数据通信及工业控制网络习第一章习题1计算机网络的发展经历了哪些阶段？各有什么特点？（1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。

（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。

网络的共享采用排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户段续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。

（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。

这样，只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。

（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。

2利用计算机网络可以共享的资源包括：硬件、软件、数据资源。

3计算机网络有那几个部分组成？几何构成：拓扑结构=节点+链路。

物理构成：软件+硬件。

逻辑构成：通信子网+资源子网。

4按照覆盖的地理范围，计算机网络可以分为：局域网LAN，广域网W AN，城域网MAN。

按系统归属分为：公共网CBX，专用网PBX。

按照逻辑功能分为：通信子网，资源子网。

5计算机网络的拓扑结构有哪几种？环形，星型，总线型，树型，网状型。

第二章习题1一个数据通信系统由三个部分组成，它们是？源系统（发送端）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端）。

2按信号的特征分，通信系统可分为：模拟通信，数字通信3通信系统按通信方式分为三种，它们是？单工，半双工，双工4对于带宽为4KHz的通信信道，如果采用16种不同的物理状态来表示数据，信道的信噪比为30dB，按照奈圭斯特定理，信道的最大传输速率是多少？按照香农定理，信道的最大传输速率是多少？奈奎斯特：C=2H*log（2）N。

其中N=16，H=4KHz。

所以C=32kbps。

香农：C=H*log（2）（1+S/N）。

因为信噪比30db。

所以30db=10*log(10)(S/N)，代入C=H*log(2)(1+S/N)=40kpbs5如果网络节点传输一字节数据需要1*10-9s，则该网络的数据传输速率为多少？公式：S=(1/T)*log(2)N.其中一个字节=1byte=8bit=N，T=1*10-9s。

所以S=3*10^(-9)b/s6在数据传输系统中，表示二进制码元传输出错概率的参数是误码率Pc7常用的多路复用技术有四种它们是：时分复用TDM，频分复用FDM，波分复用WDM，码分复用CDM。

（TFWC）8常用的有线传输介质及其特点：同轴电缆（一般采用多点连接方式），双绞线（既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号），光纤（通过光信号的有无来表示二进制信号0和1，发送方需要电光转换设备，接收方需要光电转换设备）。

9实现数字数据的模拟传输的通信设备是调制解调器10数字信号的模拟调制有三种基本技术：（调幅）幅移键控法，（调频）频移键控法和（调相）相移键控法。

11基带传输中常用的数据编码形式有：单极性编码，双极性编码和曼切斯特编码（曼彻斯特编码是将每一个二进制位分成两个相等的间隔，每一位中间有一跃变，从高电平跃变到低电平表示0，从低电平跃变到高电平表示1，反之也可。

）差分曼切斯特码：电平1则不跳变，电平0则跳变。

12请画出011000101111的不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形图。

13PCM处理信号的方法可分为采样，量化，编码三个步骤。

14试比较电路交换、报文交换、虚电路交换和数据包交换的特点？（电路交换：三个阶段（1）建立连接（2）通信（3）释放连接。

）答：报文交换不建立专用链路；线路利用率较高；由于不同报文相差可能较为悬殊导致传输的延时较大且中转节点缓冲区管理不便。

数据报和虚电路都是分组交换，分组是有一最大长度限制的报文。

数据报交换完全类似于报文交换。

虚电路交换，类似于电路交换，它与线路交换的区别在于：逻辑连接并不意味着别的通信不能使用这条线路。

它仍然具有线路共享的优点。

虚电路与数据报的区别：虚电路意味着可靠的通信，它涉及更多的技术，需要更在的开销。

没有数据报方式灵活，效率不如数据报方式高。

虚电路适合于交互式通信，数据报方式更适合于单向地传送短信息。

电路交换需要在收发双方建立明确的物理电路，且该电路资源为当前会话所独享。

15第三章习题1什么是网络协议？其组成要素？计算机网络同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。

语义。

语法。

时序。

2网络通信协议的层次结构有哪些特征？网络体系结构的每一层是相邻上层服务的提供者，又是相邻下层服务的用户。

每一层的功能或服务实际每一层协议的功能或服务，任一层功能的实现并不是该层独立完成的，而是需要以下各层服务的提供。

3什么是网络体系结构？请说出使用分层协议的两个理由。

网络体系结构在逻辑上是由连续的层组成，具体地讲，由三个基本要素组成：（1）层：能提供某一种或某一类服务功能集合的逻辑构造；（2）协议：即某层的网络协议，每层所完成的功能都是在该层协议控制下进行的，因此，协议一定是指某一层的协议；（3）接口：两个相邻协议层之间交换信息的连接点。

分层的优点：各层独立。

灵活性好。

结构上分开。

易于实现和维护。

促进标准化。

4分层原则：1根据功能需要分层2每层的功能明确3每层的功能的选择有利于制定国际标准4每层的接口信息量尽可能少5层数足够多：避免不同的功能混于同一层6层数不能太多：避免体系结构过于庞大5不同的计算机网络具有不同的网络体系结构，其层次的数量和各层的名字、内容、功能以及相邻层之间的接口都是不一样的。

6什么是实体？什么是对等实体？实体：网络层次结构中每一层中实现该层功能的软件或硬件。

对等实体：处于不同结点的同一层次中的实体。

对等层：不同系统的相同层次。

7计算机网络体系结构定义？指计算机网络的层次结构模型、各层协议和层间接口的集合。

8OSI参考模型将整个网络的功能分成7个层次来实现，它们是？应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。

9OSI参考模型按功能划分两个子网，它们是？每个子网的功能是什么？通信子网资源子网10简述OSI参考模型各层的功能？物理层：实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。

数据链路层：在物理线路上提供可靠的数据传输，使之对网络层呈现为一条无错的线路。

网络层：在源结点与目的结点之间建立、维护、终止网络连接。

传输层：为源端主机到目的端主机提供可靠的、满足服务质量要求的数据传输服务。

会话层：建立、管理和中止不同机器上的应用程序之间的会话。

表示层：处理被传送数据的表示问题，即信息的语法和语义。

应用层：为用户的应用程序提供网络通信服务。

11OSI参考模型中的网络层可以提供哪两类服务？面向连接的服务和无连接服务的主要区别是什么？面向连接的服务：传送数据时，首先建立连接，然后使用该连接传送数据。

使用完后，关闭连接。

可靠，顺序性好。

无连接服务：直接使用服务传送数据，每个包独立进行路由选择。

不可靠，顺序性差。

12协议与服务有何区别？有何关系？服务是各层向上层提供的一组原语（操作），只定义接口不涉及具体实现；协议定义同层对等实体的具体规则；关系：实体利用协议实现服务定义的接口；只要服务不变，可以任意改变协议。

13TCP/IP协议从下向上分为四个层次，它们是？网络接口层、网络层、传输层和应用层14列出OSI参考模型和TCP/IP参考模型的主要相同点和不同点。

相同点：1.两者都是层次化模型2.都是基于独立的协议栈概念。

3.两者都有功能相似的应用层、传输层、网络层。

不同点：1.在OSI模型中，严格地定义了服务、接口、协议；在TCP/IP模型中，并没有严格区分服务、接口与协议。

2.OSI模型支持非连接和面向连接的网络层通信，但在传输层只支持面向连接的通信；TCP/IP模型只支持非连接的网络层通信，但在传输层有支持非连接和面向连接的两种协议可供用户选择。

3.TCP/IP模型中不区分、甚至不提起物理层和数据链路层。

4.TCP/IP模型不是通用模型，不适合除TCO/IP以外的任何协议。

5.在应用方面，OSI模型的结构复杂，实现周期长，没有在工业中得到真正的应用。

15物理层接口的电气特性主要分为三类,请简述它们的特点？试比较每种方式的性能？请对每一种方式给出一种串行通信接口。

1不平衡传输：用单线传输信号，以地线作为信号的回路，发送器和接受其均采用非平衡工作方式。

典型接口RS-232。

干扰从信号线和地线上迭加后影响接收信号。

2半平衡传输：发送器采用非平衡工作方式，接收器采用平衡工作方式。

用单线传输信号，每个方向各有一根地线作为信号的回路，典型接口RS-423A。

干扰从信号线和地线上迭加后影响接收信号3平衡传输：用双绞线传输信号，信号在双绞线中自成回路不通过地线，发送器和接收器均采用差动方式输入，共用一根地线。

双绞线上所感应的干扰会相互抵消，地线干扰不会影响接收端。

可以更远，更快的传输信号。

典型接口RS-422A。

16物理层有四个特性，它们是？机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。

17简述RS-232的电气特性、机械特性和传输特性？18请比较RS-422和RS485的异同点？由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。

如都采用平衡传输方式，都需要在传输线上接终接电阻等。

RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V 之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k，RS-422是4k；RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。

19简述数据链路层的主要功能：链路管理，帧同步，流量控制，差错控制，区分数据和控制信息，透明传输，寻址20数据链路层提供的服务有三类，它们是？无确认的无连接服务（有线局域网），有确认的无连接服务（无线网），有确认的面向连接的服务（广域网）21差错控制的方法基本上可以分为两类，它们是？常用的检错码有奇偶校验码和循环冗余码两种。