計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第一章習(xí)題解答

第一章 概述1-01 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶可以提供那些服務(wù)？答： 連通性和共享1-02 試簡(jiǎn)述分組交換的要點(diǎn)。答：采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信過(guò)程中動(dòng)態(tài)分配傳輸線路或信道帶寬的一種策略。它的工作機(jī)理是：首先將待發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)文劃分成若干個(gè)大小有限的短數(shù)據(jù)塊，在每個(gè)數(shù)據(jù)塊前面加上一些控制信息(即首部)，包括諸如數(shù)據(jù)收發(fā)的目的地址、源地址，數(shù)據(jù)塊的序號(hào)等，形成一個(gè)個(gè)分組，然后各分組在交換網(wǎng)內(nèi)采用“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制將數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端，到達(dá)目的端后再按照一定的方式方法進(jìn)行組裝成一個(gè)數(shù)據(jù)塊。分組交換網(wǎng)是由若干節(jié)點(diǎn)交換機(jī)和連接這些交換機(jī)的鏈路組成，每一結(jié)點(diǎn)就是一個(gè)小型計(jì)算機(jī)?；诜纸M交換的數(shù)據(jù)通信是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與人之間的通信，其通信過(guò)程需要定義嚴(yán)格的協(xié)議。分組交換網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)：1、高效。在分組傳輸?shù)倪^(guò)程中動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬。2、靈活。每個(gè)結(jié)點(diǎn)均有智能，可根據(jù)情況決定路由和對(duì)數(shù)據(jù)做必要的處理。3、迅速。以分組作為傳送單位，在每個(gè)結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)使用高速鏈路。4、可靠。完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式多路由的通信子網(wǎng)。電路交換相比，分組交換的不足之處是：授課：XXX 每一分組在經(jīng)過(guò)每一交換節(jié)點(diǎn)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定的傳輸延時(shí)，考慮到節(jié)點(diǎn)處理分組的能力和分組排隊(duì)等候處理的時(shí)間，以及每一分組經(jīng)過(guò)的路由可能不等同，使得每一分組的傳輸延時(shí)長(zhǎng)短不一。因此，它不適用于一些實(shí)時(shí)、連續(xù)的應(yīng)用場(chǎng)合，如電話話音、視頻圖像等數(shù)據(jù)的傳輸； 由于每一分組都額外附加一個(gè)頭信息，從而降低了攜帶用戶數(shù)據(jù)的通信容量； 分組交換網(wǎng)中的每一節(jié)點(diǎn)需要更多地參與對(duì)信息轉(zhuǎn)換的處理，如在發(fā)送端需要將長(zhǎng)報(bào)文劃分為若干段分組，在接收端必須按序?qū)⒚總€(gè)分組組裝起來(lái)，恢復(fù)出原報(bào)文數(shù)據(jù)等，從而降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?-03 試從多個(gè)方面比較電路交換、報(bào)文交換和分組交換的主要優(yōu)缺點(diǎn)。（教材1115）1-04 為什么說(shuō)因特網(wǎng)是自印刷術(shù)以來(lái)人類通信方面最大的變革？答： 融合其他通信網(wǎng)絡(luò)，在信息化過(guò)程中起核心作用，提供最好的連通性和信息共享，第一次提供了各種媒體形式的實(shí)時(shí)交互能力。1-05 因特網(wǎng)的發(fā)展大致分為哪幾個(gè)階段？請(qǐng)指出這幾個(gè)階段的主要特點(diǎn)。答：（1）從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)APPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展；TCP/IP協(xié)議的初步成型；授課：XXX（2）建成三級(jí)結(jié)構(gòu)的Internet；分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)；（3）形成多層次ISP結(jié)構(gòu)的Internet；ISP首次出現(xiàn)。1-06 簡(jiǎn)述因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定的幾個(gè)階段？答：（1）因特網(wǎng)草案(Internet Draft) 在這個(gè)階段還不是 RFC 文檔。（2）建議標(biāo)準(zhǔn)(Proposed Standard) 從這個(gè)階段開始就成為 RFC 文檔。（3）草案標(biāo)準(zhǔn)(Draft Standard)（4）因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(Internet Standard) 1-07小寫和大寫開頭的英文名字 internet 和Internet在意思上有何重要區(qū)別？答：（1） internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）：通用名詞，它泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)，協(xié)議無(wú)特指。 （2）Internet（因特網(wǎng)）：專用名詞，特指采用 TCP/IP 協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)1-08 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都有哪些類別？各種類別的網(wǎng)絡(luò)都有哪些特點(diǎn)？答：按范圍：（1）廣域網(wǎng)WAN：遠(yuǎn)程、高速、是Internet的核心網(wǎng)。 （2）城域網(wǎng)：城市范圍，鏈接多個(gè)局域網(wǎng)。 （3）局域網(wǎng)：校園、企業(yè)、機(jī)關(guān)、社區(qū)。授課：XXX （4）個(gè)域網(wǎng)PAN：個(gè)人電子設(shè)備按用戶：公用網(wǎng)：面向公共營(yíng)運(yùn)。專用網(wǎng)：面向特定機(jī)構(gòu)。1-09 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主干網(wǎng)和本地接入網(wǎng)的主要區(qū)別是什么？（參考資料11）答：主干網(wǎng)：提供遠(yuǎn)程覆蓋高速傳輸和路由器最優(yōu)化通信本地接入網(wǎng)：主要支持用戶的訪問(wèn)本地，實(shí)現(xiàn)散戶接入，速率低。1-10 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報(bào)文共x（bit）。從源點(diǎn)到終點(diǎn)共經(jīng)過(guò)k段鏈路，每段鏈路的傳播時(shí)延為d（s），數(shù)據(jù)率為b(b/s)。在電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為s(s)。在分組交換時(shí)分組長(zhǎng)度為p(bit)，且各結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)。問(wèn)在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電路交換的要?。浚ㄌ崾荆寒嬕幌虏輬D觀察k段鏈路共有幾個(gè)結(jié)點(diǎn)。）（參考資料17）答：線路交換時(shí)延：kd+x/b+s, 分組交換時(shí)延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)其中(k-1)*(p/b)表示K段傳輸中，有(k-1)次的儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)延遲，當(dāng)s>(k-1)*(p/b)時(shí)，電路交換的時(shí)延比分組交換的時(shí)延大，當(dāng)x>>p,相反。1-11 在上題的分組交換網(wǎng)中，設(shè)報(bào)文長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度分別為x和(p+h)(bit),其中p為分組的數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度，而h為每個(gè)分組所帶的控制信息固定長(zhǎng)度，與p的大小無(wú)關(guān)。通信的兩端共經(jīng)過(guò)k段鏈路。鏈路的數(shù)據(jù)率為b(b/s)，但傳播時(shí)延和結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)時(shí)間均可忽略不計(jì)。若打算使總的時(shí)延為最小，問(wèn)分組的數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度p應(yīng)取為多大？（提示：參考圖1-12的分組交換部分，觀察總的時(shí)延是由哪幾部分組成。）授課：XXX（參考資料17）答：總時(shí)延D表達(dá)式，分組交換時(shí)延為：D= kd+(x/p)*(p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b         D對(duì)p求導(dǎo)后，令其值等于0，求得p=(xh)/(k-1)0.51-12 因特網(wǎng)的兩大組成部分（邊緣部分與核心部分）的特點(diǎn)是什么？它們的工作方式各有什么特點(diǎn)？答：邊緣部分：由各主機(jī)構(gòu)成，用戶直接進(jìn)行信息處理和信息共享;低速連入核心網(wǎng)。核心部分：由各路由器連網(wǎng)，負(fù)責(zé)為邊緣部分提供高速遠(yuǎn)程分組交換。1-13 客戶服務(wù)器方式與對(duì)等通信方式的主要區(qū)別是什么？有沒(méi)有相同的地方？答：前者嚴(yán)格區(qū)分服務(wù)和被服務(wù)者，后者無(wú)此區(qū)別。后者實(shí)際上是前者的雙向應(yīng)用。1-14 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有哪些常用的性能指標(biāo)？答：速率，帶寬，吞吐量，時(shí)延，時(shí)延帶寬積，往返時(shí)間RTT，信道利用率1-15 假定網(wǎng)絡(luò)利用率達(dá)到了90%。試估計(jì)一下現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是它的最小值的多少倍？解：設(shè)網(wǎng)絡(luò)利用率為U。，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延為D，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延最小值為D0授課：XXXU=90%;D=D0/(1-U)->D/ D0=10現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是最小值的10倍1-16 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)有哪些非性能特征？非性能特征與性能特征有什么區(qū)別？答：非性能特征：費(fèi)用，質(zhì)量，標(biāo)準(zhǔn)化，可靠性，可擴(kuò)展性和可升級(jí)性，易于管理和維護(hù)。非性能特征：宏觀整體評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的外在表現(xiàn)。性能指標(biāo)：具體定量描述網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)性能。1-17 收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km(106米)，信號(hào)在媒體上的傳播速率為2×108m/s。試計(jì)算以下兩種情況的發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)延： （1） 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為107bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/s（105b/s）。（2） 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為103bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/s(109b/s)。從上面的計(jì)算中可以得到什么樣的結(jié)論？解：（1）發(fā)送時(shí)延：ts=107/105=100s傳播時(shí)延tp=106/(2×108)=0.005s（2）發(fā)送時(shí)延ts =103/109=1µs傳播時(shí)延：tp=106/(2×108)=0.005s結(jié)論：若數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大而發(fā)送速率低，則在總的時(shí)延中，發(fā)送時(shí)延往往大于傳播時(shí)延。但若數(shù)據(jù)長(zhǎng)度短而發(fā)送速率高，則傳播時(shí)延就可能是總時(shí)延中的主要成分。授課：XXX1-18 假設(shè)信號(hào)在媒體上的傳播速度為2×108m/s.媒體長(zhǎng)度L分別為：（1）10cm（網(wǎng)絡(luò)接口卡）（2）100m（局域網(wǎng)）（3）100km（城域網(wǎng)）（4）5000km（廣域網(wǎng)）試計(jì)算出當(dāng)數(shù)據(jù)率分別為1Mb/s和10Gb/s時(shí)在以上媒體中正在傳播的比特?cái)?shù)。解：（1）1Mb/s:傳播時(shí)延=0.1/(2×108)=5×10-10        比特?cái)?shù)=5×10-10×1×106=5×10-4       1Gb/s: 比特?cái)?shù)=5×10-10×1×109=5×10-1（2）1Mb/s: 傳播時(shí)延=100/(2×108)=5×10-7比特?cái)?shù)=5×10-7×1×106=5×10-11Gb/s: 比特?cái)?shù)=5×10-7×1×109=5×102(3) 1Mb/s: 傳播時(shí)延=100000/(2×108)=5×10-4比特?cái)?shù)=5×10-4×1×106=5×1021Gb/s: 比特?cái)?shù)=5×10-4×1×109=5×105(4)1Mb/s: 傳播時(shí)延=5000000/(2×108)=2.5×10-2比特?cái)?shù)=2.5×10-2×1×106=5×1041Gb/s: 比特?cái)?shù)=2.5×10-2×1×109=5×1071-19 長(zhǎng)度為100字節(jié)的應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給傳輸層傳送，需加上20字節(jié)的TCP首部。再交給網(wǎng)絡(luò)層傳送，需加上20字節(jié)的IP首部。最后交給數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)傳送，加上首部和尾部授課：XXX共18字節(jié)。試求數(shù)據(jù)的傳輸效率。數(shù)據(jù)的傳輸效率是指發(fā)送的應(yīng)用層數(shù)據(jù)除以所發(fā)送的總數(shù)據(jù)（即應(yīng)用數(shù)據(jù)加上各種首部和尾部的額外開銷）。若應(yīng)用層數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1000字節(jié)，數(shù)據(jù)的傳輸效率是多少？解：（1）100/（100+20+20+18）=63.3%   （2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%1-20 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為什么要采用分層次的結(jié)構(gòu)？試舉出一些與分層體系結(jié)構(gòu)的思想相似的日常生活。答：分層的好處：各層之間是獨(dú)立的。某一層可以使用其下一層提供的服務(wù)而不需要知道服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的。靈活性好。當(dāng)某一層發(fā)生變化時(shí)，只要其接口關(guān)系不變，則這層以上或以下的各層均不受影響。結(jié)構(gòu)上可分割開。各層可以采用最合適的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。 與分層體系結(jié)構(gòu)的思想相似的日常生活有郵政系統(tǒng)，物流系統(tǒng)。1-21 協(xié)議與服務(wù)有何區(qū)別？有何關(guān)系？答：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。由以下三個(gè)要素組成： 授課：XXX（1）語(yǔ)法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。（2）語(yǔ)義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。（3）同步：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)，而要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層提供服務(wù)。協(xié)議和服務(wù)的概念的區(qū)分： 1、協(xié)議的實(shí)現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見(jiàn)服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。2、協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則。但服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層通過(guò)層間接口向上層提供的。上層使用所提供的服務(wù)必須與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務(wù)原語(yǔ)1-22 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個(gè)要素是什么？各有什么含義？答：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。由以下三個(gè)要素組成： （1）語(yǔ)法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。（2）語(yǔ)義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。（3）同步：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。授課：XXX1-23 為什么一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須把各種不利的情況都考慮到？答：因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)協(xié)議如果不全面考慮不利情況，當(dāng)情況發(fā)生變化時(shí)，協(xié)議就會(huì)保持理想狀況，一直等下去！就如同兩個(gè)朋友在電話中約會(huì)好，下午3點(diǎn)在公園見(jiàn)面，并且約定不見(jiàn)不散。這個(gè)協(xié)議就是很不科學(xué)的，因?yàn)槿魏我环饺绻惺碌R了而來(lái)不了，就無(wú)法通知對(duì)方，而另一方就必須一直等下去。所以看一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是否能正確運(yùn)行，不能只看在正常情況下是否正確運(yùn)行，而且還必須非常仔細(xì)的檢查協(xié)議能否應(yīng)付各種異常情況。1-24  論述具有五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)，包括各層的主要功能。答：綜合OSI 和TCP/IP 的優(yōu)點(diǎn)，采用一種原理體系結(jié)構(gòu)。各層的主要功能：物理層： 物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流。（注意：傳遞信息的物理媒體，如雙絞線、同軸電纜、光纜等，是在物理層的下面，當(dāng)做第0 層。） 物理層還要確定連接電纜插頭的定義及連接法。數(shù)據(jù)鏈路層： 數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上無(wú)差錯(cuò)地傳送以幀（frame）為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。網(wǎng)絡(luò)層： 網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選擇合適的路由，使發(fā)送站的運(yùn)輸層所傳下來(lái)的分組能夠正確無(wú)誤地按照地址找到目的站，并交付給目的站的運(yùn)輸層。授課：XXX運(yùn)輸層： 運(yùn)輸層的任務(wù)是向上一層的進(jìn)行通信的兩個(gè)進(jìn)程之間提供一個(gè)可靠的端到端服務(wù)，使它們看不見(jiàn)運(yùn)輸層以下的數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)。應(yīng)用層： 應(yīng)用層直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。1-25      試舉出日常生活中有關(guān)“透明”這種名詞的例子。答：電視，計(jì)算機(jī)視窗操作系統(tǒng)、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品1-26 試解釋以下名詞：協(xié)議棧、實(shí)體、對(duì)等層、協(xié)議數(shù)據(jù)單元、服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)、客戶、服務(wù)器、客戶-服務(wù)器方式。    答：實(shí)體(entity) 表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。 協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。 客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程?？蛻羰欠?wù)的請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方?？蛻舴?wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。協(xié)議棧:指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采用分層模型后,每層的主要功能由對(duì)等層協(xié)議的運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn),因而每層可用一些主要協(xié)議來(lái)表征,幾個(gè)層次畫在一起很像一個(gè)棧的結(jié)構(gòu).對(duì)等層:在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中,通信雙方實(shí)現(xiàn)同樣功能的層.協(xié)議數(shù)據(jù)單元:對(duì)等層實(shí)體進(jìn)行信息交換的數(shù)據(jù)單位.服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn):在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互（即交換信息）的地方.服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP是一個(gè)抽象的概念,它實(shí)體上就是一個(gè)邏輯接口.授課：XXX1-27 試解釋everything over IP 和IP over everthing 的含義。答：TCP/IP協(xié)議可以為各式各樣的應(yīng)用提供服務(wù) （所謂的everything over ip）允許IP協(xié)議在各式各樣的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)上運(yùn)行（所謂的ip over everything） （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正，謝謝!） 授課：XXX