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计算机网络第五版答案
1 《计算机网络》课后习题答案 第一章 概述 1-1 计算机网络向用户可以提供哪些服务？ 答：计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，连通性和共享。 1-2 试简述分组交换的特点 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。 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。 1-3 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。 1-4 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？ 答：因特网缩短了人际交往的时间和空间，改变了人们的生活、工作、学习和交往方式，是 世界发生了极大的变化。 1-5 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段最主要的特点。 答 ： 第一 阶段 是从 单个 网络 ARPANRET 向 互 联网 发 展的 过程 。最 初的 分组 交换 网 ARPANET 只 是一个单个的分组交换网，所有要连接在 ARPANET 上的主机都直接与就近的结点交换机 相 连。而后发展为所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互联网相互通信。 第二阶段是
年，特点是建成了三级结构的因特网 第三阶段是 1993 年至今，特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。 课后答案网
2 1-6 简述因特网标准制定的几个阶段。 答：制定英特网的正式标准要经过一下的四个阶段[RFC 2026]： (1)因特网草案（Internet Draft） 。 (2)建议标准（Proposed Standard） 。 (3)草案标准（Draft Standard） 。 (4)因特网标准（Internet Standard） 。 1-7 小写和大些开头的英文名字 internet 和 Internet 在意思上有何重要区别？ 答：以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计 算机网络互联而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。 以大写字母 I 开始的 Internet（因特网）则是一个专有名词，它指当前全球最大的、开放 的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则， 其前身是美国的 ARPANET。 1-8 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？ 答：1、按网络覆盖的地理范围分类： （1） 、局域网：局域网是计算机硬件在比较小的范围内通信线路组成的网络，一般限定在较 小的区域内，通常采用有线的方式连接起来。 （2） 、城域网：城域网规模局限在一座城市的范围内，覆盖的范围从几十公里至数百公里， 城域网基本上是局域网的延伸， 通常使用与局域网相似的技术， 但是在传输介质和布线结构 方面牵涉范围比较广。 （3） 、广域网：覆盖的地理范围非常广，又称远程网，在采用的技术、应用范围和协议标准 方面有所不同。 2、按传榆介质分类： （1） 、有线网：采用同轴电缆、双绞线，甚至利用又线电视电视电缆来连接的计算机网络， 又线网通过&载波&空间进行传输信息，需要用导线来实现。 （2） 无线网： 、 用空气做传输介质， 用电磁波作为载体来传播数据。 无线网包括： 无线电话 、 语音广播网、无线电视网、微波通信网、卫星通信网。 3、按网络的拓扑结构分类： （1） 、星型网络：各站点通过点到点的链路与中心相连，特点是很容易在网络中增加新的站 点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但一旦中心节点有故障会引起整个 网络瘫痪。 （2） 、总线型网络：网络中所有的站点共享一条数据通道，总线型网络安装简单方便，需要 铺设的电线最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络，但介质的故障会导致网 络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网络容易。 （3） 、树型网络：是上述两种网的综合。 （4） 环型网络： 、 环型网容易安装和监控， 但容量有限， 网络建成后， 增加新的站点较困难 。 （5） 、网状型网络：网状型网络是以上述各种拓扑网络为基础的综合应用。 4、按通信方式分类： （1） 、点对点传输网络：数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输，在一对机器之间 通过多条路径连接而成，大的网络大多采用这种方式。 课后答案网
3 （2） 、广播式传输网络：数据在共用通信介质线路中传输，由网络上的所有机器共享一条通 信信道，适用于地理范围小的小网或保密要求不高的网络。 5、按网络使用的目的分类： （1） 、共享资源网：使用者可共享网络中的各种资源。 （2） 、数据处理网：用于处理数据的网络。 （3） 、数据传输网：用来收集、交换、传输数据的网络。 6、按服务方式分类： （1） 、客 户 机 /服务器(C／S)模式：C／S 计算的模式的结构是分散、多层次和具有图形 用户 接口的 PC 机作为客户机，不同的操作系统或不同的网络操作系统对应不同的语言和开发 工 具，其工作特点是文件从服务器被下载到工作站上，然后在工作站上进行处理，而基于主机 的大型机工作特点是所有处理都发生在主机上。 （2） 、浏览 器/服务器(B／S)模式：主要特点是它与软硬件平台的无关性，把应用逻辑和业 务处理规则放在服务器一侧。 （3） 、对等网或称为对等式的网络：对等网可以不要求具备文件服务器，特别是应用在一组 面向用户的 PC 机， 每台客户机都可以与其他每台客户机实现&平等&对话操作， 共享彼此的 信息资源和硬件资源，组网的计算机一般类型相同，甚至操作系统也相同，这种网络方式灵 活方便，但是较难实现集中管理与控制，安全性也低。 7、按企业和公司管理分类： （1） 、内部网：一般指企业内部网，自成一体形成一个独立的网络。 （2） 内联网： 、 一般指经改造的或新建的企业内部网， 采用通用的 TCP／IP 作为通信协议， 一般具备自己的 WWW 服务器和安全防护系统，为企业内部服务，不和因特网直接进行连 接。 （3） 、外联网：采用因特网技术，有自己的 WWW 服务器，但不一定与因特网直接进行连 接的 网络，同时必须建立防火墙把内联网与因特网隔离开，以确保企业内部信息的安全。 （4） 、因特网：因特网是目前最流行的一种国际互联网，在全世界范围内得到应用，结合多 媒体的&声、图、文&表现能力，不仅能处理一般数据和文本，而且也能处理语音、声响、静 止图象、电视图象、动画和三维图形等。 1-9 计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么？ 答：主干网的特点：设施共享；高度综合集成，可应付高密度的业务需求量；工作在可控环 境；使用率高；技术演进迅速，以软件为主；成本逐渐下降。 本地接入网特点：设施专用，且分散独立；接入业务种类多，业务量密度低；线路施工难度 大，设备运行环境恶劣；使用率低；技术演进迟缓，以硬件为主；网径大小不一，成本与用 户有关。 1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共 x（bit） ，从源站到目的 站共经过 k 段链路，每段链路的传播时延为 d（s） ，数据率为 C（bit/s） 。在电路交换时电 路的建立时间为 s（s） 。在分组交换时分组长度为 p（bit） ，且各结点的排队等待时间可忽 略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？ 答：对电路交换，当 t=s 时，链路建立；当 t=s+x/C，发送完最后一 bit； 当 t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。 课后答案网
4 对分组交换，当 t=x/C， 发送完最后一 bit； 为到达目的地，最后一个分组需经过 k-1 个分组交换机的转发， 每次转发的时间为 p/C， 所以总的延迟= x/C+(k-1)p/C+kd 所以当分组交换的时延小于电路交换 x/C+(k-1)p/C+kd＜s+x/C+kd 时， (k-1)p/C＜s 1-11 在上题的分组交换网中， 设报文长度和分组长度分别为 x 和 （p+h） bit） 其中 p 为 （ ， 分组的数据部分的长度，而 h 为每个分组所带的控制信息固定长度，与 p 的大小无关。通 信的两端共经过 k 段链路。链路的数据率为 b（bit/s） ，但传播时延和结点的排队时间均可 忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度 p 应取为多大？ 答：分组个 x/p， 传输的总比特数：(p+h)x/p 源发送时延：(p+h)x/pb 最后一个分组经过 k-1 个分组交换机的转发，中间发送时延：(k-1)(p+h)/b 总发送时延 D=源发送时延+中间发送时延 D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b 令其对 p 的导数等于 0，求极值 p=√hx/(k-1) 1-12 因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？他们的工作方式各有 什么特点？ 答：边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通 信（传送数据、音频或视频）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。 这部分是为边缘部分提供服务的 （提 供连通性和交换） 。 在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式 （C/S 方式）即 Client/Server 方式 ，对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer 方式 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描 述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。被用 户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务） 。因此，客户程序必 须知道服务器程序的地址。不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。 一种专门用来提供某 种服务的程序， 可同时处理多个远地或本地客户的请求。 系统启动后即自动调用并一直不断 地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客 户程序的地址。 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。 对等连接方式从本质上看仍然 是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。 网络核心部分是因特网中最复杂的部分。 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供 连通性， 使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信 （即传送或接收各种形式的数 据） 。在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。路由 器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核 心部分最重要的功能5 1-13 客户服务方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？ 答：客户服务器方式是一点对多点的，对等通信方式是点对点的。被用户调用后运行，在打 算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务） 。因此，客户程序必须知道服务器程序的 地址。 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着， 被动地等待并接受来自各地的客户的通 信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。对等连接方式从本质上看仍然是使 用客户服务器方式， 只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。 对等连接也需 要知道对方的服务器地址。 1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？ 答：1.速率 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。 Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字” ，因此一个比特就是二进制数字中的 一个 1 或 0。 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速 率的单位是 b/s，或 kb/s, Mb/s, Gb/s 等。 速率往往是指额定速率或标称速率。 2.带宽 “带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等） 。 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒” ，或 b/s (bit/s)。 3.吞吐量 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量， 以便知道实际上到底有多少数据量能 够通过网络。 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 4.时延 传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。 5.时延带宽积 6.往返时间 RTT 7.利用率 1-15 假定网络的利用率到达了 90%。试估算已选现在的网络时延是他的最小值的多少倍？ 答：D0 表示网络空闲时的时延，D 表示当前网络的时延。U 为利用率 则： D=D0/(1-U) 即 D=10 D0 。 1-16 计算机通信网有哪些非性能特征？计算机通信网性能指标与非性能特征有什么区别？ 答：计算机通信网非性能特征有：费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易 于管理和维护。 计算机通信网性能指标有：速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率。 性能指标指的是与通信网络本身性能相关的指数，而非性能特征与其本身无直接关系。 课后答案网
6 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 2.3×108 。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 100kbit/s，传播距离为 1000km，信号在 媒体上的传播速率为 2×108m/s。 （2） 数据长度为 103bit，数据发送速率为 1Gbit/s，传输距离和信号在媒体上的传 播速率同上。 答 ： 1） （ ：发送延迟=107/（100×1000）=100s 传播延迟=/（2×108）=5×10-3s=5ms （2） ：发送延迟=103/（109）=10-6s=1us 传播延迟=/（2×108）=5×10-3s=5ms 1-18 、假设信号在媒体上的传播速率为 2.3×108m/s。媒体长度 l 分别为： (1) 10cm(网卡) (2) 100m(局域网) (3) 100km(城域网) (4) 5000km(广域网) 试计算当数据率为 Mb/s1 和 10Gb/s 时在以上媒体中正在传播的比特数。 答：传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率 时延带宽积=传播时延*带宽 （1）0.1m/2.3/108×1×108b/s=0.000435bit （2）100m/2.3/108×1×108b/s=0.435bit （3）.3/108×1×108=435bit （4）5×106/2.3/108×1×108=21739bit 1-19、长度为 100 字节的应用层数据交给运输层传送，需加上 20 字节的 TCP 首部。再 交给 网络层传送，需加上 20 字节的 IP 首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和 尾部 18 字节。试求数据的传输效率。 若应用层数据长度为 1000 字节，数据的传输效率是多少？ 答：数据长度为 100 字节时 传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3% 数据长度为 1000 字节时， 传输效率=1000/（+18）=94.5% 1-20 网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构的思想相似 的日常生活。 答：网络体系结构采用分层的结构，可以减少协议设计的复杂性，使得各层之间是独立的， 增强灵活性，使得网络体系结构上可以分割开，易于实现和维护，同时促进标准化工作。 日常生活中，比如，甲、乙两地两人 a、b 通信，a 将写好的信交给甲地邮局，甲地邮局经 过交通部门将信邮至乙地邮局，b 再从乙地邮局取信。这相当于一个三层结构，如下图所示 虽然两个用户、 两个邮政局、 两个运输部门分处甲、 乙两地， 但是它们都分别对应同等机构 ， 同属一个子系统， 而同处一地的不同机构则不再一个子系统内， 而且它们之间的关系是服务 与被服务的关系。 课后答案网
7 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：因为网络协议如果不全面考虑不利情况，当情况发生变化时，协议就会保持理想状况， 一直等下去！就如同两个朋友在电话中约会好，下午 3 点在公园见面，并且约定不见不撒。 这个协议就是很不科学的，因为任何一方如果有耽搁了而来不了，就无法通知对方，而另一 方就必须一直等下去！所以看一个计算机网络是否正确，不能只看在正常情况下是否正确， 而且还必须非常仔细的检查协议能否应付各种异常情况。 1-24 试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。 答：所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了 OSI 七层 模 型和 TCP/IP 的四层模型而得到的五层模型。五层协议的体系结构见图 1-1 所示。 课后答案网
8 应 用 层 运 输 层 网 络 层 数 据 链 路 层 物 理 层 图 1-1 五层协议的体系结构 各层的主要功能： （1）应用层 应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要 的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent),来完 成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。 (2）运输层 任务是负责主机中两个进程间的通信。 因特网的运输层可使用两种不同的协议。 即面向连接的传输控制协议 TCP 和无连接的用户 数 据报协议 UDP。 面向连接的服务能够提供可靠的交付。 无连接服务则不能提供可靠的交付。只是 best-effort delivery. (3)网络层 网络层负责为分组选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。 （4）数据链路层 数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧（frame)，在两个相邻结点间的链 路上实现帧的无差错传输。 （5）物理层 物理层的任务就是透明地传输比特流。 “透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。 物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0” ，以及当发送端发出比特“1”时，接收端如何 识别出这是“1”而不是“0” 。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚 如何连接。 1-25 试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。 答:“透明”是指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。书上举例如:你看不见在 你面前有 100%透明的玻璃的存在。 1-26 试解释下列名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务 器、客户-服务器方式。 答：协议栈：指计算机网络体系结构采用分层模型后，每层的主要功能由对等层协议的运行 来实现，因而每层可用一些主要协议来表征，几个层次画在一起很像一个栈的结构。 实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体是一个特定的软 件模块。 对等层：在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层。 协议数据单元：对等层实体进行信息交换的数据单位。 课后答案网
9 服务访问点： 在同一系统中相邻两层的实体进行交互 （即交换信息） 的地方。 服务访问点 SAP 是一个抽象的概念，它实体上就是一个逻辑接口。 客户、服务器：客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户-服务器方式所描 述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。 客户-服务器方式：客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系，当客户进程 需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程， 服务器进程被动地等待来自客户进程的请 求。 1-27 试解释 everything over IP 和 IP over everything 的含义。 答：everything over IP：即 IP 为王，未来网络将由 IP 一统天下。未来的通信网既已肯定 以数据信息业务为重心，并普遍使用互联网规约 IP，那么网上信息业务宜一律使用 IP，即 所谓 everything over IP。 IP over everything：在现在的电通信网过渡到光通信网的过程中，IP、ATM、WDM 会配合 使用，渐渐过渡，既是 IP over everything。 课后答案网
10 第二章 物理层 2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？ （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，而专注于完成本曾的协议与服务。 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锁采用。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心的物理层协议，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。 2-02 规程与协议有什么区别？ 答：在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程” （procedure） ，后来具有 体系结构的计算机网络开始使用“协议” （protocol）这一名词，以前的“规程”其实就是 “协议” ，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程” 。 2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。 答：一个数据通信系统可划分为三大部分： 源系统（或发送端） 、传输系统（或传输网络） 、和目的系统（或接收端） 。 源系统一般包括以下两个部分： .源点：源点设备产生要传输的数据。例如正文输入到 PC 机，产生输出的数字比特流。 .发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。例如，调 制解调器将 PC 机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。 .接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。例如， 调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。 计 算 机 调 制 解 调 器 调 制 解 调 器 计 算 机 数字 比特 流 模 拟 信 号 模 拟 信 号 数 字比 特流 正 文 正 文 源 点 发 送 器 传 输 系 统 接 收 器 终 点 输 入 信 息 输 入 数 据 发 送 的 信 号 接 收 的 信 号输 出 数 据 输 出 信 息 源 系 统 传 输 系 统 目 的 系 统 数 据 通 信 系 统 数 据 通 信 系 统 的 模 型 公 用 电 话 网 课后答案网
11 .终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。 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：是运送信息的实体。 信号：则是数据的电气的或电磁的表现。 模拟数据：运送信息的模拟信号。 模拟信号：连续变化的信号。 基带信号：来自信源的信号。 带通信号：经过载波调制后的信号。 数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。 数字数据：取值为不连续数值的数据。 码元：在使用时间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：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收） 。 这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。 全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。 基带信号（即基本频带信号）――来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文 件的数据信号都属于基带信号。 带通信号――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） 。 2-05 物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？ 答 ： 1）机械特性：指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定 （ 装 置等等。 （2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 （3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。 （4）规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2-06 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数 据通信中的意义是什么？“比特/秒”和“码元/秒”有何区别？ 答：限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个： （1）在任何信道中，码元传输速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重 的码元间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。 （2）由于噪声会使接收端对码元的判决产生错误（1 判决为 0 或 0 判决为 1） 。所以信 噪比要限制在一定范围内。由香农公式可知，信息传输速率由上限。 信噪比越大，量化性能越好；均匀量化的输出信噪比随量化电平数的增加而提高；非均 匀量化的信号量噪比，例如 PCM 随编码位数 N 指数规律增长，DPCM 与频率有关等。 但实际 信噪比不能任意提高，都有一定限制。例如增加电平数会导致接收机的成本提高，制作工艺 复杂等。 香农公式的意义在于：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找 到某种方法来实现无差错的传输。比特/秒是指信息传输速率，每秒钟传送的信息量；码元/秒是码元传输速率，每秒钟传 送的码元个数。两者在二进制时相等。在多进制时，信息传输速率要乘以 log 以 2 为底的 进 课后答案网
12 制数等于码元传输速率 2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为 2000 码元/秒。如果采用振幅调制，把 码元的振幅划分为 16 个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）？ 答：80000 b/s 2-08 假定要用 3kHz 贷款的电话信道传送 64kb/s 的数据（无差错传输） ，试问这个信道应 该具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示） ，这个结果说明什么问题？ 答：S/N=64.2dB 是个信噪比很高的信道 2-09 用香农公式计算一下：假定信道带宽为 3100Hz，最大信息传输速率为 35kb/s，那么 若想使最大信息传输速率增加 60%。 问信噪比 S/N 应增大到多少倍？如果在刚才计算出的 基 础上将信噪比 S/N 再增大到 10 倍，问最大信息传输速率能否再增加 20%？ 答：奈氏准则：每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒 2 个码元。香农公式 则 表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。根据香农公式， 计算信道的极限信息传输速率 C 为 ：C=log2(1+S/N）b/s;根据公式，可以计算出，信噪比 S/N 应增大到 100 倍。如果在此基础上将信噪比 S/N 再增大 10 倍，最大信息速率只能再增 加 18.5% 左右。 2-10 常用的传输媒体有哪几种？各有何特点？ 答：常见的传输媒体有以下几种 1.双绞线 双绞线分屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。由两根相互绝缘的导线组成。可以传输模拟信号 ， 也可以传输数字信号，有效带宽达 250kHz，通常距离一般为几道十几公里。导线越粗其通 信距离越远。在数字传输时，若传输速率为每秒几兆比特，则传输距离可达几公里。一般用 作电话线传输声音信号。虽然双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高，但因为其 价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。 2.同轴电缆 同轴电缆分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有绝缘的实心导线外，再 套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。 由于其高带宽 （高达 300~400Hz） 低误码率、 、 性能价格比高，所以用作 LAN 中。同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不 同而 不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上。 3.光导纤维 光导纤维以光纤维载体，利用光的全反向原理传播光信号。其优点是直径小、质量轻： 传播频带款、通信容量大：抗雷电和电磁干扰性能好，五串音干扰、保密性好、误码率低。 但光电接口的价格较昂贵。光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。 4.无线电微波通信 无线电微波通信分为地面微波接力通信和卫星通信。其主要优点是频率高、频带范围宽 、 通信信道的容量大；信号所受工业干扰较小、传播质量高、通信比较稳定；不受地理环境的 影响，建设投资少、见效快。缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离受到限制，一般只有 50km，隐蔽性和保密性较差；卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信距 离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。 课后答案网
13 2-11 假定有一种双绞线衰减是 0.7db/km,若容许有 20db 的衰减,试问使用这种双绞线的链 路的工作距离有多长？如果要使这种双绞线的工作距离增大到 100 公里，问应该使衰减降 低到多少？ 答：在此频率下可的传输距离=20/0.7≈28.57（km） 。 工作距离增大到 100 公里，衰减应该为 20/100=0.2db/m 2-12 试计算工作在 1200nm 到 1400nm 以及 1400 到 1600 之间（波长）的光波的频带宽 度。 假定光在光纤中的传播速率为 2x10 。 8 答：2x10 /1200 x 10 -2x10 /1400 8 x 10 =2.381 x 10 = 23.8THZ .9 8 .9 13 2x10 /1400 x 10 -2x10 /1600 x 10 =1.786 x 10 = 17.86THZ 8 .9 8 .9 13 2-13 为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？ 答 ：信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上,以共享信道资源。在一条传输 介质上传输多个信号,提高线路的利用率，降低网络的成本。这种共享技术就是多路复用技 术。 频分复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）就是将用于传输信道的总带 宽划分成若干个子频带（或称子信道） ，每一个子信道传输 1 路信号。频分复用要求 总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不 干 扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一） 。 频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输 时 可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。 时分复用（TDM，Time Division Multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息 的时间划分成若干时间片（简称时隙） ，并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每 一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先 规 划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调 节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道 会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率 。 时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例 子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用，如 SDH，ATM，IP 和 HFC 网 络中 CM 与 CMTS 的通信都是利用了时分复用的技术。 2-14 试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。 FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48 答： FDM(frequency division multiplexing)频分复用，同一时间同时发送多路信号。所有的用 户可以在同样的时间占用不同的带宽资源。 TDM(Time Division Multiplexing)时分复用，将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流 地给多个用户使用， 每一个时间片由复用的一个用户占用， 所有用户在不同时间占用同样的 频率宽度。 STDM(Statistic Time Division Multiplexing)统计时分复用，一种改进的时分复用。不像 时分复用那样采取固定方式分配时隙，而是按需动态地分配时时隙。课后答案网
14 WDM(Wave Division Multiplexing)波分复用，在光信道上采用的一种频分多路敷衍的变种， 即光的频分复用。不同光纤上的光波信号（常常是两种光波信号）复用到一根长距离传输的 光纤上的复用方式。 DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)密集波分复用，使用可见光频谱的宽带特征在单 个光纤上同时传输多种光波信号的技术。DWDM 可以利用一根光纤同时传输多个波长，多 路 高速信号可以在光纤介质中同时传输，每路信号占用不同波长。 CDMA(Code Wave Division Multiplexing)码分多址，是采用扩频的码分多址技术。用户可 以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道。 SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网，是以分级速率从 155Mb/s 到 2.5Gb/s 的光纤数字化传输的美国标准，它支持多媒体多路复用，允许声音、视频和数据格式与不同 的传输协议一起在一条光纤线路上传输。 SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列指国际标准同步数字系列。SDH 简化了 复用和分用技术，需要时可直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下电 路方便。 STM-1(Synchronous Transfer Module)第 1 级同步传递模块，SDH 的基本速率，相当于 SONET 体系中的 OC-3 速率。 OC-48(Optical Carrier)第 48 级光载波，是 SONET 体系中的速率表示，对应于 SDH 的 STM-16 速率，常用近似值 2.5Gb/s. 2-15 码分 CDMA 为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会相 互 干扰？这种复用方法有何优缺点？ 答:因为用户在使用 CDMA 通信时，各用户使用经过特殊挑选的不同码型传送信息时，用 一个 带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制， 使原数据信号的带宽被扩展， 再经载波调制 并发送出去。接收端由使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把带宽信 号换成原信息书籍的窄带信号即解扩、以实现信息通信。各用户之间不会造成干扰。 这种复用方法的优点 ：频谱利用率高，容量大；覆盖范围大；有很强的抗干扰能力，其频 谱类似于白噪声， 传送的信号不易被敌人发现； 采用 CDMA 可提高通信的话音质量和数据 传 输的可靠性，减少对通信的影响；网络成本低；降低手机的平均发射功率等等。 缺点是： 需要为各站分配不同互相正交的码片序列； 地域受线路影响， 不是每个地方都能用 ， 安装时间长等。 2-16 共有 4 个站进行码分多址 CDMA 通信。4 个站的码片序列为： A： -1 C1 C1 +1 +1 C1 +1 +1） B： -1 C1 +1 -1 +1 +1 +1 -1） （ （ C： -1 +1 C1 +1 +1 +1 -1 -1） D： -1 +1 C1 C1 -1 C1 +1 -1） （ （ 现收到这样的码片序列： （-1 +1 C3 +1 -1 C3 +1 +1） 。问哪个站发送数据了？发送数据 的站发送的 1 还是 0？ 答：S?A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A 发送 1S?B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B 发送 0 S?C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C 无发送 S?D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D 发送 1 2-17 试比较 xDSL，HFC 以及 FTTx 接入技术的优缺点。 答 ：xDSL 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。 成本低，易实现，但带宽和质量差异性大。 课后答案网
15 HFC 网的最大的优点具有很宽的频带， 并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。 要将现有的 450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为 750 MHz 双向传输的 HFC 网需 要相 当的资金和时间。 FTTx（光纤到??）这里字母 x 可代表不同意思。可提供最好的带宽和质量、但现阶段线 路和工程成本太大。 2-18 为什么 ADSL 技术中，在不到 1MHz 的带宽中却可以传递速率高达每秒几个兆比？ 答：靠先进的编码，使得每秒传送一个码元就相当于每秒传送多个比特。 课后答案网
16 第三章 数据链路层 301 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： （1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，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。 （2） “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、确认和重传等功能，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包括以下功能：链路管理；帧同步；流量控制；差错控制； 将数据和控制信息分开；透明传输；寻址。 数据链路层做成可靠的链路层的优点和缺点：所谓“可靠传输”就是：数据链路层的 发送端发送什么，在接收端就收到什么。这就是收到的帧并没有出现比特差错，但却出现了 帧丢失、 帧重复或帧失序。以上三种情况都属于 “出现传输差错” ，但都不是这些帧里有 “比 特差错”“无比特差错” 。 与“无传输差错”并不是同样的概念。在数据链路层使用 CRC 检验，能够实现无比特差 错的传输，但这不是可靠的传输。 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： 络适配器能够对数据的串行和并行传输进行转换,并且能够对缓存数据进行出来,实现 以太网协议,同时能够实现帧的传送和接受,对帧进行封闭等.网络适配器工作在物理层和数 据链路层。 3-04、数据链路层的三个基本问题（帧定界、透明传输和差错检测）为什么都必须加以解 决？ 答： 帧定界使收方能从收到的比特流中准确地区分出一个帧的开始和结束在什么地方； 透明传输使得不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送，因此很重 要； 差错控制主要包括差错检测和差错纠正，旨在降低传输的比特差错率，因此也必须解决 。 3-05、如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？ 答： 如果在数据链路层不进行帧定界，将发生帧数据错误，造成数据混乱，通信失败。 3-06、PPP 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： 主要特点： 1、点对点协议，既支持异步链路，也支持同步链路。 2、PPP 是面向字节的。 课后答案网
17 PPP 不采用序号和确认机制是出于以下的考虑： 1、若使用能够实现可靠传输的数据链路层协议（如 HDLC） ，开销就要增大。在数据链路 层 出现差错的概率不大时，使用比较简单的 PPP 协议较为合理。 2、在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。假定我们采用了能实现可 靠 传输但十分复杂的数据链路层协议，然而当数据帧在路由器中从数据链路层上升到网络层 后，仍有可能因网络授拥塞而被丢弃。因此，数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传 输也是可靠的。 3、PPP 协议在帧格式中有帧检验序列 FCS 安段。对每一个收到的帧，PPP 都要使用硬件 进行 CRC 检验。若发现有差错，则丢弃该帧（一定不能把有差错的帧交付给上一层） 。端到端的 差错检测最后由高层协议负责。因此，PPP 协议可保证无差错接受。 PPP 协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。 PPP 协议不能使数据链路层实现可靠传输的原因： PPP 有 FCS 来确保数据帧的正确性， 如 果 错误则上报错误信息来确保传输的可靠性。 当然它和其他 L2 协议一样， 没有 TCP 的 ACK 机 制，这也是传输层以下协议所具有的特性，以便于提高网络的性能。 3-07 要发送的数据为 。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？ 答：添加的检验序列为 1110 （00 除以 10011） 数据在传输过程中最后一 个 1 变成了 0，10 除以 10011， 余数为 011，不为 0，接收端可以发现差错。 数据在传输过程中最后两个 1 都变成了 0，10 除以 10011，余数为 101，不 为 0， 接收端可以发现差错。 3-08．要发送的数据为 101110。采用 CRC 的生成多项式是 P(X)=X3+1。试求应添加在数 据 后面的余数。 解：余数是 011。 3-09． 一个 PPP 帧的数据部分 （用十六进制写出） 7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。 是 试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？ 答：7E FE 27 7D 7D 65 7E。 3-10．PPP 协议使用同步传输技术传送比特串 1100。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 ，问删 除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？ 答：第一个比特串：经过零比特填充后编程 111000（加上下划线的 0 是填充 的） 。另一个比特串：删除发送端加入的零比特后变成 -（连字符表示删除了 0） 。 3-11．试分别讨论以下各种情况在什么条件下是透明传输，在什么条件下不是透明传输。 （提示：请弄清什么是“透明传输” ，然后考虑能否满足其条件。 ） （1）普通的电话通信。 （2）电信局提供的公用电报通信。 （3）因特网提供的电子邮件服务。 课后答案网
18 答：(1)由于电话系统的带宽有限，而且还有失真，因此电话机两端的输入声波和输出声波 是有差异的。在“传送声波”这个意义上讲，普通的电话通信不是透明传输。但对“听懂说 话的意思”来讲，则基本上是透明传输。但也有时个别语音会听错，如单个的数字 1 和 7. 这就不是透明传输。 （2）一般说来，由于电报通信的传输是可靠的，接收的报文和发送的报文是一致的，因此 应当是透明传输。但如果有人到电信局发送“”这样的报文，则电信局会根据有 关规定拒绝提供电报服务（电报通信不得为公众提供密码通信服务） 。因此，对于发送让一 般人看不懂意思的报文，现在的公用电报通信则不是透明通信。 （3）一般说来，电子邮件时透明传输。但有时不是。因为国外有些邮件服务器为了防止垃 圾邮件，对来自某些域名(如.cn)的邮件一律阻拦掉。这就不是透明传输。有些邮件的附件 在接收人的电脑上打不开。这也不是透明传输。 3-12． PPP 协议的工作状态有哪几种？当用户要使用 PPP 协议和 ISP 建立连接进行通信需 要 建立哪几种连接？每一种连接解决什么问题？ 答：PPP 协议的工作状态分为： “链路终止”状 态 ， “链路静止”状 态 ， “链路建立”状 态 ， “鉴 别”状 态 ， “网络层协议”状 态 ， “链路打开”状态。 用户要使用 PPP 协议和 ISP 建立连接进行通信需要建立的连接为： 链路静止， 链路建立， 鉴别，网络层协议，链路打开。链路静止时，在用户 PC 机和 ISP 的路由器之间并不存在 物 理层的连接。链路建立时，目的是建立链路层的 LCP 连接。 鉴别时，只允许传送 LCP 协议的分组、鉴别协议的分组以及监测链路质量的分组。网络层 协 议时， PPP 链路的两端的网络控制协议 NCP 根据网络层的不同协议无相交换网络层特定的 网 络控制分组。链路打开时，链路的两个 PPP 端点可以彼此向对方发送分组。 3-13 局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用的广播通信通信方式而广域网不采 用呢？ 答 ： 1）局域网的主要特点。 （ 从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点： 共享传输信道。在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上； 1. 地理范围有限，用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局 部范围内联网，如一座楼或几种的建筑群内。一般来说，局域网的覆盖范围约为 10m~10km 内或更大一些； 2. 传输速率高。局域网的传输速率一般为 1~100Mb/s，能支持计算机之间的告诉通信，所 以时延较低。 3. 误码率低，因近距离传输，所以误码率很低，一般在 10-8～10-11 之间。 4. 多采用分布式控制和广播式通信。在局域网中各站是平等关系而不是主从关系，可以进 行广播或组播。 从网络的体系结构和传输控制规程来看，局域网也有自己的特点： 1. 底层协议简单。在局域网中，由于距离短、时延小、成本低、传输速率高、可靠性高，因此信道利用率已不是人们考虑的主要因素，所以底层协议较简单。 2. 不单独设立网络层。局域网的拓扑结构多采用总线型、环型和星型等共享信道，网内一 般不需要中间转接，流量控制和路由选择功能大为简化，通常在局域网不单独设立网络 层。因此，局域网的体系结构仅相当于 OSI/RM 的最低两层。 3. 采用多种媒体访问控制技术。由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体， 所以局域网面对的是多源、多目的链路管理的问题。由此引发出多种媒体访问控制技术 。 课后答案网
19 （2）局域网采用广播通信是因为局域网中的机器都连接到同一条物理线路，所有主机的数 据 传输都经过这条链路， 采用的通信方式是将主机要发送的数据送到公用链路上， 发送至所有 的主机，接收端通过地址对比，接收法网自己的数据，并丢弃其他数据的方式。广域网是由 更大的的地理空间、 更多的主机构成的， 若要将广播用于广域网， 可能会导致网络无法运行 。 首先，主机间发送数据时，将会独自占用通信链路，降低了网络的使用率；另一方面，主机 A 向主机 B 发送数据时，是想网络中所有的主机发送数据，当主机数目非常多时，将严重 消 耗主机的处理能力。同时也造成了数据的无效流动；再次，极易产生广播风暴，是网络无法 运行。 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使用星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？ 答：常用的局域网的网络拓扑有（1）总线网 （2）星形网 （3）环形网 （4）树形网。 现在最流行的是星形网。 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，但是实践证明，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 结构的集线器做得非常可靠。因此现在的以太网一般都是用星形结构的拓扑结构。 3-15 什么叫做传统以太网？以太网有哪两个主要标准？ 答：以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。 Ethernet(以太网）是一种传输速率为 10Mbps 的常用局域网（LAN）标准。在以太网中， 所 有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方 法， 采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆 和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通 过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。 有 DIX Ethernet V2 标准和 802.3 标准。 3-16 数据率为 10Mb/s 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 10Mb/s，因此波特率是数据率的两倍，即 20M 波 特。 3-17 为什么 LLC 子层的标准已制定出来了但现在却很少使用？ 答： 为了是数据链路层能更好的使用多种局域网标准， 802 委员会就将局域网的数据链路层 拆成两个子层，即逻辑链路控制 LLC 子层和媒体介入控制 MAC 子层。与接入到传输媒 体有关 的内容都放在 MAC 子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网 对 LLC 子层来说都是透明的。 由于现在 TCP/IP 体系经常是用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几 种局域网。因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层的作用已经不大了，很多厂商生产 的网卡上都仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。所以 LLC 子层的标准现在已经很少使 用了。 3-18 试说明 10BASE-T 中的“10”“BASE”和“T”所代表的意思。 、 答：10BASE-T： “10”表示数据率为 10Mb/s， “BASE”表示电缆上的信号是基带信号， “T” 表示使用双绞线的最大长度是 500m。 课后答案网
20 3-19 以太网使用的 CSMA/CD 协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用 TDM 相比优缺点如何？ 答：CSMA/CD 是一种动态的媒体随机接入共享信道方式，而传统的时分复用 TDM 是一 种静态 的划分信道，所以对信道的利用，CSMA/CD 是用户共享信道，更灵活，可提高信道的利用 率 ， 不像 TDM，为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时，信道在用户时隙 也 是浪费的；也因为 CSMA/CD 是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用信道时会发生 碰撞 ， 就降低信道的利用率，而 TDM 中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突。对局域 网来 说，连入信道的是相距较近的用户，因此通常信道带宽较宽，如果使用 TDM 方式，用户 在自 己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用。 对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用 TDM 方式。 3-20 假定 1km 长的 CSMA/CD 网络的数据率为 1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为 200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。 答：对于 1km 电缆，单程传播时间为 1÷×10-6s，即 5us，来回路程传播时间为 10us。 为了能够按照 CSMA/CD 工作，最短帧的发射时间不能小于 10us。以 1Gb/s 速率工作， 10us 可以发送的比特数等于：
10 10 9 6 = × × . . 因此，最短帧是 10000 位或 1250 字节长。 3-21 什么叫做比特时间？使用这种时间单位有什么好处？100 比特时间是多少微秒？ 答：比特时间是指传输 1bit 所需要的时间。种时间单位与数据率密切相关，用它来计量时 延可以将时间与数据量联系起来。 “比特时间”换算成“微秒”必须先知道数据率是多少。如数据率是 100Mb/s，则 100 比 特 时间等于 10us。 3-22 假定在使用 CSMA/CD 协议的 10Mb/s 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.试问这个站需要等多长时间后才能再次发送数据？如果 是 100Mb/s 的以太网呢？ 答：对于 10Mb/s 的以太网，等待时间是 5.12 毫秒 对于 100Mb/s 的以太网，等待时间是 512 微妙。 3-23 公式（3-3）表示，以太网的极限信道利用率与链接在以太网上的站点数无关。能否 由此推论出：以太网的利用率也与链接在以太网上的站点数无关？请说明理由。 答： 实际的以太网各站发送数据的时刻是随机的， 而以太网的极限信道利用率的得出是假定 以太网使用了特殊的调度方法（已经不再是 CSMA/CD 了） ，使各站点的发送不发生碰撞。 3-24 假定站点 A 和 B 在同一个 10Mb/s 以太网网段上。这两个站点之间的时延为 225 比特 时间。现假定 A 开始发送一帧，并且在 A 发送结束之前 B 也发送一帧。如果 A 发送的 是以 太网所容许的最短的帧，那么 A 在检测到和 B 发生碰撞之前能否把自己的数据发送完 毕？ 换言之， 如果 A 在发送完毕之前并没有检测到碰撞， 那么能否肯定 A 所发送到帧不会和 B 发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在 MAC 课后答案网
21 帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符） 答：设在 t=0 时 A 开始发送。在 t=576 比特时间，A 应当发送完毕。 t=225 比特时间，B 就检测出 A 的信号。只要 B 在 t=224 比特时间之前发送数据，A 在 发送完毕之前就一定检测到碰撞。就能够肯定以后也不会再发送碰撞了。 如果 A 在发送完毕之前并没有检测到碰撞， 那么就能够肯定 A 所发送到帧不会和 B 发送 的帧发生碰撞（当然也不会和其他的站点发送碰撞） 。 3-25 在上题中的站点 A 和 B 在 t=0 时同时发送了数据帧。当 t=255 比特时间，A 和 B 同时 检测到发送了碰撞，并且在 t=225+48=273 比特时间完成了干扰信号的传输。A 和 B 在 CSMA/CD 算法中选择不同的 r 值退避。假定 A 和 B 选择的随机数分别是 rA=0 和 rB=1.。试问 A 和 B 各在什么时间开始重传其数据帧？A 重传的数据帧在什么时间到达 B?A 重传的数据会不 会和 B 重传的数据再次发送碰撞？B 会不会在预定的重传时间停止发送数据？ 答：t=0 时，A 和 B 开始发送数据。 t=255 比特时间，A 和 B 都检测到碰撞。 t=273 比特时间，A 和 B 结束干扰信号的传输。 t=594 比特时间，A 开始发送 t=785 比特时间，B 再次检测信道。如空闲，则 B 在 881 比特时间发送数据。否则再退 避。 A 重传的数据在 819 比特时间到达 B,B 先检测到信道忙，因此 B 在预定的 881 比特时 间 停止发送数据。 3-26 以太网上只有两个站，他们同时发送数据，产生了碰撞。于是按截断二进制指数退避 算法进行重传。重传次数记为 i，i=1，2，3，。 。。试计算第一次重传失败的概率、第二次重 传失败的概率、第三次重传失败的概率，以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数 N。 答：设第 i 次重传失败的概率为 Pi，显然 Pi=（0.5）k， k=min[i,10] 故第一次重传失败的概率 P1=0.5, 第二次重传失败的概率 P2=0.25, 第三次重传失败的概率 P3=0.125.。 P[传送 i 次才成功]=P[第 1 次传送失败]×P[第 2 次传送失败]×。。 ×P[第 I -1 次传 。 送失败]×P[第 i 次传送成功] 求 {P[传送 i 次才成功]}的统计平均值，得出平均重传次数为 1.637. 3-27 假定一个以太网上的通信量中的 80%是在本局域网上进行的， 而且其余的 20%的通信 量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个 使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网 络上？ 答：以太网交换机用在这样的以太网，其 20%通信量在本局域网内，而 80%的通信量到因 特网。 3-28 有 10 个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。 （1）10 个站点连接到一个 10Mbit/s 以太网集线器； （2）10 站点连接到一个 100Mbit/s 以太网集线器； （3）10 个站点连接到一个 10Mbit/s 以太网交换机。 课后答案网
22 答 ： 1）10 个站共享 10Mbit/s； （ （2）10 个站共享 100Mbit/s； （3）每一个站独占 10Mbit/s。 3-29 10Mbit/s 以太网升级到 100Mbit/s 和 1Gbit/s 甚至 10Gbit/s 时，需要解决哪些技术 问题？在帧的长度方面需要有什么改变？为什么？传输媒体应当有什么改变？ 答：以太网升级时，由于数据传输率提高了，帧的发送时间会按比例缩短，这样会影响冲突 的检测。所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，使参数 a 保持为较小的值，才 能 有效地检测冲突。在帧的长度方面，几种以太网都采用 802.3 标准规定的以太网最小最大 帧 长，使不同速率的以太网之间可方便地通信。100bit/s 的以太网采用保持最短帧长（64byte） 不变的方法， 而将一个网段的最大电缆长度减小到 100m， 同时将帧间间隔时间由原来的 9.6 μ s，改为 0.96μ s。1Gbit/s 以太网采用保持网段的最大长度为 100m 的方法，用“载波延 伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为 64 字节，同时将争用字节增大为 512 字节。传 输 媒体方面，10Mbit/s 以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤，而 100Mbit/s 和 1Gbit/s 以太 网支持双绞线和光纤，10Gbit/s 以太网只支持光纤。 3-30 以太网交换机有何特点？它与集线器有何区别？ 答：以太网交换机实质上是一个多端口网桥。工作在数据链路层。以太网交换机的每个端口 都直接与一个单个主机或另一个集线器相连， 并且一般工作在全双工方式。 交换机能同时连 通许多对的端口， 使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体一样， 进行无碰撞地传输数 据。通信完成后就断开连接。 区别：以太网交换机工作数据链路层，集线器工作在物理层。集线器只对端口上进来的 比特流进行复制转发，不能支持多端口的并发连接。 3-31 网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？ 答：网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当收到一个 帧时，就先暂存在其缓冲中。若此帧未出现差错，且欲发往的目的站 MAC 地址属于另一 网段 ， 则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。若该帧出现差错，则丢弃此帧。网 桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同 MAC 子层 和不 同速率的局域网。但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。 网桥与转发器不同， （1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层； （2）网桥不 像转发器转发所有的帧， 而是只转发未出现差错， 且目的站属于另一网络的帧或广播帧； （3） 转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行 CSMA/CD 算 法 ； （ 4）网 桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同 MAC 子层 和不 同速率局域网的作用。 以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有 2-4 个端口；它们都工作在数据链路层； 网桥的端口一般连接到局域网， 而以太网的每个接口都直接与主机相连， 交换机允许多对计算机间能同时通信， 而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。 所以实质上以太网交换机是 一个多端口的网桥， 连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。 网桥采用 存储转发方式进行转发， 而以太网交换机还可采用直通方式转发。 以太网交换机采用了专用 的交换机构芯片，转发速度比网桥快。 3-32 现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。 课后答案网
23 每一个网桥的两个端口号都标明在图上。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后 有以下各站向其他的站发送了数据帧， H1 发送给 H5， 发送给 H2， 发送给 H3， 即 H3 H4 H2 发送给 H1。试将有关数据填写在下表中 MAC 1 MAC 2 MAC 3 MAC 4 MAC 5 H1 H2 H3 H4 H5 B1 B2 1212 答： 3-33 网桥中的转发是用自学习算法建立的。如果有的站点总是不发送数据而仅仅接收数 据，那么在转发表中是否就没有与这样的站点相对应的项目？如果要向这个站点发送数据 帧，那么网桥能够把数据帧正确转发到目的地址吗？ 答： 如果站点仅仅接受数据那么在转发表中就没有这样的项目。 网桥能把数据帧正确的发送 到目的地址。如果不知道目的地地址的位置，源机器就发布一广播帧，询问它在哪里。每个 网桥都转发该查找帧(discovery frame)，这样该帧就可到达互联网中的每一个 LAN。当答 复回来时，途经的网桥将它们自己的标识记录在答复帧中，于是，广播帧的发送者就可以得 到确切的路由，并可从中选取最佳路由。 发送的帧 网桥 1 的转发表 网桥 2 的转发表 网桥 1 的处理 （转发？丢弃？ 登记？） 网桥 2 的处理 （ 转 发 ？ 丢 站地址 端口 站地址 端口 弃？登记？） H1..H5 MAC1 1 MAC1 1 转发，写入转发 表 转发，写入转 发表 H3..H2 MAC3 2 MAC3 1 转发，写入转发 表 转发，写入转 发表 H4..H3 MAC4 2 MAC4 2 写入转发表，丢 弃不转发 转发，写入转 发表H2..H1 MAC2 1 写入转发表，丢 弃不转发 接收不到这 个帧 课后答案网
24第 4 章 网络层4-01 网络层向上提供的服务有哪两种？试比较其优缺点。 答案：虚电路服务和数据报服务。 虚电路的优点：虚电路服务是面向连接的，网络能够保证分组总是按照发送顺序到达目 的站， 且不丢失、 不重复， 提供可靠的端到端数据传输； 目的站地址仅在连接建立阶段使用 ， 每个分组使用短的虚电路号，使分组的控制信息部分的比特数减少，减少了额外开销；端到 端的差错处理和流量控制可以由分组交换网负责， 也可以由用户机负责。 虚电路服务适用于 通信信息量大、速率要求高、传输可靠性要求高的场合。 虚电路的缺点：虚电路服务必须建立连接；属于同一条虚电路的分组总是按照同一路由 进行转发；当结点发生故障时，所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作。 数据报的优点：数据报服务不需要建立连接；每个分组独立选择路由进行转发，当某个 结点发生故障时，后续的分组可以另选路由，因而提高了通信的可靠性。数据报服务的灵活 性好，适用于传输可靠性要求不高、通信子网负载不均衡、需要选择最佳路径的场合。 数据报的缺点：数据报服务是面向无连接的，到达目的站时不一定按发送顺序，传输中 的分组可能丢失和重复，提供面向无连接的、不可靠的数据传输；每个分组都要有目的站的 全地址；当网络发生故障是，出故障的结点可能会丢失数据，一些路由可能会发生变化；端 到端的差错处理和流量控制只由主机负责。 4-02 网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？ 答案：网络互连暗含了相互连接的计算机进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看，这 些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。 网络互连可以使处于不同地理位置 的计算机进行通信，方便了信息交流，促成了当今的信息世界。 存在问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；不同的超 时控制；不同的差错恢复方法；不同的状态报告方法；不同的路由选择技术；不同的用户接 入控制；不同的服务（面向连接服务和无连接服务） ；不同的管理与控制方式；等等。 注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通，实现更大范围和更广 泛意义上的资源共享。 4-03 作为中间系统，转发器、网桥、路由器和网关都有何区别？ 答案： 1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。 转发器是物理层的中继系统。 网桥是数据链路层的中继系统。 路由器是网络层的中继系统。 在网络层以上的中继系统为网关。 2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。 路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是 指用路由器进行互连的互连网络。 4-04 试简单说明 IP、ARP、RARP 和 ICMP 协议的作用。 答：IP:网际协议，它是 TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一，IP 使互连起来的许多 课后答案网
25 计算机网络能够进行通信。无连接的数据报传输. 数据报路由。 ARP（地址解析协议） ，实现地址转换：将 IP 地址转换成物理地址。 RARP（逆向地址解析协议） 将物理地址转换成 IP 地址。 ， ICMP:Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。 注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有 关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。IP 协议只 是尽最大可能交付，至于交付是否成功，它自己无法控制。 4-05 IP 地址分为几类？各如何表示？ IP 地址的主要特点是什么？ 答案：目前的 IP 地址（IPv4：IP 第四版本）由 32 个二进制位表示，每 8 位二进 制数 为一个整数，中间由小数点间隔，如 159.226.41.98，整个 IP 地址空间有 4 组 8 位 二进制 数，表示主机所在网络的地址（类似部队的编号）以及主机在该网络中的标识（如 同士兵在 该部队的编号）共同组成。 为了便于寻址和层次化的构造网络，IP 地址被分为 A、B、C、D、E 五类，商业应用中只用 到 A、B、C 三类。 A 类地址： 类地址的网络标识由第一组 8 位二进制数表示， A 网络中的主机标识占 3 组 8 位二进制数，A 类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为“0” 。不难算出，A 类地址允许有 126 个网段，每个网络大约允许有 1 670 万台主机，通常分配给拥有大量主 机 的网络（如主干网） 。 B 类地址：B 类地址的网络标识由前两组 8 位二进制数表示，网络中的主机标识占两组 8 位二进制数，B 类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为“10” 。B 类地址允 许有 16 384 个网段，每个网络允许有 65 533 台主机，适用于结点比较多的网络（如区域 网 ） 。 C 类地址：C 类地址的网络标识由前 3 组 8 位二进制数表示，网络中的主机标识占 1 组 8 位二进制数，C 类地址的特点是网络标识的前 3 位二进制数取值必须为“110” 。具有 C 类 地址的网络允许有 254 台主机，使用于结点比较少的网络（如校园网） 。 为了便于记忆，通常习惯采用 4 个十进制数来表示一个 IP 地址，十进制数之间采用句 点“.”予以分隔。这种 IP 地址的表示方法也被陈伟点分十进制法。如以这种方式表示，A 类网络的 IP 地址范围为 1.0.0.1-127.255.255.254；B 类网络的 IP 地址范围为：128.1.0..254；C 类网络的 IP 地址范围为：192.0.1.1-223.255.255.254. IP 地址共分 5 类，分类情况如题 4-05 解图所示： 题 4-05 解图 IP 地址是 32 位地址，其中分为 netid（网络号） ，和 hostid（主机号） 。特点如下： 1.IP 地址不能反映任何有关主机位置的物理信息； 课后答案网
26 2.一个主机同时连接在多个网络上时，该主机就必须有多个 IP 地址； 3.由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络； 4.所有分配到网络号（netid）的网络都是平等的； 5.IP 地址可用来指明一个网络的地址。 4-06 试根据 IP 地址的规定，计算出表 4-2 中的数据。 表 4-2 IP 地址的指派范围 答案：1）A 类网中，网络号占七个 bit, 则允许用的网络数为 2 的 7 次方，为 128，但是要除去 0 和 127 的情况，所以能用的最大网络数是 126，第一个网络号是 1，最后一 个 网 络号 是 126。主 机号 占 24 个 bit, 则允许 用的 最大 主机 数为 2 的 24 次方 ，为 ， 但是也要除去全 0 和全 1 的情况，所以能用的最大主机数是 。 2） B 类网中，网络号占 14 个 bit，则能用的最大网络数为 2 的 14 次方，为 16384， 第一个网络号是 128.0，因为 127 要用作本地软件回送测试，所以从 128 开始，其点后的 还可以容纳 2 的 8 次方为 256，所以以 128 为开始的网络号为 128.0~~128.255，共 256 个 ， 以此类推，第 16384 个网络号的计算方法是：128+64=192，则可推算出为 191.255。主机号占 16 个 bit, 则允许用的最大主机数为 2 的 16 次方，为 65536，但是 也 要除去全 0 和全 1 的情况，所以能用的最大主机数是 65534。 3）C 类网中，网络号占 21 个 bit, 则能用的网络数为 2 的 21 次方，为 2097152，第 一个网络号是 192.0.0 ， 各个点后的数占一个字节，所以以 192 为开始的网络号为 192.0.0~~192.255.255，共 256×256=65536，以此类推，第 2097152 个网络号的计算方法 是：36=，则可推算出为 223.255.255。主机号占 8 个 bit, 则允 许用的最大主机数为 2 的 8 次方，为 256，但是也要除去全 0 和全 1 的情况，所以能用 的 最大主机数是 254。 4-07 试说明 IP 地址与硬件地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址？ 答案：如图所示，IP 地址在 IP 数据报的首部，而硬件地址则放在 MAC 帧的首部。在 网络层以上使用的是 IP 地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。 网络 类型 最大可指派的网 络数 第一个可指派的网 络号 最后一个可指派的 网络号 每个网络中的最大 主机数 A 126（27-2） 1 126
Ｂ 1） 128.1 191.255 65534 Ｃ 1-1） 192.0.1 233.255.255 254 课后答案网
27 题 4-07 图解 在 IP 层抽象的互连网上，我们看到的只是 IP 数据报，路由器根据目的站的 IP 地址 进行选路。在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是 MAC 帧，IP 数据报被封装在 MAC 帧里面。MAC 帧在不同的网络上传送时，其 MAC 帧的首部是不同的。这种变化，在上 面的 IP层上是看不到的。每个路由器都有 IP 地址和硬件地址。使用 IP 地址与硬件地址，尽管连 接在一起的网络的硬件地址体系各不相同， IP 层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂 但 的细节，并使我们能够使用统一的、抽象的 IP 地址进行通信。 4-08 IP 地址方案与我国的电话号码体制的主要不同点是什么？ 答案：IP 地址分为网络号和主机号，它不反映有关主机地理位置的信息。而电话号码 反映有关电话的地理位置的信息，同一地域的电话号码相似。 注：我国电话号码体制是按照行政区域划分的层次结构，同一地域的电话号码有相同的 若干位前缀。号码相近的若干话机，其地理位置应该相距较近。IP 地址没有此属性，其网 络号和主机地理位置没有关系。 4-09（1）子网掩码为 255.255.255.0 代表什么意思？ 答案： （1）可以代表 C 类地址对应的子网掩码默认值；也能表示 A 类和 B 类地址的 掩码,前 24 位决定网络号和子网号，后 8 位决定主机号。 （用 24bit 表示网络部分地址， 包括网络号和子网号） （2）一网络的现在掩码为 255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？ 255.255.255.248 化成二进制序列为：11 ， 根据掩码的定义，后三位是主机号，一共可以表示 8 个主机号，除掉全 0 和全 1 的 两 个 ， 该网络能够接 6 个主机。 (3)一 A 类网络和一 B 类网络的子网号 subnet-id 分别为 16 个 1 和 8 个 1，问这 两个网络的子网掩码有何不同？ 子网掩码的形式是一样的，都是 255.255.255.0；但是子网的数目不一样，前者 为 65534，后者为 254。 （4）一个 B 类地址的子网掩码是 255.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数 最多是多少？ 255.255.240.0（00.）是 B 类地址的子网掩 码，主机地址域为 12 比特，所以每个子网的主机数最多为：212-2=4 094。 （5）一Ａ类网络的子网掩码为 255.255.0.255，它是否为一个有效的子网掩码？ 子网掩码由一连串的 1 和一连串的 0 组成，1 代表网络号和子网号，0 对应主 机号.255.255.0.255 变成二进制形式是：00 .可见 ，是 一个有效的子网掩码，但是不是一个方便使用的解决办法。 （6）某个 IP 地址的十六进制表示为 C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式。 这个地址是哪一类 IP 地址？ 用点分十进制表示，该 IP 地址是 194.47.20.129，为 C 类地址。 （7）C 类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？ 有，可以提高网络利用率。 注：实际环境中可能存在将 C 类网网络地址进一步划分为子网的情况，需要掩码说明 子网号的划分。C 类网参加互连网的路由，也应该使用子网掩码进行统一的 IP 路由运算。 C 类网的子网掩码是 255.255.255.0。 课后答案网
28 4-10 试辨认以下 IP 地址的网络类别。 (1) 128.36.199.3 (2) 21.12.240.17 (3) 183.194.76.253(4) 192.12.69.248 (5) 89.3.0.1 (6) 200.3.6.2 答案：(1) 128.36.199.3 B 类网 (2) 21.12.240.17 A 类网 (3) 183.194.76.253 B 类网 (4) 192.12.69.248 C 类网 (5) 89.3.0.1 A 类网 (6) 200.3.6.2 C 类网 4-11 IP 数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。这样做的最大好处是什么？坏处 是什么？ 答案：好处是数据报每经过一个结点，结点只检查首部的检验和，使结点工作量降低，网络 速度加快。 坏处是只检验首部，不包括数据部分，即使数据出错也无法得知，只有到目的主机才能 发现。 4-12 当某个路由器发现一 IP 数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不是要 求源站重传此数据报？计算首部检验和为什么不采用 CRC 检验码？ 答案：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。 4-13.设 IP 数据报使用固定首部，其各字段的具体数值如图所示（除 IP 地址外，均为十进 制表示） 。试用二进制运算方法计算应当写入到首部检验和字段中的数值（用二进制表示） 。 00-01 00
xxxxxxxx xxxxxxxx 10 10 01001 作二进制检验和（XOR） 01110 取反码
0 28 100 4 17 10.12.14.5 12.6.7.9 课后答案网
29 4-14. 重新计算上题，但使用十六进制运算方法（没 16 位二进制数字转换为 4 个十六进制 数字，再按十六进制加法规则计算） 。比较这两种方法。 00- 5 0 0 0 0 1 C 00- 0 0 1 0 0 0 0 010001 xxxxxxxx xxxxxxxx 0 4 1 1 0 0 0 0 10
A 0 C 0 E 0 5 11
C 0 6 0 7 0 9 01
F 2 4 1 5 2 A5F24 152A 7 4 4 E-..8 B B 1 4-15.什么是最大传送单元 MTU？它和 IP 数据报的首部中的哪个字段有关系？ 答 ：IP 层下面数据链里层所限定的帧格式中数据字段的最大长度，与 IP 数据报首部中的 总 长度字段有关系 4-16 在因特网中将 IP 数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装。还可以有另 一种做法，即数据报片通过一个网络就进行一次组装。试比较这两种方法的优劣。 答案： 前一种方法对于所传数据报来将仅需要进行一次分段一次组装， 用于分段和组装的开 销相对较小。 但主机若在最终组装时发现分组丢失，则整个数据报要重新传输，时间开销很大。 后一种方法分段和组装的次数要由各个网络所允许的最大数据报长度来决定，分段和组 装的开销相对较大。但若通过一个网络后组装时发现分段丢失，可以及时地重传数据报，时 间开销较前者小，同时可靠性提高。 4-17 一个 3200 位长的 TCP 报文传到 IP 层，加上 160 位的首部后成为数据报。下面的 互联 网由两个局域网通过路由器连接起来。但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部 分只有 1200 位。 因此数据报在路由器必须进行分片。 试问第二个局域网向其上层要传送多 少比特的数据（这里的“数据”当然指的是局域网看见的数据）？ 答案：IP 数据报的长为：0 bit 第二个局域网分片应分为 []=3 片。 三片的首部共为：160*3=480 bit 则总共要传送的数据共 0 bit。 4-18（1）有 人 认 为 ： “ARP 协议向网络层提供了转换地址的服务，因此 ARP 应当属 于数据链 路 层 。 ”这种说法为什么是错误的？ （2）试解释为什么 ARP 高速缓存每存入一个项目就要设置 10~20 分钟的超时计时器。 这个时间设置得太大或太小会出现什么问题？ （3）至少举出两种不需要发送 ARP 请求分组的情况（即不需要请求将某个项目的 IP 地址解析为相应的硬件地址） 。 答 案 ： 1）ARP 不是向网络层提供服务，它本身就是网络层的一部分，帮助向传输层提 （ 供服 务。在数据链路层不存在 IP 地址的问题。数据链路层协议是像 HDLC 和 PPP 这样的协 议，它 们把比特串从线路的一端传送到另一端。 （2）ARP 将保存在高速缓存中的每一个映射地址项目都设置生存时间（例如，10~20 分 课后答案网
30 钟） 。凡超过生存时间的项目就从高速缓存中删除掉。设置这种地址映射项目的生存时间是 很重要的。设想有一种情况，主机 A 和 B 通信，A 的 ARP 高速缓存里保存有 B 的物 理地址， 但 B 的网卡突然坏了， 立即更换了一块， B 因此 B 的硬件地址就改变了。 还要和 B 继 A 续通 信。A 在其 ARP 高速缓存中查找到 B 原先的硬件地址，并使用该硬件地址向 B 发送数 据帧， 但 B 原先的硬件地址已经失效了， 因此 A 无法找到主机 B。是过了一段时间，A 的 ARP 高速 缓存中已经删除了 B 原先的硬件地址（因为它的生存时间到了） ，于是 A 重新广播发送 ARP 请求分组，又找到了 B。 时间设置太大，造成 A 一直空等而产生通讯时延，网络传输缓慢。若太小，有可能网络 状况不好，B 暂时没有应答 A，但 A 已经认为 B 的地址失效，A 重新发送 ARP 请求分 组，造 成通讯时延。 （3）主机 A 和 B 通讯，A 的 ARP 高速缓存里保存有 B 的物理地址，此时不需要发送 ARP 请求分组。 当主机 A 向 B 发送数据报时，很可能不久以后主机 B 还要向 A 发送数据报，因而主机 B 也可能要向 A 发送 ARP 请求分组。 为了减少网络上的通信量， 主机 A 在发送其 ARP 请 求分组 时， 就将自己 IP 地址到硬件的映射写入 ARP 请求分组。 当主机 B 收到 A 的 ARP 请求 分组时， 就将主机 A 的这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓存中。这对主机 B 以后向 A 发送数 据报时就更方便了。 4-19. 主机 A 发送 IP 数据报给主机 B,途中经过了 5 个路由器。试问在 IP 数据报的发 送过程总共使用几次 ARP？ 解：前提，理论上当前主机路由器 arp 表中都没有下一跳路由器 MAC 共需 6 次，主机 A 先通过 arp 得到第一个路由器的 MAC，之后每一个路由器转发前都 通过 ARP 得到下一跳路由器的 MAC， 最后一条路由器将 IP 包发给 B 前仍要通过 ARP 得到 B 的 MAC，共 6 次。 4-20. 设某路由器建立了如下路由表（这三列分别是目的网络、子网掩码和下一跳路 由器，若直接交付则最后一列表示应当从哪一个接口转发出去） ： 目的网络 子网掩码 下一跳 128.96.39.0 255.255.255.128 接口 0128.96.39.128 255.255.255.128 接口 1 128.96.40.0 255.255.255.128 R2 192.4.153.0 255.255.255.192 R3 * （ 默 认 ） R4 现共收到 5 个分组，其目的站 IP 地址分别为： （1）128.96.39.10 （2）128.96.40.12 （3）128.96.40.151 （4）192.4.153.17 （5）192.4.153.90 课后答案网
31 试分别计算其下一跳。 解： （1）分组的目的站 IP 地址为：128.96.39.10。先与子网掩码 255.255.255.128 相与，得 128.96.39.0，可见该分组经接口 0 转发。 （2）分组的目的 IP 地址为：128.96.40.12。 ① 与子网掩码 255.255.255.128 相与得 128.96.40.0，不等于 128.96.39.0。 ② 与子网掩码 255.255.255.128 相与得 128.96.40.0，经查路由表可知，该 项分组经 R2 转发。 （3）分组的目的 IP 地址为：128.96.40.151，与子网掩码 255.255.255.128 相与后得 128.96.40.128，与子网掩码 255.255.255.192 相与后得 128.96.40.128，经查路由表知， 该分组转发选择默认路由，经 R4 转发。 （4）分组的目的 IP 地址为：192.4.153.17。与子网掩码 255.255.255.128 相与后得 192.4.153.0。与子网掩码 255.255.255.192 相与后得 192.4.153.0，经查路由表知，该分 组经 R3 转发。 （5）分组的目的 IP 地址为：192.4.153.90，与子网掩码 255.255.255.128 相与后得 192.4.153.0。与子网掩码 255.255.255.192 相与后得 192.4.153.64，经查路由表知，该分 组转发选择默认路由，经 R4 转发。 4-21 某单位分配到一个 B 类 IP 地址，其 net-id 为 129.250.0.0。该单位有 4000 台机 器，平均分布在 16 个不同的地点。如选用子网掩码为 255.255.255.0，试给每一地点分配 一个子网号码，并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。 答：，平均每个地点 250 台机器。如选 255.255.255.0 为掩码，则每个网 络所连主机数=28-2=254&250，共有子网数=28-2=254&16，能满足实际需求。 可给每个地点分配如下子网号码 地点： 子网号（subnet-id） 子网网络号 主机 IP 的最小值和最大值 1 ： .250.1.0 129.250.1.1--129.250.1.254 2 ： .250.2.0 129.250.2.1--129.250.2.254 3 ： .250.3.0 129.250.3.1--129.250.3.254 4 ： .250.4.0 129.250.4.1--129.250.4.254 5 ： .250.5.0 129.250.5.1--129.250.5.254 6 ： .250.6.0 129.250.6.1--129.250.6.254 7 ： .250.7.0 129.250.7.1--129.250.7.254 8 ： .250.8.0 129.250.8.1--129.250.8.254 9 ： .250.9.0 129.250.9.1--129.250.9.25410 ： .250.10.0 129.250.10.1--129.250.10.254 课后答案网
32 11 ： .250.11.0 129.250.11.1--129.250.11.254 12 ： .250.12.0 129.250.12.1--129.250.12.254 13 ： .250.13.0 129.250.13.1--129.250.13.254 14 ： .250.14.0 129.250.14.1--129.250.14.254 15 ： .250.15.0 129.250.15.1--129.250.15.254 16 ： .250.16.0 129.250.16.1--129.250.16.254 4-22 一具数据报长度为 4000 字节（固定首部长度） 。现在经过一个网络传送，但此 网络能够传送的最大数据长度为 1500 字节。 试问应当划分为几个短些的数据报片？各数据 报片的数据字段长度、片偏移字段和 MF 标志应为何数值？ 答：IP 数据报固定首部长度为 20 字节 4-23 分两种情况（使用子网掩码和使用 CIDR）写出因特网的 IP 层查找路由的算法。 答：见课本 P134、P139 4-24 试找出可产生以下数目的 A 类子网的子网掩码（采用连续掩码） （1）2， （2）6， （3）20， （4）62， （5）122， （6）250 答： （3）20+2=22&25（加 2 即将不能作为子网号的全 1 和全 0 的两种，所以子网号占 用 5bit， 所以网络号加子网号共 13bit， 子网掩码为前 13 个 1 后 19 个 0， 255.248.0.0。 即 依此方法： （1）255.192.0.0， （2）255.224.0.0， （4）255.252.0.0， （5）255.254.0.0， （6） 255.255.0.0 4-25 以下有四个子网掩码，哪些是不推荐使用的？为什么？ （1）176.0.0.0， （2）96.0.0.0， （3）127.192.0.0， （4）255.128.0.0 答：只有（4）是连续的 1 和连续的 0 的掩码，是推荐使用的。 4-26 有如下的四个/24 地址块，试进行最大可能的聚合。 212.56.132.0/24 212.56.133.0/24 212.56.134.0/24 总长度(字 节) 数 据 长 度 ( 字 节) MF 片偏移 原 始 数 据 报
0 数据报片 1
0数据报片 2
185 数据报片 3
370 课后答案网
33 212.56.135.0/24 答：212=（，56=（ 132=（， 133=（ 134=（， 135=（ 所以共同的前缀有 22 位，即 ，聚合的 CIDR 地址块是： 212.56.132.0/22 4-27 有两个 CIDR 地址块 208.128/11 和 208.130.28/22。是否有哪一个地址块包含了 另一地址块？如果有，请指出，并说明理由。 答：208.128/11 的前缀为： 208.130.28/22 的前缀为：，它的前 11 位与 208.128/11 的 前缀是一致的，所以 208.128/11 地址块包含了 208.130.28/22 这一地址块。 4-28 已知路由器 R1 的路由表如表 4-12 所示。 表 4-12 习题 4-28 中的路由器 R1 的路由表 试画出各网络和必要的路由器的连接拓扑，标注出必要的 IP 地址和接口。对不能确定 的情况应当指明。 答案：图形见课后答案 P380 4-29 一个自治系统有 5 个局域网，其连接图如图 }