《计算机网络》第四版 习题答案中文版（上）

### 计算机网络知识点解析 #### 第1章 概述 **1. 数据传输速度对比** 本题探讨了两种不同形式的数据传输方法——利用狗作为载体与传统的通信线路之间的速度对比。假设一只狗能够携带21GB(即168Gb)的数据，并以18公里/小时的速度移动。我们可以计算出数据传输速度为168Gb除以移动的距离（单位为公里），再乘以时间（单位为秒）。具体公式为：\[ \text{传输速度} = \frac{168}{200x} \text{Mbps} \] 其中\( x \)为移动距离，单位为公里。由此得出，当移动距离小于5.6公里时，狗作为数据载体的数据传输速度高于传统通信线路。 **2. 局域网的优势** 使用局域网模型可以轻松扩展网络节点。尤其是在长电缆组成的网络中，即使单个节点出现故障也不会导致整个网络瘫痪，例如通过使用镜像服务器来确保冗余。局域网能够提供更强的计算能力及更好的用户交互体验，使得成本更为低廉。 **3. 带宽与时延的考量** 尽管横跨大陆的光纤连接可以提供极高的带宽（数千Gb/s），但由于光信号需要穿越数千公里的距离，因此传输时延较高。相比之下，使用56Kbps的调制解调器连接同一建筑内的电脑虽然带宽较低，但时延却更短。 **4. 声音传输与网络时隙的重要性** 声音的传输需要一定的固定时间，因此网络时隙的数量对于确保高质量的声音传输至关重要。时延及其变化性对于声音传输来说尤其重要，较短的时延加上较大的变化性相比较长的时延加较小的变化性来说，对通话质量的影响更大。 **5. 交换延迟的影响** 即使信号的传播速度高达200,000公里/秒，通过每个交换机时仍相当于增加了2公里的电缆长度。以5000公里的距离为例，假设信号平均通过50个交换机，那么这些交换机总共只会增加100公里的电缆长度，仅占总距离的2%。由此可见，在这种情况下，交换延迟并非决定性的因素。 **6. 卫星通信的延迟** 卫星通信中，信号往返需经过160,000公里的距离。考虑到光速约为300,000公里/秒，因此理论上最小的传播延迟为大约533毫秒。这表明，即使是在理想条件下，卫星通信仍然存在较高的延迟。 **7. 网络与社会变革** 本题讨论的是网络技术如何影响社会变革。尽管当前的系统具有很强的惯性，但新的团体掌握权力时，可以通过网络保持法律、经济和社会制度的稳定。同时，网络也可能成为宣传和影响公众意见的重要工具。然而，网络安全问题不容忽视，黑客可能会利用漏洞篡改数据。 **8. 网络拓扑的可能性** 假设网络中有5个路由器，标记为A、B、C、D和E，则可能存在的线路共有10条（AB、AC、AD、AE、BC、BD、BE、CD、CE、DE）。每条线路有四种可能性（三种不同的速度或不存在），故所有可能的拓扑结构总数为\( 4^{10} = 1,048,576 \)种。若检查每种拓扑结构需要100ms，则检查所有拓扑结构所需的总时间为104,857.6秒，大约需要29小时。 **9. 路由器间的平均路径长度** 题目中提到，路由器间的平均路径长度是路由器到根路由器路径长度的两倍。设树的深度为\( n \)，从根路由器到第\( n \)层需要\( n-1 \)跳，那么该层路由器的平均路径长度为\( 0.50 \)。从根路由器到第\( n-1 \)层的路径包含路由器\( 0.25 \)以及\( n-2 \)跳，因此平均路径长度\( l \)为\( l=n-2 \)。进而，路由器之间的平均路径长度为\( 2n-4 \)。 **10. 信道使用的概率** 考虑\( n-2 \)个事件，其中事件1至\( n \)表示主机成功地且无冲突地使用信道，这些事件的概率为\( p(1-p)^{n-1} \)。事件\( n+1 \)表示信道空闲，概率为\( (1-p)^n \)。事件\( n+2 \)表示发生冲突，因为这些事件互斥，所以冲突发生的总概率等于各小部分槽位浪费概率之和，即\( 1 \)。 **11. 协议分层的意义** 通过协议分层可以将复杂的设计问题分解成更容易处理的小部分。分层的好处在于某一层的协议改动不会影响其他层次的协议。例如，在ISO模型中，物理通信仅发生在最低层，而不是每一层。 **12. 面向连接与无连接通信的区别** 面向连接通信和无连接通信之间主要存在两点区别：面向连接通信包括建立连接、数据传输和释放连接三个阶段，而无连接通信则直接进行数据传输。面向连接通信能够保证数据按发送顺序接收，而无连接通信则无法保证。 **13. 报文流与字节流的差异** 报文流与字节流的主要区别在于网络是否追踪报文边界。在报文流中，网络会追踪报文边界；而在字节流中，网络不会追踪边界。例如，一个进程向连接发送了1024字节，随后又发送了另外1024字节。对于报文流而言，接收端将接收到两个报文，每个报文1024字节；而对于字节流而言，报文边界不会被识别，接收端会将2048字节视为一个整体。