计算机网络作业综合.docx

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计算机网络作业综合

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计算机网络作业

第一章（P39）

1-15，假定网络的利用率达到了90%。

试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？

解：

设网络利用率为U，网络时延为D，网络时延最小值为D=D0/（1-U）D/D0=10

1-17，收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×10^8m/s。

试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：

1）数据长度为10^7bit，数据发送速率为100kbit/s。

2）数据长度为10^3bit，数据发送速率为1Gbit/s。

从以上计算结果可得出什么结论？

解：

发送时延Ts=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

传播时延Tp=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速度（m/s）

1）Ts=10^7bit/100kbit/s=100s，Tp=10^6m/（2×10^8）m/s=0.005s

2）Ts=10^3bit/1Gbit/s=1μs，Tp=10^6m/（2×10^8）m/s=0.005s

结论：

若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。

但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分

1-19，1）长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，需加上20字节的TCP首部。

再交给网络层传送，需加上20字节的IP首部。

最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部共18字节。

试求数据的传输效率。

数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。

2）若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？

解：

1）100/（100+20+20+18）=63.3%

2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%

1-29，有一个点对点链路，长度为50km。

若数据在此链路上的传播速度为2×10^8m/s，试问链路的带宽应为多少才能使传播时延和发送100字节的分组的发送时延一样大如果发送的是512字节长的分组，结果又应如何

解：

传播时延Tp=50×10^3m/（2×10^8）m/s=2.5×10^（-4）s

100字节时带宽=100bit/2.5×10^（-4）s=4*10^5B/s

4*10^5*8=3.2*10^6

512字节时带宽=512bit/2.5×10^（-4）s=2.05MB/s

1-31，以1Gbit/s的速率发送数据。

试问在以距离或时间为横坐标时，一个比特的宽度分别是多少？

解：

距离：

1bit×2×10^8m/s（在光纤中的速率）/1Gbit/s=0.2m

时间：

1bit/1Gbit/s=10^（-9）s

第二章（P67）

2-07，假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。

如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（bit/s）

解：

W：

信道的带宽；S：

信道内所传信号的平均功率；N：

信道内部的高斯噪声功率。

信道的极限信息传输速率C=W×log2（1+S/N）（bit/s）

=20000×log2（16）=80000bit/s

2-09，用香农公式计算一下，假定信道带宽为3100Hz，最大信道传输速率为35kbit/s，那么若想使最大信道传输速率增加60%，问信噪比S/N应增大到多少倍如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍,问最大信息速率能否再增加20%

解：

C=W×log2（1+S/N）b/s

S/N1=2^（C1/W）–1=2^（35000/3100）-1

S/N2=2^（C2/W）–1=2^（1.6×C1/W）–1=2^（1.6×35000/3100）-1

（S/N2）/（S/N1）=10

信噪比应增大到约100倍

C3=W×log2（1+S/N3）=W×log2（1+10×S/N2）

C3/C2=18.5%

如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，最大信息速率只能再增加18.5%左右。

2-11，假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km（在1kHz时），若容许有20dB的衰减，试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长如果要使这种双绞线的工作距离增大到100公里，问应当使衰减降低到多少

解：

使用这种双绞线的链路的工作距离为s=20dB/0.7dB/km=28.6km

衰减应降低到20/100=0.2dB

2-16，共有四个站进行码分多址CDMA通信。

四个站的码片序列为：

A:

（-1–1–1+1+1–1+1+1）B:

（-1–1+1-1+1+1+1–1）

C:

（-1+1-1+1+1+1–1–1）D:

（-1+1-1–1–1–1+1–1）

现收到这样的码片序列S:

（-1+1–3+1–1–3+1+1）。

问哪个站发送数据了发送数据的站发送的是0还是1

解：

S•A=（+1–1+3+1–1+3+1+1）/8=1，A发送1

S•B=（+1–1–3–1–1–3+1–1）/8=-1，B发送0

S•C=（+1+1+3+1–1–3–1–1）/8=0，C无发送

S•D=（+1+1+3–1+1+3+1–1）/8=1，D发送1

第三章（P109）

3-07，要发送的数据为1101011011。

采用CRC的生成多项式是P（X）=X^4+X+1。

试求应添加在数据后面的余数。

数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现?

若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现?

采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输?

解：

根据给出的生成多项式可以得出除数为10011

作二进制除法,1101011011/10011，得余数1110

11010110101110/10011余数为011

11010110001110/10011余数为101

故两种错误均可发现

仅仅采用CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。

3-08，要发送的数据为101110。

采用CRC的生成多项式是P（X）=X^3+1。

试求应添加在数据后面的余数。

解：

M=101110模2运算后为101110000

作二进制除法，101110000/1001，得余数011

故添加在数据后面的余数是011

3-10，PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。

试问经过零比特填充后变成怎样的比特串若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串

解：

只要发现5个连续1，则立即填入一个0

每当发现5个连续1时，就将这5个连续1后的一个0删除

发送端的数据0110111111111100经过零比特填充是011011111011111000

接收端收到的0001110111110111110110删除发送端加入的零后是00011101111111111110

3-22，假定在使用CSMA/CD协议的10Mbit/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r=100。

试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据如果是100Mbit/s的以太网呢

解：

对于10Mbit/s的以太网来说，以太网把争用期定为51.2微秒,要退后100个争用期。

等待时间为

，

对于100Mbit/s的以太网来说，以太网把争用期定为5.12微秒,要退后100个争用期。

等待时间为512μs

3-33，在图3-31中，以太网交换机有6个接口，分别接到5台主机和一个路由器。

在下面表中的“动作”一栏中，表示先后发送了4个帧。

假定在开始时，以太网交换机的交换表是空的。

试把该表中其他的栏目都填完空。

第四章（P196）

4-17，一个3200位长的TCP报文传到IP层，加上160位的首部后成为数据报。

下面的互联网由两个局域网通过路由器连接起来，但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200位。

因此数据报在路由器必须进行分片。

试问第二个局域网向其上层要传送多少比特的数据（这里的“数据”当然指的是局域网看见的数据）

解：

进入本机IP层时报文长度为3200+160=3360bit

经过两个局域网的网络层，又加上两个头部信息，此时长度共有3360+160+160=3680bit

在第二个局域网，报文要进行分片，已知最长数据帧的数据部分只有1200bit，所以共分成4片，故第二个局域网向上传送3680+160=3840bit

4-20，设某路由器建立了如下路由表：

目的网络           子网掩码              下一跳

128.96.39.0      255.255.255.128接口m0

128.96.39.128255.255.255.128接口m1

128.96.40.0      255.255.255.128      R2

192.4.153.0      255.255.255.192      R3

*（默认）               ——   R4

 现共收到5个分组，其目的地址分别为：

（1）128.96.39.10

（2）128.96.40.12

（3）128.96.40.151

（4）192.4.153.17

（5）192.4.153.90

试分别计算其下一跳

解：

用目的IP地址和路由表中的子网掩码相与，若结果出现在路由表中的目的网络中，则转发相应的下一跳，若没有出现在路由表中的目的网络中，则转发到默认站R4

1）先把每个IP与掩码做“与”运算，求出网络号

网络号                                     可表示的IP范围

（1）128.96.39.0 /25128.96.39.1——128.96.39.127

（2）128.96.39.128/25 128.96.39.129——128.96.39.254

（3）128.96.40.0/25128.96.40.1——128.96.40.127

（4）192.4.153.0/25 192.4.153.1——192.4.153.63

2）比较题目所给的五个分组IP对应的子网是否在上述范围中

（1）接口m0    （128.96.39.10在128.96.39.1——128.96.39.127中）

（2）R2         （128.96.40.12 在128.96.39.129——128.96.39.254中）

（3）R4        不在上述的子网中，则跳转到默认路由R4

（4）R3         （192.4.153.17 在128.96.40.1——128.96.40.127中）

（5）R4        同（3）

4-24，试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码（采用连续掩码）：

（1）2；

（2）6；（3）30；（4）62；（5）122；（6）250

解：

由于是连续掩码,划分子网时如果子网号为n个bit,可划分子网数为（2^n）-2个,所以2个子网对应2bit、6对应3bit、30对应5bit、62对应6bit、122对应7bit、250对应8bit

2个：

11111111110000000000000000000000即255.19200

6个：

11111111111000000000000000000000即255.224.0.0

30个：

11111111111110000000000000000000即255.248.0.0

62个：

11111111111111000000000000000000即255.252.0.0

122个：

11111111111111100000000000000000即255.254.0.0

250个：

11111111111111110000000000000000即255.255.0.0

4-31，以下地址中的哪一个和86.32/12匹配？

请说明理由。

（1）86.33.224.123

（2）86.79.65.216

（3）86.58.119.74（4）86.68.206.154

解：

86.32/12的含义是前12位是网络地址，32的二进制表示是00100000。

而在可选的四个答案中，只有第一个选项的前12位与以上表示的是一致的，即前8位相同，都是86，而33的二进制是00100001，前4位相同。

所以

（1）匹配

4-55，如图所示，网络145.13.0.0/16划分为四个子网N1，N2，N3和N4。

这四个子网与路由器R连接的接口分别是m0，m1，m2和m3。

路由器R的第五个接口m4连接到互联网。

（1）试给出路由器R的路由表。

（2）路由器R收到一个分组，其目的地址145.13.160.78。

试给出这个分组是怎样被转发的。

解：

（1）目的网络地址下一跳

145.13.0.0m0

145.13.64.0m1

145.13.128.0m2

145.13.192.0m3

*m4

（2）

4-56，收到一个分组，其目的地址D=11.1.2.5。

要查找路由表中有这样三项：

路由1到达网络11.0.0.0/8

路由2到达网络11.1.0.0/16

路由3到达网络11.1.2.0/24

试问在转发这个分组时应当选择哪一个路由？

解：

选择路由3

第五章（P245）

5-14，一个UDP用户数据报的首部的十六进制表示是：

06320045001CE217。

试求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度。

这个用户数据报是从客户发送给服务器还是从服务器发送给客户使用UDP的这个服务器程序是什么

解：

源端口0632H=6×16^2+3×16^1+2=1586

目的端口0045H=4×16+5=69

UDP用户数据报总长度001C=16+12=28字节

数据部分长度28–8=20字节。

此UDP用户数据报是从客户发给服务器（因为目的端口号<1023，是熟知端口）

服务器程序是TFFTP。

5-23，主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别是70和100。

试问：

（1）第一个报文段携带了到少字节的数据？

（2）主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少？

（3）主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180，试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节？

（4）如果A发送的第一个报文段丢失了，但第二个报文段到达了B。

B在第二个报文段到达后向A发送确认。

试问这个确认号应为多少？

解：

确认号是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号，也就是期望收到的下一个报文段首部序号字段的值。

若确认号=N，则表明：

到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。

（1）第一个报文段携带的数据包括从70字节到第99字节，共携带了30个字节。

（2）确认号为100。

（3）由于确认号为180，说明到第179号为止的数据都已收到，A发送的第二个报文段中的数据有179-100+1=80字节。

（4）由于没有收到A发送的第一个报文段，第二个报文段到达B时将会被丢弃，因此此时收到的报文段的最后一个序号为69。

当在第二个报文段到达后一向A发送确认，这个确认号应为70，表示到序号69为止的数据都已收到。

5-28，主机A向主机B发送TCP报文段，首部中的源端口是m而目的端口是n。

当B向A发送回信时，其TCP报文段的首部中的源端口和目的端口分别是什么？

解：

源端口和目的端口分别是n和m。

在回信过程中，发送端的目的端口号将成为接收端的源端口号，接收端的目的端口号将成为发送端的源端口号。

5-30，设TCP使用的最大窗口为65535字节，而传输信道不产生差错，带宽也不受限制。

若报文段的平均往返时间为20ms，问所能得到的最大吞吐量是多少？

解：

在发送时延可忽略的情况下，最大数据率=最大窗口×8/平均往返时间=26.2Mb/s

5-31，通信信道带宽为1Gbit／s，端到端传播时延为10ms。

TCP的发送窗口为65535字节。

试问：

可能达到的最大吞吐量是多少信道的利用率是多少

解：

Throughput=65535字节/（2x10ms）=25.5Mb/s

Efficiency=（25.5Mb/s）/（1Gb/s）=2.55%

最大吞吐量为25.5Mb/s。

信道利用率为25.5/1000=2.55%

5-49，以下是十六进制格式的UDP头部内容。

CB84000D001C001C

试问：

a．源端口号是多少？

b．目的端口号是多少？

c．用户数据报总长度是多少？

d．数据长度是多少？

e．分组是从客户发向服务器的还是相反方向的？

f．客户进程是什么？

解：

a．源端口号是头4位十六进制数字（CB84）16，这意味着源端口号是52100。

b．目的端口号是第二组4位十六进制数字（000D）16，这意味着目的端口号是13。

c．第三组4位十六进制数字（001C）16定义了整个UDP分组的长度，长度为28字节。

d．数据的长度是整个分组长度减去头部长度，即28-8=20字节。

e．由于目的端口号是13（是熟知端口号），分组是从客户发送到服务器。

f．客户进程是Daytime

简答题

第一章

1-02，试简述分组交换的要点。

答：

1）报文分组，加首部。

2）经路由器存储转发。

3）在目的地合并。

1-04，为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革?

答：

融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。

1-08，计算机网络都有哪些类别各种类别的网络都有哪些特点

答：

按范围：

（1）广域网WAN：

远程、高速、是Internet的核心网。

（2）城域网：

城市范围，链接多个局域网。

（3）局域网：

校园、企业、机关、社区。

（4）个域网PAN：

个人电子设备

按用户：

公用网：

面向公共营运。

专用网：

面向特定机构。

1-12，因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么它们的工作方式各有什么特点答：

边缘部分：

由各主机构成，用户直接进行信息处理和信息共享;低速连入核心网。

核心部分：

由各路由器构成，负责为边缘部分提供高速远程分组交换。

1-14，计算机网络有哪些常用的性能指标？

答：

速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率

1-22，网络协议的三个要素是什么各有什么含义

答：

网络协议：

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

由以下三个要素组成：

（1）语法：

即数据与控制信息的结构或格式。

（2）语义：

即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

（3）同步：

即事件实现顺序的详细说明。

第二章

2-04，试解释以下名词：

数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。

答：

数据：

是运送信息的实体。

信号：

则是数据的电气的或电磁的表现。

模拟数据：

运送信息的模拟信号。

模拟信号：

连续变化的信号。

数字信号：

取值为有限的几个离散值的信号。

数字数据：

取值为不连续数值的数据。

码元（code）：

在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

单工通信：

即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。

半双工通信：

即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。

这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。

全双工通信：

即通信的双方可以同时发送和接收信息。

基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。

像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。

2-05，物理层的接口有哪几个方面的特性各包含些什么内容

答：

（1）机械特性

明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。

（2）电气特性

指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

（3）功能特性

指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。

（4）规程特性

说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2-06，数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制信噪比能否任意提高香农公式在数据通信中的意义是什么“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别

答：

码元传输速率受奈氏准则的限制，信息传输速率受香农公式的限制

香农公式在数据通信中的意义是：

只要信息传输速率低于信道的极限传信率，就可实现无差传输。

比特/s是信息传输速率的单位

码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。

一个码元不一定对应于一个比特。

2-10，常用的传输媒体有哪几种各有何特点

答：

常用的传输媒体有双绞线、同轴电缆、光纤和电磁波。

双绞线的特点：

1.抗电磁干扰2.模拟传输和数字传输都可以使用双绞线；

同轴电缆的特点：

同轴电缆具有很好的抗干扰特性；

光纤的特点：

1.传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济；2.抗雷电和电磁干扰性能好；3.无串音干扰，保密性好；4.体积小，重量轻。

2-13，为什么要使用信道复用技术常用的信道复用技术有哪些

答：

为了实现信道共享、最大限度提高信道利用率。

频分、时分、码分、波分。

2-15，码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰这种复用方法有何优缺点

答：

各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型，因此彼此不会造成干扰。

这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，，不易被发现。

缺点：

占用较大的带宽。

2-18，为什么在ASDL技术中,在不到1MHz的带宽中却可以传送速率高达每秒几个兆比?

答：

靠先进的DMT编码，频分多载波并行传输，使得每秒传送一个码元就相