计算机网络分组交换与因特网解析

需积分: 9 1 下载量 95 浏览量 更新于2024-07-25 收藏 950KB DOC 举报
"计算机网络谢希仁第五版课后答案,周鸣争版也适用" 计算机网络是信息技术领域的重要组成部分,其基本目标是实现不同设备之间的数据传输与资源共享。《计算机网络》一书由谢希仁教授编著,是学习计算机网络的权威教材之一。课后答案则为学生提供了理解与掌握课程内容的辅助材料。 首先,计算机网络向用户提供的主要服务包括连通性和共享。连通性使得全球各地的设备能够相互通信,而共享则允许用户访问网络上的各种资源,如文件、打印机、数据库等。 分组交换是网络通信的一种方法,它将大的数据报文分成若干小的数据包(分组),每个分组在传输时会加上首部,包含目的地信息。分组在网络中通过路由器进行储存和转发,并在最终目的地重新组合成原始数据。这种方法的优点在于提高了网络的效率和灵活性,尤其适用于突发性的数据传输。 电路交换、报文交换和分组交换各有优缺点。电路交换预先分配通信资源,适合于持续的大流量通信,如电话系统;报文交换无需预定带宽,对突发数据传输响应快速,但不适用于实时通信;分组交换结合了两者的优点,既能快速处理突发数据,又能灵活路由,提高网络生存性。 因特网被看作是自印刷术以来最重要的通信变革,因为它将各种通信网络融合,形成了全球性的信息基础设施,促进了信息共享和实时交互能力,包括多媒体内容的交换。 因特网的发展经历了多个阶段:从最初的ARPANET到采用TCP/IP协议的互联网,再到三级结构的Internet,最后形成多层次的ISP结构。ISP(Internet Service Provider)的出现,使得普通用户也能接入因特网。 因特网标准制定通常经过四个阶段:因特网草案、建议标准、草案标准和因特网标准,确保技术的成熟和广泛接受。 关于名词"Internet"的大小写使用,小写表示任何互连的网络,不特指协议;大写则特指采用TCP/IP协议的全球性网络,即我们熟知的因特网。 计算机网络根据覆盖范围和用户群体可分为广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)和个域网(PAN)。广域网覆盖远程距离,常用于连接不同地区的网络;城域网局限于城市范围,用于连接多个局域网;局域网则服务于相对较小的区域,如校园或企业;个域网则关注个人设备间的连接。 主干网和本地接入网的主要区别在于,主干网是构成网络骨架的部分,负责远程连接和数据传输,而本地接入网则专注于将用户设备接入到更广泛的网络中,如家庭、办公室的网络连接。 计算机网络是一个复杂而深入的学科,涉及网络原理、通信协议、服务类型、网络架构等多个方面。学习并理解这些知识点,对于理解和操作实际网络环境至关重要。
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第一章 概述 1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务? 答: 连通性和共享 1-02 简述分组交换的要点。 答:(1)报文分组,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。 答:(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。 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? 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。 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。 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。 1-06 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(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字 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 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? 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。 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? 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。 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。) 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,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,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,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。) 答: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? 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。 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? 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。 1-14 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 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? 解:设网络利用率为U。,网络时延为D,网络时延最小值为D0 U=90%;D=D0/(1-U)---->D/ D0=10   现在的网络时延是最小值的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? 答: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。 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? 解:(1)发送时延:ts=107/105=100s 传播时延tp=106/(2×108)=0.005s (2)发送时延ts =103/109=1µs 传播时延:tp=106/(2×108)=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。 解:(1)1Mb/s:传播时延=0.1/(2×108)=5×10-10 比特数=5×10-10×1×106=5×10-4 1Gb/s: 比特数=5×10-10×1×109=5×10-1 (2)1Mb/s: 传播时延=100/(2×108)=5×10-7 比特数=5×10-7×1×106=5×10-1 1Gb/s: 比特数=5×10-7×1×109=5×102 (3) 1Mb/s: 传播时延=100000/(2×108)=5×10-4 比特数=5×10-4×1×106=5×102 1Gb/s: 比特数=5×10-4×1×109=5×105 (4)1Mb/s: 传播时延=5000000/(2×108)=2.5×10-2 比特数=2.5×10-2×1×106=5×104 1Gb/s: 比特数=2.5×10-2×1×109=5×107 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,加上首部和尾部工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? 解:(1)100/(100+20+20+18)=63.3% (2)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。 答:分层的好处: