计算机网络第一章课后题详解

1-01.计算机网络可以向用户提供哪些服务？

连通性：互联网用户之间，不管距离多远，都可以便捷、经济地交换各种信息，好像这些用户彼此都相互连通一样

资源共享：实现信息共享、软件共享、硬件共享。 由于网络的存在，这些资源好像就在用户身边一样地方便使用

1-02.试简述分组交换的要点？

（1）分组交换，加首部

（2）经路由器储存转发

（3）在目的地合并

1-03.试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点？

（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高

（2）报文交换：无需预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速

（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小、路由灵活，网络生存性能好

1-04.为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革?

融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力

1-05.因特网的发展大致分为哪几个阶段?请指出这几个阶段的主要特点。

第一阶段：从单个网络APPANET向互联网发展；主要特点：TCP/IP协议的初步成型

第二阶段：建成三级结构的Internet；主要特点：分为主干网、地区网和校园网

第三阶段：形成多层次ISP结构的Internet；主要特点：ISP首次出现

1-06.简述因特网标准制定的几个阶段?

（1）因特网草案(Intermet Draft)---在这个阶段还不是 RFC文档

（2）建议标准(Proposed Standard)---从这个阶段开始就成为 RFC文档

（3）草案标准(Draft Standard)

（4）因特网标准(Internet Standard)

1-07.小写和大写开头的英文名internet和Internet在意思上有何重要区别?

（1）intermet(互联网或互连网)：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。协议无特指

（2）Internet(因特网)：专用名词，特指采用 TCP/IP 协议的互联网络

  区别:后者实际上是前者的双向应用

1-08.计算机网络都有哪些类别?各种类别的网络都有哪些特点?

按范围：(1)广域网WAN：远程、高速、是Internet 的核心网
              (2)城域网：城市范围，链接多个局域网
              (3)局域网：校园、企业、机关、社区
              (4)个域网PAN：个人电子设备

按用户：公用网：面向公共营运

              专用网：面向特定机构

1-09.计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么?

主干网：提供远程覆盖\高速传输\和路由器最优化通信

本地接入网：主要支持用户的访问本地，实现散户接入，速率低

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)，数据率为b(b/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)，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）

线路交换时延: kd+x/b+s， 分组交换时延: kd+(x/p)*(p/b)+(k-1)*(p/b)，其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟，当 s>(k-1)*(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当 x>>p相反

1-11. 在上题的分组交换网中,报文长度和分组长度分别为X和(p+h)(bit)，其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p 的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为 b(b/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大?(提示:参考图 1-12 的分组交换部分观察总的时延是由哪几部分组成。)

总时延D表达式，分组交换时延为: D=kd+(x/p)*((p+h)/b)+(k-1)*(p+h)/b

D对p求导后，令其值等于0，求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5

1-12.因特网的两大组成部分(边缘部分与核心部分)的特点是什么?它们的工作方式各有什么特点?

边缘部分：由各主机构成，用户直接进行信息处理和信息共享；低速连入核心网

核心部分：由各路由器连网，负责为边缘部分提供高速远程分组交换

1-13.客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么?有没有相同的地方?

前者严格区分服务和被服务者，后者无此区别。后者实际上是前者的双向应用

1-14.计算机网络有哪些常用的性能指标?

速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率

1-15.假定网络利用率达到了90%。试估计一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍?

根据公式: D = D0/（1-U）,已知网络时延的最小值是D0，将U = 90%代入公式，得出D = 10D0，所以现在的网络时延是它的最小值的10倍

1-16.计算机通信网有哪些非性能特征?非性能特征与性能特征有什么区别?

非性能特征：宏观整体评价网络的外在表现

性能指标：具体定量描述网络的技术性能

非性能特征包括：

（1）费用：一般来说，网络的速率越高，费用越高

（2）质量:网络的质量取决于网络中所有构件的质量

（3）标准化:网络的硬件和软件的设计既可以按照通用的国际标准，也可以遵循特定的专用网络标准。最好采用国际标准的设计，这样可以得到更好的互操作性，更易于升级换代和维修，也更容易得到技术上的支持

（4）可靠性

（5）可扩展性和可升级性

（6）易于管理和维护

区别：性能指标指的是与网络本身性能相关的指数，而非性能指标与网络本身无关

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2x10^8m/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?

(1)发送时延:ts=107/10^5=100s，传播时延:tp=10^6/(2x10^8)=0.005s
(2)发送时延:ts=103/10^9=10^(-6)s，传播时延:tp=10^6/(2x10^8)=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2x10^8m/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

(1)10cm:

10cm / 2.3x10^8 m/s * 1Mbit/s = 4.35 x 10^(-4) bit

10cm / 2.3x10^8 m/s * 10Gbit/s = 4.35 bit

(2)100m:

100m / 2.3x10^8 m/s * 1Mbit/s = 4.35 x 10^(-1) bit

100m / 2.3x10^8 m/s * 10Gbit/s = 4.35 x 10^3 bit

(3)100km:

100km / 2.3x10^8 m/s * 1Mbit/s = 4.35 x 10^2 bit

100km / 2.3x10^8 m/s * 10Gbit/s = 4.35 x 10^6 bit

(4)5000km:

5000km / 2.3x10^8 m/s * 1Mbit/s = 2.17 x 10^4 bit

5000km / 2.3x10^8 m/s * 10Gbit/s = 4.35 x 10^8 bit

1-19.长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，需加上20字节的TCP首部。再交给网络层传送需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部共18 字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据(即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销)。若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少?

传输效率: 100 / (100+20+20+18) = 63.3%

若数据长度为1000字节: 1000 / (1000+20+20+18) = 94.5%

1-20.网络体系结构为什么要采用分层次的结构?试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活

分层的好处：1.各层之间是独立的。某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的2.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。3.结构上可分割开。各层可以采用最合适的技术来实现。4.易于实现和维护。5.能促进标准化工作。

与分层体系结构的思想相似的日常生活有邮政系统，物流系统。

1-21. 协议与服务有何区别?有何关系?

网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成:
(1)语法:即数据与控制信息的结构或格式
(2)语义:即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应                                         (3)同步:即事件实现顺序的详细说明。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务
协议和服务的概念的区分:
1.协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的
2.协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语