计算机网络 谢希仁 第五版 习题解答

### 计算机网络发展阶段及其特征 #### 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 - **特点**：此阶段的网络系统主要用于批处理信息，旨在通过单个中心计算机来管理与处理来自终端的数据请求。 - **缺陷**： - 当中心计算机负载过大时，会显著增加系统响应时间。 - 单一中心计算机的故障会导致整个网络系统瘫痪。 #### 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 - **背景**：为了解决第一阶段网络系统的不足，提高网络可靠性和可用性，人们开始研究多台计算机互联的技术。 - **核心思想**：“交换”技术被引入，特别是分组交换技术成为关键。 - **电路交换**： - 用户在整个通话期间独占通信线路。 - 静态分配策略，通信过程中无法灵活调整带宽。 - 通信中断后需重新建立连接。 - 不适合突发式的数字信号传输。 - **分组交换**： - 信息被划分为多个小的数据包。 - 使用“存储转发”机制在网络中传输数据包。 - 提升了网络性能，特别是在处理突发数据时。 - 动态分配带宽，提高网络资源利用率。 - **ARPANET**：1969年12月，美国的分组交换网ARPANET建立，标志着现代电信时代的开端，也被公认为分组交换网的起源。 #### 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 - **背景**：随着计算机网络的普及，不同品牌计算机间的互连需求增加，但实现互连较为复杂。 - **解决方案**：引入层次化设计模型，如ARPANET的层次模型。 - **标准化进程**：国际标准化组织ISO于1977年开始研究统一的网络体系结构，并于1984年发布了OSI参考模型。 - **局域网络**：局域网的出现极大地促进了计算机的互连，尤其是在同一单位或校园内的微型计算机之间。 - **IEEE 802标准**：1980年，IEEE发布的802系列标准极大推动了局域网的发展和普及。 #### 第四阶段：20世纪90年代——网络互连与高速网络 - **标准化成果**：OSI参考模型推动了计算机网络的标准化，特别是Internet的发展。 - **Internet的影响**：成为世界上最大的国际性计算机互联网，影响深远。 - **技术挑战**：随着用户数量激增，原有的Internet基础设施面临压力。 - **NGII计划**：1993年美国政府启动NGII计划，目标是构建更大规模、更高传输速率的新一代网络，解决现有网络的技术瓶颈。 - **发展方向**：开放、高速、高性能的网络技术成为主流趋势。 ### 分组交换技术的要点 - **工作原理**：数据报文被划分为多个小的数据块，并添加控制信息形成分组，通过“存储转发”机制在网络中传输。 - **网络组成**：由节点交换机和连接这些交换机的链路构成，每个节点都具备计算能力。 - **优点**： - 高效利用网络资源。 - 灵活适应不同的网络状况。 - 快速转发数据。 - 可靠性强，支持分布式路由选择。 - **不足**： - 传输延迟不一致，不适合实时应用。 - 数据传输效率因额外的控制信息而降低。 - 数据重组需要额外处理。 ### 电路交换、报文交换和分组交换的比较 - **电路交换**： - 优点：通信过程中独占通信线路，适用于语音通话等连续性通信。 - 缺点：资源利用率低，不适用于突发式数据传输。 - **分组交换**： - 优点：高效、灵活、适用于非连续性数据传输。 - 缺点：传输时延较大，不适合实时数据业务。 - **报文交换**： - 优点：无需预先建立通信线路。 - 缺点：传输时延最大。 ### 计算机网络的分类 - **按交换方式**：电路交换、报文交换、分组交换等。 - **按拓扑结构**：集中式、分散式、分布式网络。 - **按作用范围**：广域网（WAN）、局域网（LAN）、城域网（MAN）。 - **按使用范围**：公用网、专用网。 ### 计算机网络的组成部分 - **主机**：为用户提供服务。 - **通信子网**：由节点交换机和连接这些交换机的通信链路组成。 - **协议**：用于主机之间或主机与子网之间的通信。 ### 电路交换与分组交换的比较条件 - **电路交换**：端到端时延 = k * d + (x / b) + s - **分组交换**：端到端时延 = k * d + (x / b) + (p / b) - **条件**：当 p < (s * b) / k 时，分组交换的时延小于电路交换。 ### 总结 计算机网络的发展经历了从单一计算机为中心的网络系统到多主机互联的分组交换网络，再到标准化和高速网络的发展过程。随着技术的进步，网络体系结构不断优化，实现了从简单的数据交换到复杂的全球通信系统的转变。分组交换技术的引入极大地提高了网络的效率和灵活性，成为现代计算机网络技术的基础之一。