谢希仁计算机网络课后答案.docx
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1、1章答案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,即:(1)连通性。所谓连通性,就是计算机网络使上网用户之间都可以交换信息,好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。如传真、电子邮件(E-mail)、电子辘交换(EDI)、电子公告牌(BBS)、远程登录(TelneI)与信息浏览等服务;(2)共享。所谓共享是指资源共享,资源共享的含义是多方面的,可以是信息共享、软件共享,也可以是硬件共享。E试简述分组交换的要点。答:分组交换是报文交换的一种改进,分组交换采用存储转发技术。在发送端,先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。每一个数据段前面添加上首部构成
2、分组。分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端。接收端收到分组后剥去首部还原成报文。最后,在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。分组妇奂的优点有高效、迅速、可靠。分组交换的缺点是分组在各节点存储转发时需要排队,这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部也造成了一定的开销。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)电路交换电路交换中,整个报文的比特流连续地从源点直达终点,好像在一个管道中传送,适用于连续传送大量数据。优点其优点是数据传输可靠、迅速,数据不会丢失且保持原来的序列。缺点缺点是电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说长。电路交换连接建立
3、后,信道利用率低。电路交换时,数据直达,不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制。(2)报文交换报文交换中,整个报文先传送到相邻结点,全部存储下来后直找转发表,转发到下一个结点。优点其优点是采用了存储转发技术,线路使用率高。报文交换不存在连接建立时延,用户可随时发送报文。缺点缺点是不能满足实时或交互式通信要求,报文经过网络的延迟时间长且不定。(3)分组交换分组交换中,单个分组(这只是整个报文的一部分)传送到相邻结点,存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。优点其优点是分组动态分配带宽,且对网络逐段占用,提高通信线路使用效率;分组独立选择路由,使结点之间
4、数据交换比较灵活;分组大大压缩结点所需的存储容量,也缩短了网络延时;较短的分组相比较长的报文可大大减少差错的产生,提高传输可靠性。缺点缺点是分组在各结点存储转发时需要排队,这就会造成一定的时延;当网络通信量过大时,这种时延也可能会很大;同时,各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销。三者的比较:若要连续传送大量的数据,且其传送时间远大于连接建立时间,则电路交换的传输速率较快。报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽,在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度,因此分组交换比报文交换的时延小,同时也具有更好的灵活性。为什么说因特网是自印刷术以来人类通
5、信方面最大的变革?答:我们知道,21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代。要实现信息化就必须依靠完善的网络,因为网络能够提供最好的连通性和信息共享,第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。因此网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。它正在改变着我们工作和生活的各个方面,加速了全球信息革命的进程,现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。因此,可以说因特网是人类自印刷术发明以来在通信方面最大的变革。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:因特网的发展大致分为3个阶段:第一阶段是从单个网络ARPANET向互联
6、网发展的过程。1969年美国国防部创建的第一个分组交换网ARPANET最初只是一个单个的分组交换网(并不是一个互连的网络)。1983年,TCP/IPj办议成为ARPANET上的标准协议,在1983至1984年间,因特网形成;第二阶段是3级结构的因特网。第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。从1985年起,美国国家科学基金会NSF(NationalScienceFoUndatiOn)就围绕六个大型计算机中心建设计算机网络,即国家科学基金网NSFNET。它是一个三级计算机网络,分为主干网、地区网和校园网(或企业网);第三阶段是多层次IS嘴构的因特网。第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因
7、特网。大致将因特网分为以下五个接入级:第一级是网络接入点NAP;第二级是由多个公司经营的国家主干网;第三级是地区ISP(商用的、国家的);第四级是本地ISP;第五级是校园网、企业或家庭PC机上网用户。简述因特网标准制定的几个阶段。答:因特网标准的制定包括4个阶段:(1)因特网草案(ImenetDraft),在这个阶段还不是RFC文档;(2)建议标准(ProPoSedStandard),从这个阶段开始就成为RFC文档;(3)草案标准(DraftStandard);(4)因特网标准(ImernetStandard)O因特网草案的有效期只有六个月。只有到了建议标准阶段才以RFC文档形式发表。本书的许
8、多内容都注明其相关的RFC文档号便于读者查阅。小写和大写开头的英文名字inlemei和InIernel在意思上有何重要区别?答:以小写字母i开始的Hemei(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连而成的网络。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Intemet(因特网)则是一个专用名词,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/IPf办议族作为通信的规则,且其前身是美国的ARPANET.区别:后者实际上是前者的双向应用。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)从网络的作用范围进行分
9、类局域网LAN(LOCalAreaNetwork).局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连(速率在IOMb/s以上),但地理上局限在较小的发网内(如1km左右)。在局域网发展的初期,一个学校或工厂往往只拥有一个局域网,但现在局域网已得到非常广泛地使用,一个学校或企业大都拥有许多个互连的局域网;城域网MAN(MetrOpOIitanAreaNetwork).城域网的作用范围一般是一个城市,可跨越几个街区甚至整个的城市,其作用距离约为550km。城域网可以为一个或几个单位所拥有,但也可以是一种公用设施,用来将多个局域网进行互连;广域网WAN(WideAreaNetwork).广域网的作
10、用范围几十到几千公里,因而有时也称为远程网。广域网是因特网的核心部分,其任务是通过长距离(如跨越不同的国家)运送主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路,具有较大的通信容量;个人区域网PAN(PerSonalAreaNetwork).个人区域网就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备(如便携式电脑等)用无线技术连接起来的网络,因此,也常称为无线个人区域网WPAN(WireIeSSPAN),其范围大约在1()m左右。(2)从网络的使用者进行分类公用网(PUbliCNeIWork)。电信公司(国有或私有)出资建造的大型网络;专用网(PriVateNetwork).某个部门为
11、本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络,这种网络不向本单位以外的人提供服务。(3)用来把用户接入到因特网的网络这种网络就是接入网AN(ACCeSSNetwork),又称本地接入网或居民接入网。这是一类比较特殊的计算机网络,他本身既不属于因特网的核心部分,也不属于因特网的边缘部分。(4)从网络的交换功能来看可以分为:电路交换:建立连接、传输数据、释放资源。报文交换:整个报文整体传送到相邻节点,全部存储下来直找转发表并转发。分组交换:单个报文传送到相邻结点,全部存储下来查找转发表并转发。混合交换:混合以上多种交换方式。I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:计算机网络中的主干网和本
12、地接入网的主要区别是:主干网:分布式,其中任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连。它的设施共享;高度综合集成,可应付高密度的业务量需求;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:集中式,所有的信息流必须经过中央处理设备,从中央交换节点向外辐射,用于把用户接入因特网的网络。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。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).从源点到终点共经过k段链路,每段链路的传播时延为d(s),数据率为b(b
13、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?(提示:画一下草图观察k段链路共有几个结点。)答:时延=发送时延+传播时延-处理时延+排队时延发送时延-娄爆块长度(bil)/发送速率(b/s)传播时延-信道长度(m)/信号在信道上的传播速率(m/s)线路交换时延:kd+x/b+s;分组交换时延:kd+(xp)(pb)十(kl)(pb);其中(k-1)(p/b)表示k段传输中,有(k-1)次的储存转发延迟。当s(k-1)(p/b)时,电路交换的时延比分组交换的时延大,当xp,相反。
14、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)(bi),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kE殳链路。链路的数据率为b(bs),但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延最小,问分组的数据部分长度P应取为多大?(提示:参考图1-12的分组交换部分,观察总的时延由哪几部分组成。)答:忽略排队时间和传播时延,分组交换总时延二发送时延,共有x/p个分组,每个分组长度(p-),故_XphWT)XIP一-PXbb求D对P的导数rx,z-xhk-1D(PF-F令DYP尸O,解得:p=x(-1)因特网的两大
15、组成部分(边缘部分与核心部分)的特点是什么?它们的工作方式各有什么特点?答:边缘部分是由所有连接在因特网上的主机组成。它由用户直接使用,用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享,其工作方式为客户/服务器方式和对等连接方式。处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。边缘部分利用核心部分所提供的服务,使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。核心部分是由大量网络和连接这些网络的路由器组成。它为边缘部分提供服务(提供连通性和交换),其工作方式为电路交换、分组交换和报文交换。网络核心部分是因特网中最复杂的部分,因为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
16、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)。客户,服务器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/服务器方式与对等通信方式的主要区别如表1-2所示。表1-2客户/服务器方式与对等通信方式的区别区别客户服务器方式对等通信方式处理请求一点对多点点对点服务器有一个总是打开的主机称为服务器没有一个总是打开的主机称为服务器服务请求方与提供方客户是服务谛求方.服务器是服务提供方任意一对主机称为对等方,不作区分IP地址具有固定、周知的】P地址参与的主机IP地址是可以改变的相同点:对等通信方式(P2P)本质是客户/服务器方式,实际上是客户/服务器方式双向应用。计算机网络有
17、哪些常用的性能指标?答:计算机网络常用的性能指标包括:速率:网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率,它也称为数据率(Datarate)或比特率(Bitrate).带宽:在计算机网络中,带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力,因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高雌率,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。时延(发送时延、传播时延、处理时延、排队时延):时延(Delay或LaIenCy)是指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。数据经
18、历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和,即总时延二发送时延+传播时延十处理时延+排队时延。时延带宽积:传播时延和带宽的乘积。往返时间RTT:它表示从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认(接收方收到数据后便立即发送确认),总共经历的时间。利用率:信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。假定网络的利用率到达了90%。试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍?答:根据利用率公式,可得D匹_-10所以,现在的网络时延是它的最小值的10四计算机通信网有哪些非性能特征?非性能特征与性能指标有什么区别?答:
19、计算机通信网的非性能特征包括:费用、质量、标准化、可靠性、可扩展和可升级性、易于管理和维护等方面。非性能特征与性能指标的区别:性能指标和非性能特征分别从定量和定性两个不同的角度来描述计算机通信网络的特征。非性能指标对于计算机通信网来说同样重要。收发两端之间的传输距离为IoOOkm,信号在媒体上的传播速率为2x108m/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lO,bil,数据发送速率为100kb/s.(2)数据长度为103bi,数据发送速率为1Gbs从以上计算结果可得出什么结论?答:发送时延和传播时延的计算公式:发送时延=数据帧长度(b发送速率(bs传播时延=信道长度(m)
20、电磁波在信道上的传播速率(ms)(1)发送时延=Kfbit/(IOOXlo3bs)=100s;传播时延=l(X)0103m(2IO8ms)=5ms(2)发送时延为(Pbit/ao%/S)=Is;传播时延=KX)O103m(2108ms)=5ms从以上计算结果得出的结论是:若数据长度大且发送速率低,则在总时延中,发送时延往往大于传播时延;若数据长度短且发送速率高,则传播时延有可能是总时延中的主要成分。假设信号在媒体上的传播速率为2x108ms.媒体长度1分别为:(1)IoCm(网络接口卡)(2)100m(局域网)(3)100km(城域网)(4)5000km(广域网)试计算当数据率为1Mb/竦口1
21、0Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。答:媒体中正在传播的比特数即为传播时延带宽积。传播时延二信道长度/电磁波在信道上的传播速率;传播时延带宽积=传播时延X辘率;(I)IMb/s:传播时延=0l/(21O8)=51O1jtU=510,01106=51041Gb/s:比特数=5xl/XIXlO9=5io(2)1Mb/s:传播时延=IoO/(2xl08)=5x10-7比檄J=5xl-7i6=5xl/IGb/s:比特数=5x107X11()9=5IO2(3)1Mb/s:传播时延=105/(2x108)=5x10-4比特数=5xl(MXIXlo6=5x102IGb/s:比特数=5xl(h4xlX1
22、09=5x1()5(4)1Mb/s:传播时延=(5106)/(2108)=2.5x10,比特数=2.5x102x1xl6=5i()4IGbs:比特数=2.5xl0-2Nk)9=5x1()7长度为100字节的应用层数据交给运输层传送,需加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,再加上首部和尾部共18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据(即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销)。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字节的数据传输效率:100/(100+20+20
23、+18)=63.3%;数据长度为IOOO字节的数据传输效率:1000(1000+20+20+18)=94.5%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思想相似的日常生活。答:分层次的结构可以带来很多好处:(1)各层之间是独立的,某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的,而仅仅需要知道该层通过层间的接口(即界面)所提供的服务;(2)灵活性好,当某一层的具体实现方法更新时,只需要保证上下层的接口不变,便不会对邻层产生影响;(3)结构上可分隔开,各层都可以采用最合适的技术来实现;(4)易于实现和维护,这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理,因为整个系统已被分解
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