、路由器以及其它降低网络性能的有关因素；（3）拥塞控制：是网络能够承受现有的网络负荷，是一个全局变量；流量控制：往往只是指点对点之间对通信量的控制8.3IP地址分为哪几类，A类地址和C类地址的范围各是多少?解答：有A、B、C、D、E五大类，其中ABC类为平时所使用的，D类为组播，E类为实验研究。A类地址范围是1.0.0.0—126.255.255.255；C类地址范围是192.0.0.0—223.255.255.2558.7某个单位分配到一个B类地址，IP为129.250.0.0，该单位有4000台电脑，分布在16个不同的地点，如果选用子网掩码为255.255.255.0，给每一个地点分配一个子网号码，并计算出每个地点主机的最小值和最大值。解答：B类地址前2个比特规定为10，网络号占14比特，后16比特用于确定主机号，即最多允许16384台主机。B类地址范围为128.0.0.0至191.255.255.255。因此，129.250.0.0是B类IP地址中的一个。题中选用子网掩码为255.255.255.0。说明在后16比特中用前8比特划分子网，最后8比特确定主机，则每个子网最多有28-2=254台主机。题中说明该单位有4000台机器，分布在16个不同的地点。但没有说明这16个不同的地点各拥有多少台机器。如果是“平均”分配在16个子网中，即16个子网中任何一个地点不超过254台主机数，则选用这个子网掩码是可以的，如果某个子网中的机器数超过了254台，则选择这样的子网掩码是不合适的。如果机器总数超过4064台，选择这样的子网掩码也是不合适的。从以上所选子网掩码为255.255.255.0可知16个子网的主机共16×254=4064台主机。设计在主机号前网络地址域和子网中“借用”4个比特作为16个子网地址。这16个地点分配子网号码可以选用129.250.nnn.0至129.250.nnn.255，其中nnn可以是0～15，16～31，32