计算机网络-清华版-吴功宜（第三版）课后习题解答—第1-4章
第一章计算机网络概论P42
1.请参考本章对现代Internet结构的描述，解释“三网融合”发展的技术背景。
答：基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以及基于对等结构的P2P网络、3G/4G与移动Internet的应用，使得Internet以超常规的速度发展。
“三网融合”实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对Internet应用技术发展的描述，解释“物联网”发展技术背景。
答：物联网是在Internet技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3.请参考本章对于城域网技术特点的描述，解释“宽带城域网”发展技术背景。
答：宽带城域网是以IP为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，以语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的服务。
4.请参考本章对WPAN技术的描述，举出5个应用无线个人区域网络技术的例子。
答：家庭网络、安全监控、汽车自动化、消费类家用电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位。
5..请参考本章对于Internet核心交换、边缘部分划分方法的描述，举出身边5种端系统设备。tcpip协议pdf
答：PDA、智能手机、智能家电、无线传感器节点、RFID节点、视频监控设备。
7.长度8B与536B的应用层数据通过传输层时加上了20B的TCP报头，通过网络层时加上60B的IP分组头，通过数据链路层时加上了18B的Ethernet帧头和帧尾。分别计算两种情况下的数据传输效率。（知识点在：P33）
解：
长度为8B的应用层数据的数据传输效率：
8/(8+20+60+18)×100%=8/106×100%=7.55%
长度为536B的应用层数据的数据传输效率：
536/(536+20+60+18)×100%=536/634×100%=84.54%
8.计算发送延时与传播延时。
条件：主机之间传输介质长度D=1000km。电磁波传播速度为2×108m/s。
（1）数据长度为1×103bit，数据发送速率为100kbps。
（2）数据长度为1×107bit，数据发送速率为10Gbps。
（知识点在：P33）
解题思路：
总延时=发送延时+传播延时+排队延时+处理延时
解：
（1）
发送延时为：N/S=1000/100×103=0.01s=10ms
传播延时为：D/V=1000×103/2×108=5×10-3s=5ms
(2)
发送延时为：N/S=1×108/(10×103×106)=0.01s=10ms
传播延时为：D/V=1000×103/2×108=5×10-3s=5ms
9.在如图1-29所示的网络结构中，主机A要向主机B发送一个长度为300KB的报文，发送速率为10Mbps，传输路径上要经过8个路由器，连接路由器的链路长度为100km，信号在链路上的传播速度为2×108m/s。每个路由器的排队等待延时为1ms。路由器发送速率也为10Mbps。忽略：主机接入到路由器的链路长度，路由器排队等待延时与数据长度无关，并假设信号在链路上传输没有出现差错和拥塞。请计算：
（1）采用报文交换方法，报文头长度为60B，报文从主机A到主机B需要多长时间？（2）采用报文分组交换方法，分组头长度为20B时，分组数据长度为2KB，所有报文分组从主机A到主机B需要多长时间？
解题思路：
报文交换是一个完整的数据包从源结点一直传输到目的结点。
延时时间为：主机A发送时间+8个路由器的发送时间+8个路由器的排队等待延时时间+链路的传播时间。
报文分组交换方法：就是一个一个包跟着传输下去，300KB分为2kb的数据包，有150个，从主机A到最后一个路由器发出最后一个包，相当于2KB数据包发送了9＋149＝158次，延时时间＝发送时间x158＋8个路由器等待延时时间＋链路传播时间。
另外，Mbps是Million bits per second的缩写，1 Mbps代表每秒传输1，000，000位（bit）。解：
(1)[(300×1024+60)×8/10000000]×9×103+[(100×1000)/2×108]×7×103+8×1=2223.8ms
(2)[(2×1024+20)×8/10000000]×9×103+[(100×1000)/2×108]×7×103+8×1
+[(2×1024+20)×8/10000000]×149×103
=26.39+246.51=272.9ms
第二章网络体系结构与网络协议P62
1．请举出生活中的一个例子来说明“协议”的基本含义，并举例说明网络协议三要素“语法”、“语义”与“时序”的含义与关系
协议是一种通信规则
例：信件所用的语言就是一种人与人之间交流信息的协议，因为写信前要确定使用中文还是其他语言，否则收信者可能因语言不同而无法阅读
三要素：
语法：用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现顺序
语义：解释比特流的每一部分含义，规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作和作出的响应
时序：对实现顺序的详细说明
2．计算机网络采用层次结构的模型有什么好处？
1）各层之间相互独立
2）灵活性好
3）各层都可采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层
4）易于实现和维护
5）有利于促进标准化
3．ISO在制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么？
1）网中各结点都具有相同的层次
2）不同结点的同等层具有相同的功能
3）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信
4）同一结点内相邻层之间通过接口通信
5）每个层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务
4．如何理解OSI参考模型中的“OSI环境”的概念？
“OSI环境”即OSI参考模型所描述的范围，包括联网计算机系统中的应用层到物理层
的7层与通信子网，连接结点的物理传输介质不包括在内
5．请描述在OSI参考模型中数据传输的基本过程
1）应用进程A的数据传送到应用层时，加上应用层控制报头，组织成应用层的服务数据单元，然后传输到表示层
2）表示层接收后，加上本层控制报头，组织成表示层的服务数据单元，然后传输到会话层。依此类推，数据传输到传输层
3）传输层接收后，加上本层的控制报头，构成了报文，然后传输到网络层
4）网络层接收后，加上本层的控制报头，构成了分组，然后传输到数据链路层5）数据链路层接收后，加上本层的控制信息，构成了帧，然后传输到物理层
6）物理层接收后，以透明比特流的形式通过传输介质传输出去
6．TCP/IP协议的主要特点是什么？
1）开放的协议标准，可免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统
2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中
3）统一的网络地址分配方案，使整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址
4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务
7．Internet技术文档主要有哪两种形式？为什么说RFC文档对从事网络技术与研究与开发的技术人员是重要的？如果需要有关IP协议的RFC791文档，知道如何去查吗？（知识点在：P56）
答：因特网草案和RFC文档。因为RFC文档是从事网络技术研究与开发的技术人员
获得技术发展状况与动态重要信息的来源。
可以输入网址：/rfc.html, 然后在提示的位置输入RFC文档的编号791即可，当然也可从RFC Editor的站点或全球的几个镜象站点得到。
第三章物理层P103
1.已知：电话线路带宽B=3000Hz，根据奈奎斯特准则，求：无噪声信道的最大数据传输速率为多少？（知识点在：P85）
解：2×3000Hz=6000bps（奈奎斯特准则，公式R max=2B）
2.已知：S/N=30db，带宽B=4000Hz，根据香农定理，求：有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率为多少？（知识点在：P85-86）
解：
信噪比通常以分贝（db）表示，如果信噪比S/N为1000，根据信噪比计算公式：S/N(db)=10 lg(S/N) 因此：30=10 lg(S/N)——> S/N=1000
[香农定理，公式R max=Blog2(1+S/N)]得：R max=4000×log2(1+1000) = 4000×10=40000 bps =40 kbps
其中：S/N——信噪比，是指信号功率S与噪声功率N之比。
3.已知：数据传输速率为14400bps，多相调制的相数k=16.求：调制速率。
（知识点在：P80）
解：比特率S（单位为bps）与调制速率B（单位为baud）之间关系可以表示为：
S=Blog2k，式中k为多相调制的相数。
14400bps= B×log216，得3600 baud。
4.已知：S/N=30db，带宽B=3000Hz，采用QPSK-16调制方式。求：最大调制速度是多少？（知识点
在：P85-86）
解：
QPSK——正交相移键控，QPSK-16是：16相调相。
信噪比通常以分贝（db）表示，如果信噪比S/N为1000，根据信噪比计算公式：S/N(db)=10 lg(S/N) 因此：30=10 lg(S/N)——> S/N=1000
[香农定理，公式R max=Blog2(1+S/N)] 得：R max=3000×log2(1+S/N)，所以有：
R max=3000×log2(1+1000)=3000×10=30000bps
（公式R max=B max log2K）得：30000= B max log216 所以：B max=7500 baud。
5.请根据QAM调制中波特率与相数，计算对应的比特率值。（S=Blog2K）
解：
6.已知：FDM系统的一条通信线路的带宽为200kHz，每一路信号带宽为4.2kHz，相邻信道之间的隔离带宽为0.8kHz。求：这条线路可以传输多少路信号？（知识点在：P89）解：
FDM系统是频分多路复用系统，它是以信道频率为对象，通过设置多个频带互不重叠的信通，达到同时传输多路信号的目的。
200/(4.2+0.8)=40条
即：可以容纳40条传输信道。
7.已知：A=01011011.画出A的差分曼彻斯特编码的波形。（知识点在：P81）
解：
8.如果主机的数据发送速率达到100Mbps，采用曼彻斯特编码，那么相应的时钟频率应该为多少？（知识点在：P82）
解：
当采用曼彻斯特编码时，在每个调制的周期内，波形将会跳动两次，则数据传送速率将是波特率的二分之一。如果设波特率是x baud，则：0.5x=100，所以：x=200 baud. 即：数据传输速率为100Mbps，如果采用曼彻斯特编码，波特率将达200Mbps，也就是说，传输信号的信道带宽至少为200MHz。也就是说：相应的时钟频率应该为200MHz。
9.已知：SONET定义的OC-1速率为51.840Mbps。计算：STM-4对应的速率为多少？（知识点在：P91）
解：
SONET——同步光纤网；SDH——同步数字体系；
OC——定义的是光纤上传输的光信号速率。
STS——定义的是数字电路接口的电信号传输速率；
STM——是电话主干线路的数字信号速率标准。
OC-1——第1级光载波。
因为：SONET定义的线路速率标准是以第1级同步传输信号STS-1（51.840Mbps）为基础的，与其对应的是第1级光载波OC-1（51.840Mbps）。
以SONET为基础，制定SDH。
SDH信号中最基本的模块是STM-1，对应STS-3，速率为51.840Mbps×3=155.520 Mbps。更高等级的STM-n是将STM-1同步复用而成。4个STM-1构成1个STM-4。
所以有：155.520 Mbps×4=622.080 Mbps。
答：STM-4速率为622.080Mbps。
10．在CDMA系统中，4个站的码片序列分别为：
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）
现在接受到码片序列为S：（-1+1-3+1-1-3+1+1）。
请判断：是哪个站发送的数据？发送的二进制数是0还是1？（知识点在：P99）
解：
CDMA——码分多址，基本思想：给每一个用户手机（简称为“站”）分配一种经过特殊挑选的不同码型，使得不同站可以在同一时刻、使用同一个信道而不互相干扰。
下面计算向量内积：
A×S/8=0 ——> A站没有发送
B×S/8=-8/8=-1 ——> B站发送了0
C×S/8=1 ——> C站发送了1