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习题
1-01计算机网络可以向用户提供哪些服务?
1-02 试简述分组交换的要点。
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。
1-05 互联网基础结构的发展大致分为哪几个阶段?请指出这几个阶段最主要的特点。
1-06 简述互联网标准制定的几个阶段。
1-07 小写和大写开头的英文名字interet 和Internet 在意思上有何重要区别?
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?
1-09 计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么?
1-10 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)。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d(s)，数据率为b(bit/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)，每个分组所必须添加的首部都很短，对分组的发送时延的影响在本题中可以不考虑。此外，各节点的排队等待时间也可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小?(提示:画一下草图观察k段链路共有几个节点。
1-11 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h为每个分组所添加的首部长度，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(bits)，但传播时延和节点的排队时间均
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1-12 互联网的两大组成部分（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？
1-13 客户－服务器方式与 P2 对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？
区别：
（1）客户-服务器方式
（2）对等连接方式
相同：
1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？
1-15 假定网络的利用率达到 90% 试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍
1-16 计算机通信网有哪些非性能特征？非性能特征与性能指标有什么区别？
1-20 网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活的例子。
1-21 协议与服务有何区别？有何关系？
1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？
1-23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到？
<1-24 > 试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。
1-25 试举出日常生活中有关＂透明”这种名词的例子
1-26 试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访间点、客户、 服务器、客户-服务器方式。
1-27 试解释 everything over IP IP over everything 的含义。
1-33 我们在互联网上传送数据经常是从某个源点传送到某个终点，而并非传送过去 又再传送回来。那么为什么往返时间 RTT 是个很重要的性能指标呢？
习题
1-01计算机网络可以向用户提供哪些服务?
计算机网络可以向用户提供的最重要的功能有两个，即：连通性和共享。
所谓连通性，就是计算机网络使上网用户之间都可以交换信息， 好像这些用户的计算机 都可以彼此直接连通一样。
共享，就 是指资 源共享，可以是信息共享、软件共享， 也可以是硬件共享
因此计算机网络能够向用户提供的服务也就不是固定不 变的，而是 不断地有新的服务出现。 目前，用户使用最多的网络服务有 电子邮件（传送信息、文件、图片、视频节目等），
网上聊天，网上游戏，网上购物 ，网 上转账，网上检索，远程教育，网上电视节目的播放，等等。
1-02 试简述分组交换的要点。
分组交换主要特点是采用存储转发技术。我们把报文分为一个个等长数据段，每段1024bit。每个数据段加上包头，里面包含了目的地址，源地址等重要控制信息，这使得每个报文可以独立选择传输路径。
主机为用户处理信息，并和其他主机交换信息；路由器用于转发分组，每收到一个分组先临时存储下来，检查其首部，查找转发表，按首部中的目的地址找到合适接口转出去，交给下一个路由器。这样经过若干不同路由器存储转发最终交付目的主机。
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。
（1）电路交换
电路交换通信有三个阶段：建立连接、通信、释放连接。通信过程中，通信的双方自始至终占用着所使用的物理信道。
缺点：
①从通信线路的利用率来考虑，电路交换的效率就比较低。当通信双方占用的通信线路由很多个链路组成时，只有在每段链路都能接通（即每一段链路都有空闲的信道资源还没有被其他用户占用，即有可用资源）时，整个的连接建立才能完成（哪怕只有 一段链路没有空闲的信道可供使用，连接建立也无法完成）。当通信网的业务量很大时，电路 交换无法保证用户的每一个呼叫都能接通。如果连接建立不能完成，那么后续通信过程也就无法进行。
②在电路交换的通信过程中，只要整个连接中有一个环节（如某条链路或某个交换机）出故障，整个连接就会中断。若要重新进行通信，必须重新建立连接。即电路交换系统不能自动从故障中进行恢复。
优点：
电路交换有一个最主要的优点，就是只要连接能够建立，那么双方通信所需的传输带宽就已经分配好而不会再改变。这叫做静态分配传输带宽。通信双方愿意占用通信资源多久就占用多久（对千公用网，只要按规定付费即可），而不受网络中的其他用户的影响。当网络发生拥塞时，网络中的其他用户很可能反复呼叫都无法建立连接 ，但这些动作都不会影响已经占用了通信资源的用户的通信质量（除非发生通信网中的故障，影响到正在进行通信的连接）。
（3）分组交换
优点：
①目前最常用的分组交换是使用无连接的 IP 协议 。这种分组交换以分组作为传输的单位，
采用存储转发技术，并且没有连接建立和释放连接这两个阶段 ，因此传送数据比较迅速 。
②在传输数据的过程中，是动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用的。这就是说，若某段链路的带宽较高，分组的传输速率就较快；若另一段链路的带宽较低，传输速率就较慢。不像
电路交换那样，从源点到终点都是同样的传输速率。可见分组交换能够比较合理而有效地利
用各链路的传输带宽。
③分组交换采用分布式的路由选择协议。当网络中的某个结点或链路出现故障时，分组送的路由可以自适应地动态改变，使数据的传送能够继续下去 。传送数据的源点和接收数据的终点甚至不会感觉到网络中所发生的故障。因此分组交换网络有很好的生存性。
缺点：
例如，①分组在各路由器存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
此外，②由于分组交换无法确保通信时端到端所需的带宽。当分组交换网的通信量较大时，可能会在网络中的某处产生拥塞 ，从而延长数据的传送时间 。当网络拥塞非常严重时，整个网络也可能会瘫痪。
③分组交换的各分组必须携带控制信息 ，造成了一定的开销。
④整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制。当然，电路交换网也需要网络管理，但电路交换网的交换机都具有很强的网络管理功能，能够对网络进行很有效的管理。
⑤分组交换网中的路由器 比较简单，无法对整个网络进行管理 。必须在网络中由专门的主机来运行专门的网络管理软件，对整个网络进行管理。
（3）报文交换
报文交换也采用存储转发技术，不同的是，报文交换不再把报文分割为更小的分组，而
是把整个报文在网络的结点中存储下来，然后再转发出去。这样做，
①省去了划分小的分组的步骤，也省去了在终点把分组重装成报文的过程 。
②但报文交换在灵活性上不如分组交换，传送数据的时延较大。本来报文交换是用来传送电报的。现在已经很少有入还打电报，因此
报文交换现在已经很少使用了。
1-04 为什么说互联网是自印刷术发明以来人类在存储和交换信息领域的最大变革?
在互联网上的应用层出不穷，使人们生活出现了许多重大的变革。举一些例子：
①电子邮件的大量使用，使得传统的电报业务基本上已无人问津。
②网民可自由发布视频文章并观看他人作品。
③网上IP电话既便宜又清晰。
④人们可以通过发送网址分享资源。
⑤搜索引擎十分方便解决人们的问题。
⑥网购机票车票，随时查阅电子版图书。
仅仅从以上列举的 些方面就可看出，说互联网是自印刷术以来人类通信方面最 大的变革，一点也不夸张
1-05 互联网基础结构的发展大致分为哪几个阶段?请指出这几个阶段最主要的特点。
①第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。第一个分组交换网 ARPANET只是单个的分组交换网，所有要连接在 ARPANET 上的主机都直接与就近的结点交换机相连。后研究互连技术形成互联网雏形。
②第二阶段的特点是建成了三级结构的互联网。分为主干网、地区网和校园网 （或 企业网）
③第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网。ISP 为互联网服务提供者。
1-06 简述互联网标准制定的几个阶段。
制 定互联网的正式标准要经过以下三个阶段：
(1) 互联网草案 (Internet Draft) 一一在这个阶段还不是 RFC 文档。
(2) 建议标准 (Proposed Standard) 一一从这个阶段开始就成为 RFC 文档
(3) 互联网标准 (Internet Standard)
1-07 小写和大写开头的英文名字interet 和Internet 在意思上有何重要区别?
以小写字母开始的 internet (互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。
以大写字母开始的 Internet (互联网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET
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?
(1) 广域网 WAN（ Wide Area Network ）, 作用范围通常为几十到几千公里，有时也称为远程网
(2) 城域网 MAN（ Metropolitan<大城市的> Area Network ）, 作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离约为 5- 50 km
(3) 局域网 LAN（ Local Area Network ）, 作用范围局限在较小的范围（如 km 左右）
(4) 个人区域网 PAN（ Personal Area Network ）, 也常称为无线个人区域网 WPAN（wireless）, 其作用范围大约在 10m 左右。
按照使用者来划分，有：
(1) 公用网，这是指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。”公用”的意思就是
所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用这种网络。因此公用网也可称为公众网。
(2) 专用网，这是某个部门为满足本单位特殊业务的需要而建造的网络。这种网络不向本
单位以外的人提供服务。例如，军队、铁路、电力、银行等系统均有本系统的专用网。
按照采用的交换技术的不同来划分，有：
(I) 电路交换网。
(2) 分组交换网。
(3) 混合交换网。
还有一种网络叫做接入网 AN, 用来把用户接入到互联网 接入网也叫做本地接入网。
1-09 计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么?
主干网是计算机网络核心部分的重要组成部分，由许多 高速通信链路组成的，能够迅速地传送数据。主干网中还有许多路由器，能够把分组一步一步地转发到正确的目的地。
本地接入网的作用仅仅是用来把用户接入到互联网，作用是使用户可以更快地从计算机网络可靠地下载文件和上传数据
1-10 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)。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d(s)，数据率为b(bit/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)，每个分组所必须添加的首部都很短，对分组的发送时延的影响在本题中可以不考虑。此外，各节点的排队等待时间也可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小?(提示:画一下草图观察k段链路共有几个节点。
计网课本p23
1-11 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h为每个分组所添加的首部长度，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(bits)，但传播时延和节点的排队时间均
1-12 互联网的两大组成部分（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？
从其工作方式上看，
可以划分为以下两大块： (1) 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
工作方式：在网络边缘的端系统，乙间的通信方式通常可划分为两大类：客户-服务器方式（C/S 方式）和对等方式（P2P 方式） 。
(2) 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
工作方式：①路由器转发分组。②路由器之间不断地交换路由信息。
1-13 客户－服务器方式与 P2 对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？
区别：
（1）客户-服务器方式
① 客户 (client)和 服务器 (server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
②客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
③ 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
客户软件的特点
（1）必须知道服务器程序的地址。
（2）不需要特殊硬件和复杂的操作系统。
服务器软件的特点
（1）一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
（2）系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
（3）一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
（2）对等连接方式
（1） 对等连接 (peer-to-peer，（简写为 P2P )是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
（2）只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），可以平等的连接通信 。
（3）双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
相同：
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户-服务器方式，只是对等连接中的每个主机既是客户又同时是服务器
1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？
(1) 速率： 主机在数字信道上传送数据的速率，它也称为数 据率或比特率
(2) 带宽：在单位时间内（一 般是每秒钟）从网络中某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。
(3) 吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数 据量。
(4) 时延：指 数据从网络（或链路）的一端传送到另一端 所需的时间。（时延包括发送时延、传播时延、处理时延和排队时延等。） (5) 时延带宽积：是传播时延(s) 和带宽 (bit/s) 的乘积。 ( 链路的时延带宽积又称为以比特为的链路长度 ）
(6) 往返时间：表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。（有时，往返时间还包括网络各中间结点的处理 时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。）
(7) 利用率：分信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间 是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利
用率的加权平均值
1-15 假定网络的利用率达到 90% 试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍
解答：根据公式(1-5), D/D 0= 1 / (1- U) = 1/0.1 = 10
现在的网络时延是最小值的 10 倍。
1-16 计算机通信网有哪些非性能特征？非性能特征与性能指标有什么区别？
(1) 费用
(2) 质 量
(3) 标准化
(4) 可靠性
(5) 可扩展性和可升级性
(6) 易于管理和维护
非性能特征与性能指标的主要区别就是：性能指标是直接反映网络性能的，而非性能特征则不是网络所特有的指标。
1-17，1-18，1-19 小学计算题太简单忽略。
1-20 网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活的例子。
分层 可以把庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题比较易于研究和处理。
例子：我们寄快递只需要把快递交给快递公司并填上地址，后续的事务我们不需要再管。快递公司内部进行分层处理，例如：快递公司雇用快递员，快递员再交至运输部门，运输部门再继续配送。
1-21 协议与服务有何区别？有何关系？
区别： 协议是“水平的＂，是控制对等实体之间通信的规则。服务是＂垂直的＂，是由下层向上层通过层间接口提供的，那些能够被高一层实体“看得见”的功能称为“服务” 。（并非在一个层内完成的全部功能都称为 服务，只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才能称之为“服务”。 ）
关系：协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而 无法看见下面的协议。
1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？
(1) 语法：数据与控制信息的结构或格式。
(2) 语义：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：事件实现顺序的详细说明。
1-23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到？
若网络协议没有考虑到一些不利情况，只有很正常时协议可以顺利工作，一旦出现不利情况时，协议就会失败。
<1-24 > 试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。
(1) 物理层：任务是传送比特流。还要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及各条引脚应如何连接。（注意，传递信息所利用的 些物理媒 体，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等，并不在物理层协议之内而是在物理层协议的 下面）
(2) 数据链路层： 数据链路层将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，在相邻结点链路上传送帧中， 帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。
接收数据时，控制信息使接收端能够知道一 个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。
这样，数据链路层在收到一 个帧后，就可从中提取出数据部分，上交给网络层。
控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。如发现有差错，数据链路层就丢弃这个帧，如果需要改正错误，就由运输层的 TCP 协议来完成。
(3) 网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组进行传送。在 TCP/IP 体系中，由千网络层使用 IP 协议，因此分组也叫做 IP 数据报，或简称为数据报。
第二个任务就是要选择合适的路由，使分组能够通过网络中的路由器找到目的主机
(4) 运输层——运输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。由于
主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可同
时使用下面运输层的服务，分用则是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应的进程。
运输层主要使用以下两种协议： 个是传输控制协议 TCP, 是面向连接的，数据传输的
单位是报文段，能够提供可靠的交付。另 个是用户数据报协议 UDP, 是无连接的，数据传
输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能“尽最大努力交付＂
(5) 应用层一一应用层是体系结构中的最高层， 应用层直接为用户的应用进程提供服务
这里的进程就是指正在运行的程序。在互联网中的应用层协议很多，如支持万维网应用的
TP 协议、支持电子邮件的 SMTP 协议、支持文件传送的 FTP 协议，等等。
1-25 试举出日常生活中有关＂透明”这种名词的例子
解答 ：＂透明”表示：某 个实际存在的事物看起来好像不存在。”在数据链路层透明传送数据”表示无论什么样的比特组合的数据都能够通过这个数据链路层。对所传送的数据来说就“看不见“数据链路层（或者说，数据链路层对这些数据来说是透明的） 在日常生活中，打电话就是种透明传输。 A和B打电话，通过电话传输系统传输语音，电话传输系统对于A,B就是透明的。
1-26 试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访间点、客户、 服务器、客户-服务器方式。
协议栈：计算机网络体系结构采用分层结构，主机/路由器 中的协议有好几层。这些一层一层的协议画起来就很像堆栈的结构，因此就把这些协议层称为协议栈。
实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体就是一个特 定的软件模块。
对等层：在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层。
协议数据单元：通常记为 PDU（Protocol Data Unit ）, 它是对等实体之间进行信息交换的数据单元。
服务访问点：通常记为 SAP, 在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方，通常称为服务访问点。
客户：在计算机网络中进行通信的应用进程中的服务请求方。
服务器：在计算机网络中进行通信的应用进程中的服务提供方。但在很多情况下，服务 器也常指运行服务器程序的机器。
客户-服务器方式：这种方式所描述的是进程之间服务的请求方和服务的提供方的关系。
服务的请求方是主动进行通信的一方，而服务器是被动接受通信的一方。系统启动后即自动
调用服务器程序，并 直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。客
户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。关
于客户－服务器方式更详细的解释，见前面的 1-13 题。
1-27 试解释 everything over IP IP over everything 的含义。
TCP/IP 协议可以为各式各样的应用提供服务。从协议栈来看，在 IP 层上面可以有很多的应用程序。这就是 everything over IP
TCP/IP 协议也允许 IP 协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。在 IP以上看不见下层究竟是什么样的物理网络。这就是 IP over everything。
1-33 我们在互联网上传送数据经常是从某个源点传送到某个终点，而并非传送过去 又再传送回来。那么为什么往返时间 RTT 是个很重要的性能指标呢？
解答：① 我们在传送数据时，经常要使用 TCP 协议。 TCP 连接的建立需要消耗时间，这与 RTT 有密切关系（在教材第5 章中有详细讲述）。
②在传输数据时也常常需要对方的确认。在 发送数据后要经过多少时间才能收到对方的确认，这也取决于往返时间 RTT 的大小。
③在计算吞吐率时，有时也要考虑到往返时间 RTT 。例如，一个 铲字节的文件在1 Gbit/s 的发送速率下，只需要 8 ms 。但如果我们是通过网络向远方某个主机请求把这样大的文件发送过来，而 RTT= 100 ms, 那么总共需要时间至少为 100 + 8 = 108 ms, 是原来的发送时间的十几倍
