计算机网络教程知识点和习题

选择题，填空题，判断题，简答题，计算题第一章1.网络的概念：1.网络由若干结点（计算机、集线器、交换机或路由器等）和连接这些结点的链路组成。

2.连接在因特网上的计算机称为主机。

3.网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络连接在一起。

因特网是世界上最大的互联网。

物理网络，直接连接计算机的网络。

逻辑网络，由物理网络集合构成的互联网。

2.因特网的组成：1.边缘部分，由所有连接在因特网上的主机组成，用户直接使用。

核心部分，由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务。

2.边缘部分通信方式有客户机和服务器方式和对等方式。

3.核心部分主要由路由器作为分组交换机向网络边缘中的大量主机提供连通性。

3.交换的分类：电路交换，建立连接，通信，释放连接。

分组交换，将报文分成数个首部加数据块，结点交换机会根据首部里的地址等信息来进行转发，通过存储转发达到目的地。

报文交换，人工方式，利用存储转发原理传送数据。

4.网络的分类：网络的作用范围：局域网，城域网，广域网，个人区域网。

网络的使用者：公用网，专用网。

5.性能指标：1.速率，数据的传送速率，也称数据率，比特率，bit/s 。

2.带宽，（1）通信线路允许通过的信号频带范围。

（2）网络的通信线路所能传送数据的能力，在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，bit/s 。

3.吞吐量，也称吞吐率。

4.时延，也称，延迟，迟延，数据从网络的一端传送到另一端的时间。

（1）发送时延（传输时延），主机或路由器将分组发送到通信线路上所需要的时间。

发送时延=分组长度/发送速率。

（2）传播时延，电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率。

（3）处理时延，主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理。

（4）排队时延，分组在路由器内要经过输入队列和输出队列的排队。

5.丢包率，在一定的时间范围内，分组在传输过程中丢失的分组数量与总的分组数量的比，网络拥塞是丢包的主要原因。

6.利用率，信道利用率和网络利用率。

6.网络协议的定义：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定 。

它包括语法、语义、同步三要素。

7.OSI 参考模型：物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，表示层，应用层。

协议是水平的，服务是垂直的。

路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。

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)，数据传输速率为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)，假设x > p 且各结点的排队等待时间可忽略不计。

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 段链路共有几个结点。

）解答：分组交换时延为：b x d k b p k //)1(+⋅+-。

电路交换时延为：b x d k s /+⋅+。

因此，分组交换时延较电路交换时延小的条件为：s b p k <-/)1(1-14 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m/s28⨯。

10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710bit，数据发送速率为100 kbit/s；（2）数据长度为310bit，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：(1) 发送时延为100 s，传播时延为5 ms。

发送时延远大于传播时延。

(2) 发送时延为1 μs，传播时延为5 ms。

发送时延远小于传播时延。

第二章1.物理层四大特性：机械特性，电气特性，功能特性，过程特性。

2.数据通信系统模型：源系统（源点，发送器），传输系统，目的系统（接收器，终点）。

3.常用编码方式：不归零制（1代表正电平，0代表负电平），归零制（1代表正脉冲，0代表负脉冲），曼彻斯特（1代表中心下跳，0代表中心上跳），差分曼彻斯特（1代表开始边界没有跳变，0代表开始边界有跳变）。

4.信噪比：C = W log2(1+S/N) bit/s（C为信道的极限信息传输速率，W为信道的带宽，S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率）。

信噪比为S/N，要想提高信息的传输速率就必须采用多元制和努力提高信道中的信噪比。

5.传输方式：1.并行传输：在n条传输线路上发送n个比特。

串行传输：在1条传输线路上次序的发送n个比特。

2.异步传输：接收端仅在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步，字节之间的时间间隔不固定。

同步传输：数据块以稳定的比特流形式传输，字节之间没有间隔。

（外同步，数据信号和时钟同步信号分开传输。

内同步，时钟同步信号编码到数据信号中一起传输。

）3.单工：只有一个方向的通信而没有反方向的交互。

半双工通信（双向交替通信）：一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。

全双工通信（双向同时通信）：双方可以同时发送和接收信息。

6.双绞线和光纤：1.屏蔽双绞线：为了提高双绞线抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层。

（橙白橙，绿白蓝，蓝白绿，棕白棕）2.光纤：光线在线芯中的传输方式是不断地全反射。

多模光纤：存在多条不同角度入射的光线。

单模光纤：光纤的直径减小到只有一个光的波长。

7.频分复用、时分复用和统计时分复用：1.频分复用：带宽资源按频带划分，所有用户在同样的时间占用不同的频带资源。

2.时分复用：带宽资源按时间划分，所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。

3.统计时分复用（异步时分复用）：STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙，提高线路的利用率。

8.全光网络：用光网络结点代替原来交换结点（光/电信号转换）的电子设备，组成以端到端光通道为基础的全光传输网，避免因光/电转换所带来的带宽瓶颈，而路由器等电信号处理设备在边缘网络连接用户终端设备。

9.ADSL接入：非对称数字用户线：把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

“非对称”是指ADSL的下行（从ISP到用户）带宽（249个子信道）远远大于上行（从用户到ISP）带宽（25个子信道）。

ADSL 的传输距离取决于数据率和用户线的线径（用户线越细，信号传输时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。

通过ADSL上网的同时可以利用同一电话线打电话，ADSL仅使用用户线，利用频分复用技术将用户线划分了数据信道和话音信道分离，上网的数据并不通过电话网。

10.光纤接入：光信号从光线路终端开始传输，经过波分复用的光分路器到达光网络单元。

光纤到路边，光纤到小区，光纤到大楼，光纤到楼层，光纤到办公室等。

2-5 请画出数据流1 0 1 0 0 0 1 1的不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形（从高电平开始）。

解答：所求波形图如图所示。

题2-5之图2-7 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。

如果采用幅移键控，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）？解答：16个等级可以表达4位二进制数，每个码元可以表示4个比特，因此，可以获得80000 b/s的数据率。

第三章1.链路：1.链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路，中间没有任何其他的交换结点。

2.数据链路：除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。

若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

2.帧：帧是数据链路层的协议数据单元。

数据链路层传送的就是帧。

IP数据报是网络层的协议数据单元。

封装成帧：在一段数据前后分别添加首部和尾部，构成一个帧。

它的首部和尾部用来进行帧定界。

数据中若出现帧结束符，会使后半段变成无效帧而丢弃。

在数据中用字节填充法，使数据内不出现EOT，都是ESC EOT。

3.循环冗余校验：看书P674.停等协议：1.停等协议：发送方收到ACK则可以发送下一个分组，而收到NAK则要重传原来的分组，直到收到ACK为止。

2.超时重传：若到了超时计时器所设置的重传时间而发送方仍收不到接收方的任何确认分组，则重传原来的分组。

除了超时，还有丢失和迟到的情况。

3.停止等待协议不适合发送时延远小于往返时延的情况！4.回退N步协议：如果发送方发送了前5 个分组，而中间的第 3 个分组丢失了。

这时接收方只能对前两个分组发出确认。

发送方无法知道后面三个分组的下落，而只好把后面的三个分组都再重传一次。

5.选择重传：设法只重传出现差错的分组，必须加大接收窗口，以便先收下失序到达但仍然处在接收窗口中的那些分组，等到所缺分组收齐后再一并送交上层。

6.PPP帧格式：全世界使用最多的数据链路层协议。

7.透明传输：当信息字段中出现和标志字段一样的比特组合（0x7E），1.采用异步传输时，使用字节填充，将信息字段中出现的每一个0x7E 字节转变成为2 字节序列(0x7D, 0x5E)。

若信息字段中出现一个0x7D 的字节, 则将其转变成为2 字节序列(0x7D, 0x5D)。

若信息字段中出现ASCII 码的控制字符（即数值小于0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个0x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变，接收端再进行与发送端字节相反的变换。

2.采用同步传输时，使用零比特填充，发送端，5个1加一个0，接收端，5个1减一个0。

8.局域网拓扑：1.局域网最主要的特点是：网络为一个单位拥有，且地理范围和站点数目均有限。

2.局域网可按网络拓扑分类：星形网，环形网，总线网，树形网。

9.CSMA/CD协议：它是载波监听多址接入/碰撞检测的缩写。

1.“多址接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

2.“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。

3.“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。

当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。

当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。

4.电磁波在1km电缆的传播时延约为5微秒。

5.在使用CSMA/CD协议时，一个站点不能同时进行发送和接受，因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行双全工通信，而只能进行双向交替通信。

6.以太网的端到端往返时延2称为争用期，或碰撞窗口。

经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。

由此可见，每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。

7.以太网取51.2 微秒为争用期的长度。