《计算机网络与通信(第2版)》习题参考答案

1.6 比较电路交换、存储转发交换、报文交换和分组交换的区别。

（1）电路交换的基本原理是在源端和目的端间实时地建立起电路连接，构成一条信息通道，专供两端用户通信。通信期间，信道一直被通信双方用户占有，通信结束，立即释放。线路交换的特点是：数据传输可靠、迅速、有序，但线路利用率低、浪费严重，不适合计算机网络。

（2）存储转发交换是在传统的电路交换技术的基础上提出的。存储转发和电路交换的主要区别是：发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网，通信子网中的结点要负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。存储转发交换包括报文交换和分组交换两种。

（3）报文交换采用"存储-转发"方式进行传送，无需事先建立线路，事后更无需拆除。它的优点是：线路利用率高、故障的影响小、可以实现多目的报文；缺点是：延迟时间长且不定、对中间节点的要求高、通信不可靠、失序等，不适合计算机网络。（4）分组交换中数据以短分组的形式传输，分组长度一般为1000字节。如果发送端有更长的报文需要发送，那么这个报文被分割成一个分组序列，每个分组由控制信息和用户数据两部分组成。分组交换适用于计算机网络，在实际应用中有两种类型：虚电路方式和数据报方式。分组交换的优点是：高效、灵活、迅速、可靠、经济，但存在如下的缺点：有一定的延迟时间、额外的开销会影响传输效率、实现技术复杂等。

2.1 （1）双绞线：是最常见的、最经济的传输媒质，主要用于电话网络和建筑物内的通信线路；（2）同轴电缆：主要应用于电视转播、长途电话传输、近距离的计算机系统连接、局域网等；3）光纤：主要用在长途电信中；

2.11 什么是扩频通信？基本的扩频技术有哪两种？试分析其基本原理。

扩频(spread spectrum)的基本思想是将携带信息的信号扩散到较宽的带宽中，用以加大干扰及窃听的难度。常见的扩频技术有跳频和直接序列扩频两种。

2.12 分析分组交换中数据报和虚电路两种不同工作方式的特点，并举例加以说明。

数据服务的特点：

（1）主机随时可发送数据；

（2）每个分组独立选择路由

（3）分组不一定按顺序到达目的主机

（4）某个分组可能丢失（不可靠服务）

虚电路服务的特点：

（1）先拨号建立电路，然后再通话

（2）分组都必须沿着虚电路传送，数据传送完毕后，释放虚链路

两者的比较：

（1）当报文短时，数据报既迅速又经济，虚电路太浪费网络资源

（2）在进行存储转发时，数据报需要更多开销携带完整的地址信息，虚电路只需携带需电路号（3）数据报只承担端到端的差错，虚电路保证分组按顺序交付，不丢失，不重发（4）虚电路对网络流量控制比数据报更容易

2.16 常见的光交换有几种方式？各有何优缺点？

光交换技术可分成光的电路光交换(光路交换)和分组光交换两大类。

电路光交换方式采用OADM、OXC等光器件设置光通路，在中间节点不需要使用光缓存，其交换方式与传统的电路交换技术相类似，目前光的电路光交换研究已经较为成熟。

分组光交换系统按照对控制包头处理以及交换粒度的不同可分为：光分组交换(OPS)、光突发交换(OBS)和光标记分组交换(OMPLS)。分组光交换与光电路交换相比，有着很高的资源利用率和很强的适应突发数据的能力。

3.3 信道的数据率为4 kb/s，且传播时延为20 ms，要使用停止等待机制达到至少50％的有效性，那么帧长度尺寸范围为多少？

当发送一帧的时间等于信道的传播时延的2倍时，信道利用率是50%。或者说，当发送一帧的时间等于来回路程的传播时延时，效率将是50%。

20ms × 2 =40 ms

现在发送速率是4kb/s，则每比特发送时间为：1/4000 = 0.25 ms

40/ 0.25 = 160 bit

故帧长要大于160bit时，停止等待机制才能达到至少50%的有效性。

3.8 若P = 110011，而M = 11100011，计算CRC。

由于模式P=110011，共6bit，所以FCS R=5bit，所以要在信息码字后补5个0，变为1110001100000。用1110001100000除以110011，余数为11010，即为所求的冗余位。

因此发送出去的CRC码字为原始码字11100011末尾加上冗余位11010，即1110001111010。

DTE：数据终端设备；DCE:数据通信设备；EIA：美国电子工业协会；

ITU-T：国际电信联盟电信标准化部门；ISO：国际标准化组织。

4.6 试比较几种共享信道方法的特点。

受控多点接入主要采用轮询的方式，在线路上有一个轮询帧，各站有数据时才发送，在网络通信量比较小时，工作效率较低。

ALOHA 方式采用随机接入技术，是一种完全随机式分布控制的媒质接入方式，哪一个

节点想发送帧就发送，而不管其他节点和信道的状况，当发生数据碰撞时就要重新发送。

CSMA 也是采用的随机接入技术，它的基本原理是：任一个网络节点在它有帧欲发送

之前，先监测一下广播信道中是否存在别的节点正在发送帧的载波信号。如果监测到这种信

号，说明信道正忙，否则信道是空闲的。然后，根据预定的控制策略来决定是否发送数据。

令牌传递接入适用于环形网络，它有一个令牌在换上传递，令牌的忙或闲状态代表信

道是否空闲以供节点站接入使用。闲令牌到达某一个站，相当于把信道的使用权轮给了该节

点站。

4.7 试比较轮叫轮询和传递轮询这两种共享通道方法的优缺点。轮询与ALOHA 相比，其

优缺点又如何？

1、传递轮询与轮叫轮询的比较：

(1) 传递轮询的帧时延总是小于同样条件下的轮叫轮询的时延。

(2) 站间的距离越大，传递轮询的效果就比轮叫轮询的越好。

(3) 站间距离较小且通信量较大时，传递轮询带来的好处就不太明显。

传递轮询系统虽然具有较轮叫轮询系统更小的帧等待时延，但由于其实现起来技术上比

较复杂，代价也较高，因此在目前实用的轮询系统中，主要还是使用轮叫轮询系统。

2、传递轮询与轮叫轮询等方式有一个明显的缺点。这就是当网络的通信量较小时，轮

询系统的工作效率较低，因为各站基本上没有什么数据可发送，但轮询的信息始终不停地

在多点线路上传来传去。而ALOHA 方式则采用随机接入方式，在网络通信量较小时，工

作效率较高。

4.12 100个站分布在4 km 长的总线上，协议采用CSMA/CD ，总线速率为5 Mb/s ，帧的

平均长度为1000 bit ，试估算每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值。设传播时延为

5 μs/km 。

解答：

因为传播时延为5 μs/km ，则传播速度为8

210/m s ?，则 63

385104100.1110210

Rd a LV ???===??? 100个站时，每站发送成功的概率为：

1001(11100)0.369A -=-= 整个总线网的吞吐率为110.691(21)

S a A -==+- 因总线速率为5Mb/s ，且100个站点的100个帧的总长度为100000bit ，所以每个站每

秒钟发送的平均帧数最大值为：

6

5

5100.69

34

110

??

=

?

帧。

传统以太网（十兆以太网）采用曼彻斯特编码；快速以太网（百兆以太网）采用4B/5B 码；千兆以太网采用8B/10B码；万兆以太网采用IEEE802.3提出的新的MB810编码方式。

5.3 以太网技术的物理层标准各是什么？

传统以太网物理层标准有10BASE2、10BASE5和10BASE-T三种，其中10BASE2为细缆以太网，要求使用细同轴电缆，10BASE5为粗缆以太网，要求使用粗同轴电缆，目前这两种基本淘汰；10BASE-T是传统以太网中最常用的一种标准，使用双绞线电缆作为传输媒质。

快速以太网物理层标准有100BASE-TX、100BASE-T2、100BASE-T4、100BASE-FX等几种。其中100BASE-TX运行在两对五类双绞线上，100BASE-T2运行在两对三类双绞线上，100BASE-T4运行在四对三类双绞线上，100BASE-FX运行在光纤上，光纤可以使单模也可以是多模。

千兆以太网物理层标准有1000BASE-SX、1000BASE-LX、1000BASE-CX、1000BASE-TX等几种。1000BASE-SX运行在多模光纤上，S指发出的光信号的波长形式；1000BASE-LX运行在单模光纤上，L指发出的光信号是最短波长的形式；1000BASE-CX运行在同轴电缆上；1000BASE-TX运行在双绞线上。

万兆以太网物理层标准有10GBASE-S（850nm短波）、10GBASE-L（1310nm长波）和10GBASE-E（1550nm长波）三种规格，最大传输距离分别为300m、10km、40km。

5.9 IEEE802局域网参考模型与OSI参考模型有何异同之处？

局域网的体系结构与OSI的体系结构有很大的差异。它的体系结构只有OSI的下三层，而没有第四层以上的层次。

在局域网中，物理层负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务是描述传输媒体接口的一些特性。这与OSI参考模型的物理层相同。但由于局域网可以采用多种传输媒体，各种媒体的差异很大，所以局域网中的物理层的处理过程更复杂。通常，大多数局域网的物理层分为两个子层：一个子层描述与传输媒体有关的物理特性，另一子层描述与传输媒体无关的物理特性。

在局域网中，数据链路层的主要作用是通过一些数据链路层协议，在不太可靠的传输信道上实现可靠的数据传输，负责帧的传送与控制。这与OSI参考模型的数据链路层相同。但局域网中，由于各站共享网络公共信道，由此必须解决信道如何分配，如何避免或解决信道争用，即数据链路层必须具有媒体访问控制功能。有由于局域网采用的拓扑结构与传输媒体多种多样，相应的媒体访问控制方法也有多种，因此在数据链路功能中应该将与传输媒体有

关的部分和无关的部分分开。这样，IEEE802局域网参考模型中的数据链路层划分为两个子层：媒体访问控制MAC子层和逻辑链路控制LLC子层。

在IEEE802局域网参考模型中没有网络层。这是因为局域网的拓扑结构非常简单，且各个站点共享传输信道，在任意两个结点之间只有唯一的一条链路，不需要进行路由选择和流量控制，所以在局域网中不单独设置网络层。这与OSI参考模型是不同的。但从OSI的观点看，网络设备应连接到网络层的服务访问点SAP上。因此，在局域网中虽不设置网络层，但将网络层的服务访问点SAP设在LLC子层与高层协议的交界面上。

从上面的分析可知，局域网的参考模型只相当于OSI参考模型的最低两层，且两者的物理层和数据链路层之间也有很大差别。在IEEE802系列标准中各个子标准的物理层和媒体访问控制MAC子层是有区别的，而逻辑链路控制LLC子层是相同的，也就是说，LLC子层实际上是高层协议与任何一种MAC子层之间的标准接口。

5.13 试比较IEEE802.3、IEEE802.4和IEEE802.5三种局域网的优缺点。

IEEE 802.3、802.4和802.5分别包括了MAC子层协议和物理层协议，其中最大的不同体现在介质访问控制协议，即CMSA/CD、Token Bus和Token Ring。CSMA/CD协议的总线LAN中，各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重发，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。其优点是结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。Token Ring不会出现冲突，是一种确定型的介质访问控制方法，每个节点发送数据的延迟时间可以确定。在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低；而在重负载时，对各节点公平，且效率高。令牌总线与令牌环相似，适用于重负载的网络中、数据发送的延迟时间确定以及，适合实时性的数据传输等，但网络管理较为复杂。

T表示是采用双绞线；F表示光纤10BASE5是50欧同轴粗缆；10BASE2是50欧同轴细缆；

10BASE-T为一种物理星状拓扑而逻辑上为总线结构的以太网；

局域网网络操作系统常见的结构有：对等式结构、服务器结构和主从式结构三种。

6.6 什么是测距技术？在PON系统中为什么要采用测距技术？

测距技术是测量各个ONU到OLT的实际距离的技术。

在APON系统中，工作在点到多点方式，各个ONU到OLT的距离不等，为了防止各个ONU所发上行信号发生冲突，OLT必须不断测量每一ONU与OLT之间的距离，指挥每一ONU调整发送时间使之不至于发生冲突。解决的办法是在所有的ONU中插入补偿时延，使每个ONU到OTL的总时延相等。

7.2 试比较虚电路服务和数据报服务的异同点。

数据报和虚电路的区别存在以下几点：

（1）在传输方式上，虚电路服务在源、目的主机通信之前，应先建立一条虚电路，然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。而数据报服务，网络层从运输层接收报文，将其装上报头（源、目的地址等信息）后，作为一个独立的信息单位传送，不需建立和释放连接，目标结点收到数据后也不需发送确认，因而是一种开销较小的通信方式。但发方不能确切地知道对方是否准备好接收，是否正在忙碌，因而数据报服务的可靠性不是很高。

（2）关于全网地址：虚电路服务仅在源主机发出呼叫分组中需要填上源和目的主机的全网地址，在数据传输阶段，都只需填上虚电路号。而数据报服务，由于每个数据报都单独传送，因此，在每个数据报中都必须具有源和目的主机的全网地址，以便网络结点根据所带地址向目的主机转发，这对频繁的人—机交互通信每次都附上源、目的主机的全网地址不仅累赘，也降低了信道利用率。

（3）关于路由选择：虚电路服务沿途各结点只在呼叫请求分组在网中传输时，进行路径选择，以后便不需要了。可是在数据报服务时，每个数据每经过一个网络结点都要进行一次路由选择。当有一个很长的报文需要传输时，必须先把它分成若干个具有定长的分组，若采用数据报服务，势必增加网络开销。

（4）关于分组顺序：对虚电路服务，由于从源主机发出的所有分组都是通过事先建立好的一条虚电路进行传输，所以能保证分组按发送顺序到达目的主机。但是，当把一份长报文分成若干个短的数据报时，由于它们被独立传送，可能各自通过不同的路径到达目的主机，因而数据报服务不能保证这些数据报按序列到达目的主机。

（5）可靠性与适应性：虚电路服务在通信之前双方已进行过连接，而且每发完一定数量的分组后，对方也都给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高。但是，当传输途中的某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区，而另选其他路径，把数据传至目的地，而虚电路服务则必须重新建立虚电路才能进行通信。因此，数据报服务的适应性比虚电路服务强。

（6）关于平衡网络流量：数据报在传输过程中，中继结点可为数据报选择一条流量较小的路由，而避开流量较高的路由，因此数据报服务既平衡网络中的信息流量，又可使数据报得以更迅速地传输。而在虚电路服务中，一旦虚电路建立后，中继结点是不能根据流量情况来改变分组的传送路径的。

综上所述，虚电路服务适用于交互作用，不仅及时、传输较为可靠，而且网络开销小。数据报服务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。

7.3 有哪些路由选择算法?举例说明。一个理想的路由算法应具有哪些特点?为什么实际的路由算法总是不如理想的？

从路由算法能否随网络的通信量或拓扑自适应地进行调整变化来划分，则有两

大类，即非自适应路由选择策略与自适应路由。非自适应路由选择有扩散式、选择扩散式、随机徘徊、固定路由法和分散通信量法。自适应路由选择有分布式路由选择策略（又包括距

离向量算法、链路状态算法）、集中式路由选择策略和混合式路由选择策略。

一个理想的路由算法应具有以下特点：(1)正确性，即能正确而迅速地将分组从源节点传送到目标节点；(2)简单性，实现方便，相应的软件开销少；(3)健壮性，即能适应网络拓扑变化(如某节点损坏)和通信量的变化而能选择新的路由，不致引起作业的夭折；(4)稳定性，算法应是可靠的，即不管运行多久，保持正确性而不发生震荡；(5)公平性和最优化，要保证每个节点都有机会传送信息，又要保证路由选择最佳。

（3）拥塞控制：是网络能够承受现有的网络负荷，是一个全局变量；

流量控制：往往只是指点对点之间对通信量的控制

8.1 简述HUB、网桥和路由器的功能。

hub：集线器只是一个多端口的中继器。它有一个端口与主干网相连，并有多个端口连接一组工作站。是物理层上的网络互连设备，中继器仅适用于以太网，可将两段或两段以上以太网互连起来。中继器只对电缆上传输的数据信号再生放大，再重发到其它电缆段上。对链路层以上的协议来说，用中继器互连起来的若干段电缆与单根电缆并无区别。

网桥和交换机一样都是工作在OSI模型的第二层（数据链路层），可以看成是一个二层路由器（真正的路由器是工作在网络层，根据IP地址进行信包转发）。网桥可有效的将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址（物理地址）来转发帧，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。

路由器跟集线器和交换机不同，是工作在OSI的第三层（网络层），根据IP进行寻址转发数据包。路由器是一种可以连接多个网络或网段的网络设备，能将不同网络或网段之间（比如局域网——大网）的数据信息进行转换，并为信包传输分配最合适的路径，使它们之间能够进行数据传输，从而构成一个更大的网络。

路由器具有最主要的两个功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。

ICMP：Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。

IGMP：因特网组管理协议用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

8.4 说明IP地址与硬件地址的区别？为什么要使用这两种不同的地址？

从层次的角度看，MAC ADDRESS是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。对于一台计算机而言，IP地址是可变的，而物理地址是固定的。

在IP层抽象的互连网上,我们看到的只是IP 数据报,路由器根据目的站的IP 地址进行选路。在具体的物理网络的链路层,我们看到的只是MAC 帧,IP 数据报被封装在MAC 帧里面。MAC 帧在不同的网络上传送时,其MAC 帧的首部是不同的。这种变化,在上面的

IP 层上是看不到的。

每个路由器都有IP地址和硬件地址。使用IP地址与硬件地址,尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同, IP层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的但细节,并使我们能够使用统一的、抽象的IP地址进行通信。

1.VPN即虚拟专用网，是通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。NA T（网络地址转换）提供了连接互联网的一种简单方式，并且通过隐藏内部网络地址的手段为用户提供了安全保护。

8.18 简要说明为什么在传输层连接建立时要使用三次握手。

完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已准备好），也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。

8.22 TCP在进行流量控制时是以分组的丢失做为产生拥塞的标志，有没有不是因拥塞而引起的分组丢失的情况。

例如当IP数据报在传输过程中需要分片，但其中的一个数据报未能及时到达终点，而终点组装IP数据报已超时，因而只能丢失该数据报；IP数据报已经到达终点，但终点的缓存没有足够的空间存放此数据报；数据报在转发过程中经过一个局域网的网桥，但网桥在转发该数据报的帧没有足够的差错空间而只好丢弃。

9.3．TELNET的主要特点是什么？什么是虚拟终端NVT？

TELNET是一个简单的远程终端协议，用户用TELNET就可在其所在地通过TCP连接登录到远地的另一个主机上。TELNET采用Ｃ/S模式。

NVT是定义数据和命令怎样通过Internet使TELNET能够适应许多计算机和操作系统的差异。客户软件把用户的击键或命令（例如对于文本中一行的结束，有的用CR,有的用LF，还有的用CR-LF）转换成NVT格式，并送交服务器。

9.4．简述E-mail的最主要组成部件。E-mail能否不使用用户代理？

E-mail的主要组成部件有：发送方用户代理，发送端邮件服务器，接收端邮件服务器，接收方用户代理。

不能不适用用户代理，用户代理是一个在本地运行的程序，用于发送和接受邮件，包含以下功能：撰写，显示和处理等。

WWW：万维网（world wide web），是一种特殊的结构框架，它方便用户访问遍布在Internet网上数以万计的计算机上的链接文件，从而获得丰富多彩的信息。

URL：统一资源定位符，可以用来从Internet上给任何可被访问的对象（文件、目录、文档、声音、图像）提供标志。

URI：通用资源标志符，是互联网的一个协议要素，可以通过它来定位任何远程或本地可用资源。

HTTP：超文本传送协议，面向事务的应用层协议，对域名服务器和分布式对象进行管理，支持传送任意类型对象，满足web服务器与客户之间的多媒体通信需要。

FTP：文件传送协议，提供交换式的访问，允许客户指明文件类型与格式，并允许文件具有存储权限。

HTML：超文本标记语言，制作标准化的万维网页面标准语言。

浏览器：浏览器是指可以显示网页服务器或者文件系统的HTML文件内容，并让用户与这些文件交互的一种软件。

超文本：超文本（Hypertext）是一些特殊的文字，当在这些文字上按下鼠标，就会通过链接跳转到其余的页面。而这个页面可能在本机上，也可能在其它的机器上。

超链接：所谓的超链接是指从一个网页指向一个目标的连接关系，这个目标可以是另一个网页，也可以是相同网页上的不同位置，还可以是一个图片，一个电子邮件地址，一个文件，甚至是一个应用程序。

10.4．简述无线局域网网卡的组成原理。

无线网卡是集微波收发，信号调制与网络控制于一体的网络适配器，除具有有线网卡的网络功能外，还有天线接口、信号的收发及处理、扩频调制等功能。它由一块专用的组件和大规模集成电路的电路板组成。其网络控制器实现CSMA/CA媒体访问控制、分组传输、地址过滤、差错控制及数据缓存功能。

10.7．IEEE802.16定义了哪两种系统结构？各自的组成和特点是什么？

（1）PMP（point-to-multipoint）结构,即由一个点控制多个点。

（2）Mesh结构，是一种网状的多跳无线网状结构。

11.4 什么叫做隐终端？隐终端会带来什么问题？

隐终端是指在接收节点的覆盖范围内而在发送节点覆盖范围外的节点。

因为隐终端是无法感知到发送节点的发送“信号”的，而它与发送节点均向接收节点发送报文时就可能造成报文冲突。发生冲突后，一般会采用重传冲突报文的处理方法，这将直接导致信道利用率的降低。

因此，对于Ad hoc网络的信道接入协议而言，应尽量解决隐终端问题。

11.6 无线自组网的路由协议主要分为哪几类？

如根据发现路由的驱动模式的不同，可分为表驱动路由协议和按需路由协议；根据网络拓扑结构的差异，又可以将它们分为平面结构的路由协议和分簇路由协议