计算机网络理论与实践 习题及答案 第1章

第一章习题答案 简述计算机网络的形成与发展过程。答：计算机网络的发展主要经历以下几个阶段：（1）面向终端的单计算机联机系统网络为减轻中心计算机的负载，在通信线路和计算机之间设置了一个前端处理机（FrontEndProcessor，FEP）或通信控制器CCU，专门负责与终端之间的通信控制，使数据处理和通信控制分工。在终端机较集中的地区，采用了集中管理器（集中器或多路复用器）用低速线路把附近群集的终端连起来，通过Modem及高速线路与远程中心计算机的前端机相连。这样的远程联机系统既提高了线路的利用率，又节约了远程线路的投资。（2）计算机-计算机网络及分组交换网阶段第二阶段是20世纪60年代中期到20世纪70年代早期，出现了多台计算机互联的系统，开创了“计算机-计算机”通信时代。这是真正意义上的计算机网络，通过通信线路将若干台独立的计算机连接起来，为用户提供服务，实现资源共享。这个时期的网络产品是相对独立的，没有统一标准。1969年，美国国防部高级研究计划署（DARPA）建成的ARPANET标志着现代意义上的计算机网络的诞生。（3）计算机网络体系结构标准化阶段此阶段，各计算机厂商纷纷发展自己的计算机网络产品，并制定自己的计算机网络体系结构，如1974年IBM推出了系统网络体系结构SNA，1975年DEC提出了分布式网络体系结构DNA。国际标准化组织ISO（InternationalStandardsOrganization）于1983年形成了开放系统互联参考（4）局域网标准化发展阶段20世纪70—80年代，随着计算机硬件技术的发展及价格的下降，计算机在一些单位如公司、学校、政府部门等得到了广泛的应用，这催生了局域网技术的发展。20世纪80年代，不同类型的LAN纷纷出现，为了促进局域网技术的发展，统一局域网标准，802.6等局域网标准草案，其中绝大部分都被国际标准化组织ISO正式认可。这些局域网协议及标准化的确定，为局域网技术的发展奠定了坚实的基础。（5）互联网蓬勃发展阶段Internet是从ARPANET逐步发展而来的，是世界上最大的互联网络，称为互联网或因特网，它使用的是TCP/IP协议。出现了互联网服务提供商（InternetServiceProvider，ISP）。任何单位和个人可以交纳一定的费用，通过ISP的服务来接入互联网。如今的互联网主干网也并非一个单一的主干网络，这些互联网服务提供商出于市场商业行为，也都各自组建了自己的主干网络，这些主干网络通过网络接入点（NetworkAccessPoint，NAP）连通。目前的互联网已经发展为多级ISP结构的网络。 计算机网络的功能是什么？请举例说明。答：计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的多台计算机，通过通信设备与通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下实现资源共享的系统。其功能主要为共享。如可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享等功能，包括我们最常访问的Web站点，其实也是对方共享给我们的内容。 计算机网络由哪些组成部分？答：从不同的角度来看，对计算机网络的组成有以下的理解。物理组成：（1）硬件：主要指组成计算机网络的硬件设备，如主机、各种路由交换设备、通信处理机、通信媒介（包括有线线路和无线线路）等。（2）软件：主要指使用网络功能的各种软件。（3）协议：指为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。如同汽车在道路上行驶必须遵循交通规则一样，数据在线路上传输也必须遵循一定的规则。从某种意义上来说，学习计算机网络各层的功能，也就是在学习各层所包含的协议。工作方式：（1）边缘部分：由所有连接在网络上，供用户直接使用的主机组成，用来进行通信和资源共享，其工作方式主要为C/S方式和P2P方式。（2）核心部分：由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。 计算机网络可以从哪几个方面分类？按网络覆盖的区域分主要有哪几种，各有何特点？校园网属于哪类网络？答：（1）按网络覆盖的地理范围分类（2）按网络的拓扑结构分类（3）按传输介质分类（4）按传播技术分类按照地理范围的大小，可以把计算机网络分为局域网、城域网和广域网3种类型。校园网属于局域网。 计算机网络的性能指标有哪些？请做进一步解释。答：（1）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，也称为数据率（datarate）或比特率（bitrate）。（2）带宽（BandWidth）网络带宽是指在单位时间内网络中的某信道所能通过的最高数据率，单位为bit/s。带宽表示的是某信道传送数据的能力，因此用最高数据率来表达，为便于描述，单位的前面也常常加上千（k）、兆（M）、吉（G）或太（T）这样的倍数。（3）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。吞吐量更侧重于对网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。（4）时延时延（Delay或Latency）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。时延是个很重要的性能指标，有时也称为延迟。（5）时延带宽积时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。（6）往返时间RTT往返时间RTT（Round-TripTime）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。显然，往返时间涵盖了各中间节点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。往返时间是一个很重要的性能指标，利用它可以判断当前网络的状态，在运输层的TCP协议中，有RTT的具体运用。（7）利用率利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。（8）误码率数据在信道中传输时，受到各种因素的影响，传递的信息不可能完全正确，总会有一定的差错出现。通常把信号传输中的错误率称为误码率，它是衡量差错的标准。在传输时，误码率等于二进制码元在传输中被误传的比率，即用接收错误的比特数除以被传输的比特总数所得的值就是误码率。 OSI体系结构分几层，分别是什么？ 简述五层体系结构中各层的功能。答：（1）应用层与OSI模型中的应用层功能类似，主要协议包括文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP、简单邮件传送协议SMTP、域名解析协议DNS等，这些协议都对应了某种互联网应用，将在第6章应用层详细讲解。（2）运输层该层主要包含两个协议：TCP协议和UDP协议。TCP协议向上层提供可靠的端到端的通信，同时还有流量控制和拥塞控制功能，实现较为复杂。UDP协议比较简单，向上层提供无连接的、尽最大努力的交付，不能保证数据无差错、不丢失，适用于对可靠性要求不高的应用，如音视频数据。（3）网际层网际层相当于OSI中的网络层，任务是将分组送到目的主机，主要协议是IP协议。IP协议可以给互联网中的端口分配IP地址，并将其划归到某个IP网络，在路由协议的作用下，可以将IP分组从一个网络转发至另一个网络，最终抵达目的IP地址，这其中路由器是分组转发的核心设备。IP协议是TCP/IP模型中的重要基础协议，正是有了IP协议，才实现了多个不同网络的互联。（4）数据链路层\t"/item/OSI%E5%8F%82%E8%80%83%E6%A8%A1%E5%9E%8B/_blank"数据链路层是在通信实体间建立数据链路连接，传输的基本单位为“帧”，并为网络层提供\t"/item/OSI%E5%8F%82%E8%80%83%E6%A8%A1%E5%9E%8B/_blank"差错控制和流量控制服务。数据链路层由MAC（介质访问控制子层）和\t"/item/OSI%E5%8F%82%E8%80%83%E6%A8%A1%E5%9E%8B/_blank"LLC（逻辑链路控制子层）组成。介质访问控制子层的主要任务是规定如何在物理线路上传输帧。逻辑链路控制子层主要负责在逻辑上识别不同协议类型，并对其进行封装。也就是说逻辑链路控制子层会接收网络协议数据、分组的数据报并且添加更多的控制信息，从而把这个分组传送到它的目标设备。此外，数据链路层还要实现流量控制和差错控制。（5）物理层\t"/item/OSI%E5%8F%82%E8%80%83%E6%A8%A1%E5%9E%8B/_blank"物理层是OSI参考模型中的最底层，下面是具体的物理链路。物理层主要定义了系统的电气、机械、过程和功能特性。如电压、物理数据速率、最大传输距离、物理连接器和其他的类似特性。 计算机网络中为什么要采用分层的体系结构，有什么优点？答：面对一个复杂系统，在设计时通常会将其分解为若干个模块，这样可以将复杂系统转化为一些较容易实现的模块，以此来降低系统的复杂性，使系统结构更合理，更容易实现。鉴于计算机网络通信系统的复杂性及特点，这里用分层的方法来解决。分层带来的好处：（1）各层之间是独立的。（2）灵活性好。（3）结构上可分割开。各层都可以采用