《计算机网络技术》第二章课后习题答案（全）

《计算机网络技术》第二章课后习题答案（全）

1.消息和信息的各自概念是什么？两者之间有何关系？
答： 消息：人类能感知的描述。
信息：消息中所包含的有意义的内容。
关系：消息是信息的载体。

2.什么是数据通信？
答： 数据通信的概念是相对于电话通信、电视广播通信等传统通信业务而言的，是在计算机出现之后，通信与计算机相结合而产生的一种通信业务。

3.模拟信号和数字信号的区别是什么？
答： 模拟信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的，但其因变量一定是连续的。
数字信号的因变量和自变量都是离散的。

4.画出通信系统的一般模型，并简述每个部分的主要功能。
答：

信源：是将消息转换为电信号的设备。
发送设备：作用是将信源产生的信号进行适当的变换。
信道：是信号传输的媒介。
噪声：自然界和通信设备中所固有的，对通信信号产生干扰和影响的各种信号。
接收设备：用于完成发送设备的反变换，即进行译码和解调，还原原始的发送信号。
信宿：是信号的终点，并将信号转换为人们能识别的消息。

5.简述单向通信、双向交替通信和双向同时通信的特点。并各举一种实际应用。
答：（1）单向通信
任何时间都只能有一个方向的通信，没有反方向的交互。无线电广播。
（2）双向交替通信
通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（或同时接收），这种通信方式往往是一方发送另一方接收，如无线对讲机系统。
（3）双向同时通信
通信双方可以同时发送和接收信息，如电话网、计算机网络等。

6.什么是串行通信和并行通信？各自应用于什么样的领域？
答：串行通信只为信息传输设置一条信道，数据的一个字节的每一个bit（位）依次在这条通道上传输。速度相对通信慢，一般应用于长距离数据传输。比如计算机与键盘、鼠标、移动存储介质等外围设备间数据传送，以及更远距离的通信过程。RS-232接口和USB接口。
并行通信是为一个字节的每一个bit（位）都设置一个传输通道，全部bit（位）同时进行传送。不适用于长距离的传输。一般只在计算机内部元器件之间进行并行传输方式，如计算机与存储器的总线传输。

7.简述异步传输和同步传输的基本原理。
答：异步传输
以字符为单位独立进行发送，依次传输一个字符，每个字符用5～8bit来表示，在每个字符前面加一个起始位，以指明字符的开始，每个字符后面增加1个或2个停止位，以指明字符的结束；无字符发送时，发送方就一直发送停止位。接收方根据起始位和停止位判断字符的开始和结束，并以字符为单位接收数据。
同步传输
以数据块为单位进行发送。每个数据块内包含多个字符，每个字符可以用5～8bit标识；每个数据块的前面加一个起始标志，以指明数据块的开始，在其后面加一个结束标志，以指明数据块的结束。接收方根据其实标志和结束标志以数据块为单位进行接收。

8.对于模拟通信系统和数字通信系统，衡量通信的有效性和可靠性都有那些指标？
答：用来衡量数据通信系统有效性的指标主要有带宽、码元速率、信息速率和频带利用率等；衡量可靠性的指标主要是信噪比和误码率，模拟通信和数字通信有着不同的评价指标。
对于模拟通信系统，主要用带宽来评价通信的有效性。模拟通信系统的可靠性常用接收端最终输出有用信号的功率与噪声功率的比值（简称信噪比）来度量，信噪比越高，表示系统传输的信号收到的损害越小，通信的可靠性就越高。

9.信道带宽和信号传输带宽的含义是什么？
答:信号带宽是信道的固有特性，只与信道的介质有关系，从数值上等于信道中所能通过模拟信号最高频率和最低频率之间的差值；而信号传输带宽是某种通信业务信号频率的最高分量和最低分量之间的差值，单位都是赫兹（HZ）。

10.若某通信系统数字信号的码元长度为10-6s，采用八进制数字传输，试求该系统的码元速率和信息速率。
解：码元速率=1/码元长度=106（Baud）
信息速率=码元速率×log2M=3×106（bit/s）

11.低通模拟信号和带通模拟信号的抽样定理各是什么？
答:低通信号的抽样定理定义为：对于一个频带有限模拟信号f（t），假设其频带为（0，fh），若以抽样频率fh ≥2fh，即抽样间隔T≤fh /2，则信号f（t）将被抽样值完全确定，即抽样后的离散信号包含了原模拟信号的全部信息，接收端能够从中恢复f（t）。如果抽样频率fs<2 fh，则会产生混叠失真，无法还原原信号。能够满足无失真抽样的最小抽样频率fs=2 fh称为奈奎斯速率，与之相对应的最大抽样时间间隔T=1/2 fh称为奈奎斯时间间隔。
带通信号的抽样定理定义为：对于一个频带限定在ft～fh内，带宽为B=fh-ft的带通模拟信号f（t），如果对它进行的最小抽样频率满足

fs=2B（1+k/n）

其中，n为fh/B的整数部分，k为fh/B的小数部分，则f（t）可以被抽样值完全确定。

12.假设信息码为二进制符号序列10110110，请分别画出对应的单极归零码、双极归零码、差分码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的信号波形。
答:
（原谅博主的多年手残的渣画技）

13.请简述振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、和相移键控（PSK）的基本原理。
答:①振幅键控（ASK）：通过改变载波信号的振幅来表示数字信号0和1。
②频移键控（FSK）：通过改变载波信号的频率来表示数字信号1和0。
③相移键控（PSK）：通过改变载波信号的初始相位来表示数字信号1和0。

14.什么是信道？信道有哪几种主要分类？每一类的特点是什么？
答:信道是通信系统中连接发送端与接收端的通信设备，实现从发送端到接收端的信号传送。信道的定义分为广义信道和狭义信道。狭义信道仅指信号传输介质；广义信道包括信号传输介质和通信系统的一些变换装置，如发送设备、接收设备、天线和调制器等。通常，在讨论通信一般原理时，采用广义信道；在研究信道的一般特性时，主要考虑狭义信道。狭义信道又可以分为有线信道和无线信道两大类。

15.多路复用的主要目的是什么？目前主要的多路复用技术有哪些？
答:多路复用的目的就是充分利用信道的资源，提高信道的利用率，提高通信的效率。目前的数据通信系统中使用的多路复用技术主要有时分复用、频分复用、波分复用和码分复用等。

16.常用的差错控制方法有哪些？各有什么特点？
答:常用的差错控制方式包括检错重发、前向纠错、反馈校验和检错丢弃4种基本方式。
检错重发的特点是简单、可以有效纠正突发错误和严重的信道干扰。但是需要反馈信道，实时性较差。
前向纠错不仅可以检测数据传输过程中是否发生错误，而且可以定位错误并加以纠正。比较适用于单工数据通信系统或者对实时性要求较高的数据通信系统等。
反馈校验方式的优点是原理简单，易于实现，无需差错编码，缺点是需要相同传输能力的反向信道，传输效率低，实时性差。
检错丢弃不纠正出错的数据，而是直接丢弃错误数据。通常适用于容许一定比例的差错存在，对实时性要求较高的系统。

17.什么是奇偶校验码？其优缺点是什么？
答:奇偶校验码包括奇校验码和偶校验码，是一种最简单的检错码。
奇偶检验码的优点是编码简单、编码效率高，是开销最小的检错编码，但缺点是检错率不高。

18.什么是数据交换？有哪几种交换方式？
答:数据交换是多结点的通信网络中实现数据传输的有效手段，常见的数据交换方式有：电路交换方式和存储-转发方式两大类，其中存储-转发方式又可以分为报文交换和分组交换两种方式。

19.请简述电路交换、报文交换及分组交换的区别。
答:电路交换技术的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。
报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。
电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。

20.请简述虚电路网络和电路交换有什么相同和不同之处。
答:虚电路交换与电路交换类似，两者都是面向连接的，即数据按照正确的顺序发送，并且在连接建立阶段都需要额外开销。但是，电路交换提供稳定的传输速率和延迟时间，而虚电路服务的传输速率和延迟时间取决于以下几个因素。

• 网络结点上分组队列的长度。 
• 应用程序产生数据的速率。 
• 使用统计多路复用技术时，共享同一网络资源的其他用户的负荷。