习题讲解4-9课件

计算机网络习题课四月三日第四章习题1、了解下你周围的网络连线，它们使用了哪些介质？一般是双绞线；光纤。2、何种介质可用于需要经过大型电机的通信场合？屏蔽双绞线：由一根屏蔽层围绕的双绞线组成。用于防止电磁辐射。同轴电缆：有屏蔽层。光纤：不会干扰也不会被干扰。第五章1、什么是RS-232？RS-232有什么特点？RS-232是用于计算机与调制解调器、键盘或终端之类设备之间传输字符的串行接口的一种标准。特点：它要求发送器在传输字符各位之前先传输额外一位的0（起始位），在每个字符之后有一位1（终止位）。2、画出一个字的bit以ASCII形式在RS-232上传输的波型图。空闲开始0100011停止开始1001011停止开始0010111停止空闲1：-150：+15空闲：-15开始：+15停止：-15说明：以上为标注i为idle；s为startbit，t为stopbit。Bit:电脑数据量的最小单位。Byte：文件系统的单位，通常用多少字节来表示存储器的存储容量。指一小组相邻的二进制数码。1Byte=8bitsWord（字）：计算机中一串数码作为一个整体来处理或运算，称为一个计算机字，即字。字通常分为若干个字节。计算机每个字所包含的位数称为字长，如32位，64位。3.当两个人保持通话时，他们的通话是用单工、半双工还是全双工进行传输？全双工传输同一时刻，双方都能讲话，而且都能听见，能不能被对方听懂或听清是另一回事。5、假定用9600波特率的RS-232方式发送了10000个7位字符，则传输需要多少时间？（每个字符都有一个起始位和一个终止位）波特率：每秒钟硬件产生的电信号变化次数。对于RS-232来说，就等于每秒钟传输的位数。10000*（7+2）/9600=9.375s1、什么是调制与解调？调制与解调有哪些基本方法？答：调制是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号，从而适宜在信道中传输。 解调是在接收端将已调信号恢复成原始基带信号的过程，它是调制的逆过程。 调制技术包括调幅、调频与调相。 解调技术包括解调幅、解调频与解相位移动调制。第六章习题

2、载波复用技术有哪几种？各有什么特点？ 频分多路复用、波分多路复用、时分多路复用、码分多路复用。 频分多路复用(FDM)特点：允许在多个信道上同时通信，每个信道对应于电磁辐射的一个单独频段。 波分多路复用(WDM)特点：是一种特殊形式的频分复用,在光纤上发送不同频率（波长）的光。

时分多路复用(TDM)特点：在共享介质上一次发送一个数据项。同步TDM系统发送数据项时，各项之间没有间隔，通常采用轮流选择方式。在轮到该发送的发送器未准备好发送数据项时，统计TDM系统会跳过此发送器，从而避免空闲时隙。 码分多路复用(CDM)特点：采用编码的方法使得多个发送端同时发送而不会互相干扰。CDM的主要在于具有较低时延的可伸缩性能力。

3、考虑用频率为4000Hz的正弦波进行调幅，问：每秒能够编码多少bit?为什么？ 4000bit。因为调频与调幅技术每发送一个信号位都需要至少一个载波周期。一般是一个载波周期发送1bit信息，所以每秒能够编码4000bit。

4、为什么同一个地区的各无线电台使用的载波频率是唯一的？ 无线电台一般使用调频广播，调频广播调整的是载波的频率。在同一地区内，各台或各套节目都有指定的载波频率，接收者根据不同的载波频率来接收不同的节目。倘若使用的载波频率一样，就会产生相应的干扰，因此，在同一个地区的各无线电台使用的载波频率唯一。 答：（1）使用频分多路复用技术，让每个数据源使用一个独立的频率范围。（2）可以采用同步时分多路复用方式，数据项是以轮流的方式发送，即发送器先发送从数据源1过来的数据项，再发送从数据源2过来的数据项，依次往下。2. 设发送的数据是字符串“HelloNetwork!”，分别计算并提供演算过程：a)按8位分组，按组计算奇偶校验码；CharBits1~8ParityCharNumBigEndianOddEvenH720100100001e1010110010101l1080110110001l1080110110001o1110110111101SPACE320010000010N780100111001e1010110010101t1160111010001w1190111011101o1110110111101r1140111001001k1070110101110!330010000101b)计算Internet校验和。（提示：按16位分组，采用大端序）（提示：ASCII码可通过查表，或强制类型转换编程获得。）WordChecksum65486c6c0000d1b4206f0000f223654e77740001cee5726f216b000262bfSUM000062c1NOT9d3e最终答案为：9d3e，回答3e9d也是可以的。b) 最终发送的数据是什么？最终发送的数据101110011。c) 在整个过程传输中，最后一位发生错误（若该位为0，则突变为1；若该位为1，则突变为0），接收端能否发现？可以，101110011除以1001余数为0，101110010余数为1，可以发现。d) 请举例说明发生何种错误，无法使接收端发现？错误的位应尽量少。（提示：最后一小题可以考虑编程实现。）“同余”的错误，如001010011、101100001等。4. 计算下面的海明距离:(0000,0001),(0101,0001),(1111,1001),and(0001,1110).距离分别为：1,1,2,4。第七章习题

1、假设两台计算机轮流在一个64000bps的共享信道上以时分多路复用的方式发送1000字节的包。如果在一台计算机停止发送到另一台计算机开始发送之间需要100微秒，那么两台计算机都传输一个1MB的数据文件共需多少时间？2、在上题中，计算如果两台计算机串行传输需要多少时间。（假设同一台计算机发送的两个包之间至少有5微秒的延时。）解：每台计算机传输数据所用的时间为(1049-1)*5*0.000001s+1049*0.125s=131.13024s间隔时间为100*0.000001s=0.0001s总共需要的时间为131.13024s*2+0.0001s=262.26058s3、假设在一个面向字符流传输中有硬件故障，把所有传输的比特设置为0，校验位能不能捕获这个问题，为什么？ 答：不一定。将所有传输比特都设置为0，即00000000。如果是用偶校验，那么校验位被置为0，这时就不能检查出问题。如果是奇校验，那么校验位被置为0，但数据中并没有奇数位1，可以检查出问题。4.误差有时会导致一种情形，其中一个网络上的两个站被分配了相同的硬件地址。谁负责为使用网络上的这样的错误：配置地址？动态地址？静态地址？答案：配置地址。5.通过Omnipeek软件观察，访问外网时的目的MAC地址是否一致？并解释该现象（为何一致或为何不一致）？（提示：在Filter选项只选http可以只监测HTTP流，打开网页浏览器，访问多个不同网站，观察数据结果。Omnipeek下载地址见课件。鼓励同学查阅资料、相互讨论。）答：一致，因为局域网内的机器访问局域网外的机器，源地址为本机MAC地址，目标地址为局域网路由器的MAC地址。3月11日1.在大多数技术里，发送站点能选择帧内的数据量，但是帧头部是固定大小的。分别计算在最大与最小的以太网帧里头部的位数占整个帧的位数的百分比。答：最小：(6+6+2)/(8+6+6+2+46+4)*100%=19.4%；最大：(6+6+2)/(8+6+6+2+1500+4)*100%=0.917%2.简述广播和多播的技术原理和特点。广播：当一个应用正在广播数据时，网络上的计算机都可以接收到一个副本。要实现这种功能，需要一种让所有站点接收并处理帧副本的机制。具体为：计算机中的网络接口硬件复制共享网络上每一帧的副本。如果帧内的目标地址是保留的广播地址或与计算机的物理地址匹配，那么接口接收这一帧并把副本传给操作系统。这样，当帧按广播地址发送时，网络上的每台计算机都能接收到一个副本。组播通过保留一些地址专门用于组播来扩展编址方案，并且它也对网络接口进行扩展，使之能识别这些附加的组播地址。当计算机启动时，接口只能识别本身的地址和广播地址。如果一个应用程序希望接收组播帧，它必须告诉网络接口使用哪个组播地址。接口将这个地址加到它所能识别的地址集合中，并开始接受发送到那个地址的帧。3.简单描述以太网的帧格式。以太网定义的帧共有7个字段：1、前同步码。这个字段有7个字节（56比特）的交替出现的0和1，其作用就是提醒接收系统有帧到来，以及使到来的帧与计时器同步。2、帧首定界符（SFD）。这里用1字节（）作为标志，并指出帧的开始。3、目的地址。6字节的目的物理地址。4、源地址。6字节的源物理地址。5、类型。这个字段定义了封装在帧中的数据类型。6、数据。这个字段包含从上层来的数据。数据长度必须在46到1500字节之间。如果上层协议产生的数据长度小于46字节，则应将其填补到46字节。若数据长度超过1500字节，上层就必须将其进行分片。7、循环冗余检验（CRC)。这是一个4字节的字段用作差错检测，它使用CRC-32。4.局域网有哪几种拓扑结构，各有什么特点？分别举出一种有代表性的网络。答：星形拓扑、环状拓扑、总线型。星型拓扑特点：（1）网络结构简单，便于管理（集中式）；（2）每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低；（3）处理机负载重（需处理所有的服务），因为任何两台入网机之间交换信息，都必须通过中心处理机；（4）入网主机故障不影响整个网络的正常工作，中心处理机的故障将导致网络的瘫痪。代表性网络：异步传输模式（AsynchronousTransferMode，ATM）环状拓扑：（1）实时性较好（信息在网中传输的最大时间固定）；（2）每个结点只与相邻两个结点有物理链路；（3）传输控制机制比较简单；（4）某个结点的故障将导致物理瘫痪；（5）单个环网的结点数有限。代表性网络：IBM令牌环，光纤分布数据互连（FiberDistributedDataInterconnect，FDDI）。总线拓扑：（1）多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高；（2）同一时刻只能由两台计算机通信；（3）某个结点的故障不影响网络的工作；（4）网络的延伸距离有限，结点数有限。代表性网络：LocalTalk5.简述以太网的工作原理。以太网是总线网络，多台计算机共享单一的传输介质，采用载波侦听多路存取（CSMA）机制。发送计算机传输调制过的载波，载波从发送计算机向电缆的两端传播。当一台计算机向另一台计算机传输帧时，所有其他计算机必须等待。6.环形网络的导线可布置在一条直线上（例如，沿着走廊）？解释。答案：可以。拓扑图中的连线主要说明两台主机之间是连通的，并不规定主机的形状。7.以太网标准规定了最小与最大的帧尺寸。与电气工程师讨论一下为什么最小尺寸是必须的？（提示：只有1位的消息对硬件来说会怎么样？）答案：确保发送站点可以在发送该帧的最后一个比特前检测到冲突。以太网是无连接的，不可靠的服务，采用尽力而为的传输机制。考虑如下的情况，主机发送的帧很小（1位），而两台冲突主机相距很远。在主机A发送的帧传输到B的前一刻，B开始发送帧。这样，当A的帧到达B时，B检测到冲突，于是发送冲突信号。假如在B的冲突信号传输到A之前，A的帧已经发送完毕，那么A将检测不到冲突而误认为已发送成功。由于信号传播是有时延的，因此检测冲突也需要一定的时间。这也是为什么必须有个最小帧长的限制。3月18日1.简述中继器、网桥和交换机的作用与区别。中继器功能：在连接的链路两端分别检测载波信号；对载波信号进行振幅放大，发送到对端；放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信。中继器的缺点：不能对数据帧进行过滤；不能检测帧出错；信号放大的同时，噪声也被放大，误差增大；不能连续使用4个以上。中继器的优势：对长距离信号的衰减进行信号恢复。网桥：一种在链路层实现中继，常用于连接两个或更多个局域网的网络互连设备。网桥的功能：帧监听：以帧为单位，监听链路两侧帧存储：对需要传送到对端的数据帧，进行存储帧转发：对存储的数据帧，判断对端是否链路冲突，不冲突则完成转发帧过滤：对本网段内部的数据帧，不做转发，实现过滤帧丢弃：对出错的帧，直接丢弃设备的物理地址学习：实时维护一个网段的物理地址表；实时根据相邻网段的数据帧，解析源物理地址；根据数据帧源物理地址对物理地址表做更新；通过查询操作，判断数据帧是否需要转发。交换机：工作在数据链路层；提供一组设备的接口；保证每个设备在一个独立的网段中；交换机保证各网段通过网桥形成全连通图。交换机优势：保证数据帧并行发送，提高数据传输效率；网桥与路由器的区别：网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。2.查看你在宿舍使用的网络，它采用何种拓扑结构？使用10BaseT的哪种变种（10BaseT，100BaseT或1000BaseT），数据速率是多少？答：100BaseT，100Mbps3.只使用以下设备，是否能连接上Internet？中继器？网桥？交换机？为什么？答：1、交换机之间只能有一条通路，使得信息集中在一条通信链路上，不能进行动态分配，以平衡负载。2、交换机只能识别MAC地址，不能用于不同网络，介质相关。目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连。3、：交换机只能缩小冲突域，而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域，广播报文散到整个交换式网络。4.使用网桥时，两个网段的设备如何分组可以达到好的性能？答：经常通信的机器分在一组，使得不同网段中的主机间通信得以并行不受干扰。（如果不考虑性能二字，首先要考虑安全性，如一个企业中的负责人或者财务的机器，不可以和普通的员工机器在同一个网段。）5.Omnipeek等软件通过将网卡设置成混杂模式监听其他主机的通信。在使用交换机的网络，是否可以监听其它主机的通信？为什么？答：可以监听到广播帧，不可以监听非广播帧。交换机将不同的主机隔离在不同的网段中，使得不同主机之间的通信只转发给相关的主机，因此，无法收到与主机无关的帧。交换机不隔离广播域，因此可以监听到广播帧。3月20日1.ADSL使用的是哪种多路复用技术？答：频分多路复用技术。2.两个邻居，住在同一个街区，都使用ADSL服务，但测得其中一人下载速度大概能达到1.5Mbps，而另一人下载速度能达到2.0Mbps。解释。答：ADSL是自适应的。也就是说，当一对ADSLmodem开启以后，他们探测他们之间线路的特点，然后找到最优的线路进行传输。当ADSL开始时，两端都会探测可用的频率以发现哪种频率可用，哪种会产生冲突。同样，两端也会评估每个频率的信号质量，以信号质量来决定调制方案。如果一个特定的频率有高的信噪比，那么ADSL就会选择一种高的比特/波特率，如果给定的频率的信噪比不高，则相反。3.如果你租借一条T1电路，那么在电路和你的电脑之间要安装什么设备？如果你要下载一部DVD电影，在T1电路上的话，你要用多长的时间？答：DSU/CSU。4.7GB/1.544Mbps=4812.8MB/1.544Mbps=38502.4/1.544≈24936.8s≈7h4.网络性能包括哪些方面？关键词：迟延、吞吐率、抖动。5.什么是服务质量？在上述网络性能中，哪一部分服务质量你最关心？和你最常用的应用是否有关？关键词：服务质量（QoS）是服务商和用户之间的契约中关于网络性能的等级。迟延、吞吐率或抖动（选其一），有关。3月25日1.假定交换机上一个接口的硬件发生故障，网络管理员把计算机接到另一个未用的接口上，它会正常工作否？答：可以发送数据，因为路由具有源点独立性；接收：静态路由的情形将工作不正常，因为静态路由不能变更路由路径；动态路由的情形工作正常，因为动态路由可以自动更新。2.假定一个广域网由两个包交换机组成，每个交换机的每个本地地址都有路由表项，以及指向另一个交换机的缺省路由。这种方案在什么情况下不能正常工作？假设一台计算机发送一个数据包，该包的目的地址不在两个包交换机的路由表项上，势必形成该计算机所在的包交换机将数据包转发到缺省下一跳，即另一个交换机；而同理，另一个交换机也会转发