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华农计算机网络.doc

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计算机网络复习题 1、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 2、面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么? 答:面向连接服务的特点是,在服务进行之前必须建立数据链路 (虚电路)然后在进行数据传输,传输完毕后,再释放连接。在数 据传输时,好象一直占用了一条这样的电路。适合于在一定期间 内要向同一目的地发送许多报文的情况。对传输数据安全,不容 易丢失和失序。但由于虚电路的建立,维护和释放要耗费一定的 资源和时间。 无连接服务的特点,在服务工程中不需要先建立虚电路,链 路资源在数据传输过程中动态进行分配。灵活方便,比较迅速; 但不能防止报文的丢失、重复或失序。适合于传送少量零星的报 文。 3、协议与服务有何区别?有何关系? 1
答:1、协议是控制对等实体之间通信的规则,是水平的。服务 是下层通过层间接口向上层提供的功能,是垂直的。 2、协议的实现保证了能够向上一层提供服务,要实现本层 协议还需使用下层提供的服务。 4.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)=63.3% 数据长度为 1000 字节时, 传输效率=1000/(1000+20+20+18)=94.5% 5、奈氏准则与香农公式在数据通信中的意义是什么?比特和波 特有何区别? 答:奈氏准则与香农公式的意义在于揭示了信道对数据传输率的 限制,只是两者作用的范围不同。 奈氏准则给出了每赫带宽的理想低通信道的最高码元的传 输速率是每秒 2 个码元。香农公式则推导出了带宽受限且有高斯 白噪声干扰的信道的极限信息传输速率 C=Wlog2(1+S/N),其中 2
W 为信道的带宽(以赫兹为单位),S 为信道内所传信号的平均 功率,N 为信道内部的高斯噪声功率。 比特和波特是两个完全不同的概念,比特是信息量的单位, 波特是码元传输的速率单位。但信息的传输速率“比特/每秒”一 般在数量上大于码元的传输速率“波特”,且有一定的关系,若 使 1 个码元携带 n 比特的信息量,则 M Baud 的码元传输速率所 对应的信息传输率为 M×n bit/s,但某些情况下,信息的传输 速率“比特/每秒” 在数量上小于码元的传输速率“波特”,如 采用内带时钟的曼切斯特编码,一半的信号变化用于时钟同步, 另一半的信号变化用于信息二进制数据,码元的传输速率“波特” 是信息的传输速率“比特/每秒”的 2 倍。 6、基带信号与宽带信号的传输各有什么特点? 答:基带信号将数字 1 和 0 直接用两种不同的电压表示,然后送 到线路上传输。宽带信号是将基带信号调制后形成的频分复用模 拟信号。采用基带信号传输,一条电缆只能传输一路数字信号, 而采用宽带信号传输,一条电缆中可同时传送多路的数字信号, 提高了线路的利用率。 7、共有 4 个站进行码分多址通信。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) 3
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 S:(-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是 0 还是 1? 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 8、信道速率为 4kbit/s。采用停止等待协议。传播时延 tp=20ms。 确认帧长度和处理时间可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率 达到至少 50%? 答: t 发 发 t  2 t p   1 2 得 t 发≥40ms,则帧长 L≥40ms×4kbit/s=160bit 9、卫星通信的数据率为 1Mbit/s。数据帧长为 2000bit。忽略确 认帧长和处理时间,并设卫星信道传播时延为 0.25 秒。若忽略 可能出现的传输差错,试计算下列情况下的信道利用率: (1)停止等待协议; (2)连续 ARQ 协议,WT=7; (3)连续 ARQ 协议,WT=127; (4)连续 ARQ 协议,WT=255。 4
答: (1)信道利用率= 发 t  2t p t 发  2000 10 / /   6 2 0 25 . 6 2000 10  (2)(3)(4)信道利用率= 1 251 t W T    发 T t W 2t 发 ;(2)= p 7 257 ; (3)= 127 377 ;(4)≈0.5 10、要发送的数据为 1101011011。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? 答:添加的检验序列为 1110 (11010110110000 除以 10011) 数据在传输过程中最后一个 1 变成了 0,11010110101110 除以 10011,余数为 011,不为 0,接收端可以发现差错。 数据在传输过程中最后两个 1 都变成了 0,11010110001110 除以 10011,余数为 101,不为 0,接收端可以发现差错。 11、有 10 个站连接到以太网上,试计算以下三种情况下每一个 站所能得到带宽。 (1)10 个站点连接到一个 10Mbit/s 以太网集线器; (2)10 站点连接到一个 100Mbit/s 以太网集线器; (3)10 个站点连接到一个 10Mbit/s 以太网交换机。 5
答:(1)10 个站共享 10Mbit/s; (2)10 个站共享 100Mbit/s; (3)每一个站独占 10Mbit/s。 12、试说明 10BASE5,10BASE2,10BASE-T 所代表的意思。 答:10BASE5:“10”表示数据率为 10Mbit/s,“BASE”表示电 缆上的信号是基带信号, “5”表示每一段电 缆的最大长度是 500m。 10BASE2:“10”表示数据率为 10Mbit/s,“BASE”表示电 缆上的信号是基 185m。 带信号, “2”表示每一段电缆的最大长度是 10BASE-T:“10”表示数据率为 10Mbit/s,“BASE”表示 电缆上的信号是 基带信号, “T”表示使用双绞线作为传输媒体。 13、10Mbit/s 以太网升级到 100Mbit/s 和 1Gbit/s 甚至 10Gbit/s 时,需要解决哪些技术问题?在帧的长度方面需要有什么改变? 为什么?传输媒体应当有什么改变? 答:以太网升级时,由于数据传输率提高了,帧的发送时间会按 比例缩短,这样会影响冲突的检测。所以需要减小最大电缆长度 或增大帧的最小长度,使参数 a 保持为较小的值,才能有效地检 测冲突。在帧的长度方面,几种以太网都采用 802.3 标准规定的 以太网最小最大帧长,使不同速率的以太网之间可方便地通信。 6
100bit/s 的以太网采用保持最短帧长(64byte)不变的方法, 而将一个网段的最大电缆长度减小到 100m,同时将帧间间隔时 间由原来的 9.6μs,改为 0.96μs。1Gbit/s 以太网采用保持网 段的最大长度为 100m 的方法,用“载波延伸”和“分组突法” 的办法使最短帧仍为 64 字节,同时将争用字节增大为 512 字节。 传输媒体方面,10Mbit/s 以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤, 而 100Mbit/s 和 1Gbit/s 以太网支持双绞线和光纤,10Gbit/s 以太网只支持光纤。 14、假定 1km 长的 CSMA/CD 网络的数据率为 1Gbit/s。设信号在 网络上的传播速率为 200000km/s。求能够使用此协议的最短帧 长。 答:对于 1km 电缆,单程端到端传播时延为:τ=1÷200000=5 ×10-6s=5μs, 端到端往返时延为: 2τ=10μs 为了能按照 CSMA/CD 工作,最小帧的发送时延不能小于 10μs, 以 1Gb/s 速率工作,10μs 可发送的比特数等于:10×10-6×1× 109=10000bit=1250 字节。 15、网桥的工作原理和特点是什么?网桥与转发器以及以太网交 换机有何异同? 答:网桥的每个端口与一个网段相连,网桥从端口接收网段上传 送的各种帧。每当收到一个帧时,就先暂存在其缓冲中。若此帧 未出现差错,且欲发往的目的站 MAC 地址属于另一网段,则通过 7
查找站表,将收到的帧送往对应的端口转发出去。若该帧出现差 错,则丢弃此帧。网桥过滤了通信量,扩大了物理范围,提高了 可靠性,可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率的局域网。 但同时也增加了时延,对用户太多和通信量太大的局域网不适 合。 网桥与转发器不同,(1)网桥工作在数据链路层,而转发 器工作在物理层;(2)网桥不像转发器转发所有的帧,而是只 转发未出现差错,且目的站属于另一网络的帧或广播帧;(3) 转发器转发一帧时不用检测传输媒体,而网桥在转发一帧前必须 执行 CSMA/CD 算法;(4)网桥和转发器都有扩展局域网的作用, 但网桥还能提高局域网的效率并连接不同 MAC 子层和不同速率 局域网的作用。 以太网交换机通常有十几个端口,而网桥一般只有 2-4 个端 口;它们都工作在数据链路层;网桥的端口一般连接到局域网, 而以太网的每个接口都直接与主机相连,交换机允许多对计算机 间能同时通信,而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。所以 实质上以太网交换机是一个多端口的网桥,连到交换机上的每台 计算机就像连到网桥的一个局域网段上。网桥采用存储转发方式 进行转发,而以太网交换机还可采用直通方式转发。以太网交换 机采用了专用的交换机构芯片,转发速度比网桥快。 8
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