计算机通信理论——问题问答

╰半橙微兮° 2022-08-01 11:21 1056阅读 0赞

1-01 计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？  
　答：计算机网络的发展可分为以下四个阶段。  
　（1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。  
　 （2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。网络的共享采用 排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户段续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率， 非常适合突发式的计算机数据。  
　（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO提出了一个能使各 种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。这样，只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循 同一标准的其他任何系统进行通信。  
　（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。

1-02 试举出对网络协议的分层处理方法的优缺点。  
　　答：优点：  
　　（1）可使各层之间互相独立，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需知道服务是如何实现的。  
　　（2）灵活性好，当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响。  
　　（3）结构上可以分割开，各层可以采用最合适的技术来实现。  
　　（4）易于实现和维护。  
　　（5）能促进标准化工作。  
　　缺点：层次划分得过于严密，以致不能越层调用下层所提供的服务，降低了协议效率。

1-03 试讨论在广播式网络中对网络层的处理方法。讨论是否需要这一层？  
　　答：广播式网络是属于共享广播信道，不存在路由选择问题，可以不要网络层，但从OSI的观点，网络设备应连接到网络层的服务访问点，因此将服务访问点设置在高层协议与数据链路层中逻辑链路子层的交界面上，IEEE 802标准就是这样处理的。

1-04 试将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较。讨论其异同之处。  
　　答：（1）OSI和TCP/IP的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层。  
　　（2）OSI和TCP/IP的不同点：  
　　①OSI分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，而TCP/IP分四层：网络接口层、网间网层（IP）、传输层（TCP）和应用层。严格讲，TCP/IP网间网协议只包括下三层，应用程序不算TCP/IP的一部分。  
　　②OSI层次间存在严格的调用关系，两个（N）层实体的通信必须通过下一层（N-1）层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务（这种层次关系常被称为“等级”关系），因而减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。  
　　③OSI只考虑用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起，后来认识到互联网协议的重要性，才在网络层划出一个子层来完成互联作用。而TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将互联网协议IP作为TCP/IP的重要组成部分。  
　　④OSI开始偏重于面向连接的服务，后来才开始制定无连接的服务标准，而TCP/IP一开始就有面向连接和无连接服务，无连接服务的数据报对于互联网中的数据传送以及分组话音通信都是十分方便的。  
　 　⑤OSI与TCP/IP对可靠性的强调也不相同。对OSI的面向连接服务，数据链路层、网络层和运输层都要检测和处理错误，尤其在数据链路层采用校验、 确认和超时重传等措施提供可靠性，而且网络和运输层也有类似技术。而TCP/IP则不然，TCP/IP认为可靠性是端到端的问题，应由运输层来解决，因此 它允许单个的链路或机器丢失数据或数据出错，网络本身不进行错误恢复，丢失或出错数据的恢复在源主机和目的主机之间进行，由运输层完成。由于可靠性由主机 完成，增加了主机的负担。但是，当应用程序对可靠性要求不高时，甚至连主机也不必进行可靠性处理，在这种情况下，TCP/IP网的效率最高。  
　　⑥在两个体系结构中智能的位置也不相同。OSI网络层提供面向连接的服务，将寻径、流控、顺序控制、内部确认、可靠性带有智能性的问题，都纳入网络服务，留给末端主机的事就不多了。相反，TCP/IP则要求主机参与几乎所有网络服务，所以对入网的主机要求很高。  
　　⑦OSI开始未考虑网络管理问题，到后来才考虑这个问题，而TCP/IP有较好的网络管理。

1-05 计算机网络可从哪几个方面进行分类？  
　　答：计算机网络可以从不同的角度进行分类：  
　　（1）根据网络的交换功能分为电路交换、报文交换、分组交换和混合交换；  
　　（2）根据网络的拓扑结构可以分为星型网、树型网、总线网、环型网、网状网等；  
　　（3）根据网络的通信性能可以分为资源共享计算机网络、分布式计算机网络和远程通信网络；  
　　（4）根据网络的覆盖范围与规模可分为局域网、城域网和广域网；  
　　（5）根据网络的使用范围分为公用网和专用网。

1-06 计算机网络由哪几部分组成？  
　　答：一个计算机网络应当有三个主要的组成部分：  
　　（1）若干个主机，它们向各用户提供服务；  
　　（2）一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成；  
　　（3）一系列的协议，这些协议是为在主机之间或主机和子网之间的通信而用的。

1-07 占据两个山顶的蓝军与驻扎在这两个山之间的山谷的红军作战。其力量对比是：一个山顶上的蓝军打不过红军，但两个山顶的蓝军协同作战则可战胜红军。一个山顶 上的蓝军拟于次日正午向红军发起攻击。于是发送电文给另一山顶的友军。但通信线路很不好，电文出错或丢失的可能性较大。因此要求收到电文的友军必须送回一 个确认电文。但此确认电文也可能出错或丢失。试问能否设计出一种协议使得蓝军能够实现协同作战因而一定（即100%）取得胜利？  
　　答：不可能设计出这样的协议。最后一次传送的报文也需要确认，那么哪一个报文是最后的报文呢？注意：是要求100%可靠，而不是99.9999…%可靠。

1-08 面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？  
　　答：面向连接服务在数据交换之前必须先建立连接，保留下层的有关资源，数据交换结束后，应终止这个连接，释放所保留的资源。而对无连接服务，两个实体之间不建立连接就可以通信，在数据传输时动态地分配下层资源，不需要事先进行预保留。

1-09 协议与服务又何区别？有何关系？  
　　答：协议是水平的，服务是垂直的。

1-10 什么是计算机网络?计算机网络由哪些组成？  
　　答：（1）计算机网络就是计算机之间通过通信工具进行信息共享和能力共享。  
　　（2）计算机网络由计算机子网和通信子网组成。

1-11 计算机多用户系统和网络系统有什么异同点？  
　　答：计算机网络就是计算机之间通过通信工具进行信息共享和能力共享。计算机网络的 功能包括网络通信、资源管理、网络服务、网络管理和交互操作的能力。网络实现了分布在不同地理位置的计算机资源的信息交流和资源共享，计算机资源主要是指 计算机硬件、软件与数据，数据是信息的载体，网络用户可以在使用本地计算机资源的同时，通过联网访问远地联网计算机上的资源，甚至可以调用网络中的多台计 算机共同完成某项任务。然而，多用户系统指的是软件系统，它可以设定各位用户的使用权限，有条件地使多位用户使用同一计算机资源，还可利用网络系统进行信 息交流和资源共享。

1-12 什么是计算机网络的拓扑结构图？  
　　答：计算机网络的拓扑结构图是指利用拓扑学把网络中通信线路和站点(计算机或设备)连接起来的几何排列形式。

1-13 通信子网与资源子网分别由那些主要部分组成？其主要功能是什么？  
　　答：通信子网由传输线和交换单元两部分组成，其主要功能是把消息从一台主机传输到另一台主机。  
资源子网即是各种网络资源的集合，其主要功能是计算机的信息交流和资源共享。

1-14 计算机网络分成哪几种类型？试比较不同类型网络的特点。  
　　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。  
　　（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。

1-15 什么是网络体系结构？为什么要定义网络体系结构？  
　　答：计算机网络的体系结构就是为了不同的计算机之间互连和互操作提供相应的 规范和标准。首先必须解决数据传输问题，包括数据传输方式、数据传输中的误差与出错、传输网络的资源管理、通讯地址以及文件格式等问题。解决这些问题需要 互相通信的计算机之间以及计算机与通信网之间进行频繁的协商与调整。这些协商与调整以及信息的发送与接收可以用不同的方法设计与实现。计算机网络体系结构 中最重要的框架文件是国际标准化组织制订的计算机网络7层开放系统互连标准。其核心内容包含高、中、低三大层，高层面向网络应用，低层面向网络通信的各种 物理设备，而中间层则起信息转换、信息交换(或转接)和传输路径选择等作用，即路由选择核心。  
　　计算机网络是一个非常复杂的系统。它综合了当代 计算机技术和通信技术，又涉及其他应用领域的知识和技术。由不同厂家的软硬件系统、不同的通信网络以及各种外部辅助设备连接构成网络系统，高速可靠地进行 信息共享是计算机网络面临的主要难题，为了解决这个问题，人们必须为网络系统定义一个使不同的计算机、不同的通信系统和不同的应用能够互相连接(互连)和 互相操作(互操作)的开放式网络体系结构。互连意味着不同的计算机能够通过通信子网互相连接起来进行数据通信。互操作意味着不同的用户能够在连网的计算机 上，用相同的命令或相同的操作使用其他计算机中的资源与信息，如同使用本地的计算机系统中的资源与信息一样。

1-16 什么是网络协议？它在网络中的作用是什么？  
　　答：为了进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。主要由语 法、语义和同步(指事件实现中顺序的详细说明)。通信协议有层次特性，大多数的网络组织都按层或级的方式来组织，在下一层的基础上建立上一层，每一层的目 的都是向其上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。网络协议确定交换数据格式以及有关的同步问题。

1-17 什么是0SI参考模型？各层的主要功能是什么？  
　　答：计算机网络体系结构中最重要的框架文件是国际标准化组织制订的计算机网络 7层开放系统互连标准，即0SI参考模型。其核心内容包含高、中、低三大层，高层面向网络应用，低层面向网络通信的各种物理设备，而中间层则起信息转换、 信息交换(或转接)和传输路径选择等作用，即路由选择核心。该模型提出了用分层的方法实现计算机网络的互连与互操作功能。分层就是把一个复杂的问题划分为 不同的局部问题，并规定每一层必须完成的功能。分层将复杂的问题分解为多个相对简单的问题处理，并使得高层用户从具有相同功能的协议层开始进行互连。从而 使得系统变的开放。  
　　物理层：负责提供和维护物理线路，并检测处理争用冲突，提供端到端错误恢复和流控制以比特为单位进行传输。  
　　数据链路层：主要任务是加强物理传输原始比特的功能，以帧为单位进行传输。  
　　网络层：关系到子网的运行控制，其中一个关键问题是确定分组从源端到目的端的“路由选择“，以分组为单位进行传输。  
　　运输层：基本功能是从会话层接收数据，必要时把它分成较小的单元传递，并确保到达对方的各段信息正确无误。运输层也要决定向会话层服务，并最终向网络用户提供服务。  
　　会话层：进行高层通信控制，允许不同机器上的用户建立会话关系。表示层：完成某些特定功能。例如：解决数据格式的转换。  
　　表示层关心的是所传输的语法和语义，而表示层以下各层只关心可靠地传输比特流。  
　　应用层：提供与用户应用有关功能，包括网络浏览、电子邮件、不同类文件系统的文件传输、虚拟终端软件、过程作业输入、目录查询和其他各种通用的和专用的功能等。

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。

2-02 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：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，通信距离一般为几到十几公里。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：分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是 在一个包有一层绝缘的实心导线外，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 在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：以光纤作为载体，利用光的全反向原理传播光信号。其优点是直径小、重量轻；传输频带宽、通信容量大；抗雷电和电磁干扰性能好，无串音干扰，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）无线信道：分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，传输质量高，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。

2-03 基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？  
　　答：（1）将数字信号“1”或“0”直接用两种不同的电压表示，这种高电平和低电平不断交替的信号称为基带信号，而基带就是这种原始信号所占的基本频带。将基带信号直接送到线路上传输称为基带传输。基带传输要求信道有较宽的频带。  
　　（2）若将多路基带信号、音频信号和视频信号的频谱分别移到一条电缆的不同频段传输，这种传输方式称为宽带传输。宽带传输所传输的信号都是经过调制后的模拟信号。因此可用宽带传输系统实现文字、声音和图像的一体化传输。在宽带系统中，要用放大器增加传输距离。

2-04 有600MB（兆字节）的数据，需要从南京传送到北京。一种方法是将数据写到磁盘上，然后托人乘火车将这些磁盘捎去。另一种方法是用计算机通过长途电话线 路（设信息传送的速率是2.4Kb/s）传送此数据。试比较这两种方法的优劣。若信息传送速率为33.6Kb/s，其结果又如何？  
　　答：假定连续传送且不出错。若用2.4Kb/s速率，传600MB（=600×1048576×8=5033164800 bit）需要24.3天。若用33.6Kb/s速率传送，则需时间1.73天。比托人乘火车捎去要慢，且更贵。

2-05 56Kb/s的调制解调器是否突破了香农的信道极限传输速率？这种调制解调器的使用条件是什么？  
　　答：56Kb/s的调制解调 器主要用于用户与ISP的通信，这时从用户到ISP之间只需经过一次A/D转换，比两个用户之间使用的33.6Kb/s调制解调器的量化噪声要小，所以信 噪比进一步提高。虽然33.6Kb/s调制解调器的速率基本已达到香农的信道极限传输速率，但是56Kb/s的调制解调器的使用条件不同，它提高了信噪 比，它没有突破香农极限传输速率的公式。  
56Kb/s的调制解调器的使用条件是ISP也使用这种调制解调器（这里是为了进行数字信号不同编码之间 的转换，而不是数模转换），并且在ISP与电话交换机之间是数字信道。若ISP使用的只是33.6Kb/s调制解调器，则用户端的56Kb/s的调制解调 器会自动降低到与33.6Kb/s调制解调器相同的速率进行通信。

2-06 在介绍双绞线时，我们说：“在数字传输时，若传输速率为每秒几个兆比特，则传输距离可达几公里。”但目前我们使用调制解调器与ISP相连时，数据的传输速率最高只能达到56Kb/s，与每秒几个兆比特相距甚远。这是为什么？  
　 　答：“在数字传输时，若传输速率为每秒几个兆比特，则传输距离可达几公里。”这是指使用数字线路，其两端的设备并没有带宽的限制。当我们使用调制解调器 与ISP相连时，使用的是电话的用户线。这种用户线进入市话交换机处将带宽限制在3400Hz以下，与数字线路的带宽相差很大。

2-07 试比较模拟通信方式与数字通信方式的优缺点。  
　　答：在数据通信技术中，利用模拟通信信道，通过调制解调器传输模拟数据信号的方 法，称为宽带传输。利用数字通信信道直接传输数字数据信号的方法称为基带传输。宽带传输的优点是可以利用目前覆盖面最广、普遍应用的模拟语音通信信道。用 于语音通信的电话交换网技术成熟，造价较低，其缺点是数据传输速率较低，系统效率低。基带传输在基本不改变数字数据信号频带（即波形）情况下直接传输数字 信号，可以达到很高的传输速率，是目前积极发展与广泛应用的数据通信方式。

2-08 描述网桥如何被用于减少网络交通问题？

答：网桥以“混杂“方式操作，这意味着它在发送每个包时要查看其地址，网桥工作在0SI数据链路层的媒体访问控制（MAC）子层。网桥截获所有 网络“交通“，并检查它收到的每一个包，读出每个包的目的地址，由此确定是否将该包转发到下一个网络。如果该包的目标是一个本地结点，则网桥过滤掉源 LAN上的该包。因此网桥可以分割两个网络之间的通信量，有利于改善互连网络的性能。

2-09 什么网络条件可引起网络段被分隔断？  
　　答：当网络段出现问题，以及网络段包含有大量的交通时会从网络中隔离出来。

2-10 什么是多路复用器？  
　　答：在信道复用技术中，将来自多个输入线路的数据组合、调制成一路数据，并将此数据信号送上高容量的数据链路，使不同的计算机连接到相同的信道上，共享信道资源的设备是多路复用器。

2-11 比特率与波特率的区别是什么？  
　　答：波特率：每秒钟内离散信号事件的个数。  
　　比特率：每秒中的比特数。

2-12 在什么情况下，要安装多端口中继器？  
　　答：网络中继器能放大输入信号、重新定时并沿多条运行电缆重新生成该信号。一旦信号通过 电缆，重新定时，有助于避免产生冲突。多端口中继器接收数据包时，它要重新定时，包才能放置在扩展的网段上，如果中继器检测到个别网段有问题，例如：过量 冲突，它就停止传送将停止传输数据到该电缆段。多端口中继器上一个网段被隔开并不会影响到其他端口。一旦网络问题被解决，被隔开的网络还能在中继器上重 置，恢复传输。因此，在连接多个超出距离规范的用户时，可采用多端口中继器。

2-13 比较不同传输介质的性质与特点。  
　　答：1、双绞线：  
　　物理特性：双绞线由按规则螺旋结构排列的2根或4根绝缘线组成。一对线可以作为一条通信电路，各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。  
　 　传输特性：双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。使用双绞线通过调制解调器传输模拟数据信号时，数据传输速率目前单向可达56kb／s，双向达 33.6kb／s，24条音频通道总的数据传输速率可达230kb／s。使用双绞线发送数字数据信号，一般总的数据传输速率可达 2Mb／s。  
　　连通性：双绞线可用于点对点连接，也可用于多点连接。  
　　地理范围：双绞线用于远程中继线时，最大距离可达15公里；用于10 Mb/s  
　　局域网时，与集线器的距离最大为100米。  
　　抗干扰性：在低频传输时，其抗干扰能力相当于同轴电缆。在 10---100kHz时，其抗干扰能力低于同轴电缆。  
　　价格：双绞线的价格低于其他传输介质，并且安装、维护方便。  
　　2、同轴电缆：  
　　物理特性：同轴电缆也由两根导体组成，有粗细之分，它由套置单根内导体的空心圆柱体构成。内导体是实芯或者是绞的；外导体是整体的或纺织的。内导体用规则间距的绝缘环或硬的电媒体材料来固定，外导体用护套或屏蔽物包着。  
　　传输特性：50欧姆专用于数字传输，一般使用曼彻斯特编码，数据速率可达2Mb／s。CATV电缆可用于模拟和数字信号。对模拟信号，高达300--400MHz的频率是可能的。对数字信号，已能达到50Mb／s。  
　　连通性：同轴电缆可用于点对点连接，也可用于多点连接。  
　　地理范围：典型基带电缆的最大距离限于数公里，而宽带网络则可以延伸到数十公里的范围。  
　　抗干扰性：同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强，同轴电缆的抗干扰性取决于应用和实现。一般，对较高频率来说，它由于双绞线的抗干扰性。  
　　价格：安装质量好的同轴电缆的成本介于双绞线和光纤之间、维护方便。  
　　3、光纤：  
　　物理特性：光学纤维是一种直径细(2---125微米)的柔软、能传导光波的介质，能够传导光波的媒体。各种玻璃和塑料可用来制造光学纤维。光缆具有圆柱形的形状，由三个同心部分组成：纤芯、包层、护套。  
　　传输特性：光纤利用全内反射来传输经信号编码的光束。分多模和单模方式，多模的带宽为200MHz---3GHz/km；单模的带宽为 3GHz---50GHz/km。  
　　连通性：光纤最普通的使用是在点到点的链路上。  
　　地理范围：光纤信号衰减极小，它可以在6---8公里的距离内不使用中继器实现高速率数据传输。  
　　抗干扰性：不受电磁干扰和噪声扰性的影响。  
　　价格：目前光纤系统比双绞线系统和同轴电缆系统贵，但随着技术的进步，它的价格会下降以与其他媒体竞争。

3-01 数据链路（即逻辑链路）与链路（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 考察停止等待协议算法。在接收结点，当试行步骤（4）时，若将“否则转到（7）”改为“否则转到（8）”，将产生什么结果？  
　　答：“否则”是指发送方发送的帧的N(s)与接收方的状态变量V(R)不同，这表明发送方没有收到接收方发出的ACK，于是重传上次的帧。若“转到（8）”，则接收方要发送NAK，发送方继续重传上次的帧，一直这样下去。

3-03 信道速率为4Kb/s。采用停止等待协议。传播时延tp=20ms。确认帧长度和处理时间均可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%？  
　　答：由于忽略误比特率、确认帧长度和处理时间，所以停止等待协议中数据帧的应答帧的发送时间关系。  
　　假设帧长为L，信道速率（即数据传输速率）为S，则  
　　信道利用率  
　　根据题意要求 ，所以有 ，即 ，所以， bit，即帧长大于等于160bit才能使信道利用率至少达到50%。

3-04 试简述HDLC帧各字段的意义。HDLC用什么方法保证数据的透明传输？  
　　答：（1）HDLC帧的格式，信息字段（长度可变）为数据链路层的数据，它就是从网络层传下来的分组。在信息字段的两端是24bit的帧头和帧尾。  
 　　HDLC帧两端的标志字段用来界定一个帧的边界，地址字段是用来填写从站或应答站的地址信息，帧校验序列FCS用来对地址、控制和信息字段组成的比特流进行校验，控制字段最复杂，用来实现许多主要功能。  
　 　（2）采用零比特填充法来实现链路层的透明传输，即在两个标志字段之间不出现6个连续1。具体做法是在发送端，当一串比特流尚未加上标志字段时，先用硬 件扫描整个帧，只要发现5个连续的1，则在其后插入1个0，而在接收端先找到F字段以确定帧的边界，接着再对其中的比特流进行扫描，每当发现5个连续的 1，就将这5个连续1后的1个0删除，以还原成原来的比特流。

3-05 数据链路协议几乎总是把CRC放在尾部，而不是放在头部，为什么？  
　　答：CRC是在发送期间进行计算的。一旦把最后一位数据送 上外出线路，就立即把CRC编码附加在输出流的后面发出。如果把CRC放在帧的头部，那么就要在发送之前把整个帧先检查一遍来计算CRC。这样每个字节都 要处理两遍，第一遍是为了计算校验码，第二遍是为了发送。把CRC放在尾部就可以把处理时间减半。

4-01 试比较几种共享信道的方法的特点。  
　　答：共享广播信道采用基于信道的共享和基于排队的共享两种方法。信道共享可采用频分复用或时分复用，无论采用哪种技术都可以有固定分配和按需分配两种不同的方式。  
基于排队共享可以采用两种方式分配带宽：一种是随机接入，即允许各站自由发送数据。当发生冲突时，则通过一定的算法来解决冲突。另一种方法是设法形成一个分布式的逻辑队列或用令牌来协调各站发送数据。  
这 四种共享广播信道的方法：固定分配法实时性好，但信道利用率低；按需分配方法信道利用率高，但工作站必须增加一定的处理能力，而且信道忙时，一部分用户对 信道的申请可能被阻塞，再申请产生时延；随机接入的方法简单，工作站接入与安装方便，在低负载时，网络基本上没有时延，但发送时延不确定，重负载时，网络 的效率下降很多；分布式逻辑队列或令牌法，发送时延确定，可设优先级，能传送数字化的分组话音信号，重负载的性能好，但协议复杂。

4-02 在纯ALOHA协议中，若系统工作在G=0.5的状态，求信道为空闲的概率。  
　　答：对于纯ALOHA，在任一帧时内生成k帧的概率服从泊松分布。信道为空闲（即：生成0帧）的概率为e的-G次方=e的-0.5次方=0.6055。

4-03 10000个终端争用一条公用的时隙ALOHA信道。平均每个终端每小时发送帧18次，时隙长度为125us，试求信道负载G。  
　　答：每个终端每200（=3600/18）秒发送1次帧，总共有10000个终端，因此，总负载是200秒发10000次帧，平均每秒50次帧。每秒8000个时隙，所以平均每个时隙发送次数是G=50÷8000=1/160。

4-08 共有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。

4-09 局域网的主要特点是什么？为什么说局域网是一个通信网？

答：局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络。从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：  
　　①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。  
　　②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连网，如一座楼或集中的建筑群内。一般来说，局域网的覆盖范围约为10m～10km内或更大一些。  
　　③传输速率高。局域网的数据传输速率一般为1～100Mbps，能支持计算机之间的高速通信，所以时延较低。  
　　④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。  
　　⑤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低层协议简单。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，所以低层协议较简单。  
　　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与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，所以局域网面对的问题是多源、多目的的链路管理。由此引发出多种媒体访问控制技术。  
　　在OSI的体系结构中，一个通信子网只有最低的三层。而局域网的体系结构也只有OSI的下三层，没有第四层以上的层次。所以说局域网只是一种通信网。

4-10 IEEE 802局域网参考模型与OSI参考模型有何异同之处？  
　　答：局域网的体系结构与OSI的体系结构有很大的差异。它的体系结构只有OSI的下三层，而没有第四层以上的层次。即使是下三层，也由于局域网是共享广播信道，且产品的种类繁多，涉及到种种媒体访问方法，所以两者存在着明显的差别。  
　 　在局域网中，物理层负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务是描述传输媒体接口的一些特性。这与OSI参考模型的物理层相同。但由于局域网可以采 用多种传输媒体，各种媒体的差异很大，所以局域网中的物理层的处理过程更复杂。通常，大多数局域网的物理层分为两个子层：一个子层描述与传输媒体有关的物 理特性，另一子层描述与传输媒体无关的物理特性。  
　　在局域网中，数据链路层的主要作用是通过一些数据链路层协议，在不太可靠的传输信道上实现可 靠的数据传输，负责帧的传送与控制。这与OSI参考模型的数据链路层相同。但局域网中，由于各站共享网络公共信道，由此必须解决信道如何分配，如何避免或 解决信道争用，即数据链路层必须具有媒体访问控制功能。有由于局域网采用的拓扑结构与传输媒体多种多样，相应的媒体访问控制方法也有多种，因此在数据链路 功能中应该将与传输媒体有关的部分和无关的部分分开。这样，IEEE802局域网参考模型中的数据链路层划分为两个子层：媒体访问控制MAC子层和逻辑链 路控制LLC子层。  
　　在IEEE802局域网参考模型中没有网络层。这是因为局域网的拓扑结构非常简单，且各个站点共享传输信道，在任意两个结 点之间只有唯一的一条链路，不需要进行路由选择和流量控制，所以在局域网中不单独设置网络层。这与OSI参考模型是不同的。但从OSI的观点看，网络设备 应连接到网络层的服务访问点SAP上。因此，在局域网中虽不设置网络层，但将网络层的服务访问点SAP设在LLC子层与高层协议的交界面上。  
　　 从上面的分析可知，局域网的参考模型只相当于OSI参考模型的最低两层，且两者的物理层和数据链路层之间也有很大差别。在IEEE802系列标准中各个子 标准的物理层和媒体访问控制MAC子层是有区别的，而逻辑链路控制LLC子层是相同的，也就是说，LLC子层实际上是高层协议与任何一种MAC子层之间的 标准接口。

4-12 数据率为10Mb/s的以太网的码元传输速率是多少？  
　　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。

4-13 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÷200000=5×，即5us，来回路程传播时间为10us。为了能够按照CSMA/CD工作，最小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：  
 10x10的-6次方/1x10的-9次方 = 10000，因此，最短帧是10000 位或 1250 字节长。

4-14 什么是局域网？有什么特点？  
　　答：1、局域网是一个通信系统，它允许很多彼此独立的计算机在适当的区域内、以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信系统。  
　　2、局域网的特点：  
　　（1）、覆盖一个小的地理范围，约为几公里的地理范围，为一个单位所拥有，地理范围和站点数目均有限，所有的站点共享较高的总带宽，即较高的数据传输速率；  
　　（2）、局域网是一种通信网络，具有较小的时延和较低的误码率，数据（比特）从一个被连通的设备传送到另一个被连通的设备范围；  
　　（3）、各站点之间形成平等关系而不是主从关系；  
　　（4）、能进行广播或多播(又称为组播)。

4-15 简要说明常用的IEEE802.3和IEEE802.5局域网协议体系结构。  
　　答：IEEE802.3：该标准定义了以太网发 展起来的网络，以及数据链路层的LLC和MAC(介质访问控制子层)，完成网络层的很多功能，主要负责将“差错“的实际传输信道变换成对上层是可靠的传输 信道，具有介质访问控制功能，并提供多种介质访问控制方法。MAC子层使用了一种叫做载波侦听多路访问/碰撞检测(CSMA/CD)的竞争访问技术。这个 技术通过让每个设备监听网络以确定它是否空闲来降低冲突的影响范围，企图传递数据的设备只有等网络空闲时才能传递。这样减少了冲突，但并没有消除冲突，因 为信号在网络中传播需要时间，设备传输数据时，也要继续侦听，所以它能检测冲突的即将发生。冲突发生时，所有的设备都停止传送，并发出一?quot;拥塞 “信号，通知所有冲突的站点。每个设备在重新传递前，都需要等待一段时间。这些安全措施的结合使用，明显地降低了网络冲突，但对于最繁忙的网络却不那么有 效。以太网的体系结构是基于CSMA/CD访问方法。  
　　IEEE802.5：该标准定义了令牌网使用令牌的传递结构，以及数据链路层的LLC和 MAC(介质访问控制子层)，完成网络层的很多功能，主要负责将“差错“的实际传输信道变换成对上层是可靠的传输信道，具有介质访问控制功能，并提供介质 访问控制方法。MAC使用令牌帧访问技术，令牌网的物理拓扑是环型的，使用逻辑环逐站传递令牌，每个节点都必须连接到一个集线器，它称为多路访问单元 MAU。令牌网的每一站通过电缆与干线耦合器相连，干线耦合器又称为转发器，有发送和收听两种方式，每个站点不处于发送数据的状态，就处于收听状态。令牌 实际上是一种特殊的帧，平时不停地在环路上流动，当一个站有数据要发送时，必须先截获令牌，干线耦合器一旦发现环路输入的比特流中出现令牌时，首先将令牌 的独特标志转变为帧的标志 （即称为截获），接着就将本站的干线耦合器置为发送方式，并将发送缓冲区的数据从干线耦合器的环路输出端发送出去。令牌网的体系结构是基于令牌的访问方 法。

4-16 IEEE802局域网参考模型与0SI参考模型有何异同之处？为什么 IEEE802标准得到了广泛应用？  
　　答：0SI体系结 构指7层开放式互连标准参考模型，0SI模型基于国际标准化组织的建议，作为各层使用国际标准化协议的第一步发展起来的。这一模型被称作IS0 0SI开放系统互连参考模型，它是关于如何把相互开放的系统连接起来的。须注意0SI模型本身不是网络体系结构的全部内容，因为它并没有确切描述用于各层 的协议和服务，它仅仅说明每层应该做什么。IS0已经为各层制定了标准，但它们并不是参考模型的一部分，而是作为独立的国际标准公布的。  
IEEE802 是国际电子与电气工程师协会发布的关于办公自动化和轻工业局域网体系结构的一系列标准文件，该标准基本上对应于0SI模型的物理层和数据链路层，这个标准 使网络的物理连接和访问方法规范化，已被IS0陆续接收为标准。因此，IEEE802标准得到了广泛的应用。

4-17 简述Ethernet和Token-Ring这两种局域网工作原理。  
　　答：以太网MAC子层使用了一种叫做载波侦听多路访问/ 碰撞检测 (CSMA/CD)的竞争访问技术。这个技术通过让每个设备监听网络以确定它是否空闲来降低冲突的影响范围，企图传递数据的设备只有等网络空闲时才能传 递。这样减少了冲突，但并没有消除冲突，因为信号在网络中传播需要时间，设备传输数据时，也要继续侦听，所以它能检测冲突的即将发生。冲突发生时，所有的 设备都停止传送，并发出一个“拥塞“信号，通知所有冲突的站点。每个设备在重新传递前，都需要等待一段时间。这些安全措施的结合使用，明显地降低了网络冲 突，但对于最繁忙的网络却不那么有效。以太网的体系结构是基于CSMA/CD访问方法。  
令牌网的MAC子层使用令牌帧访问技术，令牌网的物理拓扑 是环型的，使用逻辑环逐站传递令牌，每个节点都必须连接到一个集线器，它称为多路访问单元MAU。令牌网的每一站通过电缆与干线耦合器相连，干线耦合器又 称为转发器，有发送和收听两种方式，每个站点不处于发送数据的状态，就处于收听状态。令牌实际上是一种特殊的帧，平时不停地在环路上流动，当一个站有数据 要发送时，必须先截获令牌，干线耦合器一旦发现环路输入的比特流中出现令牌时，首先将令牌的独特标志转变为帧的标志（即称为截获），接着就将本站的干线耦 合器置为发送方式，并将发送缓冲区的数据从干线耦合器的环路输出端发送出去。令牌网的体系结构是基于令牌的访问方法。

4-18 与同轴电缆相比，采用双绞线有什么优点？  
　　答：双绞线的价格低于同轴电缆，并且安装、维护方便。

4-19 什么是对等网？如何连接？

答：每台计算机的地位平等，都允许使用其他计算机内部的资源，这种网就称之为对等局域网，简称对等网。  
　　连接方法：首先在每台计算机 中安装同样接口的网卡，通过网线和HUB把每台计算机连接起来，安装好后，启动计算机，安装网卡驱动程序，并在Windows95/98的“控制面板／网 络“下安装“IPX／SPX兼容?quot;和“NetBEUI协议“，并点击“文件及打印共享“按钮，选中“允许其他用户访问我的文件“和“允许其他计 算机使用我的打印机“两个选项，再选择相关需要共享的资源以及登录方式，就可实现对等网。

5-03 试简述分组交换的要点。  
　　答：在分组交换网络中，数据以短的分组形式传送。典型的分组长度的上限是1000个字节（或 称八位组）。如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。每个分组包含用户数据的一部分（或一个短的报文的全部）加上一些控制信 息。控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后传递给下一结点。分组交换网 的主要优点：  
　　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。

5-04 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：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。  
　　优点：  
　　①由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。  
　　②通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。  
　　③双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。  
　　④电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。  
　　⑤电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。  
　　缺点：  
　　①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。  
　　②电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。  
　　③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：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点：  
　　优点：  
　　①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。  
　 　②由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输 路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。 这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d.允 许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。  
　　③通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。  
　　缺点：  
　　①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。  
　　②报文交换只适用于数字信号。  
　 　③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有 较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。  
　　（3）分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点：  
　　优点：  
　 　①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时 间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。  
　　②简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。  
　　③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。  
　　④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。  
　　缺点：  
　　①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。  
　　②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。  
　　③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。  
　 　总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合 适。从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

5-05 试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。  
　　答：（1）在传输方式上，虚电路服务在源、目的主机通信之前，应先建立 一条虚电路，然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。而数据报服务，网络层从运输层接收报文，将其装上报头（源、目的地址等信息）后，作为一个独立的 信息单位传送，不需建立和释放连接，目标结点收到数据后也不需发送确认，因而是一种开销较小的通信方式。但发方不能确切地知道对方是否准备好接收，是否正 在忙碌，因而数据报服务的可靠性不是很高。  
　　（2）关于全网地址：虚电路服务仅在源主机发出呼叫分组中需要填上源和目的主机的全网地址，在数据 传输阶段，都只需填上虚电路号。而数据报服务，由于每个数据报都单独传送，因此，在每个数据报中都必须具有源和目的主机的全网地址，以便网络结点根据所带 地址向目的主机转发，这对频繁的人—机交互通信每次都附上源、目的主机的全网地址不仅累赘，也降低了信道利用率。  
　　（3）关于路由选择：虚电路 服务沿途各结点只在呼叫请求分组在网中传输时，进行路径选择，以后便不需要了。可是在数据报服务时，每个数据每经过一个网络结点都要进行一次路由选择。当 有一个很长的报文需要传输时，必须先把它分成若干个具有定长的分组，若采用数据报服务，势必增加网络开销。  
　　（4）关于分组顺序：对虚电路服 务，由于从源主机发出的所有分组都是通过事先建立好的一条虚电路进行传输，所以能保证分组按发送顺序到达目的主机。但是，当把一份长报文分成若干个短的数 据报时，由于它们被独立传送，可能各自通过不同的路径到达目的主机，因而数据报服务不能保证这些数据报按序列到达目的主机。  
　　（5）可靠性与适 应性：虚电路服务在通信之前双方已进行过连接，而且每发完一定数量的分组后，对方也都给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高。但是，当传输途中的 某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区，而另选其他路径，把数据传至目的地，而虚电路服务则必须重新建立虚电路才能进行通信。因此， 数据报服务的适应性比虚电路服务强。  
　　（6）关于平衡网络流量：数据报在传输过程中，中继结点可为数据报选择一条流量较小的路由，而避开流量较 高的路由，因此数据报服务既平衡网络中的信息流量，又可使数据报得以更迅速地传输。而在虚电路服务中，一旦虚电路建立后，中继结点是不能根据流量情况来改 变分组的传送路径的。  
　　综上所述，虚电路服务适用于交互作用，不仅及时、传输较为可靠，而且网络开销小。数据报服务5-06 设有一通信子网。若使用虚电路，则每一分组必须有3字节的分组首部，而每个网络结点必须为虚电路保留8字节的存储空间来识别虚电路。但若使用数据报，则每 个分组要有15字节的分组首部，而结点就不需要保留路由表的存储空间。设每段链路每传1兆字节需0.01元，购买结点存储器的费用为每字节0.01元，而 存储器的寿命为2年工作时间（每周工作40小时）。假定一条虚电路的每次平均使用时间为1000秒，而在此时间内发送200分组，每个分组平均要经过4段 链路。试问：采用哪种方案（虚电路或数据报）更为经济？相差多少？  
　　答：4段链路意味着涉及5个路由器。虚电路实现需要在1000秒内固定分配 5×8=40字节的存储器。数据报实现需要比虚电路实现多传送的头信息的容量等于（15－3）×4×200=9600字节·链路。现在的问题就成了 40000字节·秒的存储器对比9600字节·链路的电路容量。如果存储器的使用期是两年，即3600×40×52×2≈1.5×107字节·秒的代价为 1÷（1.5×107）=6.7×10-8分，那么40000字节·秒的代价约等于2.7毫分。另一方面，1个字节·链路代价是10-6分，9600个字 节·链路的代价为10-6×9600=9.6×10-3分，即9.6毫分。显然，对于这样的参数，虚电路的实现要便宜一些。9.6－2.7=6.9毫分， 即在这1000秒的时间内便宜大约6.9毫分。

适用于传输单个分组构成的、不具交互作用的信息以及对传输要求不高的场合。

5-06 设有一通信子网。若使用虚电路，则每一分组必须有3字节的分组首部，而每个网络结点必须为虚电路保留8字节的存储空间来识别虚电路。但若使用数据报，则每 个分组要有15字节的分组首部，而结点就不需要保留路由表的存储空间。设每段链路每传1兆字节需0.01元，购买结点存储器的费用为每字节0.01元，而 存储器的寿命为2年工作时间（每周工作40小时）。假定一条虚电路的每次平均使用时间为1000秒，而在此时间内发送200分组，每个分组平均要经过4段 链路。试问：采用哪种方案（虚电路或数据报）更为经济？相差多少？  
　　答：4段链路意味着涉及5个路由器。虚电路实现需要在1000秒内固定分配 5×8=40字节的存储器。数据报实现需要比虚电路实现多传送的头信息的容量等于（15－3）×4×200=9600字节·链路。现在的问题就成了 40000字节·秒的存储器对比9600字节·链路的电路容量。如果存储器的使用期是两年，即3600×40×52×2≈1.5×107字节·秒的代价为 1÷（1.5×107）=6.7×10-8分，那么40000字节·秒的代价约等于2.7毫分。另一方面，1个字节·链路代价是10-6分，9600个字 节·链路的代价为10-6×9600=9.6×10-3分，即9.6毫分。显然，对于这样的参数，虚电路的实现要便宜一些。9.6－2.7=6.9毫分， 即在这1000秒的时间内便宜大约6.9毫分。

5-07 假定通信子网中所有结点的处理机和计算机均正常工作，所有的软件也正确无误。试问一个分组是否可能被投送到错误的目的结点（不管这个概率有多小）？  
　　如果一个网络中所有链路的数据链路层协议都能正确工作，试问从源结点到目的结点之间的端到端通信是否一定也是可靠的？  
　 　答：（1）有可能。大的突发噪声可能破坏分组。使用k位的检验和，差错仍然有2-k的概率被漏检。如果分组的目的地址段或虚电路号码被改变，分组将会被 投递到错误的目的地，并可能被接收为正确的分组。换句话说，偶然的突发噪声可能把送往一个目的地的完全合法的分组改变成送往另一个目的地的也是完全合法的 分组。  
　　（2）端到端的通信不一定可靠。端到端的通信不仅与数据链路层有关，还与网络层有关，尽管链路层协议能正确工作，但不能保证网络层协议正常工作，即通信子网是否可靠。

5-12 X.25的主要协议内容是什么？它的特点是什么？  
　　答：X.25是一个对公用分组交换网接口的规格说明。网络内部由各个网络自 己决定。“X.25网“仅说明该网络与网络外部数据终端设备的接口应遵循X.25标准。X.25是以虚电路服务为基础的。X.25接口分为3个层次，最下 层的物理层接口标准采用X.21建议书，使用最多的就是RS-232标准。第二层是数据链路层采用的接口标准，是平衡型链路接入LAPB，它是HDLC的 1个子集。第三层是分组层，DTE与DTC之间可以建立多条逻辑信道（0---4095），1个DTE可以在网上同时建立多个虚电路进行通信。  
　　X.25分组交换数据网特点是可实现多方通信，大大提高线路利用率，信息传递安全、可靠、传输率高，通过申请账号、标识（NUI），可实现全国漫游，提供速率从2400b/s至64kb/s。

6-02 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：在首部中的错误比在数据中的错 误更严重。例如，一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。许多主机并不检查投递给它们的分组是否确实是要投递给它们的。它们假定网络从来不会把本来 是要前往另一主机的分组投递给它们。有的时候数据不参与检验和的计算，因为这样做代价大，上层协议通常也做这种检验工作，从而引起重复和多余。因此，这样 作可以加快分组的转发，但是数据部分出现差错时不能及早发现。

6-03 一个3200bit长的TCP报文传到IP层，加上160bit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1200bit。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：进入本机IP层时报文长度为3200+160=3360bit；  
　　经过两个局域网的网络层，又加上两个头部信息，此时长度共有3360+160＋160=3680bit；  
　　在第二个局域网，报文要进行分片，已知最长数据帧的数据部分只有1200bit，所以共分成4片，故第二个局域网向上传送3840bit。

6-04 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多台机器，分布在16个不同的地点。如选用子网掩码255.255.255.0，试给每一个地点分配一个子网号码，并算出每个地点主机号码的最小值或最大值。  
　　答：每个地点主机号码的最小值为1，最大值为254。

6-05 某个IP地址的十六进制表示是C22F1481，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？  
　　答：用点分十进制表示，该IP地址是194.47.20.129，为C类地址。

6-06 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？  
　　答：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。数据链路层协议是象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。

6-07 ARP和RARP都是将地址从一个空间映射到另一个空间。在这个意义上讲，它们是相似的。然而ARP和RARP在实现方面却有一点很不相同。请指出这个不同点。  
　　答：在RARP的实现中有一个RARP服务器负责回答查询请求。在ARP的实现中没有这样的服务器，主机自己回答ARP查询。

6-08 在因特网上的一个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？  
　　答：对于一 个B类网络，高端16位形成网络号，低端16位是子网或主机域。在子网掩码的低端16位中，最高有效4位是1111，因此剩下12位（第3字节低4位和第 4字节）用于主机号。因此，存在4096个主机地址，但由于全0和全1是特别地址，因此最大主机数目应该是4094。

6-09 在IPv4首部中有一个“协议”字段，但在IPv6的固定首部中却没有。这是为什么？  
　　答：设置协议字段的目的是要告诉目的地主机把IP分组交给哪一个协议处理程序。中途的路由器并不需要这一信息，因此不必把它放在主头中。实际上，这个信息存在主头中，但被伪装了。最后一个（扩展）头的下一个头段就用于这一目的。

6-10 当使用IPv6时，是否ARP协议需要改变？如果需要改变，那么应当概念性的改变还是技术性的改变？  
　　答：从概念上讲，不需要改变。在技术上，由于被请求的IP地址现在变大了，因此需要比较大的域（也称段）。

6-11 IPv6使用16字节地址空间。设每隔1微微秒就分配出100万个地址。试计算大约要用多少年才能将IP地址空间全部用完。可以和宇宙的年龄（大约有100亿年）进行比较。  
　 　答：使用16个字节，总的地址数为2128或3.4×1038。如果我们以每10-12秒106，亦即每秒1018的速率分配它们，这些地址将持续 3.4×1020s，即大约1013年的时间。这个数字是宇宙年龄的1000倍。当然，地址空间不是扁平的，因此它们的分配是非线性的，但这个计算结果表 明，即使分配方案，即使分配方案的效率为千分之一，这么多地址也永远都不会用完。

作者： [Leo Chin][]

出处： [http://www.cnblogs.com/hnrainll/][Leo Chin]

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