04741计算机网络原理李全龙计算机网络原理-课后习题第一章

计算机网络原理

第一章课后习题：

一，什么是计算机网络

计算机网络就是互联的，自治的计算机的集合。

二，网络协议的三要素是什么含义各是什么

网络协议的三要素是语法，语义，时序。

语法就是定义实体之间交换信息的格式和结构，或者定义（比如硬件设备）之间传播信号的电平等。

语义就是定义实体之间交换信息中需要发送(或包含）哪些控制信息。这种信息的具体含义，以及针对不同含义的控制信息，接收信息端应如何响应。

时序也称同步。定义实体之间交换信息的顺序，以及如何匹配或适应彼此的速度。

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三，计算机网络的功能是什么

在不同主机之间实现快速的信息交换，通过信息交换，计算机网络可以实现资源共享这一核心功能。

四，按网络覆盖范围划分，主要有哪几类计算机网络各自的特点

主要有个域网，局域网，城域网，广域网。

个域网是近几年随着穿戴设备，便携式移动设备的快速发展而提出的网络类型，是由个人设备通过无线通信技术，构成小范围的网络，实现个人设备间的数据传输，比如蓝牙。范围控制在1到10米。

局域网通常部署在办公室，办公楼，厂区等局部区域内。采用高速有线或无线链路，连接主机实现局部范围内高速数据传输范围。十米到一公里。

城域网覆盖一个城市范围内的网络，5到50公里。

广域网覆盖通常跨越更大的地理空间，几十公里至几千公里，可以实现异地城域网或局域网的互连。

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五，按网络拓扑划分，主要有哪几类，各有什么特点

星形拓扑结构，总线拓扑结构，环形拓扑结构，网状拓扑结构，树形拓扑结构，混合拓扑结构。

1.星形拓扑包括一个中央结点，网络中的主机通过点对点通信链路与中央结点连接，中央结点通常是集线器、交换机等设备，通信通过中央结点进行。

多见于局域网个域网中。

优点，易于监控与管理，故障诊断与隔离容易。

缺点，中央结点是网络中的瓶颈，一旦故障，全网瘫痪，网络规模受限于中央结点的端口数量。

2.总线拓扑结构采用一条广播信道作为公共传输介质，称为总线。所有结点均与总线连接，结点间的通信均通过共享的成分进行。

多见于早期局域网。

优点，结构简单，所需电缆数量少，易于扩展。

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缺点，通信范围受限，故障诊断与隔离困难，容易产生冲突。

3,环形拓扑结构，利用通信链路将所有的结点连成一个闭合的环，环中的数据传输通常是单向（也可以双向）的传输，每个结点可以从环中接收数据，并向环中进一步转发数据。

多见于局域网，园区网和城域网。

优点，所需电缆长度短，可以使用光纤，易于避免冲突。

缺点，某结点的故障容易引起全网瘫痪，新结点的加入或撤出比较麻烦，存在时间问题。4,网状拓扑结构中的结点通过多条链路与不同的结点直接连接，网状任一结点与其余所有节点均有直接链路连接，则为完全网状结构，否则为非完全网状结构。

多见于核心网络。

优点，网络可靠性强，一条或多条链路故障时，网络仍然可以连通。

缺点，结构复杂，造价成本高，选路协议复杂。

5,树形拓扑结构是总线拓扑结构与星形拓扑结构的扩展，多见通过级联星网络

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拓扑结构网络中的中央结点构建树型拓扑结构。

多见于局域网。

优点，易于扩展，故障隔离容易。

缺点，对根结点的可靠性要求高，一旦根结点故障，则可能导致网络大范围无法通信。

6,混合拓扑结构是两种以上简单拓扑结构混合而成的网络。

绝大多数实际网络采用，比如internet。

优点，易于扩展，可以构建不同规模网络，并可根据需要优选网络。

缺点，网络结构复杂，管理与维护负杂。

六，计算机网络结构主要包括哪几个部分每部分主要功能是什么

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主要包括网络边缘，接入网络，网络核心三个部分。

网络边缘，连接到网络中的所有端系统构成了网络边缘，端系统运行分布式网络应用，在端系统之间进行数据交换，实现应用目的。

接入网络，实现端系统与网络核心连接与接入的网络。主要有1,电话拨号接入，2,非对称数字用户线路adsl接入，3,混合光纤同轴电缆HFC接入网络，4,局域网5,移动接入网络。

网络核心是由通信链路互连的分组交换设备构成的网络，作用是实现网络边缘中主机之间的数据中继与转发。

七，请简要描述你了解的接入网络，这些接入网络都有什么特点经常使用是哪类接入网络1，电话拨号接入，是利用电话网络通过调制解调器，将数字信号调制到模拟电话线路，通过电话网络的模拟语音信号作为载波传送到远端，再利用调制解调器将数字信号从模拟信号的解调出来。这类接入方式在早期接入网络中，主要用于家庭接入，利用了电话网络覆盖广泛的优点，能够方便的实现分散的家庭用户接入网络。但是这种接入方式的接入链路带宽有限，最大带宽通常为56kb每秒，对于现代英特耐特网络用户来说，显然带宽太低，所以这种接入方式现在已经很少使用。

2,非对称数字用户线路ADSL。

电话机连接电话端局的线路称为用户线路。ADSL也是利用现有的电话网络的用户线路实现的接入网络，adsl是目前家庭用户接入网络中比较常见的一种接入方式，ADSL基于频分多路复用技术实现电话语音通信，与数字通信共享一条用户线路，在进行网络通信的同时，可以进行电话语音通信，这与传统的拨号接入存在很大差异。之所以称为非对称数字用户线路，

是因为在adsl接入网络中，在用户线路上实现了上行带宽比下行带宽小。虽然ADSL接入方式主要用于家庭用户接入网络，但是一些小型商业用户也选择这种接入方式，比如小型商业门店等。

3,混合光纤同轴电缆HFC接入网络。

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hfc，接入网络也称为电缆调制解调器接入，是利用有线电视网络实现网络接入的技术，hfc，接入网络的用户端使用电缆调制解调器连接有线电视的入户同轴电缆，同轴电缆连接到光纤结点，再通过光纤链路连接电缆调制解调端接系统，进而连接网络。hfc也是基于频分多路复用技术，利用有线电视网络同轴电缆剩余的传输能力，实现电视信号传输与网络数据传输的共享。hfc也是非对称的。虽然h fc接入的上下行带宽表面上看要比adsl的带宽，但是当用户数量较大时，hfc接入没有adsl接入速率快，因为，adsl是独享式接入。

4,局域网，企业，学校等机构会在组织范围内建设局域网，连接所有需要接入外部网络的主机，然后通过企业网络和校园网的边缘路由器连接网络核心，典型的局域网技术是以太网，wifi等，事实上，除了企业，校园等机构网络在，用局域网接入网络核心，现在随着光纤到户的推广和普及，越来越多住宅小区的家庭用户，也采用局域网技术实现网络接入。

5.移动接入网络。

移动接入网络怎样利用移动通信网络，如3G/4G/5G网络，实现智能手机，移动终端等设备的网络接入，随着移动通信技术以及移动互联网的发展，移动接入已成为internet接入的重要途径，尤其对于个人移动设备的接入，移动接入网络是不可替代的，而且将成为个人设备接入网络的首选途径。

八，请简述电路交换的工作过程，以及电路交换的特点。

在电路交换网络中，首先需要通过中间交换节点为两台主机之间建立一条专用的通信线路，称为电路，然后再利用该电路进行通信，通信结束后再拆除电路，电话网络的电话拨号呼叫过程就是请求建立电路的过程。电路交换网络在建立电路时，为整个会话在沿线所有链路上都预留一个专用信道，传输速率恒定。在这个通信过程中，交换设备对通信双方的通信内容不做任何干预，即对数据的编码，符号，格式和传输控制顺序等没有影响，利用电路交换进行通信包括建立电路，传输数据和拆除电路三个阶段。

1,建立电路，传输数据之前，必须建立一条端对端的电路，这个电路建立过程实际上就是一个个交换结点的接续过程。电路建立之后，在两个主机之间的每一段物理链路上，都为双方的通信预留了相应的带宽，这个带宽在双方通信期间将一直保留并独占。

2,传输数据。在电路建立之后，主机之间就可以进行数据传输了，被传输的数据可以是数字数据也可以是模拟数据，数据的传输可以是单工，也可以是全双工。在发送主机和接收主机之间存在一条独占的物理线路，为双方的本次通信服务，这里的独占指的是交换结点之间的线路是相对独占的，因为通过信道复用技术对一条物理信道进行新的划分，而主机的交换结点之间的线路，往往是绝对独占的。

3.拆除电路。

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数据传输结束后，要释放该物理链路，该释放动作，可由两个通信主机之间的任何一方发起并完成，释放信号必须传送到电路所经过的各个结点，以便重新分配资源。

综上所述，电路交换的特点是有连接的，在通信时需要先建立电路连接，在通信过程中独占一个信道，通信结束后拆除电路连接。电路交换的优点是实时性高，时延和时延抖动都较小，缺点是对于突发性数据传输，信道利用率低，且传输速率单一。电路交换主要是用于语音和视频这类实施性强的业务。

九，什么是报文交换什么是分组交换试比较两者的优劣。

报文交换，也称为消息交换。其工作过程为，发送方把要发送的信息附上发送/接收主机的地址及其它控制信息，构成一个完整的报文，然后以报文为单位，在交换网络的各结点之间，以存储-转发的方式传送，直至宋达目的主机。一个报文在每个结点的延迟时间，等于接收报文所需的时间加上向下一个结点转发所需的排队延迟时间之和。

分组交换是目前计算机网络广泛采用的技术，分组交换，需要将待传输数据及报文分割成较小的数据块，而每个数据库附加上地址序号等控制信息，购置数据分组，每个分组独立传输到目的地目的地，将收到的分组重新组装还原为报文，分组传输过程，通常也采用存储-转发交换方式。

分组交换的优点，分组交换与报文交换相比，两者都采用存储-转发交换方式，最主要的区别在于，是否将报文拆分为更小的分组，分组交换在拆分与组装分组过程中，一方面会消耗一定的计算资源，另一方面还需要附加更多的控制信息，会在一定程度上降低有效数据传输效率，因此表面上看，似乎报文交换更优于分组交换，但实质上这个表面上的微小变化，却大大改善了交换网络的性能，与报文交换相比，分组交换主要有如下优点。

1，交换设备，存储容量要求低。

作为存储-转发交换方式，报文交换需要缓存整个报文，当报文很大时，要求报文交换设备具有很大的存储容量，分组交换将大报文拆分为较短的分组进行传输。理论上讲，分组交换设备只要能缓存一个小分组，网络就可以工作。因此分组交换可以大大降低对网络交换结点的存储容量的要求。

2,交换速度快。

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报文交换在缓存大报文时，有可能需要将报文存储到速度较慢的外存储器设备上。使得报文交换设备完成报文转发需要较长时间，分组交换设备由于只需要缓存一定数量的较短的分组，因此可以利用储存数器进行存储-转发处理，不需要访问外存，处理转发速度加快。另外，在分组交换网络中，多个分组可以在网络中的不同链路上进行并发传送，大大提高传输效率和线路利用率，大幅缩短整个报文通过网络的时间。

3,可靠传输效率高.

网络通讯通常需要确保可靠无差错的实现数据从源主机向目的主机的传输。实际通信链路不可能实现百分百无差错，对于传输过程出错的数据，纠正错误的最常见措施是请求发送方重新发送出错的数据，直到接收端接收到正确的数据为止，对于报文交换网络，一个报文出现差错，需要重传整个报文；对于分组交换网络，一个分组出现差错，只需要传出错的分组，并不需要重传所有由统一报文拆分出来的分组。

4，更加公平。

报文交换网络中，数据是以报文为单位进行存储-转发的，如果两个大小差异很大的报文，沿相同路径向相同的目的传输，且大报文在缓存队列中排在前面，小报文排在后面，按照最常见的转发调度规则，即先到先服务，大报文在每个交换结点上总是在小报文之前转发，小报文只有等待大报文转发结束后才能转发，在这种情景下，小报文将经历更长的时间通过网络送达目的地，显然报文交换不能确保小报文用更短的时间通过网络，是不公平的。同样的场景，对于分组交换，如果分组大小相同，那么大报文将拆分出更多的分组，小报文将拆分出较小的分组，不同报文的分组，在交换结点上可能交替排队，每个分组通过网络的时间相当，总体上小报文将用较短时间通过网络到达目的，因此，分组交换更加公平。

十，osi参考模型包括几层每层的主要功能是什么

osi参考模型，采用分层结构化技术，将整个计算机网络的通信功能分为七层，由低层至高层，分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。osi参考模型的物理层，数据链路层和网络层，称为结点到结点层，传输层，会话层，表示层和应用层，称为端到端层。

1,物理层的主要功能是在传输介质上表现，无结构比特流传输，所谓无结构比特流是指不关心比特流实际代表的信息内容，只关心如何将0和1这些比特以合适的信号传送到目的地，因此物理层要实现信号编码功能，物理层的另一项主要任务就是规定数据终端设备（dte）与（dce）数据通信设备之间接口的相关特性，主要包括机械、电气、功能和规程4个方面的特性。

2,数据链路层的主要功能是实现在相邻结点之间数据可靠而有效的传输，物理数据在物理介质内传输过程，不能保证没有任何错误发生，为了能实现有效的差错控制，就采用了一种以帧为单位的数据块传输方式。

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3,网络层解决的核心问题是如何将分组通过交换网络传送目的主机，因此网络层的主要功能是数据转发与路由，在交换网络中，信息从源结点出发，要经过若干个中继结点的存储-转发后，才能到达目的终点。

4,传输层是第一个端到端的层次，也是进程-进程的层次，数据的通信表面上看是在两台主机之间进行，但实质上是发生在两个主机的进程之间。因此，传输层的功能主要包括复用/分解(区分发送和接收主机上的进程），端到端的可靠数据传输，连接控制，流量控制和拥塞控制机制等。

5,会话层是用户与用户的连接，通过在两台计算机间建立、管理和终止通信来完成对话。会话层的主要功能，在建立会话时核实双方身份是否有权参加会话；确定双方支付通信费用，双方在各种选择功能方面(如全双工还是半双工通信）取得一致；在会话建立以后，需要对进程间的对话进行管理与控制，例如，对话过程中某个环节出了故障，会话层在可能条件下必须保存这个对话的数据，使数据不丢失，如不能保留，那么终止这个对话，并重新开始。在实际的网络中，会话层的功能已经被应用层所覆盖，很少单独存在。

6,表示层主要用于处理应用实体间交换数据的语法，其目的是解决格式和数据表示的差别，从而为应用层提供一个一致的数据格式，是字符，格式等有差异的设备之间会相互通信。除此之外，表示层还可以实现文本压缩/解压缩，数据加密/解密，字符编码的转换等功能，这一层的功能在某些实际数据通信网络中是由应用层来实现的，而且表示层不独立存在。7,应用层与提供给用户的网络服务相关，这些服务非常丰富，包括文件传送、电子邮件、p2p 应用等。应用层为用户提供了一个使用网络应用的“接口”。

十一，tcp/ip参考模型包括几层每层主要包括哪些协议

tcp ip协议，主要包括，应用层，传输层，网络互联层，网络接口层。

1,应用层，tcp/ip参考模型，将osi参考模型中会话层和表示层的功能合并到了应用层来实现。每一个应用层协议一般都会使用到两个传输层协议之一进行数据传输，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。

2,传输层，当应用程序将用户数据按照特定应用层协议封装好后，接下来就由传输层的协议负责把这些数据传输到接收方主机上对等的应用程序。tcp ip参考模型的传输层，主要包括面向连接提供可靠数据流传输的传输控制协议，tcp和无连接不提供可靠数据传输的用户数据报协议udp。

3,网络互联层是整个tcp ip参考模型的核心，主要解决把数据分组发往目的网络或主机的问题。

4,网络接口层，实际上tcp ip参考模型，没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层网络互联层，一个访问接口，以便在其上传递ip分组，由于这一层未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同，实际上这一层对应osi参考模型中的数据链路层和物理层，网络层ip分组在这一层被封装到底层网络的链路层数据帧中，并最终以比特流的形式在物理介质上进行传输。

12,13,14,15,见书48页