【高分复习笔记】谢希仁《计算机网络》（第6版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

　目录 内容简介 目 录 第1章 概 述 1.1 复习笔记 1.2 课后习题详解 1.3 考研真题与典型题详解 第2章 物理层 2.1 复习笔记 2.2 课后习题详解 2.3 考研真题与典型题详解 第3章 数据链路层 3.1 复习笔记 3.2 课后习题详解 3.3 考研真题与典型题详解 第4章 网络层 4.1 复习笔记 4.2 课后习题详解 4.3 考研真题与典型题详解 第5章 运输层 5.1 复习笔记 5.2 课后习题详解 5.3 考研真题与典型题详解 第6章 应用层 6.1 复习笔记 6.2 课后习题详解 6.3 考研真题与典型题详解 第7章 网络安全 7.1 复习笔记 7.2 课后习题详解 7.3 考研真题与典型题详解 第8章 因特网上的音频/视频服务

　8.1 复习笔记 8.2 课后习题详解 8.3 考研真题与典型题详解 第9章 无线网络和移动网络 9.1 复习笔记 9.2 课后习题详解 9.3 考研真题与典型题详解 第10章 下一代因特网 10.1 复习笔记 10.2 课后习题详解 10.3 考研真题与典型题详解

　 第 第1 章 概 述 1.1 复习笔记 一、计算机网络在信息时代中的作用 计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个：

　（1）连通性（connectivity）

　连通性就是计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。用户之间的距离也似乎因此而变得更近了。

　（2）共享 共享就是指资源共享。资源共享的含义是多方面的。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。例如，计算机网络上有许多主机存储了大量有价值的电子文档，可供上网的用户自由读取或下载（无偿或有偿）。

　二、因特网概述 （一）网络的网络 网络(Network)由若干结点(Node)和连接这些结点的链路(Link)组成。网络中结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。如图1-1(a)所示给出了一个具有四个结点和三条链路的网络。网络和网络通过路由器互连起来，构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网(或互连网)，如图1-1(b)所示。因此互联网是“网络的网络”(Network of Networks)。

　 图1-1 简单的网络(a)和由网络构成的互联网(b) 因特网(Internet)是世界上最大的互连网络。大家把连接在因特网上的计算机都称为主机(Host)。因特网也常常用一朵云来表示，如图1-2所示许多主机连接在因特网上。这种表示方法是把主机画在网络的外边，而网络内部的细节(即路由器怎样把许多网络连接起来)往往就省略了。

　图1-2 因特网与连接的主机 （二）因特网发展的三个阶段 第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程； 第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网； 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。

　ISP可以从因特网管理机构申请到很多IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备，因此任何机构和个人只要向某个ISP交纳规定的费用，就可从该ISP获取所需IP地址的使用权，并可通过该ISP接入到因特网。

　“上网”就是指“（通过某个ISP获得的IP地址）接入到因特网”。

　图1-3说明了用户通过ISP上网（有线接入或无线接入）。

　图1-3 用户通过ISP接入因特网 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同的层次：主干ISP、地区ISP和本地ISP。

　主干ISP由几个专门的公司创建和维持，服务面积最大（一般都能够覆盖国家范围），并且还拥有高速主干网。

　地区ISP是一些较小的ISP。

　本地ISP给端用户提供直接的服务。

　图1-4是具有三层ISP结构的因特网的概念示意图，但这种示意图并不表示各ISP的地理位置关系。

　 图1-4 基于ISP的多层结构的因特网的概念示意图 （三）因特网的标准化工作 所有的因特网标准都是以RFC的形式在因特网上发表。制订因特网的正式标准要经过以下四个阶段[RFC 2026]：

　1．因特网草案(Internet Draft)——在这个阶段还不是RFC文档。

　2．建议标准(Proposed Standard)——从这个阶段开始成为RFC文档。

　3．草案标准(Draft Standard)。

　4．因特网标准(Internet Standard)。

　三、因特网的组成 （1）边缘部分。由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。

　（2）核心部分。由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。

　图1-5给出了这两部分的示意图。

　 图1-5 因特网的边缘部分与核心部分 （一）因特网的边缘部分 处在因特网边缘部分的就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(End System)，“端”就是“末端”的意思(即因特网的末端)。

　1．客户/服务器方式 客户(Client)和服务器(Server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

　如图1-6所示，主机A运行客户程序而主机B运行服务器程序。在这种情况下，A是客户而B是服务器。客户A向服务器B发出请求服务，而服务器B向客户A提供服务。

　它最主要的特征就是：

　客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

　服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

　图1-6

　客户服务器工作方式 客户程序的特点：

　（1）被用户调用后运行，在通信时主动向远程服务器发起通信(请求服务)。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址； （2）不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

　服务器程序的特点：

　（1）是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远程或本地客户的请求； （2）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； （3）一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

　2．对等连接方式 对等连接(Peer-To-Peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P软件)，它们就可以进行平等的、对等的连接通信。

　如图1-8所示，例如主机C，当C请求D的服务时，C是客户，D是服务器。但如果C又同时向F提供服务，那么C又同时起着服务器的作用。

　图1-7

　对等连接工作方式 （二）因特网的核心部分 1．电路交换的主要特点

　经过“建立连接(占用通信资源)，通话(一直占用通信资源)，释放连接(归还通信资源)”三个步骤的交换方式称为电路交换。当使用电路交换传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。

　2．分组交换的主要特点 分组交换则采用存储转发技术。采用存储转发的分组交换，实质上是采用了在数据通信的过程中断续(或动态)分配传输带宽的策略。分组交换网的主要优点可归纳如表1-1所示。

　表1-1 分组交换的优点

　优点

　 所采用的手段

　 高效

　 在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用

　 灵活

　 为每一个分组独立地选择转发路由

　 迅速

　 以分组作为传送单位，可以先不建立连接就能向其他主机发送分组

　 可靠

　 保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的可靠性

　 分组交换也带来一些问题，比如造成一定的时延，无法确保通信时的带宽造成了一定的开销(Overhead)。

　图1-8表示电路交换、报文交换和分组交换的主要区别。

　图1-8

　三种交换的比较，P l ～P 4 表示4个分组

　三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：

　电路交换—整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。

　报文交换—整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

　分组交换—单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

　四、计算机网络在我国的发展（不是重点）

　五、计算机网络的类别 （一）计算机网络的定义 关于计算机网络的最简单的定义是：一些互相连接的、自治的计算机的集合[TANE03]。

　（二）几种不同类别的网络 1．按网络的作用范围进行分类 （1）广域网WAN(Wide Area Network)； （2）城域网MAN(Metropolitan Area Network)； （3）局域网LAN(Local Area Network)； （4）个人区域网PAN(Personal Area Network)。

　2．按网络的使用者进行分类 （1）公用网(Public Network)； （2）专用网(Private Network)。

　3．用来把用户接入到因特网的网络 这种网络就是接入网AN(Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。

　六、计算机网络的性能 （一）计算机网络的性能指标 1．速率 网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，它也称为数据率(Data Rate)或比特率(Bit Rate)。

　2．带宽 （1）带宽本来是指某个信号具有的频带宽度；

　（2）在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。

　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。

　4．时延 时延(Delay或Latency)又称延迟或迟延，是指数据(一个报文或分组，甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。

　（1）发送时延。发送时延(Transmission Delay)是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，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。

　因此发送时延也叫做传输时延。发送时延的计算公式是：

　由此可见，对于一定的网络，发送时延并非固定不变，而是与发送的帧长(单位是比特)成正比，与发送速率成反比。

　（2）传播时延。传播时延(Propagation Delay)是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。传播时延的计算公式是：

　（3）处理时延。主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等，这就产生了处理时延。

　（4）排队时延。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。

　（5）总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延。

　5．时延带宽积 时延带宽积=传播时延×带宽。

　6．往返时间RTT

　往返时间RTT(Round-Trip Time)表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认(接收方收到数据后便立即发送确认)，总共经历的时间。

　7．利用率 利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被有效利用的(有数据通过)；网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

　（二）计算机网络的非性能特征 1．费用 一般说来，网络的速率越高，其价格也越高。

　2．质量 网络的可靠性、网络管理的简易性，以及网络的一些性能。

　3．标准化 采用国际标准的设计，这样可以得到更好的互操作性，更易于升级换代和维修，也更容易得到技术上的支持。

　4．可靠性 可靠性与网络的质量和性能都有密切关系。

　5．可扩展性和可升级性 网络的性能越高，其扩展费用往往也越高，难度也会相应增加。

　6．易于管理和维护 网络如果没有良好的管理和维护，就很难达到和保持所设计的性能。

　七、计算机网络体系结构 （一）计算机网络体系结构的形成 （二）协议与划分层次 1．协议 网络协议可简称为协议。网络协议主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响应。

　（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。

　2．划分层次 分层可以带来很多好处：

　（1）各层之间是独立的； （2）灵活性好；

　（3）结构上可分割开； （4）易于实现和维护； （5）能促进标准化工作。

　（三）具有五层协议的体系结构 如图1-9所示为计算机发展过程中对层次的划分。

　图1-9

　(a)OSI的七层协议；(b)TCP/IP的四层协议；(c)五层协议 （1）应用层(Application Layer) 应用层是体系结构中的最高层，直接为用户的应用进程提供服务。

　（2）运输层(Transport Layer) 运输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。主要两种协议：

　①传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)—提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段（segment）。

　②用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)—提供无连接的、尽最大努力（best effort）的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报。

　（3）网络层(Network Layer) 网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。

　（4）数据链路层(Data Link Layer)

　 在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧(Frame)，在两个相邻结点间的链路上“透明”地传送帧(Frame)中的数据。

　（5）物理层(Physical Layer)

　在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。

　如图1-10所示说明的是应用进程的数据在各层之间的传递过程中所经历的变化。

　图1-10

　数据在各层之间的传递过程 （四）实体、协议、服务和服务访问点 1．实体 当研究开放系统中的信息交换时，往往使用实体(Entity)这一较为抽象的名词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，实体就是一个特定的软件模块。

　2．协议 协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。协议的语法方面的规则定义了所交换的信息的格式，而协议的语义方面的规则就定义了发送者或接收者所要完成的操作。

　3．服务 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。

　4．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，通常称为服务访问点SAP(Service Access Point)。在任何相邻两层之间的关系可概括为如图1-11所示的那样。

　 图1-11

　相邻两层之间的关系 （五）TCP/IP的体系结构 1．TCP/IP四层协议的表示方法举例 前面提到，TCP/IP的体系结构比较简单，它只有四层。图1-12给出了用这种四层协议表示方法的例子。注意：图中的路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。

　图1-12

　TCP/IP四层协议的表示方法举例 2．TCP/IP体系结构的另一种表示方法 现在的因特网使用的TCP/IP体系结构有时已经演变成为图1-13所示的那样，即某些应用程序可以直接使用IP层，或直接使用最下面的网络接口层[PETE11]。

　 图1-13

　TCP/IP体系结构的另一种表示方法 还有一种方法，就是分层次画出具体的协议来表示TCP/IP协议族（图1-14），它的特点是上下两头大而中间小：应用层和网络接口层都有多种协议，而中间的IP层很小，上层的各种协议都向下汇聚到一个IP协议中。从图1-14可以看出IP协议在因特网中的核心作用。

　图1-14

　沙漏计时器形状的TCP/IP协议族示意

　1.2 课后习题详解

　1计算机网络向用户可以提供哪些服务？ 答：计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，即：

　（1）连通性。所谓连通性，就是计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。如传真、电子邮件(E-mail)、电子数据交换(EDI)、电子公告牌(BBS)、远程登录(Telnet)与信息浏览等服务； （2）共享。所谓共享是指资源共享，资源共享的含义是多方面的，可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。

　2试简述分组交换的要点。

　答：分组交换是报文交换的一种改进，分组交换采用存储转发技术。在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。每一个数据段前面添加上首部构成分组。分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端。接收端收到分组后剥去首部还原成报文。最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。

　分组交换的优点有高效、迅速、可靠。

　分组交换的缺点是分组在各节点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部也造成了一定的开销。

　3试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。

　答：（1）电路交换 电路交换中，整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送，适用于连续传送大量数据。

　①优点 其优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。

　②缺点 缺点是电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说长。电路交换连接建立后，信道利用率低。电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。

　（2）报文交换

　报文交换中，整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

　①优点 其优点是采用了存储转发技术，线路使用率高。报文交换不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。

　②缺点 缺点是不能满足实时或交互式通信要求，报文经过网络的延迟时间长且不定。

　（3）分组交换 分组交换中，单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

　①优点 其优点是分组动态分配带宽，且对网络逐段占用，提高通信线路使用效率；分组独立选择路由，使结点之间数据交换比较灵活；分组大大压缩结点所需的存储容量，也缩短了网络延时；较短的分组相比较长的报文可大大减少差错的产生，提高传输可靠性。

　②缺点 缺点是分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延；当网络通信量过大时，这种时延也可能会很大；同时，各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销。

　三者的比较：若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

　4为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？ 答：我们知道，21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。要实现信息化就必须依靠完善的网络，因为网络能够提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。因此网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。它正在改变着我们工作和生活的各个方面，加速了全球信息革命的进程，现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。因此，可以说因特网是人类自印刷术发明以来在通信方面最大的变革。

　5因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段最主要的特点。

　答：因特网的发展大致分为3个阶段：

　第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。l969年美国国防部创建的第一个分组交换网ARPANET最初只是一个单个的分组交换网(并不是一个互连的网络)。1983年，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议，在1983至1984年间，因特网形成； 第二阶段是3级结构的因特网。第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。从1985年起，美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)就围绕六个大型计算机中心建设计算机网络，即国家科学基金网NSFNET。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网(或企业网)； 第三阶段是多层次ISP结构的因特网。第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。大致将因特网分为以下五个接入级：第一级是网络接入点NAP；第二级是由多个公司经营的国家主干网；第三级是地区ISP(商用的、国家的)；第四级是本地ISP；第五级是校园网、企业或家庭PC机上网用户。

　6简述因特网标准制定的几个阶段。

　答：因特网标准的制定包括4个阶段：

　（1）因特网草案(Intenet Draft)，在这个阶段还不是RFC文档； （2）建议标准(Proposed Standard)，从这个阶段开始就成为RFC文档； （3）草案标准(Draft Standard)； （4）因特网标准(Internet Standard)。

　因特网草案的有效期只有六个月。只有到了建议标准阶段才以RFC文档形式发表。本书的许多内容都注明其相关的RFC文档号便于读者查阅。

　7小写和大写开头的英文名字internet和Internet在意思上有何重要区别？ 答：以小写字母i开始的internet(互联网或互连网)是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议(即通信规则)可以是任意的； 以大写字母I开始的Internet(因特网)则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。

　区别：后者实际上是前者的双向应用。

　8计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？ 答：（1）从网络的作用范围进行分类 ①局域网LAN(Local Area Network)。局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连(速率在10 Mb/s以上)，但地理上局限在较小的发网内(如1

　km左右)。在局域网发展的初期，一个学校或工厂往往只拥有一个局域网，但现在局域网已得到非常广泛地使用，一个学校或企业大都拥有许多个互连的局域网； ②城域网MAN(Metropolitan Area Network)。城域网的作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个的城市，其作用距离约为5～50 km。城域网可以为一个或几个单位所拥有，但也可以是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连； ③广域网WAN(Wide Area Network)。广域网的作用范围几十到几千公里，因而有时也称为远程网。广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离（如跨越不同的国家）运送主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量；

　④个人区域网PAN(Personal Area Network)。个人区域网就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备(如便携式电脑等)用无线技术连接起来的网络，因此，也常称为无线个人区域网WPAN(Wireless PAN)，其范围大约在10 m左右。

　（2）从网络的使用者进行分类 ①公用网(Public Network)。电信公司(国有或私有)出资建造的大型网络； ②专用网(Private Network)。某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络，这种网络不向本单位以外的人提供服务。

　（3）用来把用户接入到因特网的网络 这种网络就是接入网AN(Access Network)，又称本地接入网或居民接入网。这是一类比较特殊的计算机网络，他本身既不属于因特网的核心部分，也不属于因特网的边缘部分。

　（4）从网络的交换功能来看可以分为：

　电路交换：建立连接、传输数据、释放资源。

　报文交换：整个报文整体传送到相邻节点，全部存储下来查找转发表并转发。

　分组交换：单个报文传送到相邻结点，全部存储下来查找转发表并转发。

　混合交换：混合以上多种交换方式。

　9计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么？ 答：计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是：

　主干网：分布式，其中任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连。它的设施共享；高度综合集成，可应付高密度的业务量需求；工作在可控环境；使用率高；技术演进迅速，以软件为主；成本逐渐下降。

　本地接入网：集中式，所有的信息流必须经过中央处理设备，从中央交换节点向外辐射，用于把用户接入因特网的网络。设施专用，且分散独立；接入业务种类多，业务量密度低；线路施工难度大，设备运行环境恶劣；使用率低；技术演进迟缓，以硬件为主；网径大小不一，成本与用户有关。

　10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)。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d(s)，数据率为b(b/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？（提示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。）

　答：时延=发送时延+传播时延-处理时延+排队时延发送时延-数据块长度（bit）／发送速率（b／s）传播时延-信道长度（m）／信号在信道上的传播速率（m／s）

　线路交换时延：kd+x／b+s； 分组交换时延：kd+（x／p）（p／b）十（k-1）（p／b）； 其中（k-1）（p／b）表示k段传输中，有（k-1）次的储存转发延迟。

　当s>（k-1）（p／b）时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p，相反。

　11．在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit)，其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b(b/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延最小，问分组的数据部分长度p应取为多大？（提示：参考图1-12的分组交换部分，观察总的时延由哪几部分组成。）

　答：忽略排队时间和传播时延，分组交换总时延=发送时延，共有x/p个分组，每个分组长度 ，故

　求D对P的导数

　 令D’(p)=0，解得：

　 12因特网的两大组成部分(边缘部分与核心部分)的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？ 答：边缘部分是由所有连接在因特网上的主机组成。它由用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享，其工作方式为客户/服务器方式和对等连接方式。处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。

　核心部分是由大量网络和连接这些网络的路由器组成。它为边缘部分提供服务(提供连通性和交换)，其工作方式为电路交换、分组交换和报文交换。网络核心部分是因特网中最复杂的部分，因为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)。

　13客户/服务器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/服务器方式与对等通信方式的主要区别如表1-2所示。

　表1-2

　客户/服务器方式与对等通信方式的区别

　相同点：对等通信方式（P2P）本质是客户／服务器方式，实际上是客户／服务器方式双向应用。

　14计算机网络有哪些常用的性能指标？ 答：计算机网络常用的性能指标包括：

　速率：网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，它也称为数据率(Data rate)或比特率(Bit rate)。

　带宽：在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。

　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。

　时延(发送时延、传播时延、处理时延、排队时延)：时延(Delay或Latency)是指数据(一个报文或分组，甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和，即总时延=发送时延+传播时延十处理时延+排队时延。

　时延带宽积：传播时延和带宽的乘积。

　往返时间RTT：它表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认(接收方收到数据后便立即发送确认)，总共经历的时间。

　利用率：信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

　15假定网络的利用率到达了90％。试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？ 答：根据利用率公式，可得

　所以，现在的网络时延是它的最小值的10倍。

　16计算机通信网有哪些非性能特征？非性能特征与性能指标有什么区别？ 答：计算机通信网的非性能特征包括：费用、质量、标准化、可靠性、可扩展和可升级性、易于管理和维护等方面。

　非性能特征与性能指标的区别：性能指标和非性能特征分别从定量和定性两个不同的角度来描述计算机通信网络的特征。非性能指标对于计算机通信网来说同样重要。

　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2×10 8 m/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10 7 bit，数据发送速率为100 kb/s。

　（2）数据长度为10 3 bit，数据发送速率为1 Gb/s。

　从以上计算结果可得出什么结论？ 答：发送时延和传播时延的计算公式：

　（1）发送时延=10 7 bit/(100×10 3 b/s)=100 s； 传播时延=1000×10 3 m/(2×10 8 m/s)=5 ms （2）发送时延=10 3 bit/(10 9 b/s)=1 μs； 传播时延=1000×10 3 m/(2×10 8 m/s)=5 ms 从以上计算结果得出的结论是：若数据长度大且发送速率低，则在总时延中，发送时延往往大于传播时延；若数据长度短且发送速率高，则传播时延有可能是总时延中的主要成分。

　18假设信号在媒体上的传播速率为2×10 8 m/s。媒体长度l分别为：

　（1）10 cm(网络接口卡) （2）100 m(局域网) （3）100 km(城域网) （4）5000 km(广域网) 试计算当数据率为1 Mb/s和10 Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

　答：媒体中正在传播的比特数即为传播时延带宽积。

　传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率； 传播时延带宽积=传播时延×数据率； （1）1Mb／s：传播时延=0.1／（2×10 8 ）=5×10 -10

　比特数=5×10 10 ×1×106=5×10 -41 Gb／s：比特数=5×10 -10 ×1×10 9 =5×101 （2）1Mb／s：传播时延=100／（2×10 8 ）=5×10 -7 比特数=5×10 -7 ×1×10 6 =5×10 -1

　1Gb／s：比特数=5×10 -7 ×1×10 9 =5×10 2

　（3）1Mb／s：传播时延=105／（2×10 8 ）=5×10-4比特数=5×10-4×1×106=5×10 2

　1Gb／s：比特数=5×10 -4 ×1×10 9 =5×10 5

　（4）1Mb／s：传播时延=（5×10 6 ）／（2×10 8 ）=2.5×10 -2 比特数=2.5×102×1×10 6 =5×10 4

　1Gbs：比特数=2.5×10 -2 ×1×10 9 =5×10 7

　 19长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，需加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，再加上首部和尾

　部共18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。

　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字节的数据传输效率：100/(100+20+20+18)=63.3％； 数据长度为1000字节的数据传输效率：1000/(1000+20+20+18)=94.5％。

　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思想相似的日常生活。

　答：分层次的结构可以带来很多好处：

　（1）各层之间是独立的，某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层通过层间的接口(即界面)所提供的服务； （2）灵活性好，当某一层的具体实现方法更新时，只需要保证上下层的接口不变，便不会对邻层产生影响； （3）结构上可分隔开，各层都可以采用最合适的技术来实现； （4）易于实现和维护，这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因为整个系统已被分解成为若干个相对独立的子系统； （5）能促进标准化工作。日常工作中，例如经理甲想要发一份宴会的邀请给异地的经理乙，通常他会把这个意愿告诉自己秘书，秘书去制作好请柬，交给邮递部门把请柬寄到经理乙的公司，请柬由乙方的秘书签收，再拿给经理乙，如图1-10所示。

　 图1-10

　标准化邀请流程

　21协议与服务有何区别？有何关系？ 答：（1）协议与服务的区别 ①协议是“水平”的，即协议是控制对等实体之间通信的规则，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； ②并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层实体看得见的功能才能称之为服务； ③协议的实现保证了能够向上一层提供服务，使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的服务用户是透明的。

　（2）协议与服务的联系 ①在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务； ②要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务； ③只要不改变提供给用户的服务，实体可以任意地改变它们的协议。

　22网络协议的三个要素是什么，各有什么含义？ 答：网络协议的三个要素：语法，语义和同步。

　（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响应；

　（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。

　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，这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题,这些规则、标准或者约定就是网络协议，由此可见，网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分。计算机网络的协议还有一个很重要的特点，就是协议必须把所有不利的条件都事先估计到，而不能假定一切都是正常的和理想的。例如，两个朋友在电话中约好，下午3时在某公园门口碰头，并且约定“不见不散”，这就是一个很不科学的协议，因为如果其中任何一方临时有急事来不了而又无法通知对方时(如对方的电话或手机都无法接通)，则另一方按照协议就必须永远等待下去。因此，看一个计算机网络协议是否正确，不能只看在正常情况下是否正确，而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。

　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：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。

　（1）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； （2）运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务； （3）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。

　（4）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； （5）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。

　25试举出日常生活中有关“透明”这个名词的例子。

　答：透明表示某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。比如电脑上的应用程序，因为程序员在编写过程中为方便用户使用设定了一定的按钮，用户只需要知道特定按钮所对应的功能，并不需要知道按钮所对应的代码是怎么编写的。

　还有比如程序员在编程时使用java语言的API，程序员不必关注这些API内部是怎么实现的，只要知道这些接口的用法就可以了。所以对于程序员来说，这些接口都是透明的。

　26解释以下名词：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：在网络中，为了完成通信，必须使用多层次的多种协议。这些协议按照层次顺序组合在一起，构成了协议栈，也称为协议族； 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程； 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：OSI参考模型中在对等层次之间传送的数据单位； 服务访问点(SAP)：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； 客户和服务器：通信中所涉及的两个应用进程。客户为服务请求方，服务器为服务提供方； 客户/服务器方式：描述进程之间服务与被服务的关系。客户首先发起连接建立请求，服务器接受连接建立请求，并为客户提供相应服务。

　27试解释Everything Over IP和IP Over Everything的含义。

　答：（1）Everything Over IP：未来的通信网即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Everything Over IP。

　（2）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，即IP Over Everything。

　1.3 考研真题与典型题详解 一、选择题 1在TCP/IP体系结构中，直接为ICMP提供服务的协议是(

　 )。[2012年统考] A．PPP B．IP C．UDP D．TCP 【答案】B 【解析】A项：PPP在TCP/IP体系结构中属于网络接口层协议(在ISO/OSI体系结构中属于数据链路层协议)，所以PPP为网络层提供服务。

　B项：ICMP属于网络层协议，ICMP报文直接作为IP数据报的数据，然后再加上IP数据报的首部进行传送，所以IP直接为ICMP提供服务。可能很多考生会有疑问，既然ICMP协议在网络层，那应该由数据链路层的协议来提供服务才合理。其实不然，如图1-11所示。

　图1-11

　网际协议IP及其配套协议 ICMP属于网络层的上半层，所以由IP提供服务是合理的。而像网络层的下半层协议，如ARP，就不能说是由IP提供服务了，而应该是数据链路层的某个协议提供服务。

　CD两项：UDP和TCP都属于传输层协议，在层次上应该在ICMP上面，为应用层提供服务。

　2TCP/IP参考模型的网络层提供的是(

　 )。[2011年统考] A．无连接不可靠的数据报服务 B．无连接可靠的数据报服务 C．有连接不可靠的虚电路服务

　D．有连接可靠的虚电路服务 【答案】A 【解析】首先，考生需要知道TCP/IP参考模型的网络层采用的是IP。这样就可以根据IP数据报的首部来判断网络层提供的是什么服务。

　（1）无连接与有连接区分：该协议是否使用连接，只需看其首部有没有建立连接的字段。显然，IP数据报并没有像TCP报文一样，首部含有如SYN、FIN等建立连接的字段。故IP提供的是无连接的服务； （2）不可靠与可靠区分：如果是可靠的，在分组首部中必须含有序号以及校验数据部分的校验和字段，而IP分组中都没有(IP数据报首部中的校验和字段仅仅校验首部，并不校验数据)。故IP提供的是不不可靠的服务； （3）数据报与虚电路区分：IP分组中头部含有源IP地址和目的IP地址，并不是一个虚电路号，所以网络层采用的是数据报服务。

　3在如图1-12所示表示的采用“存储-转发”方式的分组交换网络中，所有链路的数据传输速度为100Mbit/s，分组大小为1000B，其中分组头大小为20B。若主机H1向主机H2发送一个大小为980000B的文件，则在不考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下，从H1发送开始到H2接收完为止，需要的时间至少是(

　 )。[2010年统考]

　图1-12

　某分组交换网络 A．80ms B．80.08ms C．80.16ms

　D．80.24ms 【答案】C 【解析】“存储-转发”的概念：当路由器收到一个分组，先暂时存储下来，再检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去。因为分组的大小为1000B，其中分组

　头大小为20B，故每个分组的数据部分为980B，所以大小为980000B的文件应该拆分为1000个分组进行传送，每一个分组1000B(加上了头部20B)，所以一共需要传送1000000B的信息，而链路的数据传输速度为100Mbit/s，即l2.5MB/s，所以主机H1传送完所有数据需要的时间是 1000000B/(12.5MB/s)=80ms 80ms时恰好最后一个分组从主机H1发出去，此时还没有被主机H2接收。由于题干已经说明所有链路的数据传输速度相同，所以应该走一条最短的路径，才能使得时间最少，从图20-2中可以看出，直线走最短。此时最后一个分组需要经过再次存储-转发(不考虑传播时延)，才能到达主机H2，每次存储转发的时间为1000B/(12.5MB/s)=0.08ms，故两次存储转发需要0.16ms。

　综上所述，总时间为：80ms+0.16ms=80.16ms。

　4下列选项中，不属于网络体系结构所描述的内容是(

　 )。[2010年统考] A．网络的层次 B．每一层使用的协议 C．协议的内部实现细节 D．每一层必须完成的功能 【答案】C 【解析】A项：网络的层次包括如ISO/OSI模型的七层结构，TCP/IP模型的五层结构； B项：每一层使用的协议，如网络层的IP，传输层的TCP和UDP等； D项：每一层必须完成的功能，如网络层提供路由选择、网络互联等功能，传输层提供不同主机不同进程之间的通信内容等功能。

　以上3个概念在教材中都有详细说明，只有C项协议的内部实现细节没有提及，因为内部实现细节由工作人员完成，对于用户和程序员来说是透明的，我们并不需要知道。

　5在OSI参考模型中，自下而上第一个提供端到端服务的层次是(

　 )。[2009年统考] A．数据链路层 B．传输层 C．会话层 D．应用层 【答案】B 【解析】概念区分：

　（1）点到点：这里的“点”是指通信子网中的节点，可以是主机，也可以是路由器、交换机等设备。因为从源主机到目标主机中间可能经过多个路由器和交换机，所以每时每刻都是微观的，即只需关注当前节点到下个节点，而不是宏观的源节点到终节点。在OSI参考模型的七层结构中，下面三层包括物理层、数据链路层、网络层都属于点对点的服务。

　（2）端到端：这里的“端”是指端口号，任何一个应用进程都会对应一个端口号，所以端到端的服务又被称为进程到进程的服务(有些教材也称为应用到应用的服务)。从宏观的角度看，端到端是由一段一段的点到点通信构成的。在OSI参考模型中的七层结构中，上面四层包括传输层、会话层、表示层、应用层都属于端到端的服务。综上，自下而上第一个提供端到端服务的层次是传输层。

　6计算机网络中可以没有的是（

　）。

　A．客户机 B．服务器 C．操作系统 D．数据库管理系统 【答案】D 【解析】计算机网络由计算机硬件、软件和协议组成。客户机是用户与计算机交互的接口，服务器为客户机提供各种服务，而操作系统是最基本的软件。数据库用于数据管理并不是计算机网络必备的。

　7下列说法正确的是（

　）。

　A．在较小范围内布置的一定是局域网，而在较大范围内布置的一定是广域网 B．城域网是连接广域网而覆盖园区的网络 C．城域网是为淘汰局域网和广域网而提出的一种网络技术 D．局域网是基于广播技术发展起来的网络，广域网是基于交换技术发展起来的网络 【答案】D 【解析】局域网和广域网并不是完全通过覆盖范围大小来区分的，而是看它们传播信息时使用的协议。最初的局域网采用广播技术，这种技术一直被沿用，而广域网最初使用的是交换技术，也一直被沿用。本题答案为D项。

　8下述说法中正确的是（

　）。

　A．网络层的协议是网络层内部处理数据的规定 B．接口实现的是人与计算机之间的交互 C．在应用层与网络层之间的接口上交换的是包

　D．上一层的协议数据单元就是下一层的服务数据单元 【答案】D 【解析】根据数据传送单位的变化规则，上一层交给下层的数据，加上协议控制信息后变成协议数据单元，然后交给下一层，变成下一层的服务数据单元，也就是为它紧相连的上一层提供服务。

　9在OSI参考模型中，第n层与它之上的第n+1层的关系是（

　）。

　A．第n层为第n+1层提供服务 B．第n+1层为从第n层接收的报文添加一个报头 C．第n层使用第n+1提供的服务 D．第n层和第n+1层相互没有影响 【答案】A 【解析】在OSI参考模型中，只能是相邻的下层为上层提供服务。上一层的协议数据单元就是下一层的服务数据单元。

　10计算机网络中可以共享的资源包括(

　 )。

　A．硬件、软件、数据、通信信道 B．主机、外设、软件、通信信道 C．硬件、程序、数据、通信信道 D．主机、程序、数据、通信信道 【答案】A 【解析】计算机网络中，硬件、软件、数据和通信信道这些资源是可以共享的，如共享打印机属于硬件共享；Internet上也提供多种多样的软件共享资源；共享数据库属于数据共享；而通信信道是为每个主机传输信息的通道，也是主机所共享的。

　11下列关于不同类型网络说法错误的是(

　 )。

　A．主干网络一般是分布式的，具有分布式网络的特点 B．本地接入网一般是集中式的，具有集中式网络的特点 C．广播式网络工作在网络层 D．分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心 【答案】C 【解析】广播式网络是属于共享广播信道，不存在路由选择问题，所以不需网络层。

　二、综合题 1计算机网络可从哪几个方面进行分类？ 答：可以从以下几个方面来分类：

　（1）按交换技术：有电路交换、报文交换、分组交换、信元交换、广播等； （2）按范围大小：局域网、城域网、广域网和个人区域网； （3）按拓扑结构：有总线型、星型、树型、环型和网络型； （4）按使用范围：有公共网和专用网。

　2有人认为，既然某种网络技术提供的是不可靠的服务，那就说明在网络上所做的操作及其结果都是不可靠、不可信的，因此网络应取消不可靠的服务模式。请加以评述。

　答：其观点是不正确的，网络的环境是非常复杂的，在传输过程中难...