计算机通信与网络课后题答案

计算机通信与传统的电话通信、电报通信不同，计算机通信是实现计算机与计算机（包括服务器），或人（通过终端、微机或计算机）与计算机之间的数据信息的生成、传送、交换、存储和处理，其实质是计算机进程之间的通信。

1.8现代电信网的组成

现代电信网是一个复杂的通信系统。从通信模型的角度分，现代电信网的组成可包含三个部分:终端子系统、交换子系统和传输子系统。其主要功能是面向公众提供全程、全网的数据传送、交换和处理服务。

从网络角度来分，传输系统可分为两大类：中继传输系统和用户传输系统。从传输信息特征来分，可分为模拟传输系统和数字传输系统两种。

1.15物联网：指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力，计算能力或执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间的信息交换需求的互联。

2.4网络协议：计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则，这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题，为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议，简称为协议。

网络协议的3个基本要素：

语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

语法：数据与控制信息的结构或格式。

定时规则：明确实现通信的顺序、速率、速配及排序。

2.7OSI服务与协议的关系及区别：

关系：首先，协议的实现保证了能够向它上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。其次，协议是水平的且协议是控制对对等实体之间通信的规则，但服务是垂直的；另外，并非在一个层内完成的全部功能称为服务。

区别：服务是网络体系结构中各层想他的上层提供的一组原语（操作）。服务描述两层之间的接口，下层是服务的提供者，上层是服务用户；而协议是定义同层对等实体间交换帧，数据包的格式和意义的一组规则。

2.9协议数据单元（PDU）：在不同的开放系统的对等实体间交换信息是在相关层的通信规程控制下完成的，这类信息传送单元称为协议数据单元（PDU）。它由两部分组成：上一层的服务数据单元（SDU）、本层的协议控制信息（PCI）。

OSI各层的协议数据单元（PDU）分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

物理层：主要功能是完成相邻接点原始比特流的传输；

数据链路层：主要功能是加强物理层传输比特的主要功能使之对网络层显现为一条无错线路。

网络层：主要功能是完成网络中主机间的报文传输，其关键问题之一是使用数据链路层的服务将每个报文分组从源端传输到目的端；

传输层：主要功能是从会话层接收数据且在必要时把它分成较小的单元。

会话层：主要功能是允许不同机器上的用户建立会话关系；

表示层：提供应用实体之间通信时所涉及的信息表示，即应用数据的语法，不涉及应用数据对应用层的意义。

应用层：主要功能是包含大量的人们普遍需要的协议和文件传输；

2.17传输报头所占用的网络带宽百分比：nh(mnh)

通信原语：请求、指示、响应、确认。

3.2常用的传输介质：1、线传输介质（双绞线、同轴电缆、光纤）

2、软传输介质（地面微波、卫星微波、红外线技术）

双绞线：可分为无屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）；特点：价格低，安装方便，但带宽窄，抗干扰性能较差；可用于模拟传输和数字传输。

同轴电缆：可分为基带和宽带同轴电缆；特点：具有较好的抗干扰特性（特别是高频段），适合高速数据传输。

光纤：可分为多模光纤和单模光纤；特点：通信衰耗小，距离长，抗干扰能力强，传输容量大，保密性好。

地面微波：工作频率范围一般为1～20 GHz，其特点是直线传播，因此只能在视距范围内进行传输。由于受到地形和天线高度的限制，两微波站间的通信距离一般为30～50 km。

卫星通信：最大特点是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。

红外线：在视线距离的范围内传输，具有很强的方向性。

频分复用(FDM)是按频率划分不同的子信道，每个子信道占用不同的频率范围。采用调制技术，将信号搬移到信道相应的频段上。

时分复用(TDM)是采用时间分片方式来实现传输信道的多路复用，即每一路信号传输都使用信道的全部带宽，但只能使用其中某个时隙。

码分复用(CDM):每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交

波分复用(WDM)就是光的频分复用，即在一根光纤上传输多路光载波信号。

3.6传信速率：又称比特率，记做Rb，是指在数据通信系统中，每秒钟传输二进制码元的个数，单位是比特/秒（bps）；

传码速率：又称调制速率、波特率，记做NBd，是指在数据通信中，每秒钟传输信号码元的个数，单位是波特（Baud）；

若是二电平传输，则在一个信号码元中包含一个二进制码元，即二者在数值上是相等的；若是多电平（M电平）传输，则二者在数值上有RbNBdlog2M的关系。

63.7解：T83310s，传码速率NBd1T1200波特

M=16，RbNBdlog2M4800bps

3.8解：传输效率=字符的数据位/字符的总长度，则

传输效率=8(118)100%80%

3.10解：已知信噪比电平为20db，则信噪比功率比S/N=100；

由香农定理可知：CWlog2(1SN)3000log2(1100)19.98kbps

则该信道不能可靠的传输速率为64kbps的数据流。

3.11曼彻斯特码、差分曼彻斯特码都是采用双相位技术来实现，都是归零码，其特点是：自同步、无直流分量、差错检测、最大调制率是不归零码的两倍。

3.13解：由奈奎斯特定理：C2Wlog2N26Mlog2424Mbps

信道容量计算公式：

1、无噪声理想条件：奈奎斯特定理C2Wlog2N

2、有噪声的环境中：香农定理CWlog2(1SN)

3.14解：由香农定理：CWlog2(1SN)3000log2(1100)19.98kbps，而奈奎斯特极限值是6Kbps，所以最大传输速率是6Kbps。

4.6答：使用3比特对帧进行编号，可以有0~7，共8种编码；

停止—等待协议：发送窗口=1，接收窗口=1；

连续ARQ协议：最大发送窗口=7，接收窗口=1；

选择ARQ协议：最大发送窗口=4，最大接收窗口=4。

4.7解：不考虑确认帧发送时间和双方的处理时间，则

信道利用率=

tF(2tptF)，tFLv，其中L为帧长度，v=4Kbps；要使信道利用率达到50%，

则tF40ms，可以得到L160bit

4.8解：不考虑差错情况，确认帧发送时间和双方的处理时间，则

信道利用率=

tF(2tptF)，tFLv，其中L为一个帧长度，v=5Mbps，则

tFLv=1000/1000000=0.001s=1ms

1）停止—等待协议：每次只发送一个帧，信道利用率=1/(250*2+1)=1/501

2）连续ARQ协议，WT7：可以连续发送7个帧，但后面的6个帧是在等待的同时发送，信道利用率=7/(250*2+1)=7/501

3）连续ARQ协议，WT127：可以连续发送127个帧，但后面的126个帧是在等待的同时发送，而且，当127个帧全部发送完毕使用了127ms，确认应答还没有到达，信道利用率=127/(250*2+1)=127/501

4.9答：HDLC信息帧控制字段中的N(S)表示当前发送的帧的编号，使接收方能够正确识别所接收的帧及帧的顺序；

N(R)表示N(R)以前的各帧已正确接收，通知发送方希望接收下一帧为第N(R)帧；

要保证HDLC数据的透明传输，需要避免数据和控制序列中出现类似帧标志的比特组合，保证标志F的唯一性，HDLC采用“0”比特插入/删除法；采用这种方法，在F以后出现5个连续的1，其后额外插入一个“0”，这样就不会出现6个或6个以上“1”的情况；在接收方，在F之后每出现连续5个“1”后跟随“0”，就自动将其后的“0”删除，还原成原来的比特流。

4.12答：“0”比特自动插入/删除技术是在信息序列中连续5个“1”后自动加入一个“0”比特，则以下信息序列采用“0”比特插入后为：

信息序列： 1010011111010111101

插入“0”比特后：10100111110010111101

4.13答：HDLC协议中的控制字段从高位到低位排列为11010001，即最低两位（b1b0）为

“01”，表示是监督帧，其控制字段b3b2为“00”，表示是“RR”，接收准备好，可以继续发送；（b4）P/F=1，N（R）=110，表示对第5号帧及以前的各帧确认，希望下一次接收第6号帧。

4.14答：HDLC协议的帧格式中的第三字段是控制（C）字段，若该字段的第一比特（最低位LSB）为“0”，则该帧为信息帧。

4.15答：PPP协议有三个组成部分：将 IP 数据报封装到串行链路的方法、链路控制协议 LCP、网络控制协议 NCP

计算机通信在差错控制方式基本上可分为以下3类：

自动请求重发：接收端检测到接收信息有错时，通过重发发送端保存的副本达到纠错的目的。

前向纠错：接收端检测到接收信息有错后，通过计算，确定差错的位置，并自动加以纠正。

混合方式：接收端采取纠错混合，对少量差错予以自动纠正，而超过其纠错能力的差错则通过重发原信息的方法加以纠正。

5.2ATM的优点：选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换；能支持不同速率的各种业务；所有信息在最低层是以面向连接的方式传送，保持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优点；使用光纤信道传输。

ATM的缺点：信元首部的开销太大；技术复杂且价格较高；能够直接支持的应用不多；10 千兆以太网的问世，进一步削弱了 ATM 在因特网高速主干网领域的竞争能力。

6.1计算机局域网的主要特点是什么？3个关键技术是什么？

局域网最主要的特点是：覆盖有限的地理范围；传输速率高、误码率；通常由一个单位或组织建设和拥有，易于维护和管理；

3个关键技术：用于传输数据的传输介质、用以连接各种设备的拓扑结构、用以共享资源的介质访问方法。

6.2试分析CSMS/CD介质访问技术的工作原理

(1)载波监听。任一站要发送信息时，首先要监测总线，用来判决介质上有否其他站的发送信号。如果介质呈忙，则等待一定间隔后重试；如果介质为空闲，则可以立即发送。由于通道存在传播时延，采用载波监听的方法仍避免不了两站点在传播时延期间发送的帧会产生冲突。

(2)冲突检测。每个站在发送帧期间，同时具有检测冲突的能力。一旦遇到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，通报总线上各站冲突已发生。

(3)多路访问。检测到冲突并在发完阻塞信号后，为了降低再次冲突的概率，需要等待一个随机时间(冲突的各站可不相等)，然后再用CSMA算法重新发送。

6.8这个网络的系统整体带宽是10Mbps

6.11以太网有哪3种交换模式？

存储转发、直通、不分段方式（改进的直通方式）

7.4简述IPv4地址的构成和分类

IPv4编址方案中，IP地址选择了32比特，分为两部分：前缀和后缀。前缀标识主机所属的物理网络，称为网络号；后缀用于区分物理网络内的主机，即标识主机，后缀也称为主机号。

IPv4分类编址方案中含5种类型的IP地址，包括A、B、C、D、E类地址。其中A、B、C类是3中主要类别，用于标识主机和路由器。D类地址为组播地址。E类地址为保留地址，留作以后使用。

7.5IP地址192.1.1.2属于什么类型的地址？其默认的子网掩码是什么？

C类地址 255.255.255.0

简述以太网主机何时、如何通过ARP查询本地路由器的物理地址？

7.13当某个路由器发现一数据报的检验有差错时，为什么擦去丢弃的办法而不是要求源站重传

次数据报？计算首部检验和为什么不采用CRC校验码？

之所以不要求源站重发，是因为地址子段也有可能出错，从而找不到正确的源站. 数据报每经过一个结点，结点处理机就要计算一下校验和.不用CRC，就是为了简化计算. （注：源站数据报发送完毕，并没有缓存，已经无法重发了。地址字段本身出错也是原因之一。 CRC检验码需要使用多项式除法，逐站使用代价太高。）