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工业以太网交换机的作用和工作原理
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摘要：工业以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。工业以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。
?是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。工业以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。苏州英格姆一光5电千兆工业POE交换机工业以太网交换机的作用工业以太网交换机应用最为普遍，价格也较便宜。档次齐全。因此，应用领域非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。工业以太网交换机通常都有几个到几十个端口。工业以太网交换机实际是一个基于网桥技术的多端口第二层网络设备，它为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通路。另外，它的端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。工业以太网交换机的工作原理工业以太网交换机是数据链路层的机器，以太网使用物理地址(MAC地址)，48位，6字节。其工作原理为：当接受到一个广播帧时，他会向除接受端口之外的所有端口转发。当接受到一个单播帧时，检查其目的地址并对应自己的MAC地址表，如果存在目的地址，则转发，如果不存在则泛洪(广播)，广播后如果没有主机的MAC地址与帧的目的MAC地址相同，则丢弃，若有主机相同，则会将主机的MAC自动添加到其MAC地址表中。工业以太网交换机分割冲突域，每个端口独立成一个冲突域。每个端口如果有大量数据发送，则端口会先将收到的等待发送的数据存储到寄存器中，在轮到发送时再发送出去。英格姆十几年专业研发生产工业交换机、光纤收发器、POE交换机，传输专家，可为您的方案定制最合适的产品。详情可咨询QQ。苏州英格姆电子科技有限公司是一家集自主研发、销售集成业务、服务为一体的高科技技术企业，总部及研发基地设立于风景秀丽的苏州高新区。公司销售网络覆盖全国，技术和研发实力雄厚，并致力于成为政府认定的“高新技术企业”。公司自成立以来，始终坚持“服务至上，互利双赢，追求极致”的企业理念，荟萃业界精英，将国外先进的信息技术、管理方法及企业经验与国内企业的具体实际相结合，以“嵌入式、智能化、系统化、集成化”为技术导向，为用户提供可靠的自动化通信传输产品和嵌入式创新解决方案，提供全面的系统集成、硬件、软件、以用户为中心的设计服务。英格姆业务涉及工业以太网通信、工业现场总线传输、工业光纤接入、工业电脑及电量管理系统等专业领域，主要产品均具有独立的知识专权，CE、FCC、ROHS、IEC61850等多项国际认证和电力行业EMC电磁兼容等各种行业标准认证，并致力通过国网电力科学研究院A类认证测试等众多国内专业机构组织的技术测试及认证，满足智能电网、煤矿安全、轨道交通等各种行业标准要求。更好的产品、更好的服务、更好的信誉，英格姆秉承前瞻性的市场理念、卓越的通信产品和客户利益至上的原则，凭借一系列具有自主知识产权的嵌入式产品、工业以太网交换机产品、现场总线通讯传输以及工业通信管理机等产品，深入电力、能源、轨道交通、船舶、军工、环保、煤炭、石油化工、工业控制等系统领域，产品已成功应用于北京奥运、武汉地铁2号4号线、重庆地铁、三峡水利、华能风电及多处大型煤矿等国家重点工程项目。未来公司发展将继续以市场为导向，以创新为动力，以质量求生存，以发展求壮大，用持续创新的通信技术为客户创造更大价值，并逐步确立公司在中国工业自动化通信行业领导厂商地位！??????????????????????????????更多内容请访问 苏州英格姆电子科技有限公司（http://www.egmele.com
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以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并且一般都工作在半双工方式，对吗-
现在一般都是全双工模式
以太网交换机的每个接口都直接与主机相连,并且一般都工作在半双工方式,对吗 ：
现在一般都是全双工模式
以太网交换机有6个接口,分别接到5台主机和一个路由器,在下面表的动作一栏中,表示先后发送了4个帧。 ：
a-1 a-2,3,4,5,6 d-4 d-1 e-5 e-1 最后一栏为空 以太网交换机是基于以太...
交换机与主机相连的端口可以是trunk吗? ：
交换机和主机相连不能用trunk,一般用access接口模式。trunk是用于交换机和交换机之间的连...
交换机三层接口等同于一个主机口吗 ：
不太明白您想问什么。每一个三层接口都可以配置IP地址,可以进行三层通信。
以太网交换机分别接到5台主机和一个路由器,图中动作一栏怎么填? ：
a-1 a-2,3,4,5,6 d-4 d-1 e-5 e-1 最后一栏为空 以太网交换机是基于以太...
连接同一台交换机的所有主机为什么要设置在同一网段 ：
交换机上面划分多个vlan的话,只需要将同一vlan的主机放在同一网段,只是为了便于管理和安全,你那...
路由器与主机相连为什么要用交换机 ：
1、路由器负责路由,交换机负责交换 2、交换机具有较高的端口密度,适合主机接入
主机与交换机的普通rj-45接口连接时,采用什么类型的网线? ：
普通网线就行啊 ,5类超5类都可以的,直接用直通线都可以,现在的设备都是别交叉和直通线的额
交换机下的其中一条线接主机网络不稳定 ：
最大的可能是你的局域网中存在攻击行为,最好能分析下交换机的日志信息。当然你也可以在某台电脑上安装一些...
计算机网络问题,网络划分子网时是否一定需要路由器或交换机连接在子网主机和这个网络(划分子网的网络) ：
并不是,一般而言: 一台主机只能从属一个子网(多网卡的服务器除外)。 一台交换机可以只属于一个子网(...交换机_图文_百度文库
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教材& 计算机网络&& 谢希仁编著
第一章 概述
计算机网络的发展可划分为几个阶段?每个阶段各有何特点?
答：计算机网络的发展过程大致经历了四个阶段。
第一阶段：(20世纪60年代)以单个计算机为中心的面向终端的计算机网络系统。这种网络系统是以批处理信息为主要目的。它的缺点是：如果计算机的负荷较重，会导致系统响应时间过长；单机系统的可靠性一般较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网络系统的瘫痪。
第二阶段：(20世纪70年代)以分组交换网为中心的多主机互连的计算机网络系统。为了克服第一代计算机网络的缺点，提高网络的可靠性和可用性，人们开始研究如何将多台计算机相互连接的方法。人们首先借鉴了电信部门的电路交换的思想。所谓“交换”，从通信资源的分配角度来看，就是由交换设备动态地分配传输线路资源或信道带宽所采用的一种技术。电话交换机采用的交换技术是电路交换(或线路交换)，它的主要特点是：① 在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路或信道带宽，即采用的是静态分配策略；②
通信双方建立的通路中任何一点出现了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立连接，方可继续，这对十分紧急而重要的通信是不利的。显然，这种交换技术适应模拟信号的数据传输。然而在计算机网络中还可以传输数字信号。数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性和可存储性。这些特性使得它在数据传输过程中不仅可以间断分时发送，而且可以进行再加工、再处理。
③ 计算机数据的产生往往是“突发式”的，比如当用户用键盘输入数据和编辑文件时，或计算机正在进行处理而未得出结果时，通信线路资源实际上是空闲的，从而造成通信线路资源的极大浪费。据统计，在计算机间的数据通信中，用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同，采用电路交换就很难相互通信。为此，必须寻找出一种新的适应计算机通信的交换技术。1964年，巴兰(Baran)在美国兰德(Rand)公司“论分布式通信”的研究报告中提出了存储转发(store and
forward)的概念。1962 — 1965年，美国国防部的高级研究计划署(Advanced Research Projects Agency，ARPA)和英国的国家物理实验室(National Physics Laboratory，NPL)都在对新型的计算机通信技术进行研究。英国NPL的戴维德(David)于1966年首次提出了“分组”(Packet)这一概念。1969年12月，美国的分组交换网网络中传送的信息被划分成分组(packet)，该网称为分组交换网ARPANET(当时仅有4个交换点投入运行)。ARPANET的成功，标志着计算机网络的发展进入了一个新纪元。现在大家都公认ARPANET为分组交换网之父，并将分组交换网的出现作为现代电信时代的开始。
分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成，每一结点就是一个小型计算机。它的工作机理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上一些控制信息(即首部)，包括诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组，而不是整个的长报文，且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理，这就使得分组的转发速度非常快。由此可见，通信与计算机的相互结合，不仅为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段，而且也大大提高了通信网络的各种性能。由此可见，采用存储转发的分组交换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。值得说明的是，分组交换技术所采用的存储转发原理并不是一个全新的概念，它是借鉴了电报通信中基于存储转发原理的报文交换的思想。它们的关键区别在于通信对象发生了变化。基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的协议；而基于报文交换的电信通信则是完成人与人之间的通信，因而双方之间的通信规则不必如此严格定义。所以，分组交换尽管采用了古老的交换思想，但实际上已变成了一种崭新的交换技术。表1-1列出了分组交换网的主要优点。与电路交换相比，分组交换的不足之处是：① 每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得每一分组的传输延时长短不一。因此，它不适用于一些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传输；②
由于每一分组都额外附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量； ③ 分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。尽管如此，分组交换技术的出现，不仅大大推动了当时的计算机网络技术的发展，而且也是现代计算机网络技术发展的重要基础。
第三阶段：(20世纪80年代)具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络。局域网络系统日渐成熟。随着计算机网络的普及和应用推广，越来越多的用户都希望将自己的计算机连网。然而实现不同系列、不同品牌的计算机互连，显然并不是一件容易的事情。因为相互通信的计算机必须高度协调工作，而这种协调是相当复杂的。为了降低网络设计的复杂性，早在当初设计ARPANET时，就有专家提出了层次模型。分层设计的基本思想就是将庞大而复杂的问题转换为若干个较小的子问题进行分析和研究。随着ARPANET的建立，各个国家甚至大公司都建立了自己的网络体系结构，如IBM公司研制的分层网络体系结构SNA(System Network Architecture)，DEC公司开发的网络体系结构DNS(Digital Network Architecture)。这些网络体系结构的出现，使得一个公司生产的各种类型的计算机和网络设备可以非常方便地进行互连。但是，由于各个网络体系结构都不相同，协议也不一致，使得不同系列、不同公司的计算机网络难以实现互联。这为全球网络的互连、互通带来了困难。
20世纪80年代开始，人们着手寻找统一的网络体系结构和协议的途径。国际标准化组织ISO(International Standard Organization)于1977年成立了专门机构研究该问题，并于1984年正式颁布了开放系统互连参考模型OSI-RM(Open Systems
Interconnection Reference Model，简称OSI)。所谓“开放”，就是指只要遵循OSI标准模型的任何系统，不论位于何地，都可以进行互连、互通。这一点非常像世界范围的电话和邮政系统。这里的“开放系统”，是指在实际网络系统中与互连有关的各个部分。它也是对当时各个封闭的网络系统而言的。
在计算机网络发展的进程中，另一个重要的里程碑就是出现了局域网络。局域网可使得一个单位或一个校园的微型计算机互连在一起，互相交换信息和共享资源。由于局域网的距离范围有限、连网的拓扑结构规范、协议简单，使得局域网连网容易，传输速率高，使用方便，价格也便宜。所以很受广大用户的青睐。因此，局域网在20世纪80年代得到了很大的发展，尤其是1980年2月份美国电气和电子工程师学会组织颁布的IEEE802系列的标准，对局域网的发展和普及起到了巨大的推动作用。
第四阶段：(20世纪90年代)网络互连与高速网络。自OSI参考模型推出后，计算机网络一直沿着标准化的方向在发展，而网络标准化的最大体现是Internet的飞速发展。Internet是计算机网络最辉煌的成就，它已成为世界上最大的国际性计算机互联网，并已影响着人们生活的各个方面。由于Internet也使用分层次的体系结构，即TCP/IP网络体系结构，使得凡遵循TCP/IP的各种计算机网络都能相互通信。进入20世纪90年代后，网络进一步向着开放、高速、高性能方向发展。由于Internet还存在着技术和功能上的不足，加上用户数量猛增，使得现有的Internet不堪重负。1993年美国政府提出了“NGII(Next Generation Internet Initiative)行动计划”，该计划的目标是：开发规模更大、速度更快的下一代网络结构，使之端到端的数据传输速率超过100 Mb/s甚至10 Gb/s；提供更为先进、实时性更高的网络应用服务，如远程教育、远程医疗、高性能的全球通信、环境监测和预报等，NGII计划将使用超高速全光网络，能实现更快速的交换和路径选择；保证网络信息的可靠性和安全性。
习题1-02 试简述分组交换的要点。
答：采用存储转发的分组交换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。
它的工作机理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上一些控制信息(即首部)，包括诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组，而不是整个的长报文，且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理，这就使得分组的转发速度非常快。
分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成，每一结点就是一个小型计算机。
基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的协议；
分组交换网的主要优点：
1、高效。在分组传输的过程中动态分配传输带宽。2、灵活。每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据做必要的处理。3、迅速。以分组作为传送单位，在每个结点存储转发，网络使用高速链路。4、可靠。完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。
电路交换相比，分组交换的不足之处是：① 每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得每一分组的传输延时长短不一。因此，它不适用于一些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传输；②
由于每一分组都额外附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量； ③ 分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。
习题1-03 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：电路交换，它的主要特点是：①
在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路或信道带宽，即采用的是静态分配策略；② 通信双方建立的通路中任何一点出现了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立连接，方可继续，这对十分紧急而重要的通信是不利的。显然，这种交换技术适应模拟信号的数据传输。然而在计算机网络中还可以传输数字信号。数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性和可储性。这些特性使得它在数据传输过程中不仅可以间断分时发送，而且可以进行再加工、再处理。
③ 计算机数据的产生往往是“突发式”的，比如当用户用键盘输入数据和编辑文件时，或计算机正在进行处理而未得出结果时，通信线路资源实际上是空闲的，从而造成通信线路资源的极大浪费。据统计，在计算机间的数据通信中，用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同，采用电路交换就很难相互通信。
分组交换具有高效、灵活、可靠等优点。但传输时延较电路交换要大，不适用于实时数据业务的传输。
报文交换传输时延最大。
习题1-07 计算机网络可从哪几个方面进行分类？
答：1、按交换方式：有电路交换、报文交换、分组交换、帧中继交换、信元交换等。2、按拓扑结构：有集中式网络、分散式网络、分布式网络。其中，集中式网络的特点是网络信息流必须经过中央处理机或网络交换节点(如星形拓扑结构)；分布式网络的特点是任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连(如网状形拓扑结构)，是主干网采用的一种结构；分散式网络实际上是星形网和网状形网的混合网。3、按作用范围：有广域网(WAN)、局域网(LAN)、城域网(MAN)。其中，广域网的作用范围为几十至几千公里，又称为远程网；局域网的作用范围常限制在一个单位或一个校园(1 km)内，但数据传输速率高(10 Mb/s以上)；城域网常介于广域网和局域网之间，局限在一个城市(5～50 km)内。4按使用范围：有公用网和专用网。其中，公用网都是由国家的电信部门建造和控制管理的；专用网是某个单位或部门为本系统的特定业务需要而建造的，不对单位或部门以外的人员开放。
习题1-09 计算机网络由哪几部分组成？
答：一个计算机网络应当有三个主要的组成部分：
采用分组交换：端到端时延：，
这里假定，即不考虑报文分割成分组后的零头。
欲使，必须满足
习题1-11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（bit/s），但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大？
答：分组个数x/p，
传输的总比特数：(p+h)x/p
源发送时延：(p+h)x/pb
最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：(k-1)(p+h)/b
总发送时延D=源发送时延+中间发送时延
D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b
令其对p的导数等于0，求极值
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图1-1五层协议的体系结构
各层的主要功能：
（1）应用层
　& 应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent),来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。
（2）运输层
任务是负责主机中两个进程间的通信。
因特网的运输层可使用两种不同的协议。即面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP。
面向连接的服务能够提供可靠的交付。
无连接服务则不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery.
（3）网络层
网络层负责为分组选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。
（4）数据链路层
数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧（frame)，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。
（5）物理层
物理层的任务就是透明地传输比特流。
&“透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。
物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，接收端如何识别出这是“1”而不是“0”。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接。
习题1-18 解释下列名词：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：指计算机网络体系结构采用分层模型后，每层的主要功能由对等层协议的运行来实现，因而每层可用一些主要协议来表征，几个层次画在一起很像一个栈的结构。
实体：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，实体是一个特定的软件模块。
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：对等层实体进行信息交换的数据单位。
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。服务访问点SAP是一个抽象的概念，它实体上就是一个逻辑接口。
客户、服务器：客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
客户-服务器方式：客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系，当客户进程需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程，服务器进程被动地等待来自客户进程的请求。
习题1-20 收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为。试计算以下两种情况的发送时延的传播时延：
（1）数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。
（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。
解：（1）发送时延：
传播时延：
（2）发送时延：
传播时延：
第二章物理层
习题2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？
答：物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。现有的网络中物理设备和传输媒体种类繁多，通信手段也有许多不同的方式。物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使数据链路层感觉不到这些差异，这样数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。物理层的重要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。
习题2-02 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。
一个数据通信系统可划分为三大部分：
源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。
源系统一般包括以下两个部分：
&#8226;源点：源点设备产生要传输的数据。例如正文输入到PC机，产生输出的数字比特流。
&#8226;发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。例如，调制解调器将PC机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。
&#8226;接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。
&#8226;终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。
习题2-03 试解释以下名词：数据、信号、模拟数据、模拟信号、数字数据、数字信号、单工通信、半双工通信、全双工通信。
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。
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。
习题2-04 物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？
答：（1）机械特性：指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
（4）规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
习题2-11基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？
答：基带信号将数字1和0直接用两种不同的电压表示，然后送到线路上传输。宽带信号是将基带信号调制后形成的频分复用模拟信号。采用基带信号传输，一条电缆只能传输一路数字信号，而采用宽带信号传输，一条电缆中可同时传送多路的数字信号，提高了线路的利用率。
习题2-13 56kb/s的调制解调器是否已突破了香农的信道极限传输速率?这种调制解调器的使用条件是怎样的?
答：56kb/s的调制解调器没有突破了香农的信道极限传输速率。这种调制解调器的使用条件是：用户通过ISP从因特网上下载信息的情况下，下行信道的传输速率为56kb/s。（见下图）
习题2-15 试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。
FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48，DTE，DCE，EIA，ITU-T，CCITT，ISO
FDM(frequency division multiplexing)
TDM(Time Division Multiplexing)
STDM(Statistic Time Division Multiplexing)
WDM(Wave Division Multiplexing)
DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)
CDMA(Code Wave Division Multiplexing)
SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网
SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列
STM-1(Synchronous Transfer Module)第1级同步传递模块
OC-48(Optical Carrier)第48级光载波
习题2-17 共有4个站进行码分多址CDMA通信。4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1还是0？
答：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
习题2-18 假定在进行异步通信时，发送端每发送一个字符就发送10个等宽的比特（一个起始比特，8个比特的ASCII码字符，最后一个结束比特）。试问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双方能否正常通信？
解：设发送端和接收端的时钟周期分别为X和Y。若接收端时钟稍慢，则最后一个采样必须发生在停止比特结束之前，即9.5Y&10X。
若接收端时钟稍快，则最后一个采样必须发生在停止比特开始之后，即9.5Y&9X。
因此收发双方频率相差5%是可以正常工作的。
第三章 数据链路层
习题3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能？
答：数据链路层中的链路控制功能有：（1）链路管理。（2）帧定界。（3）流量控制。（4）差错控制。（5）将数据和控制信息区分开。（6）透明传输。（7）寻址。
习题3-03考察停止等待协议算法。在接收结点，当执行步骤（4）时，若将“否则转到（7）”改为“否则转到（8）”，将产生什么结果？
答：“否则”是指发送方发送的帧的N（S）和接收方的状态变量V（R）不同。表明发送方没有收到接收方发出的ACK，于是重传上次的帧。若“转到（8）”，则接收方要发送NAK。发送方继续重传上次的帧，一直这样下去。
习题3-06 信道速率为4kb/s。采用停止等待协议。传播时延,确认帧长度和处理时间均可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%。
解：根据下图所示停等协议中的时间关系：
已知：，其中C为信道容量，或信道速率。为帧长（以比特为单位）。
所以得帧长& bit
习题3-09试证明：当用n个比特进行编号时，若接收窗口的大小为1，则只有在发送窗口的大小WT≤2n-1时，连续ARQ协议才能正确运行。
答：（1）显然 WT内不可能有重复编号的帧，所以WT≤2n。设WT=2n；
（2）注意以下情况：
发送窗口：只有当收到对一个帧的确认，才会向前滑动一个帧的位置；
接收窗口：只有收到一个序号正确的帧，才会向前滑动一个帧的位置，且同时向发送端发送对该帧的确认。
显然只有接收窗口向前滑动时，发送端口才有可能向前滑动。发送端若没有收到该确认，发送窗口就不能滑动。
（3）为讨论方便，取n=3。并考虑当接收窗口位于0时，发送窗口的两个极端状态。
状态1：&&&&&&&&&&&&&&
发送窗口：&
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
全部确认帧收到&&&&&&&&
接收窗口：&
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
状态2：&&&&&&&&&&&&&&&
发送窗口： &0
1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
全部确认帧都没收到&&&& 接收窗口：& 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
（4）可见在状态2下，接收过程前移窗口后有效序列号的新范围和发送窗口的旧范围之间有重叠，致使接收端无法区分是重复帧还是新帧。为使旧发送窗口和新接收窗口之间序列号不发生重叠，有WT＋WR≤2n，所以WT≤2n-1。
习题3-10、试证明：对于选择重传ARQ协议，若有n比特进行编号，则接收窗口的最大值受公式WR≤2n/2的约束。
答：因WT＋WR≤2n，而WR≤WT，当WR= WT时，WR取最大值，为2n/2。
习题3-11在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit。再设发送窗口WT=6，而接收窗口WR=3。试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。
答：发送端：0& 1&
&&& 接收端：0& 1&
习题3-12在连续ARQ协议中，设编号用3bit，而发送窗口WT=8，试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。
答：发送端：0& 1&
5& 6& 7 &0&
&&& 接收端：0& 1&
5& 6& 7 &0& 1&
习题3-13在什么条件下，选择重传ARQ协议和连续ARQ协议在效果上完全一致？
答：当选择重传ARQ协议WR=1时，或当连续ARQ协议传输无差错时。
习题3-15设卫星信道的数据速率是1Mbit/s，取卫星信道的单程传播时延为0.25秒。每一个数据帧长为2000bit，忽略误码率、确认帧长和处理时间。试计算下列情况下的信道利用率。
（1）采用停－等协议。　
（2）采用连续ARQ协议，窗口大小WT＝7。
（3）采用连续ARQ协议，窗口大小WT＝127。
（4）采用连续ARQ协议，窗口大小WT＝255。
习题3-16试简述HDLC帧各字段的意义。HDLC用什么方法保证数据的透明传输？
答：HDLC帧结构如下图：
（2）对于总线式以太网（如10BASE2），每层需4×14=56（m）水平电缆，垂直电缆需4×6=24（m），所以总长度等于
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
7×56+24=416（m）
4-04数据率为10Mbit/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少波特？
答：以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。标准以太网的数据速率是10Mb/s，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特。
4-06试说明10BASE5，10BASE2，10BASE-T，1BASE-5，10BROAD36和FOMAU所代表的意思。
答：10BASE5，10BASE2，10BASE-T分别表示以太网的三种不同的物理层。10表示数据率是10Mb/s，BASE表示电缆上的信号是基带信号，采用曼彻斯特编码。5表示粗缆，每一段电缆的最大长度是500米。2代表细缆，每一段电缆的最大长度是185米。T表示双绞线。
10BROAD36：“10”表示数据率为10Mbit/s，“BROAD”表示电缆上的信号是宽带信号，“36”表示网络的最大跨度是3600m。
FOMAU&:&(Fiber
Optic Medium Attachment Unit)&&光纤媒介附属单元。
10Mbit/s以太网升级到100Mbit/s和1Gbit/s甚至10Gbit/s时，需要解决哪些技术问题？在帧的长度方面需要有什么改变？为什么？传输媒体应当有什么改变？
答：以太网升级时，由于数据传输率提高了，帧的发送时间会按比例缩短，这样会影响冲突的检测。所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，使参数a保持为较小的值，才能有效地检测冲突。在帧的长度方面，几种以太网都采用802.3标准规定的以太网最小最大帧长，使不同速率的以太网之间可方便地通信。100bit/s的以太网采用保持最短帧长（64byte）不变的方法，而将一个网段的最大电缆长度减小到100m，同时将帧间间隔时间由原来的9.6μs，改为0.96μs。1Gbit/s以太网采用保持网段的最大长度为100m的方法，用“载波延伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为64字节，同时将争用字节增大为512字节。传输媒体方面，10Mbit/s以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤，而100Mbit/s和1Gbit/s以太网支持双绞线和光纤，10Gbit/s以太网只支持光纤。
4-08有10个站连接在以太网上。试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
，N＝100时，Amax=0.369
总线上每秒发送成功的最大帧数：，则得每个站每秒发送的平均帧数为.7
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB 在以下条件下，分别重新计算上题，并解释所得结果。
（1）总线长度减小到1km。（2）总线速度加倍。（3）帧长变为10000bit。
答：设a与上题意义相同
，距离d为25m或2500m，发送速率为10Mb/s或10Gb/s。这样就有四种不同的组合。试利用公式（4-9）分别计算这4种不同情况下参数的数值，并作简单讨论。
解：公式（4-9）为：
&&&&&&&&&&&&&&&
其中为传播时延，为数据帧的发送时间。
计算结果：
讨论：越大，信道利用率就越小。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB 假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器，另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网络上？
答：以太网交换机用在这样的网络，其20%通信量在本局域网而80%的通信量到因特网。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何？
答：CSMA/CD是一种动态的媒体随机接入共享信道方式，而传统的时分复用TDM是一种静态的划分信道，所以对信道的利用，CSMA/CD是用户共享信道，更灵活，可提高信道的利用率，不像TDM，为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时，信道在用户时隙也是浪费的；也因为CSMA/CD是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用信道时会发生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突。对局域网来说，连入信道的是相距较近的用户，因此通常信道带宽较宽，如果使用TDM方式，用户在自己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用。
对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用TDM方式。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB使用CSMA/CD协议时，若线路长度为100m，信号在线路上传播速率为2×108m/s。数据的发送速率为1Gbit/s。试计算帧长度为512字节、1500字节和64000字节时的参数a的数值，并进行简单讨论。
答：a=τ/T0=τC/L=100÷（2×108）×1×109/L=500/L，
信道最大利用率Smax =1/（1+4.44a），最大吞吐量Tmax=Smax×1Gbit/s
帧长512字节时，a=500/（512×8）=0.122， Smax =0.6486，Tmax=648.6 Mbit/s
帧长1500字节时，a=500/（1500×8）=0.0417，Smax =0.8438 ，Tmax=843.8 Mbit/s
帧长64000字节时,a=500/（64000×8）=0.000977,Smax =0.9957，Tmax=995.7 Mbit/s
可见，在端到端传播时延和数据发送率一定的情况下，帧长度越大，信道利用率越大，信道的最大吞吐量就越大。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB 以太网交换机有何特点？它与集线器有何区别？
答：以太网交换机实质上是一个多端口网桥。工作在数据链路层。以太网交换机的每个端口都直接与一个单个主机或另一个集线器相连，并且一般工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体一样，进行无碰撞地传输数据。通信完成后就断开连接。
&& 区别：以太网交换机工作数据链路层，集线器工作在物理层。集线器只对端口上进来的比特流进行复制转发，不能支持多端口的并发连接。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB 网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？
答：网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。若该帧出现差错，则丢弃此帧。网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。
&&& 网桥与转发器不同，（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；（2）网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；（3）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法；（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。
以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2-4个端口；它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。以太网交换机采用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB&
现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。每一个网桥的两个端口号都标明在图上。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。试将有关数据填写在下表中
第五章& 广域网
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。
答：虚电路服务和数据报服务的区别可由下表归纳：
　　　　　　
从占用通信子网资源方面看：虚电路服务将占用结点交换机的存储空间，而数据报服务对每个 其完整的目标地址独立选径，如果传送大量短的分组，数据头部分远大于数据部分，则会浪费带宽。
从时间开销方面看：虚电路服务有创建连接的时间开销，对传送小量的短分组，显得很浪费；而数据报服务决定分组的去向过程很复杂，对每个分组都有分析时间的开销。
从拥塞避免方面看：虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来，一旦分组到达，所需的带宽和结点交换机的容量便已具有，因此有一些避免拥塞的优势。而数据报服务则很困难。
从健壮性方面看：通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素，但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿。因此虚电路服务更脆弱。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB 设有一分组交换网。若使用虚电路，则每一分组必须有3字节的分组首部，而每个网络结点必须为虚电路保留8字节的存储空间来识别虚电路。但若使用数据报，则每个分组需有15字节的分组首部，而结点就不需要保留转发表的存储空间。设每段链路每传1MB需0.01元。购买结点存储器的代价为每字节0.01元，而存储器的寿命为2年工作时间（每周工作40小时）。假定一条虚电路的每次平均时间为1000s，而在此时间内发送200分组，每个分组平均要经过4段链路。试问采用哪种方案（虚电路或数据报）更为经济？相差多少？
答：每个分组经过4段链路意味链路上包括5个分组交换机。
虚电路实现方案：需在1000秒内固定分配5×8=40bytes存储空间，
存储器使用的时间是2年，即2×52×40××107sec
每字节每秒的费用=0.01/（1.5×107）=6.7×10-10元
总费用，即1000秒40字节的费用=1000×40×6.7×10-10=2.7×10-5元
数据报实现方案：比上述虚电路实现方案需多传(15-3)×4×200=9600bytes，
&&&&&&&&&&&&&&&
每字节每链路的费用=0.01/106=10-8元
&&&&&& 总费用，即9600字节每链路的费用=9600×10-8=9.6×10-5元
lang=EN-US style='font-family:仿宋_GB-2.7=6.9毫分
可见，本题中采用虚电路实现方案更为经济，在1000秒的时间内便宜6.9毫分。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB假定分组交换网中所有结点的处理机和主机均正常工作，所有的软件也正常无误。试问一个分组是否可能被投送到错误的目的结点（不管这个概率有多小？）如果一个网络中所有链路的数据链路层协议都能正确工作，试问从源结点到目的结点之间的端到端通信是否一定也是可靠的（见5-11）？
答：有可能。大的突发噪声可能破坏分组。使用k位的效验和，差错仍然有2-k的概率被漏检。如果分组的目的地址字段或虚电路的标识号被改变，分组会被投递到错误的目的地，并可能被接收为正确的分组。换句话说，偶然的突发噪声可能把送往一个目的地的完全合法的分组改变成送往另一个目的地的也是完全合法的分组。
& 即使所有的数据链路层协议都工作正常，端到端的通信不一定可靠。（见5-11）
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB 广域网中的主机为什么采用层次结构方式进行编址？
答：层次结构方式进行编址就是把一个用二进制数表示的主机地址分为前后两部分。前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号，而后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的端口号，或主机的编号。采用两个层次的编址方案可使转发分组时只根据分组和第一部分的地址（交换机号），即在进行分组转发时，只根据收到的分组的主机地址中的交换机号。只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时，交换机才检查第二部分地址（主机号），并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。采用这种方案可以减小转发表的长度，从而减少了查找转发表的时间。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB一个数据报分组交换网允许各结点在必要时将收到的分组丢弃。设结点丢弃一个分组的概率为p。现有一个主机经过两个网络结点与另一个主机以数据报方式通信，因此两个主机之间要经过3段链路。当传送数据报时，只要任何一个结点丢弃分组，则源点主机最终将重传此分组。试问：
（1）每一个分组在一次传输过程中平均经过几段链路？
（2）每一个分组平均要传送几次？
（3）目的主机每收到一个分组，连同该分组在传输时被丢弃的传输，平均需要经过几段链路？
答：（1）从源主机发送的每个分组可能走1段链路（主机-结点）、2段链路（主机-结点-结点）或3段链路（主机-结点-结点-主机）。
走1段链路的概率是p，
走2段链路的概率是p（1-p），
走3段链路的概率是（1-p）2
则，一个分组平均通路长度的期望值是这3个概率的加权和，即等于
L=1×p＋2×p（1-p）＋3×（1-p）2=
注意，当p=0时，平均经过3段链路，当p=1时，平均经过1段链路，当0&p&1时，可能需要多次发送。
（2）一次传送成功的概率=（1-p）2，令α=（1-p）2，
&&&& 两次传送成功的概率=（1-α）α，
&&&& 三次传送成功的概率=（1-α）2α，
因此每个分组平均传送次数T=α＋2α（1-α）＋3α（1-α）2＋
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
=［α/（1-α）］［（1-α）＋2（1-α）2＋3（1-α）3＋……］
因为&&& ∞&&&&&&&&&&&&
∑ kqk = q/（1-q）2
　　　& k=1&&&&&& &
所以&& T=［α/（1-α）］×（1-α）/［1-（1-α）］2 =1/α=1/（1-p）2
（3）每个接收到的分组平均经过的链路数H
H=L×T=（p2-3
p+3）/（1-p）2
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB一个分组交换网其内部采用虚电路服务，沿虚电路共有n个结点交换机，在交换机中每一个方向设有一个缓存，可存放一个分组。在交换机之间采用停止等待协议，并采用以下措施进行拥塞控制。结点交换机在收到分组后要发回确认，但条件是：①接收端已成功收到了该分组；②有空闲的缓存。设发送一个分组需T秒（数据或确认），传输的差错可忽略不计，主机和结点交换机之间的数据传输时延也可忽略不计。试问：交付给目的主机的速率最快为多少？
答：对时间以T秒为单位分槽。在时槽1，源结点交换机发送第1个分组。在时槽2的开始，第2个结点交换机收到了分组，但不能应答。在时槽3的开始，第3个结点交换机收到了分组，但也不能应答。这样，此后所有的路由器都不会应答。仅当目的主机从目的地结点交换机取得分组时，才会发送第1个应答。现在确认应答开始往回传播。在源结点交换机可以发送第2个分组之前，需两次穿行该子网，需要花费的时间等于2（n-1）T。所以，源结点交换机往目的主机投递分组的速度是每2（n-1）T秒1个分组。显然这种协议的效率是很低的。
<span lang=EN-US
style='font-family:仿宋_GB 有AB和BC两条链路。A经过B向C发送数据。若B收到A发来的数据时，可以先向C转发再向A发确认，也可以把这顺序反过来。也就是说，B要做的三件事的顺序是：按收数据-转发-发确认，或：接收数据-发确认-转发。现假定B在做完第二件事后处理机出现故障，存储器中所存信息全部丢失，但很快又恢复了工作。试证明：只有采用端到端发确认信息的方法（即从C向A发确认信息），才能保证在任何情况下数据都能从A经B正确无误地交付到C。
答：情形1：如B采用按收数据-转发-发确认顺序工作，在把A的数据转发给C后（随后C接收到该数据），处理机出现故障，存储器中所存信息全部丢失，无法发确认给A；A在重发计时器到时后仍未收到确认，就会重发，这时B已恢复工作，再转发给C，则C收到两个重复的数据。
&&& 情形2：如B采用接收数据-发确认-转发顺序工作，在向A发送完确认后（随后A收到确认，认为该数据已成功交付），处理机出现故障，存储器中所存信息全部丢失，无法转发给C，而A认为该数据已成功交付，导致数据丢失。
因此就算所有的数据链路层协议都工作正常，端到端的通信不一定可靠。
如果采用端到端发确认信息的方法，情形1中C在收到数据后，会给A发送确认，A收到后不会重发数据。在情形2中，C未收到数据，没有给A发送确认，A在重发计时器到时后未收到确认，就重发数据，不会造成数据的丢失。所以只有采用端到端发确认信息的方法，才能保证在任何情况下数据都能从A经B正确无误地交付到C。
第六章网络互连
6-03作为中间系统。转发器、网桥、路由器和网关有何区别？
答：转发器：是物理层中间设备。主要作用是在物理层中实现透明的二进制比特复制，以补偿信号衰减。
网桥：是数据链路层的中间设备。主要作用是根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。
路由器：网络层的中间设备。作用是在互连网中完成路由选择的功能。
网关：网络层以上的中间系统。作用是在高层进行协议的转换以连接两个不兼容的系统。
6-04试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。
答：IP协议：实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。
ARP协议：完成IP地址到MAC地址的映射。
RARP：使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。
ICMP：允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。从而提高IP数据报交付成功的机会。
6-09（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？
（2）一网络的子网掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少台主机？
（3）一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16bit的8bit，问这两个网络的子网掩码有何不同？
（4）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？
（5）一个A类地址的子网掩码为255.255.0.255。它是否为一个有效的子网掩码？
（6）某个IP地址的十六进制表示是C22F1481，试将其转换为点分十进制的形式.这个地址是哪一类IP地址?
（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义?为什么?
7-23一个UDP用户数据报的数据字段为8192字节。要使用以太网来传送。试问应当划分为几个数据报片？说明每一个数据报片的数据字段长度和片偏移字段的值。
答：6个。数据字段的长度：前5个是1480字节，最后一个是800字节。片偏移字段的值分别是：0，185，370，555，740和925。
7-24在TCP的拥塞控制中，什么是慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复算法？这里每一种算法各起什么作用？“乘法减少”和“加法增大”各用在什么情况下？
答：慢开始：在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口 cwnd 设置为一个最大报文段 MSS 的数值。在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个 MSS 的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口 cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。
拥塞避免：当拥塞窗口值大于慢开始门限时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。拥塞避免算法使发送端的拥塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小。
快重传算法规定，发送端只要一连收到三个重复的 ACK 即可断定有分组丢失了，就应立即重传丢失的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时。
快恢复算法：(1) 当发送端收到连续三个重复的
ACK 时，就重新设置慢开始门限 ssthresh。
(2) 与慢开始不同之处是拥塞窗口 cwnd
不是设置为 1，而是设置为 ssthresh + 3
(3) 若收到的重复的 ACK 为 n 个（n & 3），则将
cwnd 设置为 ssthresh + n * MSS。
(4) 若发送窗口值还容许发送报文段，就按拥塞避免算法继续发送报文段。
(5) 若收到了确认新的报文段的 ACK，就将 cwnd 缩小到 ssthresh。
“乘法减小“是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要出现一次超时（即出现一次网络拥塞），就把慢开始门限值 ssthresh 设置为当前的拥塞窗口值乘以 0.5。当网络频繁出现拥塞时，ssthresh 值就下降得很快，以大大减少注入到网络中的分组数。
“加法增大”是指执行拥塞避免算法后，当收到对所有报文段的确认就将拥塞窗口 cwnd增加一个 MSS 大小，使拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞。
7-28网络允许的最大报文段长度为128字节，序号用8bit表示，报文段在网络中的生存时间为30秒。试求每一条TCP连接所能达到的最高数据率。
答：具有相同编号的TCP报文段不应该同时在网络中传输，必须保证，当序列号循环回来重复使用的时候，具有相同序列号的TCP报文段已经从网络中消失。现在存活时间是30秒，那么在30秒的时间内发送发送的TCP报文段的数目不能多于255个。
&&& 255×128×8÷30=8704 b/s
所以每条TCP连接所能达到的最高速率是8.704
7-30一个TCP连接下面使用256kbit/s的链路，其端到端时延为128ms。经测试，发现吞吐量只有120kbit/s。试问发送窗口是多少？
答：来回路程的时延=128×2=256ms。
&& 设发送窗口为X字节，假定一次最大发送量等于窗口值，那么，每发送一次都得停下来等待得到本窗口的确认，以得到新的发送许可，这样
7-32一UDP用户数据报的首部十六进制表示是：06 12 00 45 00 1C E2 17。试求源端口号、目的端口号、用户数据报的总长度、数据部分长度。这个用户数据报是从客户发送给服务器还是从服务器发送给客户？使用UDP的这个服务器程序是什么？
答：源端口这1554，目的端口为69，UDP数据报总长度28字节，数据部分长度为20字节。
此UDP用户数据报是从客户发给服务器，服务器程序是TFTP。
第八章 应用层
8-02 域名系统的主要功能是什么？域名系统中的根服务器和授权服务器有何区别？授权服务器与管辖区有何关系？
答: 域名系统的主要功能：将域名解析为主机能识别的IP地址。
因特网上的域名服务器系统也是按照域名的层次来安排的。每一个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖。共有三种不同类型的域名服务器。即本地域名服务器、根域名服务器、授权域名服务器。当一个本地域名服务器不能立即回答某个主机的查询时，该本地域名服务器就以DNS客户的身份向某一个根域名服务器查询。若根域名服务器有被查询主机的信息，就发送DNS回答报文给本地域名服务器，然后本地域名服务器再回答发起查询的主机。但当根域名服务器没有被查询的主机的信息时，它一定知道某个保存有被查询的主机名字映射的授权域名服务器的IP地址。通常根域名服务器用来管辖顶级域。根域名服务器并不直接对顶级域下面所属的所有的域名进行转换，但它一定能够找到下面的所有二级域名的域名服务器。每一个主机都必须在授权域名服务器处注册登记。通常，一个主机的授权域名服务器就是它的主机ISP的一个域名服务器。授权域名服务器总是能够将其管辖的主机名转换为该主机的IP地址。
因特网允许各个单位根据本单位的具体情况将本域名划分为若干个域名服务器管辖区。一般就在各管辖区中设置相应的授权域名服务器。
8-04 文件传送协议FTP的主要工作过程是怎样的？主进程和从属进程各起什么作用？
答：FTP使用客户服务器方式。一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。
FTP 的服务器进程由两大部分组成：一个主进程，负责接受新的请求；另外有若干个从属进程，负责处理单个请求。
主进程的工作步骤：
1、打开熟知端口（端口号为 21），使客户进程能够连接上。
2、等待客户进程发出连接请求。
3、启动从属进程来处理客户进程发来的请求。从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止，但从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程。
4、回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求。主进程与从属进程的处理是并发地进行。
FTP使用两个TCP连接。
控制连接在整个会话期间一直保持打开，FTP 客户发出的传送请求通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接不用来传送文件。
实际用于传输文件的是“数据连接”。服务器端的控制进程在接收到 FTP 客户发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”，用来连接客户端和服务器端的数据传送进程。
数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭“数据传送连接”并结束运行。
8-07试述电子邮件的最主要的组成部件。用户代理UA的作用是什么？没有UA行不行？
答：电子邮件系统的最主要组成部件：用户代理、邮件服务器、以及电子邮件使用的协议。
UA就是用户与电子邮件系统的接口。用户代理使用户能够通过一个很友好的接口来发送和接收邮件。
没有UA不行。因为并非所有的计算机都能运行邮件服务器程序。有些计算机可能没有足够的存储器来运行允许程序在后台运行的操作系统，或是可能没有足够的CPU能力来运行邮件服务器程序。更重要的是，邮件服务器程序必须不间断地运行，每天24小时都必须不间断地连接在因特网上，否则就可能使很多外面发来的邮件丢失。这样看来，让用户的PC机运行邮件服务器程序显然是很不现实的。
8-08电子邮件的信封和内容在邮件的传送过程中起什么作用？和用户的关系如何？
答：一个电子邮件分为信封和内容两大部分。电子邮件的传输程序根据邮件信封上的信息（收信人地址）来传送邮件。RFC822只规定了邮件内容中的首部格式，而对邮件的主体部分则让用户自由撰写。用户填写好首部后，邮件系统将自动地将所需的信息提取出来并写在信封上。
8-09电子邮件的地址格式是怎样的？请说明各部分的意思。
答：TCP/IP 体系的电子邮件系统规定电子邮件地址的格式如下：
&收信人邮箱名@邮箱所在主机的域名&&&&&&&
符号“@”读作“at”，表示“在”的意思。例如，电子邮件地址 xiexiren@tsinghua.org.cn
8-10试简述SMTP通信的三个阶段的过程。
答：1. 连接建立：连接是在发送主机的
SMTP 客户和接收主机的 SMTP 服务器之间建立的。SMTP不使用中间的邮件服务器。&&
2. 邮件传送。
3. 连接释放：邮件发送完毕后，SMTP 应释放 TCP 连接。
8-18解释下列名词，各英文缩写词的原文是什么？
WWW、URL、URI、HTTP、HTML、CGI、浏览器、超文本、超媒体、超链、页面、表单、活动文档、搜索引擎。
8-20当使用鼠标点取一个万维网文档时，若该文档除了有文本外，还有一个本地.gif图像和两个远地.gif图像。试问：需要使用哪个应用程序，以及需要建立几次UDP连接和几次TCP连接？
答：使用HTTP。需要建立0次UDP连接。4次TCP连接。
8-25某页面的URL为http://www.abc.net/file/file.html。此页面中有一个网络拓扑结构简图（map.gif）和一段简单的解释文字。我们希望能够从这张简图或者从这段文字中的“网络拓扑”链接到该网络拓扑的详细情况的主页：
http://www.topology.net/index.html
试写出两种相应的HTML语句。
（1）链接的起点是文字时，对应的HTML语句：
&A HREF=”http://www.topology.net/index.html”&网络拓扑&/A&
(2 ) 链接的起点是图片时，对应的HTML语句：
&A HREF=”http://www.topology.net/index.html”&&IMG SRC=”map.gif”& &/A&