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)
1-12因特网的两大组成部分(边缘部分与核心部分)的特点是什么他们的工作方式各有什么特点
答:
边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。
这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。
核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。
这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类:
客户服务器方式(C/S方式)即Client/Server方式,对等方式(P2P方式)即Peer-to-Peer方式
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。
被用户调用后运行,在打算通信时主动向远地服务器发起通信(请求服务)。
因此,客户程序必须知道服务器程序的地址。
不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
一种专门用来提供某种服务的程序,可同时处理多个远地或本地客户的请求。
系统启动后即自动调用并一直不断地运行着,被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。
因此,服务器程序不需要知道客户程序的地址。
一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式,只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。
网络核心部分是因特网中最复杂的部分。
网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性,使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信(即传送或接收各种形式的数据)。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
路由器是实现分组交换(packetswitching)的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重要的功能。
路由器是实现分组交换(packetswitching)的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重要的功能
1-13客户服务方式与对等通信方式的主要区别是什么有没有相同的地方
答:
客户服务器方式是一点对多点的,对等通信方式是点对点的。
被用户调用后运行,在打算通信时主动向远地服务器发起通信(请求服务)。
因此,客户程序必须知道服务器程序的地址。
系统启动后即自动调用并一直不断地运行着,被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。
因此,服务器程序不需要知道客户程序的地址。
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式,只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。
对等连接也需要知道对方的服务器地址。
1-14计算机网络有哪些常用的性能指标
答:
1.速率
比特(bit)是计算机中数据量的单位,也是信息论中使用的信息量的单位。
Bit来源于binarydigit,意思是一个“二进制数字”,因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
速率即数据率(datarate)或比特率(bitrate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。
速率的单位是b/s,或kb/s,Mb/s,Gb/s等。
速率往往是指额定速率或标称速率。
2.带宽
“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度,单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语,单位是“比特每秒”,或b/s(bit/s)。
3.吞吐量
吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4.时延
传输时延(发送时延)发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
5.时延带宽积
6.往返时间RTT
7.利用率
1-15假定网络的利用率到达了90%。
试估算已选现在的网络时延是他的最小值的多少倍
答:
D0表示网络空闲时的时延,D表示当前网络的时延。
U为利用率
则:
D=D0/(1-U)即D=10D0。
1-16计算机通信网有哪些非性能特征计算机通信网性能指标与非性能特征有什么区别
答:
计算机通信网非性能特征有:
费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。
计算机通信网性能指标有:
速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率。
性能指标指的是与通信网络本身性能相关的指数,而非性能特征与其本身无直接关系。
1-17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×108。
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,传播距离为1000km,信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。
(2)数据长度为103bit,数据发送速率为1Gbit/s,传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。
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
1-18、假设信号在媒体上的传播速率为×108m/s。
媒体长度l分别为:
(1)10cm(网卡)
(2)100m(局域网)
(3)100km(城域网)
(4)5000km(广域网)
试计算当数据率为Mb/s1和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
答:
传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
时延带宽积=传播时延*带宽
(1)108×1×108b/s=
(2)100m/108×1×108b/s=
(3)100000/108×1×108=435bit
(4)5×106/108×1×108=21739bit
1-19、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)=%
数据长度为1000字节时,
传输效率=1000/(1000+20+20+18)=%
1-20网络体系结构为什么要采用分层次的结构试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。
答:
网络体系结构采用分层的结构,可以减少协议设计的复杂性,使得各层之间是独立的,增强灵活性,使得网络体系结构上可以分割开,易于实现和维护,同时促进标准化工作。
日常生活中,比如,甲、乙两地两人a、b通信,a将写好的信交给甲地邮局,甲地邮局经过交通部门将信邮至乙地邮局,b再从乙地邮局取信。
这相当于一个三层结构,如下图所示
虽然两个用户、两个邮政局、两个运输部门分处甲、乙两地,但是它们都分别对应同等机构,同属一个子系统,而同处一地的不同机构则不再一个子系统内,而且它们之间的关系是服务与被服务的关系。
1-21协议与服务有何区别有何关系
答:
协议是水平的,服务是垂直的。
协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间的通信的规则。
服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
协议与服务的关系
在协议的控制下,上层对下层进行调用,下层对上层进行服务,上下层间用交换原语交换信息。
同层两个实体间有时有连接。
1-22网络协议的三个要素是什么各有什么含义
答:
在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则。
这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。
一个网络协议要由以下三个要素组成:
(1)语法,即数据与控制信息的结构或格式;
(2)语义,即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种应答;
(3)同步,即事件实现顺序的详细说明。
对于非常复杂的计算机网络协议,其结构最好采用层次式的。
1-23为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到
答:
因为网络协议如果不全面考虑不利情况,当情况发生变化时,协议就会保持理想状况,一直等下去!
就如同两个朋友在电话中约会好,下午3点在公园见面,并且约定不见不撒。
这个协议就是很不科学的,因为任何一方如果有耽搁了而来不了,就无法通知对方,而另一方就必须一直等下去!
所以看一个计算机网络是否正确,不能只看在正常情况下是否正确,而且还必须非常仔细的检查协议能否应付各种异常情况。
1-24试述五层协议的网络体系结构的要点,包括各层的主要功能。
答:
所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。
五层协议的体系结构见图1-1所示。
图1-1五层协议的体系结构
各层的主要功能:
(1)应用层
应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。
应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作,而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理(useragent),来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。
(2)运输层
任务是负责主机中两个进程间的通信。
因特网的运输层可使用两种不同的协议。
即面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP。
面向连接的服务能够提供可靠的交付。
无连接服务则不能提供可靠的交付。
只是best-effortdelivery.
(3)网络层
网络层负责为分组选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。
(4)数据链路层
数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧(frame),在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。
(5)物理层
物理层的任务就是透明地传输比特流。
“透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。
物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”,以及当发送端发出比特“1”时,接收端如何识别出这是“1”而不是“0”。
物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接。
1-25试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。
答:
“透明”是指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
书上举例如:
你看不见在你面前有100%透明的玻璃的存在。
1-26试解释下列名词:
协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。
答:
协议栈:
指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构。
实体:
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
在许多情况下,实体是一个特定的软件模块。
对等层:
在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层。
协议数据单元:
对等层实体进行信息交换的数据单位。
服务访问点:
在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方。
服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口。
客户、服务器:
客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务请求方,服务器是服务提供方。
客户-服务器方式:
客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系,当客户进程需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程,服务器进程被动地等待来自客户进程的请求。
1-27试解释everythingoverIP和IPovereverything的含义。
答:
everythingoverIP:
即IP为王,未来网络将由IP一统天下。
未来的通信网既已肯定以数据信息业务为重心,并普遍使用互联网规约IP,那么网上信息业务宜一律使用IP,即所谓everythingoverIP。
IPovereverything:
在现在的电通信网过渡到光通信网的过程中,IP、ATM、WDM会配合使用,渐渐过渡,既是IPovereverything。
第二章物理层
2-01物理层要解决什么问题物理层的主要特点是什么
(1)物理层要解决的主要问题:
①.物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同,使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在,而专注于完成本曾的协议与服务。
②.给其服务用户(数据链路层)在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力。
为此,物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。
③.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
(2)物理层的主要特点:
①.由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备锁采用。
加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套心的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。
②.由于物理连接的方式很多,传输媒体的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂。
2-02规程与协议有什么区别
答:
在数据通信的早期,对通信所使用的各种规则都称为“规程”(procedure),后来具有体系结构的计算机网络开始使用“协议”(protocol)这一名词,以前的“规程”其实