计算机网络蔡皖东练习讲解

1、第二章1. 将下列描述与调制技术相匹配。一个设备类型可以用一次、多次或根本 不用。而对于每一个描述仅有一个正确的设备类型。设备类型：a. DCE，b. DTE ，c. 硬件接口。描述：1实际地处理和使用数据。2例子包括调制解调器或数字服务装置。3处理信号使其与线路规范相一致。4在处理机和调制解调器之间传送信息。5例子包括终端和主计算机。解答：1. b ， 2. a ，3. a ，4. c ， 5. b 。2. 将下列的描述与调制技术相匹配。每种调制技术可以使用一次、多次或根本不用。某些描述可能对应多种调制技术。调制技术：a. 调幅， b. 调频， c. 调相， d. 正交调幅。描述：1. 用于

2、低速异步传输。2最快的调制技术，因为它每个波特可以表示 47 位。3非常容易受到线路噪声干扰，数据通信中很少使用4传达定时信息，因此用于同步传输解答：1. b,a ；2. d ， 3. a ，4. c,d 。3. 根据 RS-232-C 标准，在传送每一字符或每一比特块之前， DTE都要 把电路置成 ON状态， DCE作为响应动作把电路也置成 ON状态。而在每一字符或 比特块传送结束时，这两个电路都会被关闭。如果在这里发生的握手过程是基 于字符的，可以推断，与 RS-232-C 相邻的高层采用步协议。如果在这里发生的 握手过程是基于比特块的，可以推断，与 RS-232-C 相邻的高层则采用步协

3、议。解答：根据 RS-232-C 标准，在传送每一字符或每一比特块之前， DTE都要把 RTS 电路置成 ON状态，DCE作为响应动作把 CTS电路也置成 ON状态。而在每一字符 或比特块传送结束时， 这两个电路都会被关闭。 如果在这里发生的握手过程是基 于字符的，可以推断，与 RS-232-C 相邻的高层采用异步协议。如果在这里发生 的握手过程是基于比特块的，可以推断，与 RS-232-C 相邻的高层则采用同步协 议。4将下列描述与交换技术相匹配。一种交换技术可以用一次，多次， 或根本不用。而对于每一个描述仅有一种正确的交换技术。交换技术：a. 电路交换， b. 报文交换， c. 分组交换。

4、描述1必须在传输数据之前建立铜线通路。2适用于交互式数据处理的高速交换形式。3被进行话音通信的电话系统所采用的交换形式。4在每个中间交换站都要把用户报文存储在磁盘上。5在时间的任一点上都限制可以传输的数据量。解答：1. a ， 2. c 3. a ， 4. b ， 5. c 。5. 普通的电话线路常称做话音级线路，人为设置的截止频率大约在 3000Hz。假定比特率等于波特数， 8bit 信息所对应的时间被看成是信号周期， 那么，根据傅里叶分析和有限带宽条件，在一条话音级线路上以 2400b/s 的速 率传输数据信号，其周期 T （ms） ，一次谐波频率 （Hz），最高谐波次数 。解答：普通的电

5、话线路常称做语音级线路，人为设置的截止频率大约在 3000Hz。假定比特率等于波特数， 8bit 信息所对应的时间被看成是信号周期， 那么，根据傅里叶分析和有限带宽条件， 在一条话音级线路上以 2400b/s 的速率 传输数据信号，其周期 T3.33（ms） ，一次谐波频率 300（ Hz），最高谐波次 数10。6. 仙农关于噪声信道的主要结论是：任何带宽为 H（赫兹） , 信噪比为 S/N的信道，其最大数据率为（b/s ）。电话系统的典型参数是信道带宽为 3000Hz， 信噪比为 30dB，那么不管使用多少信号电平级，也不管采用多大的采样频率， 决不能以大于 b/s 的速率传输数据。实际上，

6、要接近这个仙农极限也是很困难 的。在话音级线路上， 9600b/s 的比特率被认为已经很好了，这是在波特的线路 上通过发送每波特位调制的信号达到的。解答：仙农关于噪声信道的主要结论是： 任何带宽为 H（赫兹） , 信噪比为 S/N 的信道，其最大数据率为 H 2（1S/N）（b/s ）。电话系统的典型参数是信 道带宽为 3000Hz，信噪比为 30dB，那么不管使用多少信号电平级，也不管采用 多大的采样频率，决不能以大于 30000 b/s 的速率传输数据。实际上，要接近这 个仙农极限也是很困难的。在话音级线路上， 9600b/s 的比特率被认为已经很好 了，这是在 2400波特的线路上通过发

7、送每波特 4 位调制的信号达到的。7. 假定 PSTN的带宽是 3000Hz，典型的信噪功率比是 20dB，试确定可 以取得的理论上最大的信息（数据）速率。解答：SNR=10lg ，因此， 2010lg 。100。现在， C=W 2（1 ）。因此， C3000 2（1100） 19936b/s 。即可以取得的理论上最大的信息（数据）速率是 19936b/s 。8. 下列比特块是 HDLC协议从相邻高层接收来的数据的一部分，准备 组帧交给物理层传送，为了能够以透明方式传送，请按照位填充算法写出填充 后放在帧的数据段中的对应这个比特块的输出。 011111011110111111011111110

8、。解答：01111100111101111101011111011。09. PPP 帧格式的开头和结尾都是 1字节的段，其值用十六进制表示等 于；地址段的值设置成等于十六进制的；协议段用 2 个字节指明；控制段的值 设置成等于十六进制的。解答：PPP帧格式的开头和结尾都是 1 字节的标志段，其值用十六进制表示等于 7E；地址段的值设置成等于十六进制的 FF ；协议段用 2 个字节指明高层协议；控制 段的值设置成等于十六进制的 03。10. 下面的表中给出了字母 D、E和 F的 7bitASCII 码表示。采用偶检验，求出传送的信息为 DEF时检验比特及块检验字符 BCC解答：11. 一个上层信

9、息被分成十帧，每帧无损坏的到达目的地的可能性是 80%。如果数据链路协议不进行差错控制，那么这一信息平均要发送多少次才能 完整地到达接收方？解答：由于每一帧有 0.8 的概率到达，整个信息到达的概率 。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, 三次成功的概率是 , i 次成功的概率是 ，因此平均发送次数等 于：为简化这个式子，利用公式：令： (1-p)=a因此，平均要发送 9.3 次才能完整地到达目的地12. 一个信道的比特率是 4kb/s, 传播延迟为 20ms,那么帧的大小在什 么范围内，停 - 等协议才有至少 50%的效率？解答：当发送一帧的

10、时间等于信道的传播延迟的二倍时，信道利用率是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%。20ms 2=40ms现在发送率是每秒 400bit, 即每发送一位需 0.25ms。40ms 0.25ms/bit=160bit即帧大于 160 位停- 等协议才有 50%的效率。13. 假设有一个滑动窗口协议使用许多位作为序列号，使得在接收端能分 辨出序列中预期新发来的帧编号和那些重发射的老的帧编号。 那么，4 个窗口边 界及窗口大小必须保持什么样的关系 ?解答：问题的关键在于， 接受方向前移动其窗口后， 新的有效序列号不与原先的有 效序列号范围重叠。 为保证不发生重叠，

11、最大的窗口尺寸应该不超过序列号范围 的一半。如果用 4 位来表示序列号，其范围是 0-15。任何时刻，只允许有 8个 未确定帧。这样一来，如果接收过程刚刚接收了 0-7 号帧，向前移动了窗口，允 许进行第 8-15 号帧的接收，那么就能分辨出后继帧是重发帧（由于传输过程中 确认帧的丢失，或发送方超时重传） 0-7 ，还是新帧 8-15 。一般说来，窗口大小 为（ MAX_SEQ+）1/2. 。如果发送方的窗口用表示，接收方的窗口用表示，并假定窗口是 W，那么，14. 一块数据通过一条串行数据链路以异步方式传输。如果接收方可 提供的时钟，试计算在下列数据传输速率条件下的时钟速率比，并估算以位周

12、期的百分比表示的从正常位单元中心的最坏情况偏移。（a）1200b/s ，（ b） 2400b/s ，（ c）9600b/s 。解答：接收方时钟信号（ RxC）的运行相对于输入信号是异步的，两种信号的相对 位置可以在单个接收方时钟周期的任何地方。 从正常位单元中心的最坏情况偏移 大约是接收方时钟的一个周期，因此：在 1200b/s 数据速率条件下，最大接收方时钟比率可以是 16，因此最大偏移是 6.25%。在 2400b/s 数据速率条件下， 最大接收方时钟比率可以是 8 ，因此最大偏移 是 12.5%。在 9600b/s 数据速率条件下， 最大接收方时钟比率可以是 2 ，因此最大偏移

13、是 50%。显然最后一种情况是不可接收的。 对于低质量的线路， 特别是具有过量延迟 失真的线路，甚至第二种情况也是不可靠的。处于这种原因，应尽可能使用 16 的时钟速率比。15. 在使用 PPP发送一个分组时，最小的开销是多少？仅考虑由 PPP 本身所引入的开销，而不计头部的开销。解答：图21示出了 PPP的帧格式。由于在缺省配置下，地址和控制字段总是常数，因此 LCP（链路控制协议） 为这二部分提供了必要的机制， 可以协商选项， 允许省略掉这 2 个字段，从而在 每帧上节省 2 个字节。协议段缺省大小为 2 字节，但在使用 LCP时，可以变成 1 字节。图 2-1 PPP 的帧格式在最小开销

14、条件下， 每个帧有两个标志字节， 一个协议字节和两个检验和字 节，这样，每个帧共有 5 个开销字节16. 图 22 中每个圆圈代表一个网络节点，每一条线代表一条通信线 路，线上的标注表示两个相邻接点之间的代价。请根据 Dijkstra 最短通路搜索 算法找出到的最短路径。规定使用直接在图上加标注的方法，而且，在答案中 只要求：依次列出每一步的工作结点，给出从 A到 J 的最短路径及代价，在原 图上示出最后一步算法完成时图上每个结点（除 A 以外）的标注。解答：1）步的工作结点如下： BEIH， ACDGFJ，EBHI2）从 A到J 的最短路径是 A C D E G I J, 代价等于 15。3

15、）最后一步算法完成时图上每个结点的标注如图 23 所示。图 2 3 最后一步算法完成时图上每个节点（除A 以外）的标注17. 有 5 个路由器要连成一个点到点结构的子图。在每一对路由器之 间可以设置一条高速线路，或者是一条中速线路，或者是一条低速线路，也可 以不设置任何线路。如果产生和考察每一条拓扑要花 100ms的计算机时间，那 么，为了寻找匹配预期负载的拓扑而考察所有可能的拓扑需用多少时间？ 解答：设这 5 个路由器分别叫做 A,B,C,D 和 E。存在 10 条可能的线路 AB,AC,AD,AE,BC,BD,BE,CD,CE和DE。它们中的每一条都有 4种可能性： 3种速 率以及没有线路

16、；因此总的拓扑数是 。因为每种拓扑花 100ms的时 间，所以，总共需要的时间为104857.6s ，约等于 29h。18. 数据报网络把每个分组都作为独立的单元（独立于所有其他单元） 进行路由选择。虚电路网络则不必这样做，每个数据分组都遵循一个事先确定 好的路由。这个事实意味着虚电路网络不需要从任意源到任意目的地为分组做 路由选择的能力吗？ 解答：不对。为了从任意源到任意目的地为连接建立分组选择路由， 虚电路网络肯 定需要这一能力。19. 一个数据报子网允许路由器在需要的时候丢弃分组。一个路由器 丢弃分组的概率是 p。现在考虑这样一种情况，一个源主机连接到源路由器，后 者又连接到目的地路由器

17、，然后再连接到目的地主机。如果如果任一路由器丢 弃 一个分组，源主机最终会发生超时事件，并重发分组。如果主机 - 路由器和 路由器 -路由器都算作跳数，并且不考虑除路由器以外其他丢弃分组的可能性， 那么试问：每次发送一个分组行走的平均跳段树是多少？一个分组平均做多少 次发送？每个接收到的分组平均走了多少个跳段？解答：由源主机发送的每个分组可能行走 1 个跳段，2 个跳段或 3 个跳段。走 1 个 跳段的概率是 p，走 2 个跳段的概率是 p(1-p) ，走 3 个跳段的概率是 ，那 么，一个分组平均通路长度的期望值是这 3 个概率的加权和，即等于 即每发送一个分组行走的平均跳段数是 。注意，当

18、 p=0 时，平均长度 是 3，当 p=1 时，平均长度是 1。当 0p1 时，可能需要多次发送。一次发送成功(走完整个通路)的概率等于 ，令 , 两次发 送成功的概率等于 , 三次发送成功的概率等于 ，。因此，一个 分组平均发送次数就等于因为所以即一个分组平均做 1/ 次发送。最后，每个接收到的分组行走的平均跳段数 等于：。20. 在内部使用虚电路的子网中，作为一种可能的拥挤控制机制，路 由器可以抑制对收到的分组的应答，直到（1）它知道它上次沿着该虚电路的发送被成功收到。（2）它有一个空闲的缓冲区。为简明起见，假定路由器使用停等协议，并且每条虚电路为每个方 向上的交通都配置一个专用的缓冲区。如果发送一个分组花T 秒时间（可以是数据分组或确认分组），并且在通路上有 n