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1、计算机网络习题解答教材 计算机网络 谢希仁编著第一章 概述习题1-01 计算机网络的发展可划分为几种阶段?每个阶段各有何特点? 答: 计算机网络的发展过程大体经历了四个阶段。第一阶段：(20世纪60年代)以单个计算机为中心的面向终端的计算机网络系统。这种网络系统是以批解决信息为重要目的。它的缺陷是：如果计算机的负荷较重，会导致系统响应时间过长；单机系统的可靠性一般较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网络系统的瘫痪。第二阶段：(20世纪70年代)以分组互换网为中心的多主机互连的计算机网络系统。为了克服第一代计算机网络的缺陷，提高网络的可靠性和可用性，人们开始研究如何将多台计算机互相连接的措施。人
2、们一方面借鉴了电信部门的电路互换的思想。所谓“互换”，从通信资源的分派角度来看，就是由互换设备动态地分派传播线路资源或信道带宽所采用的一种技术。电话互换机采用的互换技术是电路互换(或线路互换)，它的重要特点是： 在通话的所有时间内顾客独占分派的传播线路或信道带宽，即采用的是静态分派方略； 通信双方建立的通路中任何一点浮现了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立连接，方可继续，这对十分紧急而重要的通信是不利的。显然，这种互换技术适应模拟信号的数据传播。然而在计算机网络中还可以传播数字信号。数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性和可存储性。这些特性使得它在数据传播过程中不仅可以间断
3、分时发送，并且可以进行再加工、再解决。 计算机数据的产生往往是“突发式”的，例如当顾客用键盘输入数据和编辑文献时，或计算机正在进行解决而未得出成果时，通信线路资源事实上是空闲的，从而导致通信线路资源的极大挥霍。据记录，在计算机间的数据通信中，用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。此外，由于各异的计算机和终端的传播数据的速率各不相似，采用电路互换就很难互相通信。为此，必须寻找出一种新的适应计算机通信的互换技术。1964年，巴兰(Baran)在美国兰德(Rand)公司“论分布式通信”的研究报告中提出了存储转发(store and forward)的概念。1962 1965年，美国国防部的高档研
4、究筹划署(Advanced Research Projects Agency，ARPA)和英国的国家物理实验室(National Physics Laboratory，NPL)都在对新型的计算机通信技术进行研究。英国NPL的戴维德(David)于1966年初次提出了“分组”(Packet)这一概念。1969年12月，美国的分组互换网网络中传送的信息被划提成分组(packet)，该网称为分组互换网ARPANET(当时仅有4个互换点投入运营)。ARPANET的成功，标志着计算机网络的发展进入了一种新纪元。目前人们都公认ARPANET为分组互换网之父，并将分组互换网的浮现作为现代电信时代的开始。分组
5、互换网是由若干节点互换机和连接这些互换机的链路构成，每一结点就是一种小型计算机。它的工作机理是：一方面将待发的数据报文划提成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上某些控制信息(即首部)，涉及诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一种个分组，然后各分组在互换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。由于节点互换机临时存储的是一种个短的分组，而不是整个的长报文，且每一分组都暂存在互换机的内存中并可进行相应的解决，这就使得分组的转发速度非常快。由此可见，通信与计算机的互相结合，不仅为计算机之间的数据传递和互换提供了必要的手段，并且也大大提高了通信网络的多种性能。由此可见
6、，采用存储转发的分组互换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分派传播线路或信道带宽的一种方略。值得阐明的是，分组互换技术所采用的存储转发原理并不是一种全新的概念，它是借鉴了电报通信中基于存储转发原理的报文互换的思想。它们的核心区别在于通信对象发生了变化。基于分组互换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的合同；而基于报文互换的电信通信则是完毕人与人之间的通信，因而双方之间的通信规则不必如此严格定义。因此，分组互换尽管采用了古老的互换思想，但事实上已变成了一种崭新的互换技术。表1-1列出了分组互换网的重要长处。与电路互换相比，分组互换的局限性之处是
7、： 每一分组在通过每一互换节点时都会产生一定的传播延时，考虑到节点解决分组的能力和分组排队等待解决的时间，以及每一分组通过的路由也许不等同，使得每一分组的传播延时长短不一。因此，它不合用于某些实时、持续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传播； 由于每一分组都额外附加一种头信息，从而减少了携带顾客数据的通信容量； 分组互换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的解决，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接受端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而减少了数据传播的效率。尽管如此，分组互换技术的浮现，不仅大大推动了当时的计算机网络技术的发展，并且也是现代计算机网络技术发展的
8、重要基本。第三阶段：(20世纪80年代)具有统一的网络体系构造，遵循国际原则化合同的计算机网络。局域网络系统日渐成熟。随着计算机网络的普及和应用推广，越来越多的顾客都但愿将自己的计算机连网。然而实现不同系列、不同品牌的计算机互连，显然并不是一件容易的事情。由于互相通信的计算机必须高度协调工作，而这种协调是相称复杂的。为了减少网络设计的复杂性，早在当时设计ARPANET时，就有专家提出了层次模型。分层设计的基本思想就是将庞大而复杂的问题转换为若干个较小的子问题进行分析和研究。随着ARPANET的建立，各个国家甚至大公司都建立了自己的网络体系构造，如IBM公司研制的分层网络体系构造SNA(Syst
9、em Network Architecture)，DEC公司开发的网络体系构造DNS(Digital Network Architecture)。这些网络体系构造的浮现，使得一种公司生产的多种类型的计算机和网络设备可以非常以便地进行互连。但是，由于各个网络体系构造都不相似，合同也不一致，使得不同系列、不同公司的计算机网络难以实现互联。这为全球网络的互连、互通带来了困难。20世纪80年代开始，人们着手寻找统一的网络体系构造和合同的途径。国际原则化组织ISO(International Standard Organization)于1977年成立了专门机构研究该问题，并于1984年正式颁布了开放系
10、统互连参照模型OSI-RM(Open Systems Interconnection Reference Model，简称OSI)。所谓“开放”，就是指只要遵循OSI原则模型的任何系统，不管位于何地，都可以进行互连、互通。这一点非常像世界范畴的电话和邮政系统。这里的“开放系统”，是指在实际网络系统中与互连有关的各个部分。它也是对当时各个封闭的网络系统而言的。在计算机网络发展的进程中，另一种重要的里程碑就是浮现了局域网络。局域网可使得一种单位或一种校园的微型计算机互连在一起，互相互换信息和共享资源。由于局域网的距离范畴有限、连网的拓扑构造规范、合同简朴，使得局域网连网容易，传播速率高，使用以便，
11、价格也便宜。因此很受广大顾客的青睐。因此，局域网在20世纪80年代得到了很大的发展，特别是1980年2月份美国电气和电子工程师学会组织颁布的IEEE802系列的原则，对局域网的发展和普及起到了巨大的推动作用。第四阶段：(20世纪90年代)网络互连与高速网络。自OSI参照模型推出后，计算机网络始终沿着原则化的方向在发展，而网络原则化的最大体现是Internet的飞速发展。Internet是计算机网络最辉煌的成就，它已成为世界上最大的国际性计算机互联网，并已影响着人们生活的各个方面。由于Internet也使用分层次的体系构造，即TCP/IP网络体系构造，使得凡遵循TCP/IP的多种计算机网络都能互
12、相通信。进入20世纪90年代后，网络进一步向着开放、高速、高性能方向发展。由于Internet还存在着技术和功能上的局限性，加上顾客数量猛增，使得既有的Internet不堪重负。1993年美国政府提出了“NGII(Next Generation Internet Initiative)行动筹划”，该筹划的目的是：开发规模更大、速度更快的下一代网络构造，使之端到端的数据传播速率超过100 Mb/s甚至10 Gb/s；提供更为先进、实时性更高的网络应用服务，如远程教育、远程医疗、高性能的全球通信、环境监测和预报等，NGII筹划将使用超高速全光网络，能实现更迅速的互换和途径选择；保证网络信息的可靠性
13、和安全性。习题1-02 试简述分组互换的要点。答：采用存储转发的分组互换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分派传播线路或信道带宽的一种方略。它的工作机理是：一方面将待发的数据报文划提成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上某些控制信息(即首部)，涉及诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一种个分组，然后各分组在互换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。由于节点互换机临时存储的是一种个短的分组，而不是整个的长报文，且每一分组都暂存在互换机的内存中并可进行相应的解决，这就使得分组的转发速度非常快。分组互换网是由若干节点互换机和连接这些互换机的链路构成，每一
14、结点就是一种小型计算机。基于分组互换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的合同；分组互换网的重要长处：1、高效。在分组传播的过程中动态分派传播带宽。2、灵活。每个结点均有智能，可根据状况决定路由和对数据做必要的解决。3、迅速。以分组作为传送单位，在每个结点存储转发，网络使用高速链路。4、可靠。完善的网络合同；分布式多路由的通信子网。电路互换相比，分组互换的局限性之处是： 每一分组在通过每一互换节点时都会产生一定的传播延时，考虑到节点解决分组的能力和分组排队等待解决的时间，以及每一分组通过的路由也许不等同，使得每一分组的传播延时长短不一。因此，它不合用
15、于某些实时、持续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传播； 由于每一分组都额外附加一种头信息，从而减少了携带顾客数据的通信容量； 分组互换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的解决，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接受端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而减少了数据传播的效率。习题1-03 试从多种方面比较电路互换、报文互换和分组互换的重要优缺陷。答：电路互换，它的重要特点是： 在通话的所有时间内顾客独占分派的传播线路或信道带宽，即采用的是静态分派方略； 通信双方建立的通路中任何一点浮现了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立连接，方可继续，这对十分紧急而重要的通
16、信是不利的。显然，这种互换技术适应模拟信号的数据传播。然而在计算机网络中还可以传播数字信号。数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性和可存储性。这些特性使得它在数据传播过程中不仅可以间断分时发送，并且可以进行再加工、再解决。 计算机数据的产生往往是“突发式”的，例如当顾客用键盘输入数据和编辑文献时，或计算机正在进行解决而未得出成果时，通信线路资源事实上是空闲的，从而导致通信线路资源的极大挥霍。据记录，在计算机间的数据通信中，用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。此外，由于各异的计算机和终端的传播数据的速率各不相似，采用电路互换就很难互相通信。分组互换具有高效、灵活、可靠等长处。但传播时延较电路互换要大，不合用于实时数据业务的传播。报文互换传播时延最大。习题1-07 计算机网络可从哪几种方面进行分类？答：1、按互换方式：有电路互换、报文互换、分组互换、帧中继互换、信元互换等。2、按拓扑构造：有集中式网络、分散式网络、分布式网络。
