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重点培育学科建设网站,做 理财网站有哪些问题,wordpress 文章显示全文,广州网站优化哪家快第一章 该答案为博主在网络上整理#xff0c;排版不易#xff0c;希望大家多多点赞支持。后续将会持续更新#xff08;可以给博主点个关注~ 【1-01】计算机网络可以向用户提供哪些服务#xff1f; 解答#xff1a;这道题没有现成的标准答案#xff0c;因为可以从不同的…第一章 该答案为博主在网络上整理排版不易希望大家多多点赞支持。后续将会持续更新可以给博主点个关注~ 【1-01】计算机网络可以向用户提供哪些服务 解答这道题没有现成的标准答案因为可以从不同的角度来看服务。 首先要明确的是计算机网络可以向用户提供的最重要的功能有两个连通性和共享。所谓连通性就是计算机网络使上网用户之间都可以交换信息好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。用户之间的距离也似乎因此而变得更近了。所谓共享就是指资源共享。资源共享的含义是多方面的可以是信息共享、软件共享也可以是硬件共享。例如计算机网络上有许多主机存储了大量有价值的电子文档可供上网的用户自由读取或下载无偿或有偿。由于网络的存在这些资源好像就在用户身边一样。 我们知道互联网允许分布式的应用程序运行在连接到网络上的端系统上。正是因为计算机网络了上述的两种功能这些应用程序才能够互相交换数据因而能够向用户提供各种不同的服务。因此计算机网络能够向用户提供各种不同的服务其实也就是这些应用程序能够向用户提供各种不同的服务。 【1-02】试简述分组交换的要点。 解答分组交换最主要的特点就是采用存储转发技术。 我们把要发送的整块数据称为一个报文。在发送报文之前先把较长的报文划分成一个个更小的等长数据段例如每个数据段为1024 bit 。在每一个数据段前面加上一些必要的控制信息组成的首部后就构成了一个分组。分组又称为包而分组的首部也可称为包头。分组是在互联网中传送的数据单元。分组中的首部是非常重要的正是由于分组的首部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息每一个分组才能在互联网中独立地选择传输路径。互联网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成的而主机处在互联网的边缘部分。主机是为用户进行信息处理的并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器则是用来转发分组即进行分组交换的。路由器每收到一个分组先临时存储下来这个存储的时间非常短暂再检查其首部查找转发表按照首部中的目的地址找到合适的接口转换出去把这个分组转交给下一个路由器。这样一步一步地经过若干个或几十个不同的路由器以存储转发的方式把分组交付最终的目的主机。各路由器之间必须经常交换彼此掌握的路由信息以便创建和维持在路由器中的转发表使得转发表能够在整个网络拓扑发生变化时及时更新。 【1-03】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。 解答电路交换的主要特点(1通信之前先要建立连接通信完毕后要释放连接。也就是说通信一定要有三个阶段建立连接、通信、释放连接。 (2在整个通信过程中通信的双方自始至终占用着所使用的物理信道。 因此对于计算机通信由于计算机数据是突发性的因此从通信线路的利用率来考虑电路交换的效率就比较低。此外当通信双方占用的通信线路由很多段链路通过若干个交换机把这些链路连通组成时只有在每一段链路都能接通每一段链路都有空闲的信道资源还没有被其他用户占用即有可用资源时整个的连接建立才能完成哪怕只有一段链路没有空闲的信道可供使用连接建立也无法完成。当通信网的业务量很繁忙时电路交换无法保证用户的每一个呼叫都能接通。如果第一阶段的连接建立不能完成那么后续阶段的通信过程当然也就无法进行。 在电路交换的通信过程中只要在整个连接中有一个环节如某段链路或某个交换机出了故障那么整个连接就不复存在接着就是通信的中断。若要重新进行通信必须重新建立连接。如果能够绕过刚才的故障链路或故障交换机而建立新的连接那么就可以开始新的通信。这就是说电路交换系统不能自动从故障中进行恢复。 但电路交换有一个最主要的优点就是只要连接能够建立那么双方通信所需的传输带宽就已经分配好而不会再改变。这叫作静态分配传输带宽。通信双方愿意占用通信资源多久就占用多久对于公用网只要按规定付费即可而不受网络中的其他用户的影响。当网络发生拥塞时网络中的其他用户很可能反复呼叫都无法建立连接但这些动作都不会影响已经占用了通信资源的用户的通信质量除非发生了通信网中的故障影响到正在进行通信的连接。 目前最常用的分组交换使用无连接的 IP 协议。这种分组交换以分组作为传输的单位采用存储转发技术并且没有连接建立和连接释放这两个阶段因此传送数据比较迅速。在传输数据的过程中动态分配传输带宽对通信链路是逐段占用的。这就是说若某段链路的带宽较高分组的传输速率就较快若另一段链路的带宽较低传输速率就较慢。不像电路交换那样从源点到终点都是同样的传输速率。可见分组交换能够比较合理而有效地利用各链路的传输带宽。 分组交换采用分布式的路由选择协议。当网络中的某个节点或链路出现故障时分组传送的路由可以自适应地动态改变使数据的传送能够继续下去。传送数据的源点和接收数据的终点甚至不会感觉到网络中所发生的故障。因此分组交换网络有很好的生存性。 分组交换也有一些缺点。例如分组在各路由器存储转发时需要排队这就会造成一定的时延。此外由于分组交换无法确保通信时端到端所需的带宽因此当分组交换网的通信量突然增大时可能会在网络中的某处产生拥塞从而延长数据的传送时间。当网络拥塞非常严重时整个网络也可能会瘫痪。分组交换的另一个问题是各分组必须携带控制信息这也造成了一定的开销。整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制。当然电路交换网也需要网络管理但电路交换网的交换机都具有很强的网络管理功能能够对网络进行很有效的管理。分组交换网中的路由器比较简单无法对整个网络进行管理。必须在网络中由专门的主机来运行专门的网络管理软件对整个网络进行管理。 报文交换也采用存储转发技术不同的是报文交换不再把报文划分为更小的分组而是把整个报文在网络的节点中存储下来然后再转发出去。这样做省去了划分小的分组的步骤也省去了在终点把分组重装成报文的过程。但报文交换在灵活性上不如分组交换传送数据的时延较大。本来报文交换是用来传送电报的。现在已经很少有人打电报了因此报文交换已经很少使用了。 【1-04】为什么说互联网是自印刷术发明以来人类在存储和交换信息领域的最大变革 解答自印刷术发明以来使用书刊和报纸来传播信息是人类通信的一个很大变革。在印刷术出现之后对人类通信起过重要作用的技术有很多如电报、电话、传真、无线电通信、广播、电视、数字通信、卫星通信、蜂窝无线电通信等等。这些技术所起的作用这里就不一一论述了。 但互联网出现后互联网上的应用的确层出不穷因而也就出现了许多重大的变革。下面可以通过一些例子来说明这个问题。 最早出现的电子邮件使人们可以非常方便而快捷地进行通信。电子邮件的大量使用使得传统的电报业务更贵、更慢而且更不方便基本上已无人使用。使用电子邮件发件人可以非常方便地把同一邮件非常快捷地传递给很多远隔千里的友人。人们在互联网上发布自己创作的文章和视频可以让成千上万的网民这里有很多网民是我们并不认识的在网上看到而且基本上感觉不到有什么时间上的延迟。网上的 IP 电话既便宜通话质量又好使得网民们能够随时和异地的友人在网上聊天还可以进行网上的可视通信。如果愿意支付少量的费用例如每分钟2美分这种 IP 电话还能够直接拨打远隔重洋的固定电话。万维网的出现大大地方便了广大网民上网。例如当我们发现某个网站有很多有用的信息时我们不必把这些信息一一传送给远地的友人而是可以仅仅把该网址传送给这些友人让他们自己上网查询和下载。这就比传统的通信方式效率高出很多。我们从网上还可以免费下载很多的电子图书和文章大大加快了信息的广泛传播。这相当于一下子就免费得到了很多想看的书籍和文章。 以前当我们遇到一些问题如见到一个不懂的新名词我们可以打电话或写信向远地的老师或友人请教。而现在我们利用互联网的搜索引擎上网查询一下就可以非常快地获得满意的答案。这显然比传统的通信方式进步了很多。 又如以前大家都有排长队购买火车票的经历。但现在可以上网购买火车票了免除了亲自去火车票出售点排队的麻烦。由于采用了实名制购票因此旅客进站和出站都不需要出示火车票而只需在所购买车次的检票口刷一下本人的有效身份证即可完成相当于传统的检票过程。列车员查票时旅客也只需出示有效身份证就行。这样就使得我们的出行更加方便。 互联网在金融、证券、网购、物流、管理等各行各业、各个领域中的应用更是不胜枚举。因此仅仅从以上列举的一些方面就可看出说互联网是自印刷术发明以来人类通信方面最大的变革一点也不夸张。【1-05】互联网基础结构的发展大致分为哪几个阶段请指出这几个阶段最主要的特点。解答互联网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。但这三个阶段在时间划分上并非截然分开而是有部分重叠的这是因为网络的演进是逐渐的而不是在某个日期突然发生的。第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。1969年美国国防部创建的第一个分组交换网 ARPANET 最初只是一个单个的分组交换网并不是一个互连的网络。所有要大连接在 ARPANET 上的主机都直接与就近的节点交换机相连。但到了20世纪70年代中期人们已认识到不可能仅使用一个单独的网络来解决所有的通信问题。于是 ARPA 开始研究多种网络如分组无线电网络互连的技术这就导致了后来互连网的出现。这样的互连网就成为现在互联网 Internet 的维形。1983年 TCP / IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议使得所有使用 TCP / IP 协议的计算机都能利用互联网相互通信因而人们就把1983年作为互联网的诞生时间。1990年 ARPANET 正式宣布关闭因为它的实验任务已经完成。 第二阶段的特点是建成了三级结构的互联网。从1985年起美国国家科学基金会 NSF ( National Science Foundation 就围绕6个大型计算机中心建设计算机网络即国家科学基金网( NSFNET )。它是一个三级计算机网络分为主干网、地区网和校园网或企业网。这种三级计算机网络覆盖了全美国主要的大学和研究所并且成为互联网中的主要组成部分。1991年 NSF 和美国的其他政府机构开始认识到互联网必将扩大其使用范围不应仅限于大学和研究机构。世界上的许多公司纷纷接入到互联网使网络上的通信量急剧增大互联网的容量已满足不了需要。于是美国政府决定将互联网的主干网转交给私人公司来经营并开始对接入互联网的单位收费。1992年互联网上的主机超过100万台。1993年互联网主干网的速率提高到45 Mbit / s (T3速率。 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网。从1993年开始由美国政府资助的 NSFNET 逐渐被若干个商用的互联网主干网替代而政府机构不再负责互联网的运营。这样就出现了一个新的名词互联网服务提供者 ISP ( Internet Service Provider )。在许多情况下 ISP 就是一个从事商业活动的公司因此 ISP 又常译为互联网服务提供商。 ISP 拥有从互联网管理机构申请到的多个 IP 地址同时拥有通信线路大的 ISP 自己建造通信线路小的 ISP 则向电信公司租用通信线路以及路由器等连网设备因此任何机构和个人只要向 ISP 交纳规定的费用就可从 ISP 得到所需的 IP 地址并通过该 ISP 接入到互联网。我们通常所说的上网就是指通过某个 ISP 接入到互联网因为 ISP 向连接到互联网的用户提供了 IP 地址。 IP 地址的管理机构不会把一个单个的 IP 地址分配给单个用户不零售 IP 地址而是把一批 IP 地址有偿分配给经审查合格的 ISP 只批发 IP 地址。从以上所讲的可以看出现在的互联网已不是某个单个组织所拥有而是全世界无数大大小小的 ISP 所共同拥有的。 【1-06】简述互联网标准制定的几个阶段。 解答制定互联网的正式标准要经过以下三个阶段 (1互联网草案 Internet Draft )-互联网草案的有效期只有六个月。在这个阶段还不能算是 RFC 文档。(2建议标准 Proposed Standard )-从这个阶段开始就成为 RFC 文档。 (3互联网标准 Internet Standard )–如果经过长期的检验证明某个建议标准可以变成互联网标准时就给它分配一个标准编号记为 STDxx 这里 STD 是 Standard “的英文缩写而” xx “是标准的编号有时也写成4位数编号如STD0005)。一个互联网标准可以和多个 RFC 文档关联。 原先制定互联网标准的过程是“建议标准→草案标准→互联网标准”。由于草案标准容易和成为 RFC 文档之前的互联网草案混淆从2011年10月起取消了草案标准这个阶段 RFC 6410]。这样现在制定互联网标准的过程简化为“建议标准→互联网标准”。在新的规定以前就已发布的草案标准将按照以下原则进行处理若已达到互联网标准就升级为互联网标准对目前尚不够互联网标准条件的则仍称为发布时的旧名称草案标准”。 【1-07】小写和大写开头的英文名字 internet 和 Internet 在意思上有何重要区别 解答以小写字母 i 开始的 internet 互连网是一个通用名词它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议即通信规则可以是任意的。 以大写字母 I 开始的 Internet 互联网或因特网则是一个专用名词它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络它采用 TCP / IP 协议族作为通信的规则且其前身是美国的 ARPANET 。 【1-08】计算机网络都有哪些类别各种类别的网络都有哪些特点 解答可以从不同的角度回答这个问题。从网络的作用范围来划分有 (1广域网 WAN 作用范围通常为几十到几千公里有时也称为远程网。(2城域网 MAN 作用范围一般是一个城市可跨越几个街区甚至整个城市其作用距离约为5~50 km . (3局域网 LAN 作用范围局限在较小的范围如1km左右。 (4个人区域网 PAN 也常称为无线个人区域网 WPAN 其作用范围大约在10m左右。按照使用者来划分有 (1公用网这是指电信公司国有或私有出资建造的大型网络。公用的意思就是所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用这种网络。因此公用网也可称为公众网。 (2专用网这是某个部门为满足本部门的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本部门以外的人提供服务。例如军队、铁路、电力、银行等系统均有本系统的专用网。 按照采用的交换技术来划分有 (1电路交换网。(2分组交换网。 (3混合交换网。 还有一种网络叫作接入网 AN )用来把用户接入到互联网。接入网也叫作本地接入网。 【1-09】计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么 解答计算机网络中的主干网是计算机网络核心部分的重要组成部分。主干网是由许多高速通信链路组成的因而能够迅速地传送数据。主干网中还有许多路由器能够把分组一步一步地转发到正确的目的地。本地接入网的作用仅仅是把用户接入到互联网。当然接入网应当使用户可以更快地通过计算机网络可靠地下载文件和上传数据。 【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 )。从源点到终 点共经过 k 段链路每段链路的传播时延为 d ( s )数据率为 b ( bit / 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 )每个分组所必须添加的首部都很短对分组的发送时延的影响在题中可以不考虑。此外各节点的排队等待时间也可忽略不计。问在怎样的条件下分组交换的时延比电路交换的要小提示画一下草图观察 k 段链路共有几个节点。) 解答电路交换必须先建立连接需要的时间是 s 秒。 发送 x 比特的报文所需的时间是报文长度除以数据率 b 。因此发送时延是 x / b 。总的传播时延是链路数乘以每段链路的传播时延即 kde 因此电路交换的时延由以上三项组成即 s x / b kd 。 分组交换时延的计算要稍微麻烦一点见图 T -1-10。请注意分组经过 k 段链路中间要经过 k -1个节点转发。 分组交换不需要先建立连接这里假定了题目中的分组交换使用数据报传送。如果使用虚电路传送则需要先建立连接。从图 T -1-10的右边可看出总时延由三部分组成。 先计算分组交换的传播时延这和电路交换是一样的也是 kde 再计算 n 个分组所需的发送时延这需要知道报文 x 一共划分为多少个分组。将报文长度 x 除以一个分组的长度 p 就得出分组的数目 n 。在一般情况下 x 除以 p 所得到的商可能不是整数因此要把得出的商的整数部分加1才是分组的数目 n 。我们知道符号「 a 表示 a 的整数部分加1例如「3.0274。因此分组的数目: 这样发送 n 个分组所需的发送时延是 请注意最后一个分组的长度一般会小于前面 n -1个分组的长度而小多少我们也无从得知。这样最后一个分组的发送时延就无法算出。于是我们这里还需要再使用一个假定即所有分组的发送时延都是相同的。这就是认为所有的分组都是等长的。 从图 T -1-10可以看出总时延中还有一项就是一个分组经过 k -1个节点的发送时延。当 k 1时就没有这一项。 在一段链路上发送一个分组的发送时延是 plb ,( k -1段链路的发送时延是 k -1) p / b 因此把以上三部分时延相加就得出在分组交换情况下的总时延 【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 为每个分组所添加的首部长度与 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 )但传播时延和节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 应取为多大提示参考图 T -1-10观察总的时延由哪几部分组成。) 从 D 的表达式可以看出若分组很短则该表达式右端第一项将增大。这表示分组数目很大会导致每个分组的控制信息所引起的时延增大。但若分组很长则该表达式右端第二项将增大。因此分组的长度不宜太短或太长。 【1-12】互联网的两大组成部分边缘部分与核心部分的特点是什么它们的工作方式各有什么特点 解答互联网的拓扑结构非常复杂并且在地理上覆盖了全球但从其工作方式上看可以划分为以下两大块。 (1边缘部分由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的用来进行通信传送数据、音频或视频和资源共享。 (2核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的提供连通性和交换。 在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类客户服务器方式 C / S 方式和对等方式P2P方式。这两种通信方式的区别见习题1-13。 在网络核心部分起特殊作用的是路由器。路由器是实现分组交换的关键构件如果没有路由器再多的网络也无法构建成互联网。由此可以看出互联网的核心部分的工作方式其实也就是路由器的工作方式。 路由器的任务是转发收到的分组。当路由器转发分组时必须查找路由表。因此互联网中的各路由器必须根据路由选择协议的规定相互交换路由信息以便使路由表能够及时反映出网络拓扑的变化。 由此可见互联网的核心部分的工作方式有两种一种是路由器转发分组这是直接为主机之间的通信服务的另一种是路由器之间不断地交换路由信息这是为了保证路由表的路由信息与网络的实际拓扑一致。 【1-13】客户服务器方式与P2P对等通信方式的主要区别是什么有没有相同的地方 解答客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务请求方服务器是服务提供方。服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。 客户程序被用户调用后运行在通信时主动向远地服务器发起通信请求服务。因此客户程序必须知道服务器程序的地址。客户程序不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。服务器程序是一种专门用来提供某种服务的程序可同时处理多个远地或本地客户的请求。服务器程序在系统启动后即自动调用并一直不断地运行着被动地等待并接收来自各地的客户的通信请求。因此服务器程序不需要知道客户程序的地址并且一般需要有强大的硬件和高级的操作系统支持。 客户与服务器的通信关系建立后通信可以是双向的客户和服务器都可发送和接收数据。对等连接或P2P方式是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件P2P软件它们就可以进行平等的对等连接通信。 实际上对等连接方式从本质上看仍然使用客户服务器方式只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器。 【1-14】计算机网络有哪些常用的性能指标解答计算机网络常用的性能指标如下。 (1速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率也称为数据率或比特率。(2带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力网络带宽表示在单位时间内一般是每秒钟从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率。 (3吞吐量表示在单位时间内一般是每秒钟通过某个网络或信道、接口的数据量。 (4时延指数据一个报文或分组甚至比特从网络或链路的一端传送到另一端所需的时间。时延包括发送时延、传播时延、处理时延和排队时延等。 (5时延带宽积是传播时延 s 和带宽 bit / s 的乘积。链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。 (6往返时间表示从发送方发送数据开始到发送方收到来自接收方的确认接收方收到数据后便立即发送确认总共经历的时间。有时往返时间还包括网络各中间节点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。 (7利用率分信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的有数据通过。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。 【1-15】假定网络的利用率达到了90%。试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍 解答根据教材中的公式1-5), D / Do 1/(1-)¹⁄₀.110现在的网络时延是最小值的10倍。 【1-16】计算机通信网有哪些非性能特征非性能特征与性能指标有什么区别 解答计算机通信网的非性能特征有以下一些(1费用(2质量(3标准化(4可靠性(5可扩展性和可升级性(6易于管理和维护 非性能特征与性能指标的主要区别就是性能指标是直接反映网络性能的而非性能指标则不是网络所特有的指标。例如非性能特征中的费用在所有的工程项目中都存在费用的问题。所以费用不能说是网络的性能指标。然而一般说来网络的速率越高其价格也越高。当我们要求网络的速率非常高时其费用就可能达到我们不能承受的数值而且使我们无法实现这样的性能。也就是说有时网络的非性能特征能够制约网络性能指标的实现。再例如某个网络的性能指标都很不错但很不便于管理和维护那么这种网络可能就不宜选用。 【1-17】收发两端之间的传输距离为1000 km 信号在媒体上的传播速率为2x10m/ s 。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延(1数据长度为10’ bit 数据发送速率为100 kbit / s (2数据长度为10’ bit 数据发送速率为1 Gbit / s 。从以上计算结果可得出什么结论 解答两种情况分别计算如下 (1发送时延为10 bit /(100 kbit / s )100 s , 传播时延为10° m /(2x10m/ s )5 ms .发送时延远大于传播时延。 (2发送时延为10 bit /(1 Gbit / s )1μ s , 传播时延为5 ms . 发送时延远小于传播时延。 若数据长度大而发送速率低则在总的时延中发送时延往往大于传播时延。但若数据长度短而发送速率高则传播时延又可能是总时延中的主要成分。 【1-18】假设信号在媒体上的传播速率为2.3 x 10m/ s 。媒体长度1分别为(1)10 cm 网络接口卡(2)100 m 局域网(3)100 km 城域网(4)5000 km 广域网现在连续传送数据数据率分别为1 Mbit / s 和10 Gbit / s 。试计算每一种情况下在媒体中的比特数。提示媒体中的比特数实际上无法使用仪表测量。本题是假想我们能够看见媒体中正在传播的比特能够给媒体中的比特拍个快照。媒体中的比特数取决于媒体的长度和数据率。) 解答计算步骤如下 先计算10 cm 即0.1 m 的媒体上信号的传播时延0.1 m /(2.3 x 10m/ s )4.3478 x 10-0s≈4.35 x 10-10 s 再计算10 cm 线路上正在传播的比特数 1 Mbit / s 数据率时为1 Mbit / s x 4.35 x 10-0s4.35 x 10 bit 读者应正确理解在线路上只有0.000435个比特到底是什么意思。 10 Gbit / s 数据率时为10 Gbit / s x 4.35 x 10-10 s 4.35 bit 对于后面的几种情况计算方法都是一样的。把计算结果填入表 T -1-18中。 【1-19】长度为100字节的应用层数据交给运输层传送需加上20字节的 TCP 首部。再交给网络层传送需加上20字节的 IP 首部。最后交给数据链路层的以太网传送加上首部和尾部共18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销。若应用层数据长度为1000字节数据的传输效率是多少 解答数据长度为100 B ( B 表示字节时以太网的帧长为100202018158 B 数据传输效率100B/(158B)63.29%≥63.3% 数据长度为1000 B 时以太网的帧长为10002020181058 B 传输效率1000 B /(1058 B )94.52%94.5%。传输效率明显提高了。 【1-20】网络体系结构为什么要采用分层次的结构试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活的例子。 解答网络体系结构采用分层次的结构是因为分层可以把庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题而这些较小的局部问题比较易于研究和处理。 在日常生活中经常会遇到与分层体系结构的思想相似的情况。例如 A 有一个急件要尽快地交付到远地例如在美国的友人 B 。如果 A 自己买机票亲自送去那么这就是一个不分层的交付。 实际上快递公司还可以继续划分自己公司的层次。更重要的是快递公司可以使用非本公司的运输工具。也就是说把快件的运输交给其他公司来承担。而这一点对用户 A 和 B 来说都是透明的。用户 A 和 B 并不知道快件是由哪个运输部门传送的也不必要知道。这就是分层带来的好处。 总之划分层次可以把复杂的问题划分成多个比较简单的较小的问题。这样做实现起来比较方便也比较容易分工协作。 【1-21】协议与服务有何区别有何关系 解答为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议简称为协议。网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分。 协议是控制两个对等实体或多个实体进行通信的规则的集合。协议的语法方面的规则定义了所交换的信息的格式而协议的语义方面的规则定义了发送者或接收者所要完成的操作。 在协议的控制下两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议还需要使用下面一层所提供的服务。 协议和服务在概念上是很不一样的。 首先协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的实体是透明的。 其次协议是水平的即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是垂直的,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。另外并非在一个层内完成的全部功能都称为服务只有那些能够被高一层实体看得见的功能才能称为服务。 【1-22】网络协议的三个要素是什么各有什么含义 解答网络协议主要由以下三个要素组成(1语法即数据与控制信息的结构或格式。(2语义即需要发出何种控制信息完成何种动作以及做出何种响应。 (3同步即事件实现顺序的详细说明。 【1-23】为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到 解答如果一个网络协议只考虑了一些正常的、有利的情况那么当各种情况都很正常时这种协议当然能够顺利地工作。但是情况不可能永远都是正常的总有一些时候会出现异常情况。我们知道出现异常情况的概率一般是不大的但这并非绝对不可能出现。因此如果网络协议没有考虑到一些不利情况这些当然都是小概率事件那么一旦这些不利情况出现协议就会失败。 【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。 解答我们知道 OSI 的体系结构是七层协议。 TCP / AP 的体系结构是四层协议而真正有具体内容的只是上面三层。在学习计算机网络的原理时往往采取折中的办法即综合 OSI 和 TCP / IP 的优点采用一种有五层协议的体系结构。图 T -1-24给出了五层协议的结构。 这五层协议的主要功能如下。 (1物理层在物理层上所传数据的单位是比特 bit )。物理层的任务就是透明地传送比特流。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及各条引脚应如何连接。当然哪几个比特代表什么意思则不是物理层所要管的。请注意传递信息所利用的一些物理媒体如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等并不在物理层协议之内而是在物理层协议的下面。因此也有人把物理媒体当作第0层。 (2数据链路层常简称为链路层。在两个相邻节点之间主机和路由器之间或两个路由器之间传送数据是直接传送的即不需要经过转发的点对点通信。这时就需要使用专门的链路层的协议。数据链路层将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧在两个相邻节点间的链路上透明地传送帧中的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息如同步信息、地址信息、差错控制等。 在接收数据时控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。这样数据链路层在收到一个帧后就可从中提取出数据部分上交给网络层。 控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。如发现有差错数据链路层就简单地丢弃这个出了差错的帧以免继续传送下去白白浪费网络资源。如果需要改正错误就由运输层的 TCP 协议来完成。 (3网络层网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在 TCP / IP 体系中由于网络层使用 IP 协议因此分组也叫作 IP 数据报简称为数据报。 网络层的另一个任务就是选择合适的路由使源主机运输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机。 对于由广播信道构成的分组交换网路由选择的问题很简单因此这种网络的网络层非常简单甚至可以没有。 (4运输层运输层的任务就是向两个主机中进程之间的通信提供服务。由于一个主机可同时运行多个进程因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程同时使用下面运输层的服务分用则是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中相应的进程。 运输层主要使用以下两种协议一个是传输控制协议 TCP 是面向连接的数据传输的单位是报文段能够提供可靠的交付。另一个是用户数据报协议 UDP 是无连接的数据传输的单位是用户数据报不保证提供可靠的交付只能提供尽最大努力交付。 (5应用层应用层是体系结构中的最高层。应用层直接为用户的应用进程提供服务。这里的进程就是指正在运行的程序。互联网中的应用层协议很多如支持万维网应用的 HTTP 协议、支持电子邮件的 SMTP 协议、支持文件传送的 FTP 协议等等。 【1-25】试举出日常生活中有关透明这一名词的例子。 解答透明表示某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样例如你看不见在你前面有100透明的玻璃存在。在数据链路层透明传送数据表示无论什么样的比特组合的数据都能够通过这个数据链路层。因此对所传送的数据来说这些数据就看不见数据链路层。或者说数据链路层对这些数据来说是透明的。 在日常生活中打电话就是一种透明传输。假定 A 和 B 通电话。 A 说 B 听。 A 所发送的所有话音信号都能够通过电话传输系统传送到 B 。只要是符合电话传输标准的电话系统 B 都能听清楚 A 所说的话。 又如银行给储户的利息是非常透明的。这就是说根据银行的公告储户就能够很准确地知道自己将能够获得多少利息取决于储户存款的种类和期限。但银行如何处理储户的存款贷款给什么人投资到什么地方去)则对储户是不透明的即储户看不见这些信息好像被什么东西挡住了。 【1-26】试解释以下名词协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户服务器方式。 解答各名词含义如下。 协议栈由于计算机网络的体系结构采用了分层结构因此不论是在主机中还是在路由器中协议都有好几层。这些一层一层的协议画起来很像堆栈的结构因此就把这些协议层称为协议栈。 实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下实体就是一个特定的软件模块。 对等层在网络体系结构中通信双方实现同样功能的层。例如 A 向 B 发送数据那么 A 的第 n 层和 B 的第 n 层就构成了对等层。 协议数据单元通常记为 PDU 它是对等实体之间进行信息交换的数据单元。 服务访问点通常记为 SAP 在同一系统中相邻两层的实体进行交互即交换信息的地方通常称为服务访问点。 客户在计算机网络中进行通信的应用进程中的服务请求方。 服务器在计算机网络中进行通信的应用进程中的服务提供方。但在很多情况下服务器也常指运行服务器程序的机器。 客户服务器方式这种方式所描述的是进程之间服务的请求方和服务的提供方的关系。服务的请求方是主动进行通信的一方而服务器是被动接受通信的一方。系统启动后即自动调用服务器程序并一直不断地运行着被动地等待并接收来自各地的客户的通信请求。客户与服务器的通信关系建立后通信可以是双向的客户和服务器都可发送和接收数据。关于客户服务器方式更详细的解释见前面的1-13题。 【1-27】试解释 everything over IP 和 IP over everything 的含义。 解答 TCP / IP 协议可以为各式各样的应用提供服务。从协议栈来看在 IP 层上面可以有很多应用程序。这就是 everything over IP . 另一方面 TCP / IP 协议也允许 IP 协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。在 IP 层以上看不见下层究竟是什么样的物理网络。这就是 IP over everything 。 【1-28】假定要在网络上传送1.5MB的文件。设分组长度为1KB往返时间 RTT 80 ms .传送数据之前还需要有建立 TCP 连接的时间这时间是2 x RTT 160 ms 。试计算在以下几种情况下接收方收完该文件的最后一个比特所需的时间。 (1数据发送速率为10 Mbit / s 数据分组可以连续发送。(2数据发送速率为10 Mbit / s 但每发送完一个分组后要等待一个 RTT 时间才能再发送下一个分组。 (3数据发送速率极快可以不考虑发送数据所需的时间。但规定在每一个 RTT 往返时间内只能发送20个分组。 (4数据发送速率极快可以不考虑发送数据所需的时间。但在第1个 RTT 往返时间内只能发送1个分组在第2个 RTT 内可发送2个分组在第3个 RTT 内可发送4个分组即23-1224个分组这种发送方式见教材第5章 TCP 的拥塞控制部分。 解答题目的已知条件中的 M 2201048576, K 2101024。 (1)1.5 MB 1.5x1048576 B 1.5x1048576 x 8 bit 12582912 bit 。发送这些比特所需时间12582912/10’1.258 s 最后一个分组的传播时间还需要0.5 xRTT 40 ms . 总共需要的时间2x RTT 1.2580.5 x RTT 0.161.2580.041.458 s (2需要划分的分组数1.5 MB /1KB1536。 第一个分组以后的1535个分组需要等待的时间是1535xRTT1535 x 0.08122.8 S .因此本题总共需要的时间1.458122.8124.258 S . (3在每一个 RTT 往返时间内只能发送20个分组。1536个分组需要76个 RTT (76个 RTT 可以发送76 x 201520个分组最后剩下16个分组一次发送完。但最后一次发送的分组到达接收方也需要0.5x RTT 。 因此总共需要的时间76.5 x RTT 2 xRTT 6.120.166.28 (4在两个 RTT 后就开始传送数据。1.5 MB 共需1536个分组来传送。经过 n 个 RTT 发送了124…2-2-1个分组。 若 n 10那么只发送了210-11023个分组。可见10个 RTT 不够。 若 n 11那么可发送2-12047个分组。可见剩下的分组513个分组都可以在0.5 x RTT 的时间内到达接收方。 因此接收方收到该文件最后一个比特所需的时间(2100.5) xRTT 12.5 x 0.081 s . 【1-29】有一个点对点链路长度为50 km 。若数据在此链路上的传播速率为2x10m/ s , 试问链路的带宽应为多少才能使传播时延和发送100字节的分组的发送时延一样大如果发送的是512字节长的分组结果又应如何 解答整条链路的传播时延是50 km /(2 x 10 m / s )250μ s . 如果在250μ s 把100字节发送完则发送速率应为800 bit /(250 us )3.2 Mbit / s 。这也是链路带宽应有的数值。 如果改为发送512字节的分组则发送速率应为512 x 8 bit /(250μ s )16.38 Mbit / s 。这也是链路带宽应有的数值。 【1-30】有一个点对点链路长度为20000 km 。数据的发送速率是1 kbit / s 要发送的数据有100 bit 。数据在此链路上的传播速度为2 x 10 m / s 。假定我们可以看见在线路上传输的比特试画出我们看到的线路上的比特画两张图一张是在100 bit 刚刚发送完时另一张是再经过0.05s后。 解答100 bit 的发送时间100 bit /(1000 bit / s )0.1 S . 如图 T -1-30所示0.1秒的时间可以传播20000 km 正好是线路的长度。因此当发送的第一个比特到达终点时发送方也正好把100 bit 发送完毕整个线路上都充满了所传输的100 bit 。 再经过0.05 s 后所有的比特都向前走了10000 km 。这就是说发送的前50 bit 已经到达终点了剩下的50 bit 还在线路上传播。最后一个比特正好走了一半10000 km )在线路的正中间。 【1-31】条件同上题但数据的发送速率改为1Mbit/ s 。和上题的结果相比较你可以得出什么结论 解答100 bit 的发送时间100 bit /(1000000 bit / s )0.0001 s 只有上一题的千分之一。如图 T -1-31所示0.0001秒的时间可以传播20km只有线路长度的千分之一。因此现在整个100 bit 都在线路靠发送端的位置图没有按比例画。 再经过0.05 s 后所有的比特都向前走了10000 km 。这时整个100 bit 都在线路上传播。最后一个比特正好走了一半10000 km )在线路的正中间。 和上题相比较我们可以看出同样是在一条线路上传送100 bit 的数据在较低速的线路上例如1 kbit / s 的发送速率,100 bit 的数据看起来像是数据流而在较高速的线路上例如1 Mbit / s 的发送速率),100 bit 的数据看起来像是小分组。 【1-32】以1Gbit/ s 的速率发送数据。试问在以距离或时间为横坐标时一个比特的宽度分别是多少 解答当我们在某一个位置上观察信号随时间的变化规律时我们往往需要以时间为横坐标来看信号的变化。当以1 Gbit / s 的速率发送数据时每一个比特的持续时间是10’ s 也就是0.001μ s 1 ns ( ns 表示纳秒即10’ s )。因此在以时间为横坐标的图上每一个比特的宽度是1 ns 见图 T -1-32上面的一个。 现在看以时间为横坐标的情况。 假定信号在线路上的传播速度是2x10* m / s 即2/3的光速那么在一个比特时间内即10s)信号可以前进20 cm 。图 T -1-32中下面的一个即表示这种情况–当时间为某一数值时信号在线路上的快照。请注意这两种表示信号的方法都很有用但这两个横坐标的量纲不同我们不能说哪一个信号更宽一些或更窄一些。这样相比是没有意义的。 【1-33】我们在互联网上传送数据经常是从某个源点传送到某个终点而并非传送过去又再传送回来。那么为什么往返时间 RTT 是个很重要的性能指标呢 解答我们在传送数据时经常要使用 TCP 协议。 TCP 连接的建立需要消耗时间这与 RTT 有密切关系在教材第5章中有详细讲述。在传输数据时也常常需要对方的确认。在发送数据后要经过多少时间才能收到对方的确认这也取决于往返时间 RTT 的大小。 另外在计算吞吐率时有时也要考虑到往返时间 RTT 。例如一个10字节的文件在1 Gbit / s 的发送速率下发送只需要8 ms 。但如果我们通过网络向远方某个主机请求把这样大的文件发送过来 RTT 100 ms 那么总共需要的时间至少为1008108 ms 是原来发送时间的十几倍。 【1-34】主机 A 向主机 B 发送一个长度为10’比特的报文中间要经过两个节点交换机即一共经过三段链路。设每段链路的传输速率为2Mbit/ s 。忽略所有的传播、处理和排队时延。 (1如果采用报文交换即整个报文不分段每台节点交换机收到整个的报文后再转发。问从主机 A 把报文传送到第一个节点交换机需要多少时间从主机 A 把报文传送到主机 B 需要多少时间 (2如果采用分组交换。报文被划分为1000个等长的分组这里忽略分组首部对本题计算的影响并连续发送。节点交换机能够边接收边发送。问从主机 A 把第一个分组传送到第一个节点交换机需要多少时间从主机 A 把第一个分组传送到主机 B 需要多少时间从主机 A 把1000个分组传送到主机 B 需要多少时间 (3就一般情况而言比较用整个报文来传送和划分多个分组传送的优缺点。 解答(1) A 把报文传送到第一个节点交换机需要的时间10’(2x1095s.主机 A 把报文传送到主机 B 要经过3段链路因此需要3x515s. (2报文被划分为1000个分组每个分组的长度为10000 bit 。 A 发送一个分组所需的时间10(2 x 10)0.005s。这也是 A 把第一个分组传送到第一个节点交换机需要的时间。 A 把第一个分组传送到 B 需要的时间3 x 0.0050.015s。 A 把1000个分组传送到 B 需要的时间0.015999 x 0.0055.01s. (3一般来讲使用分组传送会更快些。如果整个报文存储转发只要其中有一个比特出错整个报文就必须重传这很浪费网络资源。使用分组交换只需要重传出了差错的那个分组即可。在复杂的网络中使用分组交换还可以使有些分组通过不太拥塞的路径传送这就加快了数据的传输。但在使用分组交换时在目的主机所收到的分组中只要缺少了一个就无法重装成原来的报文这就使所收到的分组都没有用处。此外分组首部造成的开销有时并不能忽略不计。 【1-35】主机 A 向 B 连续传送一个600000 bit 的文件。 A 和 B 之间有一条带宽为1Mbit/ s 的链路相连距离为5000 km 在此链路上的传播速率为2.5 x 10m/ s .(1链路上的比特数目的最大值是多少(2链路上每比特的宽度以米来计算是多少(3若想把链路上每比特的宽度变为5000 km 即整条链路的长度这时应把发送速率调整到什么数值 解答(1传播时延链路长度传播速率5x10° m 2.5x10m/ s 0.02s.时延带宽积0.02s x 10 bit / s 2 x 10 bit . 由于文件长度大于这个时延带宽积因此链路上的比特数目的最大值是2 x 10 bit 。如果文件长度只有2000 bit 那么链路上的比特数目的最大值就是2000 bit 。 (2链路上每比特的宽度传播速率÷发送速率-传播速率-链路带宽即每比特的宽度为250 m 。 (3发送速率传播速率-链路上每比特的宽度 2.5x10 m / s ÷5 x 10m/ bit 50 bit / s . 当发送速率调整为50 bit / s 时链路上每比特的宽度正好等于5000 km 2.5 x 10 m / s ÷10 bit / s 250 m / bit , 【1-36】主机 A 到主机 B 的路径上有三段链路其速率分别为2 Mbit / s ,1 Mbit / s 和500 kbit / s .现在 A 向 B 发送一个大文件。试计算该文件传送的吞吐量。设文件长度为10MB,而网络上没有其他的流量。试问该文件从 A 传送到 B 大约需要多少时间为什么这里只是计算大约的时间 解答文件传送的吞吐量由瓶颈链路决定。因此吞吐量是500 kbit / s 。 文件长度为10 MB 。但文件长度的 M 不是10而是220。1 B 8 bit 。因此文件长度为10 x 2 x 220 bit 20971520 bit 文件的传送时间文件长度吞吐量20971520500 kbit / s 41.94 s 即约为42 s .这就是大约的传送时间因为有很多细节都没有考虑如划分为多大的分组、每个分组首部的开销在链路上的传播时延在每个节点的处理时延和排队时延等等。