计算机网络课后作业以及答案中英文对照.docx

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计算机网络课后作业以及答案中英文对照

Chapter1

1-11.Whataretworeasonsforusinglayeredprotocols?

（请说出使用分层协议的两个理由）

答：

通过协议分层可以把设计问题划分成较小的易于处理的片段。

分层意味着某一层的协议的改变不会影响高层或低层的协议。

1-13.Whatistheprincipaldifferencebetweenconnectionlesscommunicationandconnection-orientedcommunication?

（在无连接通信和面向连接的通信两者之间，最主要的区别是什么？

）

答：

主要的区别有两条。

其一：

面向连接通信分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。

只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。

接着，当数据传输完毕，必须释放连接。

而无连接通信没有这么多阶段，它直接进行数据传输。

其二：

面向连接的通信具有数据的保序性，而无连接的通信不能保证接收数据的顺序与发送数据的顺序一致。

1-20.Asystemhasann-layerprotocolhierarchy.ApplicationsgeneratemessagesoflengthMbytes.Ateachofthelayers,anh-byteheaderisadded.Whatfractionofthenetworkbandwidthisfilledwithheaders?

（一个系统有n层协议的层次结构。

应用程序产生的消息的长度为M字节。

在每一层上需要加上一个h字节的头。

请问，这些头需要占用多少比例的网络带宽）

答：

hn/（hn+m）*100%

1-28.Animageis1024x768pixelswith3bytes/pixel.Assumetheimageisuncompressed.Howlongdoesittaketotransmititovera56-kbpsmodemchannel?

Overa1-Mbpscablemodem?

Overa10-MbpsEthernet?

Over100-MbpsEthernet?

（一幅图像的分辨率为1024x768像素，每个像素用3字节来表示。

假设该图像没有被压缩。

请问，通过56kbps的调制解调器信道来传输这幅图像需要多长时间？

通过1Mbps的电缆调制解调器呢？

通过10Mbps的以太网呢？

通过100Mbps的以太网呢?

）

答：

Theimageis1024*768*3bytesor2359296bytes.Thisis18874368bit.At56,000bits/sec,ittakesabout337.042sec.At1,000,000bits/sec,ittakesabout18.874sec.At10,000,000bits/sec,ittakesabout1.887sec.At100,000,000bits/sec,ittakesabout0.189sec.

Chapter2

2-2.Anoiseless4-kHzchannelissampledevery1msec.Whatisthemaximumdatarate?

（一条无噪声4kHz信道按照每1ms一次进行采样，请问最大数据传输率是多少？

）

答：

无噪声信道最大数据传输率公式：

最大数据传输率=2Hlog2Vb/s。

因此最大数据传输率决定于每次采样所产生的比特数，如果每次采样产生16bits，那么数据传输率可达128kbps；如果每次采样产生1024bits，那么可达8.2Mbps。

注意这是对无噪声信道而言的，实际信道总是有噪声的，其最大数据传输率由香农定律给出。

2-4.Ifabinarysignalissentovera3-kHzchannelwhosesignal-to-noiseratiois20dB,whatisthemaximumachievabledatarate?

（如果在一条3kHz的信道上发送一个二进制信号，该信道的信噪比为20dB，则最大可达到的数据传输率为多少？

）

答：

信噪比为20dB即S/N=100由于log2101≈6.658，由香农定理，该信道的信道容量为3log2（1+100）=19.98kbps。

又根据乃奎斯特定理，发送二进制信号的3kHz信道的最大数据传输速率为

2*3*log22=6kbps。

所以可以取得的最大数据传输速率为6kbps。

2-5.Whatsignal-to-noiseratioisneededtoputaT1carrierona50-kHzline?

（在50kHz的线路上使用1T线路需要多大的信噪比？

）

答：

为发送T1信号，我们需要

所以，在50kHz线路上使用T1载波需要93dB的信噪比。

2-34.Asignalistransmitteddigitallyovera4-kHznoiselesschannelwithonesampleevery125µsec.Howmanybitspersecondareactuallysentforeachoftheseencodingmethods?

（a）CCITT2.048Mbpsstandard.

（b）DPCMwitha4-bitrelativesignalvalue.

（c）Deltamodulation.

（一个信号在4kHz的无噪声信道上以数字方式进行传输，没125us采样一次。

请问，按照以下的编码方法，每秒钟实际发送多少位？

（a）CCITT2.048Mbps标准。

（b）有4位相对信号值的DPCM。

（c）增量调制。

）

答：

a．CCITT2.048Mbps标准用32个8位数据样本组成一个125的基本帧，30个信道用于传信息，2个信道用于传控制信号。

在每一个4kHz信道上发送的数据率就是

8*8000=64kbps。

b．差分脉码调制（DPCM）是一种压缩传输信息量的方法，它发送的不是每一次抽样的二进制编码值，而是两次抽样的差值的二进制编码。

现在相对差值是4位，所以对应每个4kHz信道实际发送的比特速率为4*8000=32bps。

c．增量调制的基本思想是：

当抽样时间间隔st很短时，模拟数据在两次抽样之间的变化很小，可以选择一个合适的量化值作为阶距。

把两次抽样的差别近似为不是增加一个就是减少一个。

这样只需用1bit二进制信息就可以表示一次抽样结果，而不会引入很大误差。

因此，此时对应每个4kHz信道实际发送的数据速率为1*8000=8kHz。

2-43.Supposethatxbitsofuserdataaretobetransmittedoverak-hoppathinapacket-switchednetworkasaseriesofpackets,eachcontaining

pdatabitsandhheaderbits,withx>>p+h.Thebitrateofthelinesisbbpsandthepropagationdelayisnegligible.Whatvalueofpminimizesthetotaldelay?

（假定x位用户数据将以一系列分组形式，在一个分组交换网络中沿着一条共有k跳的路径向前传播，每个分组包含p位数据和h位的头，这里x>>p+h。

线路的传输率为bbps，传播延迟忽略不计。

请问，什么样的p值使总延迟最小？

）

答：

所需要的分组总数是x/p，因此总的数据加上头信息交通量为（p+h）*x/p位。

源端发送这些位需要时间为（p+h）*x/pb

中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为（k-1）*（p+h）/b

因此我们得到的总的延迟为

对该函数求p的导数，得到

令

得到

因为p＞0，所以

故

时能使总的延迟最小。

2-53.ACDMAreceivergetsthefollowingchips:

（-1+1-3+1-1-3+1+1）.AssumingthechipsequencesdefinedinFig.2-45（b）,whichstationstransmitted,andwhichbitsdideachonesend?

（一个CDMA接收器得到了下面的时间片：

（-1+1-3+1-1-3+1+1）。

假设时间片序列如图2.45（b）中所定义，请问哪些移动站传输了数据？

每个站发送了什么位?

）

答：

Justcomputethefournormalizedinnerproducts:

（1+13+113+1+1）d（111+1+11+1+1）/8=1

（1+13+113+1+1）d（11+11+1+1+11）/8=1

（1+13+113+1+1）d（1+11+1+1+111）/8=0

（1+13+113+1+1）d（1+11111+11）/8=1

TheresultisthatAandDsent1bits,Bsenta0bit,andCwassilent.

Chapter3

3-3.Thefollowingdatafragmentoccursinthemiddleofadatastreamforwhichthebyte-stuffingalgorithmdescribedinthetextisused:

ABESCCESCFLAGFLAGD.Whatistheoutputafterstuffing?

（数据片断（ABESCCESCFLAGFLAGD）出现在一个数据流的中间，而成帧方式采用的是本章介绍的字节填充算法，请问经过填充之后的输出时什么？

）

答：

Afterstuffing,wegetABESCESCCESCESCESCFLAGESCFLAGD.

3-15.Abitstream10011101istransmittedusingthestandardCRCmethoddescribedinthetext.Thegeneratorpolynomialisx3+1.Showtheactualbitstringtransmitted.Supposethethirdbitfromtheleftisinvertedduringtransmission.Showthatthiserrorisdetectedatthereceiver'send.

（利用本章中介绍的标准多项式CRC方法来传输位流1001101。

生成器多项式为x3+1。

请给出实际被传输的位串。

假设在传输过程中左边第三位变反了。

请证明，这个错误可以在接收端被检测出来。

）

答：

Theframeis10011101.Thegeneratoris1001.Themessageafterappendingthreezerosis10011101000.Theremainderondividing10011101000by1001is100.So,theactualbitstring

Transmittedis10011101100.Thereceivedbitstreamwithanerrorinthethirdbitfromtheleftis10111101100.Dividingthisby1001producesaremainder100,whichisdifferentfromzero.Thus,thereceiverdetectstheerrorandcanaskforaretransmission.

3-18.A3000-km-longT1trunkisusedtotransmit64-byteframesusingprotocol5.Ifthepropagationspeedis6µsec/km,howmanybitsshouldthesequencenumbersbe?

（一条3000公里长的T1骨干线路被用来传输64字节的帧，两端使用了协议5。

如果传输速度为6us/公里，则序列号应该有多少位？

）

答：

为了有效运行，序列空间（实际上就是发送窗口大小）必须足够的大，以允许发送方在收到第一个确认应答之前可以不断发送。

信号在线路上的传播时间为6×3000=18000us，即18ms。

在T1速率，发送64字节的数据帧需花的时间：

64×8÷（1.536×106）=0.33us。

所以，发送的第一帧从开始发送起，18.33ms后完全到达接收方。

确认应答又花了很少的发送时间（忽略不计）和回程的18ms。

这样，加在一起的时间是36.33ms。

发送方应该有足够大的窗口，从而能够连续发送36.33ms。

36.33/0.33=110也就是说，为充满线路管道，需要至少110帧，因此序列号为7位。

3-22.Inprotocol6,whenadataframearrives,acheckismadetoseeifthesequencenumberdiffersfromtheoneexpectedandno_nakistrue.Ifbothconditionshold,aNAKissent.Otherwise,theauxiliarytimerisstarted.Supposethattheelseclausewereomitted.Wouldthischangeaffecttheprotocol'scorrectness?

（在协议6中，当一个数据帧到达的时候，需要执行一个检查，看它的序列号是否与期望的序列号不同，并且no_nak为真。

如果这两个条件都成立，则发送一个NAK。

否则的话，启用辅助定时器。

假定else子句被省略掉。

这种改变会影响协议的正确性吗？

）

答：

可能导致死锁。

假定有一组帧正确到达，并被接收。

然后，接收方会向前移动窗口。

现在假定所有的确认帧都丢失了，发送方最终会产生超时事件，并且再次发送第一帧，接收方将发送一个NAK。

然后NONAK被置成伪。

假定NAK也丢失了。

那么从这个时候开始，发送方会不断发送已经被接收方接受了的帧。

接收方只是忽略这些帧，但由于NONAK为伪，所以不会再发送NAK，从而产生死锁。

如果设置辅助计数器（实现“else”子句），超时后重发NAK，终究会使双方重新获得同步。

3-31.Consideranerror-free64-kbpssatellitechannelusedtosend512-bytedataframesinonedirection,withveryshortacknowledgementscomingbacktheotherway.Whatisthemaximumthroughputforwindowsizesof1,7,15,and127?

Theearth-satellitepropagationtimeis270msec.

（考虑在一个无错误的64kbps卫星信道上单向发送512字节的数据帧，有一些非常短的确认从另一个方向回来。

对于窗口大小为1、7、15、和27的情形，最大的吞吐量分别是多少？

从地球到卫星的传输时间为270ms。

）

答：

使用卫星信道端到端的传输延迟为270ms，以64kb/s发送，周期等于604ms。

发送一帧的时间为64ms，我们需要604/64=9个帧才能保持通道不空。

对于窗口值1，每604ms发送4096位，吞吐率为4096/0.604=6.8kb/s。

对于窗口值7，每604ms发送4096*7位，吞吐率为4096*7/0.604=47.5kb/s。

对于窗口值超过9（包括15、127），吞吐率达到最大值，即64kb/s。

Chapter4

4-5.AlargepopulationofALOHAusersmanagestogenerate50requests/sec,includingbothoriginalsandretransmissions.Timeisslottedinunitsof40msec.

（a）Whatisthechanceofsuccessonthefirstattempt?

（b）Whatistheprobabilityofexactlykcollisionsandthenasuccess?

（c）Whatistheexpectednumberoftransmissionattemptsneeded?

（一大群ALOHA用户每秒钟产生50个请求，包括原始的请求和重传的请求。

时槽单位是40ms。

（a）首次发送成功的几率是多少？

（b）恰好k次冲突之后成功的概率是多少？

（c）所需要传送次数的期望值是多少？

答：