计算机网络作业及答案

第一章

问:请就计算机网络基本定义中提到的资源共享与信息交换,根据每一种情况分别再举至少2个例子。

答:

        使用共享网络上的磁盘、打印机;

        上传电子邮件,网上购物;

(资源共享:可以是信息共享、软件共享,也可以是硬件共享)

问:为什么电路交换的模式不合适计算机网络的通信?

答:

        电路交换必须经过建立连接、通话、释放连接三个过程,而计算机网络的通信具有突发性,当使用电路交换来进行通信时,线路的传输效率往往很低。

问:

试分析分组交换技术的优缺点。

答:

        分组交换的特点是将单个分组传送到相邻结点,存储下来后查找转发表,再转发到下一个结点。因此它具有高效、灵活(为每一个分组独立地选择最合适的路由转发)、迅速(不需要建立连接)和可靠(有控制信息)的优点;缺点是存储转发需要排队,会产生时延,同时无法确定端到端的带宽。需要添加首部,影响信道实际传输效率。

问:

计算机网络就覆盖范围来说,分为哪些类型? 请上网为每一种类型查找一种具体的例子

答:

        WAN(帧中继、ATM);MAN(802.17弹性分组环);LAN(以太网、802.11无线局域网);PAN(蓝牙)。

问:

请说明发送时延与传播时延的区别,同时解释在什么情况下,哪些时延占主体。

答:

        发送时延是从发送数据的第一个比特开始计时到最后一个比特发送完毕所需的时间,与数据帧长度和发送速率有关;

        而传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间,与信道长度和电磁波在信道上的传播速率有关;

        通常在距离不大的情况下,发送时延占主体;但在长距离通信情况下,比如卫星通信,传播时延会成为主要部分。

问:

请从下至上写出OSI参考模型和TCP/IP的体系结构中各层的名称。

答:

        物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层;

        网络接口层、网际层、运输层、应用层;

问:

100字节的应用层数据,进入运输层加20字节首部,进入网络层加20字节首部,进入数据链路层,在使用以太网时,加上18字节首部。求信道中实际数据的传输效率。如果应用层数据是1字节呢?如果是1460字节呢?由此你得到什么样的启发?

答:       

        100/(100+58)=63.3%
        1/(1+58)=1.7%
        1460/(1460+58)=96.2%

        当应用层数据长度变长时,信道利用率会增加。所以在可能的情况下,尽量保持分组一个较长的长度。 但也不能太长,因为分组太长,交换结点处的排队时延会增加,链路的占用时间也会增加;此外,发生错误时,重传的代价也会增加。

第二章

问:

物理层的主要任务是什么? 

答:      

        描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性,包括:

        •机械特性    指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。

        •电气特性    指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

        •功能特性    指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

        •过程特性    指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

问:

通信信道,从交互方式来看,可以分为几种?请各举一些例子。

答:

        单向通信(单工通信):广播、电视;
        双向交替通信(半双工通信):对讲机;
        双向同时通信(全双工通信):固定电话

问:

假设某信道的传输带宽为10kHz,请用Nyquist定理计算它产生的码元速率的极限。如果每个码元能取16种离散值,请问它的最大数据传输速率是多少 ?

答:

        20Baud;

        C=2*10*10^3*log16=80kbit/s.

注:在无噪声的理想情况下,低通信道上的最大码元速率、数据传输速率分别为:
    Nb= 2B (Baud)

    D =2B log2K = Nb log2K (bps)   

    Nb: 最大码元速率,单位baud

    D:介质的最大数据传输速率bps;
    B:介质的带宽Hz;
    K:码元所取的有效离散值个数

问:

普通电话信道的带宽为3.1KHz,最大信息传输速率为35Kbps,那么要想使最大速率增加60%,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再增加到10倍,问最大信息速率能否再增加20%?

答:

原来的S/N=2^(35/3.1)-1=2504,扩大后的S/N=2^(35*1.6/3.1)-1=274131,所以增大到274131/2504=109倍;

信噪比再增加10倍,C=3.1*10^3*log(1+2741310)=66kbps

66k/(35k*1.6)=1.17<1.20,所以不能

香农公式:在受到随机噪声影响的情况下,信道的最大数据传输率为:
C = B log2 (1+S/N) (bps)
C:介质的最大数据传输速率bps
B:介质的带宽Hz
S:平均信号功率
N:平均噪声功率
S/N :信噪比

问:

双绞线中的直连线与交叉线有什么区别?各自用在什么场合,请写出相应标准的线序。

答:       

        直连线 568B-568B  异种设备之间(交换机、集线器为一类;主机、路由器为一类)
        交叉线 568B-568A  同种设备之间

        568B标准:

        1-8针线序:橙/白  橙     绿/白  蓝     蓝/白  绿    棕/白  棕

        568A标准:

        1-8针线序:绿/白  绿     橙/白  蓝     蓝/白  橙    棕/白  棕

问:

光在光纤中的传播速率为20万公里每秒,请计算波长在1.2um与1.4um之间的波的频带宽度.

答:

        20万公里每秒/1.2um-20万公里每秒/1.4um=23.8THz

问:

常用的信道复用技术有哪些?

答:

        频分复用、时分复用(同步时分复用)、统计时分复用(异步时分复用)、波分复用、码分复用


问:

如何理解码分复用? 请问自己的话写出你的理解.

答:
各个站点向线路上发送的数据采用不同的编码,信号是线性叠加的,这样大大提高了线路的使用效率;接收数据时,只接收自己能识别的,其他的丢掉。

问:

有4个站进行CDMA通信。四个站的码片序列为:A: -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1   B: -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1C: -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1   D: -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1现在收到的序列为: +1 -1 +3 -1 +1 +3 -1 -1。请问哪个站发送了数据,发送数据是0还是1?

答:

        将各站的码片序列与接收序列进行内积操作,结果为0则无发送,为1则发送1,为-1则发送0。最后结果是:A 、D发送0, B发送1, C没有发送。

第三章

问:要发送的数据为1101011011,采用CRC方法,G(x)=X4+X+1,求发送码字。 如果传输过程中数据位最后一位变成0,接收端能否发现? 采用CRC校验后,数据链路层是否就变成了可靠传输?
答:

        1101011011 1110,接受端能发现;不是,采用CRC后,数据链路层只能做到以非常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错。

问:数据链路层解决的三个基本问题是什么? 如何解决的?
答:

        封装成帧、透明传输、差错检测。

        封装成帧是在数据的前后添加首部和尾部;透明传输采用字节填充法或字符填充法解决;差错检测采用各种差错检测措施,如循环冗余检验。

问:在PPP协议的同步传输中,假设数据串是 010111111010, 通过0比特填充, 再加上首尾定界符,最后的串是什么样子的?
答:

        01111110 0101111101010 01111110(首尾定界符指标志字段,都是0x7E)

问:传统以太网的码元速率是多少码元/秒? 100BASE-TX中每部分的含义是什么?
答:

        20M波特;100代表100Mbit/s的数据率,BASE表示连接线上的信号是基带信号,TX代表双绞线

问:假设1km长的CSMA/CD网络(半双工通信)的速率为1Gbps,信号速率为20万公里/s,求使用此协议的最短帧长度。
答:

        τ=1/20 0000=5微秒

        2τ=10微秒(一个来回)

        最短帧长度=1*10^9*10*10^-6=1250B

问:作为网络设计师,你愿意使用交换机还是集线器组网?为什么?
答:

    交换机;交换机具有并行性,能同时连通多对接口,使多对主机同时通信,并且相互通信的主机都是独占传输媒体,无碰撞地传输数据。

问:VLAN是什么意思?为什么要这样做?
答:

        虚拟局域网;VLAN是由一些具有某些共同的需求的局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。

问:集线器、交换机、路由器、网卡分别工作在哪一层?
答:

    物理层、数据链路层、网络层、物理层

问:假定站点A和B在同一个10Mbps网段上,两者间的传播时延为225比特时间。现假定A发送一帧,且在A发送结束前,B也发送一帧。如果A发送的是以太网的最短帧,A在检测到和B发生碰撞之前,能否把自己的数据发送完毕? 换言之,如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞?(提示:每个以太帧在发送到物理信道时,还要考虑8字节的前导码和定界符)
答:
        以太网规定的最短帧长64字节,即512bit。

        t=(64+8)*8=576比特时间,A应当发送完毕。t=225比特时间,B就检测出A的信号。只要B在t=224比特时间之前发送数据,A在发送完毕之前就一定检测到碰撞,就能够肯定以后也不会再发送碰撞了
如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,那么就能够肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞(当然也不会和其他站点发生碰撞)

问:在上题中,A和B同时在t=0发送帧,当t=225比特时间,A和B同时检测到碰撞,并且在t=225+48=273比特完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B分别选择了0和1。试问A和B各在什么时间开始重传帧?A重传的帧在什么时间到达B?A重传的帧会不会和B重传的帧再次碰撞?B会不会在预定的重传时间推后发送数据?
答:

t=0时,A和B开始发送数据
T1=225比特时间,A和B都检测到碰撞
T2=273比特时间,A和B结束干扰信号的传输
T3=594比特时间,A 开始发送
T4=785比特时间,B再次检测信道。如空闲,则B在T5=881比特时间发送数据、否则再退避。
A重传的数据在819比特时间到达B,B先检测到信道忙,因此B在预定的881比特时间停止发送。

    详解: t=0时,A,B开始传输数据;   
t=225比特时间,A和B同时检测到发生碰撞;   
t=225+48=273比特时间,完成了干扰信号的传输;
  
开始各自进行退避算法:
A: 因为rA=0,则A在干扰信号传输完之后立即开始侦听
  
t=273+225(传播时延)=498比特时间,A检测到信道开始空闲   
t=498+96(帧间最小间隔)=594比特时间,A开始重传数据
-----第一问A的重传时间   t=594+225 (传播时延)=819比特时间,A重传完毕 ----第二问A重传的数据帧到达B的时间    B: 因为rB=1,则B在干扰信号传输完之后1倍的争用期,即512比特时间才开始侦听   t=273+512=785比特时间,B开始侦听   
若侦听空闲,则 t=785+96(帧间最小间隔)=881比特时间,B开始重传数据   
若侦听费空闲,则继续退避算法
  又因为t=819比特时间的时候,A才重传数据完毕,所以B在785比特时间侦听的时候,肯定会侦听信道非空闲,即B在预定的881比特时间之前侦听到信道忙,
  所以,第四问的答案:B在预定的881比特时间是停止发送数据的.
  即第三问A重传的数据不会和B重传的数据再次发生碰撞
 

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