《计算机网络》课后习题答案谢希仁版

1《计算机网络》课后习题答案谢希仁版第一章P197、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C（bit/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？答：对电路交换，当t=s时，链路建立；当t=s+x/C，发送完最后一bit；当t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。对分组交换，当t=x/C，发送完最后一bit；为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，每次转发的时间为p/C，所以总的延迟=x/C+(k-1)p/C+kd所以当分组交换的时延小于电路交换x/C+(k-1)p/C+kd＜s+x/C+kd时，(k-1)p/C＜s8、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x/p，传输的总比特数：(p+h)x/p源发送时延：(p+h)x/pb最后一个分组经过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)10、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=5ms2第二章P338、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。9、协议与服务有何区别？有何关系？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。10.（补充）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%第三章P693、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MBaud的码元传输速率所对应的信息传输率为M×nbit/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23倍。10、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。16、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）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1补充17、根据EIA-232标准，DTE只有在哪几个电路状态都处于开状态（on）的情况下才能发送数据？答：（1）DTE就绪DTR（pin20）（2）载波检测（pin8）（3）DCE就绪DSR（pin6）（4）请求发送RTS（pin4）（5）允许发送CTS（pin5）18、使用每个信号元素8个电平级的传输方案，在PSTN上传输数据。如果PSTN的带宽是3000Hz，试利用Nyquit定理求出最大数据传输速率C和调制效率B。答：C=2Wlog2M=2×3000×log28=18000bit/sB=C/W=18000/3000=6bit/s·Hz-14、假定在进行异步通信时，发送端每发送一个字符就要发送10个等宽的比特（一个起始比特，8个比特的ASCII码字符，最后一个结束比特）。试问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双方能否正常通信？答：设发送端和接收端的时钟周期分别为X和Y。若接收端时钟稍慢（YX），则最后一个采样必须发生在停止比特结束之前。即9.5Y10X。若接收端时钟稍快，则最后一个采样必须发生在停止比特开始之后。即9.5Y9X。解出：|（Y-X）/X|1/19=5.26%因此收发双方频率相差5%是可以正常工作的（但最好不要这样，因为太临界了）4第四章P933、考察停止等待协议算法。在接收结点，当执行步骤（4）时，若将“否则转到（7）”改为“否则转到（8）”，将产生什么结果？答：“否则”是指发送方发送的帧的N（S）和接收方的状态变量V（R）不同。表明发送方没有收到接收方发出的ACK，于是重传上次的帧。若“转到（8）”，则接收方要发送NAK。发送方继续重传上次的帧，一直这样下去。4、再停止等待算法中，若对出差错的帧不发送否认帧，该算法应作何改动？、答：发送结点：（8）“若收到否认帧NAK，则转到（4）”去掉；接收结点：（8）改为“丢弃此帧，并转到（2）”。6、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1≥；得t发≥40ms，则帧长L≥40ms×4kbit/s=160bitt发+2tp29、试证明：当用n个比特进行编号时，若接收窗口的大小为1，则只有在发送窗口的大小WT≤2n-1时，连续ARQ协议才能正确运行。答：（1）显然WT内不可能有重复编号的帧，所以WT≤2n。设WT=2n；（2）注意以下情况：发送窗口：只有当收到对一个帧的确认，才会向前滑动一个帧的位置；接收窗口：只有收到一个序号正确的帧，才会向前滑动一个帧的位置，且同时向发送端发送对该帧的确认。显然只有接收窗口向前滑动时，发送端口才有可能向前滑动。发送端若没有收到该确认，发送窗口就不能滑动。（3）为讨论方便，取n=3。并考虑当接收窗口位于0时，发送窗口的两个极端状态状态1：发送窗口：0123456701234567全部确认帧收到接收窗口：0123456701234567状态2：发送窗口：0123456701234567全部确认帧都没收到接收窗口：0123456701234567（4）可见在状态2下，接收过程前移窗口后有效序列号的新范围和发送窗口的旧范围之间有重叠，致使接收端无法区分是重复帧还是新帧。为使旧发送窗口和新接收窗口之间序列号不发生重叠，有WT＋WR≤2n，所以WT≤2n-1。10、试证明：对于选择重传ARQ协议，若有n比特进行编号，则接收窗口的最大值受公式WR≤2n/2的约束。5答：因WT＋WR≤2n，而WR≤WT，当WR=WT时，WR取最大值，为2n/2。11、在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit。再设发送窗口WT=6，而接收窗口WR=3。试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。答：发送端：01234567012345670接收端：0123456701234567012、在连续ARQ协议中，设编号用3bit，而发送窗口WT=8，试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。答：发送端：01234567012345670接收端：0123456701234567013、在什么条件下，选择重传ARQ协议和连续ARQ协议在效果上完全一致？答：当选择重传ARQ协议WR=1时，或当连续ARQ协议传输无差错时。15、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。答：t发2000/1061（1）信道利用率===t发+tp2000/106+2×0.25251t发×WT7127（2）（3）（4）信道利用率=；（2）=；（3）=；（4）=1t发+tp25125117、HDLC帧可分为哪几大类？试简述各类帧的作用。答：分三大类。1信息帧：用于数据传输，还可同时用来对已收到的数据进行确认和执行轮询功能。2监督帧：用于数据流控制，帧本身不包含数据，但可执行对数据帧的确认，请求重发信息帧和请求暂停发送信息帧等功能。3无编号帧：主要用于控制链路本身，不使用发送或接收帧序号。19、PPP协议的特点是什么？它适用在什么情况下？答PPP协议是点对点线路中的数据链路层协议；它由三部分组成：一个将IP数据报封装到串行链路的方法，一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP，一套网络控制协议；PPP是面向字节的，处理差错检测，支持多种协议；PPP不使用序号和确认机制，因此不提供可靠传输的服务。它适用在点到点线路的传输中。20、要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1。试6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