《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 ms40/ 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8210/m s ⨯，则 63385104100.1110210Rd 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：655100.6934110⨯⨯=⨯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。