计算机网络2012年重点习题及解答(2012-7-28)

计算机网络2012年重点习题及解答教材：《计算机网络（第五版）》，谢希仁编著，电子工业出版社习题数量：55题章节数量主要知识点备注1、概述8因特网概述、体系结构2、物理层5香农公式、信道复用、码分多址3、数据链路层10PPP、CRC、CSMA/CD4、网络层18IP地址分类、路由、网络设计、二进制反码运算求和5、运输层6UDP/TCP、连续ARQ、拥塞控制6、应用层4DNS、、网络安全2加密与解密、防火墙10、IPV62IPV6、零压缩法第一章、概述（P34-35）1-07、internet和Internet在意思上有何重要区别？答：以小写字母“i”开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。以大写字母I开始的Internet（因特网）是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。1-08、计算机网络有哪些类别？各种类别的网络都有什么特点？答：计算机网络是指：一些互相连接的、自治的计算机的集合。按照不同的标准可将其分为不同的类别：1、按交换方式：有电路交换、报文交换、分组交换、帧中继交换、信元交换等。2、按拓扑结构：有集中式网络、分散式网络、分布式网络。其中，集中式网络的特点是网络信息流必须经过中央处理机或网络交换节点(如星形拓扑结构)；分布式网络的特点是任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连(如网状形拓扑结构)，它是主干网经常采用的一种结构；分散式网络实际上是星形网和网状形网的混合网。3、按作用范围：有广域网(WAN)、局域网(LAN)、城域网(MAN)。其中，广域网的作用范围为几十至几千公里，又称为远程网；局域网的作用范围常被限制在一个单位或一个校园(1km)内，但数据传输速率高(10Mb/s以上)；城域网常介于广域网和局域网之间，局限在一个城市(5～50km)内。4按使用范围：有公用网和专用网。其中，公用网都是由国家的电信部门建造和控制管理的；专用网是某个单位或部门为本系统的特定业务需要而建造的，不对单位或部门以外的人员开放。1-10、试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x(bit)。从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d(s)，数据率为b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？解：采用电路交换：端到端时延：kdbxstc采用分组交换：端到端时延：kdbxbpktp)1(，这里假定px，即不考虑报文分割成分组后的零头。欲使cptt，必须满足sbpk)1(1-11、在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和（p+h）bit，其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b（bit/s），但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大？答：分组个数：x/p，传输的总比特数：(p+h)x/p，源发送时延：(p+h)x/pb，分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：(k-1)(p+h)/b，总发送时延D=源发送时延+中间发送时延D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b令其对p的导数等于0，求极值p=√hx/(k-1)1-17、收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为sm/1028。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100kb/s。（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。解：（1）发送时延：sts100101057传播时延：stp005.01021086（2）发送时延：sts1101093传播时延：stp005.010210861-18、假设信号在媒体上的传播速率为sm/103.28。媒体长度L分别为：（1）10cm（网络接口卡）；（2）100m（局域网）；（3）100km（城域网）；（4）5000km（广域网）；试计算当数据率为sMb/1和sGb/10时在以上媒体中正在传播的比特数。解：传播时延=媒体长度/传播速率媒体中的比特数=传播时延*带宽（数据发送速率）媒体长度L传播时延媒体中的比特数数据率＝sMb/1数据率＝sGb/10（1）0.1ms101035.441035.44.35（2）100ms71035.40.43531035.4（3）100kms41035.421035.461035.4（4）5000km0.0217s41017.281017.21-19、长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，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，加上首部和尾部共18字节，试求该数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？解：（1）数据长度为100字节时传输效率=100/（100+20+20+18）*100%=63.3%（2）数据长度为1000字节时传输效率=1000/（1000+20+20+18）*100%=94.5%1-24、试述五层与七层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。答：所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。五层体系结构见图1-1所示。应用层运输层网络层数据链路层物理层图1-1五层体系结构模型各层的主要功能：1)应用层：最高层，直接为用户的应用进程提供服务；2)运输层：是负责向两个主机中进程间的通信提供服务；3)网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务；4)数据链路层：将网络层交下来的数据报组装成帧（frame)，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输；物理层：透明地传输比特流。OSI七层协议模型及各层的主要功能：数据链路层4运输层3网络层2数据链路层第二章、物理层（P62）2-09、用香农公式计算一下：假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%。问信噪比S/N应增大到多少倍数？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍，请问最大信息传输速率能否再增加20%？解：根据C=WLog2（1+S/N）（1）将C=35000，W=3100代入，得1+S/N=2350/31（2）再将C=35000*（1+60%），W=3100代入，得1+S/N=2350*1.6/31此时，S/N比（1）式要扩大100倍（3）若S/N再比（2）式扩大10倍，则（2）式中的C要提高18.5%2-13、为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？答：信道复用技术可以使使多个进程能共享单一的传输层实体进行通信，从而节省大量资源。常用的信道复用技术有：频分复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplexing）将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。时分复用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。波分复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）在光纤上的频分复用。码分复用（CDM，CodeDivisionMultiplexing）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。统计复用（SDM，StatisticalDivisionMultiplexing）有时也称为标记复用、统计时分多路复用或智能时分多路复用，实际上就是所谓的带宽动态分配。统计复用从本质上讲是异步时分复用，它能动态地将时隙按需分配，而不采用时分复用使用的固定时隙分配的形式，根据信号源是否需要发送数据信号和信号本身对带宽的需求情况来分配时隙，主要应用场合有数字电视节目复用器和分组交换网等。2-14、试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48答：FDM：FrequencyDivisionMultiplexing频分复用TDM：TimeDivisionMultiplexing时分复用STDM：StatisticTDM统计时分复用WDM：WavelengthDivisionMultiplexing波分复用DWDM：DenseWDM密集波分复用CDMA：CodeDivisionMultiplexAccess码分多址SONET：SynchronousOpticalNetwork同步光纤网SDH：SynchronousDigitalHierarchy同步数字系列STM-1：SynchronousTransferModule-1第一级同步传递模块，基本速率155.52Mb/sOC-48：OpticalCarrier－48第48级光载波2-16、共有4个站进行码分多址CDMA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）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：（-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1还是0？答：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0S·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12-18、为什么在ADSL技术中，在不到1MHz的带宽中却可以传送速率高达每秒几个兆比？答：靠先进的DMT编码，频分多载波并行传输、使得每秒传送一个码元就相当于每秒传送多个比特。第三章、数据链路层（P105-107）3-07、要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是1)(4xxxP。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）。传输的全部数据是11010110111110。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。3-08、要发送的数据为101110。采用CRCD生成多项式是1)(3xxP。试求应添加在数据后面的余数。答：添加的检验序列为011（101110000除以1001）。传输的全部数据是101110011。3-09、一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？答：7D5EFE277D5D7D5D657D5E7EFE277D7D657D3-10、3-10PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问