《计算机网络》谢希仁第六版课后习题答案 .doc

计算机网络课后习题答案第一章 概述1-1计算机网络向用户可以提供哪些服务？ 答：计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，连通性和共享。1-2试简述分组交换的特点答：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。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。1-3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。答：（1）电路交换 电路交换就是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。它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，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缺点。电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。（2）报文交换 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。报文交换的优点是中继电路利用率高，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。但它的缺点也是显而易见的。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。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 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。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。1-4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：因特网缩短了人际交往的时间和空间，改变了人们的生活、工作、学习和交往方式，是世界发生了极大的变化。1-5因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段最主要的特点。答：第一阶段是从单个网络ARPANRET向互联网发展的过程。最初的分组交换网ARPANET只是一个单个的分组交换网，所有要连接在ARPANET上的主机都直接与就近的结点交换机相连。而后发展为所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互联网相互通信。第二阶段是1985-1993年，特点是建成了三级结构的因特网第三阶段是1993年至今，特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。1-6简述因特网标准制定的几个阶段。答：制定英特网的正式标准要经过一下的四个阶段RFC 2026：(1)因特网草案（Internet Draft）。(2)建议标准（Proposed Standard）。(3)草案标准（Draft Standard）。(4)因特网标准（Internet Standard）。1-7小写和大些开头的英文名字internet和Internet在意思上有何重要区别？答：以小写字母i开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互联而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。以大写字母I开始的Internet（因特网）则是一个专有名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。1-8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：1、按网络覆盖的地理范围分类：（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、按传榆介质分类： （1）、有线网：采用同轴电缆、双绞线，甚至利用又线电视电视电缆来连接的计算机网络，又线网通过"载波"空间进行传输信息，需要用导线来实现。（2）、无线网：用空气做传输介质，用电磁波作为载体来传播数据。无线网包括：无线电话、语音广播网、无线电视网、微波通信网、卫星通信网。3、按网络的拓扑结构分类：（1）、星型网络：各站点通过点到点的链路与中心相连，特点是很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但一旦中心节点有故障会引起整个网络瘫痪。 （2）、总线型网络：网络中所有的站点共享一条数据通道，总线型网络安装简单方便，需要铺设的电线最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络，但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网络容易。（3）、树型网络：是上述两种网的综合。（4）、环型网络：环型网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，增加新的站点较困难。（5）、网状型网络：网状型网络是以上述各种拓扑网络为基础的综合应用。4、按通信方式分类：（1）、点对点传输网络：数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输，在一对机器之间通过多条路径连接而成，大的网络大多采用这种方式。（2）、广播式传输网络：数据在共用通信介质线路中传输，由网络上的所有机器共享一条通信信道，适用于地理范围小的小网或保密要求不高的网络。5、按网络使用的目的分类：（1）、共享资源网：使用者可共享网络中的各种资源。（2）、数据处理网：用于处理数据的网络。（3）、数据传输网：用来收集、交换、传输数据的网络。6、按服务方式分类：（1）、客户机/服务器(CS)模式：CS计算的模式的结构是分散、多层次和具有图形用户接口的PC机作为客户机，不同的操作系统或不同的网络操作系统对应不同的语言和开发工具，其工作特点是文件从服务器被下载到工作站上，然后在工作站上进行处理，而基于主机的大型机工作特点是所有处理都发生在主机上。（2）、浏览器/服务器(BS)模式：主要特点是它与软硬件平台的无关性，把应用逻辑和业务处理规则放在服务器一侧。（3）、对等网或称为对等式的网络：对等网可以不要求具备文件服务器，特别是应用在一组面向用户的PC机，每台客户机都可以与其他每台客户机实现"平等"对话操作，共享彼此的信息资源和硬件资源，组网的计算机一般类型相同，甚至操作系统也相同，这种网络方式灵活方便，但是较难实现集中管理与控制，安全性也低。7、按企业和公司管理分类：（1）、内部网：一般指企业内部网，自成一体形成一个独立的网络。（2）、内联网：一般指经改造的或新建的企业内部网，采用通用的TCPIP作为通信协议，一般具备自己的WWW服务器和安全防护系统，为企业内部服务，不和因特网直接进行连接。（3）、外联网：采用因特网技术，有自己的WWW服务器，但不一定与因特网直接进行连接的网络，同时必须建立防火墙把内联网与因特网隔离开，以确保企业内部信息的安全。 （4）、因特网：因特网是目前最流行的一种国际互联网，在全世界范围内得到应用，结合多媒体的"声、图、文"表现能力，不仅能处理一般数据和文本，而且也能处理语音、声响、静止图象、电视图象、动画和三维图形等。1-9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：主干网的特点：设施共享；高度综合集成，可应付高密度的业务需求量；工作在可控环境；使用率高；技术演进迅速，以软件为主；成本逐渐下降。本地接入网特点：设施专用，且分散独立；接入业务种类多，业务量密度低；线路施工难度大，设备运行环境恶劣；使用率低；技术演进迟缓，以硬件为主；网径大小不一，成本与用户有关。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），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b（bit/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？答：对电路交换，当t=s时，链路建立；当t=s+x/b，发送完最后一bit；当t=s+x/b+kd，所有的信息到达目的地。对分组交换，当t=x/b， 发送完最后一bit；为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，每次转发的时间为p/b，所以总的延迟= x/C+(k-1)p/b+kd所以当分组交换的时延小于电路交换x/b+(k-1)p/b+kds+x/b+kd时， (k-1)p/Cs由上式可知，当k和b一定时，p越小，分组交换的时延越小，即需要传送少量数据时（即p<<x），分组交换的时延较小。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（bit/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？答：分组个数x/p，传输的总比特数：(p+h)x/p源发送时延：(p+h)x/pb最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：(k-1)(p+h)/b总发送时延D=源发送时延+中间发送时延D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b令其对p的导数等于0，求极值p=hx/(k-1)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？他们的工作方式各有什么特点？答：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。 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）。 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）即Client/Server方式 ，对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式 客户(client)和服务器(server)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。 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。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(router)。路由器是实现分组交换(packet switching)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。路由器是实现分组交换(packet switching)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1-13 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？答：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。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。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。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。1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？答：1.速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。速率往往是指额定速率或标称速率。2.带宽“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 3.吞吐量吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 4.时延 传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。 5.时延带宽积6.往返时间RTT 7.利用率1-15 假定网络的利用率到达了90%。试估算已选现在的网络时延是他的最小值的多少倍？答：D0表示网络空闲时的时延，D表示当前网络的时延。U为利用率 则： D=D0/(1-U) 即 D=10 D0 。1-16计算机通信网有哪些非性能特征？计算机通信网性能指标与非性能特征有什么区别？答：计算机通信网非性能特征有：费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。计算机通信网性能指标有：速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率。性能指标指的是与通信网络本身性能相关的指数，而非性能特征与其本身无直接关系。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2.3×108 。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，传播距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。 （2） 数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s，传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。 答：（1）：发送延迟=107/（100×1000）=100s 传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms （2）：发送延迟=103/（109）=10-6s=1us 传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms1-18 、假设信号在媒体上的传播速率为2.3×108m/s。媒体长度l分别为：(1) 10cm(网卡)(2) 100m(局域网)(3) 100km(城域网)(4) 5000km(广域网)试计算当数据率为Mb/s1和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。 答：传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率 时延带宽积=传播时延*带宽 （1）0.1m/2.3/108×1×108b/s=0.000435bit （2）100m/2.3/108×1×108b/s=0.435bit （3）100000/2.3/108×1×108=435bit （4）5×106/2.3/108×1×108=21739bit1-19、长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，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18字节。试求数据的传输效率。 若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？ 答：数据长度为100字节时 传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3% 数据长度为1000字节时， 传输效率=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：网络体系结构采用分层的结构，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。日常生活中，比如，甲、乙两地两人a、b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，如下图所示虽然两个用户、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再一个子系统内，而且它们之间的关系是服务与被服务的关系。 1-21 协议与服务有何区别？有何关系？答：协议是水平的，服务是垂直的。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。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。1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？答：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。一个网络协议要由以下三个要素组成：（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。对于非常复杂的计算机网络协议，其结构最好采用层次式的。1-23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到？答：因为网络协议如果不全面考虑不利情况，当情况发生变化时，协议就会保持理想状况，一直等下去！就如同两个朋友在电话中约会好，下午3点在公园见面，并且约定不见不撒。这个协议就是很不科学的，因为任何一方如果有耽搁了而来不了，就无法通知对方，而另一方就必须一直等下去！所以看一个计算机网络是否正确，不能只看在正常情况下是否正确，而且还必须非常仔细的检查协议能否应付各种异常情况。1-24试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。答：所谓五层协议的网络体系结构是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。五层协议的体系结构见图1-1所示。 图1-1五层协议的体系结构各层的主要功能：（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（user agent),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。只是best-effort delivery.(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（frame)，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。物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，接收端如何识别出这是“1”而不是“0”。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接。1-25试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。答:“透明”是指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。书上举例如:你看不见在你面前有100%透明的玻璃的存在。1-26试解释下列名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。答：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。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。对等层：在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层。协议数据单元：对等层实体进行信息交换的数据单位。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。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。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。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。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。1-27 试解释everything over IP和IP over everything的含义。答：everything over IP：即IP为王，未来网络将由IP一统天下。未来的通信网既已肯定以数据信息业务为重心，并普遍使用互联网规约IP，那么网上信息业务宜一律使用IP，即所谓everything over IP。IP over everything：在现在的电通信网过渡到光通信网的过程中，IP、ATM、WDM会配合使用，渐渐过渡，既是IP over everything。第二章 物理层2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？ （1）物理层要解决的主要问题： .物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本曾的协议与服务。 .给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。（2）物理层的主要特点：.由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备锁采用。加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套心的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。.由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。2-02 规程与协议有什么区别？答：在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程”（procedure），后来具有体系结构的计算机网络开始使用“协议”（protocol）这一名词，以前的“规程”其实就是“协议”，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程”。2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。答：一个数据通信系统可划分为三大部分：源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。源系统一般包括以下两个部分：源点：源点设备产生要传输的数据。例如正文输入到PC机，产生输出的数字比特流。发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。例如，调制解调器将PC机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。2-04 试解释以下名词：数据、信号、模拟数据、模拟信号、基带信号、带通信号、数字数据、数字信号、码元、单工通信、半双工通信、全双工通信、串行传输、并行传输。答：数据：是运送信息的实体。信号：则是数据的电气的或电磁的表现。模拟数据：运送信息的模拟信号。模拟信号：连续变化的信号。基带信号：来自信源的信号。带通信号：经过载波调制后的信号。数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。数字数据：取值为不连续数值的数据。码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号（即基本频带信号）来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。带通信号把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。2-05物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？答：（1）机械特性：指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。（4）规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。2-06 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/秒”和“码元/秒”有何区别？答：限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：（1）在任何信道中，码元传输速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码元间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。（2）由于噪声会使接收端对码元的判决产生错误（1判决为0或0判决为1）。所以信噪比要限制在一定范围内。由香农公式可知，信息传输速率由上限。信噪比越大，量化性能越好；均匀量化的输出信噪比随量化电平数的增加而提高；非均匀量化的信号量噪比，例如PCM随编码位数N指数规律增长，DPCM与频率有关等。但实际信噪比不能任意提高，都有一定限制。例如增加电平数会导致接收机的成本提高，制作工艺复杂等。香农公式的意义在于：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种方法来实现无差错的传输。比特/秒是指信息传输速率，每秒钟传送的信息量；码元/秒是码元传输速率，每秒钟传送的码元个数。两者在二进制时相等。在多进制时，信息传输速率要乘以log以2为底的进制数等于码元传输速率2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为2000码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）？ 答：80000 b/s2-08 假定要用3kHz贷款的电话信道传送64kb/s的数据（无差错传输），试问这个信道应该具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示），这个结果说明什么问题？答：S/N=64.2dB 是个信噪比很高的信道2-09 用香农公式计算一下：假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%。问信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍，问最大信息传输速率能否再增加20%？答：奈氏准则：每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒2个码元。香农公式则表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。根据香农公式，计算信道的极限信息传输速率C为：C=log2(1+S/N）b/s;根据公式，可以计算出，信噪比S/N应增大到100倍。如果在此基础上将信噪比S/N再增大10倍，最大信息速率只能再增加18.5%左右。2-10 常用的传输媒体有哪几种？各有何特点？答：常见的传输媒体有以下几种1.双绞线双绞线分屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。由两根相互绝缘的导线组成。可以传输模拟信号，也可以传输数字信号，有效带宽达250kHz，通常距离一般为几道十几公里。导线越粗其通信距离越远。在数字传输时，若传输速率为每秒几兆比特，则传输距离可达几公里。一般用作电话线传输声音信号。虽然双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高，但因为其价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。2.同轴电缆同轴电缆分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有绝缘的实心导线外，再套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。由于其高带宽（高达300400Hz）、低误码率、性能价格比高，所以用作LAN中。同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不同而不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上。3.光导纤维光导纤维以光纤维载体，利用光的全反向原理传播光信号。其优点是直径小、质量轻：传播频带款、通信容量大：抗雷电和电磁干扰性能好，五串音干扰、保密性好、误码率低。但光电接口的价格较昂贵。光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。4.无线电微波通信无线电微波通信分为地面微波接力通信和卫星通信。其主要优点是频率高、频带范围宽、通信信道的容量大；信号所受工业干扰较小、传播质量高、通信比较稳定；不受地理环境的影响，建设投资少、见效快。缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离受到限制，一般只有50km，隐蔽性和保密性较差；卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信距离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。2-11 假定有一种双绞线衰减是0.7db/km,若容许有20db的衰减,试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？如果要使这种双绞线的工作距离增大到100公里，问应该使衰减降低到多少？答：在此频率下可的传输距离=20/0.728.57（km）。 工作距离增大到100公里，衰减应该为20/100=0.2db/m2-12试计算工作在1200nm到1400nm以及1400到1600之间（波长）的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2x10。答：2x10/1200 x 10-2x10/1400 x 10=2.381 x 10= 23.8THZ2x10/1400 x 10-2x10/1600 x 10=1.786 x 10= 17.86THZ2-13 为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？ 答：信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上,以共享信道资源。在一条传输介质上传输多个信号,提高线路的利用率，降低网络的成本。这种共享技术就是多路复用技术。频分复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。时分复用（TDM，Time Division Multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用，如SDH，ATM，IP和HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。2-14 试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48答：FDM(frequency division multiplexing)频分复用，同一时间同时发送多路信号。所有的用户可以在同样的时间占用不同的带宽资源。TDM(Time Division Multiplexing)时分复用，将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流地给多个用户使用，每一个时间片由复用的一个用户占用，所有用户在不同时间占用同样的频率宽度。STDM(Statistic Time Division Multiplexing)统计时分复用，一种改进的时分复用。不像时分复用那样采取固定方式分配时隙，而是按需动态地分配时时隙。WDM(Wave Division Multiplexing)波分复用，在光信道上采用的一种频分多路敷衍的变种，即光的频分复用。不同光纤上的光波信号（常常是两种光波信号）复用到一根长距离传输的光纤上的复用方式。DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)密集波分复用，使用可见光频谱的宽带特征在单个光纤上同时传输多种光波信号的技术。DWDM可以利用一根光纤同时传输多个波长，多路高速信号可以在光纤介质中同时传输，每路信号占用不同波长。CDMA(Code Wave Division Multiplexing)码分多址，是采用扩频的码分多址技术。用户可以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道。SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网，是以分级速率从155Mb/s到2.5Gb/s的光纤数字化传输的美国标准，它支持多媒体多路复用，允许声音、视频和数据格式与不同的传输协议一起在一条光纤线路上传输。SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列指国际标准同步数字系列。SDH简化了复用和分用技术，需要时可直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下电路方便。STM-1(Synchr