A. 计算机网络 第五版 答案
第一章 概述
传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速度
发送时延＝数据块长度/信道带宽
总时延＝传播时延＋发送时延＋排队时延
101 计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？
102 试简述分组交换的要点。
103 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。
104 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？
105 试讨论在广播式网络中对网络层的处理方法。讨论是否需要这一层？
106 计算机网络可从哪几个方面进行分类？
107 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（b/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？
108 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，而此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（b/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？
109 计算机网络中的主干网和本地接入同各有何特点？
110 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100kb/s，收发
111 计算机网络由哪几部分组成？
101 计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？
答：计算机网络的发展可分为以下四个阶段。
（1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心
计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计
算机的主要任务还是进行批处理，在20 世纪60 年代出现分时系统后，则具有交互式处理和
成批处理能力。
（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共
享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。网络的共享采用排队方式，即由
结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户断续（或动态）
分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。
（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准
化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基
本参考模型OSI.。这样，只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也
遵循同一标准的其他任何系统进行通信。
（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和
智能型网络的兴起。
102 试简述分组交换的要点。
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。在分组交换网络中，数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。以短的分
组形式传送。分组交换在线路上采用动态复用技术。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。在路径上的每个结点，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。
分组交换网的主要优点是：
① 高效。在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占有。
② 灵活。每个结点均有智能，为每一个分组独立地选择转发的路由。
③ 迅速。以分组作为传送单位，通信之前可以不先建立连接就能发送分组；网络使用高
速链路。
④ 可靠。完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。
103 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。
104 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？
105 试讨论在广播式网络中对网络层的处理方法。讨论是否需要这一层？
答：广播式网络是属于共享广播信道，不存在路由选择问题，可以不要网络层，但从OSI
的观点，网络设备应连接到网络层的服务访问点，因此将服务访问点设置在高层协议与数据
链路层中逻辑链路子层的交界面上，IEEE 802 标准就是这样处理的。
106 计算机网络可从哪几个方面进行分类？
答：从网络的交换功能进行分类：电路交换、报文交换、分组交换和混合交换；从网络的拓扑结构进行分类：集中式网络、分散式网络和分布式网络；从网络的作用范围进行分类：广域网WAN、局域网LAN、城域网MAN；从网络的使用范围进行分类：公用网和专用网。
107 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（b/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：对于电路交换，t=s时电路建立起来；t=s+x/b 时报文的最后1 位发送完毕；t=s+x/b+kd时报文到达目的地。而对于分组交换，最后1位在t=x/b时发送完毕。为到达最终目的地，最后1个分组必须被中间的路由器重发k1 次，每次重发花时间p/b（一个分组的所有比特都接收齐了，才能开始重发，因此最后1位在每个中间结点的停滞时间为最后一个分组的发送时间），所以总的延迟为
所以：
108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，而此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（b/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：所需要的分组总数是x /p ，因此总的数据加上头信息交通量为（p+h）x/p 位。源端发送这些位需要时间为： 中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为（k1）（p+h）/b因此我们得到的总的延迟为对该函数求p的导数，得到 令 ？得到 ？因为p＞0，所以 故 时能使总的延迟最小。
109 计算机网络中的主干网和本地接入同各有何特点？
答：主干网络一般是分布式的，具有分布式网络的特点：其中任何一个结点都至少和其它两个结点直接相连；本地接入网一般是集中式的，具有集中式网络的特点：所有的信息流必须经过中央处理设备（交换结点），链路从中央交换结点向外辐射。
110 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100kb/s，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2×108m/s。 解：发送时延＝ 107bit/100kbit/s =100s
传播时延＝ 1000km/2×108m/s =5×103s
（2）数据长度为103bit，数据发送速率为1Gb/s。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2×108 m/s。
解：发送时延＝103bit/1×109bit/s =1×106s
传播时延＝ 1000km/2×108m/s =5×103s
111 计算机网络由哪几部分组成？
答：一个计算机网络应当有三个主要的组成部分：
（1）若干主机，它们向用户提供服务；
（2）一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成的； （3）一系列协议，这些协议为主机之间或主机和子网之间的通信而用的。
B. 谢希仁计算机网络答案
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帧长512字节时，a=500/（512×8）=0.122， Smax =0.6486，Tmax=648.6 Mbit/s帧长1500字节时，a=500/（1500×8）=0.0417，Smax =0.8438 ，Tmax=843.8 Mbit/s帧长64000字节时,a=500/（64000×8）=0.000977,Smax =0.9957，Tmax=995.7 Mbit/s可见，在端到端传播时延和数据发送率一定的情况下，帧长度越大，信道利用率越大，信道的最大吞吐量月越大。
C. 计算机网络第三章（数据链路层）
3.1、数据链路层概述
概述
链路 是从一个结点到相邻结点的一段物理线路， 数据链路 则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件（如网络适配器）和软件（如协议的实现）
网络中的主机、路由器等都必须实现数据链路层
局域网中的主机、交换机等都必须实现数据链路层
从层次上来看数据的流动
仅从数据链路层观察帧的流动
主机H1 到主机H2 所经过的网络可以是多种不同类型的
注意：不同的链路层可能采用不同的数据链路层协议
数据链路层使用的信道
数据链路层属于计算机网路的低层。 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：
点对点信道
广播信道
局域网属于数据链路层
局域网虽然是个网络。但我们并不把局域网放在网络层中讨论。这是因为在网络层要讨论的是多个网络互连的问题，是讨论分组怎么从一个网络，通过路由器，转发到另一个网络。
而在同一个局域网中，分组怎么从一台主机传送到另一台主机，但并不经过路由器转发。从整个互联网来看， 局域网仍属于数据链路层 的范围
三个重要问题
数据链路层传送的协议数据单元是 帧
封装成帧
封装成帧 (framing) 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。
首部和尾部的一个重要作用就是进行 帧定界 。
差错控制
在传输过程中可能会产生 比特差错 ：1 可能会变成 0， 而 0 也可能变成 1。
可靠传输
接收方主机收到有误码的帧后，是不会接受该帧的，会将它丢弃
如果数据链路层向其上层提供的是不可靠服务，那么丢弃就丢弃了，不会再有更多措施
如果数据链路层向其上层提供的是可靠服务，那就还需要其他措施，来确保接收方主机还可以重新收到被丢弃的这个帧的正确副本
以上三个问题都是使用 点对点信道的数据链路层 来举例的
如果使用广播信道的数据链路层除了包含上面三个问题外，还有一些问题要解决
如图所示，主机A，B，C，D，E通过一根总线进行互连，主机A要给主机C发送数据，代表帧的信号会通过总线传输到总线上的其他各主机，那么主机B，D，E如何知道所收到的帧不是发送给她们的，主机C如何知道发送的帧是发送给自己的
可以用编址（地址）的来解决
将帧的目的地址添加在帧中一起传输
还有数据碰撞问题
随着技术的发展，交换技术的成熟，
在 有线（局域网）领域 使用 点对点链路 和 链路层交换机 的 交换式局域网 取代了 共享式局域网
在无线局域网中仍然使用的是共享信道技术
3.2、封装成帧
介绍
封装成帧是指数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾使之成为帧
帧头和帧尾中包含有重要的控制信息
发送方的数据链路层将上层交付下来的协议数据单元封装成帧后，还要通过物理层，将构成帧的各比特，转换成电信号交给传输媒体，那么接收方的数据链路层如何从物理层交付的比特流中提取出一个个的帧？
答：需要帧头和帧尾来做 帧定界
但比不是每一种数据链路层协议的帧都包含有帧定界标志，例如下面例子
前导码
前同步码：作用是使接收方的时钟同步
帧开始定界符：表明其后面紧跟着的就是MAC帧
另外以太网还规定了帧间间隔为96比特时间，因此，MAC帧不需要帧结束定界符
透明传输
透明
指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
透明传输是指 数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制 ，好像数据链路层不存在一样
帧界定标志也就是个特定数据值，如果在上层交付的协议数据单元中， 恰好也包含这个特定数值，接收方就不能正确接收
所以数据链路层应该对上层交付的数据有限制，其内容不能包含帧定界符的值
解决透明传输问题
解决方法 ：面向字节的物理链路使用 字节填充 (byte stuffing) 或 字符填充 (character stuffing)，面向比特的物理链路使用比特填充的方法实现透明传输
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面 插入一个转义字符“ESC” (其十六进制编码是1B)。
接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。
如果转义字符也出现在数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符 ESC。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
帧的数据部分长度
总结
3.3、差错检测
介绍
奇偶校验
循环冗余校验CRC(Cyclic Rendancy Check)
例题
总结
循环冗余校验 CRC 是一种检错方法，而帧校验序列 FCS 是添加在数据后面的冗余码
3.4、可靠传输
基本概念
下面是比特差错
其他传输差错
分组丢失
路由器输入队列快满了，主动丢弃收到的分组
分组失序
数据并未按照发送顺序依次到达接收端
分组重复
由于某些原因，有些分组在网络中滞留了，没有及时到达接收端，这可能会造成发送端对该分组的重发，重发的分组到达接收端，但一段时间后，滞留在网络的分组也到达了接收端，这就造成 分组重复 的传输差错
三种可靠协议
停止-等待协议SW
回退N帧协议GBN
选择重传协议SR
这三种可靠传输实现机制的基本原理并不仅限于数据链路层，可以应用到计算机网络体系结构的各层协议中
停止-等待协议
停止-等待协议可能遇到的四个问题
确认与否认
超时重传
确认丢失
既然数据分组需要编号，确认分组是否需要编号？
要。如下图所示
确认迟到
注意，图中最下面那个数据分组与之前序号为0的那个数据分组不是同一个数据分组
注意事项
停止-等待协议的信道利用率
假设收发双方之间是一条直通的信道
TD ：是发送方发送数据分组所耗费的发送时延
RTT ：是收发双方之间的往返时间
TA ：是接收方发送确认分组所耗费的发送时延
TA一般都远小于TD，可以忽略，当RTT远大于TD时，信道利用率会非常低
像停止-等待协议这样通过确认和重传机制实现的可靠传输协议，常称为自动请求重传协议ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重传的请求是自动进行，因为不需要接收方显式地请求，发送方重传某个发送的分组
回退N帧协议GBN
为什么用回退N帧协议
在相同的时间内，使用停止-等待协议的发送方只能发送一个数据分组，而采用流水线传输的发送方，可以发送多个数据分组
回退N帧协议在流水线传输的基础上，利用发送窗口来限制发送方可连续发送数据分组的个数
无差错情况流程
发送方将序号落在发送窗口内的0~4号数据分组，依次连续发送出去
他们经过互联网传输正确到达接收方，就是没有乱序和误码，接收方按序接收它们，每接收一个，接收窗口就向前滑动一个位置，并给发送方发送针对所接收分组的确认分组，在通过互联网的传输正确到达了发送方
发送方每接收一个、发送窗口就向前滑动一个位置，这样就有新的序号落入发送窗口，发送方可以将收到确认的数据分组从缓存中删除了，而接收方可以择机将已接收的数据分组交付上层处理
累计确认
累计确认
优点:
即使确认分组丢失，发送方也可能不必重传
减小接收方的开销
减小对网络资源的占用
缺点：
不能向发送方及时反映出接收方已经正确接收的数据分组信息
有差错情况
例如
在传输数据分组时，5号数据分组出现误码，接收方通过数据分组中的检错码发现了错误
于是丢弃该分组，而后续到达的这剩下四个分组与接收窗口的序号不匹配
接收同样也不能接收它们，讲它们丢弃，并对之前按序接收的最后一个数据分组进行确认，发送ACK4， 每丢弃一个数据分组，就发送一个ACK4
当收到重复的ACK4时，就知道之前所发送的数据分组出现了差错，于是可以不等超时计时器超时就立刻开始重传，具体收到几个重复确认就立刻重传，根据具体实现决定
如果收到这4个重复的确认并不会触发发送立刻重传，一段时间后。超时计时器超时，也会将发送窗口内以发送过的这些数据分组全部重传
若WT超过取值范围，例如WT=8，会出现什么情况？
习题
总结
回退N帧协议在流水线传输的基础上利用发送窗口来限制发送方连续发送数据分组的数量，是一种连续ARQ协议
在协议的工作过程中发送窗口和接收窗口不断向前滑动，因此这类协议又称为滑动窗口协议
由于回退N帧协议的特性，当通信线路质量不好时，其信道利用率并不比停止-等待协议高
选择重传协议SR
具体流程请看视频
习题
总结
3.5、点对点协议PPP
点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议
PPP协议是因特网工程任务组IEIF在1992年制定的。经过1993年和1994年的修订，现在的PPP协议已成为因特网的正式标准[RFC1661，RFC1662]
数据链路层使用的一种协议，它的特点是：简单；只检测差错，而不是纠正差错；不使用序号，也不进行流量控制；可同时支持多种网络层协议
PPPoE 是为宽带上网的主机使用的链路层协议
帧格式
必须规定特殊的字符作为帧定界符
透明传输
必须保证数据传输的透明性
实现透明传输的方法
面向字节的异步链路：字节填充法（插入“转义字符”）
面向比特的同步链路：比特填充法（插入“比特0”）
差错检测
能够对接收端收到的帧进行检测，并立即丢弃有差错的帧。
工作状态
当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。
PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。
这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，并进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC 机
分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。
通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。
可见，PPP 协议已不是纯粹的数据链路层的协议，它还包含了物理层和网络层的内容。
3.6、媒体接入控制（介质访问控制）——广播信道
媒体接入控制（介质访问控制）使用一对多的广播通信方式
Medium Access Control 翻译成媒体接入控制，有些翻译成介质访问控制
局域网的数据链路层
局域网最主要的 特点 是：
网络为一个单位所拥有；
地理范围和站点数目均有限。
局域网具有如下 主要优点 ：
具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
提高了系统的可靠性、可用性和残存性。
数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成 两个子层 ：
逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层；
媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关。 不管采用何种协议的局域网，对 LLC 子层来说都是透明的。
基本概念
为什么要媒体接入控制（介质访问控制）？
共享信道带来的问题
若多个设备在共享信道上同时发送数据，则会造成彼此干扰，导致发送失败。
随着技术的发展，交换技术的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用点对点链路和链路层交换机的交换式局域网在有线领域已完全取代了共享式局域网，但由于无线信道的广播天性，无线局域网仍然使用的是共享媒体技术
静态划分信道
信道复用
频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)
将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
频分复用 的所有用户在同样的时间 占用不同的带宽资源 （请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
D. 求解CSMA/CD的一道题！计算机网络第五版(谢希仁) 第3章25题！！
t=0时，A，B开始传输数据； t=225比特时间，A和B同时检测到发生碰撞； t=225+48=273比特时间，完成了干扰信号的传输； 开始各自进行退避算法： A： 因为rA=0，则A在干扰信号传输完之后立即开始侦听 t=273+225（传播时延）=498比特时间，A检测到信道开始空闲 t=498+96（帧间最小间隔）=594比特时间，A开始重传数据 -----第一问A的重传时间 t=594+225 （传播时延）=819比特时间，A重传完毕 ----第二问A重传的数据帧到达B的时间 B： 因为rB=1，则B在干扰信号传输完之后1倍的争用期，即512比特时间才开始侦听 t=273+512=785比特时间，B开始侦听 若侦听空闲，则 t=785+96（帧间最小间隔）=881比特时间，B开始重传数据 若侦听费空闲，则继续退避算法 又因为t=819比特时间的时候，A才重传数据完毕，所以B在785比特时间侦听的时候，肯定会侦听信道非空闲，即B在预定的881比特时间之前侦听到信道忙， 所以，第四问的答案：B在预定的881比特时间是停止发送数据的。 即第三问A重传的数据不会和B重传的数据再次发生碰撞。