启航计算机考研专业课系列 
全国计算机技术与软件专业技术资格（ 
计算机考研专业课—— 
计算机网络一本通 
（考点详解+习题全解) 
刘财政 李红 主编 
希赛 IT 教育研发中心 组编 
全国计算机专业技术资格考试办公室推荐 
清 华 大 学 出 版 社 
北 京 



内 容 简 介
本书严格按照全国硕士研究生入学考试计算机学科专业基础综合大纲进行编写，全面涵盖计算机网络概
论、物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层、网络安全等大纲所要求的知识点，并以图、表的形式
对考点进行讲解，讲解清晰易懂。本书精选历年的硕士研究生统考试题及部分名校试题进行详细讲解，帮助
考生学练结合，提高考生的学习效率。
本书可作为学生参加计算机专业硕士研究生入学考试的辅导用书，也可作为计算机及相关专业的学生学
习计算机网络的教材。
本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。
版权所有，侵权必究。侵权举报电话：010-62782989 13701121933
图书在版编目（CIP）数据
计算机考研专业课. 计算机网络一本通：考点详解+习题全解 / 刘财政，李红主编. —北京：清华大学
出版社，2020.3
启航计算机考研专业课系列
ISBN 978-7-302-53178-4
I. ①计… II. ①刘… ②李… III. ①电子计算机－研究生－入学考试－题解 ②计算机网络－研究
生－入学考试－题解 IV. ①TP3-44
中国版本图书馆CIP 数据核字（2019）第112040 号
责任编辑：袁金敏
封面设计：刘新新
责任校对：徐俊伟
责任印制：丛怀宇
出版发行：清华大学出版社
网 址：http://www.tup.com.cn, http://www.wqbook.com
地 址：北京清华大学学研大厦A 座 邮 编：100084
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印 刷 者：北京富博印刷有限公司
装 订 者：北京市密云县京文制本装订厂
经 销：全国新华书店
开 本：185mm×260mm 印 张：12.25 字 数：264 千字
版 次：2020 年3 月第1 版 印 次：2020 年3 月第1 次印刷
定 价：49.00 元
产品编号：083246-01



前 言 
“计算机网络”是全国及各高校科研院所硕士研究生入学考试“计算机专业综合”的常 
见考核科目之一（考试科目代码 408，本书简称 408），涉及的内容较为广泛，已成为信息社 
会中广泛应用的一门综合性学科，是计算机发展的重要方向之一。它是介于通信、计算机硬 
件和计算机软件三者之间的一门核心课程，同时也是计算机科学与技术专业的基础课。 
全书共 8 章。第 0 章为本书导学。第 1 章为计算机网络概论，主要介绍计算机网络的 
概念和功能，计算机网络的体系结构和计算机网络的性能指标。后续的内容按照网络的分 
层结构进行讲解。第 2 章为物理层，介绍奈奎斯特定理和香农定理，以及二者的区别和联 
系；编码与调制，物理层设备，包括集线器和中继器的工作原理等，还讲解电路交换、报 
文交换和分组交换。第 3 章为数据链路层，讲解数据链路层的三个基本功能，组帧、透明 
传输和差错控制；常见的介质访问控制方法，局域网中的数据链路层和广域网协议中的 
HDLC 协议和 PPP 协议的特点以及区别，理解网桥尤其是透明网桥的工作原理。第 4 章为 
网络层，讲解 IP 地址划分、子网划分、CIDR、IP 首部格式的含义和 IPv6；讲解路由协议， 
包括 RIP、ISPF 以及 BGP-4，路由转发过程；路由器的工作原理，以及路由表的基本格式 
和构建方法。第 5 章为传输层，讲解 TCP 和 UDP 的特点、TCP 连接过程和释放过程、TCP 
首部格式，以及 TCP 实现可靠传输和拥塞控制的基本原理和方法。第 6 章为应用层，以 
实际应用为指导，讲解各种应用的工作过程和特点，包括 DNS、FTP、SMTP、POP3 以及 
HTTP、DHCP 等。第 7 章为网络安全，讲解网络安全威胁的类型；公钥加密、私钥加密、 
数字签名等的工作原理；理解防火墙的功能和分类。每章配有精选习题，全书收集了多年 
的 408 统考试题及部分高校的真题，通过真题练习使考生零距离感受考题形式、答题思路， 
通过做题来熟练、灵活地掌握课程内容，进一步加强考生分析题目和求解问题的能力。 
备考过程中，考生需注意复习方法。首先应从全局把握课程内容，明确课程特点及 
重点章节等；然后进行系统学习和总结，熟练掌握各知识点；最后通过历年真题，分析 
各知识点及其出题方式和考核频率。复习时应熟练掌握考点内容，单纯刷题无法解决基 
础内容的欠缺，也无法应对考场上不曾谋面的试题。此外，本书还配备了丰富的视频讲 
解，扫描每章和图书封底的二维码即可观看。 
题目永远做不完，课程内容相对不变。备考过程漫长辛苦，注意学习方法，提高复 
习效率，不搞消耗战，不做过多重复题，以不变应万变。毫无头绪时不妨归本还原，静 
下心来认真研究课本的基本概念和算法，或许能打开解题思路。 
编者 
2019 年 1 月 
目 录 
第 0 章 本书导学 ······························· 1. 
0.1 计算机网络的学习方法 ·········· 1. 
0.2 计算机网络的重点归纳 ·········· 1. 
0.3 本书知识结构 ························· 2. 
第 1 章 计算机网络概论 ···················· 3. 
1.1 本章导学 ································· 3. 
1.1.1 知识结构 ························ 3. 
1.1.2 考纲解读 ························ 4. 
1.2 知识讲解 ································· 4. 
1.2.1 计算机网络概述 ············· 4. 
1.2.2 计算机网络体系结构 
与参考模型 ····················· 6. 
1.2.3 计算机网络性能指标 ··· 10. 
1.3 本章小结 ······························· 12. 
1.4 本章习题 ······························· 12. 
1.5 答案与解析 ··························· 16. 
第 2 章 物理层 ································ 23. 
2.1 本章导学 ······························· 23. 
2.1.1 知识结构 ······················ 23. 
2.1.2 考纲解读 ······················ 24. 
2.2 知识讲解 ······························· 24. 
2.2.1 数据通信的基础 
知识 ······························ 24. 
2.2.2 奈奎斯特定理与香农 
定理 ······························ 27. 
2.2.3 物理层设备 ··················· 30. 
2.2.4 数据交换技术 ··············· 31. 
2.2.5 物理层的接口特性 ······· 33. 
2.3 本章小结 ······························· 33. 
2.4 本章习题 ······························· 34. 
2.5 答案与解析 ··························· 39. 
第 3 章 数据链路层 ························· 47. 
3.1 本章导学 ······························· 47. 
3.1.1 知识结构 ······················ 47. 
3.1.2 考纲解读 ······················ 48. 
3.2 知识讲解 ······························· 48. 
3.2.1 数据链路层的功能 ······ 48. 
3.2.2 数据链路层三个基本 
问题 ······························ 49. 
3.2.3 流量控制与可靠 
传输机制 ······················ 50. 
3.2.4 介质访问控制方法 ······ 53. 
3.2.5 局域网中的数据 
链路层 ·························· 58. 
3.2.6 广域网中的数据 
链路层 ·························· 62. 
3.2.7 数据链路层设备 ·········· 64. 
3.2.8 局域网交换机 ·············· 66. 
3.2.9 常用的校验方法 ·········· 67. 
3.3 本章小结 ······························· 68. 
3.4 本章习题 ······························· 68. 
3.5 答案与解析 ···························· 71 
第 4 章 网络层 ································ 81. 
4.1 本章导学 ······························· 81. 
4.1.1 知识结构 ······················ 81. 
4.1.2 考纲解读 ······················ 82. 
4.2 知识讲解 ······························· 82. 
4.2.1 网络层功能 ·················· 82. 
4.2.2 IP 地址 ························· 83. 
4.2.3 网络层协议 ·················· 92. 
4.2.4 路由协议 ······················ 95. 
4.2.5 IP 组播 ······················· 106.
计算机考研专业课——计算机网络一本通（考点详解＋习题全解） 
IV 
4.2.6 网络层设备 ················· 106. 
4.2.7 互联设备总结 ············· 107. 
4.3 本章小结 ····························· 108. 
4.4 本章习题 ····························· 108. 
4.5 答案与解析 ························· 117. 
第 5 章 传输层 ······························ 129. 
5.1 本章导学 ····························· 129. 
5.1.1 知识结构 ···················· 129. 
5.1.2 考纲解读 ···················· 130. 
5.2 知识讲解 ····························· 130. 
5.2.1 传输层的功能 ············· 130. 
5.2.2 传输层的两种服务 ····· 131. 
5.2.3 传输层的端口 ············· 132. 
5.2.4 UDP ···························· 133. 
5.2.5 TCP ····························· 136. 
5.2.6 TCP 可靠传输和流量 
控制 ···························· 141. 
5.3 本章小结 ····························· 146. 
5.4 本章习题 ····························· 147. 
5.5 答案与解析 ························· 153. 
第 6 章 应用层 ······························ 160. 
6.1 本章导学 ····························· 160. 
6.1.1 知识结构 ···················· 160. 
6.1.2 考纲解读 ···················· 161. 
6.2 知识讲解 ····························· 161. 
6.2.1 端系统的通信模型 ···· 161. 
6.2.2 DNS 系统 ··················· 161. 
6.2.3 文件传输协议 ············ 165. 
6.2.4 电子邮件 ···················· 166. 
6.2.5 万维网（WWW） ····· 168. 
6.3 本章小结 ····························· 171. 
6.4 本章习题 ····························· 171. 
6.5 答案与解析 ·························· 174. 
第 7 章 网络安全··························· 181. 
7.1 本章导学 ····························· 181. 
7.1.1 知识结构 ···················· 181. 
7.1.2 考纲解读 ···················· 182. 
7.2 知识讲解 ····························· 182. 
7.2.1 计算机网络通信面临 
的威胁 ························ 182. 
7.2.2 加密的一般过程 ········ 183. 
7.2.3 数字签名 ···················· 184. 
7.2.4 鉴别 ···························· 185. 
7.2.5 密钥管理 ···················· 186. 
7.2.6 防火墙 ························ 187. 
7.3 本章小结 ····························· 188. 
7.4 本章习题 ····························· 188. 
7.5 答案与解析 ·························· 18 9 
第 2 章 
.. 了解 
.. 掌握 
.. 掌握 
.. 了解 
.. 理解 
.. 理解 
2.1.1 知 
本章的
章 物理 
解通信基本概 
握奈奎斯特定 
握编码与调制 
解传输介质 
解物理层设备 
解数据传输方 
知识结构 
的知识结构如图
理层 
念 
理和香农定理 
式 
2.1 
图 2-1 所示。 
图 
理 
本章导 
图 2-1 知识结构 
导学 
构 
物理层 
计算机考研专业课——计算机网络一本通（考点详解＋习题全解） 
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2.1.2 考纲解读 
1．考试说明 
本章内容是 5 层教学模型的第一层，讲述通信的基本知识、编码和调制、带宽的计 
算，在考试中也以这些考点为主。 
2. 命题规律和命题趋势 
本章内容的考查都是客观题，考查编码和调制、香农定理和奈奎斯特定理，在复习 
中，需要深刻理解其差异和原理，同时要适当理解和记忆物理层设备的工作原理。考试 
命题趋势比较固定。 
2.2 知识讲解 
2.2.1 数据通信的基础知识 
1. 术语和概念 
.. 数据（data）：传送消息的实体。 
.. 信号（signal）：数据的电气或电磁的表现。 
.. 模拟信号：消息的参数取值是连续的。 
.. 数字信号：消息的参数取值是离散的。 
.. 码元（code）：在使用时间域（简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同 
离散数值的基本波形。 
无论数据或信号，都既可以是模拟的，也可以是数字的。“模拟的”就是连续变化 
的，而“数字的”表示取值仅允许是有限的离散值。信道上传送的信号分别为基带信 
号和带宽信号。基带信号是将数字信号 0 和 1 直接用两种不同的电压表示，然后传送 
到数字信道上传输，称为基带传输；宽带信号是将基带信号进行调制后形成模拟信号， 
然后再传送到模拟信道上传输，称为宽带传输。宽带传输在研究生入学考试中可以等 
同于频带传输，只是宽带传输比频带传输有更多的子信道，并且这些子信道都可以同 
时发送信号。 
2. 通信系统的模型 
数据通信系统模型如图 2-2 所示，涉及如下几个重要概念。 
.. 源点：源点设备产生要传输的数据，例如，从计算机的键盘输入汉字，计算机 
输出数字比特流。源点又称为源站或信源。 
.. 发送器：通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中 
进行传输。典型的发送器就是调制器。现在很多计算机使用内置的调制解调器 
（包含调制器和解调器）。 
第 2 章 物理层 
25 
.. 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的 
信息。典型的接收器就是解调器，它把来自传输线路上的模拟信号进行解调， 
提取出在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。 
.. 终点：终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出。例如， 
把汉字在计算机屏幕上显示出来。终点又称为目的站或信宿。 
图 2-2 数据通信系统模型 
根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为以下两大类。 
（1） 模拟信号，或连续信号：代表消息的参数的取值是连续的。 
（2） 数字信号，或离散信号：代表消息的参数的取值是离散的。在使用时间域的波 
形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形称为码元。在使用二进制编码时，只 
有两种不同的码元，一种代表 0 状态，另一种代表 1 状态。 
从通信的双方信息交互的方式来看，有以下三种基本方式。 
（1） 单向通信，又称为单工通信，只能有一个方向的通信而不能反方向传送，特点 
是有去无回。 
（2） 双向交替通信，又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双 
方同时发送。这种通信方式是有去有回，但是不能同时有去有回。 
（3） 双向同时通信，称为全双工通信，通信的双方可以同时发送和接收信息，也就 
是能同时有去有回。 
3. 编码与调制 
来自信源的信号称为基带信号，即基本频带信号。基带信号往往包含较多的低频成 
分甚至直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题， 
就必须对基带信号进行调制（modulation）。 
调制可分为两大类。一类是仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性 
相适应，这类调制称为基带调制。由于这种基带调制是把数字信号转换为另一种形式的 
数字信号，所以此过程称为编码（coding）。另一类调制则需要使用载波（carrier）进行 
调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能够更好 
地在模拟信道中传输。经过载波调制后的信号称为带通信号，而使用载波的调制称为带
计算机考研专业课——计算机网络一本通（考点详解＋习题全解） 
26 
通调制。 
注意： 
简单来讲把数字信号或者模拟信号变成数字信号就是编码，把数字信号或者模拟信 
号变成模拟信号就是调制。 
（1）编码。编码方法主要有以下三种。 
NRZ 编码：也叫不归零编码，波形如图 2-3 所示，即正电平表示 1，低电平表示 0。 
也就是说，一个周期可以全部用来传输数据，这样传输的带宽就可以被完全利用。 
图 2-3 不归零编码 
标准曼彻斯特编码：利用信号的跳变方向来决定数据。在位中间，信号由高向低跳 
变表示数据 0，信号由低向高跳变表示数据 1。 
差分曼彻斯特编码：标准曼彻斯特和差分曼彻斯特编码波形图如图 2-4 所示。波形 
图中 1 代表没有跳变，即上一个波形图在高位，现在继续在高位，上一波形图在低位， 
现在继续在低位。0 代表有跳变，即上一个波形图在高位现在必须改为低位开始，上一 
波形图在低位则必须改为从高位开始。 
图 2-4 曼彻斯特编码波形图 
（2）调制。调制方法主要包括以下四种。 
调幅（AM）：即载波的振幅随基带数字信号的变化而变化。例如，0 或 1 分别对应 
无载波或有载波输出。 
调频（FM）：即载波的频率随基带数字信号的变化而变化。例如，0 或 1 分别对应 
频率的低频和高频。 
调相（PM）：即载波的初始相位随基带数字信号的变化而变化。例如，0 或 1 分别 
对应相位 0°或 180°。 
第 2 章 物理层 
27 
调幅、调频、调相波形图如图 2-5 所示。 
图 2-5 调幅、调频、调相的例子 
正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）：多元制的振幅相位混合 
调制方法，这种方法的原理是振幅和相位混合成不同的状态，采用二进制信息对这些信 
息进行表示。假设某种信号含有 M 种振幅和 N 种频率，那么一个这种码元信号的信息量 
是 log2MN。 
3. 速率、波特及码元 
在计算机网络中，速率是指数据的传输速率，即单位时间内传输的数据量。速率一 
般有两种描述形式: 波特率和比特率。 
波特率：又称为码元传输速率，它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数， 
也可以称为脉冲个数或者信号变化的次数，波特率的概念更便于考生理解某些考题，因 
此一定要记住，单位是波特（Baud）。1 波特表示数字通信系统每秒传输 1 个码元。 
比特率：又称为信息传输速率，它表示单位时间内数字通信系统所传输的二进制码 
元个数，即比特数，单位为 b/s。 
在这里有一个计算公式，如果信息传输速率是每秒钟传输 M 波特，而每个波特携带 
Nb 数据，那么数据传输速率是 M*N（b/s）。 
2.2.2 奈奎斯特定理与香农定理 
1. 奈奎斯特定理 
具体的信道所能通过的频率范围总是有限的（因为具体的信道带宽是确定的），所以 
信号中的大部分高频分量就不能通过，这样在传输过程中会有衰减，导致在接收端收到 
的信号波形失去了码元之间的清晰界限，这种现象叫作码间串扰。奈奎斯特在采样定理 
和无噪声的基础上，提出了奈奎斯特定理，该定理给出了在假定的理想条件下，无码间 
串扰的码元传输速率的上限值。奈奎斯特定理的公式为： 
B=2W，其中 B 是波特率，W 是信道带宽 
假设每个码元的离散电平的数目是 N，那么信道的极限数据传输速率是： 
C = Blog2N = 2Wlog2 N 
计算机考研专业课——计算机网络一本通（考点详解＋习题全解） 
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2. 香农定理 
香农（Shannon）用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极 
限、无差错的信息传输速率。信道的极限信息传输速率 C 可表达为： 
C = Wlog2(1+S/N)（b/s） 
其中 W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；S 为信道内所传信号的平均功率；N 为信 
道内部的高斯噪声功率。 
注意： 
信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，但是考试中有两种具体的形式： 
（1）如果分别给出 S、N、W 的值，直接代入香农定理公式进行计算。 
（2）如果给出 W 和信噪比（分贝/dB），那么需要首次代入公式： 
信噪比=10lg (S/N)，先计算得出 S/N，再把 W 和 S/N 代入香农定理公式进行计算。 
3. 奈奎斯特定理和香农定理总结和对比 
（1）奈奎斯特定理只是给出了在无噪声情况下码元的最大传输速率。但是奈奎斯特 
定理并没有给出极限数据传输速率，从概念上讲可以让每个码元具有无穷多离散电平， 
那么就可以在有限码元速率的情况下，让数据传输率无限大。 
（2）香农定理证明了要使信息的极限传输速率提高，就必须提高信道的带宽或信道 
中的信噪比。换句话说，只要信道的带宽或信道中的信噪比固定了，极限传输速率就固 
定了。 
（3）只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率，就一定能找到某种方法来实现 
无差错的传输。 
（4）实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低。 
（5）考试中，如果两个公式都能用，那么实际的数据传输率是二者中的较小者。 
4. 关于带宽公式计算的总结 
下面给出带宽计算的 5 个公式，在考试中，请大家务必根据不同的情形使用不同的 
公式。 
（1）公式一。 
如果信息传输速率是每秒钟 M 波特，而每个波特携带 Nb 数据，那么数据传输速率 
公式为： 
M*N（b/s） 
（2）公式二。 
奈奎斯特定理证明了在假定的理想条件下，无码间串扰的码元传输速率的上限值。 
奈奎斯特定理的公式为： 
B=2W，其中 B 是波特率，W 是信道带宽 
需要特别注意的是，奈奎斯特定理只是给出了在无噪声情况下码元的最大传输速率。 
（3）公式三。 
假设每个码元的离散电平的数目是 N，那么信道的极限数据传输速率为： 
第 2 章 物理层 
29 
C = Blog2N = 2Wlog2N 
这个公式是公式一和公式二的推导公式。 
（4）公式四。 
香农用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错 
的信息传输速率。信道的极限信息传输速率 C 可表示为： 
C = Wlog2(1+S/N)（b/s） 
（5）公式五。 
如果给出 W 和信噪比（分贝/dB），那么需要首次代入公式： 
分贝/dB = 10lg(S/N) 
先计算得出 S/N，再把 W 和 S/N 带入香农定理进行计算。 
5. 传输介质 
传输介质分为两大类：导向性传输介质和非导向性传输介质。导向性传输介质就是 
用一根实实在在的线来传播，如双绞线和光纤。非导向性传输介质就是在自由空间中自 
由传播，如红外线、微波。 
双绞线是把两根互相绝缘的铜导线绞合起来，其特点是既可以传输模拟信号，又可 
以传输数字信号。距离太远时，对于模拟信号传输，要用放大器放大衰减了的信号：对 
于数字信号传输，要用中继器将失真的信号进行整理。双绞线可分为无屏蔽双绞线和屏 
蔽双绞线。屏蔽双绞线是在普通的双绞线外加上金属丝编织的屏蔽层，以提高抗电磁干 
扰的能力。详细信息如表 2-1 所示。 
表 2-1 双绞线 
以太网标准 线缆类别 最长有效传输距离 
10Base-T 两对 3/4/5 类双绞线 100m 
100Base-TX 两对 5 类双绞线 100m 
100Base-T 四对 5e 类双绞线 100m 
同轴电缆由内导体铜质线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层组 
成。它比双绞线的抗干扰能力强，因此传输距离更远。详细信息如表 2-2 所示。 
表 2-2 同轴电缆 
以太网标准 线缆类别 最长有效传输距离 
10Base5 粗同轴电缆 500m 
10Base2 细同轴电缆 185m 
光纤即光导纤维，根据光线传输方式的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤，其 
主要优点是频带宽、衰减小、速率高、体积小、抗雷电和电磁干扰性好、误码率低、质 
量轻、保密性好等。单模光纤直径只有一个光波的波长，光线在其中一直向前传播，不 
会发生多次反射，适合远距离传输。多模光纤利用光的全反射特性；多模光纤的光源为 
发光二极管，只适合近距离传输。见表 2-3 所示。 
计算机考研专业课——计算机网络一本通（考点详解＋习题全解） 
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表 2-3 光纤 
以太网标准 线缆类别 最长有效传输距离 
10Base-F 单模/多模光纤 2000m 
100Base-FX 单模/多模光纤 2000m 
1000Base-LX 单模/多模光纤线 316m 
1000Base-SX 多模光纤 316m 
2.2.3 物理层设备 
1. 中继器 
物理层设备主要包含中继器和集线器，当然还有其他设备，但考研只需掌握此两种 
即可。在计算机网络中，最简单的就是两台计算机通过两块网卡构成双机互联，这两台 
计算机的网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线。由于双绞线在传输信号时信号 
功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时会造成信号失真，因此在保证信号质量的前 
提下双绞线的最大传输距离为 100m。当两台计算机之间的距离超过 100m 时，为了实现 
双机互联，人们便在这两台计算机之间安装一个中继器，它的作用是将已经衰减得不完 
整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送。 
中继器的特点有如下两点。 
（1）使用中继器的局域网在物理上是一个星形网，但是使用中继器的网络在逻辑上 
仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线。网络中的各站必须竞争对传输媒体的控制， 
并且在同一时刻至多只允许一个站发送数据。 
（2）扩大了以太网覆盖的地理范围。 
但这种多级结构的中继器以太网也带来了一些缺点。 
（1）中继器以太网是一个独立的碰撞域（Collision Domain），又称为冲突域，即在 
任意时刻，在每一个碰撞域中只能有一个站在发送数据。若两个接口同时有信号输入（即 
发生碰撞），那么所有的接口都将收不到正确的帧。 
（2）中继器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特，不可以连接不同速 
率、不同规格的网段。 
注意： 
放大器和中继器都是起放大信号的作用，只不过放大器放大的是模拟信号，中继器 
再生的是数字信号。 
2. 集线器 
中继器是普通集线器的前身，集线器实际是一种多端口的中继器，集线器一般有 4、 
8、16、24、32 等数量的 RJ45 接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的计算机完 
成“中继”功能。由于它在网络中处于一种“中心”位置，而在逻辑上构成总线型网络。 
因此集线器也叫作 Hub，其工作原理和中继器相同。 
第 2 章 物理层 
31 
2.2.4 数据交换技术 
1. 电路交换 
电路交换是数据通信领域最早使用的交换方式，通过电路交换进行通信，就是要通 
过中间交换节点，在源和目的之间建立一条专用的通信线路。最普通的电路交换的例子 
就是电话网，传统的移动网也是采用电路交换技术，电路交换的基本处理过程包括连接 
建立、数据传送、连接释放三个阶段。 
1）电路交换的工作过程 
（1）连接建立。电路交换是面向连接的数据传输，为了传输数据，第一步是建立连 
接。采用传统电话网的电路交换技术，通过拨号呼叫的方式建立连接。发送方通过拨号 
呼叫接收方，如果接收方能够接收数据，便响应发送方的呼叫，建立连接。 
（2）数据传输。电路交换建立连接以后，通信双方通过建立的专用数据连接，以数 
据直达的方式传送数据。 
（3）连接释放。数据传输结束之后，双方断开数据连接。 
2）电路交换的优点 
（1）拥有固定的连接，使得传输时延固定，通常适用于实时性比较强的数据传输。 
（2）通信连接的过程中始终有一条专用电路被占用，双方可以随时进行通信，实时 
性强。 
（3）不存在时序问题，也就是数据将按序到达。 
（4）可传输模拟信号，也可以传输数字信号。 
（5）电路交换的交换机和控制较为简单。 
3）电路交换的缺点 
（1）平均连接建立时间较长。 
（2）网络的带宽利用率不高。一旦电路被建立，不管通信双方是否处于通话状态， 
分配的电路都一直被占用，通信连接的过程中始终有一条电路被占用，导致信道利用 
率低。 
（3）因为采用专用线路，在数据传输上难以做到规格化，不同速率、不同设备和不 
同通信协议之间的用户无法连通。 
（4）在传送数据时没有任何差错控制措施，不利于传输可靠性要求高的突发性的数 
据业务。 
2. 报文交换 
报文交换（Message Switching）又称为存储转发交换，与电路交换的原理不同，不 
需要提供通信双方的物理连接，而是将所接收的报文暂时存储，每份报文中除了用户要 
传送的信息以外，报头中必须包含目的地址和源地址，以便交换节点进行路由选择。 
因为采用的是存储转发技术，所以每个报文交换机采用存储转发方式，对每份报文 
完整地加以处理。其工作过程是，每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后
计算机考研专业课——计算机网络一本通（考点详解＋习题全解） 
32 
根据网络中的状况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储、转发，最后到达 
目的接收方。 
1）报文交换的优点 
（1）报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时 
延，用户可随时发送报文。 
（2）由于采用存储转发的传输方式，在报文交换中便于设置代码检验和数据重发措 
施，此外交换结点还可进行路径选择，当某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路 
径传输数据，提高了传输的可靠性。 
（3）在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可 
用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信。 
（4）提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址。 
（5）通信双方不是固定地占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占 
有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。 
2）报文交换的缺点 
（1）由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延，因 
此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。 
（2）报文交换只适用于数字信号。 
（3）由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当 
输出线路不空闲时，可能要存储几个完整报文等待转发，因此要求网络中每个结点有较 
大的缓冲区。 
3. 分组交换 
分组交换方式依然采用存储、转发交换方式，但是为了解决大报文的传输问题，分 
组交换技术严格限制数据块大小，把大报文切分成更小的数据单位，加上一些必要的控 
制信息组成的首部后，就构成了分组，利用分组在网络中进行交换和传输。 
1）分组交换的优点 
（1）分组交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立 
时延。 
（2）由于采用存储转发方式，而且交换结点可进行路径选择，当某条传输线路故障 
时可选择其他传输线路，提高了传输的可靠性。 
（3）通信双方不是固定地占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占 
有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。 
（4）加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储 
操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了延时。 
2）分组交换的缺点 
（1）由于数据进入交换结点后要历经存储、转发的过程，从而引起转发时延，而且 
网络的通信量越大，造成的时延就越大，实时性较差。 
第 2 章 物理层 
33 
（2）分组交换只适用于数字信号。 
（3）分组交换可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时需要对分组按 
编号进行排序等工作，增加了开销。 
4. 分组交换的两种实现方式 
分组交换的所有分组在网络中有两种方式，一种是数据报方式，另一种是虚电路 
方式。 
（1）数据报方式。类似于报文交换，每个分组在网络中的传播路径完全根据网络当 
时的状况随机决定。每个分组都有完整的地址信息，如果没有出现错误，每个分组都能 
到达目的地。 
（2）虚电路方式。类似于电路交换，这种方式要求在发送方和接收方之间建立一条 
逻辑连接。在会话开始时，发送方先发送建立连接的请求消息，这个请求消息在网络中 
传播，途中的各个交换结点根据当时的交通状况决定哪条线路来响应这一请求，最后到 
达目的方。按照虚电路方式通信，接收方要对正确收到的分组给予回答确认，通信双方 
要进行流量控制和差错控制，以保证数据按序正确接收。 
2.2.5 物理层的接口特性 
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，包括以下几点。 
机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装 
置等。 
电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 
功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 
过程特性：也叫时间特性、规程特性，指明对于不同功能的各种可能事件的出现 
顺序。 
2.3 本章小结 
本章主要讲解了编码、数据传输速率的计算等，考试中经常涉及以下内容： 
.. 编码与调制。 
.. 香农定理和奈奎斯特定理。 
.. 物理层设备。 
.. 通信方式（跨多层的知识点）。 
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34 
2.4 本章习题 
1. 以下关于物理层基本概念的描述中错误的是（ ）。 
A. OSI/RM 参考模型的最底层 
B. 为通信的主机之间建立、管理和释放物理连接 
C. 实现比特流的透明传输 
D. 数据传输单元是字节 
2. 通信系统必须具备的三个基本要素是（ ）。 
A. 终端、电缆、计算机 
B. 信号发生器、通信线路、信号接收设备 
C. 信源（源系统）、通信媒体（传输系统）、信宿（目的系统） 
D. 终端、通信设施、接收设备 
3. 同步传输与异步传输的区别是（ ）。 
A. 两种传输所需的带宽不同 
B. 同步传输使用数字信号，而异步传输使用模拟信号 
C. 异步传输通过特定的时钟线路同步，同步传输通过字符的起止位同步 
D. 同步传输时钟同步从数据中提取，异步传输通过字符的起止位同步 
4. 采用曼彻斯特编码，100Mb/s 传输速率所需要的调制速率为（ ）。 
A. 200MBaud B. 400MBaud C. 50MBaud D. 100MBaud 
5. 图 2-6 所示为一种数字信号波形的编码方法，若传输的二进制为 01101001，则该 
编码方法为（ ）。 
A. 不归零编码 B. 曼彻斯特编码 
C. 差分曼彻斯特编码 D. 以上均不对 
图 2-6 数字信号波形 
6. 在无噪声情况下，若某通信链路的带宽为 3kHz，采用 4 个相位，每个相位具有 4 
种振幅的 QAM 调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率是（ ）。 
A. 12kb/s B. 24kb/s C. 48kb/s D. 96kb/s 
7. 一个传输数字信号的模拟信道的信号功率是 0.62W，噪声功率是 0.02W，频率范 
围为 3.5～3.9MHz，则该信道的最高数据传输速率是（ ）。 
A. 1Mb/s B. 2Mb/s C. 4Mb/s D. 8Mb/s 
第 2 章 物理层 
35 
8. 根据香农定理，带宽为 4000Hz、信噪比为 30dB 的信道容量是（ ）。 
A. 20kb/s B. 80kb/s C. 40kb/s D. 120kb/s 
9. 奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关 
系。对于二进制数据，若信道带宽 B=3000Hz，则最大数据传输速率为（ ）。 
A. 300b/s B. 3000b/s C. 6000b/s D. 2400b/s 
10. 在图 2-7 所示的采用“存储-转发”方式分组的交换网络中，所有链路的数据传 
输速度为 100Mb/s，分组大小为 1000B，其中分组头大小 20B，若主机 H1 向主机 H2 发 
送一个大小为 980000B 的文件，则在不考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下，从 H1 
发送到 H2 接收完为止，需要的时间至少是（ ）。 
A. 80ms B. 80.08ms C. 80.16ms D. 80.24ms 
图 2-7 交换网络 
11. 用集线器连接的工作站集合（ ）。 
A. 属于同一个冲突域，也属于同一个广播域 
B. 不属于一个冲突域，但属于同一个广播域 
C. 不属于一个冲突域，也不属于一个广播域 
D. 属于同一个冲突域，但不属于同一个广播域 
12. 在数据报方式中，在整个传输过程中数据报（ ）。 
A. 不需要建立虚电路，也不必为每份数据报进行路由选择 
B. 需要建立虚电路，但不必为每份数据报进行路由选择 
C. 不需要建立虚电路，但要为每份数据报进行路由选择 
D. 要建立虚电路，也要为每份数据报进行路由选择 
13. 现有一组大量数据，其传送时间远大于连接建立时间，使用（ ）方式传输 
速率较快。 
A. 电路交换 B. 报文交换 C. 分组交换 D. 都一样 
14. 下列说法正确的是（ ）。 
A. 将模拟信号转换成数字数据称为调制 
B. 将数字数据转换成模拟信号称为调解 
C. 模拟数据不可以转换成数字信号 
D. 以上说法均不正确 
15. 调制解调技术主要用于（ ）的通信方式中。 
A. 模拟信道传输数字数据 B. 模拟信道传输模拟数据 
C. 数字信道传输数字数据 D. 数字信道传输模拟数据 
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36 
16. 有一个调制解调器，它的调制解调图如图 2-8 所示。当它传输的波特率达到 2400 
时，实际传输的比特率为（ ）。 
A. 2400b/s B. 4800b/s C. 9600b/s D. 19200b/s 
图 2-8 调制解调图 
17. 下列说法正确的是（ ）。 
A. 信道与通信电路类似，一条可通信的电路往往包含一个信道 
B. 调制是指把模拟数据转换为数字信号的过程 
C. 信息传输速率是指通信信道上每秒传输的码元数 
D. 在数值上，波特率等于比特率与每符号含的比特数的比值 
18. 影响信道最大传输速率的因素主要有（ ）。 
A. 信道带宽和信噪比 B. 码元传输速率和噪声功率 
B. 频率特性和带宽 D. 发送功率和噪声功率 
19.（ ）被用于计算机内部的数据传输。 
A. 串行传输 B. 并行传输 C. 同步传输 D. 异步传输 
20. 利用模拟通信信道传输数字信号的方法称为（ ）。 
A. 同步传输 B. 异步传输 C. 基带传输 D. 频带传输 
21. 波特率等于（ ）。 
A. 每秒传输的比特 B. 每秒可能发生的信号变化次数 
C. 每秒传输的周期数 D. 每秒传输的字节数 
22. 测得一个以太网数据的波特率是 40MBaud，那么其数据率是（ ）。 
A. 10Mb/s B. 20Mb/s C. 40Mb/s D. 80Mb/s 
23. 某信道的波特率为 1000Baud，若令其数据传输速率达到 4kb/s，则一个信号码元 
所取的有效离散值个数为（ ）。 
A. 2 B. 4 C. 8 D. 16 
24. 已知某信道的信号传输速率为 64kb/s，一个载波信号码元有 4 个有效离散值， 
则该信道的波特率为（ ）。 
A. 16kBaud B. 32kBaud C. 64kBaud D. 128kBaud 
25. 不含同步信息的编码（ ）。 
Ⅰ不归零编码 Ⅱ标准曼彻斯特编码 Ⅲ 差分曼彻斯特编码 
第 2 章 物理层 
37 
A. 仅Ⅰ B. 仅Ⅱ C. 仅Ⅱ、Ⅲ D. Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 
26. 在网络中，把语音与计算机产生的数字、文字、图形与图像同时传输，必须先 
把语音信号数字化。下列可以把语音信号数字化的技术是（ ）。 
A. 标准曼彻斯特编码 B. QAM 
C. 差分曼彻斯特编码 D. 脉冲编码调制 
27. 若图 2-9 为 10Base-T 网卡接收到的信号波形，则该网卡收到的比特流是（ ）。 
A. 0011 0110 B. 1010 1101 C. 0101 0010 D. 1100 0101 
图 2-9 信号波形 
28. 使用两种编码方案对比特流 01100111 进行编码的结果如图 2-10 所示，编码 1 
和编码 2 分别是（ ）。 
图 2-10 编码方案对比图 
A. NRZ 和标准曼彻斯特编码 B. NRZ 和差分曼彻斯特编码 
C. NRZI 和标准曼彻斯特编码 D. NRZI 和差分曼彻斯特编码 
29. 有一条无噪声的 816kHz 信道，每个信号包含 8 级，每秒采样 24k 次，那么可以 
获得的最大传输速率是（ ）。 
A. 24kb/s B. 32kb/s C. 48kb/s D. 72kb/s 
30. 对于某带宽为 4000Hz 的低通信道，采用 16 种不同的物理状态来表示数据。按 
照奈奎斯特定理，信道的最大传输速率是（ ）。 
A. 4kb/s B. 8kb/s C. 16kb/s D. 32kb/s 
31. 二进制信号在信噪比为 127:1 的 4kHz 信道上传输，最大的数据传输速率可达到 
（ ）。 
A. 28000b/s B. 8000b/s C. 4000b/s D. 可以是无限大 
32. 电话系统的典型参数是信道带宽为 3000Hz，信噪比为 30dB，则该系统的最大 
数据传输速率为（ ）。 
A. 3kb/s B. 6kb/s C. 30kb/s D. 64kb/s 
33. 采用 8 种相位，每种相位各有两种幅度的 QAM 调制方法，在 1200Baud 的信号 
传输速率下能达到的数据传输速率为（ ）。 
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38 
A. 2400b/s B. 3600b/s C. 9600b/s D. 4800b/s 
34. 一个信道每 1/8s 采样一次，传输信号共有 16 种变化状态，最大数据传输速率是 
（ ）。 
A. 16b/s B. 32b/s C. 48b/s D. 64b/s 
35. 将 1 路模拟信号分别编码为数字信号后，和另外 7 路数字信号采用同步 TDM 方 
式（分时方式，各个信道按照时间先后顺序依次访问）复用到一条通信线路上。1 路模 
拟信号的频率变化范围为 0～1kHz，每个采样点采用 PCM 方式编码为 4 位的二进制数， 
另外 7 路数字信号的数据率均为 7.2kb/s。复用线路需要的最小通信能力是（ ）。 
A. 7.2kb/s B. 8kb/s C. 64kb/s D. 512kb/s 
36. 用 PCM 对语音进行数字量化，如果将声音分为 128 个量化级，采样频率为 8000 
次/秒，那么一路话音需要的数据传输率为（ ）。 
A. 56kb/s B. 64kb/s C. 128kb/s D. 1024kb/s 
37. 同一报文中的分组可以由不同的传输路径通过通信子网的方法是（ ）。 
A. 分组交换 B. 电路交换 C. 虚电路 D. 数据报 
38. 下列有关数据报和虚电路的叙述中，错误的是（ ）。 
A. 数据报方式中，某个结点若因出故障而丢失分组，但其他分组仍可正常传输 
B. 数据报方式中，每个分组独立地进行路由选择和转发，不同分组之间没有必 
然联系 
C. 虚电路方式中，属于同一条虚电路的分组按照同一路由转发 
D. 尽管虚电路方式是面向连接的，但它并不保证分组的有序到达 
39. 下列叙述正确的是（ ）。 
A. 电路交换是真正的物理线路交换，而虚电路交换是逻辑上的连接，且一条物 
理线路只可以进行一条逻辑连接 
B. 虚电路的连接是临时性连接，当会话结束时就释放这种连接 
C. 数据报服务不提供可靠传输，但可以保证分组的有序到达 
D. 数据报服务中，每个分组在传输过程中都必须携带源地址和目的地址 
40. 下列关于虚电路的说法中，（ ）是正确的。 
A. 虚电路与电路交换没有实质性的不同 
B. 在通信的两个站点之间只可以建立一条虚电路 
C. 虚电路有连接建立、数据传输和连接拆除 3 个阶段 
D. 在虚电路上传送的同一个会话的数据分组可以走不同的路径 
41. 下列 4 种传输方式中，由网络负责差错控制和流量控制，分组按顺序被递交的 
是（ ）。 
A. 电路交换 B. 报文交换 
C. 虚电路分组交换 D. 数据报分组交换 
第 2 章 物理层 
39 
2.5 答案与解析 
1.【答案】D 
【解析】本题考查物理层的基本概念。物理层是 OSI 参考模型的最底层，故 A 正确。 
物理层的功能是透明的传输比特流，其传输单位是位而不是字节，故 D 错误。 
2. 【答案】C 
【解析】本题考查通信系统的 3 个基本要素。对一个通信系统来说，它必须具备信 
源、传输媒体、信宿 3 个基本要素，如图 2-11 所示。其中，信源是信息的发源地；传输 
媒体是信息传输过程中承载信息的媒体；信宿是接收信息的目的地。 
图 2-11 通信系统三要素 
3. 【答案】D 
【解析】本题考查同步传输和异步传输的区别。同步传输方式中发送方和接收方的时 
钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。异步传输方式并不要求发送方和接 
收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。 
同步传输与异步传输的区别如下。 
（1）异步传输是面向字符的传输，同步传输是面向比特的传输。 
（2）异步传输的单位是字符，同步传输的单位是帧。 
（3）异步传输通过字符起止的开始和停止码获取同步信息，同步传输则是从数据中 
抽取同步信息。 
（4）异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。 
（5）异步传输相对于同步传输效率较低。 
4. 【答案】A 
【解析】以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期， 
因此波特率是数据率的两倍。故而当传输速率为 100Mb/s 时，波特率是 200MBaud。 
5. 【答案】B 
【解析】从图 2-6 中可发现这是中间跳变，故而有可能是曼彻斯特编码。再进一步从 
细节来确认，由高到低的电平变化表示为 0，由低到高的电平变化表示为 1。因此确定 
是曼彻斯特编码。 
6. 【答案】B 
【解析】采用 4 个相位，每个相位有 4 种幅度的 QAM 调制方法，每个信号可以有 
16 种变化，传输 4b 的数据。根据奈奎斯特定理，信息的最大传输速率为 2×3kHz× 
4=24kb/s。 

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7. 【答案】B 
【解析】本题考查信道最高数据传输速率的计算方法。因为信道有噪声，利用奈奎斯 
特定理肯定是不行的，需要利用香农定理。香农定理给出了带宽受限且有高斯白噪声干 
扰的信道的极限数据传输速率，当用此速率进行传输时，可做到不产生误差。该定理的 
计算方式为： 
信道极限数据传输速率=Wlog2(1+S/N) 
式中，W 为信道带宽，S 为信道所传输信号的平均功率，N 为信道内部的高斯噪声 
功率，S/N 为信号的平均功率和噪声的平均功率之比，又叫作信噪比。 
由题目可知，S=0.62W，N=0.02W，频率范围为 3.5～3.9MHz，即带宽为 3.9-3.5=0.4MHz 
时，信道的最高数据传输速率=0.4log2(1+0.62/0.02)=0.4log232=0.4×5=2Mb/s。 
8. 【答案】C 
【解析】香农定理指出，在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率 R 
与信道带宽 B、信号与噪声功率比 S/N 的关系为： 
R=Blog2(1+S/N) 
式中，R 的单位为 b/s，带宽 B 的单位为 Hz，信号与噪声功率比（简称信噪比）通常 
以 dB（分贝）数表示。由 10lgS/N=30dB，得 S/N=1000。因此，R=Blog2(1+S/N)=4000× 
log2(1+1000)=40kb/s。综上所述，答案为 C。 
9. 【答案】C 
【解析】本题中，由于传送的二进制信号是 1、0 两个电平，所以 N=2。又因为 B=3000Hz， 
所以可直接利用奈奎斯特公式直接求解。可利用以下公式求信道容量 C： 
C=2Hlog2N 
对于本题，H=3000Hz，N=2，可计算得到 C=2H×log2
2=6000b/s。 
如果存在两个公式都能使用的情况，取二者的最小值。故本题选 C。 
10. 【答案】C 
【解析】分组大小为 1000B，其中分组头大小为 20B，则分组携带的数据大小为 980B， 
文件长度为 980000B，需拆分为 1000 个分组，加上头部后，每个分组大小为 1000B，总 
共需要传送的数据量大小为 1MB 。由于所有链路的数据传输速度相同，因此文件传输 
经过最短路径时所需时间最少，最短路径经过 2 个分组交换机。 
当 t=1M×8/(100Mb/s)=80ms 时，H1 发送完最后一个比特。 
当 H1 发送完最后一个分组时，该分组需要经过 2 个分组交换机的转发，在 2 次转 
发完成后，所有分组均到达 H2，每次的转发时间为 t0=1K×8/(100Mb/s)=0.08ms。 
所以，在不考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下，当 t+2t0=80+2×0.08=80.16ms 
时，H2 接收完文件，即所需的时间至少为 80.16ms。 
11. 【答案】A 
【解析】物理层设备既分不开冲突域，也分不开广播域。数据链路层设备可以分开冲
第 2 章 物理层 
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突域，但仍然分不开广播域。网络层以上（包括网络层）连接设备可以既可以分开冲突 
域，也可以分开广播域。 
集线器属于典型的物理层设备，既不能分离冲突域，也不能分离广播域。故而用集 
线器连接的工作站集合属于同一个冲突域，也属于同一个广播域。 
12. 【答案】C 
【解析】数据报和虚电路的比较如下。 
（1）在传输方式上，虚电路服务在源和目的主机通信之前，应先建立一条虚电路， 
然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。而数据报服务，网络层从传输层接收报 
文，将其加上报头（源、目的地址等信息）后，作为一个独立的信息单位传送，不需建 
立和释放连接，目标结点收到数据后也不需发送确认，因而是一种开销较小的通信方式。 
但发送方不能确切地知道对方是否做好接收准备，因而数据报服务的可靠性不是很高。 
（2）关于全网地址，虚电路服务仅在源主机发出呼叫分组中需要填上源和目的主机 
的全网地址，在数据传输阶段，都只需填上虚电路号。而数据报服务，由于每个数据报 
都单独传送，因此在每个数据报中都必须具有源和目的主机的全网地址，以便网络结点 
根据携带的地址向目的主机转发。每次都附上源和目的主机的全网地址对频繁的人-机交 
互通信不仅是个负担，也降低了信道利用率。 
（3）关于路由选择，虚电路服务沿途各结点只有呼叫请求分组在网中传输时才进行 
路径选择，以后便不需要了。可是在数据报服务时，每个数据每经过一个网络结点都要 
进行一次路径选择。当有一个很长的报文需要传输时，必须先把它分成若干个具有定长 
的分组，若采用数据报服务，势必增加网络开销。 
（4）关于分组顺序，对虚电路服务，由于从源主机发出的所有分组都是通过事先建 
立好的一条虚电路进行传输，所以能保证分组按发送顺序到达目的主机。但是，当把一 
份长报文分成若干个短的数据报时，由于它们被独立传送，可能各自通过不同的路径到 
达目的主机，因而数据报服务不能保证这些数据报按顺序到达目的主机。 
（5）关于可靠性与适应性，虚电路服务在通信之前双方已进行过连接，而且每发完 
一定数量的分组后，对方也都给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高。但是， 
当传输途中的某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区，另选其 
他路径把数据传至目的地，而虚电路服务则必须重新建立虚电路才能进行通信。因此， 
数据报服务的适应性比虚电路服务强。 
（6）关于平衡网络流量，数据报在传输过程中，中继结点可为数据报选择一条流量 
较小的路经，避开流量较高的路径，因此数据报服务既可平衡网络中的信息流量，又可 
使数据报得以更迅速地传输。而在虚电路服务中，一旦虚电路建立后，中继结点是不能 
根据流量情况来改变分组的传送路径的。 
综上所述，虚电路服务适用于交互作用，传输及时且较为可靠，而且网络开销小。 
数据报服务适用于传输单个分组构成的、不具交互作用的信息以及对传输速度要求不高 
的场合。 
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13. 【答案】A 
【解析】本题考查 3 种交换方式的区别。电路交换整个报文的比特流连续地从原点直 
达终点，好像在一个管道中传送。电路交换的传送时间远大于连接建立的时间。报文交 
换是将整个报文先传送到相邻结点，全存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。分 
组交换是单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。 
要特别注意的是，分组交换不是面向连接的，所以无须建立连接的时间。 
14. 【答案】D 
【解析】调制就是将基带信号的频谱搬移到信道通带中或者其中的某个频段上的过程， 
而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程。也就是说，把数据变成模拟 
信号的过程叫作调制，把数据变换成数字信号的过程叫作编码。 
注意： 
不管数据是数字的还是模拟的，为了传输的目的都必须转换成信号。 
15. 【答案】A 
【解析】数据可分为模拟数据与数字数据两种。先来回顾一下几个相关的概念。 
.. 模拟数据：如果数据在某个时间取连续值，则称为模拟数据，例如温度和压力。 
.. 数字数据：若数据取离散值，则称为数字数据。例如文本信息、二进制数字等。 
.. 信号：数据的电磁波或电编码，是数据的具体表示形式。 
.. 信道：传输信息的必经之路称为“信道”，也称为传送电信号的一条道路。按照 
信道中传输的信号分类，可把信道分为模拟信道和数字信道。 
调制就是将基带数字信号的频谱变换为适合在模拟信道中传输的频谱，解调正好相 
反。所以，调制解调技术用于模拟信道传输数字数据通信方式，而模拟信道传输模拟数 
据不需要调制解调技术。 
16. 【答案】C 
【解析】由图 2-8 可知，对于该调制解调器的每个变化能够表示 16 种不同的信号。 
由每一个变化可以表示的比特数为 n=log2V，解得 n=4，比特率=波特率×n，即 9600b/s， 
故本题选 C。 
17. 【答案】D 
【解析】信道不等于通信电路，一条可双向通信的电路往往包含两个信道：一条是发 
送信道，一条是接收信道。另外，多个通信用户共用通信电路时，每个用户在该通信电 
路都会有一个信道，因此 A 错误。调制是把数据变换为模拟信号的过程，因此 B 错误。 
“比特率”在数值上和“波特率”的关系为：波特率=比特率/每符号含的比特数，因此 C 
错误。 
18. 【答案】A 
【解析】根据香农定理，信道的极限数据传输速率=Wlog2(1+S/N)，影响信道最大传 
输速率的因素主要有信道带宽和信噪比，而信噪比与信道内所传信号的平均功率和信道 
内部的高斯噪声功率有关，在数值上等于两者之比。 
第 2 章 物理层 
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19. 【答案】B 
【解析】并行传输的特点是距离短、速度快。串行传输的特点是距离长、速度慢。所 
以在计算机内部（距离短）传输应选择并行传输。而同步、异步传输是通信方式，不是 
传输方式。 
20. 【答案】D 
【解析】将基带信号直接传送到通信线路（数字信道）上的传输方式称为基带传输， 
将基带信号经过调制后送到通信线路（模拟信道）上的方式称为频带传输。 
21. 【答案】B 
【解析】波特率表示信号每秒变化的次数（主要和比特率的区别）。 
22. 【答案】B 
【解析】比特率=波特率×log2n（每个码元有 n 个有效值，即包含 log2n 个比特）。此 
处码元有 2 个有效值，比特率=波特率×log22=40Mb/s。因为以太网采用曼彻斯特编码， 
每一位数据（一个二进制码元，对应信息传输速率）都需要两个电平（两个脉冲信号， 
对应码元传输速率）来表示，因此波特率是数据率的两倍，得数据率为 40÷2=20Mb/s。 
23. 【答案】D 
【解析】比特率=波特率×log2n，若一个码元含有 n 比特的信息量，则表示该码元所 
需要的不同离散值为 2n 个。在数值上波特率=比特率/每码元含比特数，故每码元所含比 
特数=4000/1000=4b，有效离散值的个数为 24=16。 
24. 【答案】B 
【解析】一个码元若取 2n 个不同离散值，则含有 nb 的信息量。在本题中，一个码 
元含有的信息量为 2b，由于在数值上波特率=比特率/每码元含比特数，因此波特率=（64/2） 
=32kBaud。 
25. 【答案】A 
【解析】不归零编码是最简单的一种编码方法，它用低电平表示 0，高电平表示 1； 
或者相反。由于每个码元之间并没有间隔标志，所以它不包含同步信息。 
标准曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码都是将每一个码元分成两个相等的时间间隔。 
将每一个码元的中间跳变作为收发双方的同步信息，所以无须额外的同步信息，实际应 
用较多。但它们所占的频带宽度是原始的基带宽度的 2 倍。 
26. 【答案】D 
【解析】QAM 是一种利用模拟信号来传输数字信号的调制方式。标准曼彻斯特编码 
和差分曼彻斯特编码是数字信号传输数字数据的编码方式。使用数字信号编码模拟数据 
最常见的例子就是用于音频信号的脉冲编码调制（PCM）。 
27. 【答案】A 
【解析】10Base-T 即 10Mb/s 的以太网，采用曼彻斯特编码，将一个码元分成两个相 
等的间隔，前一个间隔为低电平后一个间隔为高电平表示码元 1，前一个间隔为高电平 
后一个间隔为低电平表示码元 0。也可以采用相反的规定，故对应比特流可以是 0011 0110，
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或 1100 1001。 
28. 【答案】A 
【解析】NRZ 是最简单的串行编码技术，用两个电压来代表两个二进制数，如高电 
平表示 1，低电平表示 0，题中编码 1 符合。NRZI 则是用电平的一次翻转来表示 1，与 
前一个 NRZI 电平相同的电平表示 0。标准曼彻斯特编码将一个码元分成两个相等的间 
隔，前一个间隔为低电平后一个间隔为高电平表示码元 1；前一个间隔为高电平后一个 
间隔为低电平表示码元 0，题中编码 2 符合。 
29. 【答案】C 
【解析】无噪声的信号应该满足奈奎斯特定理，即最大数据传输率=2Wlog2V b/s。将 
题目中的数据代入，得到答案是 48kHz。 
注意题目中给出的每秒采样 24kHz 是无意义的，因为超过了波特率的上限 
2W=16kBaud，所以 D 是错误答案。 
30. 【答案】D 
【解析】根据奈奎斯特定理，本题中 W=4000Hz，最大码元传输速率=2W=8000Baud， 
16 种不同的物理状态可表示 log216=4b 的数据，所以信道的最大传输速率=8000× 
4=32kb/s。 
31. 【答案】B 
【解析】根据香农定理，最大数据率=Wlog2(1+S/N)=4000×log2(1+127)=28000b/s，本 
题容易误选 A。但注意题中“二进制信号”的限制，根据奈奎斯特定理，最大数据传输 
率=2Hlog2V=2×4000×log22=8000b/s，两个上限取其中最小值，故选 B。 
32. 【答案】C 
【解析】信噪比 S/N 常用分贝（dB）表示，在数值上=10lgS/NdB。依题意有 30=10lgS/N， 
可解出 S/N=1000，根据香农定理，最大数据传输率=3000log2(1+S/N)≈30kb/s。 
33. 【答案】D 
【解析】每个信号可以有 8×2=16 种变化，每个码元携带 log216=4b 的信息，则信息 
的传输速率为 1200×4=4800b/s。 
34. 【答案】B 
【解析】由题意知，采样频率为 8Hz。有 16 种变化状态的信号可携带 4b 数据，因此 
最大数据传输速率为 8×4=32b/s。 
35. 【答案】C 
【解析】1 路模拟信号的最大频率为 1kHz，根据采样定理可知采样频率至少为 2kHz， 
每个样值编码为 4 位二进制数，所以数据传输率为 8kb/s。复用的每条支路速率要相等， 
而另外 7 路数字信号的速率均低于 8kb/s，所以它们均要采用脉冲填充方式，将数据率提 
高到 8kb/s，然后将这 8 路信号复用，需要的通信能力为 8kb/s×8=64kb/s。 
36. 【答案】A 
【解析】声音信号需要 128 个量化级，那么每采样一次需要 log2128=7b 来表示，每
第 2 章 物理层 
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秒采样 8000 次，那么一路话音需要的数据传输率为 8000×7=56kb/s。 
37. 【答案】D 
【解析】分组交换有两种方式：虚电路和数据报。在虚电路服务中，属于同一条虚电 
路的分组按照同一路径转发；在数据报服务中，网络为每个分组独立的选择路径，传输 
不保证可靠性，也不保证分组按顺序到达。 
38. 【答案】D 
【解析】数据的交换方式分为电路交换、报文交换和分组交换三种，在数据传输之 
前，两个结点之间必须先建立一条专用（双方独占）的物理通信路径（由通信双方之 
间的交换设备和链路逐段连接而成），该路径可能经过许多中间结点。该线路在整个数 
据传输期间一直被独占，直到通信结束后才被释放。因此，电路交换技术分为三个阶 
段：连接建立、数据传输和连接释放。数据交换的单位是报文，报文携带有目标地址 
和源地址等信息。报文交换在交换结点采用的是存储转发的传输方式。同报文交换一 
样，分组交换也采用存储转发方式，但解决了报文交换中大报文传输的问题。组交换 
限制了每次传送的数据块大小的上限，把大的数据块划分为合理的小数据块，再加上 
一些必要的控制信息，如源地址、目的地址和编号信息等构成分组，分组交换有两种 
具体的实现方式：虚电路方式和数据报方式。A 选项“数据报方式中，某个结点若因 
出故障而丢失分组，但其他分组仍可正常传输”正确。B 选项“数据报方式中，每个 
分组独立地进行路由选择和转发，不同分组之间没有必然联系”属于数据报的特点， 
正确。C 选项“虚电路方式中，属于同一条虚电路的分组按照同一路由转发”，这个路 
径是由虚电路号来标识，正确。D 选项“尽管虚电路方式是面向连接的，但它并不保 
证分组的有序到达”错误，故选 D。 
39. 【答案】D 
【解析】电路交换是真正的物理线路交换，例如电话线路；虚电路交换是多路复 
用技术，每一条物理线路可以进行多条逻辑上的链接，故选项 A 错误。虚电路不只 
是临时性的，它提供的服务包括永久性虚电路和交换型虚电路。其中前者是一种提前 
定义好的，基本上不需要任何建立时间的端点之间的连接；而后者是端点之间的一种 
临时性连接，这些连接只持续所需的时间，并且当会话结束时就取消这种连接，故选 
项 B 错误。数据报服务是无连接的，不提供可靠性保障，也不保证分组的有序到达， 
故选项 C 错误。数据报服务中，每个分组在传输过程中都必须携带源地址和目的地址； 
而虚电路服务中，在建立连接后，分组只需携带虚电路标识，不必带有源地址和目的 
地址。 
40. 【答案】C 
【解析】虚电路属于分组交换的一种，它和电路交换有着本质的差别，故选项 A 错 
误。虚电路之所以是“虚”的，是因为这条电路不是专用的，每个结点到其他结点之间 
可能同时会有若干条虚电路通过，它也可能同时与多个结点之间接有虚电路，故选项 B 
错误。一个特定会话的虚电路是事先建立好的，因此它的数据分组所走的路径也是固定
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的，故选项 D 错误。 
41. 【答案】C 
【解析】电路交换和报文交换不采用分组交换技术。数据报传输方式没有差错控制和 
流量控制机制，也不保证分组按序交付。虚电路方式提供面向连接的、可靠的、保证分 
组按序到达的网络服务。