计算机网络谢希仁课后习题-锐单电子商城

第一章后练习分析

1-01 计算机网络能为用户提供哪些服务？答：计算机网络为用户提供了两个最重要的功能，连接和共享。 1-02 试着简要介绍分组交换的特点答:分组交换本质上是在存储-转发的基础上发展起来的。它具有电路交换和报文交换的优点。分组交换采用动态复用技术在线传输，按一定长度分为多个小段的数据-分组。每个分组识别后，动态复用技术应用于物理线路，并传输多个数据分组。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，然后拆下分组头，按顺序将每个数据字段重新组装成完整的报纸。分组交换的电路利用率高于电路交换，传输时间小于报纸交换，交互性好。 1-03 比较电路交换、报文交换、分组交换的主要优缺点。答:(1)电路交换电路交换是指计算机终端之间的通信，一方发起呼叫，独占物理线路。当交换机完成连接时，对方收到启动端的信号，双方可以通信。双方在整个通信过程中一直占用电路。实时性强，时延小，交换设备成本低。但也带来了线路利用率低、电路连续时间长、通信效率低、不同类型终端用户无法通信等缺点。电路交换更适合固定用户之间的通信，信息量大，报纸长，经常使用。 (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。报纸交换的优点是中继电路利用率高，多个用户可以同时在一条线路上传输，可以实现不同速度和规则的终端间交换。但它的缺点也很明显。存储和转发以报纸为单位，扩大网络传输时间，占用大量交换机内存和外存，不能满足高实时要求的用户。报文交换适用于网络用户之间传输报文短、实时要求低的通信，如公共电报网。（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。它具有电路交换和报文交换的优点。分组交换采用动态复用技术在线传输，按一定长度分为多个小段的数据-分组。每个分组识别后，动态复用技术应用于物理线路，并传输多个数据分组。将用户发端的数据暂存到交换机的存储器中，然后在网络中转发。到达接收端，然后拆下分组头，按顺序将每个数据字段重新组装成完整的报纸。分组交换的电路利用率高于电路交换，传输时间小于报纸交换，交互性好。 1-04 为什么因特网是印刷以来人类通信最大的变化？答:因特网缩短了人际交往的时间和空间，改变了人们的生活、工作、学习和交往方式，是世界的巨大变化。 1-05 因特网的发展大致分为哪些阶段？请指出这些阶段的主要特点。答:第一阶段是单个网络ARPANRET 发展到互联网的过程。最初的分组交换网络ARPANET 只是一个单一的分组交换网络，所有这些都必须连接ARPANET 主机直接连接到最近的结点交换机。然后发展成所有用途TCP/IP 协议计算机可以使用互联网进行相互通信。第二阶段是1985-1993年，其特点是自1993年以来，已建成三级结构的因特网第三阶段逐渐形成多层次ISP 因特网结构。 1-06 简要介绍了由特网标准制定的几个阶段。答：制定英特网的正式标准需要四个阶段[RFC 2026]： (1)因特网草案（Internet Draft）。 (2)建议标准（Proposed Standard）。 (3)草案标准（Draft Standard）。 (4)因特网标准（Internet Standard）。 1-07 小写和大多数开头的英文名字internet 和Internet 意义上的重要区别是什么？答:用小写字母i 开始的internet(互联网或互联网)是一个通用术语，一般指由多个计算机网络互联而成的网络。通信协议(即通信规则)(即通信规则)可以是任意的。从大写字母I开始Internet(因特网)是一个专有名词，是指世界上最大、最开放、最多网络相互连接的特定计算机网络。TCP/IP 作为通信规则，协议家的前身是美国ARPANET。 1-08 计算机网络有哪些类别？各类网络有哪些特点？答：1.根据网络覆盖的地理范围进行分类：（1）局域网：局域网是由计算机硬件在较小范围内的通信线路组成的网络，一般限于较小区域，通常采用有线连接。（2）城市网络：城市网络的规模仅限于一个城市，覆盖范围从几十公里到几百公里。城市网络基本上是局域网的延伸。它通常使用类似于局域网的技术，但它涉及广泛的传输介质和布线结构。(3)广域网:覆盖面广，又称远程网，在技术、应用范围和协议标准上有所不同。 2.按传榆介质分类:(1)有线网:采用同轴电缆、双绞线，甚至采用再线电视电缆连接的计算机网络，再线网通过"载波"空间传输信息需要用导线来实现。（2）无线网络：以空气为传输介质，以电磁波为载体传输数据。无线网络包括：无线电话、语音广播网络、无线电视网络、微波通信网络、卫星通信网络。 3.根据网络拓扑结构分类：（1）星网络：每个网站通过点到点链接连接到中心。其特点是容易在网络中添加新网站。数据的安全性和优先级易于控制和实现网络监控，但一旦中心节点出现故障，整个网络就会瘫痪。（2）总线网络：网络中所有网站共享数据通道，总线网络安装简单方便，需要铺设电线最短，成本低，网站故障一般不影响整个网络，但介质故障会导致网络瘫痪，总线网络安全低，监控困难，增加新网站不容易。(3)树型网络:是上述两种网络的综合。（4）环型网络：环型网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，增加新的站点较困难。网状网络：网状网络是基于上述各种拓扑网络的综合应用。 4.按通信方式分类： (1)点对点传输网络:数据在计算机或通信设备中以点到点传输，在一对机器之间传输大型网络通过多条路径连接而成。 (2)广播传输网络:数据在共用通信介质线路中传输，网络上的所有机器共享一个通信网络信信道适用于地理范围小或保密要求低的小网络。 5.按网络使用目的分类： (1)共享资源网:用户可以在网络中共享各种资源。（2）数据处理网：用于处理数据的网络。 (3)数据传输网络:用于收集、交换和传输数据的网络。 6.按服务方式分类： (1)客户机/服务器(C／S)模式：C／S 计算模式的结构是分散的、多层次的用户接口的PC 作为客户机，不同的操作系统或不同的网络操作系统对应不同的语言和开发人员具据主机，其工作特点是文件从服务器下载到工作站，然后在工作站处理所有的处理都发生在主机上。 (2)浏览器/服务器(B／S)模式：其主要特点是与软硬件平台无关，应用逻辑与行业服务器侧面放置服务处理规则。 (3)对等网络或对等网络:对等网络不需要文件服务器，特别是一组应用面向用户的PC 每台客户机都可以与其他客户机一起实现"平等"对话操作，互相分享信息资源和硬件资源，网络计算机一般类型相同，甚至操作系统也相同，这种网络模式是精神的生活方便，但难以实现集中管理和控制，安全性低。 7.按企业和公司管理分类： (1)内部网:一般指企业内部网，形成独立的网络。 (2)内联网:一般指改造或新建的企业内部网，采用通用TCP／IP 作为通信协议，一般都有自己的WWW 为企业内部服务的服务器和安全防护系统，不直接与因特网连接。 (3)外联网:采用因特网技术，有自己的技术WWW 服务器，但不一定直接连接到因特网同时，必须建立防火墙，将内联网与因特网隔离，以确保企业内部信息的安全。 (4)因特网:因特网是目前世界上最受欢迎的国际互联网，结合多种应用媒体的"声、图、文"表达能力不仅可以处理一般数据和文本，还可以处理语音、声音、静音停止图像、电视图像、动画和三维图形。 1-09 计算机网络和本地接入网络的主要区别是什么？答：主干网特点：设施共享；高度综合集成，可满足高密度业务需求；在可控环境中工作；利用率高；技术进步快，主要是软件；成本逐渐下降。本地接入网络特点：专用设施，分散独立，接入业务多，业务密度低，线路施工困难，设备运行环境差，利用率低，技术进化缓慢，硬件主要，网络直径不同，成本与用户有关。 1-10 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，每段链路的传播延迟为d（s），数据率为C（bit/s）。电路交换时，电路的建立时间是s（s）。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。在什么条件下，分组交换的延迟小于电路交换？答:电路交换，当t=s 建立链路；当t=s x/C，最后一后一个bit；当t=s x/C kd，所有信息到达目的地。分组交换，当t=x/C，最后一后一个bit；最后一组需要通过才能到达目的地k-1 个分组交换机的转发，每次转发的时间为p/C，所以总的延迟= x/C (k-1)p/C kd因此，当分组交换的延迟小于电路交换时x/C (k-1)p/C kd＜s x/C kd 时，(k-1)p/C＜s 1-11 在上述问题的分组交换网络中，报纸长度和分组长度分别为x 和（p h）（ bit），其中p 它是分组数据部分的长度h 固定每个分组带来的控制信息的长度p 大小无关。通信的两端通过k 段链路。链路的数据率为b（bit/s），但传播延迟和结点的排队时间可以忽略不计。如果总延迟计划最小化，请询问分组数据部分的长度p 多大？答：分组个x/p，传输总比特数：(p h)x/p源发送延迟：(p h)x/pb最后一组经过k-1 转发个组交换机，中间发送延迟：(k-1)(p h)/b总发送时延D=源发送时延中间延迟发送D=(p h)x/pb (k-1)(p h)/b令其对p 导数等于0，求极值p=√hx/(k-1) 1-12 因特网的两个组成部分(边缘部分和核心部分)有哪些特点？他们的工作方式有哪些特点？答：边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分直接用于通信(传输数据、音频或视频)和资源共享。核心部分由连接这些网络的大量网络和路由器组成。这边缘部分提供服务(提供连通性和交换)。程序之间的通信模式通常可以分为两类：客户服务器模式（C/S 方式）即Client/Server方式，对等方式（P2P 方式）即Peer-to-Peer 方式客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。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。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。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。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。一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。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一个主机既是客户又同时是服务器。网络核心部分是因特网中最复杂的部分。网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是实现分组交换(packetswitching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能 1-13 客户服务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：客户服务器方式是一点对多点的，对等通信方式是点对点的。被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。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。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一个主机既是客户又同时是服务器。对等连接也需要知道对方的服务器地址。 1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？答：1．速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。Bit 来源于binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个1 或0。速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。速率往往是指额定速率或标称速率。 2．带宽 “带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。 3．吞吐量吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 4．时延传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。 5．时延带宽积 6．往返时间RTT 7．利用率 1-15 假定网络的利用率到达了90%。试估算已选现在的网络时延是他的最小值的多少倍？答：D0 表示网络空闲时的时延，D 表示当前网络的时延。U 为利用率则： D=D0/(1-U) 即D=10 D0。 1-16 计算机通信网有哪些非性能特征？计算机通信网性能指标与非性能特征有什么区别？答：计算机通信网非性能特征有：费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。计算机通信网性能指标有：速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率。性能指标指的是与通信网络本身性能相关的指数，而非性能特征与其本身无直接关系。 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100kbit/s。（2）数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s。从以上计算结果可得出什么结论? 答：（1）：发送时延=107/（100×1000）=100s 传播时延=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms （2）：发送时延=103/（109）=10-6s=1us传播时延=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms 传播时延在线路上是一样的，若数据长度大同时发送数率低，则在总时延中发送时延往往大于传播时延，但若若数据长度短同时发送数率高，则传播时延就可能是总时延的主要部分。1-18 假设信号在媒体上的传播速率为2.3×108m/s。媒体长度l 分别为：（1） 10cm(网卡) （2） 100m(局域网) （3） 100km(城域网) （4） 5000km(广域网) 试计算当数据率为1Mb/s 和10Gb/s 时在以上媒体中正在传播的比特数。答：传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率，时延带宽积=传播时延*带宽（1）（0.1/2.3×108）×1×106b/s=0.000435bit（数据率为1Mb/s）（0.1/2.3×108）×1×1010b/s=4.35bit（数据率为10Gb /s）（2）（100/2.3×108）×1×106b/s=0.435bit（数据率为1Mb/s）（100/2.3×108）×1×1010b/s=4.35×103bit（数据率为10Gb /s）。（3）（100000/2.3×108）×1×106 b/s =435bit（数据率为1Mb/s）（100000/2.3×108）×1×1010b/s=4.35×106bit（数据率为10Gb /s）。（4）（5×106/2.3×108）×1×106 b/s =21739bit（数据率为1Mb/s）（5×106/2.3×108）×1×1010b/s=2.1739×108bit（数据率为10Gb /s）。 1-19 长度为100 字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20 字节的TCP 首部。再交给网络层传送，需加上20 字节的IP 首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部18 字节。试求数据的传输效率。若应用层数据长度为1000 字节，数据的传输效率是多少？答：数据长度为100 字节时传输效率=100/（100+20+20+18）=63．3% 数据长度为1000 字节时，传输效率=1000/（1000+20+20+18）=94．5% 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。答：网络体系结构采用分层的结构，可以减少协议设计的复杂性，使得各层之间是独立的，增强灵活性，使得网络体系结构上可以分割开，易于实现和维护，同时促进标准化工作。日常生活中，比如，甲、乙两地两人a、b 通信，a 将写好的信交给甲地邮局，甲地邮局经过交通部门将信邮至乙地邮局，b 再从乙地邮局取信。这相当于一个三层结构，如下图所示虽然两个用户、两个邮政局、两个运输部门分处甲、乙两地，但是它们都分别对应同等机构，同属一个子系统，而同处一地的不同机构则不再一个子系统内，而且它们之间的关系是服务与被服务的关系。 1-21 协议与服务有何区别？有何关系？答：协议是水平的，服务是垂直的。协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间的通信的规则。服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。协议与服务的关系在协议的控制下，上层对下层进行调用，下层对上层进行服务，上下层间用交换原语交换信息。同层两个实体间有时有连接。 1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？答：在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。一个网络协议要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应答；（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。对于非常复杂的计算机网络协议，其结构最好采用层次式的。 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？答：因为网络协议如果不全面考虑不利情况，当情况发生变化时，协议就会保持理想状况，一直等下去！就如同两个朋友在电话中约会好，下午3 点在公园见面，并且约定不见不撒。这个协议就是很不科学的，因为任何一方如果有耽搁了而来不了，就无法通知对方，而另一方就必须一直等下去！所以看一个计算机网络是否正确，不能只看在正常情况下是否正确，而且还必须非常仔细的检查协议能否应付各种异常情况。 1-24 试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。答：所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层各层的主要功能：（1）应用层应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent),来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。（2）运输层任务是负责主机中两个进程间的通信。因特网的运输层可使用两种不同的协议。即面向连接的传输控制协议TCP 和无连接的用户数据报协议UDP。面向连接的服务能够提供可靠的交付。无连接服务则不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery．（3）网络层网络层负责为分组选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。（4）数据链路层数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧（frame)，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。（5）物理层物理层的任务就是透明地传输比特流。 “透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，接收端如何识别出这是“1”而不是“0”。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接。 1-25 试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。答:“透明”是指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。书上举例如:你看不见在你面前有100%透明的玻璃的存在。 1-26 试解释下列名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。答：协议栈：指计算机网络体系结构采用分层模型后，每层的主要功能由对等层协议的运行来实现，因而每层可用一些主要协议来表征，几个层次画在一起很像一个栈的结构。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：对等层实体进行信息交换的数据单位。服务访问点：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。服务访问点SAP是一个抽象的概念，它实体上就是一个逻辑接口。客户、服务器：客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。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。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。客户-服务器方式：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，当客户进程需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程，服务器进程被动地等待来自客户进程的请求。 1-27 试解释everything over IP 和IP over everything 的含义。答：everything over IP：即IP 为王，未来网络将由IP 一统天下。未来的通信网既已肯定以数据信息业务为重心，并普遍使用互联网规约IP，那么网上信息业务宜一律使用IP，即所谓everything over IP。 IP over everything：在现在的电通信网过渡到光通信网的过程中， IP、ATM、WDM 会配合使用，渐渐过渡，既是IP over everything。

第二章书后习题解析

2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？（1）物理层要解决的主要问题： ①物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本曾的协议与服务。 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。（2）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锁采用。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心的物理层协议，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、功能和规程特性。 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 规程与协议有什么区别？答：在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程”（procedure），后来具有体系结构的计算机网络开始使用“协议”（protocol）这一名词，以前的“规程”其实就是“协议”，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程”。 2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。答：一个数据通信系统可划分为三大部分：源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。源系统一般包括以下两个部分： •源点：源点设备产生要传输的数据。例如正文输入到PC 机，产生输出的数字比特流。 •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。例如，调制解调器将PC 机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。 •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。例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。 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：来自信源的信号。带通信号：经过载波调制后的信号。数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。数字数据：取值为不连续数值的数据。码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号：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）。并行传输：指数据在一条物理信道上传输时有多个数据位同时在设备之间进行的传输。串行传输：指数据在一条物理信道上以位为单位按时间顺序逐位的传输。

2-05 物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？答：（1）机械特性：指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。（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意。（4）规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2-06 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/秒”和“码元/秒”有何区别？答：限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：（1）在任何信道中，码元传输速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码元间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。（2）由于噪声会使接收端对码元的判决产生错误（ 1判决为0或0判决为1）。所以信噪比要限制在一定范围内。由香农公式可知，信息传输速率由上限。信噪比越大，量化性能越好；均匀量化的输出信噪比随量化电平数的增加而提高；非均匀量化的信号量噪比，例如PCM 随编码位数N 指数规律增长，DPCM与频率有关等。但实际信噪比不能任意提高，都有一定限制。例如增加电平数会导致接收机的成本提高，制作工艺复杂等。香农公式的意义在于：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种方法来实现无差错的传输。比特/秒是指信息传输速率，每秒钟传送的信息量；码元/秒是码元传输速率，每秒钟传送的码元个数。两者在二进制时相等。在多进制时，信息传输速率要乘以log 以2 为底的进制数等于码元传输速率 2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为2000码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16 个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）？答：比特率=码元速率×log2L，在公式中L是指表示数据的信号电平的数量，本题中为16，因此数据率为20000×log216=80000b/s 2-08 假定要用3kHz 贷款的电话信道传送64kb/s 的数据（无差错传输），试问这个信道应该具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示），这个结果说明什么问题？答：根据香农公式C = W log2(1+S/N) b/s，S/N =264000/3000 -1=2642245,用分贝表示为10lgS/N =10lg2642245=64.2dB ，这是个信噪比很高的信道 2-09 用香农公式计算一下：假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%。问信噪比S/N 应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N 再增大到10倍，问最大信息传输速率能否再增加20%？答：奈氏准则：每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒2个码元。香农公式则表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。根据香农公式，计算信道的极限信息传输速率C为：C=log2(1+S/N）b/s;根据公式，可以计算出，信噪比S/N应增大到100。如果在此基础上将信噪比S/N 再增大10倍，最大信息速率只能再增加18.5%左右。 2-10 常用的传输媒体有哪几种？各有何特点？答：常见的传输媒体有以下几种 1．双绞线双绞线分屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。由两根相互绝缘的导线组成。可以传输模拟信号，也可以传输数字信号，有效带宽达250kHz，通常距离一般为几道十几公里。导线越粗其通信距离越远。在数字传输时，若传输速率为每秒几兆比特，则传输距离可达几公里。一般用作电话线传输声音信号。虽然双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高，但因为其价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。 2．同轴电缆同轴电缆分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有绝缘的实心导线外，再套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。由于其高带宽（高达300~400Hz）、低误码率、性能价格比高，所以用作LAN 中。同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不同而不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上。 3．光导纤维光导纤维以光纤维载体，利用光的全反向原理传播光信号。其优点是直径小、质量轻：传播频带款、通信容量大：抗雷电和电磁干扰性能好，五串音干扰、保密性好、误码率低。但光电接口的价格较昂贵。光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。 4．无线电微波通信无线电微波通信分为地面微波接力通信和卫星通信。其主要优点是频率高、频带范围宽、通信信道的容量大；信号所受工业干扰较小、传播质量高、通信比较稳定；不受地理环境的影响，建设投资少、见效快。缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离受到限制，一般只有50km，隐蔽性和保密性较差；卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信距离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。 2-11 假定有一种双绞线衰减是0.7db/km,若容许有20db 的衰减,试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？如果要使这种双绞线的工作距离增大到100公里，问应该使衰减降低到多少？答：在此频率下可的传输距离=20dB/(0.7db/km)≈28.57（km）。工作距离增大到100 公里，衰减应该为20 dB /100 km =0.2db/m 2-12 试计算工作在1200nm 到1400nm 以及1400 nm 到1600 nm 之间（波长）的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2x108m/s。答：2×108/（1200×10−9） -2×108/（1400×10−9）=2.381×1013 = 23.8THZ 2×108 /（1400×10−9）-2×108 /（1600 x 10−9）=1.786×1013 = 17.86THZ 2-13 为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？答：信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上,以共享信道资源。在一条传输介质上传输多个信号,提高线路的利用率，降低网络的成本。这种共享技术就是多路复用技术。频分复用（ FDM ，Freq uency Division Multiplexing ）就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1 路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。时分复用（ TDM ，Time Division Multiplexing ）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用，如SDH ，ATM，IP 和HFC 网络中CM 与CMTS 的通信都是利用了时分复用的技术。 2-14 试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。 FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48 答： FDM(frequency division multiplexing)频分复用，同一时间同时发送多路信号。所有的用户可以在同样的时间占用不同的带宽资源。 TDM(Time Division Multiplexing)时分复用，将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流地给多个用户使用，每一个时间片由复用的一个用户占用，所有用户在不同时间占用同样的频率宽度。 STDM(Statistic Time Division Multiplexing)统计时分复用，一种改进的时分复用。不像时分复用那样采取固定方式分配时隙，而是按需动态地分配时时隙。 WDM(Wave Division Multiplexing)波分复用，在光信道上采用的一种频分多路敷衍的变种，即光的频分复用。不同光纤上的光波信号（常常是两种光波信号）复用到一根长距离传输的光纤上的复用方式。 DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)密集波分复用，使用可见光频谱的宽带特征在单个光纤上同时传输多种光波信号的技术。DWDM 可以利用一根光纤同时传输多个波长，多路高速信号可以在光纤介质中同时传输，每路信号占用不同波长。 CDMA(Code Wave Division Multiplexing)码分多址，是采用扩频的码分多址技术。用户可以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道。 SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网，是以分级速率从155Mb/s 到2．5Gb/s的光纤数字化传输的美国标准，它支持多媒体多路复用，允许声音、视频和数据格式与不同的传输协议一起在一条光纤线路上传输。 SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列指国际标准同步数字系列。SDH 简化了复用和分用技术，需要时可直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下电路方便。 STM-1(Synchronous Transfer Module)第1 级同步传递模块，SDH 的基本速率，相当于SONET体系中的OC-3 速率。 OC-48(Optical Carrier)第48 级光载波，是SONET 体系中的速率表示，对应于SDH 的STM-16速率，常用近似值2.5Gb/s． 2-15 码分CDMA 为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会相互干扰？这种复用方法有何优缺点？答:因为用户在使用CDMA 通信时，各用户使用经过特殊挑选的不同码型传送信息时，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端由使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把带宽信号换成原信息书籍的窄带信号即解扩、以实现信息通信。各用户之间不会造成干扰。这种复用方法的优点：频谱利用率高，容量大；覆盖范围大；有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，传送的信号不易被敌人发现；采用CDMA 可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性，减少对通信的影响；网络成本低；降低手机的平均发射功率等等。缺点是：需要为各站分配不同互相正交的码片序列；地域受线路影响，不是每个地方都能用，安装时间长等。 2-16 共有4 个站进行码分多址CDMA 通信。4 个站的码片序列为： A：（ -1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1） B：（ -1 –1 +1 -1 +1 +1 +1 -1） C：（ -1 +1 –1 +1 +1 +1 -1 -1） D：（ -1 +1 –1 –1 -1 –1 +1 -1）现收到这样的码片序列：（-1 +1 –3 +1 -1 –3 +1 +1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的1 还是0？答：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A 发送1 S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B 发送0 S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C 无发送 S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D 发送1 2-17 试比较xDSL，HFC 以及FTTx 接入技术的优缺点。答：xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。成本低，易实现，但带宽和质量差异性大。 HFC 网的最大的优点具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。要将现有的450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为750 MHz 双向传输的HFC 网需要相当的资金和时间。 FTTx（光纤到……）这里字母x 可代表不同意思。可提供最好的带宽和质量、但现阶段线路和工程成本太大。 2-18 为什么ADSL 技术中，在不到1MHz 的带宽中却可以传递速率高达每秒几个兆比？答：ADSL 技术主要采用离散音频调制技术，这种技术将正交振幅调制和频分复用技术相结合，把1M左右的带宽划分为256个通道，每个通道上采用16正交振幅调制技术，这样每个比特可以携带16位数据，因此通过上述两种技术提高了信道的速率，上下行速率的总和最终达到15M左右。