计算机网络第4版习题答案简化版.docx

计算机网络第4版习题答案简化版.docx

《计算机网络第4版习题答案简化版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络第4版习题答案简化版.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计算机网络第4版习题答案简化版

ANDREWS.TANENBAUM

COMPUTERNETWORKS

FOURTHEDITION

习题答案

韶关学院信息工程学院骆耀祖

第1章概述

1.假设你已经将你的狗训练成可以携带一箱3盒8mm磁带，每盒磁带的容量是7GB字节，狗的速度是18km/h，在什么距离范围内，狗的数据传输速度会超过一条数据速率位150Mbps的传输线？

答：

狗能携带21千兆字节或者168千兆位的数据。

18公里/小时的速度等于0.005公里/秒，走过x公里的时间为x/0.005=200x秒，产生的数据传输速度为168/200xGbps或者840/xMbps。

因此，与通信线路相比较，若x<5.6公里，狗有更高的速度。

2.使用局域网模型可以容易地增加节点。

如果局域网只是一条长的电缆，且不会因个别的失效而崩溃（例如采用镜像服务器）的情况下，使用局域网模型会更便宜。

使用局域网可提供更多的计算能力和更好交互式接口。

3.答：

横贯大陆的光纤连接可以有很多千兆位/秒带宽，但是由于光速度传送要越过数千公里，时延将也高。

相反，使用56kbps调制解调器呼叫在同一大楼内的计算机则有低带宽和较低的时延。

4.声音的传输需要相应的固定时间，因此网络时隙数量是很重要的。

传输时间可以用标准偏差方式表示。

实际上，短延迟但是大变化性比更长的延迟和低变化性更糟。

5.答：

不，传送.速度为200,000公里/秒或200米/微秒。

信号在10微秒中传送了2千米，每个交换机相当于增加额外的2公里电缆。

如果客户和服务器之间的距离为5000公里，平均通过50个交换机给那些总道路只增加100公里，只是2%。

因此，交换延迟不是这些情形中的主要因素。

6.答：

由于请求和应答都必须通过卫星，因此传输总路径长度为160,000千米。

在空气和真空中的光速为300，000公里/秒，因此最佳的传播延迟为160,000/300，000秒，约533msec。

7.显而易见，在这里没有正确的独立的答案。

但下列问题好像相关：

目前的系统有它的很多惯性（检测和平衡）。

当新的团体掌握权力的时候，这惯性可保持法律、经济和社会制度的稳定。

此外，很多人对社会问题没有真的知道事情的真相，但却具有很强烈的、引起争论的意见。

将不允许讲道理的观点写进法律也许不合适。

还必须考虑某些专业组织有影响的宣传活动。

另一主要问题是安全。

黑客可能侵入系统和伪造结果。

8.答：

将路由器称为A，B，C，D和E.：

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

每条线路有4种可能性（3种速度或者不是线路），这样，拓扑的总数为410=1,048,576。

检查每个拓扑需要100ms，全部检查总共需要104,857.6秒，或者稍微超过29个小时。

9.答：

这意味着，从路由器到路由器的路径长度相当于路由器到根的两倍。

若在树中，根深度为1，深度为n，从根到第n层需要n-1跳，在该层的路由器为0.50。

从根到n-1层的路径有router的0.25和n--2跳步。

因此，路径长度l为：

或

Thisexpressionreducestol＝n－2，这意味着，router-router路径为2n-4。

10.区分n-2事件。

事件1到n由主机成功地、没有冲突地使用这条信道的事件组成。

这些可能性的事件的概率为p（1－p）n-1。

事件n+1是一个空闲的信道，其概率为（1-p）n。

事件n+2是一个冲突。

由于事件n+2互斥，它们可能发生的事件必须统一合计。

冲突的可能性等于那些小部分的槽的浪费，只是

11.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。

12.答：

不.，在ISO协议模型中，物理通讯只在最低的层里进行，不在每个层里。

13.无连接通信和面向连接通信的最主要区别是什么？

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。

14.答：

不相同。

在报文流中，网络保持对报文边界的跟踪；而在字节流中，网络不做这样的跟踪。

例如，一个进程向一条连接写了1024字节，稍后又写了另外1024字节。

那么接收方共读了2048字节。

对于报文流，接受方将得到两个报文。

每个报文1024字节。

而对于字节流，报文边界不被识别。

接收方把全部的2048个字节当作一个整体，在此已经体现不出原先有两个报文的事实。

15.答：

协商就是要让双方就在通信期间将使用的某些参数或数值达成一致。

最大分组长度就是一个例子。

16.服务是由k层向k＋1层提供的。

服务必须由下层k提供，即，对层k的服务是由k-1层提供的。

17.Theprobability,Pk,ofaframerequiringexactlyktransmissionsistheprobabilityofthefirstk-1attemptsfailing,pk-1,timestheprobabilityofthek-thtransmissionsucceeding,（1-p）.Themeannumberoftransmissionisthen

just

18.OSI的哪一层分别处理以下问题？

答：

把传输的比特流划分为帧——数据链路层

决定使用哪条路径通过子网——网络层.

19.答：

帧封装包。

当一个包到达数据链路层时，整个数据包，包括包头、数据及全部内容，都用作帧的数据区。

或者说，将整个包放进一个信封（帧）里面，（如果能装入的话）。

20.一个有n层协议的系统，应用层生成长度为m字节的报文，在每层都加上h字节报头，那么网络带宽中有多大百分比是在传输各层报头？

hn/（hn+m）*100%

[注意：

题中已说明每层都要附加报头，不要考虑实际的OSI或者TCP/IP协议]

21.试将TCP/IP与ISO/OSI七层模型相比较。

答：

相似点：

都是独立的协议栈的概念；层的功能也大体相似。

不同点：

OSI更好的区分了服务、接口和协议的概念，因此比TCP/IP具有更好的隐藏性，能够比较容易的进行替换；OSI是先有的模型的概念，然后再进行协议的实现，而TCP/IP是先有协议，然后建立描述该协议的模型；层次数量有差别；TCP/IP没有会话层和表示层，OSI不支持网络互连。

OSI在网络层支持无连接和面向连接的通信，而在传输层仅有面向连接的通信，而TCP/IP在网络层仅有一种通信模式（无连接），但在传输层支持两种模式。

22.TCP与UDP之间最主要的区别是什么。

答：

TCP是面向连接的，而UDP是一种数据报服务。

23.如果3枚炸弹炸毁与右上角那2个节点连接的3个节点，可将那2个节点与其余的节点拆开。

系统能经得住任何两个节点的损失。

25.如果网络容易丢失分组，那么对每一个分组逐一进行确认较好，此时仅重传丢失的分组。

而在另一方面，如果网络高度可靠，那么在不发差错的情况下，仅在整个文件传送的结尾发送一次确认，从而减少了确认的次数，节省了带宽；不过，即使有单个分组丢失，也需要重传整个文件。

31.优点1：

如果每个人都使用标准，那么每个人都可以与其他任何人交流；优点2：

广泛使用标准将导致规模经济，比如生产大规模集成电路芯片。

缺点1：

为了取得标准化所需要的政治妥协经常会导致差的标准；缺点2：

一旦标准被广泛采用了，要对它再做改变就会非常困难，即使发现了新的更好的技术或方法，也难以替换。

32.具有国际标准的系统的例子包括CD播放器和CD盘片，随声听和录音磁带，照相机和35mm胶卷等。

缺乏国际标准的领域包括合适录像机和录像带（美国是NTSCVHS，欧洲是PAL），手提电话，电灯和灯泡（不同的国家使用不同的电压），影印机和纸（美国为8.5*11英寸，其他地方为A4）等。

第2章物理层

1.

答；本题是求周期性函数的傅立叶系数。

而题面中所给出的为信号在一个周期内的解析式。

即；

2.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。

3.答：

采样频率12MHz，每次采样2bit，总的数据率为24Mbps。

4.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*3log22=6kbps。

所以可以取得的最大数据传输速率为6kbps。

5.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。

6.答：

无源星没有电子器件，来自一条光纤的光照亮若干其他光纤。

有源中继器把光信号转换成电信号以作进一步的处理。

7.答：

因此，在0.1

的频段中可以有30THz。

8.现在要在光纤上发送一个计算机屏幕图象序列。

屏幕大小为480x640象素，每个象素24位，每秒60幅屏幕图象。

问需要多大的带宽？

假定每赫兹调制一个比特，那么对于中心波长为1.30μm的波段，这个带宽所对应的波长范围有多大？

答：

数据速率为480×640×24×60bps，即442Mbps。

需要442Mbps的带宽，对应的波长范围是

。

9.奈魁斯特定理适用于光纤吗？

还是仅适用于铜线？

答：

奈奎斯特定理是一个数学性质，不涉及技术处理。

该定理说，如果你有一个函数，它的傅立叶频谱不包含高于f的正弦和余弦，那么以2f的频率采样该函数，那么你就可以获取该函数所包含的全部信息。

因此奈奎斯特定理适用于所有介质。

10.答：

3个波段的频率范围大约相等，根据公式

小的波段⊿

也小，才能保持⊿f大约相等。

顺便指出，3个带宽大致相同的事实是所使用的硅的种类的一个碰巧的特性反映。

11.答：

12.答：

1GHz微波的波长是30cm。

如果一个波比另一个波多行进15cm，那么它们到达时将180异相。

显然，答案与链路长度是50km的事实无关。

18.答：

每部电话每小时做0.5次通话，每次通话6分钟。

因此一部电话每小时占用一条电路3分钟，60/3=20，即20部电话可共享一条线路。

由于只有10%的呼叫是长途，所以200部电话占用一条完全时间的长途线路。

局间干线复用了1000000/4000=250条线路，每条线路支持200部电话，因此，一个端局可以支持的电话部数为200*250=50000。

19.答：

双绞线的每一条导线的截面积是

，每根双绞线的两条导线在10km长的情况下体积是

，即约为15708cm3。

由于铜的密度等于9.0g/cm3，每个本地回路的质量约为141kg。

这样，电话公司拥有的本地回路的总质量等于141×1000×104=1.41×109kg，由于每千克铜的价格是3美元，所以总的价值等于4.2×109美元。

21.通常在物理层对于在线路上发送的比特不采取任何差错纠正措施。

在每个调制解调器中都包括一个CPU使得有可能在第一层中包含错误纠正码，从而大大减少第二层所看到的错误率。

由调制解调器做的错误处理可以对第二层完全透明。

现在许多调制解调器都有内建的错误处理功能。

22.每个波特有4个合法值，因此比特率是波特率的两倍。

对应于1200波特，数据速率是2400bps。

23.相位总是0，但使用两个振幅，因此这是直接的幅度调制。

29.答：

125

的采样时间对应于每秒8000次采样。

一个典型的电话通道为4kHz。

根据奈奎斯特定理，为获取一个4kHz的通道中的全部信息需要每秒8000次的采样频率。

（Actuallythenominalbandwidthissomewhatless,butthecutoffisnotsharp.）

30.每一帧中，端点用户使用193位中的168（7*24）位，开销占25（=193-168）位，因此开销比例等于25/193=13%。

31.答：

比较使用如下方案的无噪声4kHz信道的最大数据传输率:

（a）每次采样2比特的模拟编码——16kbps

（b）T1PCM系统——56kbps

Inbothcases8000samples/secarepossible.Withdibitencoding,twobitsaresentpersample.WithT1,7bitsaresentperperiod.Therespectivedataratesare16kbpsand56kbps.

32.答：

10个帧。

在数字通道上某些随机比特是0101010101模式的概率是1/1024。

察看10个帧，若每一帧中的第一位形成比特串010*******，则判断同步成功，而误判的概率为1/1024，小于0.001。

33.答：

有。

编码器接受任意的模拟信号，并从它产生数字信号。

而解调器仅仅接受调制了的正弦（或余弦）波，产生数字信号。

34.一个信号在4kHz的无噪声信道上以数字方式进行传输，每125

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．差分脉码调制（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。

35.答：

在波的1/4周期内信号必须从0上升到A。

为了能够跟踪信号，在T/4的时间内（假定波的周期是T）必须采样8次，即每一个全波采样32次，采样的时间间隔是1/x，因此波的全周期必须足够的长，使得能包含32次采样，即T>32/x，或fmax=x/32。

36.答：

10-9的漂移意味着109秒中的1秒，或1秒中的10-9秒。

对于OC-1速率，即51.840Mbps，取近似值50Mbps，大约一位持续20ns。

这就说明每隔20秒，时钟就要偏离1位。

这就说明，时钟必须每隔10秒或更频繁地进行同步，才能保持不会偏离太大。

37.答：

基本的SONET帧是每125

产生810字节。

由于SONET是同步的，因此不论是否有数据，帧都被发送出去。

每秒8000帧与数字电话系统中使用的PCM信道的采样频率完全一样。

810字节的SONET帧通常用90列乘以9行的矩形来描述，每秒传送51.84Mbps，即8×810×8000＝51840000bps。

这就是基本的SONET信道，它被称作同步传输信号STS-1，所有的SONET干线都是由多条STS-1构成。

每一帧的前3列被留作系统管理信息使用，前3行包含段开销，后6行包含线路开销。

剩下的87列包含87×9×8×8000＝50112000bps。

被称作同步载荷信封的数据可以在任何位置开始。

线路开销的第一行包含指向第一字节的指针。

同步载荷信封（SPE）的第一列是通路开销。

通路开销不是严格的SONET结构，它在嵌入在载荷信封中。

通路开销端到端的流过网络，因此把它与端到端的运载用户信息的SPE相关联是有意义的。

然而，它确实从可提供给端点用户的50.112Mbps中又减去1×9×8×8000＝576000bps，即0.576Mbps，使之变成49.536Mbps。

OC-3相当于3个OC-1复用在一起，因此其用户数据传输速率是49.546×3＝148.608Mbps。

40.答：

当一条线路（例如OC-3）没有被多路复用，而仅从一个源输入数据时，字母c（表示conactenation，即串联）被加到名字标识的后面，因此，OC-3表示由3条单独的OC-1线路复用成155.52Mbps，而OC-3c表示来自单个源的155.52Mbps的数据流。

OC-3c流中所包含的3个OC-1流按列交织编排，首先是流1的第1列，流2的第1列，流3的第1列，随后是流1的第2列，流2的第2列，⋯⋯以此类推，最后形成270列宽9行高的帧。

OC-3c流中的用户实际数据传输速率比OC-3流的速率略高（149.760Mbps和148.608Mbps），因为通路开销仅在SPE中出现一次，而不是当使用3条单独OC-1流时出现的3次。

换句话说，OC-3c中270列中的260列可用于用户数据，而在OC-3中仅能使用258列。

更高层次的串联帧（如OC-12c）也存在。

OC-12c帧有12*90=1080列和9行。

其中段开销和线路开销占12*3=36列，这样同步载荷信封就有1080-36=1044列。

SPE中仅1列用于通路开销，结果就是1043列用于用户数据。

由于每列9个字节，因此一个OC-12c帧中用户数据比特数是8×9×1043＝75096。

每秒8000帧，得到用户数据速率75096×8000=600768000bps，即600.768Mbps。

所以，在一条OC-12c连接中可提供的用户带宽是600.768Mbps。

41.答：

Thethreenetworkshavethefollowingproperties:

星型：

最好为2，最差为2，平均为2；

环型：

最好为1，最差为n/2，平均为n/4

如果考虑n为奇偶数，

则n为奇数时，最坏为（n-1）/2，平均为（n+1）/4

n为偶数时，最坏为n/2，平均为n2/4（n-1）

全连接：

最好为1，最差为1，平均为1。

42.对于电路交换，t=s时电路建立起来；t＝s++x/d时报文的最后一位发送完毕；t==s++x/b+kd时报文到达目的地。

而对于分组交换，最后一位在t=x/b时发送完毕。

为到达最终目的地，最后一个分组必须被中间的路由器重发k-1次，每次重发花时间p/b，所以总的延迟为

为了使分组交换比电路交换快，必须：

所以：

43.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。

54.答：

可以，每部电话都能够有自己到达端局的线路，但每路光纤都可以连接许多部电话。

忽略语音压缩，一部数字PCM电话需要64kbps的带宽。

如果以64kbps为单元来分割10Gbps，我们得到每路光缆串行156250家。

现今的有线电视系统每根电缆串行数百家。

55.答：

它既像TDM，也像FDM。

100个频道中的每一个都分配有自己的频带（FDM），在每个频道上又都有两个逻辑流通过TDM交织播放（节目和广告交替使用频道）。

第3章数据链路层

1.答：

由于每一帧有0.8的概率正确到达，整个信息正确到达的概率为p=0.810=0.107。

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，三次成功的概率为（1-p）2p，i次成功的概率为（1-p）i-1p，因此平均的发送次数等于：

6.答：

可能。

假定原来的正文包含位序列01111110作为数据。

位填充之后，这个序列将变成01111010。

如果由于传输错误第二个0丢失了，收到的位串又变成01111110，被接收方看成是帧尾。

然后接收方在该串的前面寻找检验和，并对它进行验证。

如果检验和是16位，那么被错误的看成是检验和的16位的内容碰巧经验证后仍然正确的概率是1/216。

如果这种概率的条件成立了，就会导致不正确的帧被接收。

显然，检验和段越长，传输错误不被发现的概率会越低，但该概率永远不等于零。

7.答：

如果传播延迟很长，例如在探测火星或金星的情况下，需要采用前向纠错的方法。

还有在某些军事环境中，接收方不想暴露自己的地理位置，所以不宜发送反馈信号。

如果错误率足够的低，纠错码的冗余位串不是很长，又能够纠正所有的错误，前向纠错协议也可能是比较合理和简单的。

12.答：

单个错误将引起水平和垂直奇偶检查都出错。

两个错误，无论是否同行或者同列，也容易被检测到。

对于有三位错误的情况，就有可能无法检测了。

forexample,ifsomebitisinvertedalongwithitsrowandcolumnparitybits.Eventhecornerbitwillnotcatchthis.

13.答：

用n行k列的矩阵来描述错误图案，在该矩阵中，正确的位用0表示，不正确的位用1表示。

由于总共有4位传输错误，每个可能的错误矩阵中都恰有4个1。

则错误矩阵的个数总共有Cnk4个。

而在错误矩阵中，当4个1正好构成一个矩形的4个顶点的时候，这样的错误是检测不出来的。

则检测不出来的错误矩阵的个数为C2n×C2k

所以，错误不能检测的概率是：

即；

14.答：

如所列的除式，所得的余数为x2+x+1。

.

16.答：

CRC是在发送期间进行计算的。

一旦把最后一位数据送上外出线路，就立即把CRC编码附加在输出流的后面发出。

如果把CRC放在帧的头部，那么就要在发送之前把整个帧先检查一遍来计算CRC。

这样每个字节都要处理两遍，第一遍是为了计算检验码，第二遍是为了发送。

把CRC放在尾部就可以把处理时间减半。

17.答：

当发送一帧的时间等于信道的传播延迟的2倍时，信道的利用率为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%。

而在帧长满足发送时间大于延迟的两倍时，效率将会高于50%。

现在发送速率为4Mb/s，发送一位需要0.25

。

只有在帧长不小于160kb时