广东省计算机网络重点实验室 计算机科学与工程习题及参考答案

计算机网络

第一章习题及参考答案

广东省计算机网络重点实验室

计算机科学与工程学院

华南理工大学

尊孝前"火彳CCNLllffh，广东省计算机网络重点实验室

Communication&ComputerNetworkLabofCD

题目:

3、4、11、12、13、14、17、18、19、20>22、24、26、28、33、36

补1：请解释封装及过程

补2：请解释对等通信（虚拟通信）

参考答案：

3.客户-服务器系统的性能会受到两个网络因素的影响：网络的带宽（每秒可以传输多少位数据）

和延迟（将第一个数据位从客户端传送到服务器端需要多少秒时间）。请给出一个网络例子，它具有

高的带宽和高的延迟。然后再给出另一个网络例子，它具有低的带宽和低的延迟。

解答：

高的带宽和高的延迟：一根跨越大洲的光纤可能具有上G的带宽，但由于它的传输距离太长,

会有较高的延时。

低的带宽和低的延迟：相比之下，在同•栋楼内用于通信的56K线路，具有低的带宽和低的延

迟。

4.除了带宽和延迟外，针对数字化语音流量，要想让网络提供很好的服务质量，还需要哪个参数？

解答：

声音的传输需要相应的固定时间，因此信息到达时隙是很重要的。，也即声音传输的抖动要小。

抖动可以用标准偏差方式表示。实际上，短延迟大抖动比长延迟小抖动更糟。

11.请说出使用分层协议的两个理由。

解答：

A.通过分层可把设计问题划分成较小的易于处理的片段，以降低网络设计的复杂性。

B.分层意味着某一层的协议的改变不会影响其它层的协议。

12.SpecialtyPaint公司的总裁打算与一个本地的啤酒酿造商合作生产一种啤酒罐。总裁告诉她的法

律部门调查此事，后者又请工程师帮忙。结果是，总工程师打电话给啤酒酿造公司的负责人讨论该

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项目的技术问题。然后两位工程师又各自向他们的法律部门作了汇报。然后，法律部门通过电话安

排了有关法律方面的事宜。最后，两位公司总裁讨论了有关这次合作的经济方面的问题。你认为这

是一个osi模型意义上的多层协议的例子吗？

解答：

不是的。因为在ISO协议模型中，真正的通信只有在物理层才发生，而不是在每个层都发生。

题中的例子显然不是这样的。

13.在无连接通讯和面向连接通讯两者之间，最主要的区别是什么？

解答：

面向连接通信有三个阶段，在使用网络服务之前必须建立一个连接，只有在成功建立连接后，

才可以通信。通信完成后还要进入释放连接阶段。

无连接通信在发送报文前并不建立连接，它没有面向连接通信的三个阶段。

14.两个网络都可以提供可靠的面向连接的服务。其中一•个提供可靠的字节流，另一个提供可靠的

报文流。这两者是否相同？如果你认为相同的话，为什么要这样的区分？如果不相同，请给出一个

例子说明他们如何不同。

解答：

两者是不相同的。报文序列形式总是要保持报文的边界，而字节流形式则不用。

例如：当发送方先后发送2个1024字节的报文时，对于使用报文序列形式，它收到的仍然是两

个1024字节的报文。对于使用字节流形式，接受方将无法判断它是一个2048字节的消息，还是2

个1024字节的消息，它只知道收到了2048个字节。

17.在有些网络中，数据链路层处理传输错误的做法是，请求重传被损坏的帧。如果一帧被损坏的

概率为P,那么发送一帧所需要的平均传输次数是多少？假设帧永远不会丢失。

解答：

OOOO1

£kPk=Ek(l-p)pk7=—-

k=lk=l1~P

其中Pk为需要重传k次的概率(需要重传K次说明之前的k-1次失败了)。

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18.OSI模型中哪一层处理以下问题：

(A)把传输的位流分成帧：

(B)在通过子网的时候决定使用哪条路由路径。

解答：

(A)数据链路层

(B)网络层

19.如果在数据链路层上交换的单元为帧，而在网络层上交换的单元为分组，那么应该是帧封装分

组，还是分组封装帧？说明你的理由。

解答：

是帧封装分组。当分组到达数据链路层时，整个数据包，包括包头、数据及全部内容，都用作

帧的数据区封装到帧中。

20.一个系统有n层协议的层次结构。应用程序产生的消息长度为M字节。在每一层上需要加h-

个h字节的头。请问，这些头需要占用多少比例的网络宽带？

解答：

hn/(M+hn).

因为有n层，所以头的长度有hn

22.TCP和UDP之间最主要的区别是什么？

解答：

最主要的区别在于它们的可靠性与是否建立连接。TCP是一个可靠的，面向连接的协议；而UDP

则是•个不可靠的，无连接的协议。

24.Internet的规模差不多每隔18个月翻一倍.虽然没有人能够确切地知道具体数字，但是，估计2001

年Internet上的主机数目为1亿台。请利用这些数据计算出2010年Internet上将预计会有多少台主

机？你相信你的结论吗？请说明理由。

解答：

从2001年到2010年一共要翻26次，则到时将会有64亿台主机。

大家可以对这个结果的可能性有自己的观点。

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26.ATM为什么使用小的，固定长度的信元？

解答：

因为信元是由硬件来完成的，之所以采用固定长度的信元，主要原因有：

（1）容易设计出由硬件路由器来处理的短的，固定长度的信元。

（2）最小的信元不会阻塞线路很长时间。

（3）保证不会按错序交换信元。

补充：关于ATM

ATM将所有的信元都放在固定长度的小分组中进行传输，每个信元共53字节长，其中包含5

个字节的头和48字节的净电荷。头部包含了连接标识符，所以发送主机和接收主机以及所有的中间

路由器都能分辨出哪个信元属于哪个连接。此信息也使得每个路由器知道该如何转发每个进入的信

28.一幅图像分辨率为1024*768像素，每个像素用三字节表示。假设该图像没有没压缩。请问，通

过56K的调制解调器信道来传输这幅图像需要多长时间？通过1M的电缆调制解调器？通过10M的

以太网呢？通过100M的以太网呢？

解答：

该图像占1024*768*3=2359296个字节。传输时间如下：

56,000bits/s337.042s

1,000,000bits/s18.874s

10,000,000bits/s1.887sec.

100,000,000bits/s0.189sec.

33。请列出你每天使用计算机网络的活动情况。如果这些网络突然间不工作了，你的生活将会有什

么样的变化？

解答：

略

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36.请到IETF的Web站点去那里看一看他们在做些什么。选择一个你喜欢的项目，并

对该项目中的问题和所考虑的方案，写一份半页纸的报告。

解答：

略

补充题1：请解释对等通信（虚拟通信）。

解答：

对等通信即虚拟通信。其基本思想是：一段（或块）专门的软件（或者硬件）向用户提供一种

服务，但是将内部状态和算法的细节隐藏起来。

一台机器上的第N层与另•台机器上的第N层进行对话，要使用第N层协议。实际上数据并

不是从一台机器的第N层直接传到另一台机器的第N层，而是每一层都将数据和控制信息传递给它

的下一层，这样一直传递到最底下的层。最底层的下面是物理介质，通过它进行实际通信。这就是

虚拟通信和实际通信的关系。

利用对等进程的思想，在设计完整个网络时，可以把难以管理的任务划分成儿个较小的、易于

处理的设计问题，以降低网络设计的复杂性。

补充题2：请解释封装及其过程。

解答：

封装是指在发送方发生的自上而下的过程。封装在每一层为应用数据添加上特定的头部尾部信

息（PDU）。其过程如下：

Application（应用程序）->segment（数据段）->packet（数据包）->frame（数据帧）->bit（比特

流）。

按0SI七层模型，具体可分为五个步骤：

a、创建数据。（应用层、表示层、会话层）

b、数据分段，加上TCP或UDP包头。（传输层）

c、分段后的数据打包，加上IP包头。（网络层）

d、成帧。打包后的数据加上帧头和帧尾-就是在包前加上本地MAC地址，在包后加上

CRC。（数据链路层）

e、帧被转换为BIT,以便于物理介质上传输。（物理层）

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第二章习题及参考答案

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华南理工大学

尊/大彳CCNLfffC，就需概鬻胆舞乳。

题目：

1、2、3、4、5、7、18、22、23、26、28、29、30、31、33、34、37、40、42、43、50、51、53、

57

补充：

01、请解释中继器和集线器，并说明它们的功能？

02、比较光纤和非屏蔽双绞线（UTP）两种传输介质？

参考答案:

1、计算函数f（t尸t（0Wt《l）的傅立叶系数。

解答：

由傅立叶公式：

10000

g(t)=-c+^ansin(29)+22cos(29)，其中:

乙n=\n=\

a”=「/g(/)sin(2利弁)力

得到所求系数为：为=-获，么=0,c=L

2、一条无噪声4kHz信道按照每1ms一次进行采样，请问最大数据传输率是多少？

解答：

根据尼奎斯特定理：无噪声最大数据传输率=2Hlog2V（位/秒）=8000*log2V,H为带宽，V为

采样的级数。

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需要说明的是，这里说的是无噪声的信道，所以当采样的级数大时，它可以达到很高的速率。

但请注意，无噪声是理想状态，实际中不会出现这样的情况。它会受到香农定理的限制。

3、电视频道的带宽是6MHz。如果使用4级数字信号，则每秒钟可以发送多少位？

解答：

由于频道的带宽是6MHz,根据尼奎斯特定理，采样速率应该为每秒12M次。

采样4级应该使用2位，故最大数据传输率=2Hk>g2V=24Mbps.

注意：这里有一个地方容易引起误解，题目中的带宽指的应该是电视信号的带宽而不是传输电

视信号的线路的带宽。

4、如果在一条3kHz的信道上发送一个二进制信号，该信道的信噪比为20dB,则最大可达到的数据

传输率为多少？

解答：

依题意，信噪比20dB=101gS/N,故S/N=100;

代入香农公式得：最大数据传输率=印。8(1+5仪)=30001og2(l+100)=19.975kbps

5、在50kHz的线路上使用T1线路需要多大的信噪比？

解答：

因为最大数据传输率=Hlog2(l+S/N),T1最大数据传输率=L544Mbps

代入数据H=50000

所以有:50000*log2(1+S/N尸1.544*106;

解得:S/N=230-L,所以信噪比为10*lg(S/N)=10*lg(230-l)=93db

7、在lum波长上，在0.1口m的频段中有多少带宽？

解答：

对六c/入两边求微分得：

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尊孝大彳CCNLlffC.就黜黜罂虢舞乳。

△f=c*VX/X2

代入入=1Um,▽入=0.1Um得：

△f^30,000GHz.

18、一个简单电话系统包括两个端局和一个长途局，每个端局通过一条1MHz全双工干线连接到长

途局。在每8小时的工作日中，平均每部电话有4次呼叫，每次呼叫平均6分钟，10%的呼叫是长

途（即通过长途局）请问一个端局能够支持最多多少部电话？（假设第条线路4kHz）。

解答：

每部电话平均每小时进行4/8=0.5次通话，每次通话6分钟。因此一部电话平均每小时占用一

条线路3分钟。

因此，在极端的情况下，可有60/3=20部电话可共享一条4KHz的线路。又因为故其中只有10%

的呼叫是长途，故可有20/0.1=200部电话占用一条长途线路。

局间干线复用了1000000/4000=250条线路，每条线路支持200部电话，所以，一个端局可以

支持200*250=50000部电话。

22、•个类似地图2.25的调制解调器星座图有以下儿个坐标点：（1,1）、（1,-1）、（-1,1）和（-1,-1）。

请问•个具备这些参数的调制解调器在1200波特上可以达到多少bps?

解答：c=Bxbg2n

每个波特有4个合法值，因此比特率是波特率的两倍。

对于1200的波特率，它的比特率是2400bps。

23、一个类似于图2.25的调制解调器星座图中有两个坐标点：（0,1）和（0,2）。请问该调制解调器使用

相位调制还是振幅调制？

解答：

因为在图中•个点的相移是由从该点到原点的直线与正向的X轴所构成的角度来决定的。而图

中两个点到原点的直线与正向的X轴所构成的角度都相等，为90度，故它不是相位调制。但它们

到原点的距离不同，即使用了两个振幅，故它是幅度调制。

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26、一个使用DMT的ADSL系统将3/4可用数据信道都分配给下行链路了。在每条信道上它QAM-64

调制方法。请问下行链路的容量是多少？

解答：

一个使用MT的ADSL系统共有256条可用信道，其中信道0用于POTS,信道1-5为了让语音

信号与数据信号避免相互干扰而没被使用，还有一条用于上行控制，一条用于下行控制。所以只剩

下248条用于数据传输。依题意，有248*3/4=186条信道分配给下行链路。而每条信道带宽为4000Hz,

采用QAM-64调制，所以每条信道的传输率为4000*log264=24000bps.所以下行链路的容量为

24000*186=4.464Mbps。

28、有10个信号，每个都要求4000Hz,现在用FDM将它们复用在一条信道上。对于被复用的信道,

最小要求多少带宽？假设防护频段为400Hz宽。

解答：

最小带宽=10*4000Hz+9*400Hz=43600Hz.

注意：要分隔开10个信道，只需要9个400Hz的防护频带

29、为什么PCM采样时间被设置为125us?

解答：

•条普通的电话线路带宽为4kHz。根据尼奎斯特定理，只要每秒4000*2=8000次的采样频率

就能获取­•个4kHz的信道中的全部信息，再高的采样率也无意义。所以PCM的采样时间定为

1/8000=125PSo

30、T1线路上额外开销的百分比为多少？也就是说，1.544Mbps中有百分之多少没有被递交给最终

用户？

解答：

T1线路中，有24条被复用在起的语音信道，每条信道按顺序依次在输出流中插入8位，其

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中7位用于数据，1位用于控制(即开销)，再加上一位用于成帧。故共有193位，其中额外开销占

24*1+1=25位。所以开销比例为25/193七13%。也就是说，在1.544Mbps中，有1.544Mbps*13%七

0.2Mbps没有交给最终用户使用。

31、比较使用以下方案的4kHz无噪声信道的最大数据传输率。

(a)每次采样2位的模拟编码(比如QPSK)。

(b)TlPCM系统。

解答：

两种情况下，都可以使用8000Hz的采样频率。

(a)每次采样2比特的模拟编码的最大数据传输率为8000*2=16kbps

(b)TIPCM系统中每次采样数据7位，最大数据传输率为8000*7=56kbps

33、调制解调器的解调部分与编解码器的编码部分有没有区别？如果有的话，区别是什么？之所以

有此问，是因为两者都将模拟信号转换成数字信号。)

解答：

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12511s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)有4位相对信号值的DPCM。

(c)增量调制。

解答：

a.CCITT2.048Mbps标准用32个8位数据样本组成一个125us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*4000*2=64kbps。

b.差分脉码调制(DPCM)发送的是两次抽样的差值的二进制编码。由于相对差值是4位，所

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以对应每个4kHz信道实际发送的比特速率为4*4000*2=32kbps»

c.增量调制中，只需用Ibit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l*4000*2=8kbps。

37、在图2.37中，0C-3的用户数据传输率为148.608Mbps。请推导•下，该数值是如何从SONET

OC-3的参数得来的。

解答：

在一个基本SONET帧中，用矩形描述，有90列宽，9行高，每个单元对应一个字节。其中每

一帧的前三列用于段开销和线路开销。余下的SPE的第洌用于线路开销。故剩下86列*9行。而

SONET帧是每125us发送的，故用户数据传输率为8000*86*9*8=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、在OC-12c连接中，可用的用户带宽是多少？

解答：

OC-12c表示来自单个源的155.52Mbps的数据流，因此不象OC-12那样，它的通路开销仅在

SPE中出现一次，而线路开销与段开销有12*3=36歹U，故在90*12=1080列中，用户数据占

1080-36-1=1043歹U，所以用户数据传输率为：8000*9*1043*8=600.768Mbps,

42、请比较•下在一个电路交换网络中和在一-个(负载较轻的)分组网络中，沿着k跳的路径发送

一个x位消息的延迟情况。电路建立的时间为s秒，每一跳的传播延迟为d秒，分组的大小为p位，

数据传输率为bbps。在什么条件下分组网络的延迟比较短？

解答：

(1)电路交换网络的延迟情况：

tl=s时电路建立；

t2=s+x/b时数据的最后一位被发送出去

t3=s+x/b+kd时数据开始到达目的地。

说明：这里忽略了信号在电路中传送的时间。

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(2)分组交换网络的延迟情况：

t4=x/b时数据的最后一位被发送出去

t5=x/b+(k-l)p/b+kd时数据开始到达目的地。

说明：其中的(k-1)p/b,表示因为有k跳，所以每个分组会被路由器转发，总的转发次数为

k-1次。故每次转发消耗的时间为：(k-l)p/b

若要分组网络延迟较短，则有t3>t5

故有s>(k-1)p/b

43、假定x位用户数据将以•系列分组的形式，在一个分组交换网络中沿着一条共有k跳的路径向

前传输，每个分组包含p位数据和h位的头，这里x»p+h。线路的传输率为bbps,传播延迟忽略不

计。请问，什么样的p值使总延迟最小？

解答：

所需要的分组总数是x/p,因此总的数据加上头信息量为(p+田火力位。

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-l)(p+h)/b

因此我们得到的总的延迟为：(p+h)x/(pb)+(p+h)(k-l)/b

由上式对p求导得：[p-(p+h)x]/(p2b)+(k-l)/b=O

可推出：hx/p2=k-l,得p=[hx/(k-1)]”

即p=[hx/(k-l)]"2时能使总的延迟最小。

50、假设A、B和C通过一个CDMA系统同时传输位0,他们的时间片序列如图2.45(b)所示。

请问结果得到的时间片序列是什么？

解答：

为发送0,A,B,C把时间片序列的补码发送出去。分别为

A(+l+1+1-1-1+1-1-1)

B(+l+1—1+1—1—1—1+1)

C(+l-1+1-1-1-1+1+1)

故结果得到的序列为(+3+1+1-1-3-1-1+1)

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51、在关于CDMA时间片序列正交性的讨论中，提到了：如果S・T=O,则S•也是0。请给出证明。

解答：

1小

证明：VS•T=—yS,T,=0

mi=i

_im_1mim

••.S•T=_=一£5,（-7；.）=--£5,7；.=0

m77m,=lm

53、一个CDMA接收器得到了下面的时间片：(-1+1-3+1-1-3+1+1)。假设时间片序列如图2.45(b)中

所定义，请问哪些移动站传输了数据？每个站发送了什么位？

解答：

S=(-l+1-3+1-1-3+1+1)

A=(-l-1-1+1+1-1+1+1)B=(-l-1+1-1+1+1+1-1)

C=(-l+1-1+1+1+1-1-1)D=(-l+1-1-1-1-1+1-1)

所以

A•S=(+l-l+3+l-l+3+l+l)/8=l

B•S=(+l-l-3-l-l-3+l-l)/8=-l

C•S=(+l+l+3+l-l-3-l-l)/8=0

D•S=(+l+l+3-l+l+3+l-l)/8=l

所以A和D发送1位,B发送0位,C不发送。

57、图2.48中显示的频谱分配方案，以及正文中给出的信息，请计算一下，•个有线电视系统分配

给上行信道有多少Mbps?给下行信道多少Mbps?

解答：

上行信道的带宽为42-5=37MHz,采用QPSK调制方案，故有2*37=74Mbps.

下行信道的带宽为750-550=200Mhz,

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若采用QAM-64,则有200*6=1200Mbps,若采用QAM-256,则有200*8=1600Mbps»

补1、请解释中继器和集线器，并说明它们的功能。

解答：

中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继

器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，

完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。由于存在损耗，在线路上传输的信号

功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这

•问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。

集线器的英文称为“Hub”。主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距

离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI（开放系统互联参考模型）参考模型第

一层，即“物理层

集线器和中继器都是物理层设备，它们是成本低廉的增加网络覆盖范围的手段，但是它们拓展

了冲突域，降低了网络性能。

补2、比较光纤和非屏敝双绞线两种传输介质。（指出优缺点）

解答：

双绞线的优点是容易安装，成本低，一般不易损如，双向传输，能传输模拟和数字信号；

双绞线的缺点是传输率较光纤低，延迟性能差。

光纤的优点是：能够处理更高的带宽，非常适用于高端网络；具有相对低的衰减，节约了网络

成本；不受电源震荡，电池干扰以及电源故障的影响；不受空气中化学物质侵蚀的影响，能适

应恶劣的工业环境；重量轻而且细小，可腾出管道空间；不漏光；难以被窃听，具有高安全性。

光纤的缺点是：要求较高的操作技能；当光纤被过分弯曲时，容易损坏；光纤的本质是单向的，

在双向通信的时候要求两根光纤，或在一根光纤上划分两个频段；光纤成本较高，只能传输数字信

号。

双绞线光纤

成本较低较高

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安全性高较低

信号模拟+数字数字

传输方向双向单向

安装难度较易较难

体积较大批小

损坏较难较易

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第三章习题及参考答案

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题目：

2、3、4、5、6、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18>21、22、23、24、29>31、36

38(可选)

参考答案：

2.数据链路协议中使用了下面的字符编码：

A:01000111;B:11100011;FLAG:01111110;ESC:11100000

为了传输一个包含4个字符的帧:ABESCFLAG请给出当使用下面的成帧方法时所对应的位序

列(用二进制表达)：

(a)字符计数.

(b)包含字节填充的标志字节.

(c)包含位填充的起始和结束标志.

解答：

符合题目要求的位序列分别如下：

(a)0000010001000111111000111110000001111110

其中第一个字节值为4,表示接下来有四个字节

(b)0111111001000111111000111110000011100000111000000111111001111110

注意：第一个和最后一个字节标志开始和结束。ESC和FLAG前都力口了一个ESC

(c)OllllllOOlOOOlll1101000111110000001111101001111110

注意：倒数第二个字节使用了位填充技术

3.数据片断(ABESCCESCFLAGFLAGD)出现在一个数据流的中间,而成帧方法采用的是本章介

绍的字节填充算法,请问经过填充之后的输出是什么？

解答：

经过字节填充算法填充后的输出应该是：

ABESCESCCESCESCESCFLAGESCFLAGD

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尊孝南现3大彳CCNLfffC，/烹驾理鬻密曳器器烹s

标蓝色的字符均为转义字节.

4.你的一个同学Scrooge指出:每一帧的结束处是一个标志字节,而下一帧的开始处又是另一个标志

字节，这种做法非常浪费空间.用一个标志字节也可以完成同样的任务，这样就可以节省一个字节.你同

意这种观点吗？

解答：

不同意。

如果能够一直有不断的数据流，这样的方式也是可行的。但实际上常常出现的情况是，数据流

并不是连续的。因此，如果没有开始和结束标志的话，中间没有发送数据的那些间隔时间将无法确

定。所以在实际情况中，使用有开始和结束标志的方式可以使得协议更加简单。

5.位串0111101111101111110需要在数据链路层上被发送，请问，经过位填充之后实际被发送出去的

是什么？

解答：

实际被发送位流应该为：

011110111110011111010

6.假设使用了位填充成帧方法，请问，因为丢失一位、插入一位，或者篡改一位而引起的错误是否

有可能通过校验和检测出来？如果不能的话，请问为什么不能？如果能够检测出来的话，请问校验

和长度在这里是如何起作用的？

解答：

可能。

虽然有很小的概率会无法检测出一个错误的帧，但多数情况下可以检测出来。能够检测出来的

概率取决于校验和的长度，校验和越长，能够检测出来的概率越大。

8.为了提供比单个奇偶位的检错能力更强的可靠性，一种检错编码方案如下：用一个奇偶位来检查

所有奇数序号的位，用另一个奇偶位来检查所有偶数序号的位。请问这种编码方案的海明距离是多

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少？

解答：

根据奇偶校验的特点，任何一位的错误会都会被检查出来。在题目描述的情况中，对于偶数位

（或奇数位）同时有两位错误的情况它还是无法检测出来的。所以，它的海明码是2。

9.假设使用海明码来传输16位的报文.请问，需要多少个检查位才能确保接收方可以检测并纠正单

个位错误?对于报文1101001100110101,请给出所传输的位模式.假设在海明码中使用了偶数位.

解答：

由（机+r+1）42,得,2,216+1,可求出栏5才符合条件。

将传输码的1,2,4,8和16位作为校验位，其余作为数据位，将题所给数据填入数据位中，得出结

果：

011010110011001110101

10.假设用偶数位的海明码对一个8位字节进行编码。该字节编码前为10101111,请问编码之后的二

进制值是什么？

解答：

先将检验位置空得口口1口010口1111,检查每个校验位所影响的位置.使其所有位置上的1的个

数为偶数，得出结果：10100100H11

11.接收方收到•个12位的海明码，其16进制值为0xE4F.请问原来的值是多少（用16进制表示）？假设

至多只有1位发生了错误.

解答：

将十六进制值化为二进制值得：111001001111

首先检查校验位，易得出第1,4,8位均服从偶数位，而第2位服从奇数位，假设数据传输使用的

是奇数位，则出错位应该为1+4+8=13,而题码只有12位，故数据传输使用的是偶数位，出错位为

第2位

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故正确的海明码应为：101001001111

也即为：0xA4F

原码为：10101111

化为十六进制得出答案：OxAF.

12.检测错误的一种方法是按n行，每行k位来传输数据，并且在每行和每列加上奇偶位。其中右下

角是一个检查它所在行和所在列的奇偶位。这种方案能够检测出所有的单个错吗？2位错误呢？3位

错误呢？

解答：

对于单个的错误，显然的，奇偶校验可以检测出来。

对于两个的错误，如果两个错误在不同的行（或列）上，则对应行（或列）上的奇偶位可以检

测出错误。当两个错误在同一行（或列）上时，右下角是检查所在行和所在列的奇偶位可以检测出

错误。

但时3位错误就有可能检测不出来了，比如：有一个错误与另两个错误分别在同一行和同•列。

这样，对应的行和列的奇偶位都不会出错，右下角的奇偶位也不会出错。则这个错误不能被检查出

来。

14.x7+x5+l被生成器/+1除,所得的余数是什么？

解答：

将多项式化为码字后进行计算，运算过程如下：

10110

1001V10100001

1001

1100

1001

1010

1001

111

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尊孝大彳CCNLlffC.就黜黜罂虢舞乳。

000

111(余数)

将其化为多式项式,得所求余数为x2+x+\

15.利用本章中介绍的标准CRC方法来传输位流lOOlllOlo生成器多项式为+1。请给出实际

被传输的位串.假设在传输过程中左边第三位变反了。请证明，这个错误可以在接收端被检测出来.

解答：

在待传输位流后添加3个0成为10011101000。

用生成器多项式/+1(1001)去除，得余数为/(100)

故实际被传输的位串，为10011101100

若在传输过程中左边第三位变反了，则传输过去的位流串为1011101100。用/+1无法整除，

而是会得到•个余数100。于是可从中推断，数据在传输过程中出现了错误。

16.数据链路几乎总是将CRC放在尾部，而不是头部，请问这是为什么？

解答：

由CRC的计算方式可知。计算完后把它添加在尾部是高效的方法，这样做可以把处理时间减为

一半.

17.一个信道的位速率为4kbps,传输延迟为20ms.请问帧的大小在什么范围内，停-等协议才可以获得

至少50%的效率.

解答：

设帧大小为Fkb,则发送一帧的时间/=—=—ms

v4

信息往返延迟时间,共为20*2=40ms

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可列式子———N50%,解得

—+20x2

4

F>20x8=160/?

18.一条3000公里长的T1骨干线路被用来传输64字节的帧，两端使用了协议5.如果传输速度为

6〃s/公里，则序列号应该有多少位？

解答：

为了使传输过程能够高效的进行，序列号的长度必须足够大，至少要求在第一个返回的确认帧

到达前，发送方能够一直发送消息。

依题意，传输延迟为：18ms

传输时间为：（64*8）/1.536=0.33ms（T1线路的速率为：1.536Mbps）

故一帧从发送出去到返回确认需要的时间为：

18*2+0.33=36.33ms（这里忽略了接收方形成确认帧并发送出来的少量时间）

可求得帧数为36.33/0.33=110

因此序列号为7位.

21.如果协议5中的between过程检查的条件是a而不是。W8<c,则对于协议的正确性和

效率有影响吗?请解释你的答案.

解答：

协议5里MAX_SEQ为7,假设计算机A从计算机B接收了一帧的序列号为7（帧的序列号为

0~7）,于是向B发送了一捎带确认帧ack7oB在收到后把窗口移动，再向A发送序列号为0~6的帧,

若这六帧在半途中全部丢失,则A在超时后再次发送ack7,这时B再次接收到ack7后就会在between

函数中出现这样的情况：ur.ack=7,next_frame_to_send=7若检查条件改为a<b<c,则这种情况会

被认定是true而被B接受。B会错误地认为它后来发送出来的序列号为0〜6的帧被确认了。错误因

此无法被检验出来.

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尊孝南现3大彳CCNLfffC，/烹驾理鬻密更器器烹s

22.在协议6中，当一个数据帧到达的时候，需要执行一个检查，看它的序列号是否与期望的序列号不

同，并且no-nak为真.如果这两个条件都成立，则发送一个NAK.否则的话，启动辅助定时器.假定else子

句被省略掉.这种改变会影响协议的正确性吗？

解答：

会。如果省略的话，可能会导致死锁。

假设有一批包到达，并且正确地被接收者接收了，于是接收者移动自己的窗口。此时，假设发

送者发出的确认全部丢失了。发送方接下来必然会超时，它会重新发送没有得到确认的帧，而接下

来，接收者会发送一个NAK。

注意，假设此时这个NAK帧也丢失了，如果如果else省略的话，发送者将以为自己之前发送

的帧都没有被接收，因此它会不断和和重传这些帧。而接收方也只会简单的丢弃这些帧（因为它已

经接收过了）。也即出现了死锁的情况。

所以，有else子句的话，当发送的NAK丢失时，辅助定时器将被启动，一个ACK帧将被发送

出去，这样就可以使发送方重新同步到接收方的当前状态，而如果else省略的话，出现这样错误的

时候将不能取得同步，出现死锁情况。

23.假设在协议6中接近尾部的内含三条语句的while循环被去掉的话，这样会影响协议的正确性吗?

还是仅仅影响协议的性能?请解释你的答案.

答：：这会影响协议的正确性，导致死锁。因为这一段程序是负责处理接收到的确认帧，没有

这一段程序，发送方会一直保持超时条件，从而使得协议的运行不能向前进展。

24.假设从协议6的switch语句中去掉检查校验和错误的那个case子句.请问这种变化将如何影响

协议的操作？

解答：

这样做的话，它将使NAK消息失去它应有的作用。每次重传需要等到超时后才会进行。

但它不会影响程序运行的正确性。因为NAK的作用是提高效率，NAK消息本身对于程序的正

确运行来说并不是必要的。

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尊孝前"火彳CCNLllffh，广东省计算机网络重点实验室

Communication&ComputerNetworkLabofCD

29.利用地球同步卫星在一个1Mbps的信道上发送1000位的帧，该信道离开地球的传输延迟为

270ms.确认信息总是被捎带在数据帧上.头部非常短，并且使用3位序列号.在下面的协议中，最大可获

得的信道利用率是多少？

(a)停-等协议

(b)协议5

(c)协议6

解答：

103

(a)中,k=l.1000位的帧在1Mbps信道上完全发送所需时间为方=lms,在信道上的延迟时间为

270ms，确认帧的发送时间和延迟同样分别为1ms和270ms,由以上分析可得，信道的利用率为：

7---------r=---=0.18%

(1+270)x2542

(b)中协议5的k=7,与(a)相同，可得其利用率为：

77

7——―；—=—=1.29%

(1+270)x2542

(c)中协议6的k=4，与(a)相同，可得其利用率为：

44

---------r—=—=0.74%

7(1+270)x2542

31.考虑在一个无错误的64kbps卫星信道上单向发送512字节的数据帧，有一些非常短的确认从另

一个方向回来.对于窗口大小为1,7,15和27的情形，最大的吞吐量分别是多少?从地球到卫星的传输时

间为270ms.

解答：

信道的延迟时间为270ms

传送一帧所需的时间为512*8/64=4096/64=64ms

则每一次传输的周期为270*2+64=604ms(这里忽略了产生和发送ACK的时间)

在这里的传输速度为

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尊孝点盘7大彳CCNLlffC，/露济业黠察免考器烹s

需要604/64七9个帧保持通道不空。

则对于窗口值1,每604ms发送4096位，吞吐率为4096/0.604=6.78kb/s。

对于窗口值7,每604ms发送4096*7位，吞吐率为4096*7/0.604=47.5kb/s。

而对于窗口值超过9（包括15、127）,吞吐率达到最大值，即64kb/s。

36.PPP基本上是以HDLC为基础的,HDLC则使用了位填充技术来防止在净荷数据中偶尔出现标志

字节，以避免引起混淆.请给出至少一个理由说明为什么PPP却使用了字节填充技术？

解答：

HDLC通常是用硬件来实现的，与它不同的是PPP往往是通过软件的方式来实现的。在软件的

实现过程中，对于字节的操作比对位的操作要简单得多。

此外，PPP是被设计用于调制解调线路的，而调制解调线路上是传输模式是以字节为单位的，

因此适合用于字节填充技术。

38.CRC编程题

略

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计算机网络

第四章习题及参考答案

广东省计算机网络重点实验室

计算机科学与工程学院

华南理工大学

CCNI广东省计算机网络重点实验室

—Communication&ComputerNetworkLabofCD

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尊孝南现3大彳CCNLfffC，/烹驾理鬻密曳器器烹s

题目：

2、3、4、9、16、17、18、21、23、24、42、43

补1：交换机如何维护内部的MAC地址表

补2：请解释交换机的无分片交换的含义

参考答案：

2.N个站共享一个56-kbps的纯ALOHA信道，每个站平均100秒输出一个1000位的帧，即使前

面的帧还没有被送出，它也这样进行(比如这些站可以将送出的帧缓存起来)。清问N的最大值是

多少？

解答：

对于纯的ALOHA,可用的带宽是56*0.184Kb/s=l0.304WJ/5O

每个站需要的带宽为1000/100=10b/s。而N=10304/10七1030

所以，最多可以有1030个站，即