第一章 习题及思考题

 1、计算机网络的发展过程可划分为哪几个阶段？各阶段有何特点？

第一代：以单计算机为中心的联机系统。缺点：主机负荷较重；通信线路的利用率低；网络结构属集中控制方式，可靠性低。第二代：计算机——计算机网络。以远程大规模互联为主要特点，由ARPANET发展和演化而来。ARPANET的主要特点：资源共享、分散控制、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议。这些特点往往被认为是现代计算机网络的典型特征。第三代：遵循网络体系结构标准建成的网络。依据标准化水平可分为两个阶段：各计算机制造厂商网络结构标准化、国际网络体系结构标准-ISO/OSI

 2、计算机网络较为确切的定义是什么？其主要功能有那些？它与分布式系统的主要区别是什么？

计算机网络是指通过数据通信系统把地理上分散的计算机有机地连起来，以达到数据通信和资源共享的目的的系统。

主要功能：a、数据通信。这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其他功能的基础。b、资源共享。计算机网络的主要目的是共享资源。共享的资源有：硬件资源、软件资源、数据资源。其中共享数据资源是计算机网络最重要的目的。c、提高可靠性。d、促进分布式数据处理和分布式数据库的发展。

计算机网络和分布式系统的区别：计算机网络和分布式系统在计算机硬件连接、系统拓扑结构和通信控制等方面基本一样。两种系统的差别仅在组成系统的高层软件上：分布式系统强调多个计算机组成系统的整体性，强调各计算机在分布式计算机操作系统协调下自治工作，用户对各计算机的分工和合作是感觉不到的，系统透明性允许用户按名字请求服务。计算机网络则以共享资源为主要目的，方便用户访问其他计算机所具有的资源，要人为地进行全部网络管理。

3、计算机网络可从那些方面进行分类？

按网络拓扑结构分：a、星形结构。b、层次结构或树形结构。c、总线形结构。d、环形结构。e、点--点部分连接的不规则形。f、点--点全连接结构。其他还有按不同角度分类：按距离分为广域网WAN、局域网LAN、城域网MAN；按通信介质分为有线网和无线网；按传播方式分为点对点方式和广播式；按速率分为低、中、高速；按使用范围分为公用网和专用网；按网络控制方式分为集中式和分布式。

4、计算机网络由哪些部分组成，什么是通信子网和资源子网？试述这种层次结构的特点，各自的作用是什么？

以资源共享为主要目的的计算机网络从逻辑上可分成两大部分：通信子网和资源子网。通信子网面向通信控制和通信处理，主要包括：通信控制处理机CCP，网络控制中心NCC，分组组装/拆卸设备PAD，网关G等。资源子网负责全网的面向应用的数据处理，实现网络资源的共享。它由各种拥有资源的用户主机和软件（网络操作系统和网络数据库等）所组成，主要包括：主机HOST，终端设备T，网络操作系统，网络数据库。

　第二章 习题及思考题

1、什么是数据通信？

数据通信：通过计算机与通信技术的结合来实现信息的传输、交换、存储和处理。

2、简述模拟数据、数字数据和模拟信号和数字信号表达方法。

模拟数据是时间的函数，且占据有限的频谱，这种数据能用占据相同频谱的电磁信号表现。数字数据可用数字信号表现，通过调制解调器，数字信号能用模拟信号表现。用编码译码器对模拟数据编码产生数字信号，用数字化比特流近似地表示。

3、对于带宽为 3kHz的信道，若有 8种不同的物理状态来表示数据，信噪比为20dB。问：按Nyquist定理或Shannon定理最大限制的数据速率是多少？

Nyquist: C = 2Wlog2M = 2*3000*log28 =18000b/s

Shannon: C = Wlog2(1+S/N) = 3000*log2(1+100) =20100b/s

4、若电视信道的带宽为 6MHz，假定无噪声并使用 4电平的数字信号，每秒钟能发送的比特数不会超过多少？

C = Wlog2M = 2*6*106*log24 = 2.4*107b/s

5、在E1载波中，开销占多少百分比（非用户数的百分比）？

2/32*100%=6.25%

6、一个数字信号通过两种物理状态经信噪比为20db的3kHz信道传送，其数据速率不会超过多少？

C = Wlog2(1+S/N) = 3*103*log2(1+100) = 20100b/s

7、若要在一条50kHZ信道上传输2.048Mb/s的E1载波，信噪比至少要多大？

2.048Mb/s=50k*log2(1+S/N)

S/N=124dB

8、若在相隔1000公里的两地间要传送3k位的数据，可以通过电缆以48kb/s的数据速率传送或通过卫星信道以50kb/s的数据速率传送，问哪种方式从发送方开始发送到接收方收到全部数据为止的时间较短？

电缆时间=发送时间+传输时间=3K/48Kb/s+1000公里/(3*105公里/秒)=0.066秒

卫星时间=发送时间+传输时间=3K/50Kb/s+(35784*2)公里/(3*105公里/秒)=0.30秒

所以电缆传送方式短。

9、某调制解调器同时使用幅移键控和相移键控，采用0、兀/2、兀和3/2兀四种相位，每种相位又都有两个不同的幅值，问在波特率为1200的情况下数据速率是多少？

log28*1200 = 3600b/s

10、给出比特流011000101111的曼彻斯特码波形图，以及差分曼彻斯特码波形图。

11、某信道误码率为10-5,每帧长度为10kbits,那么：(1) 若差错都是单个错，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？(2) 若差错大多为突发错，平均突发长度为100bits，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？

1) 单个错时，出错率为：10kb/(1b/10-5)=10-1

2）突发错时，出错率为：10kb/(100b/10-5)=10-3

第三章 习题及思考题

 1、简述异步传输和同步传输的差别。

异步传输：数据以字符为传输单位，字符发送时间是异步的，即后一字符的发送时间与前一字符的发送时间无关。时序或同步仅在每个字符的范围内是必须的，接收机可以在每个新字符开始是抓住再同步的机会。同步传输：以比特块为单位进行传输，发送器与接收机之间通过专门的时钟线路或把同步信号嵌入数字信号进行同步。异步传输需要至少20%以上的开销，同步传输效率远远比异步传输高。

2、检错码和纠错码有何不同？试比较在网络通信中使用时各自的优缺点。

检错码：只具有检错功能，但不能确定错误位置，也不能纠正错误。纠错码：具有纠错功能，将无效码字恢复成距离它最近的有效码字，但不是100%正确。要检测或纠正同样比特的错误，纠错码比检错码要求更大的海明距离，而且还不是100%正确，所以在大多数情况下只采用检错码，当检测出错后要求重发数据即可。

3、假设采用异步传输，一个起始位，两个终止位，一个寄偶校验位，每一信号码元两位，对于下述信号（波特）率，试推出相应的信息传输速率（b/s)；(1)300 (2)600 (3)1200 (4)4800。

1)300*12=3600b/s

2)600*12=7200b/s

3)1200*12=14400b/s

4)4800*12=57600b/s

4、通信接口标准包括哪四方面的内容？为什么要作出这些规定？

数据终端设备DTE和数据线路端接设备DCE之间的接口标准特性：机械的、电气的、功能性、过程性。机械特性规定了DCE与DTE的实际物理连接细节。电气特性规定了DTE和DCE必须使用的编码，必须用相同的电压来描述相同的状态，必须使用相同宽度的信号比特，这些特征决定能够达到的数据传输速率和距离。功能特性指定每条交换电路须完成的功能。根据接口的功能特性，过程特性指定传送数据的事件序列。

从一方面看，DCE负责在传输介质或网络上收发比特，一次一个比特。在另一方面看，DCE必须与DTE相互交互。一般来说，这要求对数据和控制信息进行交换，这是通过一套交换电路的线路完成的。为了运行这套机制，在传输线或网络上交换信号的两个DCE必须相互理解。另外，每个DTE-DCE对都必须设计成能合作并相互作用。为了使数据处理装备制造商和用户的重担变得轻松，因此作出通信接口标准的规定。

5、比较RS-232-C与ISDN接口的电气特征。

RS-232-C接口用于DTE设备与语音级调制解调器的连接，以利用公众模拟远程通信系统传输数据。使用25线进行全双工数据传输。信号地线作为全部数据线路的公共回线，因此这种传输是不平衡的。ISDN接口：使用8线平衡传输方式。平衡方式比不平衡方式能容忍更高的噪声,而产生的噪声却更少。最为理想的是，对称传输线上的干扰将同等地围绕着两个导体，而不会影响到电压差异。因为不平衡传输不拥有这些优点，所以一般地限用同轴电缆进行，当它在交换电路上使用时，RS-232-C接口被限制在非常短的距离范围内。

6、分别用(a)BIOS级 (b)UART系统级两种PC机通信编程方法，置COM1为2400b/s、7位数据位、偶校验、1位停止位，并完成(1)发送一字符 (2)接收一字符的子程序段。

教材无相关内容介绍，此题暂空。

7、简述零调制解调器的功能。画出内部连接，并指出每一连接的目的。

在设备之间的距离很近时，V.24/EIA 232交换电路任能使用，但是，不再需要DCE装备。这种工作机制称为零调制解调器连接，两个接口线路连接方式使得DTE认为它们时同调制解调器连接的。

8、若帧序号位数位3，窗口尺寸位2，请对选择重发协议画出由初态出发，相继下列事件发生时的窗口图：发送帧0、发送帧1、接收帧0、接收确认帧0、发送帧2、接收否定帧1、接收帧2、重发帧1、接收帧1、接收确认帧2。

9、试比较BSC和HDLC协议的优缺点。

IBM的BSC协议属于面向字符的通信协议。该协议以字符作为传输的基本单位，并用10个专用字符控制传输过程。

HDLC协议（高级数据链路控制协议）：是面向比特的通信协议。该协议传送的信息以比特作为传输的基本单位，帧类型分为信息帧、管理帧和无编号帧。在信息帧的数据字段种，不以字符为单位，可以看作比特流，故称为面向比特的通信协议。它的传输效率高，能适应计算机通信技术的最新发展，已广泛地应用于公用数据网上。

教材中BSC协议无相关内容，下面将面向字符协议和面向比特协议的优缺点做比较：

1）面向字符的协议规定8位字符(7位编码+1位校验)，但不能传送5单位、8单位(8位编码+1位校验)。HDLC协议在I字段内的位数没有要求，既可传送5单位、7单位和8单位的编码信息以及其他无结构的信息。

2）字符型协议规定了10个控制字符，接收端搜索判别不方便，透明性不好，传送效率低。HDLC仅用唯一的标志F(0111110)，效率和透明性好。

3）字符型协议对控制序列无校验，而HDLC协议采用唯一的帧格式，可以有信息帧、管理帧和无编号帧，各类帧都配有校验位，提高了可靠性。

4）字符型协议中数据和控制信息格式不统一，不便于控制，一个控制序列往往有多种解释，使发送软件和接收软件复杂化。HDLC的控制信息和响应都用统一格式，每个帧的意义唯一，便于软件设计和系统控制。

10、若某面向比特同步协议的帧数据中出现下列比特串，问比特填充后输出什么？

“010000011111０01011111０10”

11、假设传送信道使可靠的，数据传送速率为4kb/s，信道传播时延为20ms，帧处理时间及应答帧长度可忽略不计。当采用停-等协议时，试问帧长在什么范围内才能使信道利用率达到50%？

信道利用率=发送数据时间/（传输时间+发送数据时间）

50%=发送数据时间/（20ms*2+发送数据时间）

发送数据时间=40ms

帧长=4k/s*40ms=160bit

12、试述数据链路层的主要功能，并说明物理链路与数据链路的区别。

数据链路层的任务是向较高层提供相邻节点间可靠的基本无差错的数据传输。数据链路层的协议是数据通信控制规程。数据链路层主要包括以下功能：数据链路连接的建立和释放、数据链路服务数据单元的映射、数据链路连接的分流、定界与同步、顺序和流量控制、差错的检测和恢复。

物理层是OSI体系结构的最低层，它建立在通信介质的基础上，作为系统和通信介质的物理接口，为数据链路实体之间实现比特流透明传输。物理层的数据传输单位是比特，数据链路层的数据传输单位是帧。

13、试说明连续ARQ协议中，发送窗口WT和接收窗口WR必须满足不等式WT+WR<=2n

在连续ARQ协议中发送窗口和接收窗口的尺寸均不能超过2n-1。

即WT〈=2n-1；WR〈=2n-1

所以WT+WR〈=(2n-1)+(2n-1)〈=2n

14、设卫星信道上数据传输速率为1Mb/s，数据帧长为1000bit，卫星信道的传播时延为270ms，而帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均可忽略不计。当采用下列三种协议时，试计算可能达到的信道利用率是多少？(1)停-等协议 (2)连续ARQ协议WT=7,WB=1 (3)选择重传ARQ协议WT=4，WB=4

信道利用率=数据发送时间/（数据发送时间+传播时延）

1) 信道利用率=(1000bit/1Mb/s)/(1000bit/1Mb/s+270ms*2)=0.18%

2) 信道利用率=(1000bit/1Mb/s*7)/(1000bit/1Mb/s*7+270ms*2)=1.28%

3) 信道利用率=(1000bit/1Mb/s*4)/(1000bit/1Mb/s*4+270ms*2)=0.74%

15、画出HDLC帧结构的基本格式，说明各字段的作用，并指出HDLC是如何实现透明传输的。

HDLC帧结构、内容：    F    A    C       INFO   FCS    F 

符号   定   义 长度（bit）                     内       容 

  F   标志域     8 用特殊的位模式01111110作为标志确定帧首、帧尾。 

   A   地址域     8 标识从站的地址。 

   C   控制域     8 用控制域的格式区分信息帧、管理帧、无编号帧三种帧。 

INFO   信息域   任 意 透明、编码独立的数据信息。只有信息帧和某些无编号帧含有信息域。 

FCS 帧校验序列域     16 采用循环冗余校验（CRC）除标志域外的所有其他域的校验序列。 

 

HDLC用一种特殊的位模式01111110作为标志以确定帧的边界。用一个标志既可以作为前一帧的结束，也可以作为后一帧的开始。由于帧中间出现位模式01111110时，也会被当作标志，从而破坏帧的同步。为了避免这种错误的出现，要使用位填充技术，即发送器在发送的数据比特序列中一旦发现5个1，则在其后插入一个0。从而实现透明的数据传输。

16、一个完整的DTE/DCE标准接口应包括那些方面的特性？

数据终端设备DTE和数据线路端接设备DCE之间的接口标准特性：机械的、电气的、功能性、过程性。机械特性规定了DCE与DTE的实际物理连接细节。电气特性规定了DTE和DCE必须使用的编码，必须用相同的电压来描述相同的状态，必须使用相同宽度的信号比特，这些特征决定能够达到的数据传输速率和距离。功能特性指定每条交换电路须完成的功能。根据接口的功能特性，过程特性指定传送数据的事件序列。