计算机网络计算题答案谢希仁.docx
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计算机网络计算题答案谢希仁
第一章概述
习题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b(b/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?
解:
采用电路交换:
端到端时延:
采用分组交换:
端到端时延:
,
这里假定
,即不考虑报文分割成分组后的零头。
欲使
,必须满足
习题1-11在上题的分组交换网中,设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度,而h为每个分组所带的控制信息固定长度,与p的大小无关。
通信的两端共经过k段链路。
链路的数据率为b(bit/s),但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。
若打算使总的时延为最小,问分组的数据部分长度p应取为多大?
答:
分组个数x/p,
传输的总比特数:
(p+h)x/p
源发送时延:
(p+h)x/pb
最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发,中间发送时延:
(k-1)(p+h)/b
总发送时延D=源发送时延+中间发送时延
D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b
令其对p的导数等于0,求极值
p=√hx/(k-1)
习题1-20收发两端之间的传输距离为1000km,信号在媒体上的传播速率为
。
试计算以下两种情况的发送时延的传播时延:
(1)数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。
(2)数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。
解:
(1)发送时延:
传播时延:
(2)发送时延:
传播时延:
习题1-21假设信号在媒体上的传播速度为2×108m/s.媒体长度L分别为:
(1)10cm(网络接口卡)
(2)100m(局域网)
(3)100km(城域网)(4)5000km(广域网)
试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
解:
(1)1Mb/s:
传播时延=0.1/(2×108)=5×10-10比特数=5×10-10×1×106=5×10-4
1Gb/s:
比特数=5×10-10×1×109=5×10-1
(2)1Mb/s:
传播时延=100/(2×108)=5×10-7比特数=5×10-7×1×106=5×10-1
1Gb/s:
比特数=5×10-7×1×109=5×102
(3)1Mb/s:
传播时延=100000/(2×108)=5×10-4比特数=5×10-4×1×106=5×102
1Gb/s:
比特数=5×10-4×1×109=5×105
(4)1Mb/s:
传播时延=5000000/(2×108)=2.5×10-2比特数=2.5×10-2×1×106=5×104
1Gb/s:
比特数=2.5×10-2×1×109=5×107
习题1-22长度为100字节的应用层数据交给传输层传送,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
首部和尾部工18字节。
试求数据的传输效率。
数据的传输效率是指发送的应用层数据除
所发送的总数据(即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销)。
若应用层数据长度为1000字节,数据的传输效率是多少?
解:
(1)100/(100+20+20+18)=63.3%
(2)1000/(1000+20+20+18)=94.5%
第二章物理层
习题2-06用香农公式计算一下:
假定信道带宽为3100Hz,最大信息传输速率为35kb/s,那么若想使最大信息传输速率增加60%。
问信噪比S/N应增大到多少倍?
如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍,问最大信息传输速率能否再增加20%?
答:
C=Wlog2(1+S/N)b/s-✍SN1=2*(C1/W)-1=2*(35000/3100)-1
SN2=2*(C2/W)-1=2*(1.6*C1/w)-1=2*(1.6*35000/3100)-1
SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10*SN2)C3/C2=18.5%
如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍,最大信息通率只能再增加18.5%左右
习题2-04有600MB(兆字节)的数据,需要从南京传送到北京。
一种方法是将数据写到磁盘上,然后托人乘火车将这些磁盘捎去。
另一种方法是用计算机通过长途电话线路(设信息传送的速率是2.4Kb/s)传送此数据。
试比较这两种方法的优劣。
若信息传送速率为33.6Kb/s,其结果又如何?
答:
假定连续传送且不出错。
若用2.4Kb/s速率,传600MB(=600×1048576×)需要24.3天。
若用33.6Kb/s速率传送,则需时间1.73天。
比托人乘火车捎去要慢,且更贵。
习题2-17共有4个站进行码分多址CDMA通信。
4个站的码片序列为:
A:
(-1–1–1+1+1–1+1+1)B:
(-1–1+1-1+1+1+1-1)
C:
(-1+1–1+1+1+1-1-1)D:
(-1+1–1–1-1–1+1-1)
现收到这样的码片序列:
(-1+1–3+1-1–3+1+1)。
问哪个站发送数据了?
发送数据的站发送的1还是0?
答:
S·A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1,A发送1
S·B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1,B发送0
S·C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0,C无发送
S·D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1,D发送1
第三章数据链路层
习题3-17要发送的数据为。
采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1。
试求应添加在数据后面的余数。
数据在传输过程中最后一个1变成了0,问接收端能否发现?
若数据在传输过程中最后两个1都变成了0,问接收端能否发现?
数据在传输过程中最后一个1变成了0
数据在传输过程中最后两个1都变成了0
习题3-18一个PPP帧的数据部分(用十六进制写出)是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。
试问真正的数据是什么(用十六进制写出)?
答:
7D5EFE277D5D7D5D657D5E
7EFE277D7D657D
习题3-19
答:
第四章局域网
4-03数据率为10Mbit/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少波特?
答:
以太网使用曼彻斯特编码,这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。
标准以太网的数据速率是10Mb/s,因此波特率是数据率的两倍,即20M波特。
4-05试说明10BASE5,10BASE2,10BASE-T,1BASE-5,10BROAD36和FOMAU所代表的意思。
答:
10BASE5,10BASE2,10BASE-T分别表示以太网的三种不同的物理层。
10表示数据率是10Mb/s,BASE表示电缆上的信号是基带信号,采用曼彻斯特编码。
5表示粗缆,每一段电缆的最大长度是500米。
2代表细缆,每一段电缆的最大长度是185米。
T表示双绞线。
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。
FOMAU?
:
?
(FiberOpticMediumAttachmentUnit)?
?
光纤媒介附属单元。
4-07有10个站连接在以太网上。
试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
(1)10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器。
(2)10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器。
(3)10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。
答:
(1)10个站共享10Mb/s。
(2)10个站共享100Mb/s。
(3)每个站独占10Mb/s。
4-19现有5个站分别连接在三个局域网上,并且用两个透明网桥连接起来,如下图所示。
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。
试将有关数据填写在下表中
解:
发送的帧
网桥1的转发表
网桥2的转发表
网桥1的处理
(转发?
丢弃?
登记?
)
网桥2的处理
(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
第五章广域网
5-06一个分组交换网其内部采用虚电路服务,沿虚电路共有n个结点交换机,在交换机中每一个方向设有一个缓存,可存放一个分组。
在交换机之间采用停止等待协议,并采用以下措施进行拥塞控制。
结点交换机在收到分组后要发回确认,但条件是:
①接收端已成功收到了该分组;②有空闲的缓存。
设发送一个分组需T秒(数据或确认),传输的差错可忽略不计,主机和结点交换机之间的数据传输时延也可忽略不计。
试问:
交付给目的主机的速率最快为多少?
答:
对时间以T秒为单位分槽。
在时槽1,源结点交换机发送第1个分组。
在时槽2的开始,第2个结点交换机收到了分组,但不能应答。
在时槽3的开始,第3个结点交换机收到了分组,但也不能应答。
这样,此后所有的路由器都不会应答。
仅当目的主机从目的地结点交换机取得分组时,才会发送第1个应答。
现在确认应答开始往回传播。
在源结点交换机可以发送第2个分组之前,需两次穿行该子网,需要花费的时间等于2(n-1)T。
所以,源结点交换机往目的主机投递分组的速度是每2(n-1)T秒1个分组。
显然这种协议的效率是很低的。
第六章网络互连
(3)某个IP地址的十六进制表示是C22F1481,试将其转换为点分十进制的形式.这个地址是哪一类IP地址?
(4)C类网络使用子网掩码有无实际意义?
为什么?
(1)C类地址对应的子网掩码值。
但也可以是A类或B类地址的掩码,即主机号由最后的8位决定。
而路由器寻找网络由前24位决定。
(2)6个主机。
(3)子网掩码一样,但子网数目不同。
(4)最多可有4094个(不考虑全0和全1的主机号)。
(5)有效。
但不推荐这样使用。
(6)有。
对于小网络这样做还可进一步简化路由表。
6-9试辨认以下IP地址的网络类别。
答:
(1)B类。
(2)A类。
(3)B类。
(4)C类。
(5)A类。
(6)C类。
6-15设某路由器建立了如下路由表(这三列分别是目的网络、子网掩码和下一跳路由器,若直接交付则最后一列表示应当从哪一个接口转发出去):
*(默认)R4
现共收到5个分组,其目的站IP地址分别为:
试分别计算其下一跳。
1与子网掩码
2与子网掩码
与子网掩码
与子网掩码与子网掩码
与子网掩码与子网掩码
可给每个地点分配如下子网号码
地点:
子网号(subnet-id)子网网络号主机IP的最小值和最大值
….……….…………..…………………………….
6-17一具数据报长度为4000字节(固定首部长度)。
现在经过一个网络传送,但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。
试问应当划分为几个短些的数据报片?
各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值?
答:
IP数据报固定首部长度为20字节
总长度(字节)
数据长度(字节)
MF
片偏移
原始数据报
4000
3980
0
0
数据报片1
1500
1480
1
0
数据报片2
1500
1480
1
185
数据报片3
1040
1020
0
370
6-19试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码(采用连续掩码)
(1)2,
(2)6,(3)20,(4)62,(5)122,(6)250
6-20以下有4个子网掩码,哪些是不推荐使用的?
答:
只有(4)是连续的1和连续的0的掩码,是推荐使用的。
解:
分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀。
LAN3有150个主机加一个路由器地址为151个地址。
0********
LAN2有91个主机加一个路由器地址为92个地址。
10*******
LAN5有15个主机加一个路由器地址为16个地址。
需要/27地址块,可分配/26地址块。
110******
LAN4有3个主机加一个路由器地址为4个地址。
至少需要/29地址块
111000***
LAN1至少有3个IP地址供路由器用。
也分一个/29地址块
111001***
6-23以下地址中的哪一个和86.32/12匹配:
请说明理由。
86.32/12✍86.00100000下划线上为12位前缀说明第二字节的前4位在前缀中。
给出的四个地址的第二字节的前4位分别为:
0010,0100,0011和0100。
因此只有
(1)是匹配的。
(1)0/4;
(2)32/4;(3)4/6(4)152.0/11
✍00000010
0/4✍00000000
32/4✍00100000
4/6✍00000100
80/4✍01010000
6-25与下列掩码相对应的网络前缀各有多少比特?
(1)/2;
(2)/4;(3)/11;(4)/30。
(1)
(2)(3)(4)
第七章运输层
7-23一个UDP用户数据的数据字段为8192季节。
在数据链路层要使用以太网来传送。
试问应当划分为几个IP数据报片?
说明每一个IP数据报字段长度和片偏移字段的值。
答:
6个
数据字段的长度:
前5个是1480字节,最后一个是800字节。
片偏移字段的值分别是:
0,1480,2960,4440,5920和7400.
7-27通信信道带宽为1Gb/s,端到端时延为10ms。
TCP的发送窗口为65535字节。
试问:
可能达到的最大吞吐量是多少?
信道的利用率是多少?
答:
10ms×2=20ms
每20ms可以发送一个窗口大小的交通量,每秒50个窗口(1000ms÷20ms-50)。
65535×8×50=26.214Mb/s
26.214Mb/s÷1000Mb/s≈2.6%
所以,最大吞吐量是26.214Mb/s,信道的利用率约为2.6%。
7-31设源站和目的站相距20km,而信号在传输媒体中传输速率为200Km/ms。
若一个分组长度为1KB,而其发送时间等于信号的往返传输时延,求数据的发送速率。
答:
信号在传输媒体中的传播速率为200km/ms,对于一条20km的线路,单程延迟是100us,往返延迟是200us。
1K字节就是1024×8=8192位。
如果发送8192位的时间是200us,那么发送延迟等于传播延迟。
设W是发送1位的时间,那么从等式:
8192W=200×10-6得到1/W=8192÷(2×10-4)≈40×106,所以,数据的发送速率应为40Mb/s。