A. 計算機網路 第五版 答案
第一章 概述
傳播時延＝信道長度/電磁波在信道上的傳播速度
發送時延＝數據塊長度/信道帶寬
總時延＝傳播時延＋發送時延＋排隊時延
101 計算機網路的發展可劃分為幾個階段？每個階段各有何特點？
102 試簡述分組交換的要點。
103 試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優缺點。
104 為什麼說網際網路是自印刷術以來人類通信方面最大的變革？
105 試討論在廣播式網路中對網路層的處理方法。討論是否需要這一層？
106 計算機網路可從哪幾個方面進行分類？
107 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x（bit）。從源站到目的站共經過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d（s），數據率為b（b/s）。在電路交換時電路的建立時間為S（s）。在分組交換時分組長度為p（bit），且各結點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要小？
108 在上題的分組交換網中，設報文長度和分組長度分別為x 和（p+h）（bit），其中p為分組的數據部分的長度，而此為每個分組所帶的控制信息固定長度，與p的大小無關。通信的兩端共經過k段鏈路。鏈路的數據率為b（b/s），但傳播時延和結點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小，問分組的數據部分長度P應取為多大？
109 計算機網路中的主幹網和本地接入同各有何特點？
110 試計算以下兩種情況的發送時延和傳播時延：（1）數據長度為107bit，數據發送速率為100kb/s，收發
111 計算機網路由哪幾部分組成？
101 計算機網路的發展可劃分為幾個階段？每個階段各有何特點？
答：計算機網路的發展可分為以下四個階段。
（1）面向終端的計算機通信網：其特點是計算機是網路的中心和控制者，終端圍繞中心
計算機分布在各處，呈分層星型結構，各終端通過通信線路共享主機的硬體和軟體資源，計
算機的主要任務還是進行批處理，在20 世紀60 年代出現分時系統後，則具有互動式處理和
成批處理能力。
（2）分組交換網：分組交換網由通信子網和資源子網組成，以通信子網為中心，不僅共
享通信子網的資源，還可共享資源子網的硬體和軟體資源。網路的共享採用排隊方式，即由
結點的分組交換機負責分組的存儲轉發和路由選擇，給兩個進行通信的用戶斷續（或動態）
分配傳輸帶寬，這樣就可以大大提高通信線路的利用率，非常適合突發式的計算機數據。
（3）形成計算機網路體系結構：為了使不同體系結構的計算機網路都能互聯，國際標准
化組織ISO提出了一個能使各種計算機在世界范圍內互聯成網的標准框架—開放系統互連基
本參考模型OSI.。這樣，只要遵循OSI標准，一個系統就可以和位於世界上任何地方的、也
遵循同一標準的其他任何系統進行通信。
（4）高速計算機網路：其特點是採用高速網路技術，綜合業務數字網的實現，多媒體和
智能型網路的興起。
102 試簡述分組交換的要點。
答：分組交換實質上是在「存儲——轉發」基礎上發展起來的。它兼有電路交換和報文交
換的優點。在分組交換網路中，數據按一定長度分割為許多小段的數據——分組。以短的分
組形式傳送。分組交換在線路上採用動態復用技術。每個分組標識後，在一條物理線路上采
用動態復用的技術，同時傳送多個數據分組。在路徑上的每個結點，把來自用戶發端的數據
暫存在交換機的存儲器內，接著在網內轉發。到達接收端，再去掉分組頭將各數據欄位按順
序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，
交互性好。
分組交換網的主要優點是：
① 高效。在分組傳輸的過程中動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段佔有。
② 靈活。每個結點均有智能，為每一個分組獨立地選擇轉發的路由。
③ 迅速。以分組作為傳送單位，通信之前可以不先建立連接就能發送分組；網路使用高
速鏈路。
④ 可靠。完善的網路協議；分布式多路由的通信子網。
103 試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優缺點。
答：（1）電路交換電路交換就是計算機終端之間通信時，一方發起呼叫，獨佔一條物理
線路。當交換機完成接續，對方收到發起端的信號，雙方即可進行通信。在整個通信過程中
雙方一直佔用該電路。它的特點是實時性強，時延小，交換設備成本較低。但同時也帶來線
路利用率低，電路接續時間長，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點。電路
交換比較適用於信息量大、長報文，經常使用的固定用戶之間的通信。
（2）報文交換將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中。當所需要的輸出電路空閑時，
再將該報文發向接收交換機或終端，它以「存儲——轉發」方式在網內傳輸數據。報文交換的
優點是中繼電路利用率高，可以多個用戶同時在一條線路上傳送，可實現不同速率、不同規
程的終端間互通。但它的缺點也是顯而易見的。以報文為單位進行存儲轉發，網路傳輸時延
大，且佔用大量的交換機內存和外存，不能滿足對實時性要求高的用戶。報文交換適用於傳
輸的報文較短、實時性要求較低的網路用戶之間的通信，如公用電報網。
（3）分組交換分組交換實質上是在「存儲——轉發」基礎上發展起來的。它兼有電路交
換和報文交換的優點。分組交換在線路上採用動態復用技術傳送按一定長度分割為許多小段
的數據——分組。每個分組標識後，在一條物理線路上採用動態復用的技術，同時傳送多個
數據分組。把來自用戶發端的數據暫存在交換機的存儲器內，接著在網內轉發。到達接收端，
再去掉分組頭將各數據欄位按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用
率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。
104 為什麼說網際網路是自印刷術以來人類通信方面最大的變革？
105 試討論在廣播式網路中對網路層的處理方法。討論是否需要這一層？
答：廣播式網路是屬於共享廣播信道，不存在路由選擇問題，可以不要網路層，但從OSI
的觀點，網路設備應連接到網路層的服務訪問點，因此將服務訪問點設置在高層協議與數據
鏈路層中邏輯鏈路子層的交界面上，IEEE 802 標准就是這樣處理的。
106 計算機網路可從哪幾個方面進行分類？
答：從網路的交換功能進行分類：電路交換、報文交換、分組交換和混合交換；從網路的拓撲結構進行分類：集中式網路、分散式網路和分布式網路；從網路的作用范圍進行分類：廣域網WAN、區域網LAN、城域網MAN；從網路的使用范圍進行分類：公用網和專用網。
107 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x（bit）。從源站到目的站共經過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d（s），數據率為b（b/s）。在電路交換時電路的建立時間為S（s）。在分組交換時分組長度為p（bit），且各結點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要小？
答：對於電路交換，t=s時電路建立起來；t=s+x/b 時報文的最後1 位發送完畢；t=s+x/b+kd時報文到達目的地。而對於分組交換，最後1位在t=x/b時發送完畢。為到達最終目的地，最後1個分組必須被中間的路由器重發k1 次，每次重發花時間p/b（一個分組的所有比特都接收齊了，才能開始重發，因此最後1位在每個中間結點的停滯時間為最後一個分組的發送時間），所以總的延遲為
所以：
108在上題的分組交換網中，設報文長度和分組長度分別為x 和（p+h）（bit），其中p為分組的數據部分的長度，而此為每個分組所帶的控制信息固定長度，與p的大小無關。通信的兩端共經過k段鏈路。鏈路的數據率為b（b/s），但傳播時延和結點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小，問分組的數據部分長度P應取為多大？
答：所需要的分組總數是x /p ，因此總的數據加上頭信息交通量為（p+h）x/p 位。源端發送這些位需要時間為： 中間的路由器重傳最後一個分組所花的總時間為（k1）（p+h）/b因此我們得到的總的延遲為對該函數求p的導數，得到 令 ？得到 ？因為p＞0，所以 故 時能使總的延遲最小。
109 計算機網路中的主幹網和本地接入同各有何特點？
答：主幹網路一般是分布式的，具有分布式網路的特點：其中任何一個結點都至少和其它兩個結點直接相連；本地接入網一般是集中式的，具有集中式網路的特點：所有的信息流必須經過中央處理設備（交換結點），鏈路從中央交換結點向外輻射。
110 試計算以下兩種情況的發送時延和傳播時延：（1）數據長度為107bit，數據發送速率為100kb/s，收發兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為2×108m/s。 解：發送時延＝ 107bit/100kbit/s =100s
傳播時延＝ 1000km/2×108m/s =5×103s
（2）數據長度為103bit，數據發送速率為1Gb/s。收發兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為2×108 m/s。
解：發送時延＝103bit/1×109bit/s =1×106s
傳播時延＝ 1000km/2×108m/s =5×103s
111 計算機網路由哪幾部分組成？
答：一個計算機網路應當有三個主要的組成部分：
（1）若干主機，它們向用戶提供服務；
（2）一個通信子網，它由一些專用的結點交換機和連接這些結點的通信鏈路所組成的； （3）一系列協議，這些協議為主機之間或主機和子網之間的通信而用的。
B. 謝希仁計算機網路答案
答：a=τ/T0=τC/L=100÷（2×108）×1×109/L=500/L，信道最大利用率Smax =1/（1+4.44a），最大吞吐量Tmax=Smax×1Gbit/s幀長512位元組時，a=500/（512×8）=0.122， Smax =0.6486，Tmax=648.6 Mbit/s幀長1500位元組時，a=500/（1500×8）=0.0417，Smax =0.8438 ，Tmax=843.8 Mbit/s幀長64000位元組時,a=500/（64000×8）=0.000977,Smax =0.9957，Tmax=995.7 Mbit/s可見，在端到端傳播時延和數據發送率一定的情況下，幀長度越大，信道利用率越大，信道的最大吞吐量月越大。
C. 計算機網路第三章（數據鏈路層）
3.1、數據鏈路層概述
概述
鏈路 是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路， 數據鏈路 則是在鏈路的基礎上增加了一些必要的硬體（如網路適配器）和軟體（如協議的實現）
網路中的主機、路由器等都必須實現數據鏈路層
區域網中的主機、交換機等都必須實現數據鏈路層
從層次上來看數據的流動
僅從數據鏈路層觀察幀的流動
主機H1 到主機H2 所經過的網路可以是多種不同類型的
注意：不同的鏈路層可能採用不同的數據鏈路層協議
數據鏈路層使用的信道
數據鏈路層屬於計算機網路的低層。 數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：
點對點信道
廣播信道
區域網屬於數據鏈路層
區域網雖然是個網路。但我們並不把區域網放在網路層中討論。這是因為在網路層要討論的是多個網路互連的問題，是討論分組怎麼從一個網路，通過路由器，轉發到另一個網路。
而在同一個區域網中，分組怎麼從一台主機傳送到另一台主機，但並不經過路由器轉發。從整個互聯網來看， 區域網仍屬於數據鏈路層 的范圍
三個重要問題
數據鏈路層傳送的協議數據單元是 幀
封裝成幀
封裝成幀 (framing) 就是在一段數據的前後分別添加首部和尾部，然後就構成了一個幀。
首部和尾部的一個重要作用就是進行 幀定界 。
差錯控制
在傳輸過程中可能會產生 比特差錯 ：1 可能會變成 0， 而 0 也可能變成 1。
可靠傳輸
接收方主機收到有誤碼的幀後，是不會接受該幀的，會將它丟棄
如果數據鏈路層向其上層提供的是不可靠服務，那麼丟棄就丟棄了，不會再有更多措施
如果數據鏈路層向其上層提供的是可靠服務，那就還需要其他措施，來確保接收方主機還可以重新收到被丟棄的這個幀的正確副本
以上三個問題都是使用 點對點信道的數據鏈路層 來舉例的
如果使用廣播信道的數據鏈路層除了包含上面三個問題外，還有一些問題要解決
如圖所示，主機A，B，C，D，E通過一根匯流排進行互連，主機A要給主機C發送數據，代表幀的信號會通過匯流排傳輸到匯流排上的其他各主機，那麼主機B，D，E如何知道所收到的幀不是發送給她們的，主機C如何知道發送的幀是發送給自己的
可以用編址（地址）的來解決
將幀的目的地址添加在幀中一起傳輸
還有數據碰撞問題
隨著技術的發展，交換技術的成熟，
在 有線（區域網）領域 使用 點對點鏈路 和 鏈路層交換機 的 交換式區域網 取代了 共享式區域網
在無線區域網中仍然使用的是共享信道技術
3.2、封裝成幀
介紹
封裝成幀是指數據鏈路層給上層交付的協議數據單元添加幀頭和幀尾使之成為幀
幀頭和幀尾中包含有重要的控制信息
發送方的數據鏈路層將上層交付下來的協議數據單元封裝成幀後，還要通過物理層，將構成幀的各比特，轉換成電信號交給傳輸媒體，那麼接收方的數據鏈路層如何從物理層交付的比特流中提取出一個個的幀？
答：需要幀頭和幀尾來做 幀定界
但比不是每一種數據鏈路層協議的幀都包含有幀定界標志，例如下面例子
前導碼
前同步碼：作用是使接收方的時鍾同步
幀開始定界符：表明其後面緊跟著的就是MAC幀
另外乙太網還規定了幀間間隔為96比特時間，因此，MAC幀不需要幀結束定界符
透明傳輸
透明
指某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。
透明傳輸是指 數據鏈路層對上層交付的傳輸數據沒有任何限制 ，好像數據鏈路層不存在一樣
幀界定標志也就是個特定數據值，如果在上層交付的協議數據單元中， 恰好也包含這個特定數值，接收方就不能正確接收
所以數據鏈路層應該對上層交付的數據有限制，其內容不能包含幀定界符的值
解決透明傳輸問題
解決方法 ：面向位元組的物理鏈路使用 位元組填充 (byte stuffing) 或 字元填充 (character stuffing)，面向比特的物理鏈路使用比特填充的方法實現透明傳輸
發送端的數據鏈路層在數據中出現控制字元「SOH」或「EOT」的前面 插入一個轉義字元「ESC」 (其十六進制編碼是1B)。
接收端的數據鏈路層在將數據送往網路層之前刪除插入的轉義字元。
如果轉義字元也出現在數據當中，那麼應在轉義字元前面插入一個轉義字元 ESC。當接收端收到連續的兩個轉義字元時，就刪除其中前面的一個。
幀的數據部分長度
總結
3.3、差錯檢測
介紹
奇偶校驗
循環冗餘校驗CRC(Cyclic Rendancy Check)
例題
總結
循環冗餘校驗 CRC 是一種檢錯方法，而幀校驗序列 FCS 是添加在數據後面的冗餘碼
3.4、可靠傳輸
基本概念
下面是比特差錯
其他傳輸差錯
分組丟失
路由器輸入隊列快滿了，主動丟棄收到的分組
分組失序
數據並未按照發送順序依次到達接收端
分組重復
由於某些原因，有些分組在網路中滯留了，沒有及時到達接收端，這可能會造成發送端對該分組的重發，重發的分組到達接收端，但一段時間後，滯留在網路的分組也到達了接收端，這就造成 分組重復 的傳輸差錯
三種可靠協議
停止-等待協議SW
回退N幀協議GBN
選擇重傳協議SR
這三種可靠傳輸實現機制的基本原理並不僅限於數據鏈路層，可以應用到計算機網路體系結構的各層協議中
停止-等待協議
停止-等待協議可能遇到的四個問題
確認與否認
超時重傳
確認丟失
既然數據分組需要編號，確認分組是否需要編號？
要。如下圖所示
確認遲到
注意，圖中最下面那個數據分組與之前序號為0的那個數據分組不是同一個數據分組
注意事項
停止-等待協議的信道利用率
假設收發雙方之間是一條直通的信道
TD ：是發送方發送數據分組所耗費的發送時延
RTT ：是收發雙方之間的往返時間
TA ：是接收方發送確認分組所耗費的發送時延
TA一般都遠小於TD，可以忽略，當RTT遠大於TD時，信道利用率會非常低
像停止-等待協議這樣通過確認和重傳機制實現的可靠傳輸協議，常稱為自動請求重傳協議ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重傳的請求是自動進行，因為不需要接收方顯式地請求，發送方重傳某個發送的分組
回退N幀協議GBN
為什麼用回退N幀協議
在相同的時間內，使用停止-等待協議的發送方只能發送一個數據分組，而採用流水線傳輸的發送方，可以發送多個數據分組
回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上，利用發送窗口來限制發送方可連續發送數據分組的個數
無差錯情況流程
發送方將序號落在發送窗口內的0~4號數據分組，依次連續發送出去
他們經過互聯網傳輸正確到達接收方，就是沒有亂序和誤碼，接收方按序接收它們，每接收一個，接收窗口就向前滑動一個位置，並給發送方發送針對所接收分組的確認分組，在通過互聯網的傳輸正確到達了發送方
發送方每接收一個、發送窗口就向前滑動一個位置，這樣就有新的序號落入發送窗口，發送方可以將收到確認的數據分組從緩存中刪除了，而接收方可以擇機將已接收的數據分組交付上層處理
累計確認
累計確認
優點:
即使確認分組丟失，發送方也可能不必重傳
減小接收方的開銷
減小對網路資源的佔用
缺點：
不能向發送方及時反映出接收方已經正確接收的數據分組信息
有差錯情況
例如
在傳輸數據分組時，5號數據分組出現誤碼，接收方通過數據分組中的檢錯碼發現了錯誤
於是丟棄該分組，而後續到達的這剩下四個分組與接收窗口的序號不匹配
接收同樣也不能接收它們，講它們丟棄，並對之前按序接收的最後一個數據分組進行確認，發送ACK4， 每丟棄一個數據分組，就發送一個ACK4
當收到重復的ACK4時，就知道之前所發送的數據分組出現了差錯，於是可以不等超時計時器超時就立刻開始重傳，具體收到幾個重復確認就立刻重傳，根據具體實現決定
如果收到這4個重復的確認並不會觸發發送立刻重傳，一段時間後。超時計時器超時，也會將發送窗口內以發送過的這些數據分組全部重傳
若WT超過取值范圍，例如WT=8，會出現什麼情況？
習題
總結
回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上利用發送窗口來限制發送方連續發送數據分組的數量，是一種連續ARQ協議
在協議的工作過程中發送窗口和接收窗口不斷向前滑動，因此這類協議又稱為滑動窗口協議
由於回退N幀協議的特性，當通信線路質量不好時，其信道利用率並不比停止-等待協議高
選擇重傳協議SR
具體流程請看視頻
習題
總結
3.5、點對點協議PPP
點對點協議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的點對點數據鏈路層協議
PPP協議是網際網路工程任務組IEIF在1992年制定的。經過1993年和1994年的修訂，現在的PPP協議已成為網際網路的正式標准[RFC1661，RFC1662]
數據鏈路層使用的一種協議，它的特點是：簡單；只檢測差錯，而不是糾正差錯；不使用序號，也不進行流量控制；可同時支持多種網路層協議
PPPoE 是為寬頻上網的主機使用的鏈路層協議
幀格式
必須規定特殊的字元作為幀定界符
透明傳輸
必須保證數據傳輸的透明性
實現透明傳輸的方法
面向位元組的非同步鏈路：位元組填充法（插入「轉義字元」）
面向比特的同步鏈路：比特填充法（插入「比特0」）
差錯檢測
能夠對接收端收到的幀進行檢測，並立即丟棄有差錯的幀。
工作狀態
當用戶撥號接入 ISP 時，路由器的數據機對撥號做出確認，並建立一條物理連接。
PC 機向路由器發送一系列的 LCP 分組（封裝成多個 PPP 幀）。
這些分組及其響應選擇一些 PPP 參數，並進行網路層配置，NCP 給新接入的 PC 機
分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為網際網路上的一個主機。
通信完畢時，NCP 釋放網路層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數據鏈路層連接。最後釋放的是物理層的連接。
可見，PPP 協議已不是純粹的數據鏈路層的協議，它還包含了物理層和網路層的內容。
3.6、媒體接入控制（介質訪問控制）——廣播信道
媒體接入控制（介質訪問控制）使用一對多的廣播通信方式
Medium Access Control 翻譯成媒體接入控制，有些翻譯成介質訪問控制
區域網的數據鏈路層
區域網最主要的 特點 是：
網路為一個單位所擁有；
地理范圍和站點數目均有限。
區域網具有如下 主要優點 ：
具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網。區域網上的主機可共享連接在區域網上的各種硬體和軟體資源。
便於系統的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調整和改變。
提高了系統的可靠性、可用性和殘存性。
數據鏈路層的兩個子層
為了使數據鏈路層能更好地適應多種區域網標准，IEEE 802 委員會就將區域網的數據鏈路層拆成 兩個子層 ：
邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層；
媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。
與接入到傳輸媒體有關的內容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關。 不管採用何種協議的區域網，對 LLC 子層來說都是透明的。
基本概念
為什麼要媒體接入控制（介質訪問控制）？
共享信道帶來的問題
若多個設備在共享信道上同時發送數據，則會造成彼此干擾，導致發送失敗。
隨著技術的發展，交換技術的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用點對點鏈路和鏈路層交換機的交換式區域網在有線領域已完全取代了共享式區域網，但由於無線信道的廣播天性，無線區域網仍然使用的是共享媒體技術
靜態劃分信道
信道復用
頻分復用FDM (Frequency Division Multiplexing)
將整個帶寬分為多份，用戶在分配到一定的頻帶後，在通信過程中自始至終都佔用這個頻帶。
頻分復用 的所有用戶在同樣的時間 佔用不同的帶寬資源 （請注意，這里的「帶寬」是頻率帶寬而不是數據的發送速率）。
D. 求解CSMA/CD的一道題！計算機網路第五版(謝希仁) 第3章25題！！
t=0時，A，B開始傳輸數據； t=225比特時間，A和B同時檢測到發生碰撞； t=225+48=273比特時間，完成了干擾信號的傳輸； 開始各自進行退避演算法： A： 因為rA=0，則A在干擾信號傳輸完之後立即開始偵聽 t=273+225（傳播時延）=498比特時間，A檢測到信道開始空閑 t=498+96（幀間最小間隔）=594比特時間，A開始重傳數據 -----第一問A的重傳時間 t=594+225 （傳播時延）=819比特時間，A重傳完畢 ----第二問A重傳的數據幀到達B的時間 B： 因為rB=1，則B在干擾信號傳輸完之後1倍的爭用期，即512比特時間才開始偵聽 t=273+512=785比特時間，B開始偵聽 若偵聽空閑，則 t=785+96（幀間最小間隔）=881比特時間，B開始重傳數據 若偵聽費空閑，則繼續退避演算法 又因為t=819比特時間的時候，A才重傳數據完畢，所以B在785比特時間偵聽的時候，肯定會偵聽信道非空閑，即B在預定的881比特時間之前偵聽到信道忙， 所以，第四問的答案：B在預定的881比特時間是停止發送數據的。 即第三問A重傳的數據不會和B重傳的數據再次發生碰撞。