计算机⽹络基础（李俊娥）习题答案
第1章计算机⽹络的基础知识作业参考解答
1.1计算机⽹络最重要的基本特征是什么？完整的计算机⽹络系统应由哪些部分组成？
计算机⽹络最重要的基本特征是：具有独⽴功能的计算机之间能够相互通信和共享资源；
完整的计算机⽹络系统应由三部分组成：计算机设备、传输介质和⽹络协议实体；
1.2什么是计算机⽹络的协议？其作⽤是什么？请举⼏个⽹络协议实例。
计算机⽹络协议是有关计算机⽹络通信的⼀整套规则。
其作⽤是：规定通信数据和控制信息的结构与格式；约定对具体事件应发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答；并对事件实现的顺序作详细说明。例如：TCP、IP、FTP、DHCP等都是常⽤的计算机⽹络协议。
1.3 ⼴播式通信和点到点通信的特点分别是什么？
⼴播式通信的特点是：采⽤⼴播式信道，⼀台计算机向⼴播地址或者指定地址发送⼴播分组；
点到点通信的特点是：采⽤点到点信道，由⼀条物理线路直接连接或者通过中间结点存储转发、路由选择实现通信。
1.4按照分布距离，计算机⽹络分为⼏种？每⼀种使⽤的通信技术⼜是哪⼀种？按照分布距离，计算机⽹络分为三种：⼴域⽹、城域⽹和局域⽹；
⼴域⽹采⽤点到点通信技术，城域⽹和局域⽹采⽤⼴播式通信技术。
1.5 计算机⽹络拓扑结构有哪些？分别适⽤于哪种⽹络？请举例说明。
计算机⽹络的拓扑结构主要有：总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑、⽹状型拓扑、树型拓扑和混合型拓扑；
总线型、星型和环形拓扑适⽤于局域⽹；
⽹状型拓扑、树型拓扑和混合型拓扑适⽤于⼴域⽹；
举例：（略）
1.6计算机⽹络采⽤分层的体系结构有什么优点？解释“封装”与“解封”的概念。
计算机⽹络采⽤分层的体系结构的优点：将⽹络每⼀层都制订严格的标准，让每家⼚商都依照此标准去⽣产设备（包括软、硬件上达到统⼀），这样互相才能兼容，只有互相兼容才能互相连接、通讯。
封装：当数据从⼀台主机上的应⽤程序发送另⼀台主机上的应⽤时，主机上的⽹络软件从应⽤中取出数据，并根据物理⽹络上的传输需要进⾏转换。这个过程包括：将数据转换成数据段，⽤包含逻辑⽹络地址的头信息封装数据段（即将数据段转换成分组的过程），⽤包含物理地址的头信息封装分组并把分组转换成帧，将帧编码为⽐特。
解封：正好是封装的逆过程。
1.7 简述和⽐较ISO/OSI、IEEE 802和TCP/IP的分层体系结构模型。这三种体系结构对计算机⽹络的发展分别有什么作⽤？实际的⽹络体系结构模型有哪⼏层？
OSI（Open System Interconnect）开放式系统互联。⼀般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的⽹络互联模型。国际标准化组织ISO发布的最著名的标准是ISO/iIEC 7498，⼜称为X.200协议。该体系结构标准定义了⽹络互连的七层框架，即ISO开放系统互连参考模型。
在这⼀框架下进⼀步详细规定了每⼀层的功能，以实现开放系统环境中的互连
性、互操作性和应⽤的可移植性。OSI参考模型推荐所有公司使⽤这个规范来控制⽹络。这样所有公司
都有相同的规范，就能互联了。其应⽤很⼴泛，交换机、集线器、路由器等很多⽹络设备的设计都是参照OSI模型设计的。
IEE IEEE 802⼜称为LMSC（LAN /MAN Standards Committee，局域⽹/城域⽹标准委员会），致⼒于研究局域⽹和城域⽹的物理层和MAC层中定义的服务和协议，对应OSI⽹络参考模型的最低两层（即物理层和数据链路层）。
E 802也指IEEE标准中关于局域⽹和城域⽹的⼀系列标准。更确切的说，IEEE 802标准仅限定在传输可变⼤⼩数据包的⽹络。IEEE 802将OSI的数据链路层分为两个⼦层，分别是逻辑链路控制(Logical Link Control, LLC)和介质访问控制(Media Access Control, MAC)。IEEE 802推进了计算机⽹络的标准化进程。
TCP/IP协议由⽹络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电⼦设备如何连⼊因特⽹，以及数据如何在它们之间传输的标准。
协议采⽤了4层的层级结构，每⼀层都呼叫它的下⼀层协议采⽤了4层的层级结构，每⼀层都呼叫它的下⼀层所提供的⽹络来完成⾃⼰的需求。TCP/IP协议作为因特⽹上所有主机间的共同协议，被作为⼀种必须遵守的规则被肯定和应⽤。来完成⾃⼰的需求。TCP/IP协议作为因特⽹上所有主机间的共同协议，被作为⼀种必须的规则被肯定和应⽤。
TCP/IP采⽤的4层的层级结构成为实际的⽹络体系结构模型。
第⼆章作业参考解答
2.8了解CSMA/CD的⼯作原理。在全双⼯千兆位以太⽹上，是否还需要执⾏CSMA/CD?为什么？
CSMA／CD⽤来解决多结点如何共享公⽤总线的问题。以太⽹中的任何结点都没有可预约的发送时间。它们的发送都是随机的且⽹中不存在集中控制的结点，⽹中的结点都必须平等地争⽤发送时间，因此这种介质访问控制属于随机争⽤型⽅法。CSMA／CD的基本⼯作原理：先听后发，边听边发，冲突停⽌，随机延迟后重发。具体如下：
１）载波监听的过程．若总线空闲，就可以启动发送，否则继续侦听．
２）冲突检测．在数据的发送过程中，可能会产⽣两个以上的发送信息，它们叠加之后的信号波形与任何发送的结点输出的信号波形不相同．在发送数据的过程中，也进⾏冲突检测，只要发现冲突就停⽌发送数据．
３）随机延迟使⽤截断⼆进制指数退避算法让发⽣碰撞的站在停⽌发送数据后，不等待信道变为空闲后就⽴即再发送数据，⽽是推迟（退避）⼀个随机时间．可以使重传时再次冲突的概率减⼩．具体的退避算法如下：①确定基本的退避时间，它就是争⽤期为２t．以太⽹把争⽤期定为：５１．２微秒．对于１
０Ｍ／Ｓ的以太⽹，在争⽤期内可以发送５１２bit．即６４字节，也可以说争⽤期是５１２⽐特的时间．１⽐特的时间就是发送１⽐特所需要的时间．所以这种时间单位和数据率密切相关．②从离散的整数集合【０，１，．．．，（２Ｋ－１）】中随机取出⼀个整数，记为r．重传应推后的时间r倍的争⽤期．上⾯的参数Ｋ按照下⾯的公式来计算:Ｋ＝ＭIN【重传次数．１０】，可见当重传次数不超过１０的时候，参数Ｋ等于重传次数；但当重传次数超过１０次时，K就不再增⼤⽽⼀直都等于１０．③当重传１６次都不能成功则丢弃该帧，并向⾼层报告．
全双⼯千兆位以太⽹不属于共享介质访问，因此不需要执⾏CSMA/CD。
2.9以太⽹共享式集线器和交换机的主要差别在哪⾥？
1、从两者的⼯作原理来看，交换机和集线器是有很⼤差别的。⾸先，从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第⼀层物理层设备，⽽交换机属于OSI的第⼆层数据链路层设备。
2、从⼯作⽅式来看，集线器采⽤⼀种“⼴播”模式，因此很容易产⽣“⼴播风暴”，当⽹络规模较⼤时性能会受到很⼤的影响。⽽当交换机⼯作的时候，只有发出请求的端⼝和⽬的端⼝之间相互响应⽽不影响其他端⼝，因此交换机能够在⼀定程度上隔离冲突域和有效抑制“⼴播风暴”的产⽣。
3、从带宽来看，集线器不管有多少个端⼝，所有端⼝都是共享⼀条带宽，在同⼀时刻只能有两个端⼝
传送数据，其他端⼝只能等待，同时集线器只能⼯作在半双⼯模式下；⽽对于交换机⽽⾔，每个端⼝都有⼀条独占的带宽，当两个端⼝⼯作时并不影响其他端⼝的⼯作，同时交换机不但可以⼯作在半双⼯模式下⽽且可以⼯作在全双⼯模式下。
2.10 什么是MAC地址？MAC地址有⼏种类型？分别⽤在什么情况下？它们都可能出现在MAC帧的“源地址”字段吗？⽹卡上的MAC地址属于哪种类型？MAC（Media Access Control, 介质访问控制）地址是识别LAN（局域⽹）节点的标识。⽹卡的物理地址通常是由⽹卡⽣产⼚家写⼊⽹卡的EPROM，它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址。
以太⽹中，MAC地址有三种类型，分别应⽤于单播、⼴播和组播；
只有单播MAC地址可以出现在“源地址”字段；
⽹卡上的MAC地址属于单播MAC地址。
2.11虚拟局域⽹技术为⽤户提供了哪些优势？VLAN有哪⼏类？在第⼆层交换机上能否定义基于源IP⼦⽹的VLAN？
优势：由于VLAN是逻辑上对⽹络进⾏划分，组⽹⽅案灵活，配置管理简单，降低了管理维护的成本。
VLAN的分类：根据VLAN成员的定义⽅式分为两类，⼀类是基于端⼝的VLAN，⼀类是基于策略的VLAN（按照某种策略配置的VLAN，其包含的端⼝是动态加⼊的；其中⼜分为基于源MAC地址的VLAN、基于协议的VLAN和基于源IP ⼦⽹的VLAN）
基于源IP⼦⽹的VLAN是根据报⽂源IP地址及⼦⽹掩码来进⾏划分的，设备从端⼝接收到报⽂后，会根据报⽂的源地址来确定报⽂所属的VLAN，然后将报⽂⾃动划分到指定VLAN中传输。此特性主要⽤于将指定⽹段或IP地址发出的报⽂在指定的VLAN 中传送。⽽⼆层交换机中每个VLAN对应⼀个IP⽹段，VLAN 之间是隔离的，所以⽆法实现基于源IP⼦⽹的VLAN。
2.14简述分组交换与电路交换的特点并作⽐较。通信⼦⽹提供的虚电路服务是否就是电路交换？
（⼀）电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双⽅之间建⽴⼀条被被双⽅独占的物理通路（有通信双⽅之间的交换设备和链路逐段连接⽽成），因⽽有以下优缺点。
优点：1，由于通信线路为通信双⽅⽤户专⽤，数据直达，所以传输数据的时延⾮常⼩。2，通信双⽅之间的物理通路⼀旦建⽴，双⽅可以随时通信，实时性强。3，双⽅通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。
4，电路交换既适⽤于传输模拟信号，也适⽤于传输数字信号。5，电路交换的交换设备及控制均较简单。
缺点：1，电路交换的平均连接建⽴时间对计算机通信来说嫌长。2，电
路交换建⽴连接后，物理通路被通信双⽅独占，即使通信线路空闲，也不能供其他⽤户使⽤，因⽽信道利⽤率低。3，电路交换时，数据直达，不同类型，不同规格，不同速率的终端很难相互进⾏通信，也难以在通信过程中进⾏差错控制。
（⼆）分组交换：采⽤存储转发⽅式，将⼀个长报⽂分割为若⼲个较短的分组，然后把这些分组（携带源地址，⽬的地址和编号信息）逐个的发送出去。因此分组交换有以下优缺点。优点：1，分组交换不需要为通信双⽅预先建⽴⼀条专⽤的通信线路，不存在连接建⽴时延，⽤户可随时发送分组。2，由于采⽤存储转发⽅式，加之交换结点具有路径选择，当某条传输线路故障时可选择其他传输线路，提⾼了传输的可靠性。3，通信双⽅不是固定的占有⼀条通信线路，⽽是在不同的时间⼀段⼀段地部分占有这条物理通路，因⽽⼤⼤提⾼了通信线路的利⽤率。4，加速了数据在⽹络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后⼀个分组的存储操作与前⼀个分组的转发操作并⾏，这种流⽔线式传输⽅式减少了传输时间。
5，分组长度固定，相应的缓冲区的⼤⼩也固定，所以简化了交换结点中存储器的管理。6，分组较短，出错⼏率减少，每次重发的数据量也减少，不仅提⾼了可靠性，也减少了时延。缺点：1，由于数据进⼊交换结点后要历经存储转发这⼀过程，从⽽引起转发时延（包括接受分组，检验正确性，排队，发送
时间等），⽽且⽹络的通信量越⼤造成的时延就越⼤，实时性较差。2，分组交换只适⽤于数字信号。3，分组交换可能出现失序，丢失或重复分组，分组到达⽬的结点是，哟啊对分组按编号进⾏排序等⼯作，增加了⿇烦。
总之，若传输的数据量很⼤，⽽且传送时间远⼤于呼叫时间，则采⽤电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段的链路组成时，采⽤分组交换较为合适。从提⾼整个⽹络的信道利⽤率上看，分组交换优于电路交换。
在分组交换⽅式中，通信⼦⽹内部的操作也有虚电路和数据报两种⽅式。
在虚电路操作⽅式中，为了进⾏数据传输，⽹络的源节点和⽬的节点之间先要建⽴⼀条逻辑通路，因为这条逻辑通路不是专⽤的，所以称之为“虚”
电路。故虚电路服务属于分组交换⽽不是电路交换。
osi参考模型一共有几层3.1 答：进⾏⽹络互联时，需要解决共同的问题有：1.不同的寻址⽅案；2不同的最⼤分组长度；3不同的⽹络接⼊机制；4 不同的超时控制；5 不同的差错恢复⽅法；6 不同的状态报告⽅法；7 不同的路由选择技术；8 不同的⽤户接⼊控制；9 不同的服务（⾯向连接服务和⽆连接服务）；10.不同的管理与控制⽅式；等等。
3.5 TCP提供⾯向连接的可靠的数据流服务，⽽UDP提供⽆连接的数据交付服务。互联⽹上的绝对⼤部分使⽤TCP协议，例如FTP SMTP POP3 TELNET SNMP HTTP等都采⽤TCP协议，⽽在⽹络层，为了实现最⼤努⼒交付，则以UDP协议为主。
因为UDP是⼀个⾮常简单的协议，没有流量机制，在⼤型的TCP/IP互联⽹上运⾏时会出现各种错误，⽽互联⽹的应⽤需要提供可靠的数据流服务。
3.7 传输层的TCP和UDP协议通过端⼝号来确定最终⽬的进程。
只要服务器开机，运⾏于服务器的服务程序就必须通过端⼝来确定最终⽬的进程，⽽其他的应⽤服务仅在客户端运⾏时才需要，因此，需要定义⼀些熟知端⼝以提⾼效率。

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