计算机网络与数据库复习题答案西北工业大学2017

复 习 题 1. 对于带宽为8kHz的信道，若有8种不同的物理状态来表示数据，信噪比为30db，按奈氏定理，最大限制的数据速率是多少？按香农定理，最大限制的数据速率是多少？ 答：奈奎斯特准则只考虑理想信道，最大波特率RP =2*BW=16Baud/s, 最大传输速率为RS=2*BW*log2n=48kbps。香农定理考虑了热噪声， 30db = 103=1000;RS=BW* log2(1+s/n)=79.74kbps，与编码方式无关

2. 在数据链路层实现帧同步的方法中有“使用比特填充的首尾标志方法”，比如用01111110来标志帧的开始和结束，但帧数据段中也会有01111110这样的数据，请给出发送方和接收方各自的处理方法？ 答：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数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。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。 可以采用“0比特插入法”来解决。该法在发送端监视除标志码以外的所有字段，当发现有连续5个“1”出现时，便在其后添插一个“0”，然后继续发后继的比特流。在接收端，同样监除起始标志码以外的所有字段。当连续发现５个“1”出现后，若其后一个比特“0”则自动删除它，以恢复原来的比特流；若发现连续6个“1”，则可能是插入的“0”发生差错变成的“1”，也可能是收到了帧的终止标志码。后两种情况，可以进一步通过帧中的帧检验序列来加以区分。这种方法也称作"比特填充的首尾标志法"。 3. 简述载体侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术的工作原理？ 答：“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要在总线上不段的发出信号去探测线路是否空闲，如果不空闲则随机等待一定时间，在继续探测。直到发出型号为止 （1）当一个站点想要发送数据的时候，它检测网络查看是否有其他站点正在传输，即监听信道是否空闲。 （2）如果信道忙，则等待，直到信道空闲；如果信道闲，站点就传输数据。 （3）在发送数据的同时，站点继续监听网络确信没有其他站点在同时传输数据。因为有可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传输数据。如果两个或多个站点同时发送数据，就会产生冲突。 （4）当一个传输节点识别出一个冲突，它就发送一个拥塞信号，这个信号使得冲突的时间足够长，让其他的节点都能发现。 （5）其他节点收到拥塞信号后，都停止传输，等待一个随机产生的时间间隙（回退时间，Backoff Time）后重发。 从以上叙述可以看出，CSMA/CD的工作原理可用四个字来表示：“边听边说”，即一边发送数据，一边检测是否产生冲突。 但因为数据传输速率的限制，有时候并不能马上检测到冲突。最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间 2（两倍的端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。 确定基本退避时间，一般是取为争用期 2；定义重传次数 k，k = Min[重传次数, 10]；从整数集合[0,1,…, (2k 1)]中随机地取出一个数，记为 r，重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。

4. 香农（Shannon）定理指出，有噪声信道的最大数据速率可由下面的公式计算：C=Wlog2(1+S/N)其中，W为信道带宽，S为信号的平均功率，N为噪声平均功率，S/N叫做信噪比（单位为分贝dB）。对于带宽为4000Hz的信道，其信噪比为30dB，若传送二进制信号则可达到最大数据率是多少？ 答：10lgS/N=30 则：S/N=103 C=Wlog2(1+S/N)=39.8kbps;因为n=2； 由奈奎斯特定律知RP=C/ log2n=39.8Baut/s 5. 说明TCP协议建立连接的过程。 TCP通过“三次握手”建立连接。 （1） A 的 TCP 向 B 发出连接请求报文段，其首部中的同步位 SYN = 1，并选择序号 seq = x，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是 x。进入SYN_SEND状态，等待服务器确认； （2） B 的 TCP 收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。B 在确认报文段中应使 SYN = 1，使 ACK = 1，其确认号ack = x+1，自己选择的序号 seq = y，此时服务器进入SYN_RECV状态； （3） A 收到此报文段后向 B 给出确认，其 ACK = 1，确认号 ack = y+1，A 的 TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。 （4） B 的 TCP 收到主机 A 的确认后，也通知其上层 应用进程：TCP 连接已经建立。 6. 说明停止等待协议的工作原理。 答：”停止等待”就是指发送完一个分组就停止发送,等待对方的确认,只有对方确认过,才发送下一个分组。 （1） 无差错情况:发送方发送分组,接收方在规定时间内收到并且回复确认.发送方再发送下一分组 （2） 超时重传有以下三种情况: 分组丢失:发送方发送分组,接收方没有收到分组,那么接收方不会发出确认,只要发送方过一段时间没有收到确认,就认为刚才的分组丢了,那么发送方就会再次发送.；确认丢失:发送方发送成功,接收方接收成功,确认分组也被发送,但是分组丢失,那么到了等待时间,发送方没有收到确认,又会发送分组过去,此时接收方前面已经收到了分组,那么此时接收方要做的事就是:丢弃分组,重新发送确认. 传送延迟:发送方发送成功,接收方接收成功,确认分组也被发送,没有丢失,但是由于传输太慢,等到了发送方设置的时间,发送方又会重新发送分组,此时接收方要做的事情:丢弃分组,重新发送确认. 发送方如果收到两个或者多个确认,就停止发送,丢弃其他确认. （3） 实现这个功能应该保证： 一、A 在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本。只有在收到相应的确认后才能清除暂时保留的分组副本。 二、分组和确认分组都 必须进行编号。 三、超时计时器设置的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。 7. 什么叫计算机对等网络? 答：对等网络，即对等计算机网络，是一种在对等者（Peer）之间分配任务和工作负载的分布式应用架构。在网络中的每个节点的地位都是对等的。每个节点既充当服务器，为其他节点提供服务，同时也享用其他节点提供的服务。流行的网络布线拓扑结构是总线型和星型，环形，树形。对等网络一般是在小规模的办公室或学生寝室中，将几台或十几台计算机连接起来，这样这些计算机就可以相互共享资源。对等网络分布范围比较小，通常在一间办公室或一个家庭内！网络安全管理分散，因此数据保密性差！ 8. 在局域网参考模型中，数据链路层又被分为哪两层？每层的功能是什么？为什么要分为这样两层？服务访问点SAP有什么用途？ 答：广域网中，数据链路层的功能相对简单。它只负责将数据从一个节点可靠地传输到相邻节点。但在局域网中，多个节点共享传输介质，必须有某种机制来决定下一个时刻，哪个设备占用传输介质传送数据。因此，局域网的数据链路层要有介质访问控制的功能。为此，一般将数据链路层分为逻辑链路控制层（LLC）媒体介入控制层（MAC）。 LLC子层负责向其上层提供服务； MAC子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制等，与传输媒体有关。MAC子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性。分层以后，各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作。 SAP是临层实体（“实体”也就是对应层的逻辑功能）间实现相互通讯的逻辑接口，位于两层边界处。从物理层开始，每一层都向上层提供服务访问点（应用层除外），每一层都有SAP，但不同层的SAP内容和表示形式是不一样的。可以屏蔽底层差异。 SAP是一个层次系统的上下层之间进行通信的接口，LLC子层为了网络层的各种协议提供服务，而上层可能运行不同协议，为区分不同上层协议的数据，要采用服务访问点 9. 比较电路交换、虚电路分组交换和数据报分组交换的数据传输特点。虚电路服务与数据报服务的本质差别是什么？ 答：网络交换方式可以分为电路交换、虚电路交换和数据报交换。

电路交换：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用；适用于系统间要求高质量的大量数据的传输 虚电路分组交换的主要特点是：在数据传送之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路。但并不像电路交换那样有一条专用通路，分组在每个节点上仍然需要缓冲，并在线路上进行排队等待输出；在交互式应用中，每次传输很短的数据 在数据报分组交换中，每个分组的传送是被单独处理的。每个分组称为一个数据报，每个数据报自身携带有足够的信息，它的传送是被单独处理的。整个数据报传送过程中，不需要建立虚电路，网络节点为每个数据报作路由选择，各数据报不能保证按顺序到达目的节点，有些还可能会丢失。集中集中交互式通讯。传输少数几个分组时，速度灵活。 广域网向上提供的服务主要有面向连接的网络服务（虚电路）和无连接的网络服务（数据报）。虚电路方式是在两个通信节点之间建立一条虚电路,端系统中的数据(某一进程)沿着这条虚电路传输,虚电路提供的是一种使所有分组按顺序到达目的地的、可靠的数据传送方式。数据报方式提供的是面向无连接的服务,各数据报不能保证按顺序到达目的地。 虚电路与数据报服务的本质差别表现为是将顺序控制、差错控制和流量控制等通信功能交由通信子网完成,还是由端系统自己来完成。

虚电路服务与数据报服务的区别如下表所示： 虚电路 数据报 端一端连接 要 不要 目的站地址 仅连接是需要 每个分组都需要 分组顺序 按序 不保证 端一端差错控制和流量控制 均由通信子网负责 均由主机负责 10. 叙述IP数据报的发送和接收过程。 答：如果主机A要发送数据给互联网上的另一台主机B，那么，主机A首先要构造一个目的IP地址为主机B的IP数据报。如果目的主机和主机A在同一网段，利用缓存或者ARP协议获取目标MAC地址，封装成mac帧进行发送。如果目的主机B和A不在同一网段，则A将数据发往默认网关，由路由器通过路由表进行转发。主机B收到数据报后，发现目的ip和自己匹配，将数据传递到上层协议。 当一个数据报的尺寸大于将发往网络的最大传输单元（MTU）值时，路由器会将IP数据报分成若干较小的部分，称为分片，然后再将每片独立地进行发送。分片后的数据报也由报头区和资料区两部分构成，而且除一些分片控制域（如标志域、片偏移域）之外，分片的报头与原IP数据报的报头非常相似，在接收到所有分片的基础上，目的主机对分片进行重新组装即IP数据报重组。 11. 某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0。该单位有4000多台机器，分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一个地点分配一个子网号码，并计算出每个主机号码的最小值和最大值。 答：4000/16=250，每个网络有约250台主机，选用子网掩码255.255.255.0, 则可以选择子网网络号为129.250.1.0~129.250.16.0. 除去广播地址和网络号，对应主机号码的最小值和最大值分别为129.250.x.1和129.250.x.254. 附加：为什么用中继器进行局域网扩展的时候，中继器不能超过4个？用网桥扩展有这个限制吗？为什么？ 中继器工作在物理层，只是简单地把衰减的电信号予以能量放大，它看不懂数据链路层的帧结构；网桥工作在数据链路层，可以理解帧结构。这种差别导致中继器联接的网段实际上成为了一个网络，所联接形成的网络受CSMA/CD基本工作原理的限制，所以无法超过4个。网桥理论上无此限制。