第一章 概述

1-01 計算機網路向用戶可以提供那些服務？

答： 連通性和共享

1-02 簡述分組交換的要點。

答：（1）報文分組，加首部

（2）經路由器儲存轉發

（3）在目的地合併

1-03 試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優缺點。

     答：（1）電路交換：端對端通訊質量因約定了通訊資源獲得可靠保障，對連續傳送大量資料效率高。

（2）報文交換：無須預約傳輸頻寬，動態逐段利用傳輸頻寬對突發式資料通訊效率高，通訊迅速。

（3）分組交換：具有報文交換之高效、迅速的要點，且各分組小，路由靈活，網路生存效能好。

1-04 為什麼說因特網是自印刷術以來人類通訊方面最大的變革？

答： 融合其他通訊網路，在資訊化過程中起核心作用，提供最好的連通性和資訊共享，第一次提供了各種媒體形式的實時互動能力。

1-05 因特網的發展大致分為哪幾個階段？請指出這幾個階段的主要特點。

答：從單個網路APPANET向網際網路發展；TCP/IP協議的初步成型

　       建成三級結構的Internet；分為主幹網、地區網和校園網；

　       形成多層次ISP結構的Internet；ISP首次出現。

1-06 簡述因特網標準制定的幾個階段？

答：（1）因特網草案(Internet Draft) ——在這個階段還不是 RFC 文件。

　      （2）建議標準(Proposed Standard) ——從這個階段開始就成為 RFC 文件。

（3）草案標準(Draft Standard)

     （4） 因特網標準(InternetStandard)

1-07小寫和大寫開頭的英文名字  internet 和Internet在意思上有何重要區別？

     答：（1） internet（網際網路或互連網）：通用名詞，它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。；協議無特指

　　    （2）Internet（因特網）：專用名詞，特指採用 TCP/IP 協議的網際網路絡

區別：後者實際上是前者的雙向應用

1-08 計算機網路都有哪些類別？各種類別的網路都有哪些特點？

答：按範圍：（1）廣域網WAN：遠端、高速、是Internet的核心網。

                （2）都會網路：城市範圍，連結多個區域網。

                （3）區域網：校園、企業、機關、社群。

                （4）個域網PAN：個人電子裝置

按使用者：公用網：面向公共營運。專用網：面向特定機構。

1-09 計算機網路中的主幹網和本地接入網的主要區別是什麼？

答：主幹網：提供遠端覆蓋\高速傳輸\和路由器最優化通訊

本地接入網：主要支援使用者的訪問本地，實現散戶接入，速率低。

1-10 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x（bit）。從源點到終點共經過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d（s），資料率為b(b/s)。在電路交換時電路的建立時間為s(s)。在分組交換時分組長度為p(bit)，且各結點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要小？（提示：畫一下草圖觀察k段鏈路共有幾個結點。）

答：線路交換時延：kd+x/b+s,  分組交換時延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)

其中(k-1)*(p/b)表示K段傳輸中，有(k-1)次的儲存轉發延遲，當s>(k-1)*(p/b)時，電路交換的時延比分組交換的時延大，當x>>p,相反。

1-11 在上題的分組交換網中，設報文長度和分組長度分別為x和(p+h)(bit),其中p為分組的資料部分的長度，而h為每個分組所帶的控制資訊固定長度，與p的大小無關。通訊的兩端共經過k段鏈路。鏈路的資料率為b(b/s)，但傳播時延和結點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小，問分組的資料部分長度p應取為多大？（提示：參考圖1-12的分組交換部分，觀察總的時延是由哪幾部分組成。）

答：總時延D表示式，分組交換時延為：D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b

         D對p求導後，令其值等於0，求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5

1-12 因特網的兩大組成部分（邊緣部分與核心部分）的特點是什麼？它們的工作方式各有什麼特點？

答：邊緣部分：由各主機構成，使用者直接進行資訊處理和資訊共享;低速連入核心網。

　       核心部分：由各路由器連網，負責為邊緣部分提供高速遠端分組交換。

1-13 客戶伺服器方式與對等通訊方式的主要區別是什麼？有沒有相同的地方？

答：前者嚴格區分服務和被服務者，後者無此區別。後者實際上是前者的雙向應用。

1-14 計算機網路有哪些常用的效能指標？

答：速率，頻寬，吞吐量，時延，時延頻寬積，往返時間RTT，利用率

1-15  假定網路利用率達到了90%。試估計一下現在的網路時延是它的最小值的多少倍？

解：設網路利用率為U。，網路時延為D，網路時延最小值為D₀

U=90%;D=D₀/(1-U)---->D/D₀=10

　     現在的網路時延是最小值的10倍

1-16  計算機通訊網有哪些非效能特徵？非效能特徵與效能特徵有什麼區別？

答：徵：巨集觀整體評價網路的外在表現。效能指標：具體定量描述網路的技術性能。

1-17  收發兩端之間的傳輸距離為1000km，訊號在媒體上的傳播速率為2×108m/s。試計算以下兩種情況的傳送時延和傳播時延：

（1） 資料長度為107bit,資料傳送速率為100kb/s。

（2） 資料長度為103bit,資料傳送速率為1Gb/s。

從上面的計算中可以得到什麼樣的結論？

解：（1）傳送時延：ts=107/105=100s

傳播時延tp=106/(2×108)=0.005s

（2）傳送時延ts=103/109=1µs

傳播時延：tp=106/(2×108)=0.005s

結論：若資料長度大而傳送速率低，則在總的時延中，傳送時延往往大於傳播時延。但若資料長度短而傳送速率高，則傳播時延就可能是總時延中的主要成分。

1-18  假設訊號在媒體上的傳播速度為2×108m/s.媒體長度L分別為：

（1）10cm（網路介面卡）

（2）100m（區域網）

（3）100km（都會網路）

（4）5000km（廣域網）

試計算出當資料率為1Mb/s和10Gb/s時在以上媒體中正在傳播的位元數。

解：（1）1Mb/s:傳播時延=0.1/(2×10⁸)=5×10^-10 

位元數=5×10^-10×1×10⁶=5×10^-4

1Gb/s: 位元數=5×10^-10×1×10⁹=5×10^-1

（2）1Mb/s: 傳播時延=100/(2×10⁸)=5×10^-7

位元數=5×10^-7×1×10⁶=5×10^-1

1Gb/s:位元數=5×10^-7×1×10⁹=5×10²

(3) 1Mb/s: 傳播時延=100000/(2×10⁸)=5×10^-4

位元數=5×10^-4×1×10⁶=5×10²

1Gb/s:位元數=5×10^-4×1×10⁹=5×10⁵

(4)1Mb/s:傳播時延=5000000/(2×10⁸)=2.5×10^-2

位元數=2.5×10^-2×1×10⁶=5×10⁴

1Gb/s:位元數=2.5×10^-2×1×10⁹=5×10⁷

1-19  長度為100位元組的應用層資料交給傳輸層傳送，需加上20位元組的TCP首部。再交給網路層傳送，需加上20位元組的IP首部。最後交給資料鏈路層的乙太網傳送，加上首部和尾部工18位元組。試求資料的傳輸效率。資料的傳輸效率是指傳送的應用層資料除以所傳送的總資料（即應用資料加上各種首部和尾部的額外開銷）。

若應用層資料長度為1000位元組，資料的傳輸效率是多少？

解：（1）100/（100+20+20+18）=63.3%
   （2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%

1-20  網路體系結構為什麼要採用分層次的結構？試舉出一些與分層體系結構的思想相似的日常生活。

答：分層的好處：

①各層之間是獨立的。某一層可以使用其下一層提供的服務而不需要知道服務是如何實現的。

②靈活性好。當某一層發生變化時，只要其介面關係不變，則這層以上或以下的各層均不受影響。

③結構上可分割開。各層可以採用最合適的技術來實現

④易於實現和維護。

⑤能促進標準化工作。 

與分層體系結構的思想相似的日常生活有郵政系統，物流系統。

1-21  協議與服務有何區別？有何關係？

答：網路協議：為進行網路中的資料交換而建立的規則、標準或約定。由以下三個要素組成：

（1）語法：即資料與控制資訊的結構或格式。

（2）語義：即需要發出何種控制資訊，完成何種動作以及做出何種響應。

（3）同步：即事件實現順序的詳細說明。

協議是控制兩個對等實體進行通訊的規則的集合。在協議的控制下，兩個對等實體間的通訊使得本層能夠向上一層提供服務，而要實現本層協議，還需要使用下面一層提供服務。

協議和服務的概念的區分：

1、協議的實現保證了能夠向上一層提供服務。本層的服務使用者只能看見服務而無法看見下面的協議。下面的協議對上面的服務使用者是透明的。

2、協議是“水平的”，即協議是控制兩個對等實體進行通訊的規則。但服務是“垂直的”，即服務是由下層通過層間介面向上層提供的。上層使用所提供的服務必須與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務原語。

1-22  網路協議的三個要素是什麼？各有什麼含義？

答：網路協議：為進行網路中的資料交換而建立的規則、標準或約定。由以下三個要素組成：

（1）語法：即資料與控制資訊的結構或格式。

（2）語義：即需要發出何種控制資訊，完成何種動作以及做出何種響應。

（3）同步：即事件實現順序的詳細說明。

1-23  為什麼一個網路協議必須把各種不利的情況都考慮到？

答：因為網路協議如果不全面考慮不利情況，當情況發生變化時，協議就會保持理想狀況，一直等下去！就如同兩個朋友在電話中約會好，下午3點在公園見面，並且約定不見不散。這個協議就是很不科學的，因為任何一方如果有耽擱了而來不了，就無法通知對方，而另一方就必須一直等下去！所以看一個計算機網路是否正確，不能只看在正常情況下是否正確，而且還必須非常仔細的檢查協議能否應付各種異常情況。

1-24  論述具有五層協議的網路體系結構的要點，包括各層的主要功能。

答：綜合OSI 和TCP/IP 的優點，採用一種原理體系結構。各層的主要功能：

物理層 物理層的任務就是透明地傳送位元流。（注意：傳遞資訊的物理媒體，如雙絞

線、同軸電纜、光纜等，是在物理層的下面，當做第0 層。） 物理層還要確定連線電纜插頭的定義及連線法。

資料鏈路層 資料鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀（frame）為單位的資料。每一幀包括資料和必要的控制資訊。

網路層 網路層的任務就是要選擇合適的路由，使 傳送站的運輸層所傳下來的分組能夠

正確無誤地按照地址找到目的站，並交付給目的站的運輸層。

運輸層 運輸層的任務是向上一層的進行通訊的兩個程序之間提供一個可靠的端到端

服務，使它們看不見運輸層以下的資料通訊的細節。

應用層 應用層直接為使用者的應用程序提供服務。

1-25  試舉出日常生活中有關“透明”這種名詞的例子。

答：電視，計算機視窗作業系統、工農業產品

1-26  試解釋以下名詞：協議棧、實體、對等層、協議資料單元、服務訪問點、客戶、伺服器、客戶-伺服器方式。   

答：實體(entity)表示任何可傳送或接收資訊的硬體或軟體程序。

       協議是控制兩個對等實體進行通訊的規則的集合。

       客戶(client)和伺服器(server)都是指通訊中所涉及的兩個應用程序。客戶是服務的請求方，伺服器是服務的提供方。

       客戶伺服器方式所描述的是程序之間服務和被服務的關係。

       協議棧:指計算機網路體系結構採用分層模型後,每層的主要功能由對等層協議的執行來實現,因而每層可用一些主要協議來表徵,幾個層次畫在一起很像一個棧的結構.

對等層:在網路體系結構中,通訊雙方實現同樣功能的層.

協議資料單元:對等層實體進行資訊交換的資料單位.

服務訪問點:在同一系統中相鄰兩層的實體進行互動（即交換資訊）的地方.服務訪問點SAP是一個抽象的概念,它實體上就是一個邏輯介面.

1-27 試解釋everything over IP 和IP over everthing 的含義。

TCP/IP協議可以為各式各樣的應用提供服務 （所謂的everything over ip）

     答：允許IP協議在各式各樣的網路構成的網際網路上執行（所謂的ip over everything）

第二章 物理層

2-01 物理層要解決哪些問題？物理層的主要特點是什麼？

答：物理層要解決的主要問題：

（1）物理層要儘可能地遮蔽掉物理裝置和傳輸媒體，通訊手段的不同，使資料鏈路層感覺不到這些差異，只考慮完成本層的協議和服務。

（2）給其服務使用者（資料鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收位元流（一般為序列按順序傳輸的位元流）的能力，為此，物理層應該解決物理連線的建立、維持和釋放問題。

       （3）在兩個相鄰系統之間唯一地標識資料電路

物理層的主要特點：

（1）由於在OSI之前，許多物理規程或協議已經制定出來了，而且在資料通訊領域中，這些物理規程已被許多商品化的裝置所採用，加之，物理層協議涉及的範圍廣泛，所以至今沒有按OSI的抽象模型制定一套新的物理層協議，而是沿用已存在的物理規程，將物理層確定為描述與傳輸媒體介面的機械，電氣，功能和規程特性。

（2）由於物理連線的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此，具體的物理協議相當複雜。

2-02 歸層與協議有什麼區別？

答：規程專指物理層協議

2-03 試給出資料通訊系統的模型並說明其主要組成構建的作用。

答：源點：源點裝置產生要傳輸的資料。源點又稱為源站。

傳送器：通常源點生成的資料要通過傳送器編碼後才能在傳輸系統中進行傳輸。

接收器：接收傳輸系統傳送過來的訊號，並將其轉換為能夠被目的裝置處理的資訊。

終點：終點裝置從接收器獲取傳送過來的資訊。終點又稱為目的站

傳輸系統：訊號物理通道

2-04 試解釋以下名詞：資料，訊號，模擬資料，模擬訊號，基帶訊號，帶通訊號，數字資料，數字訊號，碼元，單工通訊，半雙工通訊，全雙工通訊，序列傳輸，並行傳輸。

答：資料：是運送資訊的實體。

訊號：則是資料的電氣的或電磁的表現。

模擬資料：運送資訊的模擬訊號。

模擬訊號：連續變化的訊號。

數字訊號：取值為有限的幾個離散值的訊號。

數字資料：取值為不連續數值的資料。

碼元(code)：在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數字訊號時，代表不同離散數值的基本波形。

單工通訊：即只有一個方向的通訊而沒有反方向的互動。

半雙工通訊：即通訊和雙方都可以傳送資訊，但不能雙方同時傳送（當然也不能同時接收）。這種通訊方式是一方傳送另一方接收，過一段時間再反過來。

全雙工通訊：即通訊的雙方可以同時傳送和接收資訊。

基帶訊號（即基本頻帶訊號）——來自信源的訊號。像計算機輸出的代表各種文字或影象檔案的資料訊號都屬於基帶訊號。

帶通訊號——把基帶訊號經過載波調製後，把訊號的頻率範圍搬移到較高的頻段以便在通道中傳輸（即僅在一段頻率範圍內能夠通過通道）。

2-05 物理層的介面有哪幾個方面的特性？個包含些什麼內容？

答：（1）機械特性

明介面所用的接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等等。

（2）電氣特性

指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的範圍。

（3）功能特性

指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何意。

（4）規程特性

說明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。

2-06 資料在通道重的傳輸速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？夏農公式在資料通訊中的意義是什麼？“位元/每秒”和“碼元/每秒”有何區別？

答：碼元傳輸速率受奈氏準則的限制，資訊傳輸速率受夏農公式的限制

         夏農公式在資料通訊中的意義是：只要資訊傳輸速率低於通道的極限傳信率，就可實現無差傳輸。

         位元/s是資訊傳輸速率的單位

         碼元傳輸速率也稱為調製速率、波形速率或符號速率。一個碼元不一定對應於一個位元。

2-07 假定某通道受奈氏準則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果採用振幅調製，把碼元的振幅劃分為16個不同等級來傳送，那麼可以獲得多高的資料率（b/s）?

答：C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s

2-08 假定要用3KHz頻寬的電話通道傳送64kb/s的資料（無差錯傳輸），試問這個通道應具有多高的信噪比（分別用比值和分貝來表示？這個結果說明什麼問題？）

答：C=Wlog2（1+S/N）(b/s)

W=3khz，C=64khz----àS/N=64.2dB    是個信噪比要求很高的信源

2-09 用夏農公式計算一下，假定通道頻寬為為3100Hz，最大通道傳輸速率為35Kb/ｓ，那麼若想使最大通道傳輸速率增加６０％，問信噪比Ｓ/Ｎ應增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎上將信噪比Ｓ/Ｎ應增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎上將信噪比Ｓ/Ｎ再增大到十倍，問最大資訊速率能否再增加２０％？

答：C =W log₂(1+S/N) b/s-àSN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1

SN2=2*（C2/W）-1=2*（1.6*C1/w）-1=2*（1.6*35000/3100）-1

SN2/SN1=100信噪比應增大到約100倍。

C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）

C3/C2=18.5%

如果在此基礎上將信噪比S/N再增大到10倍，最大資訊通率只能再增加18.5%左右

2-10常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點？

答：雙絞線

遮蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair)

無遮蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair)

同軸電纜

50 W 同軸電纜

75 W 同軸電纜

光纜

無線傳輸：短波通訊/微波/衛星通訊

2-11假定有一種雙絞線的衰減是0.7dB/km(在 1 kHz時)，若容許有20dB的衰減，試問使用這種雙絞線的鏈路的工作距離有多長？如果要雙絞線的工作距離增大到100公里，試應當使衰減降低到多少？

解：使用這種雙絞線的鏈路的工作距離為=20/0.7=28.6km

  衰減應降低到20/100=0.2db

2-12 試計算工作在1200nm到1400nm之間以及工作在1400nm到1600nm之間的光波的頻頻寬度。假定光在光纖中的傳播速率為2*10e8m/s.

解：

V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2

    1200nm到1400nm：頻寬=23.8THZ

    1400nm到1600nm：頻寬=17.86THZ

2-13為什麼要使用通道複用技術？常用的通道複用技術有哪些？

答：為了通過共享通道、最大限度提高通道利用率。

頻分、時分、碼分、波分。

2-14 試寫出下列英文縮寫的全文，並做簡單的解釋。

     FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1 ,OC-48.

答：FDM(frequency divisionmultiplexing)

TDM(Time DivisionMultiplexing)

STDM(Statistic TimeDivision Multiplexing)

WDM(Wave DivisionMultiplexing)

DWDM(Dense WaveDivision Multiplexing)

CDMA(Code WaveDivision Multiplexing)

SONET(SynchronousOptical Network)同步光纖網

SDH(SynchronousDigital Hierarchy)同步數字系列

STM-1(SynchronousTransfer Module)第1級同步傳遞模組

OC-48(Optical Carrier)第48級光載波

2-15 分碼多重進接CDMA為什麼可以使所有使用者在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通訊而不會互相干擾？這種複用方法有何優缺點？

答：各使用者使用經過特殊挑選的相互正交的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。

   這種系統傳送的訊號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似於白噪聲，不易被敵人發現。佔用較大的頻寬。

2-16 共有4個站進行分碼多重進接通訊。4個站的碼片序列為
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）
現收到這樣的碼片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。問哪個站傳送資料了？傳送資料的站傳送的是0還是1？

解：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A傳送1

S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B傳送0

S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C無傳送

S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D傳送1

2-17試比較xDSL、HFC以及FTTx接入技術的優缺點？

答：xDSL 技術就是用數字技術對現有的模擬電話使用者線進行改造，使它能夠承載寬頻業務。成本低，易實現，但頻寬和質量差異性大。

HFC網的最大的優點具有很寬的頻帶，並且能夠利用已經有相當大的覆蓋面的有線電視網。要將現有的450 MHz 單向傳輸的有線電視網路改造為 750 MHz 雙向傳輸的 HFC 網需要相當的資金和時間。

FTTx（光纖到……）這裡字母 x 可代表不同意思。可提供最好的頻寬和質量、但現階段線路和工程成本太大。

2-18為什麼在ASDL技術中，在不到1MHz的頻寬中卻可以傳送速率高達每秒幾個兆比？

答：靠先進的DMT編碼，頻分多載波並行傳輸、使得每秒傳送一個碼元就相當於每秒傳送多個位元

第三章   資料鏈路層

3-01       資料鏈路(即邏輯鏈路)與鏈路(即物理鏈路)有何區別? “電路接通了”與”資料鏈路接通了”的區別何在?                    

答：資料鏈路與鏈路的區別在於資料鏈路出鏈路外，還必須有一些必要的規程來控制資料的傳輸，因此，資料鏈路比鏈路多了實現通訊規程所需要的硬體和軟體。

“電路接通了”表示鏈路兩端的結點交換機已經開機，物理連線已經能夠傳送位元流了，但是，資料傳輸並不可靠，在物理連線基礎上，再建立資料鏈路連線，才是“資料鏈路接通了”，此後，由於資料鏈路連線具有檢測、確認和重傳功能，才使不太可靠的物理鏈路變成可靠的資料鏈路，進行可靠的資料傳輸當資料鏈路斷開連線時，物理電路連線不一定跟著斷開連線。

3-02       資料鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能?試討論資料鏈路層做成可靠的鏈路層有哪些優點和缺點.   

答：鏈路管理

         幀定界

         流量控制

         差錯控制

將資料和控制資訊區分開

         透明傳輸

         定址

          可靠的鏈路層的優點和缺點取決於所應用的環境：對於干擾嚴重的通道，可靠的鏈路層可以將重傳範圍約束在區域性鏈路，防止全網路的傳輸效率受損；對於優質通道，採用可靠的鏈路層會增大資源開銷，影響傳輸效率。

3-03       網路介面卡的作用是什麼?網路介面卡工作在哪一層?

答：介面卡（即網絡卡）來實現資料鏈路層和物理層這兩層的協議的硬體和軟體

網路介面卡工作在TCP/IP協議中的網路介面層（OSI中的資料鏈裡層和物理層）

3-04       資料鏈路層的三個基本問題(幀定界、透明傳輸和差錯檢測)為什麼都必須加以解決？

答：幀定界是分組交換的必然要求

         透明傳輸避免訊息符號與幀定界符號相混淆

         差錯檢測防止合差錯的無效資料幀浪費後續路由上的傳輸和處理資源

3-05       如果在資料鏈路層不進行幀定界，會發生什麼問題？

答：無法區分分組與分組

         無法確定分組的控制域和資料域

         無法將差錯更正的範圍限定在確切的區域性

3-06       PPP協議的主要特點是什麼？為什麼PPP不使用幀的編號？PPP適用於什麼情況？為什麼PPP協議不能使資料鏈路層實現可靠傳輸？

答：簡單，提供不可靠的資料報服務，檢錯，無糾錯

         不使用序號和確認機制

         地址欄位A 只置為 0xFF。地址欄位實際上並不起作用。

控制欄位 C 通常置為 0x03。

PPP 是面向位元組的

當 PPP 用在同步傳輸鏈路時，協議規定採用硬體來完成位元填充（和HDLC 的做法一樣），當 PPP 用在非同步傳輸時，就使用一種特殊的字元填充法

PPP適用於線路質量不太差的情況下、PPP沒有編碼和確認機制

3-07       要傳送的資料為1101011011。採用CRC的生成多項式是P（X）=X4+X+1。試求應新增在資料後面的餘數。資料在傳輸過程中最後一個1變成了0，問接收端能否發現？若資料在傳輸過程中最後兩個1都變成了0，問接收端能否發現？採用CRC檢驗後，資料鏈路層的傳輸是否就變成了可靠的傳輸？

答：作二進位制除法，1101011011  0000    10011 得餘數1110 ，新增的檢驗序列是1110.

         作二進位制除法，兩種錯誤均可發展

僅僅採用了CRC檢驗，缺重傳機制，資料鏈路層的傳輸還不是可靠的傳輸。

3-08       要傳送的資料為101110。採用CRCD 生成多項式是P（X）=X3+1。試求應新增在資料後面的餘數。

答：作二進位制除法，101110   000  10011 新增在資料後面的餘數是011

3-09       一個PPP幀的資料部分（用十六進位制寫出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D5D 65 7D 5E。試問真正的資料是什麼（用十六進位制寫出）？

答：7D 5E FE 277D 5D 7D 5D 65 7D 5E

         7E    FE 27 7D    7D  65 7D   

3-10       PPP協議使用同步傳輸技術傳送位元串0110111111111100。試問經過零位元填充後變成怎樣的位元串？若接收端收到的PPP幀的資料部分是0001110111110111110110，問刪除傳送端加入的零位元後變成怎樣的位元串？

答：011011111  11111 00

011011111011111000

0001110111110111110110

000111011111 11111 110

3-11       試分別討論一下各種情況在什麼條件下是透明傳輸，在什麼條件下不是透明傳輸。（提示：請弄清什麼是“透明傳輸”，然後考慮能否滿足其條件。）

（1）普通的電話通訊。

（2）電信局提供的公用電報通訊。

（3）因特網提供的電子郵件服務。

3-12       PPP協議的工作狀態有哪幾種？當用戶要使用PPP協議和ISP建立連線進行通訊需要建立哪幾種連線？每一種連線解決什麼問題？

3-13       區域網的主要特點是什麼？為什麼區域網採用廣播通訊方式而廣域網不採用呢？

答：區域網LAN是指在較小的地理範圍內，將有限的通訊裝置互聯起來的計算機通訊網路

        從功能的角度來看，區域網具有以下幾個特點：

（1）       共享傳輸通道，在區域網中，多個系統連線到一個共享的通訊媒體上。

（2）       地理範圍有限，使用者個數有限。通常區域網僅為一個單位服務，只在一個相對獨立的區域性範圍內連網，如一座樓或集中的建築群內，一般來說，區域網的覆蓋範圍越位10m~10km內或更大一些。

從網路的體系結構和傳輸檢測提醒來看，區域網也有自己的特點：

（1）       低層協議簡單

（2）       不單獨設立網路層，區域網的體系結構僅相當於相當與OSI/RM的最低兩層

（3）       採用兩種媒體訪問控制技術，由於採用共享廣播通道，而通道又可用不同的傳輸媒體，所以區域網面對的問題是多源，多目的的連連管理，由此引發出多中媒體訪問控制技術

在區域網中各站通常共享通訊媒體，採用廣播通訊方式是天然合適的，廣域網通常採站點間直接構成格狀網。

3-14       常用的區域網的網路拓撲有哪些種類？現在最流行的是哪種結構？為什麼早期的乙太網選擇匯流排拓撲結構而不是星形拓撲結構，但現在卻改為使用星形拓撲結構？

答：星形網，匯流排網，環形網，樹形網

          當時很可靠的星形拓撲結構較貴，人們都認為無源的匯流排結構更加可靠，但實踐證明，連線有大量站點的匯流排式乙太網很容易出現故障，而現在專用的ASIC晶片的使用可以講星形結構的集線器做的非常可靠，因此現在的乙太網一般都使用星形結構的拓撲。

3-15       什麼叫做傳統乙太網？乙太網有哪兩個主要標準？

答：DIX Ethernet V2 標準的區域網

DIX Ethernet V2 標準與 IEEE 的 802.3 標準

3-16       資料率為10Mb/s的乙太網在物理媒體上的碼元傳輸速率是多少碼元/秒？

答：碼元傳輸速率即為波特率，乙太網使用曼徹斯特編碼，這就意味著傳送的每一位都有兩個訊號週期。標準乙太網的資料速率是10MB/s，因此波特率是資料率的兩倍，即20M波特

3-17       為什麼LLC子層的標準已制定出來了但現在卻很少使用？

答：由於 TCP/IP 體系經常使用的區域網是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標準中的幾種區域網，因此現在 802 委員會制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標準）的作用已經不大了。

3-18       試說明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。

答：10BASE-T中的“10”表示訊號在電纜上的傳輸速率為10MB/s，“BASE”表示電纜上的訊號是基帶訊號，“T”代表雙絞線星形網，但10BASE-T的通訊距離稍短，每個站到集線器的距離不超過100m。

3-19       乙太網使用的CSMA/CD協議是以爭用方式接入到共享通道。這與傳統的時分複用TDM相比優缺點如何？

答：傳統的時分複用TDM是靜態時隙分配，均勻高負荷時通道利用率高，低負荷或符合不均勻時資源浪費較大，CSMA/CD課動態使用空閒新到資源，低負荷時通道利用率高，但控制複雜，高負荷時通道衝突大。

3-20       假定1km長的CSMA/CD網路的資料率為1Gb/s。設訊號在網路上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協議的最短幀長。

答：對於1km電纜，單程傳播時間為1/200000=5為微秒，來回路程傳播時間為10微秒，為了能夠按照CSMA/CD工作，最小幀的發射時間不能小於10微秒，以Gb/s速率工作，10微秒可以傳送的位元數等於10*10^-6/1*10^-9=10000,因此，最短幀是10000位或1250位元組長

3-21       什麼叫做位元時間？使用這種時間單位有什麼好處？100位元時間是多少微秒？

答：位元時間是傳送一位元多需的時間，它是傳信率的倒數，便於建立資訊長度與傳送延遲的關係

         “位元時間”換算成“微秒”必須先知道資料率是多少，如資料率是10Mb/s，則100位元時間等於10微秒。

3-22       假定在使用CSMA/CD協議的10Mb/s乙太網中某個站在傳送資料時檢測到碰撞，執行退避演算法時選擇了隨機數r=100。試問這個站需要等待多長時間後才能再次傳送資料？如果是100Mb/s的乙太網呢？

答：對於10mb/s的乙太網，乙太網把爭用期定為51.2微秒，要退後100個爭用期，等待時間是51.2（微秒）*100=5.12ms

對於100mb/s的乙太網，乙太網把爭用期定為5.12微秒，要退後100個爭用期，等待時間是5.12（微秒）*100=512微秒

3-23       公式（3-3）表示，乙太網的極限通道利用率與連線在乙太網上的站點數無關。能否由此推論出：乙太網的利用率也與連線在乙太網的站點數無關？請說明你的理由。

答：實際的乙太網各給傳送資料的時刻是隨即的，而乙太網的極限通道利用率的得出是假定乙太網使用了特殊的排程方法（已經不再是CSMA/CD了），使各結點的傳送不發生碰撞。

3-24       假定站點A和B在同一個10Mb/s乙太網網段上。這兩個站點之間的傳播時延為225位元時間。現假定A開始傳送一幀，並且在A傳送結束之前B也傳送一幀。如果A傳送的是乙太網所容許的最短的幀，那麼A在檢測到和B發生碰撞之前能否把自己的資料傳送完畢？換言之，如果A在傳送完畢之前並沒有檢測到碰撞，那麼能否肯定A所傳送的幀不會和B傳送的幀發生碰撞？（提示：在計算時應當考慮到每一個乙太網幀在傳送到通道上時，在MAC幀前面還要增加若干位元組的前同步碼和幀定界符）

答：設在t=0時A開始傳送，在t=（64+8）*8=576位元時間，A應當傳送完畢。t=225位元時間，B就檢測出A的訊號。只要B在t=224位元時間之前傳送資料，A在傳送完畢之前就一定檢測到碰撞，就能夠肯定以後也不會再發送碰撞了

         如果A在傳送完畢之前並沒有檢測到碰撞，那麼就能夠肯定A所傳送的幀不會和B傳送的幀發生碰撞（當然也不會和其他站點發生碰撞）。

3-25       在上題中的站點A和B在t=0時同時傳送了資料幀。當t=255位元時間，A和B同時檢測到發生了碰撞，並且在t=255+48=273位元時間完成了干擾訊號的傳輸。A和B在CSMA/CD演算法中選擇不同的r值退避。假定A和B選擇的隨機數分別是rA=0和rB=1。試問A和B各在什麼時間開始重傳其資料幀？A重傳的資料幀在什麼時間到達B？A重傳的資料會不會和B重傳的資料再次發生碰撞？B會不會在預定的重傳時間停止傳送資料？

答：t=0時，A和B開始傳送資料

T1=225位元時間,A和B都檢測到碰撞（tau）

T2=273位元時間,A和B結束干擾訊號的傳輸（T1+48）

T3=594位元時間,A  開始傳送（T2+Tau+rA*Tau+96）

T4=785位元時間，B再次檢測通道。（T4+T2+Tau+Rb*Tau）如空閒，則B在T5=881位元時間傳送資料、否則再退避。（T5=T4+96）

A重傳的資料在819位元時間到達B，B先檢測到通道忙，因此B在預定的881位元時間停止傳送

3-26       乙太網上只有兩個站，它們同時傳送資料，產生了碰撞。於是按截斷二進位制指數退避演算法進行重傳。重傳次數記為i，i=1，2，3,…..。試計算第1次重傳失敗的概率、第2次重傳的概率、第3次重傳失敗的概率，以及一個站成功傳送資料之前的平均重傳次數I。

答：將第i次重傳成功的概率記為pi。顯然

第一次重傳失敗的概率為0.5，第二次重傳失敗的概率為0.25，第三次重傳失敗的概率為0.125.平均重傳次數I=1.637

3-27       假定一個乙太網上的通訊量中的80%是在本區域網上進行的，而其餘的20%的通訊量是在本區域網和因特網之間進行的。另一個乙太網的情況則反過來。這兩個乙太網一個使用乙太網集線器，而另一個使用乙太網交換機。你認為乙太網交換機應當用在哪一個網路？

答：集線器為物理層裝置，模擬了匯流排這一共享媒介共爭用，成為區域網通訊容量的瓶頸。

        交換機則為鏈路層裝置，可實現透明交換

        區域網通過路由器與因特網相連

        當本區域網和因特網之間的通訊量佔主要成份時，形成集中面向路由器的資料流，使用集線器衝突較大，採用交換機能得到改善。

        當本區域網內通訊量佔主要成份時，採用交換機改善對外流量不明顯

3-28       有10個站連線到乙太網上。試計算一下三種情況下每一個站所能得到的頻寬。

（1）10個站都連線到一個10Mb/s乙太網集線器；

（2）10個站都連線到一個100Mb/s乙太網集線器；

（3）10個站都連線到一個10Mb/s乙太網交換機。

答:（1）10個站都連線到一個10Mb/s乙太網集線器：10mbs

      （2）10個站都連線到一個100mb/s乙太網集線器：100mbs

      （3）10個站都連線到一個10mb/s乙太網交換機：10mbs

3-29  10Mb/s乙太網升級到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s時，都需要解決哪些技術問題？為什麼乙太網能夠在發展的過程中淘汰掉自己的競爭對手，並使自己的應用範圍從區域網一直擴充套件到都會網路和廣域網？

答：技術問題：使引數a保持為較小的數值，可通過減小最大電纜長度或增大幀的最小長度

        在100mb/s的乙太網中採用的方法是保持最短幀長不變，但將一個網段的最大電纜的度減小到100m，幀間時間間隔從原來9.6微秒改為現在的0.96微秒

        吉位元乙太網仍保持一個網段的最大長度為100m，但採用了“載波延伸”的方法，使最短幀長仍為64位元組（這樣可以保持相容性）、同時將爭用時間增大為512位元組。並使用“分組突發”減小開銷

10吉位元乙太網的幀格式與10mb/s，100mb/s和1Gb/s乙太網的幀格式完全相同

吉位元乙太網還保留標準規定的乙太網最小和最大幀長，這就使使用者在將其已有的乙太網進行升級時，仍能和較低速率的乙太網很方便地通訊。

由於資料率很高，吉位元乙太網不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體，它使用長距離（超過km）的光收發器與單模光纖介面，以便能夠工作在廣

3-30  乙太網交換機有何特點？用它怎樣組成虛擬區域網？

答：乙太網交換機則為鏈路層裝置，可實現透明交換

虛擬區域網 VLAN 是由一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組。

這些網段具有某些共同的需求。

虛擬區域網協議允許在乙太網的幀格式中插入一個 4 位元組的識別符號，稱為 VLAN 標記(tag)，用來指明發送該幀的工作站屬於哪一個虛擬區域網。

3-31  網橋的工作原理和特點是什麼？網橋與轉發器以及乙太網交換機有何異同？

答：網橋工作在資料鏈路層，它根據MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉發。

網橋具有過濾幀的功能。當網橋收到一個幀時，並不是向所有的介面轉發此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然後再確定將該幀轉發到哪一個介面

轉發器工作在物理層，它僅簡單地轉發訊號，沒有過濾能力

乙太網交換機則為鏈路層裝置，可視為多埠網橋

3-32圖3-35表示有五個站點分別連線在三個區域網上，並且用網橋B1和B2連線起來。每一個網橋都有兩個介面（1和2）。在一開始，兩個網橋中的轉發表都是空的。以後有以下各站向其他的站傳送了資料幀：A傳送給E，C傳送給B，D傳送給C，B傳送給A。試把有關資料填寫在表3-2中。

傳送的幀	B1的轉發表		B2的轉發表		B1的處理 （轉發？丟棄？登記？）	B2的處理 （轉發？丟棄？登記？）
	地址	介面	地址	介面
A→E	A	1	A	1	轉發，寫入轉發表	轉發，寫入轉發表
C→B	C	2	C	1	轉發，寫入轉發表	轉發，寫入轉發表
D→C	D	2	D	2	寫入轉發表，丟棄不轉發	轉發，寫入轉發表
B→A	B	1	寫入轉發表，丟棄不轉發	接收不到這個幀

3-33網橋中的轉發表是用自學習演算法建立的。如果有的站點總是不傳送資料而僅僅接受資料，那麼在轉發表中是否就沒有與這樣的站點相對應的專案？如果要向這個站點發送資料幀，那麼網橋能夠把資料幀正確轉發到目的地址嗎？

答：沒有與這樣的站點相對應的專案;

     網橋能夠利用廣播把資料幀正確轉發到目的地址

第四章   網路層

1.網路層向上提供的服務有哪兩種？是比較其優缺點。

網路層向運輸層提供 “面向連線”虛電路（Virtual Circuit）服務或“無連線”資料報服務

前者預約了雙方通訊所需的一切網路資源。優點是能提供服務質量的承諾。即所傳送的分組不出錯、丟失、重複和失序（不按序列到達終點），也保證分組傳送的時限，缺點是路由器複雜，網路成本高；

後者無網路資源障礙，盡力而為，優缺點與前者互易

2.網路互連有何實際意義？進行網路互連時，有哪些共同的問題需要解決？

網路互聯可擴大使用者共享資源範圍和更大的通訊區域

進行網路互連時，需要解決共同的問題有：

不同的定址方案

不同的最大分組長度

不同的網路接入機制

不同的超時控制

不同的差錯恢復方法

不同的狀態報告方法

不同的路由選擇技術

不同的使用者接入控制

不同的服務（面向連線服務和無連線服務）

不同的管理與控制方式

3.作為中間裝置，轉發器、網橋、路由器和閘道器有何區別？

中間裝置又稱為中間系統或中繼(relay)系統。

物理層中繼系統：轉發器(repeater)。

資料鏈路層中繼系統：網橋或橋接器(bridge)。

網路層中繼系統：路由器(router)。

網橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。

網路層以上的中繼系統：閘道器(gateway)。 

4.試簡單說明下列協議的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。

 IP協議：實現網路互連。使參與互連的效能各異的網路從使用者看起來好像是一個統一的網路。網際協議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協議之一，與IP協議配套使用的還有四個協議。

ARP協議：是解決同一個區域網上的主機或路由器的IP地址和硬體地址的對映問題。

RARP：是解決同一個區域網上的主機或路由器的硬體地址和IP地址的對映問題。

ICMP：提供差錯報告和詢問報文，以提高IP資料交付成功的機會

因特網組管理協議IGMP：用於探尋、轉發本區域網內的組成員關係。

5.IP地址分為幾類？各如何表示？IP地址的主要特點是什麼？

分為ABCDE 5類;

每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成，其中一個欄位是網路號 net-id，它標誌主機（或路由器）所連線到的網路，而另一個欄位則是主機號 host-id，它標誌該主機（或路由器）。

各類地址的網路號欄位net-id分別為1，2，3，0，0位元組；主機號欄位host-id分別為3位元組、2位元組、1位元組、4位元組、4位元組。

特點：

（1）IP 地址是一種分等級的地址結構。分兩個等級的好處是：

第一，IP 地址管理機構在分配 IP 地址時只分配網路號，而剩下的主機號則由得到該網路號的單位自行分配。這樣就方便了 IP 地址的管理。

第二，路由器僅根據目的主機所連線的網路號來轉發分組（而不考慮目的主機號），這樣就可以使路由表中的專案數大幅度減少，從而減小了路由表所佔的儲存空間。

（2）實際上 IP 地址是標誌一個主機（或路由器）和一條鏈路的介面。

當一個主機同時連線到兩個網路上時，該主機就必須同時具有兩個相應的 IP 地址，其網路號 net-id 必須是不同的。這種主機稱為多歸屬主機(multihomed host)。

由於一個路由器至少應當連線到兩個網路（這樣它才能將 IP 資料報從一個網路轉發到另一個網路），因此一個路由器至少應當有兩個不同的 IP 地址。

(3) 用轉發器或網橋連線起來的若干個區域網仍為一個網路，因此這些區域網都具有同樣的網路號 net-id。

(4) 所有分配到網路號 net-id 的網路，範圍很小的區域網，還是可能覆蓋很大地理範圍的廣域網，都是平等的。

6.試根據IP地址的規定，計算出表4-2中的各項資料。

解：1）A類網中，網路號佔七個bit, 則允許用的網路數為2的7次方，為128，但是要

除去0和127的情況，所以能用的最大網路數是126，第一個網路號是1，最後一個網路號是 126。主機號佔24個bit, 則允許用的最大主機數為2的24次方，為16777216，但是也要除去全

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