数据通信与计算机网络

1、有几种网络交换方式？各有什么特点？

答：计算机网络通信中常用的数据交换有三中：电路交换、报文交换、分组交换。

电路交换的优点是数据传输可靠、迅速，而且保证顺序。缺点是电路建立和拆除的时间较长，而且在这期间，电路不能被共享，资源被浪费；另外，当数据量较小时，为建立和拆除电路所花的时间得不偿失。因此，电路交换适用于系统间要求高质量的大量数据的传输。

报文交换方式的“存储—转发”方式，能够平滑通信量和充分利用信道。只要存储时间足够长，就可以把信道忙碌和空闲的状态均匀化，大大压缩了必需的信道容量和转接设备的容量。报文交换方式与电路交换方式相比有如下特点：

（1）线路效率较高。

（2）接收者和发送者无需同时工作。

（3）当流量增大时，在电路交换中可能导致一些呼叫不能被接收，而在报文交换中，报文仍可接收，只是延时会增加。

（4）报文交换可把一个报文送到多个目的地，而电路交换很难做到这一点。 （5）可建立报文优先级，可以在网络上实现差错控制和纠错处理。

（6）报文交换能进行速度和代码转换。两个数据传输速率不同的站可以互相连接，也易于实行代码格式的变换（如将ASCII码变换为EBCDIC码）。这在电路交换中是不可能的。

报文交换的主要缺点是网络延时较长、波动范围较大，不宜用于实时通信或交互通信，如语音、传真、终端与主机之间的会话业务等。

由于分组长度固定且较短，又具有统一的格式，因此便于中间节点存储、分析和处理。分组进入中间节点进行排队和处理只需停留较短的时间，一旦确定了新的路径，就立刻被转发到下一个中间节点或用户终端。从统计结果上看，分组交换传输速度高于报文交换，低于电路交换，可以理解为是一种“快速的报文交换”。 分组交换比报文交换有明显的优点，主要如下： （1）减少了时间延迟。

（2）每个节点上所需的缓冲容量减少了（因为分组长度小于报文长度），有利于提高节点存储资源的利用率。

（3）易于实现线路的统计时分多路复用，提高了线路的利用率。 （4）可靠性高。

（5）易于重新开始新的传输。

（6）容易建立灵活的通信环境，便于传输速率、信息格式、编码类型、同步方式、通信规程等方面都不相同的数据终端之间实现互通。 分租交换的主要缺点如下：

（1）在分组交换网中附加的传输信息较多，影响了分组交换的传输效率。 （2）实现技术复杂。

2、局域网有哪些特点？局域网常用的主要操作系统有哪些？局域网为何设置介质访问控制子层？

局域网主要有如下特点： （1）地理范围有限。 （2）通信速率高。

（3）可采用多种通信介质

局域网常用的主要的操作系统有：Windows Server2003、Windows Server2008,UNIX,Linux,Netware等。

介质访问控制子层处理局域网中各站对通信介质的争用问题，对于不同的网络拓扑结构可以采用不同的介质访问控制方法。

3、连续ARQ协议为何需要带滑动窗口机制？ARQ在什么情况下选择重传ARQ协议和连续ARQ协议是一样的？

连续ARQ协议带滑动窗口机制以对协议中连续发送的未被确认的帧数做一定的限制。当选择重传ARQ协议WR=1时，或当连续ARQ协议传输无差错时。

4、什么是拥塞控制？依靠增加网络资源能否解决拥塞问题？为什么？

答：所谓拥塞控制控制就是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载，拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有网络负载。

造成拥塞的原因是多方面的，主要有： （1）节点的缓存容量不够

如果某段时间，分组流同时从3个或4个输入线到达，并且要求输出到同一线路，分组将在节点的缓存中建立起队列。如果节点没有足够大的缓存来保存这些分组，则会造成拥塞，有些分组就会丢失。在某种程度上增加缓存容量会有所帮助，但实际情况是，如果节点有无限大的内存，拥塞不但不会变好，反而会更糟。因为当分组到达队列的前面时，它已经过时了。而副本已经被重发。所有这些分组都将被尽职地转发到下一个路由器，增加了到目的地所有线路的载荷。 （2）处理器速度太慢。

节点的CPU要执行各种管理工作，如缓冲区排队，更新表格等，如果处理速度太慢，使得到达节点的分组不能被计时缓存、转发，则会造成分组丢失或拥塞。简单的将处理器的速率提高，可能会使上述情况缓解一些，但往往又会将瓶颈转移到其他地方。

（3）线路带宽不够

低带宽线路也会导致拥塞。只升级线路而不提高处理器性能，或反之，都不会有多大作用。

导致拥塞的原因是多方面的，只改善网络的一部分，而不是整体，往往只是将瓶颈转移到系统中别的地方。这一问题直到所有的系统设施都相互平衡后才得以解决。

5、通过基带传输数字信号时采用哪些编码？各有什么特点？ 1）单极性码的原理简单，容易实现。其主要特点有： （1）含有较大的直流分量。

（2）单极性NRZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路长时间维持一个固定的电平，接受方无法提取出同步信息。

（3）单极性RZ编码在出现连“1”的情况时，线路电平有跳变，接收方可以提取同步信息；但连“0”时，接收方依然无法提取出同步信息。 2）双极性码的特点如下：

（1）如果“0”和“1”的出现概率相同，双极性码的直流分量为0。但在出现连“0”或连“1”的情况时，依然会含有较大的直流分量。

（2）双极性NRZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路长时间维持一个固定的电平，接收方无法提取出同步信息。

（3）双极性RZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路电平有跳变，接收方可以提取同步信息。

3）曼彻斯特码和差分曼彻斯特码在每个码元中间均有跳变，不包含直流分量；在出现连“0”或连“1”的情况时，接收方可以从每位中间的电平跳变提取出时钟信号进行同步。

其缺点在于：经过曼彻斯特编码后，信号的频率翻倍，对应的要求信道的带宽高；此外，对编解码的设备要求也较高。

6、物理层接口有哪些特性？有什么意义

机械特性：定义接口部件的形状、尺寸、规格、引脚数量、和排列顺序等。

电气特性：定义接口部件的信号高低、脉冲宽度、阻抗匹配、传输速率和传输距离等。

功能特性：定义接口部件的引脚功能、数据类型和控制方式等。

规程特性：定义接口部件的信号线在建立、维持、释放、物理连接和传输比特流时的时序。

7、常用的传输介质有哪几种？

有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤；无线传输介质：无线电波、微波、红外线、激光。

8、简单叙述OSI参考模型中各层的主要功能

物理层，主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输率并监控数据出错率，以便能够实现数据流的透明传输。

数据链路层，主要功能是:在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。

网络层，主要功能是在通信的源节点和目的节点间选择一条最佳路径，使传送的数据分组（信息包）能正确、无误地到达目的地，同时还要负责网络中的拥塞控制、负载均衡等。

传输层，主要功能就是在会话层的两个实体之间建立传输连接，传输层提供两个端系统之间可靠、透明的数据传送，进行差错控制、顺序控制和流量控制等。

会话层，主要功能在两个互相通信的应用进程之间建立会话连接，然后进行数据交换，数据交换的单位是报文，会话层还提供会话管理、令牌管理、同步管理等功能。会话层虽然不参与具体的数据传送，但它要对数据传送进行管理。 表示层，主要解决用户信息的语法表示问题。

应用层，包含了用户应用计算机网络的众多协议，此外还有电子邮件、目录查询等功能。

9、说明网络协议的分层处理方法的优缺点

优点：可使各层之间相互独立，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的；灵活性好。当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响；结构上可以分割开，各层可以采用最合适的技术来实现；易于实现和维护；能促进标准化工作。

缺点：层次划分得过于严密，以致于不能越层调用下层所提供的服务，降低了协议效率。

10、将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较，讨论其异同之处 答：相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层，

不同点有：OSI分七层，而TCP/IP分四层;OSI层次间存在严格的调用关系，两个层实体的通信必须通过下一层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务，因而减少了一些不必要的开销，提高了协议效率；OSI只考虑用一种标准的公用数据网。

11、分别叙述调幅制（ASK），调频制（FSK）和调相制（PSK）信号的形成。已知脉冲序列为1000010001，画出ASK，PSK和FSK信号波形

答：调幅制是按照数字数据的取值来改变载波信号的振幅。可用载波的两个振幅值表示两个二进制值，也可用“有载波”和“无载波”表示二进制的两个值。

调频制用数字数据的取值去改变载波的频率，即用两种频率分别表示“1”和“0”。 调相制是用载波信号的不同相位来表示二进制数。绝对调相是利用正弦载波的不同相位直接表示数字。相对相移调制是利用前后码元信号相位的相对变化来传送数字信息。

12、计算机网络可从哪几方面进行分类？

计算机网络可以从网络的交换功能、网络的拓扑结构、网络的覆盖范围、网络的使用范围等方面进行分类。

13、数据链路层的基本功能是什么

链路管理、定界与同步、流量控制、差错控制、透明传输、寻址

14、试写出连续ARQ协议算法