第一章
1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？
答：速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率
1-17收发两端之间的传输距离为1000 km,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 100 kbit/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?
解：（1）发送时延：ts=10^7/10^5=100s传播时延tp=10^6/(2×10^8)=0.005s
（2）发送时延ts =10^3/10^9=1µs传播时延：tp=10^6/(2×10^8)=0.005s
结论：若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。
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。
答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种原理体系结构。各层的主要功能：
物理层 物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。） 物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。数据链路层 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。
网络层 网络层的任务就是要选择合适的路由，使 发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。
运输层 运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。
应用层 应用层直接为用户的应用进程提供服务。
1-29 有一个点对点链路，长度为50 km。若数据在此链路上的传播速率为2x10^8 m /s, 试
问链路的带宽应为多少才能使传播时延和发送100字节的分组的发送时延一样大？
如果发送的是512字节长的分组，结果又应如何？
要解决这些问题，我们需要分别计算数据在点对点链路上的传播时延和发送时延。
首先，定义变量：
- 链路长度：50 km
- 传播速率：(2x10^8) m/s
- 数据长度：100字节（假设问题中的字节表示8位，即1字节=8比特）
问题1：发送100字节的分组
-
传播时延
传播时延 = 链路长度 / 传播速率 = 50,000米 / 200,000,000米每秒 = 0.00025秒，即0.25毫秒。 -
发送时延
发送时延 = 数据长度（比特）/ 链路带宽。由于1字节=8比特，100字节=800比特。
传播时延等于发送时延：
0.25毫秒 = 800比特 / 带宽
带宽 = 800比特 / 0.00025秒 = 3,200,000比特每秒，即3.2 Mbps。
问题2：发送512字节长的分组
- 发送时延
512字节=4096比特。
传播时延等于发送时延：
0.25毫秒 = 4096比特 / 带宽
带宽 = 4096比特 / 0.00025秒 = 16,384,000比特每秒，即16.384 Mbps。
因此：
- 发送100字节的分组时，所需带宽为3.2 Mbps。
- 发送512字节的分组时，所需带宽为16.384 Mbps。
第二章
2-01 物理层要解决哪些问题?物理层的主要特点是什么?
答：物理层要解决的主要问题：
（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（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，物理层应该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
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所采用，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新的物理层协议，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。
2-04 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。
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(code)：在使用时间域（或简称为时域）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 （即基本频带信号）------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）。
2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为 20000 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(bit/s)?
答：C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s
2-09 用香农公式计算一下，假定信道带宽为 3100 Hz,最大信息传输速率为 35
kbit/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：C = W log2(1+S/N) b/s
SN1=2*（C1/W）-1=2^（35000/3100）-1
SN2=2*（C2/W）-1=2^（1.6*C1/w）-1=2*（1.6*35000/3100）-1
SN2/SN1=100
则信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）
C3/C2=18.5%【C2=1.6*C1】
如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加18.5%左右
2-10 常用的传输媒体有哪几种?各有何特点?
答：
导引型传输媒体：双绞线 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)
同轴电缆 50欧同轴电缆 75欧同轴电缆
光缆 多模光纤 单模光纤
导引型传输媒体：无线传输：短波通信/微波/卫星通信
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：为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。频分、时分、码分、波分。
2-16共有四个站进行码分多址CDMA通信。四个站的码片序列为：
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
的站发送的是1还是0?
解：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
第三章
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点。
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?
答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件
网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）
3-04 数据链路层的三个基本问题(封装成帧、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决?
答：帧定界是分组交换的必然要求
透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆
差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源
3-07 要发送的数据为 1101011011。采用 CRC 的生成多项式是 P(X)=X^4+X+1。试
求应添加在数据后面的余数。
若要发送的数据在传输过程中最后一个1变成了0,即变成了1101011010,问接收端能否发现?
若要发送的数据在传输过程中最后两个1都变成了0,即变成了1101011000,问接收端能否发现?
采用 CRC 检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输?
3-19 以 太网使用的 CSMA/CD协议是以 争用方式接入到共享信道的，这与传统的时分复用 TDM相比有何优缺点？
3-20 假定 1 km 长的 CSMA/CD网 络的数据率为 1 Gbit/s。设信号在网络上的传播速率为200000 km/s。 求能够使用此协议的最短帧长。
最小帧长=争用期x数据传输速率
答：对于1km电缆，单程传播时间为1/200000=5为微秒，来回路程传播时间为10微秒，为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10微秒，以Gb/s速率工作，10微秒可以发送的比特数等于10*10^-6/1*10^-9=10000,因此，最短帧是10000位或1250字节长
3-27有 10 个站连接到以太网上。试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
(1)10个站都连接到一个10 Mbit/s 以太网集线器;
(2)10 个站都连接到一个100 Mbit/s 以太网集线器;
(3)10 个站都连接到一个10 Mbit/s 以太网交换机。
答:
（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器：1mbs
（2）10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器：10mbs
（3）10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机：10mbs
- 10个站都连接到一个10 Mbit/s以太网集线器
虽然集线器是一个共享媒介（所有连接的设备共享带宽），但在现实情况下，每个站的带宽并不总是等于集线器的总带宽的一部分，而是取决于网络流量和集线器的工作原理。
集线器实际上并不会像计算机网络中的交换机那样严格划分带宽。集线器通常采用 半双工 （half-duplex）通信模式，它依赖于 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）协议来避免冲突。在这种情况下，网络带宽通常会在所有设备间共享。
- 10个站都连接到一个100 Mbit/s以太网集线器
在这种情况下，集线器的总带宽为 100 Mbit/s。由于集线器仍然是一个共享媒介，因此带宽会被所有站点共享。
- 10个站都连接到一个10 Mbit/s以太网交换机
交换机工作在 数据链路层 （Layer 2），并且它通过 全双工 （full-duplex）方式工作，允许每个站与交换机之间的通信是独立的，互不干扰。因此，尽管交换机的总带宽为 10 Mbit/s，但由于交换机为每个连接的设备提供了独立的虚拟通道，每个站可以实现 独立的 10 Mbit/s 带宽。
在交换机的情况下，带宽不会被其他设备的传输所共享。每个站只与交换机通信，因此每个站的带宽就等于交换机的总带宽（如果没有其他限制）。因此，在这种情况下，每个站能获得 10 Mbit/s 的带宽。
结论
-
集线器（Hub）：虽然集线器的总带宽是共享的。
-
交换机（Switch）：交换机为每个连接的设备提供独立的带宽，因此每个设备可以获得与交换机总带宽相等的带宽。
详细分析如下：
- (1) 10个站连接到10 Mbit/s集线器时，每个站的带宽接近 1 Mbit/s。
- (2) 10个站连接到100 Mbit/s集线器时，每个站的带宽接近 10 Mbit/s。
- (3) 10个站连接到10 Mbit/s交换机时，每个站的带宽是 10 Mbit/s，因为交换机提供了独立的通信通道。