计算机网络(第5版)课后习题答案：第2章 物理层

第一章概述1-03 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：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。

（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。

（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。

1-17 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。

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。

（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。

从上面的计算中可以得到什么样的结论？解：（1）发送时延：ts=107/105=100s传播时延tp=106/(2×108)=0.005s（2）发送时延ts =103/109=1µs传播时延：tp=106/(2×108)=0.005s结论：若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。

但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。

1-18 假设信号在媒体上的传播速度为2×108m/s.媒体长度L分别为：（1）10cm（网络接口卡）（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

解：（1）传播时延=0.1/(2×108)=5×10-101Mb/s:比特数=5×10-10×1×106=5×10-41Gb/s: 比特数=5×10-10×1×109=5×10-1（2）传播时延=100/(2×108)=5×10-71Mb/s:比特数=5×10-7×1×106=5×10-11Gb/s: 比特数=5×10-7×1×109=5×102(3) 传播时延=100000/(2×108)=5×10-41Mb/s:比特数=5×10-4×1×106=5×1021Gb/s: 比特数=5×10-4×1×109=5×105(4) 传播时延=5000000/(2×108)=2.5×10-21Mb/s:比特数=2.5×10-2×1×106=5×1041Gb/s: 比特数=2.5×10-2×1×109=5×1071-19 长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，需加上20字节的TCP首部。

《计算机网络基础》第五版习题答案第1章计算机网络概论一、选择题二、1、一定数量能独立工作的计算机、通过通信介质连接起来、共同遵守相应的标准、资源共享2、独立功能、通信介质、通信线路、网络软件、资源共享3、具有通信功能的4、ARPAnet，分组交换网5、资源共享、数据通信、通信子网、资源子网6、CHINAPAC7、中国公用计算机互联网、中科院科技网、国家教育和科研网、中国金桥网8、钱天白9、分布式处理10、数据通信、资源共享11、分布式输入、分布式计算、分布式输出12、局域网、城域网、广域网、总线型、环型、星型13、单播、组播、广播14、延长通信线缆长度，分布式访问控制策略15、集中式通信、线路交换、报文交换16、具有较高的传输速率、具有较低的误码率17、网络资源、网络管理作用18、城域网19、点、线20、服务器、客户机、网络集线设备、传输介质三、判断题四、问答题1．什么是计算机网络？将地理位臵不同但具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和通信线路连接起来，在功能完善的网络软件（网络协议、网络操作系统、网络应用软件等）的协调下实现网络资源共享的计算机系统的集合。

2．计算机网络的发展经历了哪几个阶段？第一阶段是具有通信功能的多机系统阶段第二阶段以通信子网为中心的计算机网络第三阶段网络体系结构标准化阶段第四阶段网络互连阶段3．简述计算机网络的主要功能？资源共享、数据通信、均衡负载相互协作、分布处理、提高计算机系统的可靠性4．按地理位臵来划分，计算机网络可以分为哪几类？局域网、城域网、广域网5．计算机网络的主要拓扑结构有哪些？星型、环型、总线型6．简述星型拓扑结构的特点？星型拓扑结构主要具有以下的一些优点：⑴易于故障的诊断与隔离⑵易于网络的扩展。

⑶具有较高的可靠性。

但其缺点也很明显，主要有：⑴过分依赖中央节点。

⑵组网费用高。

⑶布线比较困难。

7．什么是对等网？什么是C/S网？“对等网”也称“工作组网”，对等网上各台计算机的有相同的地位，无主从之分，网上任意节点计算机既可以作为网络服务器，为其它计算机提供资源；也可以作为工作站，以分享其它服务器的资源；任一台计算机均可同时兼作服务器和工作站，也可只作其中之一。

第一章概述1-02 简述分组交换的要点。

答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并1-03 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。

<简答>答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。

（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。

（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。

1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。

答：从单个网络APPANET向互联网发展；TCP/IP协议的初步成型建成三级结构的Internet；分为主干网、地区网和校园网；形成多层次ISP结构的Internet；ISP首次出现。

1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？答：按范围：（1）广域网WAN：远程、高速、是Internet的核心网。

（2）城域网：城市范围，链接多个局域网。

（3）局域网：校园、企业、机关、社区。

（4）个域网PAN：个人电子设备按用户：公用网：面向公共营运。

专用网：面向特定机构。

1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

由以下三个要素组成：（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。

（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。

1-24 论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种原理体系结构。

各层的主要功能：物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。

（注意：传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。

）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。

数据链路层数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。

（答案仅供参考如有不对请自己加以思考）第二章计算机网络物理层一、习题1.电路交换的优点有（）。

I 传输时延小 II 分组按序到达III 无需建立连接 IV 线路利用率高A I IIIB II IIIC I IIID II IV2 下列说法正确的是（）。

A 将模拟信号转换成数字数据称为调制。

B 将数字数据转换成模拟信号称为调解。

C 模拟数据不可以转换成数字信号。

D 以上说法均不正确。

3 脉冲编码调制（PCM）的过程是（）。

A 采样，量化，编码B 采样，编码，量化C 量化，采样，编码D 编码，量化，采样4 调制解调技术主要使用在（）通信方式中。

A 模拟信道传输数字数据B 模拟信道传输模拟数据C 数字信道传输数字数据D 数字信道传输模拟数据5 在互联网设备中，工作在物理层的互联设备是（）。

I 集线器 II 交换机 III 路由器 IV 中继器A I IIB II IVC I IVD III IV6一个传输数字信号的模拟信道的信号功率是0.26W，噪声功率是0.02W，频率范围为3.5 ～3.9MHz，该信道的最高数据传输速率是（）。

A 1Mbit/sB 2Mbit/sC 4Mbit/sD 8Mbit/s7 在采用1200bit/s同步传输时，若每帧含56bit同步信息，48bit控制位和4096bit数据位，那么传输1024b需要（）秒。

A 1B 4C 7D 148 为了是模拟信号传输的更远，可以采用的设备室（）。

A中继器 B放大器 C 交换机 D 路由器9 双绞线由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成，线对扭在一起的目的是（）。

A 减少电磁辐射干扰B 提高传输速率C 减少信号衰减 D减低成本10 英特网上的数据交换方式是（）。

A 电路交换B 报文交换C 分组交换 D异步传输11 （）被用于计算机内部的数据传输。

A 串行传输B 并行传输 C同步传输 D 异步传输12 某信道的信号传输速率为2000Baud，若想令其数据传输速率达到8kbit/s,则一个信号码元所取的有效离散值个数应为（）。

第二章物理层2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层要解决的主要问题：（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。

（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。

（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。

物理层的主要特点：①由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。

②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。

2-02 归层与协议有什么区别？答：规程专指物理层协议。

2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。

答：源点：源点设备产生要传输的数据。

源点又称为源站。

发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。

接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。

终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。

终点又称为目的站。

传输系统：信号物理通道。

2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。

答：数据：是运送信息的实体。

信号：则是数据的电气的或电磁的表现。

模拟数据：运送信息的模拟信号。

模拟信号：连续变化的信号。

基带信号（即基本频带信号）：来自信源的信号。

像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

带通信号：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。

第二章物理层练习题一、填空题1从双方信息交互的方式来看，通信有以下三个基本方式：（）通信、（）通信和（）通信。

(第二章物理层知识点: 通信的方式答案: 单工、半双工、全双工。

)2 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率为每秒（）个码元。

(第二章物理层知识点: 信道的容量答案:2)3 为了提高信息的传输速率，就必须设法使每一个码元能携带更多个比特的信息量，即采用（）的调制方法。

(第二章物理层知识点:信道的信息传输速率答案:多进制)4 常用的传输介质有（）、（）、（）和（）。

(第二章物理层知识点:传输媒体答案: 双绞线、同轴电缆、光纤、无线5 物理层的主要任务是确定与传输介质有关的特性，即（）特性、（）特性、（）特性和（）特性。

(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案: 机械、电气、功能、规程)6常用的物理层标准有（）、（）。

(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案: RS-232、X.21)7 物理层的任务就是透明地传送( )。

(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案: 比特流)8 物理层上所传数据的单位是( )。

(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案: 比特)9 （）特性用来说明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。

(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案:机械特性)10 ( ) 特性用来说明在接口电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围，即什么样的电压表示1或0。

(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案:电气特性)11 ( ) 特性说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案:功能特性)12 ( ) 特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案:规程特性)13 ( ) 通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。

(第二章物理层知识点: 通信的方式答案: 单工)14 ( ) 通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。

第一章概述1-03 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）电路交换的优点：适用于连续传送大量数据。

电路交换的缺点：电路建立时间长，线路利用率低。

（2）报文交换的优点：采用了存储转发技术，线路使用率高。

报文交换的缺点：延迟长。

（3）分组交换的优点：高效——动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

灵活——以分组为传送单位和查找路由。

迅速——不必先建立连接就能向其他主机发送分组。

可靠——保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。

分组交换的缺点：分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。

同时分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

1-12 因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？答：边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。

由用户直接使用。

核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。

为边缘部分提供服务。

工作方式：（1）边缘部分：采用客户服务器方式和对等通信方式。

（2）核心部分：采用电路交换、分组交换。

1-13 客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？答：相同之处：两者所描述的都是进程之间服务和被服务的关系。

1-18 假设信号在媒体上的传播速度为2×108m/s.媒体长度L分别为：（1）10cm（网络接口卡）（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

解：即求传播时延带宽积。

结果见书上课后参考答案。

1-25 试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。

答：这种例子有很多。

比如日常家用电器，我们并不知道家用电器具体工作原理，但只要清楚某按钮可以完成什么功能，就可以使用家用电器为日常生活服务。

第二章物理层2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。

大学《计算机网络》章节练习题及答案-第二章物理层第2章物理层一、单选题1.当描述一个物理层接口引脚在处于高电平时的含义时，该描述属于（）。

A. 机械特性B.电气特性C.功能特性D. 规程特性2.比特率(数据传输速率)和波特率的关系是（）A.比特率 < 波特率B.比特率 = 波特率C.比特率 > 波特率D. 以上答案均不对3.采用全双工通信方式，数据传输的方向性结构为( )A.可以在两个方向上同时传输B.只能在一个方向上传输C.可以在两个方向上传输，但不能同时进行D.以上均不对4.在网络中计算机接收的信号是（）。

A.数字信号B.模拟信号C.广播信号D.脉冲信号5.传输线上的位流信号同步，应属于下列OSI的（）层处理。

A.网络层B.数据链路层C. 物理层D.LLC层6.IEEE802参考模型中的物理层的主要功能是完成( )。

A. 确定分组从源端到目的端的路由选择 B．原始比特流的传输与接收C．流量调节和出错处理 D．把输人数据分装成数据帧并按顺序发送7.若一个信道上传输的信号码元仅可取四种离散值，则该信道的数据传输率S（比特率）与信号传输率B（波特率）的关系是( )。

A、 S=BB、 S=2BC、 S=B/2D、 S=1/B8.物理层的编码方式有多种，下列关于编码的说法中，（）是错误的。

A. 不归零制编码不能携带时钟，不适合用于同步传输，常用于串行异步通信中B. 曼彻斯特编码可携带时钟，但编码的密度较低，常用于10Mbps以太网中C. 差分曼彻斯特编码也可携带时钟，尤其是抗干扰能力很强，常用于千兆以太网中D. 4B/5B编码也可携带时钟，其编码的密度介于不归零制编码和曼彻斯特编码之间，常用于100Mbps快速以太网中9.数据的传输是通过经编码的信号来实现的，在IEEE802.3中采用曼彻斯特编码是因为其（）。

A. 编码中包含一个特定的起始位B. 采用模拟编码，所以抗干扰能力强C. 一次采样即可得到一个比特D. 能携带同步时钟10.一个用曼彻斯特编码的信道，如果其传输速率为1000Mbps，那么它的波特率应为（）。

第1章1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享数据传输：网络间个计算机之间互相进行信息的传递。

资源共享：进入网络的用户可以对网络中的数据、软件和硬件实现共享。

分布处理功能：通过网络可以把一件较大工作分配给网络上多台计算机去完成1-02 简述分组交换的要点。

答：采用存储转发的分组交换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。

它的工作机理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上一些控制信息(即首部)，包括诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。

由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组，而不是整个的长报文，且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理，这就使得分组的转发速度非常快。

分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成，每一结点就是一个小型计算机。

基于分组交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协议；分组交换网的主要优点：1、高效。

在分组传输的过程中动态分配传输带宽。

2、灵活。

每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据做必要的处理。

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。

完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。

电路交换相比，分组交换的不足之处是：①每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得每一分组的传输延时长短不一。

因此，它不适用于一些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传输；②由于每一分组都额外附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量；③分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。

计算机网络安全基础（第5版）习题参考答案第1章习题：1．举出使用分层协议的两条理由？1.通过分层，允许各种类型网络硬件和软件相互通信，每一层就像是与另一台计算机对等层通信；2.各层之间的问题相对独立，而且容易分开解决，无需过多的依赖外部信息；同时防止对某一层所作的改动影响到其他的层；3.通过网络组件的标准化，允许多个提供商进行开发。

2．有两个网络，它们都提供可靠的面向连接的服务。

一个提供可靠的字节流，另一个提供可靠的比特流。

请问二者是否相同？为什么？不相同。

在报文流中，网络保持对报文边界的跟踪；而在字节流中，网络不做这样的跟踪。

例如，一个进程向一条连接写了1024字节，稍后又写了另外1024字节。

那么接收方共读了2048字节。

对于报文流，接收方将得到两个报文，、每个报文1024字节。

而对于字节流，报文边界不被识别。

接收方把全部的2048字节当作一个整体，在此已经体现不出原先有两个不同的报文的事实。

3．举出OSI参考模型和TCP/IP参考模型的两个相同的方面和两个不同的方面。

OSI模型(开放式系统互连参考模型)：这个模型把网络通信工作分为7层，他们从低到高分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

第一层到第三层属于低三层，负责创建网络通信链路；第四层到第七层为高四层，具体负责端到端的数据通信。

每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。

TCP/IP模型只有四个层次：应用层、传输层、网络层、网络接口层。

与OSI功能相比，应用层对应的是OSI的应用层、表示层、会话层；网络接口层对应着OSI的数据链路层和物理层。

两种模型的不同之处主要有：(1) TCP/IP在实现上力求简单高效，如IP层并没有实现可靠的连接，而是把它交给了TCP层实现，这样保证了IP层实现的简练性。

OSI参考模型在各层次的实现上有所重复。

(2) TCP/IP结构经历了十多年的实践考验，而OSI参考模型只是人们作为一种标准设计的；再则TCP/IP有广泛的应用实例支持，而OSI参考模型并没有。

数据通信与计算机网络第五版第二章物理层2-1物理层要解决哪些问题？物理层协议的主要任务是什么？解答：物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。

因此物理层要考虑如何用电磁信号表示“1”或“0”；考虑所采用的传输媒体的类型，如双绞线、同轴电缆、光缆等；考虑与物理媒体之间接口，如插头的引脚数目和排列等；考虑每秒发送的比特数目，即数据率。

物理层协议的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。

2-2规程与协议有什么区别？解答：用于物理层的协议也常称为物理层规程（procedure）。

其实物理层规程就是物理层协议。

只是在“协议”这个名词出现之前人们就先使用了“规程”这一名词。

2-3物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？解答：（1）机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。

常见的各种规格的电源接插件都有严格的标准化的规定。

（2）电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

（3）功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

（4）过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

典，用户目的系统一般也包括以下两个部分：接收器：接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。

典型的接收器就是解调器，它把来自传输线路上的模拟信号进行解调，提取出在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。

终点：终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后进行信息输出（例如，把汉字在PC 屏幕上显示出来）。

终点又称为目的站或信宿。

在源系统和目的系统之间的传输系统可以是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统。

2-5 请画出数据流1 0 1 0 0 0 1 1的不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形（从高电平开始）。

解答：所求波形图如图所示。