24春国家开放大学《计算机网络应用》大作业1-4参考答案.docx
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1、国家开放大学计算机网络应用大作业1-4参考答案大作业11、请参考教材网络工程P11中的拓扑结构,在白纸上画出总线型拓扑结构、星型拓扑结构、环型拓扑结构、树型拓扑结构和网型拓扑结构,并拍照上传。答:2、请参考教材网络工程P15中的数据传输技术相关内容,给出基带传输、频带传输的基本概念。答:数据传输技术是计算机网络中非常重要的一个方面,主要涉及数据的发送和接收方式。在数据传输中,基带传输和频带传输是两种主要的技术。基带传输(Baseband Transmission)是指由数据终端设备(DTE)送出的二进制“1”或“0”的电信号直接送到传输介质上进行传输的方式。这种传输方式中,基带信号未经调制,可
2、以直接进行驱动后传输。基带信号的特点是频谱中含有直流、低频和高频分量,随着频率升高,其幅度相应减小,最后趋于零。基带传输主要用于短距离的数据传输,如近程计算机间的数据通信或局域网中用双绞线或同轴电缆为介质的数据传输。频带传输(Bandwidth Transmission)也称为宽带传输,是指将数字信号调制成模拟信号后再进行发送和传输,到达接收端时再把模拟信号解调成原来的数字信号。这种方式使用模拟信道传输数字信号,可以在一条通信线路上同时传输语音、数据和视频等多种信号。频带传输需要采用调制技术将基带信号转换为适合在信道中传输的频带信号,然后在接收端通过解调技术还原出原始的基带信号。频带传输主要适
3、用于长距离的数据通信,如利用电话网实现全国或全球范围的数据通信。总的来说,基带传输和频带传输各有其优缺点,适用于不同的数据传输场景。基带传输简单易行,适用于短距离、高速率的数据传输;而频带传输则可以充分利用现有通信资源,实现多路复用和远距离传输。3、请参考教材网络工程P33中的OSI参考模型相关内容,并归纳出各层的功能。答:OSI(Open System Interconnect),即开放式系统互连,是ISO组织在1985年研究的网络互连模型。该体系结构标准定义了网络互连的七层框架,这七层从上到下分别为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层以及物理层。各层的功能具体如下:(1)物理
4、层(Physical Layer):这是OSI模型的最底层,负责处理与传输介质(如电缆、光纤等)的物理连接和传输。它定义了电气和物理规范,如电压、电缆规格、接口形状等,以确保设备之间的物理连接。(2)数据链路层(Data Link Layer):位于物理层之上,负责在两个相邻结点间的线路上无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。此外,数据链路层还要负责建立、维持和释放数据链路的连接。(3)网络层(Network Layer):在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。网络层的主要任务是将数据从源端系统路由到目
5、标端系统,确保数据能够正确地从一个网络节点传输到另一个网络节点。(4)传输层(Transport Layer):该层的任务是根据通信子网的特性最佳的利用网络资源,并以可靠和经济的方式,为两个端系统(也就是源站和目的站)的会话层之间,提供建立、维护和取消传输连接的功能,负责可靠地传输数据。(5)会话层(Session Layer):也称为会晤层或对话层,它负责在通信的两个系统之间建立、管理和终止会话。会话层以上的高层次中,数据传送的单位不再另外命名,统称为报文。(6)表示层(Presentation Layer):负责处理在两个通信系统中交换信息的表示方式,包括数据压缩、加密、解密、数据格式的转
6、换等。(7)应用层(Application Layer):这是OSI模型的最顶层,直接为用户提供应用程序或服务。例如,电子邮件、文件传输、网络浏览等都属于应用层的服务。以上就是OSI参考模型的七层架构及各层的主要功能。每一层都为其上一层提供服务,并依赖于其下一层的服务。这种分层的设计使得网络通信变得更加标准化和模块化,也方便了网络设备的研发和升级。大作业21、详读教材网络工程P57页的内容,归纳出令牌环网的工作原理。答:令牌环网工作原理详解(1)令牌传递机制令牌环网(TokenRing)是一种局域网技术,其核心工作原理基于令牌传递机制。在令牌环网中,存在一个特殊的帧称为“令牌帧”,它沿着环网不
7、断循环传输。当一个节点需要发送数据时,必须首先捕获到这个令牌帧。捕获到令牌帧的节点可以获得发送数据的权利,并在发送完数据后将令牌帧传递给下一个节点。如果没有令牌帧,节点则必须等待,直到获得令牌帧才能发送数据。(2)帧传输方式在令牌环网中,数据以帧为单位进行传输。每个帧包含数据、帧头、帧尾等部分,其中帧头包含了目标地址、源地址、帧类型等信息。帧在环网上按照顺时针方向传输,当帧到达目的节点时,目的节点会根据帧头中的地址信息接收帧,并处理数据。(3)访问控制策略令牌环网采用基于令牌的访问控制策略,确保了数据传输的有序性和公平性。由于只有持有令牌帧的节点才能发送数据,因此避免了多个节点同时发送数据导致
8、的冲突。(4)优先级管理令牌环网还支持优先级管理,即可以为不同的数据帧设置不同的优先级。优先级高的帧在环网上的传输速度会更快,从而保证了重要数据的优先传输。(5)令牌回收与处理当节点发送完数据后,会将令牌帧释放到环网上,供其他节点捕获并使用。为了保证令牌帧的稳定循环,网络中还会设置一些监控节点,负责监控令牌帧的状态,并在必要时重新生成或补充令牌帧。(6)环网拓扑结构令牌环网的拓扑结构是一个闭合的环形,所有节点都连接在这个环上。这种拓扑结构保证了数据的连续传输,并且当某个节点或链路出现故障时,数据可以绕过故障点继续传输。(7)错误检测与恢复令牌环网采用了循环冗余校验(CRC)等错误检测机制,确保
9、数据传输的可靠性。一旦检测到错误,节点会丢弃错误的帧,并等待下一个令牌帧进行重传。此外,令牌环网还具有强大的错误恢复能力,当网络中出现故障时,可以迅速切换到备用路径,保证网络的连通性。综上所述,令牌环网通过令牌传递机制、帧传输方式、访问控制策略、优先级管理、令牌回收与处理、环网拓扑结构以及错误检测与恢复等机制,实现了高效、有序、可靠的数据传输。2、详读教材网络工程P59页的内容,归纳出交换机基本工作原理。答:交换机基本工作原理详解(1)数据帧接收和解析交换机工作的首要步骤是接收从端口传入的数据帧。当数据帧到达交换机的一个端口时,交换机将该帧读取到其内部缓存中,并开始解析帧头信息。这通常包括源M
10、AC地址、目的MAC地址以及其他控制信息。(2)转发表更新交换机会检查数据帧的源MAC地址,并在其内部的MAC地址表中查找该地址。如果找到,交换机会更新该地址的对应条目,包括端口信息和老化计时器。如果MAC地址表中没有该地址的条目,交换机会将其添加到表中,并设置适当的端口信息和老化计时器。(3)数据帧转发一旦交换机解析了数据帧的目的MAC地址,并在转发表中找到了相应的条目,它会根据条目中的端口信息将数据帧转发到正确的输出端口。如果没有找到相应的条目,交换机会执行泛洪处理。(4)泛洪处理当交换机在其内部MAC地址表中找不到目的MAC地址的条目时,它会执行泛洪操作。这意味着交换机将数据帧转发到除了
11、接收端口以外的所有其他端口。这确保了数据帧能够到达网络中的所有设备,直到目的设备回应并更新交换机的MAC地址表。(5)MAC地址学习交换机通过动态学习MAC地址来构建和维护其内部的MAC地址表。每当交换机从某个端口接收到一个数据帧,它都会学习源MAC地址并将其与相应的端口关联起来。这种学习过程是通过检查数据帧的源MAC地址并在内部表中添加或更新条目来实现的。(6)已知目标MAC地址转发当交换机在MAC地址表中找到目的MAC地址的条目时,它会根据条目中的端口信息直接将数据帧转发到正确的输出端口,而不需要泛洪。这种直接转发方式大大提高了数据传输的效率和准确性。(7)交换机接口模式交换机接口可以有不
12、同的工作模式,其中最常见的是接入模式(Access)和汇聚模式(Trunk)。在接入模式下,接口只能属于一个VLAN,并且只允许传输该VLAN的数据帧。而在汇聚模式下,接口可以属于多个VLAN,并可以传输多个VLAN的数据帧。这种灵活性使得交换机可以在不同的网络环境中实现更复杂的网络拓扑和配置。综上所述,交换机通过接收和解析数据帧、更新转发表、转发数据帧、执行泛洪处理、学习MAC地址以及根据不同的接口模式进行转发等操作,实现了在局域网内部高效、准确地传输数据的目标。3、详读教材网络工程P61页的内容,归纳出三种以太网交换机的帧转发方式的工作原理和各自的优缺点。答:三种以太网交换机的帧转发方式的
13、工作原理及优缺点(1)直通转发(Cut-ThroughSwitching)工作原理:当交换机接收到帧的前几个字节(通常为6到14字节)时,它会立即检查帧的头部信息,特别是目的MAC地址。如果目标地址在交换机的MAC地址表中,交换机会立即将数据帧转发到相应的端口,而不需要等待整个帧都接收完毕。优点:由于不需要等待整个帧都接收完毕,直通转发的延迟非常小,适用于对延迟敏感的应用。缺点:由于只检查帧的头部信息,直通转发有可能转发一些错误帧,这些错误帧会占用带宽并可能导致网络性能下降。(2)存储转发(Store-and-ForwardSwitching)工作原理:交换机首先完整地接收整个数据帧,然后检查
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