清华大学高等网络分析第一章
计算机网络_清华大学第二版_课后习题答案完整版
计算机网络第二版清华大学出版社课后习题(匡桂平整理)第一章概论一、名词解释用所给定义解释以下术语(请在每个术语前的划线上标出正确的定义)。
1.广域网：A2.城域网:D3.局域网: C4.无线传感器网络:B5.计算机网络：G6.网络拓扑：H7.ARPANET ：E8.点对点线路:F9.Ad hOC网络：I10.P2P:JA.覆盖范围从几十千米到几千千米，可以将一个国家、地区或横跨几个洲的计算机和网络互联起来的网络。
B.一种将Ad hOC网络技术与传感器技术相结合的新型网络。
C.用于有限地理范围(例如一幢大楼)，将各种计算机、外设互连的网络。
D.可以满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需要，并能实现大量用户与数据、语音、图像等多种信息传输的网络。
E.对Internet的形成与发展起到奠基作用的计算机网络。
F.连接一对计算机或路由器结点的线路。
G.以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。
H.通过网中结点与通信线路之间的几何关系来反映出网络中各实体间的结构关系。
I.一种特殊的自组织、对等式、多跳、无线移动网络。
J.所有的成员计算机在不同的时间中，可以充当客户与服务器两个不同的角色，区别于固定服务器的网络结构形式。
二、选择题1.随着微型计算机的广泛应用，大量的微型计算机通过局域网连入广域网，而局域网与广域网的互联通过什么设备来实现。
BA.通信子网B.路由器C.城域网D.电话交换网2.计算机网络是计算机技术与什么技术高度发展、密切结合的产物。
CA.交换机B.软件C.通信D.自动控制3.电信业一般认为宽带骨干网的数据传输速率达到。
CA.10MbpsB.100MbpsC.2GbpsD.10Gbps4.网络拓扑对网络性能与网络________有很大的影响。
A.造价B.主从关系C.结构D.控制关系A5.建设宽带网络的两个关键技术是骨干网技术和什么技术。
BA.InternetB.接入网C.局域网D.分组交换6.当通信子网采用什么方式时，首先要在通信双方之间建立起逻辑连接。
清华大学计算机网络PPT课件
课程指导思想和定位
课程指导思想
计算机网络已经成为重要基础设施 国内外高校均把该课程作为计算机系主干课程 承上启下
课程定位
了解计算机网络的基本概念 掌握网络各层协议的基本工作原理及互联网络的特点和具体实现有基本印象 为后续计算机网络及应用的专题学习和研究打下基础
采用先进的网络教学手段
使用电子教案，重分利用网络学堂，发布教学信息， 进行师生讨论
开展课堂讨论和交流，激发学生的学习热情
10
先进的实验装置：NetRiver 2000
科研促进教学
网络实验的特点
协议种类繁多，原理与细节缠绕 实验难度大，学生只能在应用层做协议开发实验
自主研制计算机网络实验系统NetRiver 2000
11
清华大学的相关网络课程
扩大课程教学的广度
信息学院各系的计算机网络课程 面向全校的计算机网络课程
加深课程教学的深度
本课生后续网络课程 研究生网络专题课程
12
课程建设规划
进一步完善课程体系
2006年，增设了《计算机网络专题训练》课程 需要统筹安排两门课的教学内容，特别是实验安排，
7
教学内容的特点
实践性
坚持理论知识和实践技能并重，坚持课堂讲授和课后 训练结合
提供多层次的辅导和充分的自主实践环节，独立完成 实验
改革考试方式，强调实践环节
把科研成果应用到教学实践
基于“IPv6核心路由器”项目，研制完成了支持多层 协议开发、调试和自动测试的计算机网络实验系统
下一代互联网方面的研究成果已应用到网络课教学中， 增强了下一代网络体系结构和IPv6协议的课程内容
1高等计算机网络与安全第一讲
高等计算机网络与安全18/85
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※1.1计算机网络的定义与分类
◎ 1.1.2计算机网络的分类 计算机网络的分类方式有很多种，
例如：可以按照网络的 覆盖范围、拓扑结构、传输介质、传输 速率、传输技术、服务方式、信道带宽、 网络管理性质、以及入网计算机的统一 性 等进行分类。
高等计算机网络与安全19/85
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（Ⅵ）按服务方式（Service Type）分类：
一 般 可 分 为 P2P 网 络 （ Peer to Peer Networks ） 与 C/S 网 络 （ Client/Server Networks） 。
（Ⅶ）按信道带宽（Channel Bandwidth）分 类： 一般可分为窄带网（Narrowband Networks） 和宽带网（Broadband Networks） 。 通常，将带宽为KHz~MHz的网络称为窄带网， 将带宽为MHz~GHz的网络称为宽带网。
资源子网主要包括主计算机、终端 等硬件资源，以及通信协议、应用 软件等软件资源与数据资源。
高等计算机网络与安全17/85
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♣ 通 信 子 网 （ Communication Subnet ） ： 主要负责计算机网络中的数据通信，为网 络用户提供数据传输、转接、加工、以及 数据转换等功能。
通 信 子 网 主 要 包 括 通 信 控 制 处 理 机 CCP （ Communication Control Processor， 如交换机、路由器、网关、HUB等）、通 信线路、以及其它一些通信设备（如：网 卡、Modem）等。
♣ 网络软件：包括网络通信协议（Protocol） 和网络操作系统等。其中，通信协议是指通 信双方必须共同遵守的规则和约定，它的存 在与否是计算机网络与一般计算机互连系统 的根本区别。
清华大学计算机网络net1
计 算 机 网 络 原 理 —— 网 络 层
基于流量的路由算法
基本思想
既考虑拓扑结构,又兼顾网络负荷. 前提:每对结点间平均数据流是相对稳定和可预测的. 根据网络带宽和平均流量,可得出平均分组延迟,因此路由 算法就演变为寻找网络中连接两个路由器的线路上具有最小 平均分组延迟的问题.
需要预知的信息
网络拓扑结构. 通信量矩阵Fij,即线路ij之间的平均通信量. 线路带宽矩阵Cij,即线路ij 之间允许的最大通信量. 临时的路由算法.
图例.
计 算 机 网 络 原 理 —— 网 络 层
基于流量的路由算法图例
计 算 机 网 络 原 理 —— 网 络 层
基于流量的路由算法图例
根据队列原理,线 路平均分组延迟的 计算公式为: T=1/(C-λ) 1/=800 bit
计 算 机 网 络 原 理 —— 网 络 层
距离向量路由算法
属于动态路由算法,最初用于ARPANET,DECnet等网络. 基本思想:每个路由器维护一张表,表中列出了到每个目的地 址的最佳距离和线路,并通过与邻居结点交换信息来更新表. 表(路由表)的构成:以子网中其它路由器为表的索引,到达目 的结点的最佳输出线路,和到达目的结点所需时间或距离. 路由器需要知晓自己到邻居结点的"距离".所用的度量标准 可以为站点,估计的时间延迟等.
最常见的例子是电话系统. 线路交换包括三种状态:线路建立,数据传送,线路拆除. 线路交换方式中通道是专用的,利用效率低,并存在延迟.
报文交换(message switching)是指信息以报文(逻辑上完 整的信息段)为单位进行存储转发 存储转发.
计 算 机 网 络 原 理 —— 网 络 层
存储转发 (Store and Forward)
清华大学信息与网络安全概论(第三版)课件 (1)
- 因程序撰写时的疏忽或设定错误，让攻击者有机可乘。
信息与网络安全概论（第三版）
4.2 计算机病毒
• 何谓计算机病毒（Virus）？ – 小的程序（或者可以被执行的程序） – 依附在别的程序上 – 自行复制、感染、传播、发作
信息与网络安全概论（第三版）
操作系统安全 (Operating System Security)
信息与网络安全概论（第三版）
本章内容
4.1 计算机操作系统的安全威胁 4.2 计算机病毒 4.3 软件方面的安全漏洞 4.4 操作系统的安全模式 4.5 访问控制方法 4.6 Linux系统的安全管理机制
4.1 计算机操作系统信息的与网安络安全全概论威（第三版） 胁
rwx
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r-x Jason
CS 12531 07/03/22 15:32 is.txt
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r-x Candy RD 14211 07/03/20 10:43 Ikk.txt
•访问用户：拥有者(Owner)、拥有者所属群组(Group) 及系统内其它不相关的用户。 •访问权：读出(r)、写入(w)及执行(x)。 •Jenny为文件test.txt的拥有者，Jenny对此文件具有读出(r)、 写入(w)及执行(x)的访问权。
• 特洛依木马 – 将一段程序代码偷藏在普通程序中、不会复制
• 逻辑炸弹 – 一旦条件吻合就执行特洛依木马上偷藏的程序代 码
• 后门 • 萨拉米香肠
信息与网络安全概论（第三版）
4.2.2 计算机中毒的症状
• 原本执行正常的程序或文件，现在却无法正常执行， 或者是系统无缘无故发生当机的次数愈来愈多。
清华大学计算机网络课件(第一章)
1个节点包含了1个宿主机和1个IMP
IMP：由小型计算机和这些计算机的传输线路组成的它们就构成了一个通信子网
IMP是在第二代计算机通信网络中出现的称为接口报文处理机（imtetface message processor）它的用途是
当某个主机上的用户要访问远地另一个主机时，主机首先将住处送至本地直接与其相连的IMP通过通信线路沿着适当的路径经若干IMP中途转接后，最终传送至远地的目标IMP并送与其直接相连的目标主机。
IMP和它们之间互联的通信线路一起负责完成主机之间的通信工作，构成了通信子网（communication）。
通过通售子网互联的主机负责运行用户应用程序，向网络用户提供可供共享的软硬件资源，它们就组成了资源子网（resource subnet）。
ARPA网采用的就是这种两级子网的结构。
中间有存储和转发的过程
下层对上层是透明的，即上层不用去关心下层是如何实现的
TCP/IP模型出现要早于OSI模型的
同轴电缆造价贵，接头多，出现问题的几率也比较大。
清华大学高等网络分析第一章
单位 矩阵 单位 矩阵
QB 0
T
BQ 0
T
QL B
T T
A AL
25
1 T
所以知道A，就可以求出Q
（4）Kirchhoff 定律的表达形式
i
A I (节点) (KCL) b 0 B V (KVL) b 0 (回路)
L
26
KCL的其它表示法
QL
N×L
20
基本割集方向与 树支方向相同
7 6 支路 6
5 4
5 4
1
1 2
7 2 8
3
3
1 2 3 4 5 6 7 8
割集
① 1 树支 ② 1 ③ 1 ④ 1
QN b
基本割集支路 关联矩阵
⑤ 单位 ⑥ 矩阵
1 1 1 1 1 1 连支 1 1
37
A 和 T 之间的关系
AT I
T
证明:
T Ib T I N
而
I AI b N
I AT I N N
T
38
AT I
T
T T T
AT
TTT AL T I TL
0
A T IT
T T 1 T
A T
T T
1 T
T T
6
（续）
• 路径 Path —— 两个节点之间的通路，在 路径上，支路与节点不重复出现，内部节 点的度为2，端点的度为1； • 回路 —— 闭合的路径（closed path)，始 点与终点重合, 回路中所有节点的度为2； • 连通图 ——图 G 中任意两节点之间都有一 条路径；
清华大学高网试题答案
电研2班《高等电力网络分析》期末考试试题一、如图所示两母线电力系统，支路电抗如图所示。
（1）形成包括地节点的不定节点导纳矩阵Y 0，再形成以地为参考节点的节点导纳矩阵Y ，最后求以地为参考点的节点阻抗矩阵Z 。
（2）用支路追加法形成节点阻抗矩阵Z 。
（3）当节点①注入电流为1，节点②流出电流是1时，求节点①和②的电压。
解答：（1）各支路导纳是：2.0j 5j 1y 12-==01.0j 100j 1y 10=-=01.0j y 10=不定导纳矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+---+---+=2010201020201212101210120y y y y y y y y y y y y Y ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡------=02.0j 01.0j 01.0j 01.0j 19.0j 2.0j 01.0j 2.0j 19.0j以地为参考点的导纳矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=19.0j 2.0j 2.0j 19.0j Y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=19.02.02.019.0j⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==-2.019.02.019.01jY Z 221⎥⎦⎤⎢⎣⎡=7.483.513.517.48（2）选追加支路（1,0）（树支）100j Z 1-=再追加支路（2,0）（树支）⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=100j 100j Z 2 最后追加连支（1,2）有⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎦⎤⎢⎣⎡--==100100111001002j j j j M Z l l η 1951j )100j 100j ]11[5j ()M y (C 11l l 112=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=η+=--- 最后Z 矩阵：∴ []100j 100j 1951j 100j 100j 100j 100j c Z Z T l l 2-⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=ηη-= ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=7.483.513.517.48j 3.513.513.513.51j 100100j （3）注入电流矢量⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=11I 求节点电压⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==6.26.2117.483.513.517.48j j ZI V 节点①电压为j2.6，节点②电压为－j2.6。
计算机通信与网络_清华大学出版社-习题答案
第一章习题解答1.1 什么是计算机网络？答：我们可以把计算机网络定义为：把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件运行下，以实现网络中资源共享为目标的系统。
1.2 试分析阐述计算机网络与分布式系统的异同点。
答：计算机网络是把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，实现资源的共享；分布式系统是在分布式计算机操作系统或应用系统的支持下进行分布式数据处理和各计算机之间的并行工作，分布式系统在计算机网络基础上为用户提供了透明的集成应用环境。
所以，分布式系统和计算机网络之间的区别主要在软件系统。
1.3 计算机网络的拓扑结构种类有哪些？各自的特点是什么？答：网络的拓扑（Topology）结构是指网络中各节点的互连构形，也就是连接布线的方式。
网络拓扑结构主要有五种：星形、树形、总线形、环形和网络形，如图1.1 所示。
星形结构的特点是存在一个中心节点，其他计算机与中心节点互连，系统的连通性与中心节点的可靠性有很大的关系。
树形结构的特点是从根节点到叶子节点呈现层次性。
总线形结构的特点是存在一条主干线，所有的计算机连接到主干线上。
环形结构是将所有计算机连接到一个环形的线路，每两个计算机之间有两条线路相连。
网络型是一种不规则的连接，事实上，目前的因特网就是这种拓扑结构。
1.4从逻辑功能上看，计算机网络由哪些部分组成？各自的内涵是什么？答：根据定义我们可以把一个计算机网络概括为一个由通信子网和终端系统组成的通信系统终端系统：终端系统由计算机、终端控制器和计算机上所能提供共享的软件资源和数据源（如数据库和应用程序）构成。
计算机通过一条高速多路复用线或一条通信链路连接到通信子网的结点上。
终端用户通常是通过终端控制器访问网络。
终端控制器能对一组终端提供几种控制，因而减少了终端的功能和成本。
通信子网：通信子网是由用作信息交换的网络结点和通信线路组成的独立的数据通信系统，它承担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作。
高等计算机系统结构-清华大学计算机系
8.超立方体
0-立方体
1-立方体
2-立方体
3-立方体
பைடு நூலகம்
4-立方体
一个n-立方体由N = 2n个结点构成，它们分 布在n维上，每维有两个结点。直径为n，结 点度为n，对称。由于结点度随维数线性增加， 所以超立方体不是一种可扩展结构。 例子： Intel的iPSC/1、iPSC/2、nCUBE
9.带环立方体
第三章 互连与通信
3.1 互连网络的作用 3.2 静态网络 3.3 动态网络 3.4 通信问题
3.1 互连网络的作用
定义：由开关元件按一定拓扑结构和控制方 式构成的网络以实现计算机系统内部多个处 理机或多个功能部件间的相互连接。 操作方式： 同步通信（Synchronous Communication) 异步通信(Asynchronous Communication) 控制策略： 集中控制(Centralized control) 分布控制(Distributed control)
其中，k称为基数（radix），n称为维 数（dimension）。 k元n-立方体的结点可以用基数为k的n 位地址A = a0 a1 a2 ... an来表示，其中ai代表第i 维结点的位置。
树形的扩展：
带 环 树
二 叉 胖 树
这两种结构都可以缓解根结点的瓶颈问题。
6.星形
星形实际上是一种二层树（如右图）。有N 个结点的星形网络，有N - 1条链路，直径为2， 最大结点度为N - 1，非对称，等分宽度为1。
7.网格
有N个结点的rr网格（其中 r N )，有 2N - 2r条链路，直径为2（r-1)，结点度为4， 非对称，等分宽度为r。
网络规模：网络中结点数，表示该网络功 能连结部件的多少。 等分宽度：某一网络被切成相等的两半时， 沿切口的最小边数称为该网络的等分宽度。 结点间的线长：两个结点间的线的长度。 对称性：从任何结点看，拓扑结构都一样， 这种网络实现和编程都很容易。 结点是否同构。 通道是否有缓冲。
计算机网络第一章答案
计算机网络第一章答案第一章计算机102班祝建文25号1-02 试简述分组交换的要点。
答：1. 分组交换采用的是存储转发技术每一个分组才能在因特网中独立的选择传输路径。
.路由器收到一个分组，先暂时存下来，在检查其首部，查找转发表，按首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交个下一个路由器。
在分组传输的过程中动态分配传输宽带，对通信链路逐段占用。
分组交换在传送数据之前不必占用一条端到端的通信资源，分组到哪段链路上传送才占用这段链路的通信资源。
2.分组交换的主要优点：①高效。
②灵活。
③迅速。
④可靠。
缺点：分组在节点转发时因排队而造成一定的延时;分组必须携带一些控制信息而产生额外开销;1-14计算机网络有哪些常用的指标?答：性能指标有（1）速率（2）带宽（3）吞吐量（4）时延（5）时延带宽积（6）往返时间RTT （7）利用率非性能指标有（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1-17 收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/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107bit,数据发送速率为100kb/s。
（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。
从上面的计算中可以得到什么样的结论？答（1）发送时延为107 bit / (100 kb/s) = 100s,传播时延为106m / (2×108 m/s) = 0.005s。
结论：发送时延远大于传播时延。
（2）发送时延为103bit / (1Gb/s) = 1us,传播时延为0.005s。
结论：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，则传播时延就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度为2×108m/s.媒体长度L分别为：（1）10cm（网络接口卡）（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
计算机网络 第二版 清华大学 课后答案01
第一章一、名词解释1~5 ADCBG 6~10 HEFIG二、选择题1~5 BCDCD 6~10 BBDA三、判断题1~5 NNyNy 6~10 yyNN四、问答题1 、答：计算机网络的发展可以分为4个阶段：第一阶段可以追溯到20世纪50年代，人们将计算机技术与通信技术结合起来，进行研究，为计算机网络的产生奠定了理论基础。
第二阶段从20世纪60年代开始，ARPANET产生和分组交换技术形成，对促进网络技术发展和理论体系研究产生重要作用，并为Internet的形成奠定了基础。
第三阶段可以从20世纪70年代中期计起，国际上各种网络发展迅速，带来了网络体系结构与网络协议与标准化问题，ISO提出OSI参考模型，同时也画临了TCP/IP的严峻挑战。
第四阶段要从20世纪90年代开始，Internet、高速通信网络、无线网络和网络安全技术彭渤发展，Internet2正在研究中，无线城域网、全光网络、网络计算和无线网络等正在成为网络应用和研究的热点。
2 、答：资源共享观点的定义符合当前计算机网络的特征，这主要表现在以下几个方面：（1）计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。
（2）互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”。
（3）联网计算机之间的通信必须遵循共同的协议。
3 、答：现代网络中，局域网、城域网、广域网之间通过路由互联。
用户计算机可以通过局域网方式接入，也可以选择PSTN、CATV、WMAN、WLAN 方式接入到作为地区级主干网的城域网。
城域网双通过路由与光纤接入到作为国家或区域主干网的广域网。
多个广域网互联形成覆盖全世界的Internet网络系统。
4 、答：广域网通信的数据交换技术可以分为线路交换和存储转发交换。
存储转发交换又可分为报文交换和分组交换。
（1）线路交换方式中，两台计算机进行数据交换前，先要建立实际的物理线路，通过该线路实时、双向交换数据，完成后释放该线路。
线路交换方式具有通信实时信强的优点，但对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储转发的能力，不能平滑通信量，不具备差错控制能力，无法发现与纠正传输过程中发生地差错等缺点。
计算机网络-清华版_吴功宜（第三版）课后习题解答（第1-4章）
计算机⽹络-清华版_吴功宜（第三版）课后习题解答（第1-4章）计算机⽹络-清华版-吴功宜（第三版）课后习题解答—第1-4章第⼀章计算机⽹络概论P421.请参考本章对现代Internet结构的描述，解释“三⽹融合”发展的技术背景。
答：基于Web的电⼦商务、电⼦政务、远程医疗、远程教育，以及基于对等结构的P2P⽹络、3G/4G与移动Internet的应⽤，使得Internet以超常规的速度发展。
“三⽹融合”实质上是计算机⽹络、电信通信⽹与电视传输⽹技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对Internet应⽤技术发展的描述，解释“物联⽹”发展技术背景。
答：物联⽹是在Internet技术的基础上，利⽤射频标签、⽆线传感与光学传感等感知技术⾃动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上⼈与⼈、⼈与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3.请参考本章对于城域⽹技术特点的描述，解释“宽带城域⽹”发展技术背景。
答：宽带城域⽹是以IP为基础，通过计算机⽹络、⼴播电视⽹、电信⽹的三⽹融合，形成覆盖城市区域的⽹络通信平台，以语⾳、数据、图像、视频传输与⼤规模的⽤户接⼊提供⾼速与保证质量的服务。
4.请参考本章对WPAN技术的描述，举出5个应⽤⽆线个⼈区域⽹络技术的例⼦。
答：家庭⽹络、安全监控、汽车⾃动化、消费类家⽤电器、⼉童玩具、医⽤设备控制、⼯业控制、⽆线定位。
5..请参考本章对于Internet核⼼交换、边缘部分划分⽅法的描述，举出⾝边5种端系统设备。
答：PDA、智能⼿机、智能家电、⽆线传感器节点、RFID节点、视频监控设备。
7.长度8B与536B的应⽤层数据通过传输层时加上了20B的TCP报头,通过⽹络层时加上60B的IP分组头，通过数据链路层时加上了18B的Ethernet帧头和帧尾。
分别计算两种情况下的数据传输效率。
（知识点在：P33）解：长度为8B的应⽤层数据的数据传输效率：8/(8+20+60+18)×100%=8/106×100%=7.55%长度为536B的应⽤层数据的数据传输效率：536/(536+20+60+18)×100%=536/634×100%=84.54%8.计算发送延时与传播延时。
高等电力网络分析 第一章
物理模型是对被研究对象的抽象和简化：要根据研究的目的和内 容以及研究、计算的手段和工具选择物理模型
·
数学模型：寻找合适的数学形式，表达物理模型中物理量之间的 关系，吧一个物理问题抽象成一个数学问题
· ·
网络的数学模型：网络方程（将网络的约束用数学表达） “物理量的选取、物理模型和数学模型的建立都不是唯一的”
第二节 电力网络的拓扑约束
割集：图G的一个支路的最小集合，若把图G分割成两个 互不连通的子图，则该最小值路集合称为割集 基本割集：仅包含一条树支的割集（单树支割集） 割集可以看做广义节点 “基本割集数=树支数” *对于图G：N+1个节点，b条支路，连支数L 独立节点数N=树支数=基本割集数=秩=N 基本回路数=连支数=bN=L 二、关联矩阵和关联矢量 计算机分析电路用矩阵，二维，点和边 网络的拓扑结构用关联矩阵来描述。由于角度不同有不同的关联矩阵 A（N+1）*b 表示N+1行,b列矩阵 1、关联矩阵A （节点支路关联矩阵Aa）NodeBranch Incident Martrix 反应结构问题 节点和支路的关系
节点‐支路关联矩阵Aa（或全‐关联矩阵Aa、增广关联矩阵Aa） Aa=
① é 1 1 ②ê ê ③ ê 0 ê ④ ë 0 0 0 0 1 1 ù 1 0 1 0 0 ú ú 1 1 0 1 0 ú ú 0 1 1 0 1 û
Aa：行对应节点，行数等于节点数；列对应支路，列术等于支路数
ì1：表示出发 ï ：表示终止 Aa列矢量对应支路，与两个节点相连 í 1 ï0 ：与该节点无关
第二节 电力网络的拓扑约束
Aa 行矢量：非零元素表示与节点相关联，非零元素个数对应节点的度
计算机网络实用教程--第1章 计算机网络概述
按网络的使用性质分类
公用网（Public Network） 专用网（Private Network）
《计算ห้องสมุดไป่ตู้网络实用教程》
北京：科学出版社，ISBN:978-7-03-034297-3
实验：绘制网络拓扑结构图
《计算机网络实用教程》
北京：科学出版社，ISBN:978-7-03-034297-3
1.2 计算机网络的发展历程 第一阶段——远程终端联机阶段 第二阶段——计算机网络阶段 第三阶段——计算机网络互联阶段
第四阶段——国际互联网与信息高速公路阶
段
《计算机网络实用教程》
北京：科学出版社，ISBN:978-7-03-034297-3
1.3计算机网络的功能
计算机网络的功能主要表现在资源共享、用户间信息 交换等方面。
计算机网络实用教程
作者：高清华
出版社：科学出版社
ISBN:9787030342973
《计算机网络实用教程》 北京：科学出版社，ISBN:978-7-03-034297-3
第1章 计算机网络概述
主要内容 1. 计算机网络的概念 2. 计算机网络的发展历程 3. 计算机网络的功能 4. 计算机网络的分类
广域网（Wide Area Network，WAN）
因特网（Internet）
《计算机网络实用教程》
北京：科学出版社，ISBN:978-7-03-034297-3
按网络的拓扑结构分类
总线形网络 星形网络 环形网络 网状网络
《计算机网络实用教程》
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数据通信 分布与协同处理 提高计算机的安全可靠性
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割集
① 1
1
QNb
②
③
④
1 树支 1 1
1
1
1
1
基本割集支路 关联矩阵
⑤
⑥
单位 矩阵
1
1
1 连支
21
(3) A, B, Q之间的关系
A 和 B 之间的关系
AT
AL
BTT BLT
0
ABT 0 BAT 0
BTT AT1AL
BL 为单位矩阵
知道 A,就可以求出B
22
怎样理解？
（1）电气元件特性约束
• 电气元件的物理特性可用数学模型表示，
元件参数制约了 u 和 i 之间的关系（欧
姆定律）：
Ri u, L di u, dt
1 C
idt
u,
➢ 线性元件、线性支路、线性网络
➢ 元件特性约束与支路连接关系无关
元件的数学模型——通过试验的方法确定元件
的参数
4
（2）网络拓扑约束
76
5 5
64
1 1 7
4
2
2
3
8
3
（节点，支路，关联，节点度）
8
• 有向图 ——规定了支路正方向的图； • 树和树支——连通所有节点的最小的支路
集合。不包括任何回路。 • 补树和连支——原图中的一个子图是树，
其余则为补树（连支）。G = T + L。 • 基本回路——只包含一条连支的回路。
基本回路数 = 连支数。
第一章 形成网络方程的系统化方法
1．1 电力网络的概念
• 网络：
–元件 –连接
电力网络
完成特定的任务
串联元件
发电机
负荷 并联元件
2
• 电力网络的两要素: 电气元件 + 拓扑连接 关系
• 要进行电力网络分析首先要将电力网络的 物理模型变成数学模型
• 分元件本身和元件之间的拓扑连接关系两 方面研究
3
① 1 7 连支方向相同
76 6 4
支路
4 3
2
2
② 8 基本回路支路
3
关联矩阵
回路
B=
123456
① 1 1
1 1
②
1 1
BT
7 8 单位 1 矩阵
1
BL
19
割集-支路关联矩阵
Q=
N×b
QT QL
N×N N×L
204 6
支路
1 1 7
4
2
2
3
8
3
12345678
11
说明例
76 割集，基本割集
6 7
5 5 64
5 5
4 6
1 1
一个树
4
2
2
3 3
1 1 7
4
2
2
3
8
3
12
几个基本关系
• N+1个节点，b条支路，连通图，其中1 个参考节点，独立节点为N；图G的秩为 N。
• 独立节点数 ＝ 树支数 ＝ 基本割集数 ＝秩＝N
• 基本回路数 ＝ 连支数 ＝ b - N = L
ABT 0
支路
考查节点和回路之间的关系
节 点
A
节点是否和某个回路关联？
回路
BT
支 路
一个节点如果不在任何回路上，其值为0
一个节点在某个回路上，和该回路关联的支路最多只有2条
23
对节点，支路 一出一进， A 中 1和 -1
ABT 0
回路
对回路，B中两支路方向相 同，都是1或都是-1
对节点，支路全进或全出； A中都是1或都是-1
对回路，一正一负， B中 1和 -1
回路
24
Q 和 B 之间的关系
同学自己去 理解
QT
QL
BTT BLT
0
单位 矩阵
单位 矩阵
QBT 0 BQT 0
QL BTT
AT1 AL
所以知道A，就可以求出Q 25
（4）Kirchhoff 定律的表达形式
i
A I&b 0 (节点) (KCL)
6
（续）
• 路径 Path —— 两个节点之间的通路，在 路径上，支路与节点不重复出现，内部节 点的度为2，端点的度为1；
• 回路 —— 闭合的路径（closed path)，始 点与终点重合, 回路中所有节点的度为2；
• 连通图 ——图G中任意两节点之间都有一 条路径；
7
说明例 (路径，回路， 连通图)
由节点电压 求支路电压
的方法
两边乘B， 则等于0
28
Kirchhoff 定律的表现形式
表达方式 KCL KVL
节点 回路 割集
AI&b 0 ATV&n V&b BT I&L I&b BV&b 0 QI&b 0 QTV&T V&b
A%(N 1)b
参考 节点
① 1
1
②
1
树支
③
1
1
1
1
④
1 1 1
⑤ 1
⑥
1
关
联1 1 1
连支
⑦
矢
1
15
降阶 节点-支路关联矩阵
--- 删除参考节点相关的行
A%(NAN1)bb
参考 节点
1 2 3 45 6 78
① 1
1
②
1
树支
③
1
1
1
1
④
1 1 1
⑤ 1
1
连支
⑥
1 1 1
• 把元件抽象成支路（线段），研究支路 之间的连接关系
• 网络拓扑与元件本身的特性无关 • 网络拓扑的数学模型——通过程序确定
拓扑关系 • 集中体现为KVL和KCL
5
1．2 电力网络的拓扑约束
（1）图的概念
• 图 — 抽象支路和节点的集合（ G ）； • 节点 —— 支路的连接点(Node)； • 支路 —— 有2个端点（节点）； • 关联 —— 支路和节点的关系 k ( i, j )； • 节点的度 —— 与节点关联的支路数；
13
（2）关联矩阵和关联矢量
网络的拓扑特性可以用表（矩阵）表示
节点-支路关联矩阵
➢ 共有N+1个节点，b条支路，取一个节点为参考节点。
A%( N 1)b
1
➢每条支路对应的关联矢量都形如 1
14
规定支路方向是由小 号节点指向大号节点
5 5
1 1
①
7
6
4
7
6
支路
4 3
2
2
②8
3
节点
1 2 3 45 6 78
⑦
删除 1
16
1 2 3 45 6 78
① 1
1
②
1
树支
1
1
ANb
③
1
④
1 1 1
⑤ 1
⑥
1 1 1 1
1
连支
AT
AL
➢ 除了与参考节点相连的支路外，其余支路对应 的关联矢量都有(1，-1)2个非零元
17
回路-支路关联矩阵：
B B B =
L×b
TL
L×N
L×L
18
5 5
1
基本回路方向与
9
说明例 有向图
5 树和树支 5
6
4
7
6
1 1 7
4
2
2
3
8
3 补树和连支
基本回路
5 5
1 1
①
7
6
4
7
6
4 3
2
2
②8
3
10
• 割集——把G分割为互不连通的两个子图 的支路的最小集合C ；把割集C中支路移 去则图分成2部分，少移C中的一条支路则 图连通；若少移一条图仍分离，则也不是 割集。
• 基本割集——该割集只包含一条树支，其 余是连支。
B
V&b
0
(回路)
(KVL)
L
26
KCL的其它表示法
A I&b 0 (节点)
BT I&L I&b (回路)
两边乘 A，则等于0 物理意义是什么？
Q I&b 0 (割集)
27
KVL的其它表示方法
B V&b = 0 (回路)
AT V&n V&b (节点) QT V&T V&b (割集)