数据通信与计算机网络作业答案

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1-02 试简述分组交换的要点
在分组交换网络中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组形式传送。

如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。

每个分组包含用户数据的一部分加上一些控制信息。

控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。

在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后根据路由表转发给下一结点。

分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

分组交换网的主要优点是：
①高效。

在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占有。

②灵活。

每个结点均有智能，为每一个分组独立地选择转发的路由。

③迅速。

以分组作为传送单位，通信之前可以不先建立连接就能发送分组；网络使用高速链路。

④可靠。

完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。

1-03试从多方面比较电路交换和分组交换的主要优缺点。

(答案仅作参考，可自行补充完善) 1）在效率上，报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传突发性数据时可提高整个网络的信道利用率；而电路交换需要预先分配固定的带宽，没有数据传输的空隙，信道处于空闲，浪费资源。

2）在灵活性上，报文交换和分组交换可独立选择路由；而电路交换一旦连接建立，其传输路径是固定的，若线路受损，则通信断开。

3）在时延上，电路交换一旦连接建立后，后续数据的传输不需要在中间结点上停留，不存在处理时延，仅存在传播时延；而报文交换和分组交换虽然不需要连接建立的过程，但由于其采用存储-转发的方式，在中间结点要耗费一定的处理时延。

4）在可靠性上，分组交换具有完善的网络协议，分布式的多路由的分组交换网具有更好的生存性。

5）在适用性上，电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。

报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。

分组交换适用于计算机类的突发性数据。

总的来说，分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

1-17收发端之间传输距离1000km，信号在媒体上的传播速度2＊108m/s。

试计算发送时延和传播时延。

1) 带宽100kbps，数据长107bit；
2) 带宽1Gbps，数据长103bit；
该计算结果说明什么问题？
解：1) 发送时延=
7
3
10
100*10/
bit
b s
= 100 S
传播时延=
3
8
1000*10
2*10/
m
m s
= 5ms
2）发送时延=
3
9
10
1*10/
bit
b s
= 6
10 s = 1us
传播时延= 5 ms
结论：在不同传播条件下，由不同时延占主导地位。

1-24 试述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

五层协议是综合了OSI 和TCP/IP 体系结构各自的优点提出来的，其结构如下：
各层主要功能如下：
1) 应用层：这是体系结构的最高层，它直接为用户的应用进程提供服务。

应用层协议：Http 、
FTP 、SMTP 、Telnet 等
2) 传输层：负责两个主机中进程之间的通信（端到端的通信）。

提供面向连接的服务(TCP)和
无连接的服务(UDP)。

3) 网络层：任务1：负责为分组交换网上的不同主机提供通信。

发送时，将传输层产生的报文
段或用户数据报封装成分组(包)进行传送；接收时，向传输层提供接收的数据；任务2：选择合适的路由，使源主机传输层的分组，能通过网络中的路由器找到目的主机。

4) 数据链路层：发送方，将网络层传来的IP 数据报组装成帧，并在两个相邻节点间的链路上
传送以帧为单位的数据；接收方，根据控制信息从帧中提取出数据交给网络层。

5) 物理层：透明传送比特流。

所传送数据的单位是比特。

2-16共4站进行CDMA 通信，码序列分别为
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）
现收到（ -1+1-3+1-1-3+1+1 ），问哪个站发数据了，发的什么？
解：
A ：A ×I ＝（-1-1-1+1+1-1+1+1）×（ -1+1-3+1-1-3+1+1 ）／8＝1
B ：B ×I ＝（-1-1+1-1+1+1+1-1）×（ -1+1-3+1-1-3+1+1 ）／8＝－1
C ：C ×I ＝（-1+1-1+1+1+1-1-1）×（ -1+1-3+1-1-3+1+1 ）／8＝0
D ：D ×I ＝（-1+1-1-1-1-1+1-1）×（ -1+1-3+1-1-3+1+1 ）／8＝1
所以A 发1，B 发0，C 没发，D 发1 3-07 CRC 校验
答案：做模2除以后，余数为1110，即为添加的检验码。

（过程略）
出现的两种差错都可以发现。

3-08 CRC 校验
答案：做模2除以后，余数为011，即为添加的检验码。

（过程略）
3-20假设1km 长的CSMA/CD 网络的数据率为1Gb/s 。

设信号在网络上的传播速率为200000km/s 。

求能够使用此协议的最短帧长。

单程传播时延 = 512*10/km km s
= 5μs 则往返时延 2*5μs = 10 μs 为了按CSMA/CD 协议进行工作，发送时延必须不能大于往返时延。

设 最短帧长 x bit
则 91*10/xbit bit s
<= 10 μs => x <= 10*610 *910 = 410 (bit) 既 1250 （byte ）
补充作业1：交换机的工作原理是什么？对帧是如何处理的？（仅作参考）
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。

交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC （网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。

使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。

通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。

每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。

当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。

假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。

总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。

交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

交换机对帧的处理分两种方式：存储转发和直通式。

存储转发是最传统、应用最为广泛的方式：它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。

正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。

尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作。

直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。

它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。

由于不需要存储，延迟非常小、交换非常快，这是它的优点。

它的缺点是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力。

由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通，而且容易丢包。

补充作业2：交换机与集线器的主要区别？
以太网交换机和集线器的区别见下表：（仅作参考）
路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面：。