计算机网络与通信第7章习题

第7章：传输层1.如果TCP往返时间RTT的当前值是30ms，随后确认分别在数据发送后26、32和24ms到达发送方，那么新的RTT估计值分别为多少？假定加权因子α=0.9。解答：在TCP协议中，从发出数据到收到确认所需要的时间成为往返传输时间（roundtriptime,RTT）,简称为往返时间。由于进程之间的通信需要面对复杂的通信子网，往返时间是变化的，并且很难把握。为此，TCP协议采用一种适应性重传算法。在适应性重传算法中，RTT是一个加权平均值，其计算公式如下：RTT=α*Old_RTT+(1-α)*New_RTT其中，Old_RTT是上一个往返时间估计值，New_RTT是实际测出的前一个样本段的往返时间。α是一个常数加权因子（0≤α1）。当确认在数据发送后26ms到达时，Old_RTT=30ms，New_RTT=26ms，所以，RTT=0.9*30+（1-0.9）*26=29.6ms；当确认在数据发送后32ms到达时，Old_RTT=29.6ms，New_RTT=32ms，所以，RTT=0.9*29.6+（1-0.9）*32=29.84ms；当确认在数据发送后24ms到达时，Old_RTT=29.84ms，New_RTT=24ms，所以，RTT=0.9*29.84+（1-0.9）*24=29.256ms；2.在某个网络中，TPDU的长度最大值为128B，最长生存时间为30s，序列号为8比特。那么，每条TCP连接所能达到的最大数据传输速率是多少？解答：具有相同序列号的TPDU不应该同时在网络中传输。因此，必须保证当序列号循环回来重复使用时，具有相同序列号的TPDU已经从网络中消失。现在已知TPDU的生存时间是30s，序列号的长度为8b，TPDU的最大长度为128B，那么在30s的时间内发送方发送的TPDU数目不能多余28-1=255个。所以，每条TCP连接的最大数据传输速率是255*128*8/30=8704（b/s）。3.有一个TCP连接，当它的拥塞窗口大小为64个分组大小时超时。假设该线路的往返时间RTT是固定的即为3s。不考虑其他开销，即分组不丢失，该TCP连接在超时后处于慢启动阶段的时间有多少秒？解答：当拥塞窗口为64个分组的大小超时时，窗口门限值为64/2即32个分组的大小。此后，进入慢启动阶段，每次RTT时间后拥塞窗口的大小加倍，直至拥塞窗口值等于窗口门限值，并进入线性增长阶段。不妨用W（t）表示时刻t的拥塞窗口大小，这样W(0)=1,W(RTT)=2,W(2RTT)=4,W(3RTT)=8,W(4RTT)=16,W(5RTT)=32。因此，该TCP连接子在超时后重新处于慢启动阶段的时间为5个RTT，即5*3=15s。4.假设需要设计一个类似于TCP的滑动窗口协议，该协议将运行于一个100Mb/s网络上，网络中线路的往返时间RTT为100ms，报文段最大生存时间为60s。那么，所设计的协议头部中的窗口字段和序号字段最少应该有多少比特？为什么？解答：窗口大小必须能够容纳的数据应该为RTT*带宽，而序号则应该保证不会回绕造成具有相同序号的报文段在网络中同时传输，即序号大小至少为报文段最大生存时间*带宽。已知该网络的带宽为100Mb/s，线路的往返时间RTT为100ms，报文段最大生存时间为60s。则RTT*带宽=100ms*100Mb/s=10Mb=10*106b，而22310*106224，这样窗口大小必须容纳224/8=221B，即窗口字段最小应该为21B。而报文段最大生存时间*带宽=60s*100Mb/s=6000Mb=6*109b，23210*109233，这样序号空间大小至少233/8=230，即序号字段最小应该为30b。5.对于以1Gb/s速率运行的网络，延迟（而不是带宽）成为主要的限制因素。现在假设有一个城域网，其源主机和目的主机平均距离为20km。试问数据传输速率为多大时，由于光速导致的往返时延RTT等于长为1KB的分组的发送时延？已知光在光纤和铜导线中的传播速度大约为每毫秒200km。解答：光在光纤和铜导线中的传播速度大约为200km/ms，源主机和目的主机的线路平均长度为20km，则单向传播时延=20/200=0.1（ms），往返传播时延=0.2ms。假设数据传输速率为Rb/s，由于要求往返传播时延等于发送1KB的发送时延，则有100*8/R=0.2*10-3求得，R=40（Mb/s）。因此，当数据传输速率为40Mb/s时，发送1KB的发送时延等于往返传播时延。