2022年2022年计算机网络技术课后答案 .pdf
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1、第一章计算机网络概论习题参考答案1. 计算机网络可分为哪两大子网?它们各实现什么功能?计算机网络分为资源子网和通信子网。资源子网:负责信息处理(包括提供资源的主机 HOST 和请求资源的终端,它们都是信息传输的源节点或宿节点,有时也通称为端节点) ;通信子网:负责全网中的信息传递(由网络节点和通信链路组成) 。2.计算机网络的发展可划分为哪几个阶段?每个阶段各有什么特点?可分为四个阶段。第一阶段为面向终端的计算机网络,特点是由单个具有自主处理功能的计算机和多个没有自主处理功能的终端组成网络。第二阶段为计算机- 计算机网络,特点是由具有自主处理功能的多个计算机组成独立的网络系统。第三阶段为开放式
2、标准化网络,特点是由多个计算机组成容易实现网络之间互相连接的开放式网络系统。第四阶段为因特网的广泛应用与高速网络技术的发展,特点是网络系统具备高度的可靠性与完善的管理机制,网络覆盖范围广泛。3.早期的计算机网络中,哪些技术对日后的发展产生了深远的影响?早期的 ARPANET、TCP/IP 、PDN 的技术对日后的发展产生了深远的影响。4.简述计算机网络的功能?硬件资源共享:存储器、打印机等;软件资源共享:文件传送,数据库等;用户间信息交换:收发邮件收发消息等信息交换。5. 名词解释:PSE :分组交换设备PAD :分组装拆设备NCC :网络控制中心FEP :前端处理机IMP :接口信息处理机D
3、TE :数据终端设备名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 21 页 - - - - - - - - - DCE :数据电路终接设备PDN :公用数据网OSI :开放系统互连基本参考模型HDLC:高级数据链路控制协议SNA :系统网络结构DNA :数字网络结构WAN:广域网,远程网LAN :局域网SCS :结构化综合布线系统NBS :美国国家标准局ANSI :美国国家标准学会ECMA:欧洲计算机制造商协会IETF :Internet 工程任务组IESG :Inte
4、rnet 工程指导小组ITU:国际电话电报咨询委员会 CCITT , 现已改名为国际电信联盟 ITU。其中 ITU-U是国际电信联盟电信标准化局第二章计算机网络基础知识习题参考答案1.简述模拟数据及数字数据的模拟信号及数字信号表示方法。(1)模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波,可以利用某个参量(幅度,频率,相位)来表示传输数据;数字信号则是一系列离散的电脉冲,可利用某一瞬间状态模拟信号和数字信号可通过参量( 幅度) 来表示:(2)模拟数据和数字数据的表示模拟数据可以直接用对应的随时间变化而连续变化的模拟信号来表示,也可经相应的转换设备转换后用离散的数字信号表示。数字数据可用二进制编码
5、后的离散数字信号表示,也可经转换设备转换后用连续变化的模拟信号表示。2.简述 MODEM和CODEC的作用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 21 页 - - - - - - - - - MODEM将数字数据调制转换为模拟信号,使之在适合于模拟信号的媒体上传输;而在线路的另一端;MODEM再将模拟信号解调还原为原来的数字数据。CODEC编码解码器,将表示声音数据的模拟信号编码转换成二进制流近似表示的数字信号;而在线路的另一端,CODEC将二进制位流解码恢复成原
6、来的模拟数据。3.什么是数据通信?数据通信是一种通过计算机或其它数据装置与通信线路,完成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。4.数据传输速率与信号传输速率的单位各是什么?它们之间有什么关系?(1)数据传输速率(每秒传输二进制信息的位数) ,单位是位/ 秒 bps 或 b/s,计算公式: R=1/Tlog2N(bps) T为一个数字脉冲信号的宽度( 全宽码) 或重复周期(归零码)单位为秒;N为一个码元(一个数字脉冲称为码元)所取的离散值个数。通常 N=2K ,K为二进制信息的位数,K=log2N 。N=2 时,R=1/T ,表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。(2)信号传输速率(
7、单位时间内通过信道传输的码元数) ,单位是波特 Baud。计算公式: B=1/T (Baud) T为信号码元的宽度,单位为秒(3)对应关系式:R=B log2N (bps) 或B=R/log2N (Baud) 5. 数据传输速率与信道容量的单位各是什么?它们之间有什么关系?信道传输速率和信道容量的单位都是位/秒 bps 或 b/s。信道容量表示一个信道的最大数据传输速率区别:信道容量表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限,而数据传输速率是实际的数据传输速率。6.对于带宽为6MHz 的信道, 若用4种不同的状态来表示数据, 在不考虑热噪声的情况下, 该信道的最大数据传输速率是多少?
8、离散的信道容量:奈奎斯特(Nyquist) 无噪声下的码元速率极限值 B与信道带宽 H的关系: B=2H (Baud) 奈奎斯特公式- 无噪信道传输能力公式:C=2 H log2N (bps) H为信道的带宽,即信道传输上、下限频率的差值,单位为 Hz ;N为一个码元所取的离散值个数。 解:H=6M N=4 所以C=2 H log2N =26m log24 =24Mbps 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 21 页 - - - - - - - - - 7.
9、信道带宽为3KHz ,信噪比为30db ,则每秒能发送的比特数不会超过多少?连续的信道容量:香农公式- 带噪信道容量公式 C=H log2(1+S/N) (bps) S为信号功率,N为噪声功率,S/N为信噪比,通常把信噪比表示成10 lg(S/N) 分贝(dB)。 10 lg(S/N)=30 lg(S/N)=3 S/N=1030/10=1000 H=3k C= Hlog2(1+S/N)=3klog2(1+1000) =3klog2 (1001) 3k10=30k ,得每秒发送的位数不超过30K 。8.采用8种相位、 每种相位各有两种幅度的 PAM 调制方法, 问在1200Baud 的信号传输速
10、率下能达到的数据传输速率为多少?N=8 2=16 , 2H=B=1200 , C=2H log2N=1200 log216=4800bps 。9.采用每种相位各有两种幅度的 PAM 调制方法,在带宽为8KHz 的无噪信道上传输数字信号,若要达到64Kbps 的数据速率,问至少要多少种不同的相位? C=64K ,H=8K ,C=2 H log2N, log2N=C/2H=64K/16K=4, N=16,至少要有8种不同的相位。10.简述异步传输方式与同步传输方式的区别。P22 、P27 异步传输以字符为传输单位,一次只传输一个字符(由5-8位数据组成) 。每个字符有1个起始位和1至2个停止位保证
11、字符的同步,字符内以约定频率保证位同步,字符之间异步,可有任意的空闲位。同步传输以数据块的帧为传输单位,每帧以特殊的同步字符或位模式作帧头帧尾标志,保证帧同步,帧内用外加的同步信号或用从数据信号中提取的同步信号保证位同步。11.数据速率为1200bps ,采用无校验、1位停止位的异步传输,问1分钟内最多能传输多少个汉字(双字节)?因为每秒传输1200 位,每传送1字节需10位,所以每分钟最多能传送的汉字为1200 60/20=3600 12.分别用标准曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码画出1011001 的波形图。曼彻斯特编码,每一位的中间有一跳变,位中间的跳变既作时钟信号,又作数据信号;从高到低
12、跳变表示1 , 从低到高跳变表示0。差分曼彻斯特编码, 每位中间的跳变仅提供时钟定时, 而用每位开始时有无跳变表示0或1, 有跳变为0, 无跳变为1。注:由于不会画图,只能参考课本图片,以参考编码画法,请谅解。13.采用曼彻斯特编码的10Mbps 局域网的波特率是多少?因为曼彻斯特编码每码元传送1/2位,所以 R=B 1/2, 2R=B , B=20M 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 21 页 - - - - - - - - - 14.简述异步传输方式的字
13、符格式,并说明各部分的作用。异步传输方式中, 每字符以1位逻辑0为起始, 以1或2位逻辑1为终止, 凡从终止位或任意空闲位的1转为0确定为字符的开始,按约定的频率确定约定的5至8位的数据位,如果有约定的1位校验位则按约定的算法作差错检测。参考:群同步传输每个字符由四部组成1)1位起始位,以逻辑0 表示;2)58位数据位,即要传输的字符内容;3)1位奇偶校验位,用于检错;4)12位停止位,以逻辑1表示, 用作字符间的间隔。15.信源以字节(8比特)为单位传输数据,若数据速率为 B (bps ) ,对下列两种情况分别计算有效数据传输速率:(1)异步串行传输,不用校验位、使用1位停止位因为每8位字节
14、要额外附加2位,所以有效数据传输速率最大可达 B 8/10=0.8B (2)同步串行传输,每帧包含48位控制位和4096 位数据位有效数据传输速率为 B4096/(48+4096)=B 4096/4144 0.988B 16.在相同数据速率下,分别采用异步协议和同步协议传输大批量数据,问两者的传输效率之比约为百分之几?分析:异步协议的有效数据传输效率为8位数据位/10位总数据位=8/10;同步协议的有效数据传输效率为有效数据位(可达几千位)/(有效数据位+帧头帧尾及其他相关控制位,数值很小)=1/1(约数) ;异步协议和同步协议的有效数据传输效率的百分比=(8/10)/1100%=80% 答:
15、在相同数据速率下,异步协议和同步协议的有效数据传输效率的百分比为80% 17.对于带宽为4KHz 的语音信号,采用量化级别为128 的 PCM 方法编码,问所产生的二进制位起码要用多大传输速率的信道才能传输?分析: 由采样定理:Fs 2Bs, 其中 Fs为采样频率, 2Bs为原始信号带宽(与H相同) ,信道容量 C=Fs log2N 2Bs log2N ;因为 H=4KHz,N=128 ,所以由奈奎斯特公式得 C=2 4Klog2128=56Kbps 答:起码要用56Kbps 传输速率的信道才能传输所产生的二进制位18.简述FDM 、TDM 、WDM的实现原理。FDM(频分多路复用)是在物理信
16、道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下,将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道,每个子信道传输一路信号的频分多路复用技术。多路原始信号在频分复用前,先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上,使信号的带宽不相互重叠,可通过采用不同的载波频率进行调制来实现,为了防止相互干扰,使用保护带来隔离每一个通道,保护带是一些不使用的频谱区。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 21 页 - - - - - - -
17、- - TDM(时分多路复用)是若介质能达到的位传输速率超过传输数据所需要的数据传输速率时,将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用的时分多路复用技术。每一时间片由复用的一个信号占用,利用每个信号在时间上的交叉,就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。WDM(波分多路复用)是指在一根光纤中传输多种不同波长的光信号,由于波长不同,所以各路光信号互不干扰,最后再用波长解复用器将各路波长分解出来的波分多路复用技术。根据每一信道光波的频率(或波长)不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道,把光波作为信号的载波,在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送入
18、一根光纤进行传输,在接收端,再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。19.分别计算 T1载波和 E1 载波的编码效率和开销率分析:Bell 系统的 T1 载波利用脉码调制 PCM 和时分多路复用 TDM 技术,使24路采用声音信号复用一个通道,帧结构中24路信道各自轮流将编码后的8位数字信号(7+1 )组成帧,其中7位是编码的数据,第8位是控制信号。每帧除了248=192位之外,另加一位帧同步位。这样,一帧(824+1 )中就包含有193位,每一帧用125s 时间传送,因此T1系统的数据传输速率为1.544Mbps 。ITU建议了一种2.048Mbps 速率
19、的 PCM 载波标准,称为E1载波(欧洲标准) 。它的每一帧开始处有8位作同步用,中间有8位用作信令,再组织30路8位数据,全帧含256位,每一帧也用125s 传送,可计算出数据传输速率为256 位/125s=2.048Mbps T1 载波的编码效率=724/(824+1 )=168/193 0.87,式中:724是编码数据位所占总的信道数824+1 是单帧所占位;开销率=(124+1 )/193=25/193 0.13,式中:124+1 是控制信号位所占,即开销。E1 载波的编码效率=830/(8+8+8 30)=240/256 0.94,式中:830是30路8位数据位,8+8+8 30是单
20、帧所占位;开销率=(8+8)/256=16/256 0.06,式中:8+8 是8位同步位,8位作信令所占,即开销。20.若要采用两种物理状态传输的50Kbps 信道上传输1.544Mbps 的T1载波,问信道的信噪比至少要多少?因为 N=2 ,C=50K,C=2Hlog2N,所以 H=C/2=25K 。因为 C=1.544M ,H=25K ,C=H log2(1+S/N ) ,所以 log2 (1+S/N )=C/H=1544/25=61.76, 1+S/N261, S/N=261-1 261,10log1026110log10260=10 log102610=10 log1010246 10
21、log101018=180 分贝21.试比较电路交换、报文交换、虚电路分组交换及数据分组交换方式的特点:电路交换:在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。在线路释放之前,该通路由一对用户完全占用。对于猝发式的通信,电路交换效率不高。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 21 页 - - - - - - - - - 报文交换:报文从源点传送到目的地采用“存储转发”的方式,在传送报文时,一个时刻仅占用一段通道。在交换节点中需要缓冲存储,报文需要排队,故报文交换不
22、能满足实时通信的要求。分组交换分为:数据报分组交换和虚电路分组交换,分组交换技术是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。分组交换,交换方式和报文交换方式类似,但报文被分成分组传送,并规定了最大的分组长度。在数据报分组交换中,目的地需要重新组装报文;在虚电路分组交换中,数据传送之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路。22.对于交换网定义如下参数: N 两个给定站点间转接的节点数; L报文长度( 比特); B 链路上的数据传输速率(bps); P 每个分组的长度(比特); H 每个分组的开销(比特); S 电路交换或虚电路分组交换的呼叫建立时间(秒); D 每个转接点的转接延迟时间(秒) 。假设不需要确
23、认,请分别计算电路交换、报文交换、虚电路分组交换和数据报分组交换的端到端延迟时间。电路交换 T=S+L/B 报文交换 T=L/B+N D 虚电路分组交换 T=S+ND+(P+H )/B 数据分组交换 T=ND+ (P+H )/B 23.比较ARQ 和FEC方法的工作原理, 说明它们的不同之处。ARQ 自动请求重发的工作原理:接收端检测出有差错时,就设法通知发送方重发,直到正确的码字收到为止。FEC 前向纠错的工作原理:接收端不但能发现差错,而且能确定二进制码元发生错误的位置,从而加以纠正。ARQ 只使用检错码,但必须是双向信道才可能将差错信息反馈至发送端。同时,发送方要设置数据缓冲区,用以存放
24、已发出去的数据,以便知道出差错后可以调出数据缓冲区的内容重新发送。FEC 必须用纠错码,但它可以不需要反向信道来传道请求重发的信息,发送端也不需要存放以备重发的数据缓冲区。24.已知生成多项式为:X4+X3+X2+1, 求信息位1010101 的 CRC 码。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 21 页 - - - - - - - - - 信息位:K(X)=X6+X4+X2+1=1010101 G(X)=X4+X3+X2+1=11101 R(X)=X4 K(X
25、)/ G(X)=10101010000/11101=1001 10101011001 25.若海明码的监督关系式为: S0=a0+a3+a4+a5 S1=a1+a4+a5+a6 S2=a2+a3+a5+a6 接收端收到的码字为:a6a5a4a3a2a1a0=1010100,问在最多一位错的情况下发送端发送的信息位是什么? 根据监督关系式,得错码位置表: s2s1s0 000 001 010 100 011 101 110 111 错位 无错 a0 a1 a2 a4 a3 a6 a5 根据收到码字 1010100计算各校正因子:s0=0+0+1+0=1 s1=0+1+0+1=0 s2=1+0+0
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