计算机网络原理2018版-李全龙-第一章课后习题

第一章计算机网络概述1.什么是计算机网络？答：计算机网络是计算机技术与通信技术相互融合的产物。计算机网络是互连的、自治的计算机的集合。2.网络协议的三要素是什么？每个要素的含义是什么？答：（1）语法：定义实体之间交换信息的格式与结构，或者定义实体之间的传输信号的电平等。（2）语义：语义就是定义实体之间交换的信息中需要发送（或包含）哪些控制信息，这些信息的具体含义，以及针对不同含义的控制信息，接收信息端应如何响应。（3）时序：时序也称为同步，定义实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此的速度。3.计算机网络的功能是什么？答：（1）硬件资源共享。（2）软件资源共享。（3）信息资源共享。4.按网络覆盖范围划分，主要有哪几类计算机网络？各有什么特点？答：按网络覆盖范围划分，可分为以下4种类型：（1）个域网（PAN）：通常是个人设备通过无线通信技术构成小范围的网络，实现个人设备间的数据传输，个域网通常覆盖范围在1~10m。（2）局域网（LAN）：采用高速优先或无线链路链接主机，实现局部范围内高速数据传输。局域网通常覆盖范围在10m~1km。（3）城域网（MAN）：城域网是指覆盖一个城市范围的网络，覆盖范围通常在5~50km。（4）广域网（WAN）：广域网覆盖范围在几十到几千千米，通常跨越更大的地理空间，可以实现异地城域网或局域网的互连。5.按网络拓扑划分，主要有哪几类计算机网络？各有什么特点？答：（1）星形拓扑结构：易于监控与管理，故障诊断与隔离容易；中央节点是网络的瓶颈，一旦故障，全网瘫痪，网络规模受限于中央结点的端口数量。（2）总线型拓扑结构：结构简单，所需电缆数量少，易于扩展；通信范围受限，故障诊断与隔离比较困难，容易产生冲突。（3）环形拓扑结构：所需电缆长度短，可以使用光纤，易于避免冲突；某结点的故障容易引起全网瘫痪，新结点的加入或撤出过程比较麻烦，存在等待时间问题。（4）网状拓扑结构：可靠性高；结构复杂，造价成本高，选路协议复杂。（5）树形拓扑结构：易于扩展，故障易于隔离；对根结点的可靠性要求高。（6）混合拓扑结构：易于扩展；网络结构复杂、管理与维护复杂。6.计算机网络结构主要包括那几部分？每部分的主要功能是什么？答：（1）网络边缘（networkedge）：网络边缘为网络用户提供了网络应用服务。（2）接入网络（accessnetwork）：实现网络边缘的端系统与网络核心连接与接入的网络。（3）网络核心（networkcore）：实现网络边缘中的主机之间的数据中继与转发。7.简要描述你了解的接入网络，这些接入网络都有什么特点？经常使用的是哪类接入网络？答：（1）电话拨号接入：覆盖广泛；带宽有限。（2）非对称数字用户线路ADSL：覆盖广泛；共享线路；带宽较大。（3）混合光纤同轴电缆HFC接入网络：总带宽较大，但受限于用户数。（4）局域网。（5）移动接入网络。常用的有（2）（3）（5）。8.请简述电路交换工作过程以及电路交换的特点。答：电路交换过程为：（1）建立电路。（2）传输数据。（3）拆除电路。电路交换的优点是实时性高，时延和时延抖动都较小；缺点是对于突发性数据传输，信道利用率低，且传输速率单一。9.什么是报文交换？什么是分组交换？试比较两者的优劣。答：报文交换：发送方把要发送的信息附加上发送/接收主机的地址及其其他控制信息，然后以报文为单位在交换网络的各结点之间以存储-转发的方式传送，直至送达目的主机。分组交换：需要将待传输数据分割成较小的数据块，每个数据块附加上地址、序号等控制信息构成数据分组，每个分组独立传输到目的地，目的地将接收到的分组重新组装，还原为报文。分组交换相比较于报文交换有以下优点：（1）交换设备存储容量要求低。（2）交换速度快。（3）可靠传输效率高。（4）更加公平。10.OSI参考模型包括几层？每层的主要包括哪些协议？答：OSI参考模型包括7层，分别为：（1）物理层（2）数据链路层（3）网络层（4）传输层（5）会话层（6）表示层（7）应用层11.TCP/IP参考模型包括几层？每层主要包括哪些协议？答：TCP/IP参考模型包括4层：（1）网络接口层（2）网络互连层：BGP/OSPF/RIP/IGMP（3）传输层：TCP/UDP（4）应用层：HTTP/FTP/SMTP/POP312.考虑两台主机A和主机B由一条带宽为R（bit/s）、长度为D（m）的链路互连，信号传播速率为V（m/s）。假设主机A从t=0时刻开始向主机B发送分组，分组长度为L位。试求：1）传播延迟（时延）dp2）传输延迟dt3）若忽略结点处理延迟和排队延迟，则端到端延迟T是多少？4）若dpdt，则t=dt时刻，分组的第一位在哪里？5）若V=250000km/s，L=512bit，R=100Mbit/s，则使时延带宽积刚好为一个分组长度（即512bit）的链路长度D是多少？答：1）传播延迟（时延）dp=D（m）/V（m/s）2）传输延迟dt=L/R（bit/s）3）端到端延迟T==dp+dt4）5）时延带宽积G=dpXRG=D（m）/V（m/s）XR512bit=D/250000km/sX100Mbit/sD=512bitX250000km/s/100Mbit/s=768m13.假设主机A向主机B以存储-转发的分组交换方式发送一个大文件。主机A到达主机B的路径上有3段链路，其速率分别是R1=500kbit/s，R2=2Mbit/s，R3=1Mbit/s。试求：1）假设网络没有其他流量，则该文件传输的吞吐量是多少？2）假设文件大小为4MB，则传输该文件到主机B大约需要多少时间？答：1）Thr=min(R1,R2,R3)=R1=500kbit/s。所以该文件传输的吞吐量为500kbit/s。2）T=4MBX8bit/500kbit/s=64s。14.假设主机A向主机B发送一个L=1500B的分组，主机A到达主机B的路径上有3段链路，2个分组交换机，3段链路长度分别为D1=5000km、D2=4000km、D3=1000km；每段链路的传输速率均为R=2Mbit/s，信号传播速率为V=250000km/s，分组交换机处理每个分组的时延为dc=3ms，试求：1）若以存储-转发的分组交换方式，则该分组从主机A到达主机B的端到端时延是多少？2）若dc=0，则不采取存储-转发的分组交换方式，而是分组交换机直接转发收到的每个分组（即直通交换），则该分组从主机A到达主机B的端到端时延是多少？答：1）端到端延迟T=din=dc1+dc2+dp1+dp2+dp3+dt1+dt2+dt3=3ms+3ms+D1/V+D2/V+D3/V+(L/R)*3=6ms+40ms+18ms=76ms2）端到端延迟T=din=dp1+dp2+dp3+dt1+dt2+dt3=70ms15.如图1.18所示的网络。A在t=0时刻开始向C发送一个2Mbit的文件；B在t=0.1+es（e为无限趋近于0的小正实数）向D发送一个1Mbit的文件。忽略传播延迟和结点处理延迟（注：k=103，M=106）。请回答下列问题：1）如果图中网络采用存储-转发的报文交换方式，则A将2Mbit的文件交付给C需要多长时间？B将1Mbit的文件交付给D需要多长时间？2）如果图中网络采用存储-转发的报文分组方式，分组长度为等长的1kbit，且忽略分组头开销以及报文的拆装开销，则A将2Mbit的文件交付给C需要大约多长时间？B将1Mbit的文件交付给D需要大约多长时间？3）报文交换与分组交换相比，那种交换方式更公平？答：1）Thr=min（R1,R2,R3）=10Mbit/s。A将2Mbit的文件交付给C需要dt=L/R=2Mbit/10Mbit/s=0.2s。B将1Mbit的文件交付给D需要dt=L/R=1Mbit/10Mbit/s=0.1s。2）A将2Mbit的文件交付给C需要dt=NXL/R=2Mbit/1kbitX1kbit/10Mbit/s=0.2s。B将1Mbit的文件交付给D需要dt=NXL/R=1Mbit/1kbitX1kbit/10Mbit/s=0.1s。3）报文交换与分组交换相比，分组交换更公平。因为如果采用报文交换的方式，先将A传输给C，需要占用0.2s，在此期间B是无法将数据传输给D的，需要等到A的文件传输完毕后才能开始。而如果采用分组方式则将两个文件都分为1kbit的长度，可以进行交替传输，所以分组交换更公平。