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半小时搞定计算机网络 - 第二章期末考习题重点

前言

本文总结了计算机网络（谢希仁著第八版）第二章习题重点，主要为了即将期末考试的同学更好的复习，每一题答案都是原文答案+AI润色+正文对照综合得出，且每一题都给出了考点以及考点对应正文页码😀😀😀

2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？

考点：物理层的基本概念（书本P42）

物理层的主要任务

目标：

• 隐藏传输媒介和通信手段的差异。
• 使数据链路层能够专注于协议和服务的实现，无需关注具体的传输媒介和通信方式。

效果：

• 数据链路层可以更高效地完成其功能。
• 减少对底层传输细节的依赖。

主要特点

1. 历史和现状：

   • 背景：在OSI模型出现之前，许多物理层规程或协议已被广泛采用。
   • 支持：这些物理层规程得到大量商用设备的支持。
   • 范围：物理层协议涉及范围广泛。
   • 实践：未按OSI模型要求制定全新协议，而是沿用现有规程。
   • 定义：物理层描述与传输媒介接口的机械、电气、功能和过程特性。

2. 复杂性：

   • 多样性：物理连接方式多样。
   • 媒介种类：传输媒介种类繁多。
   • 结果：导致具体的物理层协议变得相当复杂。

2-02 规程与协议有什么区别？

考点：物理层的基本概念（书本P42）

计算机网络中的“规程”与“协议”

在计算机网络领域，“规程”与“协议”是同义词。以下是它们之间的关系和使用背景：

• 历史背景：

  • 在“协议”这一术语普及之前，“规程”一词已被广泛使用。

• 术语使用：

  • 在物理层中，物理层的协议常被称为物理层的规程。

• 互换性：

  • 当我们讨论物理层的规程时，实际上就是在讨论物理层的协议。
  • 这两个词在这种情况下可以互换使用。

2-03 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

考点：数据通信系统的模型（书本P43）

数据通信系统组成

数据通信系统主要分为三个核心部分：源系统（发送端/发送方）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端/接收方）。

源系统
源系统包含以下两个组件：

1. 源点（源站/信源）：

   • 功能：生成需要传输的数据。
   • 示例：用户在计算机键盘上输入汉字，计算机生成相应的数字比特流。

2. 发送器：

   • 功能：对源点生成的数字比特流进行编码，以便在传输系统中有效传输。
   • 示例：调制器，现代计算机中很多都集成了内置的调制解调器。

目的系统
目的系统包含以下两个组件：

1. 接收器：

   • 功能：接收来自传输系统的信号，并将其转换为目的地设备能够处理的信息。
   • 示例：解调器。

2. 终点（目的站/信宿）：

   • 功能：从接收器接收数字比特流，并将其输出为信息。
   • 角色：数据传输过程的终点。

传输系统

• 功能：将源系统发出的数据传输到目的系统。
• 组成：可以是简单的传输线，也可以是连接源系统和目的系统之间的复杂网络系统。
• 责任：负责数据的中继和传输。

2-04 试解释一下名词：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、串行传输、并行传输

考点：数据通信基础知识（书本P43）

数据通信基础概念

1. 数据

• 定义：通信的核心目标是传递信息，数据是信息的物质载体。
• 形式：信息可以是语音、文字、图像或视频等。
• 表示：数据是一系列有意义的符号，可被计算机或人处理和理解。

2. 信号

• 定义：数据的电气或电磁表现形式，携带数据并通过通信渠道传输。

3. 模拟数据

• 对比：与数字量相对，模拟数据可以在一定范围内连续变化。
• 示例：声音、图像、温度和压力等，通过模拟信号如无线电波或电压信号表示。

4. 模拟信号

• 定义：也称连续信号，信息参数取值连续。
• 示例：家庭调制解调器与电话局之间的用户线上传输的信号。

5. 基带信号

• 定义：直接来自信息源的信号。
• 示例：计算机输出的文字或图像文件数据信号。

6. 带通信号

• 定义：经过载波调制后的信号，只能在特定频率范围内通过信道传输。

7. 数字数据

• 对比：与模拟量相对，数字数据取值范围是离散的。

8. 数字信号

• 定义：也称离散信号，信息参数取值离散。
• 示例：计算机与调制解调器之间或电话网中继线上传输的信号。

9. 码元

• 定义：在时间域波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
• 示例：二进制编码中的0和1。

10. 单工通信

• 定义：单向通信，无反向交互。
• 示例：无线电广播和电视广播。

11. 半双工通信

• 定义：双向交替通信，不能同时发送和接收。

12. 全双工通信

• 定义：双向同时通信，可以同时发送和接收。

13. 串行传输

• 定义：数据在单条传输线上按位顺序逐个传输。

14. 并行传输

• 定义：数据以多位一组的形式，在多条并行信道上同时传输。
• 示例：一个字符的多位二进制码同时在多个并行信道上传输。

2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些说明内容？

考点：物理层基本概念（书本P42）

接口特性描述

1. 机械特性

• 涉及内容：连接器的物理规格。
• 包括：接线器的形状、尺寸、引脚数量、排列方式以及固定和锁定机制。
• 重要性：确保标准化接插件的兼容性和功能性。

2. 电气特性

• 涉及内容：接口电缆中每条线路上的电压范围。
• 重要性：对设备安全、有效工作至关重要。

3. 功能特性

• 涉及内容：特定线路上电平电压的功能或信号定义。
• 重要性：确保数据正确传输和设备正确响应。

4. 过程特性

• 涉及内容：接口操作中不同功能的事件序列。
• 规定：数据传输和设备交互过程中操作的执行顺序。
• 目的：确保通信顺畅和效率。

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？

考点：信道复用技术（书本P56）

信道复用技术

为了提升信道利用率、实现资源共享，并降低网络运营成本，以下是几种常用的信道复用技术：

1. 频分复用（FDM）

• 方法：将信道带宽划分为多个频带。
• 效果：每个用户在自己的频带内通信，实现多信号同时传输。

2. 时分复用（TDM）

• 方法：将时间划分为多个时隙。
• 效果：多个用户轮流使用信道，每个用户分配特定时隙。

3. 统计时分复用（STDM）

• 方法：根据用户需求动态分配时隙。
• 效果：提高信道利用率。

4. 波分复用（WDM）

• 方法：在光纤通信中，将光信号分配到不同波长。
• 效果：在同一光纤中同时传输多个信号。

5. 码分复用（CDM）/码分多址（CDMA）

• 方法：使用独特的代码序列同时访问信道。
• 效果：每个用户的数据通过特定编码和解码区分。

通过这些复用技术，可以在保持通信质量的同时，最大化信道的容量和效率。

2-14 试写出下列英文缩写的全称，并进行简单的解释

考点：名词理解（书本…英文应该很好找把😘）

通信技术术语

1. FDM（Frequency Division Multiplexing）

• 定义：频分复用技术，允许用户在相同时间内占用不同频段资源。
• 效果：实现多个信号的同时传输。

2. FDMA（Frequency Division Multiple Access）

• 定义：频分多址，一种频分复用技术的应用。
• 功能：允许多个用户各自使用或轮流使用不同的频带，实现多用户通信。

3. TDM（Time Division Multiplexing）

• 定义：时分复用技术，允许用户在不同时间段内占用相同频带资源。
• 效果：通过时分方式实现多信号轮流传输。

4. TDMA（Time Division Multiple Access）

• 定义：时分多址，一种时分复用技术的应用。
• 功能：允许多个用户各自使用或轮流使用不同的时隙，实现时分复用通信。

5. STDM（Statistic TDM）

• 定义：统计时分复用，一种改进的时分复用技术。
• 操作：动态分配时隙，根据用户数据需求调整，提高线路利用率。

6. WDM（Wavelength Division Multiplexing）

• 定义：波分复用，也称光的频分复用。
• 功能：使用单一光纤同时传输多个不同频率的光载波信号。

7. DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）

• 定义：密集波分复用技术。
• 发展：技术进步使得一根光纤上可以复用的光载波信号数量大增。

8. CDMA（Code Division Multiple Access）

• 定义：码分多址，一种码分复用技术的应用。
• 功能：多个不同地址的用户共享码分复用信道，构成通信系统。

9. SONET（Synchronous Optical Network）

• 定义：同步光纤网，由Bellcore提出。
• 功能：用于光导纤维传输的物理层标准，定义同步和等时信息传输。

10. SDH（Synchronous Digital Hierarchy）

• 定义：同步数字系列，也称数字同步传输体制。
• 规范：规定数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等特性。

11. STM-1

• 定义：SDH的一种基本传输模块。
• 速率：传输速率为155.52Mbps。

12. OC-48

• 定义：SONET的一种速率标准。
• 速率：对应的传输速率为2.5Gbps。

2-17 试比较ADSL，HFC以及FTTx接入技术的优缺点

考点：宽带接入技术（书本P63）

1. 非对称数字用户线（ADSL）技术：

   • 优势：利用现有电话铜线网络，无需重新布线，适合老旧建筑。
   • 劣势：传输距离有限，信号衰减大，传输不稳定，易受干扰，故障率高。

2. 光纤同轴混合网（HFC网）：

   • 优势：覆盖范围广，带宽高，传输速率高。
   • 劣势：用户数据率不确定，受同轴电缆上用户数量影响；在用户高峰时，实际速率可能下降。

3. 多种宽带光纤接入方式（FTTx）：

   • FTTx定义：光纤接入点从用户家中向外延伸至一定距离的技术。
   • 光纤到户（FTTH）：
     • 优势：提供最高上网速率，光纤直接铺设至用户家庭。
     • 劣势：成本较高，普通家庭用户对高数据率需求不大。

2-19 什么是EPON和GPON？

考点：无源光网络PON种类（书本P68）

以下是对无源光网络（PON）技术的优化描述和格式：

无源光网络（PON）技术概览

无源光网络（PON）技术种类繁多，但其中最流行的两种技术分别是以太网无源光网络（EPON）和吉比特无源光网络（GPON），它们各自具有独特的优缺点。

1. 以太网无源光网络（EPON）

• 标准：IEEE 802.3ah（2004年6月形成），更新版本为802.3ah-2008。
• 协议：在链路层使用以太网协议。
• 拓扑结构：利用PON的拓扑结构实现以太网接入。
• 优点：
  • 与现有以太网的兼容性极佳。
  • 成本低廉。
  • 扩展性强。
  • 管理方便。

2. 吉比特无源光网络（GPON）

• 标准：ITU-T G.984（2003年1月批准），最新版本为G.984.7（2010年）。
• 技术特点：采用通用封装方法（GEM），可承载多种业务。
• 业务支持：对各种业务类型提供有潜力的宽带光纤接入技术。
• 优点：
  • 能够提供多业务支持。
  • 具有很高的带宽潜力。