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一、综合题

1． 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。

【答案】五层网络体系结构：应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。

应用层：应用层是体系结构的最高层，直接为用户的应用进程提供服务；

运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务；

网络层：负责将分组从源站交付到目的站，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。

数据链路层：在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将由网络层交下来的IP 数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上透明的传送帧中的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。数据链路层在收到一个帧后，可从中提取出数据部分，上交给网络层。数据链路层将原始的物理连接转换成无差错的数据链路；

物理层：物理层的任务是协调在物理媒体中传送比特流所需要的各种功能。

2． 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 ），从源站到目的站共经过k 段链路，每段链路的传播时延为d （s ）, 数据率为c （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 ）, 且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？

【答案】（1）对电路交换，当t=s时，链路建立；

当t=s+x/c，发送完最后lbit 数据；

当t=s+x/c+kd，所有的信息到达目的地。

（2）对分组交换，当t=x/c, 发送完最后lbit 数据；

到达目的地，最后一个分组需经过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

所以当分组交换的时延小于电路交换，即

解得当时，分组交换的时延比电路交换的要小。

3． 详述CSMA/CD协议的工作原理，为什么CSMA/CD网络不适合实时应用。

【答案】（1）CSMA/CD的全称为带有冲突检测的载波侦听多路访问协议，是在局域网中被广泛应用的介质访问控制协议，由IEEE802.3标准定义。在CSMA 机制中，由于可能存在多个结

点侦听到信道空闲并同时开始传送数据，从而造成冲突。于是，CSMA/CD在CSMA 的基础上增加了一个功能：冲突检测-是指结点在边发送数据的同时边检测信道上是否有冲突发生，如果有，则等待一段随机时间后再次重发数据。

CSMA/CD媒体访问控制方法的工作原理是在发送数据前，先监听总线是否空闲。若总线忙，则不发送；若总线空闲，则把准备好的数据发送到总线上。在发送数据的过程中，工作站边发送边检测总线，是否自己发送的数据有冲突：若无冲突则继续发送直到发完全部数据；若有冲突，则立即停止发送数据，但是要发送一个加强冲突的信号，以便使网络上所有工作站都知道网上发生了冲突，然后，等待一个预定的随机时间，且在总线为空闲时，再次重新发送未发完的数据。

（2）因为CSMA/CD是用户共享信道，当同时有用户需要使用信道时会发生碰撞，造成冲突，对实时应用通信来说，突发式的数据更不利于使用CSMA/CD方式。

4． IP 地址分为几类，各如何表示，IP 地址的主要特点是什么？

【答案】IP 地址是指给因特网上的每一个主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内唯一的32位标识符。而所谓“分类的IP 地址”则是将IP 地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字串组成，第一个字段是网络号，第二个字段是主机号。

（1）IP 地址被分为A 、B 、C 、D 、E 五类，其中A 、B 、C 类为单播地址，D 类地址用于多播，E 类地址保留为以后用：

①A 类地址：网络号占1个字节长，网络中的主机号占3个字节，A 类地址网络号的第一位二进制数取值必须为“O ”。A 类地址可指派的网络号是126个减2的原因：网络号全0表示“本网络”; 网络号127（01111111

）保留作为本地软件回环测试之用。每个网络允许

台主机，通常分配给拥有大量主机的网络（如主干网）；

②B 类地址：网络号占2字节，网络中的主机号占2字节，B 类地址网络号的前两位二进制数取值必须为“10”。B 类地址允许有16383个网段，每个网络允许有65534台主机，适用于结点比较多的网络（如区域网）；

③C 类地址：网络号占3字节，网络中主机号占1字节，C 类地址网络标识的前3位二进制数取值必须为“110”。具有C 类地址的网络允许有254台主机，适用于结点比较少的网络。

（2）IP 地址的主要特点

①每一个IP 地址都由网络号和主机号两部分组成，是一种分等级的地址结构，它不能反映任何有关主机位置的物理信息；

②实际上IP 地址是标志一个主机和一条链路的接口，当一个主机同时连接在多个网络上时，该主机就必须有多个IP 地址；

③由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络；

④所有分配到网络号（Net-id ）的网络都是平等的；

⑤IP 地址可用来指明一个网络的地址。

A 类网络的IP 地址范围

为

B 类网络的IP 地址范围

为

C 类网络的IP 地址范围为

5． IGP 和EGP 这两类协议的主要区别是什么？

【答案】IGP 是在一个自制系统内部使用的路由选择协议，主要考虑在AS 内部如何高效地工作，只关心本自治系统内如何传送数据报，与互联网中其他自治系统使用什么协议无关，对费用和代价考虑不多。EGP 是在不同的AS 边界传递路由选择信息的协议，不关心AS 内部使用何种协议，但必须考虑其他方面的政策，需要多条路由，代价费用方面可能更重要。

6． 图1是二进制序列的曼彻斯特编码，码元1是前低后高，试画出该二进制序列的差分曼彻斯特编码。如果以100Mbps 数据率发送该二进制序列，则所需要的信道带宽至少为多少？

【答案】（1）对于曼彻斯特编码，码元1是一个时钟周期内前低后高，码元0是一个时钟周期内前高后低，所以该二进制比特序列为11001。

图1 曼彻斯特编码

根据差分曼彻斯特编码的规则：若码元为1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；若码元为0, 则其前半个码元的电平与上一个码元的电平相反。如图2所示。

图2差分曼彻斯特编码

（2）在曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的系统中，编码的方法是将1个码元分成两个相等间隔。其频带宽度比原始的基带信号増加了一倍。需要的编码的时钟频率为发送速率的两倍，已知二进制序列的发送速率为100Mbps , 则所需的编码的时钟频率为200MHz ，即传输信号的信道的带宽至少为200MHz 。

7． （1）有人认为：“ARP 协议向网络层提供了转换地址的服务，因此ARP 应当属于数据链路层。”这种说法为什么是错误的？

（2）试解释为什么ARP 高速缓存每存入一个项目就要设置10〜20分钟的超时计时器。这个时间设置得太大或太小会出现什么问题？