计算机网络蔡皖东第2章练习汇总.docx

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计算机网络蔡皖东第2章练习汇总

第二章

1.将下列描述与调制技术相匹配。

一个设备类型可以用一次、多次或根本不用。

而对于每一个描述仅有一个正确的设备类型。

设备类型：

a.DCE，b.DTE，c.硬件接口。

    描述：

    1．实际地处理和使用数据。

    2．例子包括调制解调器或数字服务装置。

    3．处理信号使其与线路规范相一致。

    4．在处理机和调制解调器之间传送信息。

    5．例子包括终端和主计算机。

解答：

    1.b，2.a，3.a，4.c， 5.b。

    2.将下列的描述与调制技术相匹配。

每种调制技术可以使用一次、多次或根本不用。

某些描述可能对应多种调制技术。

调制技术：

  a.调幅，b.调频，c.调相，d.正交调幅。

    描述：

    1.用于低速异步传输。

    2．最快的调制技术，因为它每个波特可以表示4～7位。

    3．非常容易受到线路噪声干扰，数据通信中很少使用。

    4．传达定时信息，因此用于同步传输。

解答：

    1.b,a；2.d，3.a，4.c,d。

    3.根据RS-232-C标准，在传送每一字符或每一比特块之前，DTE都要把电路置成ON状态，DCE作为响应动作把电路也置成ON状态。

而在每一字符或比特块传送结束时，这两个电路都会被关闭。

如果在这里发生的握手过程是基于字符的，可以推断，与RS-232-C相邻的高层采用步协议。

如果在这里发生的握手过程是基于比特块的，可以推断，与RS-232-C相邻的高层则采用步协议。

解答：

根据RS-232-C标准，在传送每一字符或每一比特块之前，DTE都要把RTS电路置成ON状态，DCE作为响应动作把CTS电路也置成ON状态。

而在每一字符或比特块传送结束时，这两个电路都会被关闭。

如果在这里发生的握手过程是基于字符的，可以推断，与RS-232-C相邻的高层采用异步协议。

如果在这里发生的握手过程是基于比特块的，可以推断，与RS-232-C相邻的高层则采用同步协议。

    4．将下列描述与交换技术相匹配。

一种交换技术可以用一次，多次，或根本不用。

而对于每一个描述仅有一种正确的交换技术。

交换技术：

    a.电路交换，b.报文交换，c.分组交换。

    描述

    1．必须在传输数据之前建立铜线通路。

    2．适用于交互式数据处理的高速交换形式。

    3．被进行话音通信的电话系统所采用的交换形式。

    4．在每个中间交换站都要把用户报文存储在磁盘上。

    5．在时间的任一点上都限制可以传输的数据量。

解答：

    1.a， 2.c3.a，4.b，5.c。

    5.普通的电话线路常称做话音级线路，人为设置的截止频率大约在3000Hz。

假定比特率等于波特数，8bit信息所对应的时间被看成是信号周期，那么，根据傅里叶分析和有限带宽条件，在一条话音级线路上以2400b/s的速率传输数据信号，其周期T＝________（ms），一次谐波频率＝________（Hz），最高谐波次数＝________。

解答：

    普通的电话线路常称做语音级线路，人为设置的截止频率大约在3000Hz。

假定比特率等于波特数，8bit信息所对应的时间被看成是信号周期，那么，根据傅里叶分析和有限带宽条件，在一条话音级线路上以2400b/s的速率传输数据信号，其周期T＝3.33（ms），一次谐波频率＝300（Hz），最高谐波次数＝10。

    6.仙农关于噪声信道的主要结论是：

任何带宽为H（赫兹）,信噪比为S/N的信道，其最大数据率为（b/s）。

电话系统的典型参数是信道带宽为3000Hz，信噪比为30dB，那么不管使用多少信号电平级，也不管采用多大的采样频率，决不能以大于b/s的速率传输数据。

实际上，要接近这个仙农极限也是很困难的。

在话音级线路上，9600b/s的比特率被认为已经很好了，这是在波特的线路上通过发送每波特位调制的信号达到的。

解答：

    仙农关于噪声信道的主要结论是：

任何带宽为H（赫兹）,信噪比为S/N的信道，其最大数据率为H㏒2（1＋S/N）（b/s）。

电话系统的典型参数是信道带宽为3000Hz，信噪比为30dB，那么不管使用多少信号电平级，也不管采用多大的采样频率，决不能以大于30000b/s的速率传输数据。

实际上，要接近这个仙农极限也是很困难的。

在话音级线路上，9600b/s的比特率被认为已经很好了，这是在2400波特的线路上通过发送每波特4位调制的信号达到的。

    7.假定PSTN的带宽是3000Hz，典型的信噪功率比是20dB，试确定可以取得的理论上最大的信息（数据）速率。

解答：

SNR=10lg

，因此，20＝10lg

。

＝100。

现在，C=W㏒2（1＋

）。

因此，C＝3000×㏒2（1＋100）＝19936b/s。

即可以取得的理论上最大的信息（数据）速率是19936b/s。

    8.下列比特块是HDLC协议从相邻高层接收来的数据的一部分，准备组帧交给物理层传送，为了能够以透明方式传送，请按照位填充算法写出填充后放在帧的数据段中的对应这个比特块的输出。

011111011110111111011111110。

解答：

011111001111011111010111110110。

    9.PPP帧格式的开头和结尾都是1字节的段，其值用十六进制表示等于；地址段的值设置成等于十六进制的；协议段用2个字节指明；控制段的值设置成等于十六进制的。

解答：

PPP帧格式的开头和结尾都是1字节的标志段，其值用十六进制表示等于7E；地址段的值设置成等于十六进制的FF；协议段用2个字节指明高层协议；控制段的值设置成等于十六进制的03。

    10.下面的表中给出了字母D、E和F的7bitASCII码表示。

采用偶检验，求出传送的信息为DEF时检验比特及块检验字符BCC

 解答：

    11.一个上层信息被分成十帧，每帧无损坏的到达目的地的可能性是80%。

如果数据链路协议不进行差错控制，那么这一信息平均要发送多少次才能完整地到达接收方？

解答：

由于每一帧有0.8的概率到达，整个信息到达的概率

。

为使信息完整的到达接收方，发送一次成功的概率是p，二次成功的概率是（1-p）p,三次成功的概率是

i次成功的概率是

，因此平均发送次数等于：

为简化这个式子，利用公式：

令：

（1-p）=a

因此，平均要发送9.3次才能完整地到达目的地。

    12.一个信道的比特率是4kb/s,传播延迟为20ms,那么帧的大小在什么范围内，停-等协议才有至少50%的效率？

解答：

当发送一帧的时间等于信道的传播延迟的二倍时，信道利用率是50%，或者说，当发送一帧的时间等于来回路程的传播延迟时，效率将是50%。

20ms

2=40ms

现在发送率是每秒400bit,即每发送一位需0.25ms。

40ms

0.25ms/bit=160bit

    即帧大于160位停-等协议才有50%的效率。

13.假设有一个滑动窗口协议使用许多位作为序列号，使得在接收端能分辨出序列中预期新发来的帧编号和那些重发射的老的帧编号。

那么，4个窗口边界及窗口大小必须保持什么样的关系?

解答：

问题的关键在于，接受方向前移动其窗口后，新的有效序列号不与原先的有效序列号范围重叠。

为保证不发生重叠，最大的窗口尺寸应该不超过序列号范围的一半。

如果用4位来表示序列号，其范围是0-15。

任何时刻，只允许有8个未确定帧。

这样一来，如果接收过程刚刚接收了0-7号帧，向前移动了窗口，允许进行第8-15号帧的接收，那么就能分辨出后继帧是重发帧（由于传输过程中确认帧的丢失，或发送方超时重传）0-7，还是新帧8-15。

一般说来，窗口大小为（MAX_SEQ+1）/2.。

如果发送方的窗口用

表示，接收方的窗口用

表示，并假定窗口是W，那么，

    14.一块数据通过一条串行数据链路以异步方式传输。

如果接收方可提供的时钟，试计算在下列数据传输速率条件下的时钟速率比，并估算以位周期的百分比表示的从正常位单元中心的最坏情况偏移。

（a）1200b/s，（b）2400b/s，（c）9600b/s。

解答：

接收方时钟信号（RxC）的运行相对于输入信号是异步的，两种信号的相对位置可以在单个接收方时钟周期的任何地方。

从正常位单元中心的最坏情况偏移大约是接收方时钟的一个周期，因此：

在1200b/s数据速率条件下，最大接收方时钟比率可以是

    16，因此最大偏移是6.25%。

在2400b/s数据速率条件下，最大接收方时钟比率可以是

8，因此最大偏移是12.5%。

在9600b/s数据速率条件下，最大接收方时钟比率可以是

2，因此最大偏移是50%。

显然最后一种情况是不可接收的。

对于低质量的线路，特别是具有过量延迟失真的线路，甚至第二种情况也是不可靠的。

处于这种原因，应尽可能使用

16的时钟速率比。

    15.在使用PPP发送一个分组时，最小的开销是多少？

仅考虑由PPP本身所引入的开销，而不计头部的开销。

解答：

图2－1示出了PPP的帧格式。

由于在缺省配置下，地址和控制字段总是常数，因此LCP（链路控制协议）为这二部分提供了必要的机制，可以协商选项，允许省略掉这2个字段，从而在每帧上节省2个字节。

协议段缺省大小为2字节，但在使用LCP时，可以变成1字节。

图2-1PPP的帧格式

在最小开销条件下，每个帧有两个标志字节，一个协议字节和两个检验和字节，这样，每个帧共有5个开销字节。

    16.图2－2中每个圆圈代表一个网络节点，每一条线代表一条通信线路，线上的标注表示两个相邻接点之间的代价。

请根据Dijkstra最短通路搜索算法找出到的最短路径。

规定使用直接在图上加标注的方法，而且，在答案中只要求：

依次列出每一步的工作结点，给出从A到J的最短路径及代价，在原图上示出最后一步算法完成时图上每个结点（除A以外）的标注。

图2－2习题16插图

解答：

（1）每一步的工作结点如下：

BEIH，ACDGFJ，EBHI。

（2）从A到J的最短路径是A

C

D

E

G

I

J,代价等于15。

（3）最后一步算法完成时图上每个结点的标注如图2－3所示。

图2－3最后一步算法完成时图上每个节点（除A以外）的标注

    17.有5个路由器要连成一个点到点结构的子图。

在每一对路由器之间可以设置一条高速线路，或者是一条中速线路，或者是一条低速线路，也可以不设置任何线路。

如果产生和考察每一条拓扑要花100ms的计算机时间，那么，为了寻找匹配预期负载的拓扑而考察所有可能的拓扑需用多少时间？

解答：

    设这5个路由器分别叫做A,B,C,D和E。

存在10条可能的线路AB,AC,AD,AE,BC,BD,BE,CD,CE和DE。

它们中的每一条都有4种可能性：

3种速率以及没有线路；因此总的拓扑数是

。

因为每种拓扑花100ms的时间，所以，总共需要的时间为

＝104857.6s，约等于29h。

    18.数据报网络把每个分组都作为独立的单元（独立于所有其他单元）进行路由选择。

虚电路网络则不必这样做，每个数据分组都遵循一个事先确定好的路由。

这个事实意味着虚电路网络不需要从任意源到任意目的地为分组做路由选择的能力吗？

解答：

不对。

为了从任意源到任意目的地为连接建立分组选择路由，虚电路网络肯定需要这一能力。

    19.一个数据报子网允许路由器在需要的时候丢弃分组。

一个路由器丢弃分组的概率是p。

现在考虑这样一种情况，一个源主机连接到源路由器，后者又连接到目的地路由器，然后再连接到目的地主机。

如果如果任一路由器丢弃一个分组，源主机最终会发生超时事件，并重发分组。

如果主机-路由器和路由器-路由器都算作跳数，并且不考虑除路由器以外其他丢弃分组的可能性，那么试问：

每次发送一个分组行走的平均跳段树是多少？

一个分组平均做多少次发送？

每个接收到的分组平均走了多少个跳段？

解答：

由源主机发送的每个分组可能行走1个跳段，2个跳段或3个跳段。

走1个跳段的概率是p，走2个跳段的概率是p（1-p），走3个跳段的概率是

，那么，一个分组平均通路长度的期望值是这3个概率的加权和，即等于

即每发送一个分组行走的平均跳段数是

。

注意，当p=0时，平均长度是3，当p=1时，平均长度是1。

当0

一次发送成功（走完整个通路）的概率等于

，令

两次发送成功的概率等于

三次发送成功的概率等于

，…。

因此，一个分组平均发送次数就等于

因为

，

所以

即一个分组平均做1/

次发送。

最后，每个接收到的分组行走的平均跳段数等于：

。

    20.在内部使用虚电路的子网中，作为一种可能的拥挤控制机制，路由器可以抑制对收到的分组的应答，直到

（1）它知道它上次沿着该虚电路的发送被成功收到。

（2）它有一个空闲的缓冲区。

    为简明起见，假定路由器使用停—等协议，并且每条虚电路为每个方向上的交通都配置一个专用的缓冲区。

如果发送一个分组花T秒时间（可以是数据分组或确认分组），并且在通路上有n个路由器，那么往目的地主机投递分组的速率是多少？

假定传输差错极少发生，且主机—路由器连接无限的快。

解答：

对时间以T秒为单位分槽。

在时槽1，源路由器发送第1个分组。

在时槽2的开始，第2个路由器收到了分组，但不能应答。

这样，此后所有的路由器都不会应答。

仅当目的地主机从目的地路由器取得分组时才会发送第1个应答。

现在确认应答开始往回传播。

在源路由器可以发送第2个分组之前，需要两次穿行该子网，需要花费的时间等于2（n-1）T秒。

所以，源路由器往目的地主机投递分组的速率是每2（n-1）T秒1个分组。

显然，这种协议的效率是很低的。