燕山大学里仁学院网络工程课后题及答案.docx
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燕山大学里仁学院网络工程课后题及答案
1-01计算机网络向用户提供哪些服务?
答:
主要有:
(1)上网用户之间互相交换信息;
(2)资源共享;(3)休闲娱乐。
1-02试简述分组交换的要点。
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。
在分组交换网络中,数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
以短的分组形式传送。
分组交换在线路上采用动态复用技术。
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。
在路径上的每个结点,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。
分组交换网的主要优点是:
①高效。
在分组传输的过程中动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占有。
②灵活。
每个结点均有智能,为每一个分组独立地选择转发的路由。
③迅速。
以分组作为传送单位,通信之前可以不先建立连接就能发送分组;网络使用高速链路。
④可靠。
完善的网络协议;分布式多路由的通信子网
1-03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——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——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——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。
1-08计算机网络有哪些类别?
各种类别的网络都有哪些特点?
答:
从不同的角度看,计算机网络可划分为不同的类别。
从网络的交换功能进行分类:
(1)电路交换:
在通信前要建立连接(请求分配资源),传输数据(在此过程一直占用资源),通信结束后释放资源。
(2)报文交换:
整个报文整体传送到相邻结点,全部存储下来再查找转发表,转发到下一个结点;此方式时延长,目前已不多使用。
(3)分组交换:
单个分组(整个报文的一部分)传送到相邻结点,存储下来再查找转发表,转发到下一个结点。
(4)混合交换:
混合使用以上多种交换方式的网络。
从网络的作用范围进行分类:
(1)广域网WAN:
作用范围通常有几十到几千公里;
(2)局域网LAN:
地理范围较小(1km左右),速率较高;
(3)城域网MAN:
作用范围一般为一个城市、几个街区,5-50km左右;
(4)个人区域网PAN:
又称为无线个人区域网WPAN,将个人的电子设备用无线技术连接起来,范围10m
左右。
从网络的使用者角度进行分类:
(1)公用网:
由国家或组织出资组建的供公众使用的网络(一般仅供特定的交费用户使用);
(2)和专用网:
由组织或部门建立的供本单位特殊业务而用的网络。
其它:
接入网:
将家庭用户接入到Internet而提供服务的网络。
1-12因特网的两大组成部分(边缘部分和核心部分)的特点是什么?
它们的工作方式各有什么特点?
答:
边缘部分是由连接在因特网上的主机(如PC、大型计算机或某个ISP)组成,它们由用户直接使
用,用来通信和资源共享;
核心部分:
由大量网络和连接这些网络的路由器组成,它们是为边缘部分提供连通性和交换服务的。
边缘部分的工作方式有:
客户服务器方式和对等连接方式等;
核心部分采用电路交换、报文交换或分组交换的方式进行工作,核心部件为路由器。
1-17收发两端之间的传输距离为1000km,信号在媒体上的传播速率为2⋅108m/s,试计算以下两种情况的发送时延和传播时延:
(1)数据长度为107bit,数据发送速率为100kbps。
(2)数据长度为108bit,数据发送速率为1Gbps。
从以上计算结果得出什么结论?
答:
(1)发送时延=107bit/100kbps=100s
传播时延=1000km/2⋅108m/s=5⋅10−3s
(2)发送时延=108bit/1Gbps=10−6s
传播时延=1000km/2⋅108m/s=5⋅10−3s
从以上计算结果得出:
发送时延决定总时延。
1-18假设信号在媒体上的传播速率为2.3108m/s,媒体长度l分别为:
(1)10cm(NIC);
(2)100m(LAN);(3)100km(MAN);(4)5000km(WAN)。
试计算:
当数据速率为1Mbps和10Gbps时在以上
媒体中正在传播的比特数。
答:
在媒体中正在传播的比特数=传播时延×数据速率=媒体长度/信号在媒体上的传播速率×数据速率。
1-21协议与服务有何区别?
有何关系?
答:
协议是水平的,服务是垂直的。
协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间的通信的规则。
服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
协议与服务的关系:
在协议的控制下,上层对下层进行调用,下层对上层进行服务,上下层间用交换原语交换信息。
同层两个实体间有时有连接。
1-22网络协议的三个要素是什么?
各有什么含义?
答:
在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则。
这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。
一个网络协议主要由以下
三个要素组成:
(1)语法,即数据与控制信息的结构或格式;
(2)语义,即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种应答;
(3)同步,即事件实现顺序的详细说明。
对于非常复杂的计算机网络协议,其结构最好采用层次式的。
1-23为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到?
答:
网络协议是为特定目的而设计的一些应用程序或规则,由于实践使用环境的复杂性,在设计协议时必须把所有不利的条件事先都尽可能多地估计到,而不能假定一切都是正常的和非常理想的。
看一个计算机网络协议是否正确,不能光看在正常情况下是否正确,而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。
即便如此,由于协议的特殊性和测试的不可穷尽性,在实际应用中还是会遇到各种各样的问题。
2-01物理层要解决哪些问题?
物理层的主要特点是什么?
答:
(1)物理层要解决的主要问题:
①物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不
同,使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在,而专注于完成本层的协议与服务。
②给其服务用户(数
据链路层)在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力。
为此,
物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。
③在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
(2)物理层的主要特点:
①由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用。
加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。
②由于物理连接的方式很多,传输媒体的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂。
2-03试给出数据通信系统模型,并说明其主要组成构件的作用。
答:
数据通信系统可划分为三大部分:
1、源系统:
(1)源点:
产生要传输数据的信源设备;
(2)发送器:
将源点产生的数据编码成传输系统中可以传输的信号。
2、传输系统:
是源点和目标的系统之间的一条线路或一个网络。
3、目的系统:
(1)接收器:
接收来自传输系统传送过来的信号,并将其置换成止的设备能够处理的信息;
(2)终点:
目的站点或信宿。
2-04试解释以下名词:
数据,信号,模拟数据,模拟信号,基带信号,带通信号,数字数据,数字信号,码元,单工通信,半双工通信,全双工通信,串行传输,并行传输。
答:
数据(data):
传送消息的实体。
信号(signal):
数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据(analogousdata):
消息的参数的取值是连续的数据。
模拟信号(analogoussignal):
消息的参数的取值是连续的信号。
基带信号(basebandsignal):
来自信源的信号。
通常指数字信号,含有低频成份或直流成份。
带通信号(Bandpasssignal):
把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)
数字数据(digitaldata):
代表消息的参数的取值是离散的数据。
数字信号(digitalsignal):
代表消息的参数的取值是离散的信号。
码元(code):
在使用时间域(简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
单工通信(SimplexCommunication):
只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信(Half-duplexCommunication):
通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
全双工通信(Full-duplexCommunication):
通信的双方可以同时发送和接收信息。
串行传输(Serialtransmission):
使用一条数据线,将数据一位一位地依次传输,每一位数据占据一个固定的时间长度。
并行传输(Paralleltransmission):
在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。
2-07设某信道受奈氏准则的限制的最高速率为20000码元/秒,如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16个不同的等级来传输,可获得多高的数据率(bps)?
答:
数据传输速率=Blog2L=20000log216=80kbps。
2-10常用的传输媒体有哪几种?
各有何特点?
答:
常用的传输媒体有双绞线、同轴电缆、光纤和电磁波。
1、双绞线
特点:
(1)抗电磁干扰
(2)模拟传输和数字传输都可以使用双绞线
2、同轴电缆
特点:
同轴电缆具有很好的抗干扰特性
3、光纤
特点:
(1)传输损耗小,中继距离长,对远距离传输特别经济;
(2)抗雷电和电磁干扰性能好;
(3)无串音干扰,保密性好,也不易被窃听或截取数据;
(4)体积小,重量轻。
4、电磁波
优点:
(1)微波波段频率很高,其频段范围也很宽,因此其通信信道的容量很大;
(2)微波传输质量较高;
(3)微波接力通信的可靠性较高;
(4)微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较,建设投资少,见效快。
当然,微波接力
通信也存在如下的一些缺点:
(1)相邻站之间必须直视,不能有障碍物。
(2)微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响;
(3)与电缆通信系统比较,微波通信的隐蔽性和保密性较差;
(4)对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。
2-13为什么要使用信道利用技术?
常用的信道利用技术有哪些?
答:
当单个信源的数据传输速率较低而所使用的信道的带宽较大时,为了充分利用信道,可以通过共
享信道的方式,让多个信源复用一个信道。
常用的信道利用技术有:
频分复用,时分复用和统计时分复用,波分复用,码分复用等。
2-16有4个站进行码分复用CDMA通信。
4个站的码片序列为:
A:
(-1-1-1+1+1-1+1+1)B:
(-1-1+1-1+1+1+1-1)
C:
(-1+1-1+1+1+1-1-1)D:
(-1+1-1-1-1-1+1-1)
现收到这样的码片序列:
(-1+1-3+1-1-3+1+1)。
问哪个站发送数据了?
发送的代码是什么?
答:
只须计算4个常规的内积:
(-1+1-3+1-1-3+1+1)·(-1-1-1+1+1-1+1+1)/8=1
(-1+1-3+1-1-3+1+1)·(-1-1+1-1+1+1+1-1)/8=-1
(-1+1-3+1-1-3+1+1)·(-1+1-1+1+1+1-1-1)/8=0
(-1+1-3+1-1-3+1+1)·(-1+1-1-1-1-1+1-1)/8=1
结果是A和D发送比特1,B发送比特0,而C未发送数据。
2-17试比较xDSL,HFC以及FTTx接入技术的优缺点。
答:
xDSL(DigitalSubscriberLine,数字用户线路;)技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造,使它能够承载宽带业务而不需要重新布线。
成本低,易实现,但带宽和质量差异性大且不能保证固定速率。
HFC(HybridFiberCoax,光纤同轴混合)网的最大的优点具有很宽的频带,主干使用光纤,连接到已经有相当大的覆盖面的有线电视网,采用节点体系结构,具有较CATV更高的频谱,且可双向传输;使用电缆MODEM,传输效率高。
缺点是,要将现有的450MHz单向传输的有线电视网络改造为750MHz双向传输的HFC网需要相当的资金和时间;且上行信道可能出现冲突,当很多用户都使用上行信道时,每个用户所能分配到的带宽就显著减少。
FTTx(FiberToThe…,光纤到……)这里字母x可代表不同意思(如Curb—路边,Office—办公室,Neighbor—邻区,Door—门户,Floor—楼层,Zone—小区等)。
可提供最好的带宽和质量;缺点是现阶段线路和工程成本太大以及多数用户不需要很大的带宽。
3-01数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别?
“电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?
答:
数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外,还必须有一些必要的规程来控制数据的传输,因此,数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机,物理连接已经能够传送比特流了,但是,数据传输并不可靠,在物理连接基础上,再建立数据链路连接,才是“数据链路接通了”,此后,由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能,才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路,进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时,物理电路连接不一定跟着断开连接。
3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能?
试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.
答:
:
数据链路层中的链路控制功能包括:
链路管理、帧定界、流量控制、差错控制、将数据和控制信息区分开、透明传输、寻址等功能。
数据链路层做成可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境:
对于干扰严重的信道,可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路,防止全网络的传输效率受损;对于优质信道,采用可靠的链路层会增大资源开销,影响传输效率。
3-03网络适配器的作用是什么?
网络适配器工作在哪一层?
答:
网络适配器(即网卡)来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件;网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层(OSI中的数据链里层和物理层)。
3-04数据链路层的三个基本问题(封装成帧、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决?
答:
封装成帧是分组交换的必然要求;透明传输是避免二进制比特流中出现与帧定界符号相同的模式,
使节点错误识别帧;差错检测是为了避免接收到错误信息和防止信道中出现的无效数据帧浪费后续路由上
的传输和处理资源。
3-05如果在数据链路层不进行封装成帧,会发生什么问题?
答:
在数据传输过程中的传输网中的结点及接收方将无法区分分组,也将不能确定分组的控制域和数
据域,也不能实现差错控制。
3-06PPP协议的主要特点是什么?
为什么PPP不使用帧的编号?
PPP适用于什么情况?
为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输?
答:
1、PPP是面向字节的点对点通信协议,适用于线路质量不太差的情况,其主要特点:
(1)协议简单,不使用序号和确认机制,也不需要流量控制;具有检错能力,但无纠错功能;只支持点到点的链路通信和和全双工链路
(2)PPP规定特殊的字符为帧界定符,且在同步传输链路时,采用比特填充法,当用在异步传输时,
使用字符填充法来保证数据传输的透明性;
(3)PPP可同时支持链路所连接的LAN或ROUTER上运行的多种网络层协议;
(4)可在多种点到点的链路上运行(串行、并行、高速、低速、电的、光的、交换的或非交换的),并可自动检测链路的工作状态,同时对不同的链路设置最大传输单元MTU(帧的有效载荷)的标准默认值;
(5)提供了网络地址协议和数据压缩功能。
2、在TCP/IP协议簇中,可靠的传输由TCP协议负责,而PPP只进行检错,它是一个不可靠的传输协议,因此不需要帧的编号。
3、PPP适用于质量不太差的点对点全双工通信链路,且上层协议要保证数据传输的可靠性,如用户通过ISP联接Internet。
4、
(1)PPP只提供了检错功能,当发现帧出现错误时,只是将其丢弃;
(2)PPP帧没有使用序号,接收端不能通过序号确认帧的顺序和是否完全到达。
3-07要发送的数据为1101011011。
采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1。
试求应添加在数据后面的余数。
数据在传输过程中最后一个1变成了0,问接收端能否发现?
若数据在传输过程中最后两个1都变成了0,问接收端能否发现?
采用CRC检验后,数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输?
答:
作二进制除法,11010110110000÷10011得余数1110,添加的检验序列是1110。
如果数据在传输过程中最后一个1变成了0,即收到11010110101110,收方将作二进制除法运算:
11010110101110÷10011,得余数为:
1000,不为0,故判断数据出错。
如果数据在传输过程中最后两位都变成了0,即收到11010110001110,收方将作二进制除法运算:
11010110001110÷10011,得余数为:
100,不为0,故判断数据出错。
出现以上这两种情况后,收方将丢掉此数据,所以仅仅采用了CRC检验,由于PPP缺重传机制,数据链路层的传输还不是可靠的传输。
3-08要发送的数据为101110。
采用CRCD生成多项式是P(x)x31,试求应添加在数据后面的余数。
答:
作二进制除法,101110000÷1001,得添加在数据后面的余数为011。
3-09一个PPP帧的数据部分(用十六进制写出)是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。
试问真正的
数据是什么(用十六进制写出)?
3-10PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。
试问经过零比特填充后变成怎样的比特串?
若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110,问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串?
答:
(1)0110111111111100经过零比特填充(每5个连续的1后添加1个0)后变成:
0110111111111100→011011111011111000
(2)删除0001110111110111110110中由发送端加入的零比特后变成:
0001110111110111110110→00011101111111111110
3-14常用的局域网的网络拓扑有哪些种类?
现在最流行的是哪种结构?
为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构,但现在却改为使用星形拓扑结构?
答:
常用的LAN的拓扑结构有:
星形网,总线网,环形网,树形网。
当时很可靠的星形拓扑结构较贵,人们都认为无源的总线结构更加可靠,但实践证明,连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障,而现在专用的ASIC芯片的使用可以将星形结构的集线器做的非常可靠,因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。
3-15什么叫做传统以太网?
以太网有哪两个主要标准?
答:
DIXEthernetV2标准的局域网(由DigitalEquipmentCorporation,IntelCorporationandXerox
Corporation在1978年发布)。
DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准。
3-16数据率为10Mbps的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒?
答:
码元传输速率即为波特率,以太网使用曼彻斯特编码,这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。
标准以太网的数据速率是10MBps,因此:
波特率是数据率的两倍,即20M波特。
3-22假定在使用CSMA/CD协议的10Mbps以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞,执行退避算法时选择了随机数r=100。
试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据?
如果是100Mbps的以太网呢?
答:
对10Mbps的以太网,其争用期为51.2⎧s,要退后100个争用期,等待时间是51.2⎧s⋅100=5.12ms。
对100Mbps的以太网,其争用期定为5.12⎧s,要退后100个争用期,等待时间是5.12⎧s⋅100=512⎧s。
3-28有10个站连接到以太网上。
试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
(1)10个站都连接到一个10Mbps以太网集线器;
(2)10个站都连接到一个100Mbps以太网集线器;(3)10个站都连接到一个10Mbps以太网交换机。
答:
(1)10个站都连接到一个10Mbps以太网集线器,每站点共享10Mbps的带宽;
(2)10个站都连接到一个100Mbps以太网集线器,每站点共享100Mbps的带宽;
(3)10个站都连接到一个10Mbps以太网交换机,每站点独占10Mbps的带宽。
3-30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(802.1q协议)。
3-31网桥的工作原理和特点是什么?
网桥与转
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