计算机网络 课程第一次作业

<计算机网络>第1次作业答案

注：标*的书后有答案，不在此列出

一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）

1A 2B 3B 4D 5A 6A 7C 8B 9B 10D 11B 12D 13C 14C 15B 16C

二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

1．[（1）下层（2）上层]

2．[（1）调幅（2）调频（3）调相]

3．[带宽]

4．[2.048Mbps]

5．[（1）CSMA/CD（2）冲突捡测]

6．[2n ]

7．[（1）透明网桥（2）源路选网桥（3）路由选择]

8．[端口－结点地址表]

9．[直接序列扩频DSSS，红处线IR]

三、计算题（要写出必要的分析和计算步骤, 本大题共60分）。

1-13 面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？

答：两者的特点如下表

三、计算题（本大题共60分）。

1-13 面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？

1-14 协议与服务有何区别?有何关系?

1-15 网络协议的三个要素是什么?各有什么含义?

答： 为进行网络中的数据交换而建立的规则，标准或约定成为网络协议。它的三个要素为

??

?

??详细说明同步：时间实现顺序的以及作出何种响应

制信息，完成何种动作语义：需要发出何种控的结构或格式语法：数据与控制信息网络协议要素*1-20 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s m /1028

?. 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710bit,数据发送速率为100kb/s

（2）数据长度为3

10bit,数据发送速率为1Gb/s. 从以上计算结果可得出什么结论？

答:

传播时延=

v

L

=速率电磁波在信道上的传播信道长度

发送时延=

d

s

L L =信道带宽数据块长度

信道长度(L)=1000km, 传播速率(v)=s m /1028

?

1) 当数据块长度=bit 7

10, 信道带宽为s kb /100时

发送时延=s s b bit 100/101001037=? 传播时延=ms s

m m

5/1021010008

3=?? 2) 当数据块长度=bit 3

10, 信道带宽为s Gb /1时

发送时延=s s s b bit μ110/10106

9

3==- 传播时延=ms s

m m 5/10210100083=?? 从上面的计算结果可以发现, 当需传送的数据量大且传送速率低时,发送时延占总时延

的比例较大; 而当发送数据少, 且传送速率高时, 传播时延在总时延中占较大比例. 且传播时延与数据量和带宽无关.尽与信道长度和电磁波的速率有关.

*1-21 假设信号在媒体上的传播速率为s m /1028

?.媒体长度l 分别为: (1) 10cm (网卡) (2) 100m (局域网) (3) 100km (城域网) (4) 5000km (广域网)

试计算当数据率为1Mb/s 和10Gb/s 时在以上媒体中正在传播的比特数. 答:

正在传播的比特数=

带宽传播速率信道长度?=d l

??8

10

2 故,将不同的带宽和信道长度代入上面公式, 可知在不同媒体的传播比特数(见下表):

2-01物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？

答：物理层要解决的是怎样才能在连接开放系统的传输媒体上传输各种数据的比特流。由于现有的计算机网络中物理设备和传输媒体的种类非常繁多，而通信手段也有许多不同方式，因此它的作用是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使数据链路层只需考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体的不同。

主要特点：在物理连接上的传输方式一般都是串行传输，即一个比特一个比特地按照时间顺序传输。但是，有时也可以采用多个比特的并行传输方式。

2-05奈氏准则与香农公式在数据通信中的意义是什么？比特和波特有何区别？

答：奈氏准则指出了信道的最高码元传输速率与信道带宽的关系，若码元的传输速率超过了奈氏准则所给出的数值，则出现码元之间的相互干扰，以致在接收端无法正确判定在发送方所发送的码元是1还是0；香农公式指出了：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种方法来实现无差错的传输。

比特和波特是两个不同的概念，波特是码元传输的速率单位，它说明每秒传多少个码元。比特是信息量的单位。信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数量上有一定的关系。若1个码元只携带1bit的信息量，则“比特/秒”和“波特”在数值上是相等的。但若使1个码元携带n比特的信息量，则M波特的码元传输率所对应的信息传输速率为M×n 比特/秒。

*2-17 共有4个站进行码分多址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+1-1)

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？发送数据的站发送的1还是0？

2-17

解：A站的码片序列A：（-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1）

B站的码片序列B：（-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）

C站的码片序列C：（-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1）

D站的码片序列D：（-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1）

总的发送信号的码片序列X：（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）

用A站码片序列与X作规格化内积：

A·X=1/8∑A i X i

=1/8[(-1)(-1)+(-1)(+1)+(-1)(-3)+(+1)(+1)+(+1)(-1)+(-1)(-3)+(+1)(+1)+

(+1)(+1)]

=1

B·X=1/8∑B i X i

=1/8[(-1)(-1)+(-1)(+1)+(+1)(-3)+(-1)(+1)+(+1)(-1)+(+1)(-3)+(+1)(+1)+

(-1)(+1)]

=-1

C·X=1/8∑C i X i

=1/8[(-1)(-1)+(+1)(+1)+(-1)(-3)+(+1)(+1)+(+1)(-1)+(+1)(-3)+(-1)(+1)+

(-1)(+1)]

=0

D·X=1/8∑D i X i

=1/8[(-1)(-1)+(+1)(+1)+(-1)(-3)+(-1)(+1)+(-1)(-1)+(-1)(-3)+(+1)(+1)+

(-1)(+1)]

=1

故A站和D站发送1，B站发送0，C站未发送数据。

*3-20 要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是x

P。试求应添加在数据后面的余数。

=x

x

+

)

1

(4+

数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现。

若数据在传输过程中最后两个1都变成了0。问接收端能否发现。

答：由循环冗余检验的原理可知，按下图计算，可得余数为1110

由上图可知，加在数据后的余数为1110，即传出的数据为11010110111110。若数据在传输过程中最后一个1变成了0，即收到的数据为11010110101110，则由下面的计算可知，该数据不能被10011整除。余数为11。因此可以检查出错误。

若传输时最后两位都变为0，则接到的数据为11010110001110，由下面计算可知，余数为101，因此也不能整除除数P。故可知也可以检测出错误。

所以，这两种出现的差错都可以检测出来，但无法知道是那一位出错的。

*3-21 一个PPP帧的数据部分(用十六进制写出)是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E.试问真正的数据是什么?(用十六进制写出)?

答：当PPP用在异步传输时，采用一种特殊的字符填充法。7E－>（7D，5E），7D－>（7D，5D）故，可知，该数据部分为：

FE 27 65

7E FE 27 7D 7D 65 7E

故，真正的数据是7E FE 27 7D 7D 65 7E。

*3－23 有一比特串0110111111111100用HDLC协议传送。经过零比特填充后，变成怎样的比特串？若接收端收到的HDLC帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的0比特后变成怎样的比特串？答：零比特填充的原理是，发送比特串时，若遇到连续5个1时，即在后面插入一个0，接收时，当遇到连续5个1时，就将后面的0删去。

故第一个比特串发送时变成：011011111011111000（红色的两个0是添加上去的）

第二个比特串接收时变成：000111011111* 11111*110（“*”代表删除了0的位置）

*4－08 有10个站连接到以太网上。试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器；

（2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器；

（3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机；

答：使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各个工作站使用还是CSMA/CD协议，并共享逻辑上的总线。网络中的各个计算机必须竞争对传输媒体的控制，并且在一个特定的时间至多只能有一台计算机能够发送数据。

而交换机实质上就是一个多端口的网桥，课件交换机工作在数据链路层。当主机需要通信时，交换机能同时连通许多对端口，使每对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，

进行无碰撞地传输数据。因此

（1）10个站都连接到一个10Mb/s的以太网集线器时，10个站共享10MB/s的带宽。（2）10个站都连接到一个100Mb/s的以太网集线器时，10个站共享100Mb/s的带宽。（3）10个站都连接到一个10Mb/s的以太网交换机上时，10个站每个站都独占10Mb/s 4-19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？

解：网桥从端口接收网段上传送的各种帧，每当收到一个帧时，就先暂存在其缓存中。若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一个网段，则通过查找转发表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。若该帧出现差错，则丢弃此帧。因此，仅在同一个网段中通信的帧，不会被网桥转发到另一个网段去，因而不会加重整个网络的负担。

网桥的优点：（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。

网桥的缺点：（1）因为网桥要暂存转发，增加了时延；

（2）在MAC子层并没有流量控制功能；

（3）具有不同MAC子层的网段桥接在一起，转发前要修改帧，也会增加时延；

（4）容易产生广播风暴。

转发器的作用是将信号放大并整形后再转发出去，工作在物理层；而网桥和交换机都是工作在数据链数层，网桥主要起到扩展局域网的作用，并对转输的帧进行一定的控制；而交换机则是多端口的网桥，能同时连通许多对的端口，进行无碰撞地传输数据，即有N 对端口的交换机带宽总容量为N*10Mb/s，这是交换机的最大优点。

*4－23 现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个网桥连接起来，如图4－36所示。每一个网桥的两个端口号都标明在图上。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站想其他站发送了数据帧，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。试将有关数据填写在表4－1中。

在网桥转发过程中，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当受到一个帧时，就现暂存在其缓存中。若此帧未出现错误，且欲发到目的战MAC地址属于另一个网段，则通过查找转发表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。若仅在同一个网段中通信的帧，不会转发到另一个网段去。网桥中的转发表最初是空白的，在开始发送的过程中，逐渐建立起转发表。转发表中的MAC地址是根据源MAC地址写入的。由此可知在转发的过程中两个

4－24 无线局域网的MAC协议有那些特点？为什么在无线局域网中不能使用CSMA/CD 协议而必须使用CSMA/CA协议？结合隐蔽站问题和暴露站问题说明RTS帧和CTS帧的作用。

答：无线局域网的MAC协议特点：

1、虚拟载波监听

2、碰撞避免

3、对信道进行预约，采用RTS和CTS。

使用CSMA/CA协议而不使用CSMA/CD协议的原因是：

1．CSMA/CD协议要求一个站点在发送本站数据的同时还必须不间断地检测信道。

以便发现是否有其他的站也在发送数据，这样才能实现“碰撞检测”的功能。但在无线局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。

2．即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端仍然有可能发生碰撞。这就表明，碰撞检测对无线局域网没有什么用处。

RTS和CTS帧的作用：

隐蔽站问题：在发送数据前为检测到媒体上有信号还不能保证在接收端能够成功的接收数据。暴露站问题：在无线局域网中，在不发生干扰的情况下，可允许同时多个移动站进行通信，而如果此时该站检测到有信号，就不敢发送信号。

为了避免这种碰撞，采用RTS和CTS帧。

RTS：某站发送数据帧之前先发送一个短的控制帧，即请求发送RTS。包括源地址，目的地址和这次通信所持续的时间。解决了隐蔽站带来的碰撞问题。

CTS：若信道空闲，则目的站发送一个响应控制帧，即允许发送CTS。A收到CTS 帧后就可以发送数据帧了。解决了暴露站带来的碰撞问题。

使用RTS和CTS可以解决隐蔽站和暴露站问题。但是使用这两种帧会使整个网络的效率有所下降。

*5－22 是判断一下各种说法的正确性，给出“是”或“否”的答案。

（1）ATM的差错控制是对整个信元进行检验。

答：否，只对首部的前四个字节进行循环冗余检验的差错控制。

（2）ATM信元的寻址是根据信元首部中的目的站地址。

答：否，信元首部没有目的站地址，是靠VPI和VCI的值来寻址的。

（3）ATM提供固定的服务质量保证。

答：否，由CIR控制数据率的上限。超过该上线，服务质量不能保证。

（4）ATM的信元采用动态路由选择。

答：否，两个端用户要进行通信，首先必须建立虚通路连接，然后才能在这个端到端连接上以固定信元长度和可变速率进行全双工的通信。数据传送完毕后再释放连接。

（5）TCP不能在ATM上运行。

答：否，A TM也是利用面向连接的技术，故TCP可以在ATM上运行。

（6）ATM在每次传送数据之前必须先建立连接。

答：是。即使在使用永久虚通路时可以随时发送数据，蛋仍然是在发送数据之前就建立了连接的。

（7）ATM的信元的长度是可变的。

答：否，A TM信元采用固定长度的分组，由5个字节的首部和48个字节的信息字段组成。

（8）

*5－23 在一个ATM网络的源端点和目的端点之间有三个ATM交换机。现在要建立一条虚通路。问一共需要发送多少个报文？

答：以下图为例，说明建立过程：

可见，图中共发了4×4＝16个报文。SETUP，CALL PROCEEDING，CONNECT，CONNECT ACK 报文各四个。中间是三条竖线代表ATM交换机。两边的代表源点和终点。