计算机网络_概述_习题精讲

一、简述分组交换的特点

1. 分组交换实质上是在“存储-转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发送端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
2. 分组交换网的主要优点是：
   ① 高效：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占有。
   ② 灵活：每个结点均有智能，为每一个分组独立地选择转发的路由。
   ③ 迅速：以分组作为传送单位，通信之前可以不先建立连接就能发送分组；网络使用高速链路。
   ④ 可靠：完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。

二、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：
   1）原理：在计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。
   2）优点：实时性强，时延小，交换设备成本较低。
   3）缺点：线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等。
   4）建议适用范围：信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
2. 报文交换：
   1）原理：将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储-转发”方式在网内传输数据。
   2）优点：中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。
   3）缺点：以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。
   4）建议适用范围：报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。
3. 分组交换：
   1）原理：分组交换实质上是在“存储-转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
   2）优点：分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

三、计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？

1. 从网络的作用范围进行分类，可分为：
   1）局域网：局域网是计算机硬件在比较小的范围内通信线路组成的网络，一般限定在较小的区域内，通常采用有线的方式连接起来。
   2）城域网：城域网规模局限在一座城市的范围内，覆盖的范围从几十公里至数百公里，城域网基本上是局域网的延伸，通常使用与局域网相似的技术，但是在传输介质和布线结构方面牵涉范围比较广。
   3）广域网：覆盖的地理范围非常广，又称远程网，在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。
2. 从网络的使用者进行分类，可分为：
   1）公用网：是指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。所有愿意按电信公司规定交纳费用的人都可以使用这种网络。
   2）专用网：某个部门为满足本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。

四、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？他们的工作方式各有什么特点？

1. 因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点：
   1）边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
   2）核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

2. 工作方式特点：
   在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式（C/S 方式）、对等方式（P2P 方式）。
   1）客户服务器方式：
   客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。服务器程序是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
   2）对等连接方式：
   对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。
   网络核心部分是因特网中最复杂的部分。网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。在网络核心部分起特殊作用的是路由器。路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

五、客户服务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？

1. 主要区别：
   1）客户服务器方式是一点对多点的，对等通信方式是点对点的。
   2）客户程序被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。服务器程序在系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要事先知道客户程序的地址。
2. 相同的地方：
   对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。对等连接也需要知道对方的服务器地址。

六、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、利用率等。

七、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100kbit/s，2） 数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s。从以上计算结果可得出什么结论？

1）发送时延=107/（100×103）=100s
传播时延=1000×103/（2×108）=5×10-3s=5ms
2）发送时延=103/（109）=10-6s=1us
传播时延=1000×103/（2×108）=5×10-3s=5ms
结论：
1）发送时延与数据长度、发送速率有关，数据长度越短，发送速率越大，发送时延越短；
2）传播时延与传输距离、传播速率有关，与发送的数据长度、发送速率没有关系。

八、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的例子。

1. 网络体系结构采用分层次结构的原因：
   可以减少协议设计的复杂性，使得各层之间是独立的，增强灵活性，使得网络体系结构上可以分割开，易于实现和维护，同时促进标准化工作。
2. 日常生活例子：
   甲、乙两地， a、b两人通信，a 将写好的信交给甲地邮局，甲地邮局经过交通部门将信邮至乙地邮局，b 再从乙地邮局取信。这相当于一个三层结构，最高层为用户，中间层为邮政局，最底层为运输部门。虽然两个用户、两个邮政局、两个运输部门分处甲、乙两地，但是它们都分别对应同等机构，同属一个子系统，而同处一地的不同机构则不在一个子系统内，而且它们之间的关系是服务与被服务的关系。

九、协议与服务有何区别？有何关系？

1. 区别：
   协议是水平的，即协议是控制对等实体之间的通信的规则；
   服务是垂直的，即服务是由下层向上层 通过层间接口提供的。
2. 协议与服务的关系：
   在协议的控制下，上层对下层进行调用，下层对上层进行服务，上下层间用交换原语交换信息。同层两个实体间有时有连接。

十、网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

1. 网络协议：
   在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。
2. 网络协议三要素：
   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应答
   3）同步，即事件实现顺序的详细说明

十一、五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

1. 五层协议的网络体系结构：
   为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI 七层模型和TCP/IP 的四层模型而得到的五层模型。
2. 五层协议的体系结构从上到下分别是：
   应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。
3. 各层的主要功能：
   1）应用层 ：
   应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。
   2）运输层 ：
   任务是负责主机中两个进程间的通信。因特网的运输层可使用两种不同的协议。即面向连接的传输控制协议TCP 和无连接的用户数据报协议UDP。 面向连接的服务能够提供可靠的交付。无连接服务则不能提供可靠的交付。
   3）网络层 ：
   网络层负责为分组选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。
   4）数据链路层：
   数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。
   5）物理层 ：
   物理层的任务就是透明地传输比特流。“透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。

十二、专业名词解析

1. 协议栈：
   指计算机网络体系结构采用分层模型后，每层的主要功能由对等层协议的运行来实现，因而每层可用一些主要协议来表征，几个层次画在一起很像一个栈的结构。
2. 实体：
   表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体是一个特定的软件模块。
3. 对等层：
   在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层。
4. 协议数据单元：
   对等层实体进行信息交换的数据单位。
5. 服务访问点：
   在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方。服务访问点SAP是一个抽象的概念，它实体上就是一个逻辑接口。
6. 客户、服务器：
   客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。
7. 客户-服务器方式：
   客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系，当客户进程需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程，服务器进程被动地等待来自客户进程的请求。