《计算机科学导论》第六章课后作业解答（个人版）

复习题

  1. 本章讨论的需要遵循达成双向通信的协议分层首要原则是什么？
    答：本章讨论的需要遵循达成双向通信的协议分层首要原则是“分层”，即将通信协议划分为不同的层次，每个层次负责不同的功能，实现模块化和可扩展性，以便在网络中实现双向通信。

  2. 在 TCP / IP 协议族中，当我们考虑应用层的逻辑连接时，发送方和接收方网站的相同对象是什么？
    答：在 TCP / IP 协议族中，当我们考虑应用层的逻辑连接时，发送方和接收方网站的相同对象是套接字（socket）。套接字是由 IP 地址和端口号组成的，它唯一地标识了一个网络上的主机和该主机上的应用程序。在建立逻辑连接时，发送方和接收方都会创建一个套接字，用于在应用层与传输层之间传输数据。这些套接字可以被视为应用层与传输层之间的“门”，它们负责将应用程序生成的数据发送到网络，并从网络接收数据。

  3. 使用 TCP / IP 协议族的一台主机和另一台主机通信时，在以下各层中发送或接收的数据单元分别是什么？
    a. 应用层：发送和接收的数据单元是“消息”。
    b. 网络层：发送和接收的数据单元是“数据报”。
    c. 数据链路层：发送和接收的数据单元是“帧”。

  4. 下列哪个数据单元以帧来封装？
    答：c. 段

  5. 下列哪个数据单元从用户数据报解封？
    答：a. 数据报

  6. 下列哪个数据单元有应用层的消息加上第4层的头？
    答：b. 用户数据报

  7. 在以下各层中各使用何种地址（标识符）类型？
    a. 应用层：使用“端口号”作为地址类型。
    b. 网络层：使用“IP地址”作为地址类型。
    c. 数据链路层：使用“物理地址”（如MAC地址）作为地址类型。

  8. 在周末，Alice经常要通过她的笔记本电脑访问保存在办公室台式机上的文件。上周她在办公室台式机上安装了一个FTP服务器程序的副本，在家里的笔记本电脑上安装了FTP客户机程序的副本。她很失望周末无法访问到她的文件。这可能出现什么差错了？
    答：可能的差错是，她在家里的网络中的防火墙或路由器可能阻止了FTP通信的建立。此外，还需确保FTP服务器程序在办公室台式机上正确配置，并且文件的共享和访问权限设置正确。

  9. 大多数安装在个人计算机上的操作系统带有几个客户端进程，但通常没有服务器进程，请解释原因。
    答：个人计算机通常用于支持个人用户的应用程序和服务，而不是用作服务器提供服务给其他用户。因此，操作系统默认提供了一些客户端进程用于访问远程服务器，但不包含服务器进程，因为普通用户不需要将自己的计算机配置为服务器。

  10. 新的应用程序将会使用客户端机-服务器模式设计。如果仅有少量消息需要在客户机和服务器之间交换，且不用担心消息丢失或损坏，你推荐哪种传输层协议呢？
    答：对于仅有少量消息需要交换且不用担心消息丢失或损坏的情况，我推荐使用UDP协议（User Datagram Protocol）。UDP是一种无连接的传输层协议，它的开销较小，适合快速传输小量数据，但不提供可靠性和错误恢复机制。

  11. 为什么网络层的职责是路由？换言之，为什么路由不能在传输层或数据链路层实现？
    答：网络层的主要职责是路由，即负责决定数据从源主机到目标主机的最佳路径或路由。这是因为在一个广域网（WAN）或局域网（LAN）中，数据通常需要通过多个中间节点进行传输，而传输层和数据链路层更关注点对点之间的通信，不涉及跨网络传输和路由选择的问题。

  12. 请区分网络层的通信和数据链路层的通信。
    答：网络层的通信是在不同网络之间进行数据传输，通过选择最佳路由来实现源到目标的跨网络通信。数据链路层的通信是在同一物理网络内，将数据帧从一个网络设备传输到相邻的网络设备，通过物理地址（如MAC地址）进行直接通信。

  13. 什么是拨号调制解调器技术？列出本章讨论过的通用调制解调器标准，给出它们的数据速率。
    答：拨号调制解调器技术是一种用于在计算机和电话线之间进行数据传输的通信技术。它可以将数字数据转换为模拟信号以在电话线上传输，并将模拟信号重新转换为数字数据进行接收。

本章讨论过的通用调制解调器标准及其数据速率：

  • V.34标准：数据速率最高可达33.6 Kbps（下行）和31.2 Kbps（上行）。
  • V.90标准：数据速率最高可达56 Kbps（下行）和33.6 Kbps（上行）。
  • V.92标准：数据速率最高可达56 Kbps（下行）和48 Kbps（上行）。

  1. 为什么蓝牙通常被称为无线个人域网（WPAN），而不是无线局域网？
    答：蓝牙通常被称为无线个人域网（WPAN，Wireless Personal Area Network），而不是无线局域网（WLAN），是因为蓝牙的覆盖范围通常较小，用于连接个人设备，例如手机、笔记本电脑、耳机等设备之间的短距离通信，而不是用于覆盖整个办公室或家庭的局域网。

  2. 当频率给定时，如何求正弦波的周期？
    答：当频率（f）给定时，正弦波的周期（T）可以通过以下公式来求解：
    T = 1 / f

  3. 以下哪个物理量用于度量信号的值？
    答：a. 振幅

  4. 定义模拟传输。
    答：模拟传输是指在通信中，将连续变化的模拟信号直接传输到接收端，这种信号可以是连续的电压、电流或频率等。模拟传输适用于模拟通信系统，如传统的电话线路。

  5. 在 TCP / IP 协议族中，传输介质在什么位置？
    答：在 TCP/IP 协议族中，传输介质位于物理层。

  6. 指出传输介质两大类别的名称。
    答：在电信中，传输介质可以分为两大类：导向介质和无导向介质。导向介质包括双绞线、同轴电缆和光纤。无导向介质是自由空间。

  7. 导向介质的三大类别是什么？
    答：导向性传输介质的三大类别是双绞线、同轴电缆和光纤电缆。

练习题

  1. 假设连接到因特网的主机在2010年是5亿台。这个数字以每年20％的速度增长，到2020年主机数量是多少？
    答：假设初始主机数量为5亿，每年增长20%。我们可以使用以下公式计算到2020年的主机数量：
    2020年的主机数量 = 初始主机数量 * (1 + 增长率)^时间差
    其中，时间差 = 2020 - 2010 = 10年，增长率 = 20% = 0.2
    2020年的主机数量 = 5亿 * (1 + 0.2)^10 ≈ 19.07亿台

  2. 假设系统使用5个协议层。如果应用程序创建了一个100字节的消息，并且每层（包括第1层和第5层）添加一个10字节的报头到数据单元中，该系统的效率（应用层的位数相对于要传输的位数速率）如何？
    答：总共有5个协议层，每层添加10字节的报头。所以，总的报头长度 = 5层 * 10字节 = 50字节。
    应用层数据长度 = 100字节。
    总的传输数据长度 = 应用层数据长度 + 报头长度 = 100字节 + 50字节 = 150字节。
    应用层的位数相对于要传输的位数速率 = 应用层数据长度 / 总的传输数据长度 = 100字节 / 150字节 ≈ 0.6667 或约为 66.67%。
    所以，该系统的效率为约为 66.67%。

  3. 与下列 TCP / IP 协议族一或多层相匹配的是：
    a. 线路的确定： b. 连接到传输介质： c. 为最终用户提供服务：
    答：a. 网络层（IP层） b. 物理层 c. 应用层

  4. 与下列 TCP / IP 协议族一或多层相匹配的是：
    a. 创建用户报： b. 负责处理毗邻节点间的帧： c. 把数位转换为电磁信号：
    答：a. 应用层 b. 数据链路层 c. 物理层

  5. 在我们生活的很多方面能发现协议分层，例如航空旅行。设想你假期要去度假胜地旅行。在当地机场起飞之前你需要办些手续，到度假胜地机场落地后也需要办些手续。请指出用于往返旅行的协议分层，使用诸如：行李检查/认领、登机/出机、起飞/降落。
    答：这里以三个阶段的行李检查/认领、登机/出机、起飞/降落为例来解释协议分层：

行李检查/认领阶段：

  • 应用层：旅客提交登机牌和护照信息给机场工作人员。
  • 传输层：机场工作人员确认旅客信息并将数据传递给数据库系统。
  • 网络层：数据库系统将旅客信息传递给安全检查系统。
  • 数据链路层：安全检查系统处理旅客行李的安全检查。

登机/出机阶段：

  • 应用层：旅客展示登机牌和护照。
  • 传输层：机场工作人员确认登机资格，并通知登机口。
  • 网络层：机场内部网络将信息传递给登机口。
  • 数据链路层：登机口确认旅客登机资格。

起飞/降落阶段：

  • 物理层：飞机的无线电设备与地面控制台之间的通信，包括飞机在起飞和降落过程中的通信。

  1. 在因特网中，我们把局域网技术更新了。TCP / IP 协议族哪些层需要变更？
    答：局域网技术的更新主要发生在物理层和数据链路层。因特网协议族中的TCP/IP协议并不直接负责局域网的具体实现，而是通过现有的局域网技术（如以太网、Wi-Fi等）进行通信。因此，TCP/IP协议族不需要直接变更，但在局域网技术更新时，需要确保网络设备的兼容性和协议的互通性。

  2. 比较16位IP地址（0 ~ 65535）和32位IP地址（0 ~ 4294967295）的范围，为什么我们需要IP地址有如此大的范围，但端口号却相对范围小呢？
    答：16位IP地址的范围是0 ~ 65535，而32位IP地址的范围是0 ~ 4294967295。IP地址需要如此大的范围是因为全球范围内连接到因特网的设备数量巨大，需要足够多的IP地址来唯一标识每个设备。
    端口号相对范围小是因为端口号只是在一个主机内标识不同的应用程序或服务的数字标识符，一台主机上的端口号不需要全球唯一。因为一个IP地址可以有65535个端口号，所以一个主机可以同时支持多个不同的应用程序或服务。由于端口号的范围有限，因此需要一种端口号管理机制来确保端口号在主机内的唯一性。

  3. 使用二进制表示法，重写以下地址：
    a. 110.11.5.88 = 01101110.00001011.00000101.01011000
    b. 12.74.16.18 = 00001100.01001010.00010000.00010010
    c. 201.24.44.32 = 11001001.00011000.00101100.00100000

  4. 使用十进制点表示法，重写以下IP地址：
    a. 01011110 10110000 01110101 00010101 = 94.176.117.21
    b. 10001001 10001110 11010000 00110001 = 137.142.208.49
    c. 01010111 10000100 00110111 00001111 = 87.132.55.15

  5. 下列以太网地址等价的十六进制形式是什么？
    010110100001000101010101000110001010101000001111 = 5A05A5562AAF

  6. 一个设备以1000 bps的速率发送数据。
    a. 发送10位用多长时间？
    答：发送10位的时间可以通过以下计算得到：
    时间 = 数据位数 / 传输速率
    时间 = 10位 / 1000 bps = 0.01秒
    b. 发送一个字符（8位）用多长时间？
    答：发送一个字符（8位）的时间可以通过以下计算得到：
    时间 = 数据位数 / 传输速率
    时间 = 8位 / 1000 bps = 0.008秒
    c. 发送100000个字符的文件用多长时间？
    答：发送100000个字符的文件的时间可以通过以下计算得到：
    时间 = 数据位数 / 传输速率
    时间 = 100000 * 8位 / 1000 bps = 800秒
    所以，发送100000个字符的文件需要800秒（约为13分钟20秒）。

posted @ 2023-07-25 19:54  mu_yu21  阅读(745)  评论(0)    收藏  举报