《计算机网络体系结构》 第三章计算机网络作业
计算机网络体系结构与网络协议
第三章计算机网络体系结构与网络协议3.1 网络体系结构3.1.1 概述使相互通信的两个可能不同厂家、不同结构的计算机系统高度协调地交换数据，通信双方必须在有关信息内容、格式和传输顺序等方面遵守一些事先约定好的规则，如通信过程的同步方式、数据格式、编码方式等。
这些为进行网络中数据交换而制定的规则、标准与约定，称为网络协议。
考察一个实际社会中的邮政系统的结构、运行过程。
以下是邮政系统结构以及信件发送与接收过程的示意图。
3.1.2 网络体系结构的基本概念1. 协议（protocol）协议是一种通信规约。
不遵循双方事先约定好的规则与规定，就要出错。
计算机网络也是如此，网络中大量计算机之间要有条不紊地交换数据，就必须制定一系列的通信协议。
一个网络协议主要由三个要素组成：（1）语义：构成协议的协议元素的含义。
协议元素是指需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。
（2）语法：数据或控制信息的数据结构形式或格式（3）时序：对事件实现顺序的详细说明3. 接口（interface）接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点。
低层向高层通过接口提供服务。
只要接口条件不变，低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。
4. 体系结构（architecture）对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是层次结构模型。
计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的。
将网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构（Network Architecture）。
即关于计算机网络应该设置哪几层，每层应提供哪些功能。
3.1.3 网络体系结构的特点1. 各层之间互相独立2. 灵活性好3. 结构上可以分割开，各层都可以采用最适合的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其它层4. 易于实现和维护5. 有利于促进标准化3.2 开放系统互连参考模型3.2.1 OSI参考模型的制定开放系统互连参考模型OSI（Open system interconnection/Reference Model）是由国际标准化组织ISO制定的网络层次结构模型。
计算机网络(第二版)课后习题答案第三章
计算机网络参考答案第三章（高教第二版冯博琴）1 什么是网络体系结构？网络体系结构中基本的原理是什么？答：所谓网络体系就是为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。
将这些同层进程间通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。
网络体系结构中基本的原理是抽象分层。
2 网络协议的组成要素是什么？试举出自然语言中的相对应的要素。
答：网络协议主要由三个要素组成：1）语义协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释，也即“讲什么”。
2）语法语法是用于规定将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循的格式，即对所表达的内容的数据结构形式的一种规定（对更低层次则表现为编码格式和信号电平），也即“怎么讲”。
3）时序时序是指通信中各事件发生的因果关系。
或者说时序规定了某个通信事件及其由它而触发的一系列后续事件的执行顺序。
例如在双方通信时，首先由源站发送一份数据报文，如果目标站收到的是正确的报文，就应遵循协议规则，利用协议元素ACK来回答对方，以使源站知道其所发出的报文已被正确接收，于是就可以发下一份报文；如果目标站收到的是一份错误报文，便应按规则用NAK元素做出回答，以要求源站重发该报文。
3 OSI/RM参考模型的研究方法是什么?答：OSI/RM参考模型的研究方法如下：1）抽象系统抽象实系统中涉及互连的公共特性构成模型系统，然后通过对模型系统的研究就可以避免涉及具体机型和技术实现上的细节，也可以避免技术进步对互连标准的影响。
2）模块化根据网络的组织和功能将网络划分成定义明确的层次，然后定义层间的接口以及每层提供的功能和服务，最后定义每层必须遵守的规则，即协议。
模块化的目的就是用功能上等价的开放模型代替实系统。
5 服务原语的作用是什么？试以有确认服务为例进行说明。
答：服务在形式上是用服务原语来描述的，这些原语供用户实体访问该服务或向用户实体报告某事件的发生。
计算机网络作业布置-参考答案
第一章作业参考答案1. 什么是计算机网络？什么是网络协议？网络协议的要素有哪些？答：计算机网络是指具有独立功能的计算机，通过网络通讯设备连接起来，能够实现数据通信和资源共享的计算机系统的集合。
网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
网络协议有三个要素：语法、语义、同步（或时序）。
语法，即用户数据与控制信息的结构和格式；语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应；时序，即对事件实现顺序的详细说明。
2. 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。
当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。
在整个通信过程中双方一直占用该电路。
它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。
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。
（2）报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中。
当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。
报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。
但它的缺点也是显而易见的。
以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。
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。
（3）分组交换分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。
把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。
计算机网络(作业)附参考答案
作业1-1什么是计算机网络？1-2局域网、城域网与广域网的主要特征是什么？1-3计算机网络的功能主要有哪些？1-4由ｎ个结点构成的星状拓扑结构的网络中，共有多少个直接连接？对于ｎ个结点的环状网络呢？对于ｎ个结点的全连接网络呢？答：采用星状、环状、全连接拓扑结构的网络如图所示。
星状、环状、全连接拓扑结构网络如上图，在n个结点的星状网络中，直接连接数为n-1；在ｎ个结点的环状网络中，直接连接数为ｎ；在ｎ个结点的全连接网络中，直接连接数为n(n-1)/2。
1-5．假设一个系统具有ｎ层协议，其中应用进程生成长度为ｍ字节的数据。
在每层都加上长度为ｈ字节的报头。
计算为传输报头所占用的网络带宽百分比。
解答：在同一结点内，当应用进程产生数据从最高层传至最低层时，所添加的报头的总长度为ｎｈ字节，数据部分仍为ｍ字节。
因此，为传输报头所占用的网络带宽百分比为：ｎｈ／（ｎｈ＋ｍ）×１００％1-6．什么是体系结构？在设计计算机网络体系结构时，引入了分层思想带来了哪些好处？在网络体系结构中，有两个比较重要的概念———协议和服务，试谈谈对它们的理解。
2-1 物理层主要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？2-2 对于带宽为4000Hz通信信道，如果采用16种不同的物理状态来表示数据，信道的信噪比S/N为30dB，按照奈奎斯特定理，信道的最大传输速率是多少？按照香农定理，信道的最大传输速率是多少？2-3．假设需要在相隔1000km的两地间传送3kb的数据。
有两种方式：通过地面电缆以4.8kb/s的数据传输速率传送或通过卫星通信以50kb/s的数据传输速率传送。
则从发送方开始发送数据直至接收方全部收到数据，哪种方式的传送时间较短？已知电磁波在电缆中的传播速率为光速的2/3，卫星通信的端到端单向传播延迟的典型值为270ms。
解答：从发送方开始发送数据直至接收方收到全部数据的时间Ｔ＝数据发送时延＋信号传播时延。
对于通过地面电缆的传送方式，电磁波在电缆中的传播速率＝３×１０５×２／３＝２×１０５（ｋｍ／ｓ），则Ｔ＝３／４．８＋１０００／２０００００＝０．６３（ｓ）。
计算机网络技术 第三章 计算机网络体系结构及协议
第三章 计算机网络体系结构及协议
3）常见的流量控制方案有：XON/XOFF方案和窗口机制。 ①XON/XOFF方案使用一对控制字符来实现流量控制，当接收方过载时， 可向发送方发送字符XOFF（DC3）暂停，待接收方处理完数据后，再向发送方发送 字符XON（DC1），使之恢复发送数据； ②窗口机制：其本质是在收到一个确定帧之前，对发送方可发送帧的数目加 以限制，这是由发送方调整保留在重发表中的待确认帧来实现的，如接收方来不及 处理，则接收方停止发送确认信息，发送表的重发表就增长，当达到重发表的限度 时，发送方就不再发送新帧直到收到确认信息为止。 发送窗口和接收窗口的大小可以不同，但接收窗口的尺寸不能大于发送窗口， 发送方和接收方的窗口尺寸不得大于信号范围的一半。发送窗口指发送方已发送但 尚未确认的帧序号队列的界，上下界分别称上下沿，上沿、下沿的间距称为窗口尺 寸。发送方每发一帧，待确认帧的数目加1，收到一个确认帧时，待确认帧的数目减 1.当重发表的计数值（待确认帧的数目）等于发送窗口尺寸时，停止发送新帧。 以滑动窗口的观点来统一看待空闲的RQ、Go-Back-N和选择重发，则①空闲 RQ：发送窗口=1，接收窗口=1；②Go-Back-N：发送窗口>1，接收窗口=1；③选择 重发：发送窗口>1，接收窗口>1.
第三章 计算机网络体系结构及协议
七、发送进程发送给接收进程中的数据， 实际上是经过发送方各层从上到下传送 到物理媒体，通过物理媒体传输到接收 方后，再经过从下到上各层的传递，最 后到达接收进程。
第三章 计算机网络体系结构及协议
八、物理层的传输单位是比特，它是指 在物理媒体之上为数据链路层提供一个 原始比特流的物理连接，它不是指具体 的物理设备，也不是指信号传输的物理 媒体，物理层的1建议是于1976年制定的DTE 如何与数字化的DCE交换信号的数字接 口标准。机械特性：采用15芯标准连接 器，定义了八条接口线；电气特性：类 似于RS-422的平衡接口；功能特性：按 同步传输的全双工或半双工方式运行。
计算机学科专业基础综合计算机网络-计算机网络体系结构(三)
计算机学科专业基础综合计算机网络-计算机网络体系结构(三)(总分：81.00，做题时间：90分钟)一、{{B}}单项选择题{{/B}}(总题数：41，分数：41.00)1.计算机网络可以被理解为______。
∙ A.执行计算机数据处理的软件模块∙ B.由自治的计算机互联起来的集合体∙ C.多个处理器通过共享内存实现的紧耦合系统∙ D.用于共同完成一项任务的分布式系统（分数：1.00）A.B. √C.D.解析：计算机网络是由自治计算机互联起来的集合体，这里包含着三个关键点：自治计算机、互联、集合体。
自治计算机是指由软件和硬件两部分组成，能完整地实现计算机的各种功能；互联是指计算机之间能实现相互通信；集合体是指所有使用通信线路及互联设备连接起来的自治计算机的集合。
而选项C和D分别指多机系统和分布式系统。
2.计算机网络最基本的功能是______。
∙ A.数据通信∙ B.资源共享∙ C.分布式处理∙ D.信息综合处理（分数：1.00）A. √B.C.D.解析：计算机网络的功能包括：数据通信、资源共享、分布式处理、信息综合处理、负载均衡、提高可靠性等，但其中最基本的功能是数据通信功能，数据通信功能也是实现其他功能的基础。
3.下列不属于计算机网络功能的是______。
∙ A.提高系统可靠性∙ B.提高工作效率∙ C.分散数据的综合处理∙ D.使各计算机相对独立（分数：1.00）A.B.C.D. √解析：计算机网络的三大主要功能是数据通信、资源共享以及分布式处理。
计算机网络使各计算机之间的联系更加紧密而不是相对独立。
4.计算机网络系统的基本组成是______。
∙ A.局域网和广域网∙ B.本地计算机网和通信网∙ C.通信子网和资源子网∙ D.服务器和工作站（分数：1.00）A.B.C. √D.解析：计算机网络从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网两部分。
5.在计算机网络中可以没有的是______。
∙ A.客户机∙ B.服务器∙ C.操作系统∙ D.数据库管理系统（分数：1.00）A.B.C.D. √解析：从物理组成上看，计算机网络由硬件、软件和协议组成，客户机是客户访问网络的出入口，服务器是提供服务、存储信息的设备，当然是必不可少的。
第三章_计算机网络体系结构要点
源进程传送消息到目 标进程的过程： 消息送到源系统的 最高层； 从最高层开始，自 上而下逐层封装； 经物理线路传输到 目标系统； 目标系统将收到的 信息自下而上逐层 处理并拆封； 由最高层将消息提 交给目标进程。
源进程 消息
逻辑通信
目标进程 消息
N+1 N N-1
Pn+1
Pn Pn-1
第三章 计算机网络体系结构
本章学习要点：
网络体系结构与协议的概念
OSI参考模型
TCP/IP参考模型 OSI与TCP/IP两种模型的比较
3.1 网络体系结构与协议的概念
3.1.1 什么是网络体系结构
计算机网络体系结构是指整个网络系统的 逻辑组成和功能分配，它定义和描述了一 组用于计算机及其通信设施之间互连的标 准和规范的集合。 也就是说：为了完成计算机间的通信合作， 把计算机互连的功能划分成有明确定义的 层次，规定了同层次实体通信的协议及相 邻层之间的接口服务。网络体系结构就是 这些同层次实体通信的协议及相邻层接口 的统称，即层和协议的集合。
3.1.2 什么是网络协议 从最根本的角度上讲，协议就是规则。 网络协议，就是为进行网络中的数据交 换而建立的规则、标准或约定。连网的 计算机以及网络设备之间要进行数据与 控制信息的成功传递就必须共同遵守网 络协议。
网络协议主要由以下三要素组成： 语法 语法是以二进制形式表示的命令和相应的结 构，确定协议元素的格式（规定数据与控制 信息的结构和格式）如何讲 语义 语义是由发出请求、完成的动作和返回的响 应组成的集合，确定协议元素的类型，即规 定通信双方要发出何种控制信息、完成何种 动作以及做出何种应答 。讲什么 交换规则 交换规则规定事件实现顺序的详细说明，即 确定通信状态的变化和过程， 。应答关系
第3章 计算机网络体系结构-TCPIP
子网掩码( Mask) 子网掩码(Subnet Mask)
子网划分后,如何识别不同的子网呢? 子网划分后,如何识别不同的子网呢? 解决办法:采用子网掩码来分离网络号和主机号. 解决办法:采用子网掩码来分离网络号和主机号. 子网掩码格式: 个比特 网络号(包括子网号 个比特, 包括子网号)部分全 子网掩码格式 : 32个比特 , 网络号 包括子网号 部分全 为"1",主机号部分全为"0". ,主机号部分全为" .
00100000 11000000 00001010 00000001 00100000 -01000000 11000000 00001010 00000001 01000000 -01100000 11000000 00001010 00000001 01100000 -10000000 11000000 00001010 00000001 10000000 -10100000 11000000 00001010 00000001 10100000 -11000000 11000000 00001010 00000001 11000000 -192.10. 192.10.1.32 192.10. 192.10.1.64 192.10. 192.10.1.96 192.10. 192.10.1.128 192.10. 192.10.1.160 192.10. 192.10.1.192
3,TCP/IP协议族 , 协议族——传输层协议 协议族 传输层协议
◆传输控制协议(TCP) 传输控制协议(
一种面向连接的传输协议.TCP打开并维护网 络上两个通信主机间的连接.使用端口号(相当 于邮箱)建立虚拟连接.传输IP数据报时,一个 包含流量控制,排序和差错校验的TCP报头被附 加在数据报上. ◆用户数据报协议(UDP) 用户数据报协议( 一种无连接传输协议,UDP仅负责传输数据报. 虽然也使用端口号,但不需要对应一个虚拟连接.
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第三章作业
1、计算下列情况的时延（从第一个比特发送到最后一个比特接收）：
（a）1Gbps以太网，其路径上有一个存储转发交换机，分组长度为5000比特。
假定每条链路的传播延迟为10ms，并且交换机在接收完分组后立即开始转发该分组。
（b）同（a），但是有三个交换机。
（c）同（b），但是假定交换机实现“直通式”转发：可以在收到分组的头128比特后就开始转发该分组。
解：
（a）传输延迟=5000/(109)=0.005 ms
总延迟=两个传输延迟+两个传播延迟=2*0.005+2*10=20.01 ms
（b）此时有三个交换机四条链路，T=4*0.005+4*10=40.02 ms
（c）一个交换机在转发之前只需要解码前128位数据，
T=传输延迟+3个直通解码延迟+4个传播延迟 =0.005+3*(128b/1Gbps)+ 4*10 =40.005384 ms
2、对图1中给出的扩展LAN，假设网桥B1遭遇到灾难性的故障。
指出当经过恢复过程并形成新树后，哪些端口不会被生成树算法所选择。
图1
答：因为B1节点故障，则B2节点为根,可以连接A、B、D；B3节点可以连接E、F、G、H；B4节点可以连接I；B5节点可以连接B、F但是不会被选择；B6节点可以连接J；B7节点则被用来连接C。
3、考虑图2给出的学习型网桥的布局，假设所有网桥被初始化为空，在经过以下传输后，给出网桥B1~B4的每一个的转发表。
（a）D发到C。
（b）C发到D。
（c）A发到C。
图2
答：
（a）当D发送数据到C时，所有的转发表是空的，于是所有的节点都可以看到D的数据，并记录从D转发的数据的接口。
B1：B2接口，D；B2：B4接口，D ；B3：B2接口，D； B4：D接口，D （b）当C发送数据到D时，B1中的转发表已经可以查找到D，数据包被直接传送到D，其中B1不学习C。
B2：B3接口，C ； B3：C接口，C ；B4：B2接口，C
（c）同理，当A到C发送的数据包路由B2只朝B3，其中B4不学习A。
B1：A接口，A ；B2：B1-接口，A；B3：B2接口，A
综上所述：
网桥B1~B4的转发表结果如下：
B1：A接口，A B2-接口，D
B2：B1接口，A B3接口，C B4接口，D
B3：B2接口，A，D C接口，C
B4：B2接口，C D-接口，D
4、假设一个路由器建立了如表1所示的路由表。
这个路由器可以直接通过接口0和接口1传送分组，或者可将分组转发往路由器R2、R3或R4。
假设路由器实现最长的前缀匹配。
请描述当分组的目的地址为以下这些地址时，此路由器将怎么做。
（a）128.96.171.92
（b）128.96.167.151
（c）128.96.163.151
（d）128.96.169.192
（e）128.96.165.121
表1
子网号子网掩码下一跳
128.96.170.0 255.255.254.0 接口0
128.96.168.0 255.255.254.0 接口1
128.96.166.0 255.255.254.0 R2
128.96.164.0 255.255.252.0 R3
<缺省> R4
解：最长前缀匹配不考虑低于掩码长度的匹配。
（a）128.96.171.92&255.255.254.0=128.96.170.0，与第一条匹配，按下一跳所指接口0转发。
（b）128.96.167.151&255.255.254.0=128.96.166.0，与第三条匹配，按下一跳R2转发。
（c）128.96.163.151&255.255.254.0=128.96.162.0，与前三条都不匹配，
128.96.163.151&255.255.252.0=128.96.160.0，与第四条也不匹配，最终按默认路由转
发到下一跳R4。
（d）128.96.169.192&255.255.254.0=128.96.168.0，与第二条匹配，按下一跳所指接口1转发。
（e）128.96.165.121&255.255.254.0=128.96.164.0，与第四条匹配，按下一跳R3转发
5、表2是一个使用CIDR的路由表。
地址字节为16进制。
C4.50.0.0/12中的“/12”表示网络掩码的前12位是1，即FF.F0.0.0。
请说明下列地址将被传送到的下一跳各是什么：（a）C4.4B.31.2E （b）C4.5E.05.09 （c）C4.4D.31.2E
（d）C4.5E.03.87 （e）C4.5E.7F.12 （f）C4.5E.D1.02
表2
网络/掩码长下一跳
C4.5E.2.0/23 A
C4.5E.4.0/22 B
C4.5E.C0.0/19 C
C4.5E.40.0/18 D
C4.4C.0.0/14 E
C0.0.0.0/2 F
80.0.0.0/1 G
解：最长前缀匹配不考虑低于掩码长度的匹配
（a）由于路由表前四项掩码长度都大于16，故C4.4B.31.2E匹配地址为C4.4B.xx.xx，因此与前四项均不匹配。
C4.4B.31.2E和FF.FC.00.00（14位掩码）逐位相与=C4.48.00.00，不匹配；C4.4B.31.2E 和C0.00.00.00（2位掩码）逐位相与=C0.0.0.0，匹配，故下一跳为F。
（b）C4.5E.05.09与FF.FF.FE.00(23位掩码)逐位相与=C4.5E.4.0，不匹配；C4.5E.05.09与FF.FF.FC.00（22位掩码）逐位相与=C4.5E.4.0，匹配，故下一跳为B。
（c）C4.4D.31.2E与FF.FC.00.00（14位掩码）逐位相与=C4.4C.0.0，匹配，故下一跳为E。
（d）C4.5E.03.87与FF.FF.FE.00(23位掩码)逐位相与=C4.5E.2.0，匹配，故下一跳为A。
（e）C4.5E.7F.12与FF.FF.FE.00(23位掩码)逐位相与=C4.5E.7E.0，不匹配；C4.5E.7F.12与FF.FF.FC.00（22位掩码）逐位相与= C4.5E.7C.0，不匹配；C4.5E.7F.12与FF.FF.E0.00（19位掩码）逐位相与=C4.5E.60.0，不匹配；C4.5E.7F.12与FF.FF.C0.00（18位掩码）逐位相与=C4.5E.40.0，匹配，故下一跳为D。
（f）C4.5E.D1.02与FF.FF.FE.00(23位掩码)逐位相与=C4.5E.D0.0，不匹配；C4.5E.D1.02与FF.FF.FC.00（22位掩码）逐位相与=C4.5E.D0.0，不匹配；C4.5E.D1.02与FF.FF.E0.00（19位掩码）逐位相与=C4.5E.C0.0，匹配，故下一跳为C。