《计算机网络技术》复习题及参考答案(2015)

12015级工程硕士《计算机网络技术》复习题及参考答案第1章概述(17)1.有5个路由器要连接起来形成一个点到点子网。在每—对路由器之间，设计者可能会放上一条高速链路、一条中速链路，或者一条低速链路，甚至没有链路。如果产生并检查每—个拓扑图需要花掉100ms的计算机时间，那么检查所有的拓扑图需要多长时间?解：将5个路由器分别称为A，B，C，D和E.，则共有10条可能的线路：AB,AC,AD,AE,BC,BD,BE,CD,CE,和DE。每条线路有4种可能性(3种速度或者无链路)，这样，拓扑的总数为410=1,048,576。检查每个拓扑需要100ms，全部检查总共需要104,857.6秒，或者稍微超过29个小时。2．广播式子网的一个缺点是，当多台主机同时企图访问信道的时候会造成信道浪费。作为一个简单的例子，假设时间被分成了离散的时槽，在每个时槽内．n台主机中每台主机企图使用信道的概率为p1，请问由于碰撞而被浪费的时槽所占的百分比？解：一共有n+2个事件。其中事件1到n代表主机成功地使用这条信道，没有产生冲突。这些可能性的事件的概率为p(1－p)n-1。事件n+1代表信道空闲，其概率为(1-p)n。事件n+2代表产生冲突。由于n+2个可能发生的事件的概率等于1。因此由于碰撞而被浪费的时槽的概率为：。3．请说出使用分层协议的两个理由。答：通过协议分层可以把设计问题划分成较小的、易于处理的子问题。另外分层意味着某一层的协议的改变不会影响高层或低层的协议。4．无连接通信和面向连接通信的最主要区别是什么？答：主要的区别有两条。其一：面向连接通信分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而无连接通信没有这么多阶段，它直接进行数据传输。其二：面向连接的通信具有数据的保序性，而无连接的通信不能保证接收数据的顺序与发送数据的顺序一致。5.OSI的哪一层分别处理以下问题？答：把传输的比特流划分为帧——数据链路层决定使用哪条路径通过子网——网络层.26.如果在数据链路层上交换的单元称为帧，而在网络层上交换的单元称为分组．那么应该是帧封装分组，还是分组封装帧?说明你的理由。答：帧封装包。当一个包到达数据链路层时，整个数据包，包括包头、数据及全部内容，都用作帧的数据区。或者说，将整个包放进一个信封(帧)里面，(如果能装入的话)。7.针对OSI参考模型和TCP／IP参考模型，请列举出两种相同的处理问题方法，以及两种不相同的处理问题方法。相似点：都是独立的协议栈的概念；层的功能也大体相似(两者都具有网络层、传输层和应用层)。不同点：OSI更好的区分了服务、接口和协议的概念，因此比TCP/IP具有更好的隐藏性，能够比较容易的进行替换；OSI是先有的模型的概念，然后再进行协议的实现，而TCP/IP是先有协议，然后建立描述该协议的模型；层次数量有差别；TCP/IP没有会话层和表示层，OSI不支持网络互连。OSI在网络层支持无连接和面向连接的通信，而在传输层仅有面向连接的通信，而TCP/IP在网络层仅有一种通信模式（无连接），但在传输层支持两种模式。8.TCP和UDP之间最主要的区别是什么？TCP是面向连接的，而UDP是一种数据报服务，是一种无连接的服务。9.ATM为什么使用小的、固定长度的信元?1）使用小的、固定长度的信元便于使用硬件电路来快速地路由或交换；2）可以设计硬件电路，将一个进入的信元复制到多条输出线路上；3）小的信元也不会阻塞线路很长时间，保证服务质量要容易得多。10．一个系统有n层协议。应用层产生长度为M字节的报文，在每一层上加上长度为h字节的报文头。试问报文头所占的网络带宽比例是多少？答：一共有n层，每层加上h字节，每一则报文的头字节总数为hn，发送报文的字节总数为：M+hn，报文头占用网络带宽的比例为：hn/(hn+M)*100%11.客户端-服务器系统的性能受到两个主要的网络特性的重大影响：网络的带宽（即，网络可以传输多少比特/秒）和延迟（即，即将第一个数据位从客户端传输到服务器需要多少秒）。请给出一个具有高带宽、高延迟的网络例子。再给出另一个网络的例子，它具有低带宽和低延迟。答：也许一个横贯大陆的光纤链路具有很多千兆比特/秒的带宽，但等待期也很高，由3于光速在数千公里上传播。相反，一个56kbps调制解调器在同一大楼呼叫计算机具有低带宽和低延迟。12.除了带宽和延迟外，网络用于下列业务提供好的服务质量，试问还需要哪个参数？(i)数字化的语音业务？(ii)视频业务？（iii）金融交易业务？答：对于声音以及视频需要一个均匀的传递时间，所以网络中的抖动量是很重要的。这可以表示为传递时间的标准偏差。具有较短的时延而较大的变化实际上比较长的时延而较小的变化要差。对于金融交易业务，可靠性和安全性是非常重要的。13.两个网络都可以提供可靠的面向连接服务。其中一个提供可靠的字节流，另一个提供可靠的报文流。试问这两者是否相同？如果你认为相同，为什么要有这样的区别？如果认为不相同，请举一个例子，说明它们为什么不同？答：消息流和字节流不相同。在消息流中，网络跟踪消息边界。在字节流中，它不是。例如，假设一个进程写入1024个字节到一个连接，稍后又写了另一个1024字节。那么接收方一次读2048个字节。对于消息流，接收器将得到两个消息，每个消息1024字节。对于字节流，的不计算消息边界，接收器将得到一个完整的2048个字节作为一个单位。事实上，原来的两个不同的消息便丢失了。14.一幅图像的分辨率是1600×1200像素，3字节/像素。假设图像未压缩。试问它在56Kbps调制解调器信道上传输要花多长时间？通过1-Mbps的电缆调制解调器传输呢？在一个10-Mbps以太网上传输呢？在100-Mbps以太网上呢？在千兆以太网上呢？答：图像为1600×1200×3字节或5760000字节。这是46080000比特。以56-kbps传输，大约需要822.857秒。以1-Mbp比特/秒传输，它需要46.080秒。以10-Mbps传输，它需要4.608秒。以10-Mbps传输，大约需要0.461秒。以1000000000比特/秒传输，大约需要46毫秒。15.以太网和无线网络具有一定的相似性和一定的差异。以太网的一个特性是在同一时间只有一帧数据可以在以太网上传输。试问802.11能与以太网分享此特性吗？讨论你的答案。答：考虑隐藏终端问题。想象一个具有五个站点的无线网络，A到E，使得每一个站点信号的作用距离仅限在邻居的范围。这样在同一时间A可以与B对话，D也可以与E对话。无线网络具有潜在的并行性，这种方式不同于以太网。16.假设用于实现第k层操作的算法发生了改变。试问这将如何影响第k−1层和k+1层的操作？答：这不会影响第k-1层或第K+1层操作。17.假设在由第k层提供的服务（一组操作）发生了变化。试问这将如何影响层第k-1层和第k+1层的服务？答：对第k-1层没有影响，但在K+1的操作必须重新实现。4第2章物理层(7)1.一条无噪声4kHz信道，按照每1ms一次进行采样，请问最大数据传输率是多少？答：无噪声信道最大数据传输率公式：最大数据传输率=2Hlog2Vb/s。因此最大数据传输率决定于每次采样所产生的比特数，如果每次采样产生16bits，那么数据传输率可达128kbps；如果每次采样产生1024bits，那么可达8.2Mbps。注意这是对无噪声信道而言的，实际信道总是有噪声的，其最大数据传输率由香农定律给出。2.电视频道的带宽是6MHz。如果使用4级数字信号．则每秒钟可以发送多少位？假设电视频道为无噪声信道。答：采样频率12MHz，每次采样2bit，总的数据率为24Mbps。3.如果在一条3kHz的信道上发送—个二进制信号，该信道的信噪比为20dB，则最大可达到的数据传输率为多少?答：信噪比为20dB即S/N=100.由于log2101≈6.658，由香农定理，该信道的信道容量为3log2(1+100)=19.98kbps。又根据乃奎斯特定理，发送二进制信号的3kHz信道的最大数据传输速率为2*3log22=6kbps。所以可以取得的最大数据传输速率为6kbps。4.试问在50kHz的线路上使用T1线路需要多大的信噪比?答：依题意可得：所以，在50kHz线路上使用T1信号，需要93dB的信噪比。5.有10个信号，每个需要4000Hz的带宽，现在用FDM将它们复用到一条信道上，试问对于被复用的信道，需要的最小带宽是多少？假设保护带为400Hz宽。答：由于一共有10个信号，需要9个保护带来避免任何干扰。因此需要的最小带宽是：4000×10+400×9=43600Hz。56.为什么PCM采样时间被设置为125？答：125的采样时间对应于每秒8000次采样。一个典型的电话通道为4kHz。根据奈奎斯特定理，为获取一个4kHz的通道中的全部信息需要每秒8000次的采样频率。7.三个分组交换网络每个包含n个节点。第—个网络是一个星形拓扑结构，有一个中心交换机，第二个网络是一个双向环；第三个网络是一个全连接结构，从任何一个节点到其他的节点都有一条线路。请问，从传输路径的跳数来看，哪个最好，哪个其次?哪个最差?答：星型：最好为2，最差为2，平均为2；环型：最好为1，最差为n/2，平均为n/4全连接：最好为1，最差为1，平均为1。6第3章数据链路层(7)1.一个上层的分组被切分成10帧，每—帧有80％的机会可以无损坏地到达。如果数据链路协议没有提供错误控制的话，请问，该报文平均需要发送多少次才能完整地到达接收方？答：由于每一帧有0.8的概率正确到达，整个信息正确到达的概率为p=0.810=0.107。为使信息完整的到达接收方，发送一次成功的概率是p，二次成功的概率是(1-p)p，三次成功的概率为(1-p)2p，i次成功的概率为(1-p)i-1
p，因此平均的发送次数等于：2.位串011110111110llllll0需要在数据链路层上被发送，请问，经过位填充之后实际被发送出去的是什么?答：输出为：011110111110011111010.3.假设使用了位填充成帧方法，请问，因为丢失一位、插入一位，或者篡改一位而引起的错误是否有可能通过校验和检测出来?t如果不能的话，请问为什么不能?如果能够检测出来的话，请问校验和长度在这里是如何起作用的?答：可能。假定原来的正文包含位序列01111110作为数据。位填充之后，这个序列将变成01111010。如果由于传输错误第二个0丢失了，收到的位串又变成01111110，被接收方看成是帧尾。然后接收方计算该帧结束前的检验和，并对它进行验证。如果检验和是16位，产生错误帧的16位检验和碰巧经验证后仍然正确的概率是1/216。如果这种概率的条件成立了，就会导致不正确的帧被接收。显然，检验和段越长，传输错误不被发现的概率会越低，但该概率永远不等于零。4.假设使用海明码来传输16位的报文。请问，需要多少个检查位才能确保接收方可以检测并纠正单个位错误？对于报文1101001100110101，请给出所传输的位模式。假设在诲明码中使用了偶数位。答：校验比特位于1,2,4,8,和16的位置上,因此整个消息不会超过31位(包括校验比特)。.五个校验比特足够了。发送的比特模式为：011010110011001110101。5.假设用偶数位的海明码对一个8位字节进行编码，该字节编码前为10101111，请问编码之后的二进制值是什么?答：编码器的输出为：101001001111.6.数据链路协议几乎总是将CRC放在尾部，而不是头部，请问这是为什么?7答：CRC是在发送期间进行计算的。一旦把最后一位数据送上外出线路，就立即把CRC编码附加在输出流的后面发出。如果把CRC放在帧的头部，那么就要在发送之前把整个帧先检查一遍来计算CRC。这样每个字节都要处理两遍，第一遍是为了计算检验码，第二遍是为了发送。把CRC放在尾部就可以把处理时间减半。7.一