数据通信与计算机网络(第二版)-作业答案

数据通信与计算机网络（第二版）-作业答案第1章计算机网络概论1、什么是计算机网络？计算机网络的最主要的功能是什么？答：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传递的系统就是计算机网络。

计算机网络的主要功能：资源共享、数据通信、分布式处理、负载均衡、提高系统的可靠性和可用性等等。

2、计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段有什么特点？答：计算机网络的发展可划分为三个阶段。

第一个阶段是从单个网络APPANET向互联网发展的过程。

最初只是一个单个的分组交换网，并不是一个互联网络。

后来，ARPA才开始研究多种网络互联的技术。

第二个阶段是建成了三级结构的因特网。

分为：主干网、地区网和校园网（或企业网）。

这种三级网络覆盖了全美国主要的大学和研究所，并且成为因特网中的主要部分。

第三个阶段是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。

3、说明网络协议的分层处理方法的优缺点。

答：优点：可使各层之间互相独立，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需知道服务是如何实现的；灵活性好，当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响；结构上可以分割开，各层可以采用最合适的技术来实现；易于实现和维护；能促进标准化工作。

缺点：层次划分得过于严密，以致不能越层调用下层所提供的服务，降低了协议效率。

4、将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较，讨论其异同之处。

答：TCP/IP和OSI的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层，不同点有：OSI分七层，而TCP/IP分为四层；OSI层次间存在严格的调用关系，两个层实体的通信必须通过下一层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务，因而减少了一些不必要的开销，提高了协议效率;OSI只考虑用一种标准的公用数据网。

5、计算机网络的硬件组成包括哪几部分？答：计算机网络的硬件组成包括服务器、主机或端系统设备、通信链路等 6、计算机网络可从哪几个方面进行分类？答：计算机网络可以从网络的交换功能、网络的拓扑结构、网络的覆盖范围、网络的使用范围等方面进行分类。

7、网络协议的主要要素包括什么？答：网络协议的主要要素包括三个方面：（1）语法（Syntax）：数据与控制信息的格式、数据编码等。

（2）语义（Semantics）：控制信息的内容，需要做出的动作及响应。

（3）时序（Timing）：事件先后顺序和速度匹配。

8、简单叙述OSI参考模型中各层的主要功能。

答：物理层（Physical Layer），主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输率并监控数据出错率，以便能够实现数据流的透明传输。

数据链路层（Data Link Layer），主要功能是：在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。

网络层（Network Layer），主要功能就是在通信的源节点和目的节点间选择一条最佳路径，使传送的数据分组（信息包）能正确、无误地到达目的地，同时还要负责网络中的拥塞控制、负载均衡等。

传输层（Transport Layer），主要功能就是在会话层的两个实体之间建立传输连接，传输层提供两个端系统之间可靠、透明的数据传送，进行差错控制、顺序控制和流量控制等。

会话层（Session Layer），主要功能在两个互相通信的应用进程之间建立会话连接，然后进行数据交换，数据交换的单位是报文，会话层还提供会话管理、令牌管理、同步管理等功能。

会话层虽然不参与具体的数据传送，但它要对数据传送进行管理。

表示层（Presentation Layer），主要解决用户信息的语法表示问题。

应用层（Application Layer），包含了用户应用计算机网络的众多协议，此外还有电子邮件、目录查询等功能。

9、什么是协议？什么是服务？服务和协议有什么区别？答：协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间的通信原则。

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。

10、设计一个银行ATM机与银行主计算机之间的协议。

将你能想到的各种情形尽量的包含其中。

以图1-7的形式予以表达。

每一种情形绘制一张图，用多个图表达各种情形。

提示：以客户用银行卡取一次现金为例。

ATM机银行主计算机ATM机银行主计算机ATM机银行主计算机银行卡号银行卡号查询金额卡号错误卡号正确，请输入密码密码密码错误返回卡内金额ATM机银行主计算机ATM机银行主计算机取款金额取款金额余额不足金额充足、可以取款第2章数据通信基础1．名词解释：（1）数据：数据是指预先约定的具有某种含义的数字、字母和符号的组合，是现实客观事物的具体描述。

（2）信息：人们对数据进行加工处理（解释），就可以得到某种意义，这就是信息。

（3）信源：信源就是信息的发送端，是发出待传送数据的设备。

（4）信宿：信宿就是信息的接收端，是接收所传送数据的设备。

（5）信道：信号的传输通道称为信道。

（6）数据传输速率：又称为信息传输速率，是指单位时间内传输的二进制位的位数，单位为比特/秒（bps，也可用Kbps或Mbps）（7）信号传输速率：又称为传码率或调制速率，即每秒钟发送的码元数，单位为波特（Baud），信号传输速率又称为波特率。

（8）信道容量：根据信息论中的证明，在给定的信道环境下，在一定的误码率要求下，信息的传输速率存在一个极限值，这个极限值就是信道容量。

2．什么叫模拟信号？什么叫数字信号？数据有哪几种传输方式？答：模拟信号是一种连续变化的电信号，模拟信号是一种连续变化的电信号。

并行传输与串行传输；单工、半双工和全双工传输；同步传输和异步传输；基带传输与频带传输。

3．按数据传输方向，数据信息在信道上有哪几种通信方式？答：根据数据传输方向，数据通信操作有单工、半双工和全双工数据传输三种方式。

4．通过基带传输数字信号时采用哪些编码？各有什么特点？答：1) 单极性码的原理简单，容易现实。

其主要缺点有：（1）含有较大的直流分量。

（2）单极性NRZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路长时间维持一个固定的电平，接收方无法提取出同步信息。

（3）单极性RZ编码在出现连“1”的情况时，线路电平有跳变，接收方可以提取同步信息；但连“0”时，接收方依然无法提取出同步信息。

2）双极性码的特点如下：（1）如果“0”和“1”出现的概率相同，双极性码的直流分量为0。

但在出现连“0”或连“1”的情况时，依然会含有较大的直流分量。

（2）双极性NRZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路长时间维持一个固定的电平，接收方无法提取出同步信息。

（3）双极性RZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路电平有跳变，接收方可以提取同步信息。

3) 曼彻斯特码和差分曼彻斯特码在每个码元中间均有跳变，不包含有直流分量；在出现连“0”或连“1”的情况时，接收方可以从每位中间的电平跳变提取出时钟信号进行同步。

其缺点在于：经过曼彻斯特编码后，信号的频率翻倍，对应的要求信道的带宽高；此外，对编解码的设备要求也较高。

5．已知脉冲序列为0100110，请按上题介绍的编码方案，绘制相应的波形。

答：单极性不归零码单极性归零码双极性不归零码双极性归零码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码6．简述频分多路复用技术和时分多路复用技术的概念及特点。

答：频分多路复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）是按照频率参量的差别来分割信号的，用于在一个具有较宽带宽的信道上传输多路带宽较窄的信号。

FDM的主要优点在于实现相对简单，技术成熟，能较充分地利用信道频带，因而系统效率较高。

其缺点主要有：保护频带的存在，大大地降低了FDM技术的效率；信道的非线性失真，改变了它的实际频带特性，易造成串音和互调噪声干扰；所需设备量随接入路数增加而增多，且不易小型化；频分多路复用本身不提供差错控制技术，不便于性能监测。

时分多路复用TDM（Time Division Multiplexing）是按照时间参量的差别来分割信号的，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法实现多路复用。

分为同步时分多路复用和异步时分多路复用两种。

通过时分多路复用，多数低速数字信号可以复用一条高速的信道，特别适合于数字信号传输（如计算机网络）的场合。

缺点：在计算机网络中的同步时分多路复用不能充分利用信道容量，会造成通信资源的浪费。

在异步时分多路复用中，复用信道的速率可以小于各个低速线路速率之和，从而节省线路资源。

异步时分多路复用的实现较为复杂，主要体现在：（1）缓冲器的设计。

（2）与同步时分复用的固定顺序不同，7．有几种网络交换方式？各有什么特点？答：计算机网络通信中常用的数据交换有三种：电路交换、报文交换、分组交换。

电路交换的优点是数据传输可靠、迅速，而且保证顺序。

缺点是电路建立和拆除的时间较长，而且在这期间，电路不能被共享，资源被浪费；另外，当数据量较小时，为建立和拆除电路所花的时间得不偿失。

因此，电路交换适用于系统间要求高质量的大量数据的传输。

报文交换方式的“存储―转发”方式，能够平滑通信量和充分利用信道。

只要存储时间足够长，就可以把信道忙碌和空闲的状态均匀化，大大压缩了必需的信道容量和转接设备的容量。

报文交换方式与电路交换方式相比有如下特点：（1）线路效率较高。

（2）接收者和发送者无需同时工作。

（3）当流量增大时，在电路交换中可能导致一些呼叫不能被接收，而在报文交换中，报文仍可接收，只是延时会增加。

（4）报文交换可把一个报文送到多个目的地，而电路交换很难做到这一点。

（5）可建立报文优先级，可以在网络上实现差错控制和纠错处理。

（6）报文交换能进行速度和代码转换。

两个数据传输速率不同的站可以互相连接，也易于实行代码格式的变换（如将ASCII码变换为EBCDIC码）。

这在电路交换中是不可能的。

报文交换的主要缺点是网络延时较长，波动范围较大，不宜用于实时通信或交互通信，如语音、传真、终端与主机之间的会话业务等。

由于分组长度固定且较短，又具有统一的格式，因此便于中间节点存储、分析和处理。

分组进入中间节点进行排队和处理只需停留较短的时间，一旦确定了新的路径，就立刻被转发到下一个中间节点或用户终端。

从统计结果上看，分组交换传输速度高于报文交换，低于电路交换，可以理解为是一种“快速的报文交换”。

分组交换比报文交换有明显的优点，主要如下：（1）减少了时间延迟。

（2）每个节点上所需的缓冲容量减少了（因为分组长度小于报文长度），有利于提高节点存储资源的利用率。

（3）易于实现线路的统计时分多路复用，提高了线路的利用率。