第1章计算机网络的基础知识 作业参考解答
1.1计算机网络最重要的基本特征是什么？完整的计算机网络系统应由哪些部分组成？ 答：计算机网络最重要的基本特征是：具有独立功能的计算机之间能够相互通信和共享资源； 完整的计算机网络系统应由三部分组成：计算机设备、传输介质和网络协议实体；
1.2什么是计算机网络的协议？其作用是什么？请举几个网络协议实例。 答：计算机网络协议是有关计算机网络通信的一整套规则。
其作用是：规定通信数据和控制信息的结构与格式；约定对具体事件应发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答；并对事件实现的顺序作详细说明。 例如：TCP、IP、FTP、DHCP等都是常用的计算机网络协议。
1.3 广播式通信和点到点通信的特点分别是什么？
答：广播式通信的特点是：采用广播式信道，一台计算机向广播地址或者指定地址发送广播分组；
点到点通信的特点是：采用点到点信道，由一条物理线路直接连接或者通过中间结点存储转发、路由选择实现通信。
1.4按照分布距离，计算机网络分为几种？每一种使用的通信技术又是哪一种？ 答：按照分布距离，计算机网络分为三种：广域网、城域网和局域网； 广域网采用点到点通信技术，城域网和局域网采用广播式通信技术。
1.5 计算机网络拓扑结构有哪些？分别适用于哪种网络？请举例说明。
答：计算机网络的拓扑结构主要有：总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑、网状型拓扑、树型拓扑和混合型拓扑；
总线型、星型和环形拓扑适用于局域网；
网状型拓扑、树型拓扑和混合型拓扑适用于广域网； 举例：（略）
1.6计算机网络采用分层的体系结构有什么优点？解释“封装”与“解封”的概念。
答：计算机网络采用分层的体系结构的优点：将网络每一层都制订严格的标准，让每家厂商都依照此标准去生产设备（包括软、硬件上达到统一），这样互相才能兼容，只有互相兼容才能互相连接、通讯。 封装：当数据从一台主机上的应用程序发送另一台主机上的应用时，主机上的网络软件从应用中取出数据，并根据物理网络上的传输需要进行转换。这个过程包括：将数据转换成数据段，用包含逻辑网络地址的头信息封装数据段（即将数据段转换成分组的过程），用包含物理地址的头信息封装分组并把分组转换成帧，将帧编码为比特。 解封：正好是封装的逆过程。
1.7 简述和比较ISO/OSI、IEEE 802和TCP/IP的分层体系结构模型。这三种体系结构对计算机网络的发展分别有什么作用？实际的网络体系结构模型有哪几层？ 答：OSI（Open System Interconnect）开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。国际标准化组织ISO发布的最著名的标准是ISO/iIEC 7498，又称为X.200协议。该体系结构标准定义了网络互连的七层框架，即ISO开放系统互连参考模型。
在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。OSI参考模型推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。其应用很广泛，交换机、集线器、路由器等很多网络设备的设计都是参照OSI模型设计的。
IEE IEEE 802又称为LMSC（LAN /MAN Standards Committee， 局域网/城域网标准委员会），致力于研究局域网和城域网的物理层和MAC层中定义的服务和协议，对应OSI网络参考模型的最低两层（即物理层和数据链路层）。 E 802也指IEEE标准中关于局域网和城域网的一系列标准。更确切的说，IEEE 802标准仅限定在传输可变大小数据包的网络。IEEE 802将OSI的数据链路层分为两个子层，分别是逻辑链路控制(Logical Link Control, LLC)和介质访问控制(Media Access Control, MAC)。IEEE 802推进了计算机网络的标准化进程。
TCP/IP协议由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。 协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。TCP/IP协议作为因特网上所有主机间的共同协议，被作为一种必须遵守的规则被肯定和应用。来完成自己的需求。TCP/IP协议作为因特网上所有主机间的共同协议，被作为一种必须的规则被肯定和应用。 TCP/IP采用的4层的层级结构成为实际的网络体系结构模型。
计算机网络基础第二章作业及参考解答
2.8 了解CSMA/CD的工作原理。在全双工千兆位以太网上，是否还需要执行CSMA/CD?为什么？
答：CSMA／CD用来解决多结点如何共享公用总线的问题。以太网中的任何结点都没有可预约的发送时间。它们的发送都是随机的且网中不存在集中控制的结点，网中的结点都必须平等地争用发送时间，因此这种介质访问控制属于随机争用型方法。
CSMA／CD的基本工作原理：先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。具体如下：
１）载波监听的过程．若总线空闲，就可以启动发送，否则继续侦听．
２）冲突检测．在数据的发送过程中，可能会产生两个以上的发送信息，它们叠加之后的信号波形与任何发送的结点输出的信号波形不相同．在发送数据的过程中，也进行冲突检测，只要发现冲突就停止发送数据．
３）随机延迟使用截断二进制指数退避算法让发生碰撞的站在停止发送数据后，不等待信道变为空闲后就立即再发送数据，而是推迟（退避）一个随机时间．可以使重传时再次冲突的概率减小．具体的退避算法如下：①确定基本的退避时间，它就是争用期为２t．以太网把
争用期定为：５１．２微秒．对于１０Ｍ／Ｓ的以太网，在争用期内可以发送５１２bit．即６４字节，也可以说争用期是５１２比特的时间．１比特的时间就是发送１比特所需要的时间．所以这种时间单位和数据率密切相关．②从离散的整数集合【０，１，．．．，（２Ｋ－１）】中随机取出一个整数，记为r．重传应推后的时间r倍的争用期．上面的参数Ｋ按照下面的公式来计算: Ｋ＝ＭIN【重传次数．１０】，可见当重传次数不超过１０的时候，参数Ｋ等于重传次数；但当重传次数超过１０次时，K就不再增大而一直都等于１０．③当重传１６次都不能成功则丢弃该帧，并向高层报告．
全双工千兆位以太网不属于共享介质访问，因此不需要执行CSMA/CD。 2.9以太网共享式集线器和交换机的主要差别在哪里？
答：1、从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差别的。首先，从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。 2、从工作方式来看，集线器采用一种“广播”模式，因此很容易产生“广播风暴”，当网络规模较大时性能会受到很大的影响。而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，因此交换机能够在一定程度上隔离冲突域和有效抑制“广播风暴”的产生。
3、从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。
2.10 什么是MAC地址？MAC地址有几种类型？分别用在什么情况下？它们都可能出现在MAC帧的“源地址”字段吗？网卡上的MAC地址属于哪种类型？
答：MAC（Media Access Control, 介质访问控制）地址是识别LAN（局域网）节点的标识。网卡的物理地址通常是由网卡生产厂家写入网卡的EPROM，它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址。
以太网中，MAC地址有三种类型，分别应用于单播、广播和组播； 只有单播MAC地址可以出现在“源地址”字段； 网卡上的MAC地址属于单播MAC地址。
2.11 虚拟局域网技术为用户提供了哪些优势？VLAN有哪几类？在第二层交换机上能否定义基于源IP子网的VLAN？
答：优势：由于VLAN是逻辑上对网络进行划分，组网方案灵活，配置管理简单，降低了管理维护的成本。
VLAN的分类：根据VLAN成员的定义方式分为两类，一类是基于端口的VLAN，一类是基于策略的VLAN（按照某种策略配置的VLAN，其包含的端口是动态加入的；其中又分为基于源MAC地址的VLAN、基于协议的VLAN和基于源IP子网的VLAN）
基于源IP子网的VLAN是根据报文源IP地址及子网掩码来进行划分的，设备从端口接收到报文后，会根据报文的源地址来确定报文所属的VLAN，然后将报文自动划分到指定VLAN中传输。此特性主要用于将指定网段或IP地址发出的报文在指定的VLAN中传送。而二层交换机中每个VLAN对应一个IP网段， VLAN之间是隔离的，所以无法实现基于源IP子网的VLAN。
2.14 简述分组交换与电路交换的特点并作比较。通信子网提供的虚电路服务是否就是电路交换？ 答：（一）电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被被双方独占的物理通路（有通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。 优点： 1，由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。 2，通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。 3，双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。 4，电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。 5，电路交换的交换设备及控制均较简单。
缺点： 1， 电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。 2， 电路交换建立连接后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用率低。 3， 电路交换时，数据直达，不同类型，不同规格，不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。
（二）分组交换：采用存储转发方式，将一个长报文分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源地址，目的地址和编号信息）逐个的发送出去。因此分组交换有以下优缺点。 优点： 1， 分组交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送分组。 2， 由于采用存储转发方式，加之交换结点具有路径选择，当某条传输线路故障时可选择其他传输线路，提高了传输的可靠性。 3， 通信双方不是固定的占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。 4， 加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了传输时间。 5， 分组长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，所以简化了交换结点中存储器的管理。 6， 分组较短，出错几率减少，每次重发的数据量也减少，不仅提高了可靠性，也减少了时延。 缺点： 1， 由于数据进入交换结点后要历经存储转发这一过程，从而引起转发时延（包括接受分组，检验正确性，排队，发送时间等），而且网络的通信量越大造成的时延就越大，实时性较差。 2， 分组交换只适用于数字信号。 3， 分组交换可能出现失序，丢失或重复分组，分组到达目的结点是，哟啊对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。 总之，若传输的数据量很大，而且传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看，分组交换优于电路交换。
在分组交换方式中，通信子网内部的操作也有虚电路和数据报两种方式。在虚电路操作方式中，为了进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间先要建立一条逻辑通路，因为这条逻辑通路不是专用的，所以称之为“虚”电路。故虚电路服务属于分组交换而不是电路交换。
计算机网络基础习题-第三章作业
3.1 网络互联需要解决哪些方面的共同问题？路由器实现的是哪一层互联？
答：进行网络互连时，需要解决共同的问题 有： ①不同的寻址方案； ②不同的最大 分组长度； ③不同的网络接入机制； ④ 不同的超时控制； ⑤不同的差错恢复方法 ； ⑥不同的状态报告方法； ⑦不同的路 由选择技术； ⑧不同的用户接入控制； ⑨不同的服务(面向连接服务和无连接服 务)；⑩不同的管理与控制方式；等等。 ? 路由器实现的是第三层-网络层的互联
3.2 IP地址分为哪几类？分别是如何定义的？如 何识别一个IP地址是属于哪一类？ 答： IP地址分为A,B,C,D,E五类。
IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit；分为4段，每段8位，用十进制数字表示，每段数 字范围为0～255，段与段之间用句点隔开。IP地址有两部分组成，一部分为网络地址，另一 部分为主机地址。
A类IP地址由1字节的网络地址和3个字节主机地 址组成，网络地址的最高位必须是“0”； B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主 机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”；
C类地址是由3个字节的网络地址和1个字节的主 机地址组成，网络地址的最高位必须是“ll0”；
D类地址第一个字节以“lll0”开始，是多点播送 地址，用于多目的地信息的传输和备用。全零（ “0.0.0.0”）地址对应于当前主机，全“1”地址（“255.255.255.255”）是当前子网的广播地址。
E类地址以“llll0”开始，仅作实验和开发用。
显然，根据IP地址的第一字节前四位，按照定义 很容易判断其类别。
3.5 TCP和UDP向应用层提供的服务有何差别？互联网上 的应用绝大部分使用哪一个协议？为什么？
答：TCP提供面向连接的可靠的数据流服务， 而UDP提供无连接的数据报交付服务。 互联网上的应用绝大部分使用TCP协议，例如FTP、
SMTP 、POP3 、TELNET 、SNMP、 HTTP 等都采用
TCP协议，而在网络层，为了实现尽最大努力交付，则以 UDP协议为主。 因为UDP是一个非常简单的协议，没有流量控制机制， 在大型的TCP/IP互联网上运行时会出现各种错误，而互 联网的应用需要提供可靠的数据流服务。
3.7 传输层是如何确定最终目的进程的？为什么要定义熟知端口？
答：传输层的TCP和UDP协议通过端口号来确定最 终目的进程。 只要服务器开机，运行于服务器的服务程序就必须通过端口 来确定最终目的进程，而其他的应用服务仅在客户端运行时 才需要，因此，需要定义一些熟知端口以提高效率。
3.11 在一个园区网中，设有A，B两台主机，其IP地址及子
网掩码分别如下表所示。问：A和B通信时，是否需要IP 路由转发？ A主机 10.2.1.1 10.2.1.1 10.3.1.200 130.113.64.16 201.222.5.64 B主机 10.3.1.200 10.3.1.200 10.3.1.230 130.113.64.200 201.222.5.200 子网掩码 255.0.0.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.0.0 255.255.255.192 IP路由转发 不需要 需要 不需要 不需要 需要 3.12 设有一个如下图所示的大型局域网络，各网段的网络地
址及子网掩码已标在图中。试写出路由器R1和R2的路由表， 要求路由表中应包含以下内容：（目的网络地址，子网掩码， 下一站路由），并尽量使用默认路由简化路由表。默认路由 在“目的网络地址”一项中用“*”代替，直接交付在下一 站路由表项中用“－”表示。
路由器R1的路由表
目的地址 10.0.0. 0 20.0.1.0 *
路由器R2的路由表
目的地址 20.1.0.0 20.2.0.0 20.3.0.0 10.0.0.0 30.0.0.0 40.0.0.0
子网掩码 255.255.0.0 255.255.0.0 255.255.0.0 255.0.0.0 255.0.0.0 255.0.0.0 下一跳 — — — 20.1.0.2 20.2.0.2 20.3.0.2 子网掩码 255.0.0.0 255.255.0.0 0.0.0.0 下一跳 — — 20.0.1.0