高级计算机网络（习题一加解析）
作者：互联网
个性不要个体；独立不要孤立；自由不要自私；浪漫不要散漫
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索—屈原 离骚
文章介绍：这是计算机网络老师布置的课后作业，题目都很新型，网上很难能够找出所有答案，今天分享出来，希望能够帮助有需要的人，一起学习进步！
注意：
本文章分享由小亮子整理汇总，如有转载，请注明出处！！！
文章最后送福利哦！！
看完再走也不迟~
一、计算机网络的体系结构
课后习题：
1、无连接通信和面向连接通信的最主要区别是什么？
解：在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎样的服务（“面向连接”还是“无连接”）曾引起了长期的争论。争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是网络还是端系统？
主要的区别有两条：
其一：面向连接分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而面向无连接没有这么多阶段，它直接进行数据传输，发送数据。
其二：面向连接的通信具有数据的保序性， 而面向无连接的通信不能保证接收数据的顺序与发送数据的顺序一致。
例子：
对于无连接的服务(邮寄)，发送信息的计算机把数据以一定的格式封装在帧中，把目的地址和源地址加在信息头上，然后把帧交给网络进行发送。无连接服务是不可靠的。
对于面向连接的服务(电话)，发送信息的源计算机必须首先与接收信息的目的计算机建立连接。这种连接是通过三次握手(three hand shaking)的方式建立起来的。一旦连接建立起来，相互连接的计算机就可以进行数据交换。与无连接服务不同，面向连接的服务是以连接标识符来表示源地址和目的地址的。面向连接的服务是可靠的，当通信过程中出现问题时，进行通信的计算机可以得到及时通知。
2、举出使用分层协议的两个理由。
解：（1）把复杂的设计问题分割为较小的简单问题；
（2）某一层协议的改变不影响相邻的其他层协议。
3、举出OSI参考模型和TCP/IP参考模型的两个共同点及两个不同点。
解： 相同的方面是：两个模型都基于分层协议，两者都有网络层，运输层和应用层；在两个模型中，运输服务都能够提供可靠的端到端的字节流。
不同点的方面是：二者层的数目是不同的，TCP／IP没有会话层和表示层，TCP／IP支持网络互连，OSI不支持网络互连；TCP／IP的网络层只提供无连接服务，而OSI在网络层中，既有面向连接的服务，也有无连接服务。
4、OSI的哪一层分别处理以下问题：
（a）把传输的比特流化分为帧。
（b）决定使用哪条路径通过子网。
解： （a）数据链路层
（b）网络层
补充扩展知识点：
①把传输的位流分成帧。——数据链路层
②在通过子网的时候决定使用哪条路径到达目的地。——网络层
③提供端到端的可靠数据传输。——传输层
④传输线上的位流信号同步。——物理层
⑤两端用户间传输文件。——应用层
⑥计算机自动拨号建立线路连接的 过程。——物理层
⑦将收到的电子邮件放入邮箱并通知接收者。——应用层
⑧连接两个子网，使它们能够互相通信。——网络层
⑨网络安全和保密。——表示层
5、一个有n层协议的系统，应用层生成长度为m字节的报文，在每层都加上h字节报头。那么网络带宽中有多大百分比是在传输各层报头？
解： 在同一结点内，当应用进程产生数据从最高层传至最低层时，所添加的报头的总长度为 n h字节，数据部分仍为 m 字节。因此，为传输报头所占用的网络带宽百分比为：
n h /（ n h + m ）* 100%
二、基本的数据传输和物理层接口
课后习题：
1、一个每毫秒采样一次的4kHz无噪声信道的最大传输速率是多少？
解： 不管采样速率如何，一个无噪声信道都可以运载任意大数量的信息。因为每个采样都可以发送大量数据.事实上对于4kI-Iz信道，以高于每秒8kHz的速率采样是没有意义的。现在每秒采样1000次(每毫秒采样一次，如果每次采样是16位，数据速率可达16kb/s如果每次采样是1024位，则数据速率是1.024Mb/s。当然，对于通常的4kHz通道，由于受仙农限制的约束，不可能达到这么高的速率。
2、为什么PCM采样为125µs?
解： 125μs的采样时间对应于每秒8000次采样。一个典型的电话通道是4kHz。根据奈魁斯特定理，为获取在一个4kHz通道中的全部信息需要每秒8000次的采样频率。
3、比较使用以下方案的无噪声4kHz信道的最大数据传输速率：
（a）每次采样2比特的模拟编码。
（b）T1 PCM系统。
解： 根据奈奎斯特定律，在有限带宽、无噪声的信道中，采样频率为24=8（kHZ）=8000（HZ）时，就可完整地恢复采样信号。
对于a，每秒采样2bit的模拟信号编码，其最大的的数据传输速率=28000=16000（b/s）；
对于b，每个采样周期发送7bit数据的T1线路，其最大的数据传输速率=7*8000=56000（b/s）=56(kb/s)
4、有3个分组交换网，每个都有n个节点。第1个网络是星形结构，有个中央交换机；第2个是（双向）环；第3个是全互联，每个节点到其他的节点都有线路。则按段计的传输路径最好、平均和最坏情形各是多少？
解： 星形结构网络：最好2，最坏2，平均2；
环形结构网络：最好1；最坏n/2，平均n/4；
全互联结构网络：最好1，最坏1，平均1。
5、比较在一个电路交换网和在一个（负载轻的）分组交换网上将x比特报文经k段传输路径传输的延迟。假定线路建立时间是s 秒, 每段上的传输延迟为d秒，分组大小为p比特，数路传输速率b b/s，在什么情况下，分组交换网的延迟更短。
解： 对于电路交换，t=s时电路就会建立起来；t=s+x/b时报文的最后一位发送完毕；t=s+x/b+kd 时报文到达目的地。而对于分组交换,最后一位在t=x/b时发送完毕。为到达最终的目的地，最后1个分组必须被中间的路由器重发k-1次，每次 重发花时间p/b(一个分组的所有比特都接收齐了，才能开始重发，因此最后1位在每个中间结点的停滞时间为最后一个分组的发送时间，所以总的延迟为：
x/b+(k-1p/b+kd
为使分组交换比电路交换快,令：
x/b+(k-1p/b+kd < s+x/b+kd
得： s > (k-1p/b 当满足此条件时，分组交换网得延迟更短。
6、说明MAC帧中目的地址和源地址的位置排序理由，说明IP数据包中源地址和目的地址的位置排序理由。
解： MAC地址是由IP地址映射过来的，路由器在对数据进行转发时，通过识别MAC目的地址，知道自己从哪个端口将数据发送出去，把目的地址放前面有利于提高传输效率；网络中的主机收到数据帧时会先对MAC地址进行解析，当其发现帧中的目的地址和自己的物理地址相同时才会检验帧，不同就丢弃，这样能提高传输效率。
设备在转发IP数据报之前，会检验其源地址与目的地址是否合法，把源地址放前，设备检查源地址不合法就不会进行下一步操作，能提高转发效率。
课堂习题：
1、为什么MAC帧目的地址在前面，源地址在后面？而IP数据报中源地址在前，目的地址在后？
解：与课后习题重复。
MAC地址是由IP地址映射过来的，路由器在对数据进行转发时，通过识别MAC目的地址，知道自己从哪个端口将数据发送出去，把目的地址放前面有利于提高传输效率；网络中的主机收到数据帧时会先对MAC地址进行解析，当其发现帧中的目的地址和自己的物理地址相同时才会检验帧，不同就丢弃，这样能提高传输效率。
设备在转发IP数据报之前，会检验其源地址与目的地址是否合法，把源地址放前，设备检查源地址不合法就不会进行下一步操作，能提高转发效率。
2、算力的大规模提升后的蓝图，今后的网络发展如何？
解：算力构建未来智能（AI）社会的基础。
AI = 算法 + 算力 + 数据
高效算力：基于相同算法，相同成本，相同时间内，可以处理更多数据
5G+AI带来的更多的算力需求，也带来更多的算力连接需求，新的业务需求将从AI+5G中诞生。
① 超高清，码率超过200M
② 低时延解决云游戏、自动驾驶、远程医疗、视频监控痛点
③ 高宽带+云计算降低对终端要求
AI功能在“端”上的部署受限于终端电池容量、散热、算力等限制，须仔细布局，方能保持平衡，端+边+云的算力模型，将给网络的连接需求带来新的冲击和改变。
算力网络体现网络在AI时代的新价值。
运营商子啊提供宽带连接的基础上，基于算力网络，未来为客户提供算力+确认时延产品，构建计算与网络深度融合的基础设施，将成为提升网络管道价值的关键。
总的来说，算力将影响着整个世界的发展，翻天覆地的变化。
3、考虑计算机网络的指标，辩证统一考虑，哪个最优？
解： 计算机网络的指标主要有：速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率。
这个问题要综合来考虑，看运营商，电脑的配置，看我们用来干什么才能更好的选择。
对于个人用户来说：用户体验最重要，不考虑硬件方面，网络的带宽最重要，必须满足个人用户使用。
对于企业用户来说：效益最重要。当然网站在使用过程中，也得很流畅。网络的利用率最重要，如果网络利用率很低，这样会浪费成本，效益也会低，这时候企业就会想方设法（降低带宽等方法）提高网络利用率，这样成本就会提高，企业效益也会提高。
综合来说：从不同方面考虑来说，没有最优，只有计算机网络的指标互相协调，才会让计算机网络更好更快的发展下去。
纯属个人观点，不正确的地方，请老师说明。
4、分析OSI参考模型和TCP/IP参考模型的优缺点。
解：
1.OSI参考模型与TCP/IP参考模型都采用了层次结构，但OSI采用的七层模型，而TCP/IP是四层结构。
2.TCP/IP参考模型的网络接口层实际上并没有真正的定义，只是一些概念性的描述。而OSI参考模型不仅分了两层，而且每一层的功能都很详尽，甚至在数据链路层又分出一个介质访问子层，专门解决局域网的共享介质问题。
3.TCP/IP的网络互联层相当于OSI参考模型网络层中的无连接网络服务。
4.OSI参考模型与TCP/IP参考模型的传输层功能基本相似，都是负责为用户提供真正的端对端的通信服务，也对高层屏蔽了底层网络的实现细节。所不同的是TCP/IP参考模型的传输层是建立在网络互联层基础之上的，而网络互联层只提供无连接的网络服务，所以面向连接的功能完全在TCP协议中实现，当然TCP/IP的传输层还提供无连接的服务，如UDP；相反OSI参考模型的传输层是建立在网络层基础之上的，网络层既提供面向连接的服务，又提供无连接的服务，但传输层只提供面向连接的服务。
5.在TCP/IP参考模型中，没有会话层和表示层，事实证明，这两层的功能可以完全包容在应用层中。
6.OSI参考模型的抽象能力高，适合与描述各种网络；而TCP/IP是先有了协议，才制定TCP/IP模型的。
7.OSI参考模型的概念划分清晰，但过于复杂；而TCP/IP参考模型在服务、接口和协议的区别上不清楚，功能描述和实现细节混在一起。
8.TCP/IP参考模型的网络接口层并不是真正的一层；OSI参考模型的缺点是层次过多，划分意义不大但增加了复杂性。
9.OSI参考模型虽然被看好，由于没把握好时机，技术不成熟，实现困难；相反，TCP/IP参考模型虽然有许多不尽人意的地方，但还是比较成功的。
5、分析以太网MAC帧没有结束标记符，只有开始标记符；而PPP帧既有结束标记符，又有开始标记符。
解：简单的说就是：
PPP帧发送的是连续字节流，必须前后都添加定界符以区分不同的帧，因此需要帧开始和结束标志字段。
MAC帧由于自身协议规定，帧与帧之间有间隙，只需要添加前导码帮助同步以及确定开始位置，字节流连续，没有字节传输意味着当前帧结束，不需要添加结束定界符
福利来袭：
由于某盘的会员费用太高了，大部分小伙伴都不舍得开VIP。
于是给大家分享一个大佬开发的电脑软件，下载不限速，获取点这里
（软件后期可能会失效，失效了记得留言联系小亮子更新）
自己搜集的一些破戒软件，免费分享给小伙伴们使用~
包含：影视、小说、动漫、学习、实用工具APP
福利软件：获取点这里
备用链接：获取点这里
小伙伴们还需要进行学习交流、获取资源的，可以在文章底部留言或者关注小亮子的微信公众号获取资源，公众号菜单栏联系小亮子。
标签：采样,OSI,一加,参考模型,IP,TCP,计算机网络,习题,连接 来源： https://blog.csdn.net/weixin_42237861/article/details/110436497