102试简述分组交换的要点发送时延传输时延.docx

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102试简述分组交换的要点发送时延传输时延

发送时延（传输时延）、传播时延、处理时延和往返时延

传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速度

发送时延＝数据块长度/信道带宽

总时延＝传播时延＋发送时延＋排队时延

1-02、试简述分组交换的要点。

答：

在分组交换网络中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组形式传送。

如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。

每个分组包含用户数据的一部分加上一些控制信息。

控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。

在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后传递给下一结点。

分组交换网的主要优点：

　　①高效。

动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

　　②灵活。

以分组为传送单位和查找路由。

　　③迅速。

不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。

　　④可靠。

完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。

缺点：

分组在节点转发时因排队而造成一定的延时;

分组必须携带一些控制信息而产生额外开销;

1-03、试从多个方面比较电路交换和分组交换的主要优缺点。

答：

（1）电路交换：

在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路。

　　优点：

　　①传输数据的时延非常小。

　　②实时性强。

　　③顺序传送数据。

　　④控制简单。

　　缺点：

　　①平均连接建立时间长。

　　②信道利用低。

（2）分组交换：

分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点：

　　优点：

　　①加速了数据在网络中的传输。

　　②简化了存储管理。

　　③减少了出错机率和重发数据量。

　　④由于分组短小，更适用于采用优先级策略。

　　缺点：

　　①存在存储转发时延。

　　②降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。

　　③可能出现失序、丢失或重复分组。

1-07、计算机网络可从哪几个方面进行分类？

答：

计算机网络可以从不同的角度进行分类：

（1）根据网络的交换功能分为电路交换、报文交换、分组交换和混合交换；

（2）根据网络的拓扑结构可以分为星型网、树型网、总线网、环型网、网状网等；

　　（3）根据网络的通信性能可以分为资源共享计算机网络、分布式计算机网络和远程通信网络；

　　（4）根据网络的覆盖范围与规模可分为局域网、城域网和广域网；

　　（5）根据网络的使用范围分为公用网和专用网。

1-10、试在下列条件下比较电路交换和分组交换。

要传送的报文共x（bit），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为C（bit/s）。

在电路交换时电路的建立时间为s（s）。

在分组交换时分组长度为p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不计。

问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？

答：

对电路交换，当t=s时，链路建立；

当t=s+x/C，发送完最后一bit；

当t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。

对分组交换，当t=x/C，发送完最后一bit；

为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，

每次转发的时间为p/C，

所以总的延迟=x/C+（k-1）p/C+kd

所以当分组交换的时延小于电路交换

x/C+（k-1）p/C+kd＜s+x/C+kd时，

（k-1）p/C＜s

1-20、传播距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/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107bit，数据发送速率为100kbit/s。

（2）数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s。

答

（1）：

发送延迟=107/（100×1000）=100s

传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms

（2）：

发送延迟=103/（109）=10-6s=1us

传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms

1-22.长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，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18字节。

试求数据的传输效率。

若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？

答：

数据长度为100字节时

传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3%

数据长度为1000字节时，

传输效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5%

信道复用技术（频分复用、（统计）时分复用、波分复用和码分复用）

2－04、物理层的接口有哪些方面的特性？

各包含什么内容？

答：

（1）机械特牲说明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。

（2）电气特性说明在接口电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围。

即什么样的电压表示1或0。

（3）功能特性说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

（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。

2－07常见的传输媒体有哪几种？

各有何特点？

答：

（1）双绞线：

●抗电磁干扰●模拟传输和数字传输都可以使用双绞线

（2）同轴电缆：

同轴电缆具有很好的抗干扰特性

（3）光纤：

●传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济；●抗雷电和电磁干扰性能好；●无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据；●体积小，重量轻。

（4）电磁波：

●微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大；●微波传输质量较高；●微波接力通信的可靠性较高；●微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较，建设投资少，见效快。

当然，微波接力通信也存在如下的一些缺点：

●相邻站之间必须直视，不能有障碍物。

●微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；●与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差；●对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。

2－99传播时延、发送时延和重发时延各自的物理意义是什么？

答：

传播时延是指电磁波在信道中传输所需要的时间。

它取决于电磁波在信道上的传输速率以及所传播的距离。

发送时延是发送数据所需要的时间。

它取决于数据块的长度和数据在信道上的发送速率。

重发时延是因为数据在传输中出了差错就要重新传送，因而增加了总的数据传输时间。

3－01数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？

“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在？

答：

（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输。

因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。

（2）“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了。

但是，数据传输并不可靠。

在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”。

此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输。

当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。

3-07在停止等待协议中，确认帧是否需要序号？

请说明理由。

答：

在一般情况下，确认帧不需要序号。

但如果超时时间设置短了一些，则可能会出现问题，即有时发送方会分不清对哪一帧的确认。

3-11在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit。

再设发送窗口为6而接收窗口为3。

试找出一种情况，使得在此此情况下协议不能正确工作。

答：

设想在发送窗口内的序号为0，1，2，3，4，5，而接收窗口等待后面的6，7，0。

接收端若收到0号帧，则无法判断是新帧还是重传的（当确认帧丢失）。

发送端：

01234567012345670

接收端：

01234567012345670

3-12在连续ARQ协议中，设编号用3bit，而发送窗口为8。

试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正确工作。

答：

设想在发送窗口内的序号为0，1，2，3，4，5，6，7。

而接收窗口等待后面的0。

接收端若收到0号帧，则无法判断是新帧还是重传的（当确认帧丢失）。

发送端：

01234567012345670

接收端：

01234567012345670

3-13、在什么条件下，选择重传ARQ协议和连续ARQ协议在效果上完全一致？

答：

当选择重传ARQ协议WR=1时，或当连续ARQ协议传输无差错时。

3－19、PPP协议的特点是什么？

它适用在什么情况下？

答PPP协议是点对点线路中的数据链路层协议；它由三部分组成：

一个将IP数据报封装到串行链路的方法，一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP，一套网络控制协议；PPP是面向字节的，处理差错检测，支持多种协议；PPP不使用序号和确认机制，因此不提供可靠传输的服务。

它适用在点到点线路的传输中。

3－23、

经过比特填充后：

01101111101111100

去掉填充的比特：

00011101111111111110

3-99数据链路层包括哪些功能？

答：

链路管理；帧同步；流量控制；差错控制；将数据和控制信息分开；透明传输；寻址

4-01、

局域网的主要特点：

网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

●覆盖范围小,房间、建筑物、园区范围,距离≤数km

●高传输速率,1Mbps～1000Mbps

●低误码率,10-8～10-10

●采用总线、星形、环形拓扑

●一般仅包含OSI参考模型的低二层功能

●协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充

广播通信方式的特点决定了只能适用于局域网络，而不能适用于广域网。

4-02、

字节

6

6

2

4

目的地址

源地址

长度/类型

FCS

MAC层

数据

MAC子层

802.3

MAC帧

以太网V2

MAC帧

目的地址

源地址

类型

数据

FCS

6

6

2

4

字节

46~1500

43~1497

1

1

1

DSAP

SSAP

控制

4-06、试说明10BASE5，10BASE2，10BASE-T，和10BROAD36所代表的意思。

答：

10BASE5：

“10”表示数据率为10Mbit/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“5”表示每一段电缆的最大长度是500m。

10BASE2：

“10”表示数据率为10Mbit/s，“BASE”表示电缆上的信号是基

带信号，“2”表示每一段电缆的最大长度是185m。

10BASE-T：

“10”表示数据率为10Mbit/s，“BASE”表示电缆上的信号是

基带信号，“T”表示使用双绞线作为传输媒体。

10BROAD36：

“10”表示数据率为10Mbit/s，“BROAD”表示电缆上的信

号是宽带信号，“36”表示网络的最大跨度是3600m。

4-07、10Mbit/s以太网升级到100Mbit/s和1Gbit/s甚至10Gbit/s时，需要解决哪些技术问题？

在帧的长度方面需要有什么改变？

为什么？

传输媒体应当有什么改变？

答：

欲保持10M，100M，1G的MAC协议兼容，要求最小帧长的发送时间大于最长的冲突检测时间，因而千兆以太网采用载波扩充方法。

而且为了避免由此带来的额外开销过大，当连续发送多个短帧时采用帧突发技术。

而100M以太网采用的则是保持帧长不变但将最大电缆长度减小到100m。

其它技术改进：

（1）采用专用的交换集线器，缩小冲突域

（2）发送、接收、冲突检测传输线路独立，降低对媒体带宽要求（3）为使用光纤、双绞线媒体，采用新的信号编码技术

4-08、有10个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。

（1）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网集线器；

（2）10站点连接到一个100Mbit/s以太网集线器；

（3）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网交换机。

答：

（1）10个站共享10Mbit/s；

（2）10个站共享100Mbit/s；

（3）每一个站独占10Mbit/s。

4-11、假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gbit/s。

设信号在网络上的传播速率为200000km/s。

求能够使用此协议的最短帧长。

答：

对于1km电缆，单程端到端传播时延为：

τ=1÷200000=5×10-6s=5μs，

端到端往返时延为：

2τ=10μs

为了能按照CSMA/CD工作，最小帧的发送时延不能小于10μs，以1Gb/s速率工作，10μs可发送的比特数等于：

10×10-6×1×109=10000bit=1250字节。

4-18以太网交换机有何特点？

它和集线器有和区别？

答：

特点：

以太网交换机实质就是一个多端口的的网桥，它工作在数据链路层上。

每一个端口都直接与一个主机或一个集线器相连，并且是全双工工作。

它能同时连通多对端口，使每一对通信能进行无碰撞地传输数据。

在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽。

区别：

以太网交换机工作在数据链路层，依据MAC地址和交换机端口的绑定信息实现数据转发。

而集线器工作在物理层，仅实现物理信号的整形、放大和发送。

4-19、网桥的工作原理和特点是什么？

网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？

答：

网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。

每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。

若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。

若该帧出现差错，则丢弃此帧。

网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。

但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。

网桥与转发器不同，

（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；

（2）网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；（3）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法；（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。

以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2-4个端口；它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。

所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。

网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。

以太网交换机采用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。

4-20、用以太网计算机怎样组成虚拟局域网？

答：

以太网交换机支持存储转发方式，而有些交换机还支持直通方式。

但要应当注意的是：

用以太网交换机互连的网络只是隔离了网段（减少了冲突域），但同一台交换机的各个网段仍属于同一个广播域。

因此，在需要时，应采用具VLAN能力的交换机划分虚拟网，以减少广播域（802.1q协议）。

4-23、现有5个站分别连接在三个局域网上，并且用两个网桥连接起来（下图）。

每一个网桥的两个端口号都标明在图上。

在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。

以后有以下各站向其他的站发送了数据帧，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。

试将有关数据填入下表中。

答：

发送的帧

网桥1的转发表

网桥2的转发表

网桥1的处理的

（转发?

丢弃?

登记?

）

网桥2的处理的

（转发?

丢弃?

登记?

）

站地址

端口

站地址

端口

H1 →H5

MAC1

1

MAC1

1

转发，写入转发表

转发，写入转发表

H3→H2

MAC3

2

MAC3

1

转发，写入转发表

转发，写入转发表

H4→H3

MAC4

2

MAC4

2

写入转发表，丢弃不转发

转发，写入转发表

H2→H1

MAC2

1

写入转发表，丢弃不转发

接收不到这个帧

4-24无线局域网的MAC协议有哪些特点？

为什么无线局域网中不能使用CSMA/CD而必须使用CSMA/CA协议？

结合隐蔽站问题和暴露站问题说明RTS帧和CTS帧的作用。

答无线局域网MAC协议提供了一个名为分布式协调功能（DCF）的分布式接入控制机制以及工作于其上的一个可选的集中式控制，该集中式控制算法称为点协调功能（PCF）。

DCF采用争用算法为所有通信量提供接入；PCF提供无争用的服务，并利用了DCF特性来保证它的用户可靠接入。

PCF采用类似轮询的方法将发送权轮流交给各站，从而避免了冲突的产生，对于分组语音这样对于时间敏感的业务，就应提供PCF服务。

由于无线信道信号强度随传播距离动态变化范围很大，不能根据信号强度来判断是否发生冲突，因此不适用有线局域网的的冲突检测协议CSMA/CD。

802.11采用了CSMA/CA技术，CA表示冲突避免。

这种协议实际上是在发送数据帧前需对信道进行预约。

这种CSMA/CA协议通过RTS（请求发送）帧和CTS（允许发送）帧来实现。

源站在发送数据前，先向目的站发送一个称为RTS的短帧，目的站收到RTS后向源站响应一个CTS短帧，发送站收到CTS后就可向目的站发送数据帧。

6-03作为中间系统，转发器、网桥、路由器和网关都有何区别？

答：

1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。

转发器是物理层的中继系统。

网桥是数据链路层的中继系统。

路由器是网络层的中继系统。

在网络层以上的中继系统为网关。

2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。

路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。

一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。

6-04试简单说明下面协议的作用：

IP，ARP，RARP和ICMP。

答：

IP:

网际协议，它是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一，IP使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。

ARP:

地址转换协议，将IP地址转换成物理地址

RARP:

反向地址转换协议，将物理地址转换成IP地址

ICMP:

Internet控制消息协议，减少分组的丢失。

6-05．IP地址分为几类？

各如何表示？

IP地址的主要的特点是什么？

0

Net-id

Host-id

答：

IP地址共分5类，分类情况如下所示：

A类

10

Net-id

Host-id

B类

1110

组播地址

110

Net-id

Host-id

C类

D类

11110

保留为今后使用

E类

IP地址是32位地址，其中分为net-id（网络号），和host-id（主机号）。

特点如下：

1．IP地址不能反映任何有关主机位置的物理信息；

2．一个主机同时连接在多个网络上时，该主机就必须有多个IP地址；

3．由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络；

4．所有分配到网络号（net-id）的网络都是平等的；

5．IP地址可用来指明一个网络的地址。

注：

要求根据IP地址第一个字节的数值，能够判断IP地址的类型。

参考11题。

6-06．试根据ip地址的规定，计算出表中的各项数据

网络类别

最大网络数

第一个可用的网络号

最后一个可用的网络号

每个网络中的最大主机数

A

126

1

126

16777214

B

16384

128.0

191.255

65534

C

2097152

192.0.0

223.255.255

254

解：

1）A类网中，网络号占七个bit,则允许用的网络数为2的7次方，为128，但是要除去0和127的情况，所以能用的最大网络数是126，第一个网络号是1，最后一个网络号是126。

主机号占24个bit,则允许用的最大主机数为2的24次方，为16777216，但是也要除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是16777214。

2）B类网中，网络号占14个bit，则能用的最大网络数为2的14次方，为16384，第一个网络号是128.0，因为127要用作本地软件回送测试，所以从128开始，其点后的还可以容纳2的8次方为256，所以以128为开

始的网络号为128.0~~128.255，共256个，以此类推，第16384个网络号的计

算方法是：

16384/256=64128+64=192，则可推算出为191.255。

主机号占16

个bit,则允许用的最大主机数为2的16次方，为65536，但是也要除去全0

和全1的情况，所以能用的最大主机数是65534。

3）C类网中，网络号占21个bit,则能用的网络数为2的21次方，为2097152，第一个网络号是192.0.0，各个点后的数占一个字节，所以以192为开始的网络号为192.0.0~~192.255.255，共256*256=65536，以此类推，第2097152个网络号的计算方法是：

2097152/65536=32192+32=224，则可推算出为223.255.255。

主机号占8个bit,则允许用的最大主机数为2的8次方，为256，但是也要除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是254。

6-07试说明IP地址与物理地址的区别。

为什么要使用这两种不同的地址？

答

如上图所示，IP地址在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。

在网络层以上使用的是IP地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。

在IP层抽象的互连网上，我们看到的只是IP数据报，路由器根据目的站的IP地址进行选路。

在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是MAC帧，IP数据报被封装在MAC帧里面。

MAC帧在不同的网络上传送时，其MAC帧的首部是不同的。

这种变化，在上面的IP层上是看不到的。

每个路由器都有IP地址和硬件地址。

使用IP地址与硬件地址，尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的细节，并使我们能够使用统一的、抽象的IP地址进行通信。

6-09

（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

（2）一网络的现在掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？

（3）一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16bit和8bit的1，问这两个网络的子网掩码有何不同？

（4）在因特网上的一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。

试问在其中每一个子网上的主机数是多少？

（5）一A类网络的子网掩码为255.255.0.255，它是否为一个有效的子网掩码？

（6）C类网络使用子网掩码有无实际意义？

为什么？

答：

（1）可以代表C类地址对应的子网掩码默认值；也能表示A类和B类地址的掩码,前24位决定网络号和子网号，后8位决定主机号.（用24bit表示网络部分地址，包括网络号和子网号）

（2）255.255.255.248化成二进制序列为：

11111111111111111111111111111000，根据掩码的定义，后三位是主机号，一共可以表示8个主机号，除掉全0和全1的两个，