计算机网络第5版严伟潘爱民课后答案.docx
《计算机网络第5版严伟潘爱民课后答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络第5版严伟潘爱民课后答案.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
计算机网络第5版严伟潘爱民课后答案
1.第一章
1.狗携带的数据7GB*3=21GB
数据传送21GB的时间需要t=21GB/150Mbps=1146.88s
这段时间狗运动的路程s=18km/h*1146.88s=5734.4m
如果够的速度加倍或者磁盘容量，最大距离也会加倍。
如果线路传输速率加倍，则最大距离减半
2.LAN模型有可拓展性，如果LAN只是一条单一线路，虽然成本更低，但如果出现错误，则链路将崩溃。
客户机-服务器提供了更好的计算性能和更好的接口。
3.大陆间的光钎网络，虽然能搭载大量数据，但由于距离遥远，所以延迟比较高
56kbps的调制解调网络带宽较低，延迟也比较低。
4.为提供数字语音流量和视频流量，需要统一的投递时间。
如果针对金融业务流量，稳定性和安全性很重要。
5.交换时间不会成为延迟的主要因素。
信号传输速率为200000000m/s在10us内传输距离为2km，而纽约到加州距离为5000km，
即使有50个交换机，也只增加了100km的距离，整体影响为只有2%。
6.req来回需要2次传输，rep返回也需要2次总共4次
传输距离为40000km*4=160000km。
传输延迟t=160000km/300000000=523ms。
7.
8.有ABACADAEBCBDBECDCEDE10种可能的线路，每个线路有高速线路中速线路低速线路不设置线路4种状态所有有4^10=1048576中可能。
100ms一种线路，需要花费104857.6s。
9.总共n+2个时间，事件1-n表示对应主机成功反问信道，未遇到冲突，该概率为p（1-p）^（n-1），n+1表示空闲信道该概率为（1-p）^n,n+2事件是冲突。
所以冲突概率为1-np（1-p）^（n-1）-（1-p）^n.
10.使用层次性协议，可以将设计问题，分解成各个更小并且更易于管理的小块。
这意味着协议可以更改却不会影响到高层或者低层的协议。
可能出现的缺点是虽然单层网络不便于完成和管理，但层次型网络的性能比单层网络要差。
11.在OSI协议模型中，物理层通信只反生在最底层，不会出现在每一层。
12.报文流和字节流是不同，报文流中，网络会保持信息间的边界，字节流不会。
比如，一个进程先发送1024个字节到某个连接，后又再次发送1024个字节，接收者使用报文流读取2048个字节，会接收到2个报文，每个1024字节。
如果使用字节流，信息的边界不会被识别，接收者会认为2014个字节是一个整体，这样会造成两个不同信息会丢失。
13.协商以为着获得在通信过程两边都允许使用的参数，例如最大包长度等。
14.K层向k+1层提供的服务，k-1层向k层提供的服务。
15.
16.hn/（M+hn）
17.TCP是面向连接的，而UDP是无连接的服务。
18.3
19.6+6*2/3=10亿。
除传统的电脑外，会有其他种类的终端加入到互联网中，未来一人不只一个网络终端。
20.如果网络丢包率较大，使用第一种方案，独立确认每一个包，所以丢失的包可以重传。
另一方面，如果网络稳定性好，使用第二种方案，最后确认整个文件可以节省带宽。
21.移动运营商知道用户的位置意味着用户在哪里睡觉、工作、旅行或者购物都会被知晓，这些信息可能被卖给其他人或者被窃取。
好处是这可以使政府更好的监管城市，另一方面也可以让运营商为用户在正确位置提供帮助，也可以用于防范诈骗，例如有人在不是常驻地区呼叫你时。
22.同轴电缆的光速是200000km/s=200m/s，在10Mbps网络中，0.1us就可以传输1bit。
所以1bit的长度相当于20m。
23.该图像的数据量为1600*1200*3=5760000bytes=46080000bit，使用56kbps大约用822.57s,使用1Mbps约用46.080s,使用10Mbps约4.608s,使用100Mbps约0.461s
24.隐藏节点问题，无线网络中，A和E只在各自邻居节点通信范围。
A与B通信的同时，D也可以与E通信，无线网络中有潜在的并行性，这是区别于以太网的。
25.优点一：
如果每个人都使用该标准，则每个人都可以互相通信。
优点二：
标准的大规模使用，可以节约芯片生产成本。
缺点一：
为了标准化，经常需要为兼容低标准而做出妥协。
缺点二：
当标准被广泛使用时，即使新的技术和方法出现时，也很难替代旧的东西。
26.光碟机和光碟，数字相机和储存卡，ATM和银行卡。
录像机和录像带，手提电话，灯泡和灯座。
27.不会影响
28.不会影响到k-1层，会影响到k+1层
29.请求包和响应包可能在传输过程中丢失，服务器可能要处理几个客户端的请求。
30.小数据报文会浪费包头占用的带宽，固定长度导致无用数据负载浪费
2.第二章
1.
2.一个无噪声的信道不管多久采集一次，都可以传输任意数量的数据,高于每秒2B次采样无意义。
对于无离散等级的模型，最大速率为2H*每次采样的数据对于一个4KHZ的信道，H=4K，2H=8K。
取决于每次采样的数据是多少，若每次采样产生16bits,则最大速率为16*8K=128Kbps。
若每次采样1024bit则最大速率为1024*8K=8Mbps。
若信噪比为30dB,则S/N=1000.由香浓定律最大速率=Blog2（1+S/N）=4K*log2（1001）=39.86Kbps。
3.尼圭斯特定律最大速率=2Hlog2V.H=6MHZ,V=4，所以最大速率是2*6M*2=24Mbps
4.信噪比20DB，则S/N=100。
根据香浓定律最大速率=Blog2（1+S/N）=3*log2（101）=19.975Kbps.但是尼圭斯特定律的限制是2H=6kbps所以实际上最大速率6kbps。
5.发射T1载波，我们需要满足香浓定律Blog2（1+S/N）=1.544+10^6，H=50KHZ.计算得出S/N=2^30-1所以大概是93DB。
6.光纤有比铜芯更高的带宽，并且不会被电压浪涌，电磁干扰、电源故障、以及空气中的化学物质侵蚀影响。
光纤不会漏光，也不容易被接入，使用光心可以防止窃听，有更高的安全性。
但是光纤也有一些缺点，它要求较高的操作技能，过度弯曲容易折断，双向通信要求使用2根光纤或者在光纤上划分频段。
光纤接口成本也高于电子接口。
7.
带宽为30000GHZ
8.通信速率=2560*1600*24*60bps=5898Mbps。
假设1bps每HZ，则
则
9.尼圭斯特定理对所有媒介都适用。
10.
c=3*10^8m/sλ=1mf=300MHZλ=5mf=60MHZ。
所以能覆盖60MHZ-300MHZ
11.Tan=0.001/100=0.00001所以角度大概为0.00057度
12.每条链路有66/6=11个卫星，每90分钟，11颗卫星转地球一圈，这意味着每491秒就有一次传输，所以每8分钟和11秒必有一次切换
13.传输时间=2*s/v，所以GEO的传输是i吉安死239ms,MEO的传输时间是120ms，LEO的传输时间是5ms
14.传输距离是2*750km+地球在750km高空周长的一半。
周长=2*pi*（6371+750）=44720km.所以传输距离=23860km，所以传输时间是23860km/3*10^8=79.5ms
15.NRZ每个周期传送2bit数据，所以NRZ码需要的带宽是B/2HZ。
MLT-3每个周期传输4bit，所以需要B/4HZ，
曼切斯特嘛每周期传输1bit所以需要BHZ
16.4B/5B使用的是NRZI，每次1发送时，都需要一个信号跳变，每次传输0的数量不会超过3次，所以最糟糕的序列是10001，所以每四个比特时间就要发送一次信号跳变。
17.区域号数量8*2*10=160。
本地号码个数8*8*10=640,所以电话个数共有160*640=102400。
18.每个电话机0.5个呼叫每小时每次持续6分钟，所以每部电话每小时占用3分钟，20个电话可以共享一条线路。
其中长途电话只占10%，所以需要200个电话可以才能全时间占用长路线路，电话线路共有1MHZ/4Khz=250条，所以待该有250*200=50000部电话。
支持最大电话数会早晨严重的延迟。
19.1股铜线截面积为pi/4平方毫米，10km的2股铜线，体积为2*pi/4mm2*10km=15708立方厘米，重量为15708*9g/cm3=141kg，价格141kg*1000000*6=8.4亿美元
20.石油管道是半双工系统，只有一根管道，但可以向两个方向流动。
河流是单工系统，对讲机是半双工。
21.传统上，比特数据在物理层上传输没有任何差错检测纠正，而现在每个modem上都有CPU使得在第一层都可以进行差错监测纠正，这使得第二层的差错减少了很多。
但是第二层的差错检测纠正还是必要的，因为数据可能由于缓冲区空间的不足丢失在第一层向第二层传输的过程中。
22.每4个符号，所以比特率是波特率的2倍（2^2=4），所以1200符号/秒的速率能获得2400bps
23.有32个符号，所以5bit可以被编码（2^5=32），所以1200波特率可以传输6000bps。
24.该模型只是使用了振幅和相位，频率不可知
25.4khz*10+400hz*9=43600HZ
26.采样时间125us，所以每秒8000次采样，根据尼圭斯特定理，这是在4k信道上需要的采样频率，例如电话信道。
27.193bit的祯中用户使用7*24=168bit,也就是百分比开销为25/193=13%。
OC-1的百分比开销为（51.84-49.536）/51.84=3.63%，
0C-768的百分比开销为（39813.12-38043.648）/39813.112=4.44%
28.根据尼圭斯特定律4kHZ信道上需要每秒8000采样，每次2bit所以速率为16kbps，T1系统每次7bit，速率为56kbps
29.10祯
30.编码器允许任意相位的模拟信号，并且从中产生一个数字信号。
调制解调器只允许调制正玄波。
31.漂移率10^（-9）意味着，每秒1ns的漂移。
在OC-150Mbps速度下，1bit需要20ns，这意味着只要20秒的时间就会漂移1bit的宽度，所以必须保持时钟的连续一致性。
32.延迟时间为4*（35800km/30000000m/s）=480ms。
总的时间为1.2+1GB*8/1Mbps+0.48=8193.68s
33.数据包数量=1GB/64KB=2^30/2^16=2^14
延迟时间为480ms+3*0.001=480.003ms
总传输bit数=1GB*8+32*8*214=2^33+2^22（数据比特数+2^14个包头比特数）
总时间为（2^33+2^22）/1Mbps+0.48=8196.48s
34.在0C-1中90列中中有86列是有用数据，有用数据的容量是86*9=774bytes/frame。
8bits/bytes,8000frame/s3个OC-1复用，所以总的用户融来那个为3*774*8*8000=148608Mbps
对于OC3072来说：
Gross速率率=51.84*3072=159252.48Mbps
SPE数据率=50.112*3072=153944.064Mbps
用户数据率=49.536*3072=152174.592Mbps
35.VT1.5有8000frame/sec*3列*9行*8bit=1.728Mbps，这满足DS-1服务
VT2有8000frame/sec*4列*9行*8bits=2.304Mbps，满足CEPT-1服务
VT6有8000frame/sec*12列*9行*8bits=6.912Mbps，满足DS-2服务
36.OC-12C9行有12*90=1080列，其中12*3=36列用作线路和其他部分开销。
剩下1044，其中SPE列用于通道开销，剩下1043列给用户数据，每列有9bytes所以每祯有1044*9*8bits=75096用户数据位，帧速率为8000frame/sec,.所以用户速率为8000*75096=600768Mbps
37.星型网络最好的情况是2跳，平均为2跳，最坏的情况2跳
双向环网络，最好情况1跳，平均n/4跳，最坏情况n/2
全联通网络最好情况1跳，平均1跳，最坏1跳
38.电路交换网络t=s时，链路建立，t=s+x/b最后一位数据发送完成，t=s+x/b+kd数据到达。
包交换网络中t=x/b最后一位发送完成。
为到达目的，最后一个数据包必须传输k-1次（路由器之间），每次传输时间p/bsec。
所以总延迟时间是x/b+（k-1）p/b+kd。
当s>（k-1）p/b时，包交换网络延迟时间短
39.数据包数量为x/p，所以总数据量为（p+h）*x/pbits。
愿需要（p+h）*x/（p*b）sec发送这些数据，总共有k-1跳，所以在路由间的传输时间为（k-1）*（p+h）/psec.所以需要总的时间为（p+h）x/pb+（p+h）（k-1）/b，所以p=sqrt（hx/（k-1））时延迟最小
40每个蜂窝有6个邻居，假设中心蜂窝用的频率组为A，那么它的6个邻居可以用B,C,B,C,B,C。
换句话说只需要3个不同的频率组，所以每个蜂窝可以使用840/3=280个频率。
41.一，一开始安装机战时，蜂窝设备被布置在人口密度大的地区，这些地区，运营商后期后不想移动它们。
二，天线一般需要依靠较高的建筑或者山顶，由于地形及建筑物分布的不规则，所以蜂窝设备也不规则。
三，一些社区或者财产拥有者不允许蜂窝中心坐落在他们的建筑物上。
为此，天线并没有安装在蜂窝中心。
在规则的布局下，用户在各自的蜂窝范围不会重复使用相同的频率，但在不规则的布局下，用户可能在蜂窝的重叠区域可能使用了相同的频率，这使得频率分配复杂化。
42.每个蜂窝覆盖范围为2500pi，将需要1.2*10^8/2500pi=15279个微型蜂窝，当然我们不能将区域划分成圆形，所以要比该数量更多的微型蜂窝才足够，所以大概需要20000个微型蜂窝。
43.当跨入另一个蜂窝区域时，不能使用与之前相同的频率，必须获得新的蜂窝分配的频率，所以电话呼叫会被突然终止。
44.S=A非+B非+C非=（+3+1+1-1-3-1-1+1）
45.如果2个元素匹配，产生+1，如果不匹配产生-1，为了使总和为0，匹配的个数和不匹配的个数必须一样多，所以如果两个码片正交，需要序列一半匹配一半不匹配。
46.将得到的码片分别与ABCD相乘得到
所以A和D发送了1，B发送了0，C沉默
47.
48.不考虑语音压缩，一个数字PCM电话需要64kbps速率，10Gbps速率可以提供163840个只有一部电话的住户
49.2Mbps的下行速率，意味着50个用户用同一根电缆，用户数总共5000，所以该公司需要在一根同轴电缆中分离出100根电缆。
并且将他们直接连接到光钎节点
50.上行速率37MHZ，如果使用QPSK（2bits/HZ），可以获得72MHZ上行速率。
下行速率有200MHZ，使用QAM-64，可以获得1200MHZ下行速率。
如果使用QAM-256，可以获得1600Mbps。
51.有限电视下行速率要比调制解调器和PC要小，如果下行通道在27Mbps工作，那么在10Mbps的以太网速率是10Mbps。
若在100Mbps其下行速率受制于下行通道，所以下行速率也是27Mbps。
在54Mbps,下行速率也是27Mbps。
1.第三章
1.没有差错控制，所以1次发送完成的概率是0.8^10=0.107
2.需要2次的概率是（1-0.107）*0.107
设p=0.107则需要i次的概率是p（1-p）^i-1
所以次数的期望值为
使用数学模型
设
则可得
可得E=1/p=9.3次
2.
a.字节计数法头字节需要祯长度信息4比特流为00000100（该字节表示长度4）01000111111000111110000001111110（后四字节保持原样）
b.字节填充标志字节FLAG是起始结束标志，ESC是转义字节。
数据中有的ESC和FLAG前面需加转义字节所以比特序列为
01111110010001111110001111100000111000001110000001111110
FLAGABESCESCESCFLAG
c.比特填充的首尾标志字节。
首尾标志FLAG添加到比特流的首尾位置。
若数据中遇到连续5个1则添加0，用来区别标志位和数据。
011111100100011111010001111100000001111101001111110
FLAGABESCFLAGFLAG
3.ESC和FLAG需要添加转义，所以最后输出为ABESCESCCESCESCESCFLAGESCFLAGD
4.如果数据全是ESC和FLAG构成，在这种情况下开销将增大一倍
5.如果祯是络绎不绝的，一个标志位也许足够。
但如果祯结束了，但在很长时间内没有新的祯，接收者要如何判断下一字节是线路的干扰还是原来的祯数据。
6.每5个1添加一个0所以填充后为01111011111001111010
7.a.传输延迟非常长，如空间卫星传输，正向纠错是必要的。
B.开环协议也适用于军事上，接受者不希望在传输过程中暴露它的位置。
C.如果错误率非常低，并且纠错码足够好，也可使用开环协议。
D.实时系统中无法忍受等待重传的情况
8.海明距离还是2不变
9.
根据上表需要5位校验码，参考海明码计算最后结果
10.根据上表只可能是8位数据码4位校验码，但是第二校验位出错，需要修正，所以实际上收到的是0XA4F，所以原码是0XAF。
11.1位错误，不管是行校验还是列校验都能被检测出来
2位错误，如果在不同行，行校验位就可以检测，如果在相同行，列校验位可以检测
3位错误，如果2位错误在同一行，至少一个列校验可以检测出来，如果2位错误在同一列，至少一个行校验可以检测出来。
4位错误，如果4个错误分布在4个角落组成方形，错误无法被检测出来
12.使用海明码，每个块至少需要10个校验位。
总的数据位数是1010位。
如果是检错的话，那么只需要1位检验位。
假设出错率是x/bit那么一个块出错的次数为1000x。
每次出错1001bit需要重传，所以总传的位数为1001+1000x*1001。
要使检错机制更优秀，要使1001+1000x*1001<1010。
所以出错率必须小玉9*10^6。
13.错误的可能总共有nk（nk-1）（nk-2）（nk-3）。
如果左下角错误出现的坐标为（p,q），则出现4个角错误的可能有（k-p-1）（n-q-1），所以出现在四个角的错误的可能有
所以刚好不能检测的概率为
14.输入第一位时S[1..6]=100000输出为11
输入第二位时S[1..6]=010000输出为01
输入第三位时S[1..6]=101000输出为00
...
最后结果为1101001010001100
15.将序列按4位一个值分解为1001110010100011
高位溢出的值，需要带回低位重新计算。
16.
17.比特流是10011101生成多项式为1001生成多项式阶位为3，所以后面补三个0得到10011101000用10011101000整除1001得到余数100，所以最后位串为10011101100。
如果第三位变反后，得出的数字不能整除1001。
但如果出错后的位串仍能被1001整除，则错误无法检测出来，最简单的就是所有位都为0。
18.A.可以，所有的一位错误都能被检测
B.正确，所有的双位错误都能够检测出来
C.错误CRC不能检测出所有偶数个孤立错误
D.正确，CRC可以检测出奇数个孤立错误，前提是以x+1作为因子
E.正确，CRC可以检测出位数小于r位（这里32位）突发错误
F正确，CRC不能用于检测超过r位的突发错误
19.可能，ACK到达的时候，定时器超时的时候。
这个情况会出现由于CPU的过载，使ACK延迟发送
20.要使效率达到50%，必须使传输数据包的时间等于来回的传输延迟。
在4kbps的速率下，160bit需要40ms（2倍的传输延迟）。
所以祯大于160bit时，才能获得50%的效率
21.可能，假设祯的发送和ACK的回复非常迅速，主函数执行第二个循环的时候，当定时器还在运行的时候，祯已被发送出去
22.为使操作有效，序列空间必须足够大，使得在第一个ACK返回之前，其他数据还能继续传输。
传播时间为3000km*6us/km=18ms。
T1是速率是1.536Mbps，64byte的祯传输需要0.300ms。
所以第一祯到达的时间是18.3ms。
ACK回复需要18ms。
所以第一祯发送到收到应答需要36.3ms。
所以发送的串口大小必须大到足够保持36.3ms的传输时间，每个祯需要0.3ms，所以在这段时间内可以传输36.3ms/0.3ms=121个祯。
所以需要7位序列。
23.设发送者的窗口边界是（Sl,Su）,接收者的窗口边界是（Rl,Ru）。
窗口大小为W。
他们之间的关系是
24.这样协议是错，假设使用3位的序列，考虑以下场景
A发送了祯7
B接收了祯并返回ACK
A收到ACK后，发送祯0-6，所有的祯丢失
B定时超时后，重发了ACK7。
当r.ack=7到达A收到ACK之后，A的AckExpected=0,r.ack=7NextFrameToSend=7。
使A认为丢失的祯是已经回复了ACK。
25.影响了协议正确性，可能造成死锁。
假设一批祯已经到达并且被接收。
接收者会推进它的窗口。
如果所有ACK丢失，发送定时器会超时，并重新发送一个祯，接收者会发送NAK。
如果这个包丢失，那么发送者会保持超时，并发送第一个已经被接收祯，而接收者不再管它，那么发送者就会不断发送，最终造成死锁
26.这会造成死锁，这是唯一用来处理ACK的进程，如果没有这段代码，那么发送者会保持超时，并不做任何事。
27.信道利用率为（1/（1+2BD））
BD=带宽延迟输出/祯大小
延迟=9*10^10/3*10^8=300s
带宽延迟输出=64Mbps*300=19.2GB
BD=19.2GB/32KB=600000
信道利用率=8.33*10^（-7）
28.发送窗口大小为w信道利用率为w/（1+2BD）所以需要w=1200001
29.考虑一下场景A发送0到B，B接收后返回ACK但ACK丢失，A超时重发0，但现在B期望的是1，所以B返回了NAK。
如果此时A将r.ack+1，那么他会发送1，
升级会员 