计算机网络技术 自考教材课后答案

### 计算机网络技术自考教材课后答案解析 #### 第一章 计算机网络概论 **1. 计算机网络的基本结构** 计算机网络可以分为资源子网和通信子网两大部分。资源子网主要负责提供共享资源和服务，如文件服务器、打印服务等；通信子网则主要负责数据包的传输与路由选择等功能，确保信息能够从源节点准确无误地到达目的节点。 **2. 计算机网络的发展阶段** 计算机网络的发展大致可以分为三个阶段： - **面向终端的计算机网络**：这一阶段的特点是由一台或多台具有自主处理能力的计算机作为中心节点，连接多个不具备自主处理能力的终端设备。例如早期的IBM大型机系统。 - **计算机-计算机网络**：在此阶段，网络中的所有节点都是具有自主处理能力的计算机，它们之间可以通过网络进行平等的信息交换。这标志着现代计算机网络的雏形出现。 - **开放式标准化网络**：这一阶段的特点是采用了开放标准和技术，使得不同厂商生产的设备能够相互兼容，并且能够轻松实现不同网络之间的互联互通。例如基于TCP/IP协议族的互联网。 **3. 对计算机网络发展有重要影响的技术** - **ARPANET**：被认为是互联网的前身，它采用了分组交换技术，极大地促进了计算机网络的发展。 - **TCP/IP协议**：目前互联网的基础协议，它定义了数据在网络上传输的标准格式和规则。 - **SNA**：IBM的系统网络体系结构，虽然主要用于IBM的主框架环境中，但在20世纪80年代对其它网络架构的设计和发展产生了重要影响。 **4. 计算机网络的功能** 计算机网络的主要功能包括： - **硬件资源共享**：例如共享打印机、存储器等。 - **软件资源共享**：比如共享数据库系统、应用程序等。 - **信息交换**：包括电子邮件、即时消息等。 **5. 计算机网络中的术语解释** - **PSE**：分组交换设备，负责在网络中传输数据包。 - **PAD**：分组装拆设备，用于将高层协议数据单元转换成适合网络层传输的格式。 - **NCC**：网络控制中心，通常指网络的核心管理设备。 - **FEP**：前端处理机，用于处理网络中的前端数据处理任务。 - **IMP**：接口信息处理机，负责数据包在网络中的转发。 - **DTE**：数据终端设备，例如计算机、终端等。 - **DCE**：数据电路终接设备，如调制解调器等。 - **PDN**：公用数据网，提供公共的数据通信服务。 - **OSI**：开放系统互连基本参考模型，由ISO制定的七层网络体系结构。 - **HDLC**：高级数据链路控制协议，一种数据链路层协议，用于在两个节点之间建立可靠的通信链路。 #### 第二章 计算机网络基础知识 **1. 数据表示** - **模拟数据**：可以直接使用随时间连续变化的模拟信号表示，也可以通过模数转换器转换为离散的数字信号。 - **数字数据**：通常采用二进制编码表示，也可以通过数模转换器转换为连续变化的模拟信号。 **2. 调制与解调** - **MODEM**：将数字数据调制成模拟信号进行传输，接收端再将模拟信号解调回数字数据。 - **CODEC**：将模拟信号编码为数字信号进行传输，接收端再将数字信号解码回原始模拟信号。 **3. 数据通信概述** 数据通信是指利用数据通信设备通过通信线路将数据从一个地点向另一个地点进行传输的过程，其中包括数据的编码、解码以及传输过程中的错误检测与纠正机制。 **4. 数据传输速率与信号传输速率的区别** - **数据传输速率**：通常指的是每秒钟传输的二进制位数(bit/s)，表示信息传输的速度。 - **信号传输速率**：通常指的是每秒钟传输的符号数(Baud)，一个符号可能代表多位二进制信息。 - **关系**：数据传输速率 = 信号传输速率 × 每符号表示的二进制位数。 **5. 信道传输速率与信道容量的概念** - **信道传输速率**：在特定条件下，信道每秒实际能够传输的二进制位数。 - **信道容量**：理论上信道所能达到的最大数据传输速率，即每秒可以传输的最大二进制位数。 **6. 计算信道容量** 根据香农公式 C = 2 * H * log2(N)，其中 C 表示信道容量，H 表示带宽，N 表示信道上可能的信号状态数。本例中，H = 6MHz, N = 4，因此信道容量 C = 2 * 6M * log2(4) = 24Mbps。 **7. 计算信道最大传输速率** 已知信噪比 S/N = 1000, 带宽 H = 3kHz，则根据香农公式 C = H * log2(1 + S/N)，可以计算出信道的最大传输速率。 **8. 数据传输率的计算** 假设带宽 B = 1200Hz, 信号状态数 N = 16，则根据香农公式 C = 2 * H * log2(N)，可以计算出数据传输率为 4800bps。 **9. 计算信号状态数** 已知信道容量 C = 64Kbps, 带宽 H = 8kHz, 根据香农公式 C = 2 * H * log2(N)，可以推导出至少需要16种不同的信号状态。 **10. 异步传输与同步传输的区别** - **异步传输**：以字符为单位进行传输，每个字符前后分别加上起始位和停止位以实现字符间的同步，字符内部采用固定频率进行位同步。 - **同步传输**：以数据块（帧）为单位进行传输，帧首尾通常使用特殊的同步字符或位模式，帧内部使用外部同步信号或从数据中提取的同步信号实现位同步。 **11. 字符串传输速率的计算** 假设每秒传输 1200 位，每传送一个汉字需要 2 字节，即 16 位，再加上起始位和停止位共 20 位，那么每分钟最多能传送的汉字数量为 1200 * 60 / 20 = 3600 个汉字。 **13. 曼彻斯特编码的计算** 曼彻斯特编码是一种特殊的编码方式，在该编码方式下，每个码元传输半个位，因此 S = B * 1/2，即 B = 2S。若信号传输速率为 20Mbps，则曼彻斯特编码的有效数据传输速率为 10Mbps。 **14. 异步传输的特征** 异步传输中，每个字符由起始位和停止位界定，起始位通常为逻辑 0，停止位为逻辑 1。字符内部的位同步通过约定的频率实现。 **15. 有效数据传输速率的计算** - （1）对于每 8 位字节额外附加 2 位的情况，有效数据传输速率最大可达 0.8B。 - （2）对于每 4096 字节数据额外附加 48 字节的情况下，有效数据传输速率约为 0.988B。 **17. 数据传输率的计算** 根据香农公式 C = 2 * H * log2(N)，其中带宽 H = 4kHz, 信号状态数 N = 128，则数据传输率 S = 56kbps。 **18. 频分多路复用（FDM）与时分多路复用（TDM）** - **频分多路复用**：在同一物理信道上，通过分配不同的频段来实现多路信号的同时传输。 - **时分多路复用**：在同一物理信道上，通过时间切片的方式轮流传输多路信号。 **19. 编码效率与开销率的计算** - **T1载波**：编码效率约为 0.87，开销率为 0.13。 - **E1载波**：编码效率约为 0.94，开销率为 0.06。 **20. 计算带宽与信噪比** 假设 N = 2，C = 50Kbps, C = 2 * H * log2(N)，则可以计算出 H = 25kHz。如果 C = 1.544Mbps，H = 25kHz，且 C = H * log2(1 + S/N)，那么 S/N ≈ 2^61 - 1，因此信噪比大约为 10 * log10(2^61) ≈ 10 * log10(2^61) ≈ 10 * 61 ≈ 610dB。 以上解析涵盖了自考教材《计算机网络技术》课后习题的答案解析，旨在帮助学习者更好地理解和掌握计算机网络技术的基本概念和原理。