计算机网络原理（谢希仁第八版）第一章课后习题答案

第一章

1.计算机网络可以向用户提供哪些服务？
答：例如音频，视频，游戏等，但本质是提供连通性和共享这两个功能。
连通性：计算机网络使上网用户之间可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
共享：指资源共享。可以是信息，软件，也可以是硬件共享。
2.试简述分组交换的要点。
答：采用了存储转发技术。把报文（要发送的整块数据数据）等分成若干数据段，每个数据段加入控制信息组成的首部（header），构成若干分组。因为分组首部包含了目的地址和原地址等重要控制信息，每个分组才可以在互联网中独立地选择传输路径。
分组交换在传送数据之前不必先占用一条端到端的通信资源，分组到达一个路由器之后先存储，查找转发表、后转发，省去建立和释放连接的开销，因此效率更高。
分组交换的优点：高效、灵活。迅速、可靠
高效：在分组传输过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活：每一个分组独立地选择转发路由。
迅速：以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组
可靠：保证可靠性的网络协议：分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性
分组交换的缺点：时延、额外开销
时延：分组在各路由器存储转发时需要排队。
额外开销：分组必须携带控制信息，整个分组交换网络还需要专门的管理和控制机制。
3.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：无须预约传输带宽，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。
4.为什么说互联网是自印刷术发明以来人类在存储和交换信息领域的最大变革？
答：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。
5.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。
答：从单个网络 APPANET 向互联网发展；tcp/IP 协议的初步成型 建成三级结构的
Internet；分为主干网、地区网和校园网；形成多层次 ISP 结构的 Internet；ISP 首次出现。
6.简述因特网标准制定的几个阶段？
答：（1）因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是 RFC 文档。
（2）建议标准(ProposedStandard) ——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)
7.小写和大写开头的英文名 internet 和 Internet 在意思上有何重要区别？
答：（1） internet（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。
8.计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？
答：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。
9.计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么？
答：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。

时延计算问题：

（1）发送时延：发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s） （2）传播时延：传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s） （3）处理时延题目中会给出。 （4）排队时延和处理时延一般题目都会忽略不计。 （5）总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延（6）时延带宽积=传播时延*带宽（7）往返时间RTT：发送时间=数据长度/发送速率；有效数据率=数据长度/(发送时间+RTT)（8）利用率：D。表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，网络当前的利用率为U，则：D=D。/(1-U)（9）带宽时延积=带宽×(距离/传播速率）(也指传播信道上比特数目最大的数值）

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。）(可以参照第10题上面的计算公式）
答：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，分组交换的时延比电路交换的时延小，当x>>p,相反。
11.在第10题的分组交换网中，设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，h为每个分组所添加的首部长度，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(bit/s)，但传播时延和节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？(可以参照第10题上面的计算公式）
答：总时延D表达式，分组交换时延为：D= (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
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？
答：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。
13 .客户-服务器方式与P2P对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？
答：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。
14.计算机网络有哪些常用的性能指标？
答：速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率。
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？(可以参照第10题上面的计算公式）
解：设网络利用率为U，当前网络时延为D，网络空闲时延为D。
根据D=D。/(1-U)，可以得出D=10D。现在的网络时延是它的最小值的10倍。
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？
答：非性能特征：宏观整体评价网络的外在表现。性能特征：具体定量描述网络的技术性能。
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$2\times 10^{8}m/s$。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$10^{7}bit$,数据发送速率为100kb/s。
（2） 数据长度为$10^{3}bit$,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？(可以参照第10题上面的计算公式）
解：（1）发送时延：ts=$10^7/10^5$=100s
传播时延tp=$10^6/(2\times 10^8)$=0.005s
（2）发送时延ts =$10^3/10^9$=1µs
传播时延：tp=$10^6/(2\times 10^8)$=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。
18.假设信号在媒体上的传播速度为$2.3\times 10^{8}m/s.$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。
解：
（1）1Mb/s:传播时延=$0.1/(2.3\times 10^8)=4.35\times 10^{-10}$，比特数=$4.35\times 10^{-10}\times 1\times 10^6=4.35\times 10^{-4}$
10Gb/s: 比特数=$4.35\times 10^{}$

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