00 00计算机网络错题分析（报文交换、分组交换）

1 题目（14分）

如下图所示网络。A在t=0时刻开始向C发送一个2Mbits的文件；B在t=0.1+e秒（e为无限趋近于0的小正实数）向D发送一个1Mbits的文件。忽略传播延迟和结点处理延迟。

请回答下列问题：
（1） 如果图中网络采用存储-转发方式的报文交换，则A将2Mbits的文件交付给C需要多长时间？B将1Mbits的文件交付给D需要多长时间？
（2）如果图中网络采用存储-转发方式的分组交换，分组长度为等长的1kbits，且忽略分组头开销以及报文的拆装开销，则A将2Mbits的文件交付给C需要大约多长时间？B将1Mbits的文件交付给D需要大约多长时间？
（3）报文交换与分组交换相比，哪种交换方式更公平？（即传输数据量小用时少，传输数据量大用时长）
注：k=10^3，M=106。

2 知识点回顾

• 报文交换：指从源主机一次发送完整的信息给目标主机。
• 分组交换：将报文拆分成一个个小的分组进行传输，之后再在目标主机上重新组合成完整信息。
• 统计多路复用，在共享路由时，当两个或多个主机的分组序列不确定时，按需共享链路。
• 报文交换和分组交换均采用存储-转发交换方式。两者的区别是报文交换以完整报文进行“存储-转发”。分组交换以较小分组进行“存储-转发”
• 分组交换：传输延迟=L/R
• 报文交换：每次传输报文需M/R秒
• 分组交换报文交付时间：T=M/R+(h-1)L/R=M/R+nL/R。
  注：L指报文分组长度，R链路带宽，M指报文长度，h指跳步数，n指路由数。

3 我的分析解答

题目分析：假设A、B共享的路由为E，C、D共享的路由为F。t=0(s)，A -> 2Mbits -> C；t=(0.1+e)(s)(e为无限趋近于0的小正实数），B-> 1Mbits -> D，且忽略传播延迟和节点处理延迟。
解：（1）分析：采用存储-转发方式的报文交换。所以需要等到A将全部报文发送至路由E并由E全部转发至F时，B才开始向路由E发送报文。
A将2Mbits的文件发送至路由F所需时间为2/10+2/20=0.3(s)
因此，A将2Mbits的文件交付给C所需的时间为0.3+2/10=0.5(s)
B将1Mbits的文件交付给D所需的时间为0.3-0.1-e+1/10+(2/10-0.1)+1/20+1/10=0.55-e(s)
（2）分析：采用存储-转发方式的分组交换且忽略分组头开销以及报文的拆转开销。因此分组长度为1kbits，2Mbits的报文可以被拆分为2000组，1Mbits的报文可以被拆分为1000组，分组交换在10Mb/s链路上的传输延迟为0.001/10=0.1(ms)，在20Mb/s链路上的传输时延为0.05(ms)。前0.1秒时，只有A在发送报文分组，在0.1+e秒时，B也加入其中，共同分享共享路由和共享链路资源。此时假设A、B交叉发送的理想状态。
0-0.1秒期间，A发送至路由E的发送的分组量为100/0.1=1000（个），路由E发送至路由F的A的分组数为999个，路由F发送至C的分组数为998个，此时时间段，由于A至路由E链路传输速率的限制，路由E至路由F之间链路的利用率只有50%。
此时B开始加入，A和B各1000分组且A先发送，B后发送，两者交替占用共享路由和共享链路资源，但是由于路由E至路由F之间链路是20Mb/s，且此时利用率为100%，所以可以看作A到C、B到D的数据交换为在两个单独10Mb/s的链路上发送。
综上所得，A将2Mbits的文件交付给C所需的时间为2/10+20.0001=0.2001(s)
B将1Mbits的文件交付给D所需的时间为1/10+20.0001=0.1001(s)
（3）在此题情境下，报文交换与分组交换相比，分组交换的交换方式更公平。

4 标准答案比对分析

• 对第一问中B的思考出现了错误，而且没有动态的去分析两者之间的联系，从而导致了错误。更正后，B传输过程应该为A将报文传输到E后就开始向E传输报文。此时时间应该为0.2-(0.1+e)+1/10+1/20+1/10=0.35-e≈0.35s=350ms，此时与答案一致。
• 至于错误原因，是因为我认为A将报文传送到E，那么在E向F传输报文的过程中，B应该是无法向E传输报文的，因为E中还有A传输报文的缓存，同理，在路由F我也是如此考虑的，由此导致了错误的发生。
• 第二问中A向C的交付为0.20015s是我第二个错误，经过仔细分析发现有一段链路带宽为20Mbps，此时传输延迟应该为10Mbps的一半，而不应该笼统的按照10Mbps考虑，从而导致计算思考细节错误，另外还存在计算细节错误，粗心计算，导致计算结果少了0.001s，思考不周少了0.0005s。正确的A到C的时间为2/10+1000/20000000+1000/10000000=0.20015s≈0.2s=200ms，正确的B到D的时间为1/10+1000/20000000+1000/20000000+1000/10000000=0.1002s≈0.1s=100ms。

5 标准答案

得分指导：
【评分标准】：
1. 本题满分14分，只要认真完成作业（无论对错），就可以得到基本分：5分；
2. 每个小问正确解答，参考答案中标注分数给分，共14分；
3. 结果不正确但分析过程正确或部分正确，可酌情给分。
【参考答案】：
1) 由于A先发报文，所以A的报文在路由器输出链路队列中排在B的报文前面。因此，A向C交付2Mbits报文所需时间为：
2/10+2/20+2/10=0.5s=500ms；（3分）
B向D交付1Mbits文件所需时间为：
1/10+2/20（排队时延）+1/20+1/10=0.35s=350ms。（3分）
2) A向C交付2Mbits文件所需时间约为：
2/10+1000/20000000+1000/10000000=0.20015s≈0.2s=200ms;（3分）
B向D交付1Mbits文件所需时间约为：
1/10+1000/20000000(排队)+1000/20000000+1000/10000000
=0.1002s≈0.1s=100ms。（3分）
3) 分组交换比报文交换更公平。（2分）

6 总结

• 今后习题中应考虑全面，不懂得知识点的细节问题应把握清晰，不可想当然。
• 计算应更加仔细，注重细节。