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,IEEE802标准就是这样处理的。
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。
1-13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。
1-15什么是网络体系结构?为什么要定义网络体系结构?
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?
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?
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.奈奎斯特准则定义了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B(B=f,单位Hz)的关系可以写为:Rmax=2.f(bps)对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz,则最大数据传输速率为6000bps。
带宽:信道可以不失真地传输信号的频率范围。为不同应用而设计的传输媒体具有不同的信道质量,所支持的带宽有所不同。
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。
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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。
3-04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。
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。
4-0310000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?
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。
4-14什么是局域网?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)。
4-16IEEE802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IS00SI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。
4-18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?
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。
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。
5-07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。
5-12X.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。
6-02IP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。
6-07ARP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)。