计算机网络发展的历史

计算机系工程硕士《计算机网络》复习提纲1、计算机网络发展的历史。

答：计算机网络发展经历了四个阶段：⑴通信与计算机的结合——产生计算机网络（电路交换）；⑵分组交换网的出现（包交换）；⑶计算机网络体系结构的形成；⑷综合化：即各种业务综合；高速化：即宽带化。

2、计算机网络体系结构和协议。

答：计算机网络的各层及其协议的集合，称为计算机网络的体系结构。

计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。

网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

包括语法、语义和同步。

3、分层体系结构的优缺点。

答：优点：各层之间是独立的；灵活性好；结构上可分割开；易于实现和维护；能促进标准化工作。

缺点：分层的层次数难以确定；有些功能会在不同的层次中重复出现，而产生了额外开销。

4、TCP/IP和OSI/RM体系结构。

答：OSI/RM的体系结构分为7层，自下而上分别是：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。

TCP/IP参考模型分为4层，自下而上分别为：主机至网络层，互连网层，传输层，应用层。

⑴两者之比较TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互连问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部分。

但ISO和CCITT最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起。

TCP/IP一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而OSI在开始时只强调面向连接服务。

TCP/IP有较好的网络管理功能。

而OSI到后来才开始考虑这个问题。

TCP/IP对一些基本概念没有很清楚的区分，而且其模型的通用性较差。

⑵OSI模型和协议的缺点糟糕的提出时机糟糕的技术糟糕的现实糟糕的策略⑶TCP/IP 参考模型的缺点该模型没有明显地区分服务、接口和协议的概念。

TCP/IP 模型完全不是通用的，并且不适合描述除TCP/IP 模型之外的任何协议栈。

主机至网络层在分层协议中根本不是通常意义下的层。

TCP/IP 模型不区分（甚至不提及）物理层和数据链路层。

虽然IP 和TCP 协议被仔细地设计，并很好的实现了。

但是其他很多协议却很特别，没有被很好的实现就免费发送，造成现在很难被替换。

5、课本P31第10、11题，即分组交换和电路交换的区别。

习题1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。

要传送的报文共x(bit)。

从源站到目的站共经过k 段链路，每段链路的传播时延为d(s)，数据率为b(b/s)。

在电路交换时电路的建立时间为s(s)。

在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。

问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？解：采用电路交换：端到端时延：t c =s+x/b +k •d采用分组交换：端到端时延：t p =k•(p/b )+k •d+((x/p)-1)•(p/b)求满足t c> t p 的不等式习题1-11在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x 和（p+h ）（bit ），其中p 为分组的数据部分的长度，而h 为每个分组所带的控制信息固定长度，与p 的大小无关。

通信的两端共经过k 段链路。

链路的数据率为b （bit/s ），但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。

若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p 应取为多大？答：（k •((p+h)/b)+k •d+(x/p-1)•((p+h)/b)）’ 求导6、最高码元传输速率和极限数据传输速率。

例：信号脉冲的时间宽度为1/16ms ，每个信号有16种变化值，那么数据传输速率为多少？解： N=16bps N W C W B TW s s ms T 12800043200016log 32000log 2320001600022160001600011116000110161161223=⨯=⨯=⨯==⨯======⨯==- S=1/T(log 2N)=1/(1/16ms)log 216=16*103*4=64000bps例：信噪比为30dB ，带宽为4kHz 的信道的最大数据传输率为多少？解：。

），但后者比较代替用（使用计算器时，也可2lg )101lg(2ln )101ln(403010.0342lg )101lg(4)101(log 4)/1(log 1010/30)/lg(10)/(33332231030++=⨯≈+⨯=+⨯=+⨯====⨯=kbps N S W C N S dB N S N S dB7、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的原理与应用。

答：⑴曼彻斯特编码：将每一个码元分成两个相等的间隔，码元“1”在前一间隔为高电平而后一间隔为低电平，码元0正好相反。

这种编码方式的好处是保证在每一个码元正中间的时间出现一次电平的转换，这对接收端提取位同步信号是非常有利的；⑵差分曼彻斯特编码：若码元为1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同；若码元为0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。

差分曼彻斯特编码需要复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰能力。

差分曼切斯特编码比曼切斯特编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。

8、数据链路层的功能。

答：数据链路层的主要功能：通过一些数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。

具体来说，包括：⑴链路管理。

⑵帧定界。

⑶流量控制。

⑷差错控制。

⑸将数据和控制信息区分开。

⑹透明传输。

⑺寻址。

9、使用窗口机制进行流量控制，若用n 个比特对帧进行编号：⑴在连续ARQ 协议中，为什么W T ≤2n -1？举例说明。

答：当n=3时，有8个窗口，设发送端发送完0～7号共8个数据帧，因发生窗口已满，发送暂停；假定这8个数据帧均已正确达到接收端，并且对于每一个数据帧，接收端都发送了确认帧。

那么必须考虑下列两种情形：①所有确认帧都达到发送端，因而发送端接着又发出8个新的数据帧。

因为序号是循环使用的，这8个数据帧的序号还是0～7，虽然序号相同，但8个帧都是新的帧；②所有的确认帧都丢失了，发送端在计时器超时后重传了序号0～7的8个旧数据帧。

当接收端第二次收到编号为0～7的8个数据帧时，无法判定：这是8个新的数据帧，还是8个旧的、重传的数据帧。

可以证明，当用n 个比特进行编号，若接收窗口为1，则只有在发送窗口的大小W T ≤2n -1时，连续ARQ 协议才能正确运行。

⑵在选择重传ARQ 协议中，为什么W T +W R ≤2n ？举例说明。

答：因为对于选择重传ARQ 协议，接收窗口显然不应该大于发送窗口。

若用n 比特进行编码，则接收窗口的值受下式的约束：2/2n R W ≤因为对于选择重传ARQ 协议，没有T R W W ≥的情形。

当T R W W <时，n R T W W 2<+，即使W R 取最大值时，此时2/2n T R W W ==，n T R W W 2=+。

如n=3时，很容易知道当W R 取最大值时，42/2===n T R W W ,8=+T R W W ，仍旧没有超过23。

10、卫星信道的数据率为1Mbps ，取卫星信道的单程传播时延为0.25秒，每一个数据帧长都是2000bit 。

忽略误码率、确认帧长和处理时间。

试计算下列情况下的信道利用率：⑴停止等待协议⑵连续ARQ 协议，发送窗口等于7⑶连续ARQ 协议，发送窗口等于127⑷连续ARQ 协议，发送窗口等于255解：每个数据帧的发送时间：2000bit/(1Mb/s)=2ms 。

所以t f =2ms 。

由于忽略误码率、确认帧和处理时间t T =250×2+2=502ms当502ms 时，带有确认的帧完全到达发送方。

因此，两个发送成功的数据帧之间的最小时间间隔(即周期)为502ms 。

如果在502ms 内可以发送k 个帧(每个帧的发送用2ms 时间)，则信道利用率是2k/502。

⑴停止等待协议时，数据帧逐个发送，因此U=2ms/502ms=1/251；⑵连续ARQ 协议，发送窗口为7，因此U=2*7ms/502ms=7/251；⑶连续ARQ 协议，发送窗口为127，因此U=2*127ms/502ms=127/251；⑷连续ARQ 协议，发送窗口为255，U=2*255ms/502ms=255/251>1，由于信道利用率必须要小于等于1，因此，U=1。

11、连续ARQ 协议中，若发送窗口为4，在发送端发出了3号帧，且已收到2号帧的确认帧后，发送端还可以发送几个帧？帧号分别是多少？解：根据连续ARQ 协议的特性，接收端每收到一个帧，接收窗口就会向前滑动一个位置。

为了减少开销，连续ARQ 协议还规定接收端不一定每收到一个正确的数据帧就必须发回一个确认帧，而是可以在自己连续收到几个正确的帧以后，才对最后一个帧发确认信息。

因此，发送端发出2号帧的确认帧，表明0～2号帧共3个数据帧已经准确无≤2n-1,此时误地达到了接收端。

此外，由于连续ARQ协议规定最大发送窗口数WT 4=2，则发送窗口数最大不能超过2n-1=3个，因此，发送端还可以发送三个帧，n=log2帧号是4、5、6。

12、海明码的原理。

答：海明码是一种多重奇偶检错系统。

它将信息用逻辑形式编码，以便能够检错和纠错。

用在海明码中的全部传输码字是由原来的信息和附加的奇偶校验位组成的。

每一个这种奇偶位被编在传输码字的特定位置上。

这个系统对于错误的数位无论是原有信息位中的，还是附加校验位中的都能指示出来。

13、CRC冗余算法：若冗余多项式为X4+X2+X+1，信息项为10111001，则CRC冗余码为多少？解：根据冗余多项式知生成码为10111（取系数），用信息项除以生成码101110010000/10111＝10000001，余数为0111如果余数为0则传输成功，否则传输错误。

14、网卡的功能是什么？答：网卡通过串行连接与网络进行通信，通过计算机主板的I/O接口与计算机实现并行通信，因此网卡的一个主要功能是要进行串行/并行转换。

由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，因此需要在网卡上安装对数据进行缓存的存储芯片。

此外，网卡还要能够完成以太网协议（这个应该是以太网卡的吧，我认为“实现网络协议”更合适）。

在课本的103页1、数据的封装与解封2、链路管理3、编码与译码15、10Mbps的以太网，其跨距为 2.5km，若传播速率为5μs/km，一个中继器延迟为3.2μs，若要网络正常工作，最多可以使用多少个中继器？slottime=F/C=512bit/10mbps=2•(L/R)+2•N•t r=2╳2.5╳5us/km+2•N•3.2usN≈3.20 所以N=416、假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gbps，设信号在网络上的传播速率为5μs/km，求能够使用此协议的最短帧长。