《计算机网络》课件 计算机网络 课后答案

谢希仁《计算机网络》复习提纲

计算机网络复习要点

《计算机网络》是必修课和专业基础课，为64学时，它主要的任务是：

•使学生从整体上对计算机网络有一个较清晰的了解；

•对目前计算机网络的主要种类和常用的网络协议有较清晰的概念；

•学会计算机网络操作、日常管理和维护的最基本方法；

•初步掌握tcp/ip协议族为主的网络协议结构；

•初步培养在tcp/ip协议工程和lan上的实际工作能力；

•对网络新技术的新发展要有一定的了解。

期末复习考试是本课程教学的重要环节，期末考试采用闭卷笔试方式，期末复习应结合

课程的主要特点利教学基本要求，采用在教师指导下以学生自学为主的方式进行。

本课程特点利教学基本要求如下：

•计算机网络涉及的概念多，因此要强调掌握基本概念，对于具体的计算机网络中使

用的专用设备以了解为主；

•计算机网络技术更新较快，故应尽量掌握较新的内容，不要与现实脱节；

•实验环节是学生理论结合实际的重要内容，应给予足够重视；

•本课程是计算机网络基础性课程，内容广泛但并不深入，故应采用以理解为主，在

理解基础上去掌握的方式来学习，为将来继续学习的网络其它相关知识奠定好基

础。

为了更好地掌握该课程的主要内容，特编辑此复习提要。要说明的是本复习大纲虽然按

章节来分，但书上有些内容，在不同章节均有不同描述，故复习提纲中对某些知识点进行了

归纳，希望同学们在复习时要注意知识的连贯性。

下面按照主教材中各章次序给出每章的具体复习要求和重点习题，以便指导同学们更好地、

更有目的地进行期末复习。

第二部分关于期末试卷的题型与分布

《计算机网络》期末试卷的卷面总分为100分，考试方式为闭卷考试，120分钟。

题型：

1.问答题：考核原理掌握情况

2.综合应用题：考核综合应用的内容。

第1章概述

本章属于概论性章节，介绍了计算机网络在信息时代的重要作用，主要讲述了计算机网

络的产生及发展过程，从不同角度对网络进行了分类，最后引入了计算机网络主要的性能指

标，这些都是进一步学习计算机网络的基础概念。

在计算机网络的基本概念中，分层次的体系结构是最基本的。本章也介绍了计算机网络

体系结构的形成，讨论了网络协议概念及其三要素，分析了网络的原理体系结构及各层次功

能，引入了实体、服务、协议、服务访问点、面向连接服务与无连接服务等概念，对osi

与tcp/ip体系结构进行了比较。

一、基本概念

资源子网通信子网

⑼络拓扑结构：指组成网络的通信节点和主机被通信线路链接的具体形状。网络拓扑有

总线、星型、树型、环型和不规则的网状型等。

电路交换：属于预分配电路资源系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户

固定使用，不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占用，直到双方通信完毕拆除

连接为止。优点：信息传输时延小。电路是“透明”的。信息传送的吞吐量大。缺点：所占

用的带宽是固定的，所以网络资源的利用率较低。用户在租用数字专线传递数据信息时，要

承受较高经济代价。

分组交换：是分组转发的一种类型，分组就是将要发送的报文分成长度固定的格式进行

存储转发的数据单元，长度固定有利于通信节点的处理。

协议、接口、服务：在iso/osi分层模型中，上层称为服务的使用者，下层称为服务

的提供者，上下层（即相邻层）之间通信约定的规则称为接口，不同系统同层通信实体通信

约定的规则称为协议。

服务类吧：传输服务有两大服务类型，即面向连接的服务和无连接的服务。面向连接的

服务提供传输服务用户之间逻辑连接的建立、维持和拆除，是可靠的服务，它可提供流量控

制、差错控制和序列控制。而无连接服务提供的服务不可靠。

0S1模型：指国际标准化组织iso定义的开放系统互连参考模型（osi/rm）,osi模型将

网络的体系结构划分成7层，俗称7层协议标准。

实体：0SI参考模型中的几个术语，实体（entity）指执行某个特定功能的进程。

服务访问点sap：（n）层实体向（n+1）层实体提供服务，（n+1）层实体向（n）层实体

请求服务，从概念上讲，这是通过位于（n）层和（n+1）层的界面上的服务访问点（n）-sap

（n-serviceaccesspoint）来实现的。（n）-sap是一个访问工具，由一组服务元素和抽

象操作组成，并由（n+1）实体在该点调用。。

协议数据单兀pdu：已建立起连接的同层对等（n）实体间交换信息的单元称为（n）协

议数据单元（n）-pdu（（n）protocoldataunit）,,

二、问答/论述

1.计算机网络可从哪几方面分类？怎样分类？

答：计算机网络的几种主要的分类方法是：

(1)按照网络交换功能进行分类：分为电路交换，报文交换，分组交换和混合交换。

(2)按照网络拓扑结构进行分类：分为总线型，星型，环型和网状型。

(3)按照网络覆盖范围进行分类：分为广域网，局域网和城域网。

(4)按照网络传输技术进行分类：分为广播式网络和点对点式网络。

(5)按照网络使用范围进行分类：分为公用网和专用网。

2.请简单介绍计算机网络的拓扑结构。

计算机网络的拓扑结构主要有：

(1)总线形结构：由一条高速公用总线连接若干个节点所形成的网络。特点是网络结构简

单灵活，可扩充，信道利用率高，传输速率高，网络建造容易。但实时性较差，且总线的任

何一点故障都会造成整个网络瘫痪。

(2)星形结构：每个节点都通过一条单独的通信线路，直接与中心节点连接，各个节点间

不能直接通信。优点是建网容易，控制简单，缺点是属于集中控制，对中心节点依赖性大，

可靠性低。线路利用率低，可扩充性差。

(3)环形结构：由通信线路将各节点连接成一个闭合的环，数据在环上单向流动，网络中

用令牌控制来协调各节点的发送，任意两节点都可通信。特点是传输时延确定，网络建造容

易，但可靠性差，灵活性差。

(4)网状结构：节点之间的连接是任意的，每个节点都有多条线路与其他节点相连，这样

使得节点之间存在多条路径可选。

3.试简单叙述带宽的含义。

答：带宽的本意是信号具有的频带宽度，其单位是赫兹。而常用的含义是指在信道上能够

创送的数字信号的速率，即数据率或比特率，其单位是比特每秒。

4.试将网络常用的交换方式进行比较。

答：网络常用的交换方式有电路交换和分组交换两种。

电路交换是面向连接的，在交换之前必须先建立一条通路，用户始终占用端到端的固

定带宽，其传输效率往往较低，而且当有一段链路不能使用时，通信就不能进行。

分组交换采用存储转发技术，以分组作为传送单位，不必事先建立连接，在传输过程

中动态分配带宽，逐段占用通信线路，效率较高，适用于传送突发数据。

5.什么是时延？简述时延的计算方式。

答：时延是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一端所用的时间。有传播时延、

发送时延和排队时延。时延的计算方式是：

总时延=传播时延+发送时延+排队时延

其中：

传播时延是电磁波在信道中传播所需的时间，它在链路上产生，与带宽没有关系。

传播时延=信道长度+电磁波在信道上的传播速度

发送时延是发送数据所需的时间，又叫传输时延，与带宽(每秒钟发送的比特数)有关。

发送时延=数据块长度+信道带宽

排队时延指在交换结点等待发送所需的时间。

6.什么是计算机网络体系结构？计算机网络体系结构的概念是在什么时候提出的？

计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构，也就是说，计算机网络的体

系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。体系结构是抽象的，而

实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

国际标准化组织isoT-1977年成立了专门机构提出著名的开放系统互连基本参考模型

osi/rm,简称为osi。

7.什么是网络协议？网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

答：网络协议：protocol,指通信双方通信时遵守的一系列约定或规范。协议实质上是

实体间通信时所使用的一种语言，它主要由三个要素组成：

(1)语义(semantic),即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。协

议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释，即“讲什么”。不同类型的协议元素规

定了通信双方所表达的不同内容(含义)。

(2)语法(syntax),即数据与控制信息的结构或格式。语法是用于规定将若干个协议元

素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循的格式，即对所表达内容的数据

结构形式的一种规定，也即“怎么讲

(3)时序或同步(timing),即事件实现顺序的详细说明。它规定了事件的执行顺序。

8.面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？试对它们进行比较。

答：面向连接服务是在数据交换之前，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应终止这

个连接。面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。

在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有

关资源不需要事先进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。

9.试将tcp/ip和osi体系结构进行比较。

答：osi协议体系结构分为七层，而tcp/ip是一个四层的体系结构，它包含应用层、运

输层、网际层和网络接口层。

在一些问题的处理上，tcp/ip与osi是很不相同的。

(1)tcp/ip一开始就考虑到多种异构网的互连问题。

(2)tcp/ip一开始就对面向连接服务和无连接服务并重。

(3)tcp/ip有较好的网络管理功能。

10.试给出实体、协议、服务和服务访问点的定义。

答：实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通

信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。

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，通常称为服务访问点sap。

11.试述iso/osi七层网络体系结构的要点，各层的主要功能是什么？

答：iso/osi七层结构的各层作用及功能如下：

(1)物理层。提供物理链路，实现比特流的透明传输。物理层设计主要是处理电气的、

机械的、功能的和规程的接口。

（2）数据链路层。数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧为

单位的数据。数据链路层就把一条有可能出差错的实际链路，转变成为让网络层向下看去

好像是一条不出差错的链路。数据链路层要采取成帧、差错检测、流量控制等措施。

（3）网络层。网络层的主要功能为数据在结点之间传输创建逻辑通路，通过路由选择算

法为分组通过通信子网选择最合适的路径，以及实现拥塞控制、网络互连等功能，为分组

交换网上的不同主机提供通信。

在网络层数据的传送单位是分组或包。在tcp/ip体系中，分组也叫作ip数据报，或简称

为数据报。

（4）运输层。负责主机中两个进程之间的通信，其数据传输的单位是报文段。运输层向

高层屏蔽低层数据通信的细节，透明的传输报文。运输层具有复用和分用的功能。

因特网的运输层可使用两种不同协议。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。

（5）会话层。为应用程序间的通信提供控制结构，包括建立、管理、终止连接（任务）。

（6）表示层。提供应用进程在数据表示（语法）差异上的独立性。

（7）应用层。应用层是原理体系结构中的最高层。应用层以下各层均通过应用层向应用

进程提供服务。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层直接为用户提

供服务，如文件传输、电子邮件等。

三、计算画图题

1在下列条件下计算并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）。在电路交换时电路建立的时间为S（S）,在分组交换时分组长度为p

（bit/s）,且各结点的排队等待时间可以忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比

电路交换的要小？

2.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，而此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（b/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？

3.计算以下两种情况的发送时延和传播时延。

①数据长度是107bit,数据发送速率为100kbit/s,传输距离为1000km,信号在媒体上的

传播速率为2X108m/so

②数据长度是103bit,数据发送速率为lgbit/s,传输距离和信号在媒体上的传播速率同

上。

第2章物理层

本章首先介绍了物理层的基本功能、数据通信系统的模型及相关概念，给出了奈氏准则

和香农公式，讨论了各类传输介质的特点，模拟数据编码技术和数字数据编码技术，多路复

用技术，最后介绍了常用的物理层标准。

一、名词解释

基带传输：由计算机或终端产生的频谱从零开始，而未经调制的数字信号所占用的频率

范围就叫基本频带（这个频带从直流起可高到数百千赫，甚至若干兆赫），简称基带（base

band）o这种数字信号就称基带信号。传送数据时，以原封不动的形式，把基带信号送入线

路，称为基带传输。

频带传输：用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化，

也就是调制。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，然后经过解

调恢复为原始基带脉冲。传送数据时，把已调信号送入线路，称为频带传输。

同步传输：在同步传输方式中，利用时钟的同步使发送和接收装置之间的定时不发生误

差。使时钟保持同步的方法之一，是在接收装置和发送装置之间采用单独的时钟信息，称为

同步法。另一种方法是将定时信号包含在数据信号中发送，直接从数据波形本身中提取同步

信号，称自同步法。同步传输又分为面向字符方式和面向比特方式。

异步传输：在异步传输方式中，每次传送一个字符（5-8位），都在每个字符代码前加

一起始位，表示该字符代码的开始。在字符和校验码后加一停止位，以示该代码的结束。所

以又称起止式同步。

波特：波特表示每秒种传输离散信号事件的个数或每秒信号电平的变化次数。也即波特

所表示的是调制速度，是单位时间内传输线路上调制状态的变化数。

带宽：在通信信道上可以传输的频率范围称带宽。

调制方式：调制是使载波信号的幅度、频率或相位（其中的一种或几种）随发送信号

变化的过程。常见的调制方式有幅度调制、频率调制、相位调制等。

多路复用：多路复用指的是复用信道，即是利用一个物理信道同时传输多个信号，以提

高信道利用率，使得一条线路能同时由多个用户使用而互不影响。

多路复用技术可以分为：频分多路复用，时分多路复用，波分多路复用和码分多路复用。

时分多路复用：时分多路复用是将传输信号的时间进行分割，使不同的信号在不同时间

内传送，即将整个传输时间分为许多时间间隔（称为时隙、时间片等，slottime）,每个时

间片被一路信号占用。

频分多路复用：频分复用是把线路或空间的频带资源分成多个频段(带)，将其分别分

配给多个用户，每个用户终端的数据通过分配给它的子通路(频段)传输。

波分多路复用：在光纤信道上使用的是频分多路复用的一个变种，即波分多路复用。不

同的信号使用不同波长的光波在光纤中传输。

二、问答/论述

1.试简述物理层的主要任务。

答：物理层的主要任务可以描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：

(1)机械特性。

(2)电气特性。

(3)功能特性。

(4)规程特性。

2.试用多种方式对信道进行分类。

答：信道可以从通信的双方信息交互的方式和根据传输信号的不同进行分类。

(1)从通信的双方信息交互的方式来看，信道可以分成以下三类：

单工通信：即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电

视广播就属于这种类型。

半双工通信：即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。这种通信方式是一方发

送另一方接收，过一段时间后再反过来。

全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。

(2)根据传输信号的不同，信道可以分成传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字

信道两大类。数字信号在经过数模变换后就可以在模拟信道上传送，模拟信号在经过模数变

换后也可在数字信道上传送。

3.什么是调制？试简述基本的调制方法。

答：所谓调制就是进行波形变换。

最基本的二元制调制方法有：调幅(am),调频(fm),调相(pm)。

为了提高信息传输速率，可以采用多元制的振幅相位混合调制的方法。如正交调制qam。

4.试简述数据编码方法的分类。

答：数据编码方法可分为模拟数据编码方法和数字数据编码方法，其中前者又包括振幅键控

ask移频键控fsk和移相键控psko后者包括非归零码，曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。

5.频分复用和时分复用的特点分别是什么？

答：频分复用的特点是：

(1)在一条通信线路设计多路通信信道；

(2)每路信道的信号以不同的载波频率进行调制；

（3）各个载波频率是不重叠的，一条通信线路就可以同时独立地传输多路信号；

（4）频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

时分复用的特点是

（1）时分多路复用是将信道用于传输的时间划分为若干个时间片；

（2）每个用户分得一个时间片；

（3）在每个用户占有的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽；

（4）时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

6.奈氏准则与香农公式在数据通信中的意义是什么？

答：奈奎斯特（nyquist）准则与香农（shannon）定理从定量的角度描述了带宽与速率的关

系，揭示了信道对数据传输率的限制，只是两者作用的范围不同。

奈氏准则给出了每赫带宽的理想低通信道的最高码元的传输速率是每秒2个码元。香农公式

则推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率c=wlog2（1+s/n）,其

中w为信道的带宽（以赫兹为单位），s为信道内所传信号的平均功率，n为信道内部的高斯

噪声功率。

香农公式表明，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。

7.常用的传输媒体有哪几种？

三、计算画图题

1.在一个带宽为4000hz,并用4种电压对数据编码的传输系统上，用nyquist定理计算其

最大数据速率。

答：由nyquist公式d=2wlog2k,得

d=2X4000Xlog24=16000（bps）

2.对于带宽为4000hz的信道，其信噪比为30db,若传送二进制信号则可达到最大数据率

是多少？

答：香农（shannon）定理指出，有噪声信道的最大数据速率可由下面的公式计算：

c=wlog2（l+s/n）,其中，w为信道带宽，s为信号的平均功率，n为噪声平均功率，s/n叫做

信噪比（单位为分贝db）。

3.根据奈奎斯特定理计算，宽带为3khz的信道，有8种不同的物理状态来表示数据，最大

限制的数据速率是多少？

4.画出二进制数字信号011000101的曼彻斯特编码波形图，以及差分曼彻斯特编码的波形

图？

4.请举例说明什么是码元？举例说明如果用调幅的方法，如何用一个码兀携带3个bit的

信息量？

第3章数据链路层

数据链路层的许多概念都属于计算机网络的基本概念，本章在介绍数据链路层的基本概

念后，将详细讨论两个重要的协议：停止等待协议和连续arq协议，包括滑动窗口的概念和

循环冗余检验原理。接着阐明面向比特的链路控制规程hdlc的要点及零比特填充法。最后

介绍因特网中的数据链路层协议ppp数据链路层的功能和作用。

一、名词解释

链路：链路就是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换节点。

数据链路：数据链路是链路的硬件加上实现数据传输规程的软件。

滑动窗口：滑动窗口是数据链路层的流量控制协议，主要是通过发送窗口和接收窗口来

限制发送方和接收方所能发送和接收的分组数量达到流量控制的目的。

hdlc帧划分为三大类，即信息帧、监督帧和无编号帧。

零比特填充法：确定一个hdlc帧的边界时，要用硬件对其中的比特流进行扫描，每当

发现5个连续1时，就将这5个连续1采用零比特填充法使一帧中两个f字段之间不会出现

6个连续1。

二、问答/论述

1.简述数据链路层的主要功能。

答：数据链路层的主要功能有：

(1)链路管理：当网络中的两个结点进行通信时，发送方必须确知接收方是否已处在准备

接收状态。

(2)帧同步：数据链路层，数据传送的单位是帧。

(3)流量控制：协调发送方与接收方的工作。

(4)差错控制：接收方可通过校验帧的差错编码，判断接收到的帧是否有差错。

(5)透明传输：所谓透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应能够在链路上

传送。

(6)寻址：在多点连接的情况下，保证每一帧都能送到正确的目的站。

2.请简单介绍停止等待协议的算法。

答：停止等待协议(stopandwait)规定发送方每发送一帧后就要停下来等待接收方的确

认返回，仅当接收方确认正确接收后再继续发送下一帧。停止等待协议的实现过程如下：

①发送方每次仅将当前信息帧作为待确认帧保留在缓冲存储器中：

②当发送方开始发送信息帧时，随即启动计时器；

③当接收方收到无差错信息帧后，即向发送方返回一个确认帧；

④当接收方检测到一个含有差错的信息帧时，便舍弃该帧；

⑤若发送方在规定时间内收到确认帧，即将计时器清零，继而开始下一帧的发送；

⑥若发送方在规定时间内未收到确认帧，（即计时器超时），则应重发存于缓冲器中的待确

认信息帧。

从以上过程可以看出，停止等待协议的收、发送方仅需设置一个帧的缓冲存储空间，便

可有效地实现数据重发并确保接收方接收的数据不会重复。停止等待协议方案最主要的优点

就是所需的缓冲存储空间最小，因此在使用简单终端的环境中被广泛采用。

三、计算画图题

1.一个信道的比特率是8kb/s,传播时延为30ms,那么帧的大小在什么范围内，停等协议

才至少有50%的概率？

提示：当发送一帧的时间等于信道的传播延迟的2倍时，信道利用率是50%。或者说，当

发送一帧的时间等于往返路程的传播延迟时，效率将是50%。

2.有一个比特串01101H111111100用HDLC协议传送。经过零比特填充后变成怎样的比特

串？

第4章局域网

局域网是计算机网络的重要组成部分，本章重点放在局域网的介绍，从传统式以太网入

手，讨论了共享介质局域网（以太网）的工作原理和mac帧结构，介绍了使用中继器、网桥、

交换机等对局域网的进行扩展的技术。本章还介绍了千兆快速以太网、无线局域网等新的网

络技术。

一、名词解释

lan：localareanetwork,局域网，覆盖范围较小的一类网络，通常指一个大楼或一

个工厂的范围。局域网有自己的明显一些特征。

csma/cd：carrysensemultipleaccess/collisiondetection,带冲突检测的载波

侦听多路访问，是局域网采用的一种总线竞争协议。

11c：logicallinkcontrol,逻辑链路控制。其协议标准是ieee802.2。

mac：mediaaccesscontrol,介质访问控制。包括csma/cd,tokenring,tokenbus

等多种协议。

交换式以太网：具有交换功能的以太网技术。其交换设备是以太网交换集线器或以太网

交换机。

局域网ieee802标准：ieee制定的局域网标准，包括csma/cd、令牌总线和令牌环等，

它被ansi接受为美国国家标准，被iso作为国际标准（称为iso8802标准）。

二、问答/论述

1.简述总线型拓扑结构特点。

答：总线型局域网的所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；总线传输介质通常

采用同轴电缆或双绞线；介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式；所有结点可以通过

总线以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突”不可避免；由于“冲突”会造成传

输失败；所以必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。

2.简述环型拓扑结构特点。

答：环型拓扑结构的结点使用点-点线路连接，构成闭合的物理环型结构；

环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；

多个结点共享一条环通路；

环建立、维护、结点的插入与撤出。

3.什么是以太网的争用期？

答：以太网的端到端往返时延2t称为争用期，又称为碰撞窗口。

每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。如果在争用期内

没有发生碰撞，那么以后也不会发生碰撞。若发生了碰撞，就需要进行重发，需要用退避算

法解决这个问题。

4.简述传统以太网的连接方法。

答：传统以太网可使用的传输媒体有四种，即粗缆、细缆、铜线和光缆。

mac层下面给出了对应于这四种传输媒体的物理层，即10base5（粗缆）、10base2（细缆）、

10base-t（双绞线）和10base-f（光缆）。

5.什么是mac层的硬件地址。

答：在局域网中，硬件地址又称为物理地址或mac地址。802标准为局域网规定了一种48bit

的全球地址，指局域网上的每一台计算机所插入的网卡上的地址。ieee的注册管理委员会

rac负责分配地址字段的六个字节中的前三个字节。地址字段中的后三个字节则是由厂家自

行指派，称为扩展标识符。

6.简述网桥的优点。介绍常见网桥。

答：网桥的优点主要有：

（1）过滤通信量。

（2）扩大了物理范围。

（3）提高了可靠性。

（4）可互连不同物理层、不同mac子层和不同速率的局域网。

7.简述csma/cd协议的工作原理。

答：以太网是共享信道的网络，当两个以上的站点同时发送数据时就会发生信息冲突。以太

网使用csma/cd（载波监听多点接入/碰撞检测）来协调信道的共享。csma/cd的工作原理概

括成四句话是：先听后发，边发边听，冲突停止，延时再发。

具体过程是：

（1）当某个站点想要发送数据的时候，发送站发送时首先侦听载波（载波检测），即侦听信

道是否空闲。

（2）如果网络（总线）被占用，发送站继续侦听载波并推迟发送，直到网络空闲。

（3）如果网络（总线）空闲，发送站开始发送它的帧。

（4）发送站在发送过程中侦听碰撞（碰撞检测）。

（5）如果检测到碰撞，发送站立即停止发送，并发送一个拥塞信号，使得所有卷入碰撞的

站都停止发送。

（6）其它节点收到拥塞信号后，都停止传输，等待一个随机产生的时间间隙后重发。

8.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？

三、计算画图题

本章的计算画图题，主要是对最小数据帧长度的计算。

CSMA/CD协议规定在发送数据时:若检测到冲撞就停止发送。为确保在发送数据帧期间

能够检测到冲突，发送数据帧的时间大于等于数据信号在网线最大距离中传输的时间的两

倍。由此引发的数据帧长度（位）、网线最大长度（米）、网络数据发送速度（兆位每秒）、

信号在网线中的传输速度（米/秒）关系的计算。

单程传播时间P网线最大长度/信号在网线中的传输速度

最小数据帧长度=2tX数据传输速率

例如：

1.已知一种以太网，使用csma/cd介质访问技术，并知信号在同轴线上传的速度为1/10

光速，不考虑现有标准，规定该以太网的最长距离为1500m,帧长度为2500位，问这以太

网可以使用的数据传输速率上限是多少兆位/s?

解：数据帧发送时间应大于等于往返路程传播时间（1）

往返传播时间2t=2X1500m/（c/10）（2）

设数据传输速率为x,发送一帧的时间为2500b/x（3）

解出

答：这以太网可以使用的数据传输速率上限是25兆位/秒。

2.考虑建立一个CSMA/CD网，电缆长1km,不使用重发器，运行速率为lGb/s。电缆中的信

号速度为200000km/s。问最小帧长度是多少？

1km电缆单程传播时间为l+200000=5Xl（）fs,即5us,来回路程传播时间为2t=

10uso为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发送时间不能小于10us。以IGb/s速率工作，

10us可以发送的比特数等于：

（10X10-6）X（1X109）=10000bits或1250bytes

第5章广域网

本章讨论广域网基本概念，包括广域网所提供的两种服务——数据报和虚电路。广域网

的主要问题都在网络层，因此接着要讨论分组的转发机制，即网络交换结点应通过哪条路径

才能将数据转发到所要通信的目的主机。这就要查找转发表。本章只讨论查找转发表的简单

过程。另外，本章还将介绍x.25广域网、帧中继广域网和采用atm技术的广域网。

一、名词解释

x.25：x.25是一个公共分组交换网采用的标准访问协议，它定义了dte和dee通信时下三

层的交换信息的格式和意义。

fr：framerelay,帧中继，用于以合理的速度和低的价格，按面向连接方式从一地向另一

地传输比特。帧中继可以被认为是虚拟的租用线路。

atm：asynchronoustransfermode,异步传输模式。一种可以进行实时数据、声音、视频

以帧中继数据传输的网络。

二、问答/论述

1.简述广域网的构成。

答：广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。通常一个结点交换机往往

与多个结点交换机相连。在广域网中的一个重要问题就是分组的转发机制。

相距较远的局域网可以通过路由器与广域网相连，组成了一个覆盖范围很广的互联网。

广域网并没有严格的定义。通常是指覆盖范围很广（远远超过一个城市的范围）的长距离网

络，一般都是由电信公司所拥有。

2.从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。

答：网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类，即无连接的网络服务和面向

连接的网络服务。这两种服务的具体实现就是数据报服务和虚电路服务。

数据报是一个带有完整地址信息和控制信息的网络层传送的数据单元，每个数据报被

独立的处理。数据报操作是非面向连接的，不用事先建立逻辑连接。结点要为每一个经过

的数据报做路由选择，在结点的延迟较大。数据报方式不保证分组按顺序到达，也不保证

正确到达。

虚电路是一种逻辑信道。虚电路操作是面向连接的操作，传输前需建立逻辑连接，事

后要拆除；只在建立逻辑连接时需要结点做路由选择；数据分组传输时结点不为分组做路

由选择，在结点延迟不大。保证分组正确有序到达。结点管理虚电路的本质是为每个虚电

路分配一个分组缓冲器并使之多路复用一条物理信道。

虚电路服务与数据报服务的本质差别表现为：是将顺序控制、差错控制和流量控制等

通信功能交由通信子网完成，还是由端系统自己来完成。两种服务优、缺点各自参半，对

二者的选择取决于应用背景，即网络用户对通信子网是要求只管数据传送而不必多管“闲

事”，还是希望通信子网提供更可靠的服务来减轻自身的负担。

3.简述ATM连接建立的过程。

连

接

建

立

源主机1号交换机2号交换机目的

主机

三、计算画图题

第6章网络互连

本章讨论网络互联问题，其核心内容是因特网的网际协议ip,还重点讲述了路由器的

工作原理，划分子网和构造超网，ip地址与物理地址的关系，ip报文的格式，本章还介绍

了icmp协议，igmp协议，arp协议，因特网的路由选择协议等。最后简单讨论了下一代的

网际协议ipv6»

一、名词解释

ip地址：ip协议要求所有参加internet的网络节点要有一个唯一的、统一规定格式的

32位地址，简称ip地址。ip地址可表达为二进制格式和十进制格式。

ip地址表示方法：

ip地址:：=｛〈网络号〉，〈主机号》）

ip地址都是32bit的二进制代码，常常用点分十进制记法。从ip地址的结构来看，ip

地址并不只是一个主机的号，而是指出了连接到某个网络上的某个主机。

"保留"ip地址：因特网赋号管理局（internetassignednumbersauthority,iana）

已经在a、b和c类地址中保留了一些网络号，无需注册就可以使用这些地址。对于那些

完全没有连接到因特网的网络，可以使用这些保留的网络地址。

特殊的ip地址：给系统分配节点号时，不要使用0或255,它们都是保留数字，具有

特殊含义。

（1）以零开头的地址表示当前网络中的本地节点。例如，0.0.0.23指当前网络中的23号

工作站。地址0.0.0.0指当前工作站。

（2）将地址上所有位全置为1（也就是值255）代表“所有地址”。所以，192.18.255.255

意味着将消息发送给192.18.网络上的所有节点；类似地，255.255.255.255意味着将消

息发送给因特网上的每个节点。这些地址用于多点广播消息和服务公告。

（3）在进行故障排除和网络诊断时，以127开头的地址用于网络软件测试以及本机进程问

通信,称为回送地址（loopback）,根据惯例,大多数系统把ip地址127.0.0.1分配给这个

接口，并命名为localhosto

地址解析协议arp：地址解析协议（arp）用来实现ip地址与本地网络认知的物理地

址（以太网mac地址）之间的映射。

逆地址解析协议rarp为不知道自己ip地址的主机提供了一种反向地址转换映射;从

而可以从网关的arpcache上请求它们的ip地址。

因特网控制报文协议icmp：因特网控制报文协议icmp主要用于网络设备和结点之间的

控制和差错报告报文的传输。icmp可以反映数据报的投递情况，提高ip数据报交付成功的

机会。

路由：路由选择是网络层功能的一部分，负责确定所收到的分组应传送的外出路线。

即在具有许多节点的广域网里，应通过哪条通路才能将数据从源主机传到所要通信的目的主

机。

常用的动态路由算法有：孤立自适应路由算法、分布式自适应路由算法。

两种基本的路由算法：距离向量法(distancevectorrouting)和链路状态算法

(link-staterouting)。路由协议和路由算法只针对动态路由。

距离向量路由选择：一种自适应路由算法，路由器通过向邻居扩散它所知道的路由使得

所有路由器找到到达其他路由器的最短路径。

链路状态路由选择：一种自适应路由算法，所有路由器在整个网络扩散它的邻居信息，

路由器根据这些信息构造出整个网络的拓扑结构，再根据一定的算法算出最短路径。

rip：rip(routinginformationprotocol)是一种采用距离向量路由算法的协议。

ospf：ospf(openshortestpathfirst)是一个内部网关协议(interiorgateway

protocol,简称igp),用于在单一自治系统(autonomoussystem,as)内决策路由。与rip

相对，ospf是链路状态路由协议，而rip是距离向量路由协议。

自治系统：从选路的角度来说，处于一个管理机构控制之下的网络和路由器群组称为•

个自治系统(autonomoussystem)。在一个自治系统内的路由器可以自由地选择寻找路由、

广播路由、确认路由以及检测路由的一致性的机制。

二、问答/论述

1.简述路由器和结点交换机的区别。

答：路由器和结点交换机的区别主要有：

(1)路由器是用来连接不同的网络，而结点交换机只是在一个特定的网络中工作。

(2)路由器是专门用来转发分组的，而结点交换机还可接上许多个主机。

(3)路由器使用统一的ip协议，而结点交换机使用所在广域网的特定协议。

(4)路由器根据目的网络地址找出下一跳(即下•个路由器)，而结点交换机则根据目的站

所接入的交换机号找出下一跳(即下一个结点交换机)。

2.简述中继器、网桥、路由器、网关的作用和工作的层次。

答：将网络互相连接起来要使用一些中间设备(或中间系统)，iso的术语称之为中继系统。

根据中继系统所在的层次，可以有以下4种不同的中继系统。

(1)中继器(repeater)的功能是对接收信号进行再生和发送，从而增加信号传输的距离。

它连接同一个网络的两个或多个网段。中继器工作于物理层。

(2)网桥(bridge)将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。不但能扩

展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网桥工作于数据链路层。

(3)路由器(router)是用于连接多个逻辑上分开的网络。路由器用最少时间算法或最优路

径算法通过路由表为数据传输选择最佳路由，如果某一网络路径发生故障或堵塞，路由器可

选择另一条路径，以保证信息的正常传输。路由器可进行数据格式的转换，成为不同协议之

间网络互连的必要设备。路由器工作于网络层。

(4)在网络层以上的中继系统称为网关(gateway)。网关主要用于不同体系结构的网络或者

局域网与主机系统的连接，可以支持不同协议之间的转换，实现不同协议网络之间的互连。

网关位于传输层及以上所有的层。

3ip地址的主要特点是什么？

答：ip地址的主要特点如下：

(1)每一个ip地址都由网络号和主机号两部分组成。

(2)ip地址的这种结构利电话号码(这里指的是固定电话)的等级结构虽然有相似之处，但

并不完全一样。

(3)当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的ip地址，其

网络号net-id是不同的。这种主机称为多归宿主机，或多接口主机。

(4)按照因特网的观点，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这

些局域网都具有同样的网络号net-id„

(5)在ip地址中，所有分配到网络号net-id的网络都是平等的。

4.在ip地址中最常用的三类地址是什么，它们的分类特征是什么，这三类地址能表示网络

的数量分别是多少？

答：①ip中最常用的三类地址是a类、b类、c类地址；

②a、b、c类的分类特征是：以二进制的ip地址来判断，以“0”开头的ip地址为a类；

以“10”开头为b类；以“110”开头的ip地址则为c类；

③a类、b类、c类地址表示网络的数量分别为27-2(126)、214-2(16384)、221-2(2097152)。

5.什么是子网掩码？

答：子网掩码是整个子网的一个重要属性。子网掩码和ip地址一样长，都是32bit,并且

是由•串1和跟随的一串0组成。

网络地址(即子网地址)就是将主机号置为全0的ip地址。这也是将子网掩码和ip地址逐比

特相“与"(and)的结果。对于连接在一个子网上的所有主机和路由器，其子网掩码都是同

样的。

6.简述cidr的特点。

答：cidr的主要特点是：

(1)cidr消除了传统的a类、b类和c类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地

分配ipv4的地址空间，并且可以在新的ipv6使用之前容许因特网的规模继续增长。

(2)cidr将网络前缀都相同的连续的ip地址组成“cidr地址块”。

7.什么是内部网关协议rip?rip有什么缺点？

答：rip是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是因特网的标准协议，其最大优点

就是简单。rip存在的一个问题是当网络出现故障时,要经过比较长的时间才能将此信息传

送到所有的路由器.

8.什么是ospf?ospf的一:个特点是什么？

答：ospf(openshortestpathfirst)是一个内部网关协议(interiorgatewayprotocol,

简称igp),用于在单一自治系统(autonomoussystem,as)内决策路由。ospf是链路状态路

由协议。

ospf的三个特点是：

(1)向本自治系统中所有路由器发送信息。

(2)发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的

部分信息。

(3)只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。

9.回答以下关于子网掩码的问题：

(1)子网掩码为255.255.255.0代表什么意思?

(2)某网络的现在掩码为255.255.255.248,问该网络能够连接多少个主机？

(3)某a类网络和某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？

(4)某a类网络的子网掩码为255.255.0.255,它是否是一个有效的子网掩码？

10.以下有四个子网掩码，哪些是不推荐使用的？

(1)176.0.0.0,(2)96.0.0.0,(3)127.192.0.0,(4)255.128.0.0

三、计算画图题

1.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)30,(4)62,(5)122,(6)250

2.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，个地点分配一个

子网掩码，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值。

3.某单位申请到ip地址为202.98.10.0,假设要组建10个子网，每个子网10台主机，请

帮助完成子网规划。

4.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？

5.如下图所示，用RIP协议，则R2和R1交换了路由器的信息后，分别变为什么？如果R3

第一章习题答案

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)0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b(b/s)。在电路交换时电路的建

立时间为s(s)o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？

解：从源站到目的站分组交换的总时延tl=(p/b+d)*k+(x-p)/b从源站到目的站电路

交换的总时延t2=s+x/b+k*d欲即(p/b+d)*k+(x-p)/b<s+x/b+k*d,必须(k-l)

*p/b<so所以，当(k-l)*p/b<s时，分组交换的时延比电路交换的要小。

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2X107/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10'bit,数据发送速率为100kb/s

(2)数据长度为10'bit,数据发送速率为lGb/s。

从以上计算结果可得出什么结论？

答(1)发送时延为100s,传播时延为5mso

(2)发送时延为1us,传播时延为5ms。

结论：若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。

但若数据长度短而发送速率高，则传播时延又可能是总时延中的主要成分。

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

部共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:数据传输效率为63.3%；数据长度为1000字节时，传

输效率为94.5%»

补充：电路交换和面向连接是等同的，而分组交换和无连接是等同的？

答：不行。这在概念上是很不样的。这点可举例说明如下。

电路交换就是在A和B要通信的开始，必须先建立一条从A到B的连接（中间可能经过

很多的交换结点）。当A到B的连接建立后，通信就沿着这条路径进行。A和B在通信期间

始终占用这条信道（全程占用），即使在通信的信号暂时不在通信路径上流动时（例如打电

话时双方暂时停止说话），也是同样地占用信道。通信完毕时就释放所占用的信道，即断开

连接，将通信资源还给网络，以便让其他用户可以使用。因此电路交换是使用面向连接的服

务。

但分组交换也可以使用面向连接服务。例如X.25网络、帧中继网络或ATM网络都是属

于分组交换网。然而这种面向连接的分组交换网在传送用户数据之前必须先建立连接。数据

传送完毕后还必须释放连接。

因此使用面向连接服务的可以是电路交换，也可以是分组交换。

使用分组交换时.，分组在哪条链路上传送就占用了该链路的信道资源，但分组尚未到达

的链路则暂时还不占用这部分网络资源（这时，这些资源可以让其他用户使用）。因此分组

交换不是全程占用资源而是在•段时间占用一段资源。可见分组交换方式是很灵活的。

现在的因特网使用IP协议，它使用无连接的IP数据报来传送数据，即不需要先建立连

接就可以立即发送数据。当数据发送完毕后也不存在释放连接的问题。因此使用无连接的数

据报进行通信既简单又灵活。

面向连接和无连接是强调通信必须经过什么样的阶段。面向连接必须经过三个阶段:“建

立连接一传送数据一释放连接”，而无连接则只有一个阶段：“传送数据”。

电路交换和分组交换则是强调在通信时用户对网络资源的占用方式。电路交换是在连接

建立后到连接释放前全程占用信道资源，而分组交换则是在数据传送是断续占用信道资源

（分组在哪一条链路上传送就占用该链路的信道资源）。

面向连接和无连接往往可以在不同的层次上来讨论。例如，在数据链路层，HDLC和PPP

协议是面向连接的，而以太网使用的CSMA/CD则是无连接的（见教材4.2.1节）。在网络层，

X.25协议是面向连接的，而IP协议则是无连接的。在运输层，TCP是面向连接的，而UDP

则是无连接的。但是我们却不能说：“TCP是电路交换”，而应当说：“TCP可以向应用层提供

面向连接的服务”。

第二章习题答案

数据（data）——运送信息的实体。

信号（signal）——数据的电气的或电磁的表现

模拟数据——取值为连续变化的数据

模拟信号——取值为连续变化的信号

数字数据——取值为不连续数值的数据

数字信号——取值为不连续数值的信号

单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。

双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然

也就不能同时接收）。

双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息

奈氏准则和香农公式在数据通信的意义是什么？

答：奈氏准则指出了：码元传输的速率是受限的，不能任意提高，否则在接收端就无法正确

判定码元是1还是0（因为有码元之间的相互干扰）。

奈氏准则是在理想条件下推导出的。在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件

下得出的数值还要小些。电信技术人员的任务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元

波形，将比特转换为较为合适的传输信号。

需要注意的是，奈氏准则并没有对信息传输速率(b/s)给出限制。要提高信息传输速

率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个比特的信息。这就需要有很好的编码技术。

香农公式给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽(以赫兹为单位)和一

定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了。这个极限是不能够突破的。要想提高信息的传

输速率，或者必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没

有其他任何办法。至少到现在为止，还没有听说有谁能够突破香农公式给出的信息传输速率

的极限。

香农公式告诉我们，若要得到无限大的信息传输速率，只有两个办法：要么使用无限

大的传输带宽(这显然不可能)，要么使信号的信噪比为无限大，即采用没有噪声的传输信

道或使用无限大的发送功率(当然这些也都是不可能的)。

补充：请画出二进制序列“10010011”的曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码(设初始为低电

平)？

解：曼彻斯特编码是在区间中间进行跳变，遵循规则为：逢“1”信号从高至低；逢“0”则

从低至高；

而差分曼彻斯特编码是在区间边沿处进行跳变，遵循规则为：逢“I”不变，逢“0”

跳变。

曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码分别如下图所示：

一个时分复用帧由两个16bit的X信道数据，一个4bit的Y信道数据及若干附加bit

组成，每250微秒发一帧，计算单个X信道、单个Y信道的数据传输率。

解：X信道=16b/250ps=64kb/s,Y信道=4b/250ps=16kbps

2-17、共有4个站进行码分多址通信。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S：(-1+1-3+1-1-3+1+1)»问哪个站发送数据了？发送

数据的站发送的是0还是1?

答：A和D发送1,B发送0,而C未发送

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

2-18假定在进行异步通信时，发送端每发送一个字符就要发送10个等宽的比特(一个

起始

比特，8个比特的ASCH码字符，最后一个结束比特)。试问当接收端的时钟频率和发

送端的时钟频率相差5%时，双方能否正常通信？

答：提示：设发送端和接收端的时钟周期分别为X和Y。若接收端时钟稍慢，则最后一

个采样必须发生在停止比特结速之前，即9.5Y<10X.若接收端时钟稍快，则最后一个采样

必须发生在停止比特开始之后，即9.5Y>9X.解出：|(Y-X)/X|<1/19=5.26%,因此收发

双方频率相差5%是可以正常工作的。(但