《计算机网络》课程作业参考答案

《计算机网络》课程作业参考答案（计算机网络（2），吴功宜）第一章作业参考答案第二章作业参考答案2．计算机网络采用层次结构的模型有什么好处？答:采用层次结构模型的好处有：1）各层之间相互独立2）灵活性好3）各层都可采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层4）易于实现和维护5）有利于促进标准化3．ISO在制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么？答：制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是：1）网络中各结点都具有相同的层次2）不同结点的同等层具有相同的功能3）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信4）同一结点内相邻层之间通过接口通信5）每个层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务5．请描述OSI参考模型中数据传输的基本过程答：1）应用进程A的数据传送到应用层时，加上应用层控制报头，组织成应用层的服务数据单元，然后传输到表示层2）表示层接收后，加上本层控制报头，组织成表示层的服务数据单元，然后传输到会话层。依此类推，数据传输到传输层3）传输层接收后，加上本层的控制报头，构成了报文，然后传输到网络层4）网络层接收后，加上本层的控制报头，构成了分组，然后传输到数据链路层5）数据链路层接收后，加上本层的控制信息，构成了帧，然后传输到物理层6）物理层接收后，以透明比特流的形式通过传输介质传输出去6．试说明报头在网络数据传输中的作用报头包含了控制信息，例如序列号，使得该层以下即使没有维护顺序关系，目标机器的对应层也仍然可以按照正确的顺序递交信息，在有的层上，头部还可以包含信息大小、时间和其他控制字段7．试比较面向连接服务和无连接服务的异同点相同点：1）两者对实现服务的协议的复杂性与传输的可靠性有很大的影响2）在网络数据传输的各层都会涉及这两者的问题不同点：1）面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的3个过程，而无连接服务不需要2）面向连接服务在数据传输过程中，各分组不需要携带目的结点的地址，而无连接服务要携带完整的目的结点的地址3）面向连接服务传输的收发数据顺序不变，传输可靠性好，但通信效率不高，而无连接服务目的结点接受数据分组可能乱序、重复与丢失的现象，传输可靠性不好，但通信效率较高9．请比较OSI参考模型与TCP/IP参考模型的异同点相同点：1）都是分层的2）在同层确定协议栈的概念3）以传输层为分界，其上层都是传输服务的用户不同点：1）在物理层和数据链路层，TCP/IP未做规定2）OSI先有分层模型后有协议规范，不偏向任何特定协议，具有通用性，TCP/IP先有协议后有模型，对非TCP/IP网络并不适用3）在通信上，OSI非常重视连接通信，而TCP/IP一开始就重视数据报通信4）在网络互联上，OSI提出以标准的公用数据网为主干网，而TCP/IP专门建立了互联网协议IP，用于各种异构网的互联第三章作业参考答案2．通过比较说明双绞线、同轴电缆与光缆3种常用传输介质的特点。答：传输介质的特点可以从不同角度来分析和总结，根据教材内容，以上三种传输介质的特点主要表现在结构、距离、分类、传输特性等几个方面。双绞线同轴电缆光缆结构特点规则螺旋结构排列的2、4、8根绝缘导线，内导体、绝缘层、屏蔽层和保护层组成光纤、包层、保护层组成传输特点1~7类，其中3类用于10M网，5类用于100M网,超5类还可用于1000M网，6类7类用于10G网可传输数字信号和模拟信号。细缆可用于连接总线型LAN,粗缆用于长距离传输。带宽高，低损耗、传输距离远，抗干扰能力强，低误码率、安全保密性好分类STP和UTP按信号类型：基带同轴电缆和宽带同轴电缆；按直径分为粗缆和细缆单模和多模3．控制字符SYN的ASCII码编码为0010110，请画出SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形。答：SYN的FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等四种编码方法的信号波形如下：4．对于脉冲编码调制PCM来说，如果要对频率为600Hz的种语言信号进行采样，传送PCM信号的信道带宽为3KHz,那么采样频率f取什么值时，采样的样本就可以重构原语音信号的所有信息？解：根据奈奎斯特采样定理，当采样频率f=2B或f=2fmax时（fmax为信道所能传输的最大频率），采样的样本才可以包含足够重构原语音信号的所有信息，所以有：f=2*3KHz=6kHz注意：该题中，采样频率与实际传输的信号频率600Hz无关。也就是说，只要传输的信号频率在最高频率fmax和最低频率fmin之间，而且fmax-fmin=B=3KHz，则采样率一定大于等于6KHz。5．多路复用技术主要有几种类型？它们各有什么特点？答：三种：频分多路复用、波分多路复用、时分多路复用。（1）频分多路复用：在一条通信线路设计多路通信信道，每条信道的信号以不同的载波频率进行调制，各个载波频率是不重叠的，相邻信道之间用“警戒频带”隔离。（2）波分多路复用：光的频分多路复用，同时传输很多个频率很接近但波长不同的光载波信号。（3）时分多路复用：通过为多个信道分配互不重叠的时间片来实现多路复用，更适用于数字数据信号的传输，可分为同步时分多路复用和统计时分多路复用二种。第四章作业参考答案1．在物理线路上传输比特流过程中出现差错的主要原因是什么？差错类型有哪两种，都有什么特点？答：（1）数据是通过通信信道传输的，由于在传输过程中会受到信道噪声的影响，导致接收端收到的是叠加了噪声的数据信号，如果噪声信号与数据信号的叠加导致接收端电平判决错误，就会产生数据传输错误。（2）差错类型有两种，分别是随机差错和突发差错。随机差错是由热噪声引起的，而热噪声是由传输介质导体的电子热运动产生的，时刻存在但幅度较小，噪声强度与频率无关，但是频谱很宽。突发差错是由冲击噪声引起的，而冲击噪声是由电磁干扰产生的。与热噪声相比，冲击噪声的幅度较大，是引起传输差错的主要因素。冲击噪声持续时间与数据传输入中每比特的发送时间相比可能较长，因此冲击噪声引起的相邻多个数据位出错是突发性的。4．某个数据通信系统采用CRC校验方式，并且生成多项式的二进制比特序列为11001，目的结点接收到的二进制比特序列为110111001（含CRC校验码）。请判断传输过程中是否出现了差错？为什么？答：（1）出现了差错；（2）原因：110111001/11001=10011(商)…….10（余数），根据CRC检错方法，目的结点接收到带有CRC校验码的数据比特序列不能被相同的生成多项式整除，所以可以判断传输过程中出现了差错。8．在数据帧的传输过程中，为什么要采用0比特插入/删除？试说明它的基本工作原理。答：（1）因为在HDLC的帧结构中，规定了一串特定的比特序列01111110为数据帧的开始和结束的标志，称为字段F，那么在传输帧的比特序列中就不能出现与此标志字段F相同的比特序列，否则就会出标志现判断错误，所以为了避免出现这种错误，HDLC规定采用0比特插入/删除法，这样帧内就可以传输任意组合的比特序列，实现数据链路层的透明传输。（2）工作原理：发送端在两个标志字段F之间的比特序列中，如果检测出连续的五个1，就立刻插入一个0；•接收端：在接收一个帧时，首先找到F字段定出起始边界，接着再对其后的比特序列进行检查，每当发现五个连续的1时，再检查第六位，如果是0则删除（是1则保留，这样可确定结束标志）。这样既可还原本来的比特数据，又可正确接收帧结束标志F。9．如果在测试一个实际远程通信系统时，一次连续检测4000B的数据未发现错误时。我们能否说这个系统的误码率为0？为什么？答：不可以这样说！原因如下：（1）误码率(Pe)是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：Pe=Ne/N其中，Ne为被传错的比特数，N为传输的二进制比特总数。误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。数据在传输过程中可能会因为信道噪声出现差错，这是正常的或不可避免的，因而也就不能说“误码率为0”，而是要把误码率控制在允许的范围内。（2）差错的出现具有随机性，在实际检测一个数据传输系统的误码率时，只有通过多次、多情况、大样本检测，才会计算出更接近实际的误码率值，而一次连续检测4000B的数据未发现错误是具有偶然性和相对性的，并不能以此就说明接近真正的误码率值，这只是一个参考值而已。第五章作业参考答案4.试结合Ethernet帧结构，分析CSMA/CD的发送与接收工作流程。答：在每个节点利用总线发送数据时，需要先按Ethernet帧格式（如下图）装配帧，然后再发送。前导码帧前定界符目的地址源地址类型数据帧校验字段7B1B6B6B2B46~1500B4BCSMA/CD的发送过程可以简单概括为四点：先听后发，边听边发，冲突停发，延迟重发。发送流程如下：首先先听后发，Ethernet中的每个结点利用总线发送数据时，先侦听总线是否空闲。通过总线电平的跳变判别出总线是否空闲，如果忙则一直等待，否则，结点则启动发送装配好的数据帧；在数据发送的过程中，边听边发，通过比较法和编码违例判决法检测出总线上是否存在“冲突”，如果存在冲突，发送结点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程，否则继续发送数据帧，直到发送结束。CSMA/CD的接收流程：（1）在Ethernet中，一个结点一旦成功利用总线发送数据帧，则其他结点都处于接收状态。当某个结点入网并启动接收后，就处于接收状态，当接收一帧数据后，结点首先判断接收帧的长度是否小于规定的帧最小长度，如果是，则表明冲突发生，应该丢弃该帧，结点重新进入等待接收状态。否则检查帧的目的地址，判断该帧的目的地址是本站地址？本组地址？还是广播地址？如果都不符合，则丢弃该接收帧；否则接收并进行CRC校验。（2）如果CRC校验正确，则进一步检测LLC数据长度是否正确，如果CRC校验正确，但LLC数据长度不对，则报告“帧长度错”并进入结束状态。如果CRC校验与LLC数据长度都正确，则将帧中LLC数据送LLC子层，报告“成功接收”并进入结束状态。（3）如果CRC校验中发现错误，则根据接收帧长度是不是8位的整数倍，是8位整数倍则表示传输过程中没有发现比特丢失或对位错，则记录为“帧校验错”；如果不是8位整数倍则报告为“帧比特位错”并进入结束状态。5.为了解决网络规模与网络性能之间的矛盾,针对传统的共享介质局域网存在的问题,人们提出了哪3种改善局域网性能的基本方法?答:第一种方案：提高Ethernet的数据传输速率，从10Mb/s提高到100Mb/s甚至到1Gb/s、10Gb/s；第二种方案：将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互连的子网，这就导致了局域网互连技术的发展；第三种方案：将“共享介质方式”改为“交换方式”，这就导致了“交换式局域网”技术的发展。交换式局域网的核心设备是局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。7.试说明虚拟局域网4种基本的组网方法。答：（1）用交换机端口号定义虚拟局域网：通过交换机端口划分虚拟局域网，各虚拟局域网相对独立，可以跨越多个局域网，但不允许不同的虚拟局域网包含相同的物理网段或交换端口。（2）用MAC地址定义虚拟局域网：通过MAC地址定义虚拟局域网，可允许结点移动到网络的其他物理网段。缺点是要求所有用户在初次阶段必须配置至少一个虚拟局域网中。（3）用网络层地址定义虚拟局域网:用网络层地址，如IP地址来定义虚拟局域网。优点是允许按照协议类型来组成虚拟局域网，用户可以随意移动工作站而无须重新配置网络。（4）IP广播组虚拟局域网:在虚拟局域网中由代理的设备对虚拟局域网中的成员进行管理。当IP广播包要发送到多个目的结点时，就动态建立虚拟局域网代理，IP广播组虚拟局域网的动态特性提供了很高的灵活性，可以根据服务灵活地组建，而且它可以跨路由器组成与广域网的互联。11．试分析和比较集线器、交换机、网桥、路由器的区别：集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能（将