04741计算机网络原理知识点整理-计算题

物理层数据通信技术数据传输速率:数据传输速率=比特率(bps)=数据传输速率=信道容量信号调制速率=波特率(Baud)=码元速率=信号传输速率调制电平数=信号编码级数=码元所取有效离散值个数=码元中bit数量奈奎斯特定律(无噪声):采样频率(Hz)=码元速率(波特率)(Baud)=2*信道带宽(Hz)数据传输速率(比特率)(bps)=采样频率(Hz)*log2^调制电平数数据传输速率(比特率)(bps)=2*信道带宽(Hz)*log2^调制电平数数据传输速率(比特率)(bps)=码元速率(波特率)(Baud)*log2^调制电平数香农定律(有噪声):数据传输速率(比特率)(bps)=信道带宽(Hz)*log2^(1+S/N(信号功率/噪声功率=信噪比))分贝数=10×log10（S/N）*通信时隙时间=2*链路长度(m)/信号传播速率(m/s)*通信时隙时间=最小帧长度(bit)/数据传输速率(b/s)数据传输时延=数据帧长/数据传输速率信号传播时延=两点间距离/信号传播速率从发送到接收结束的总时间=数据传输时延+信号传输时延4、冲突检测时间：①基带最坏情况下的冲突检测时间=2×（两点间距离/信号传播速率）说明：A发送数据在T时间（两点间距离/信号传播速率），即将到达B点时，B发送数据发生冲突。②基带A、B两点同时发送数据的冲突检测时间=2×1/2×（两点间距离/信号传播速率）③宽带总线冲突检测时间等于任意两个站点之间最大传播时延的四倍，由于单向传输的原因。要求数据帧的传输时延至少四倍于传播时延。5、最短帧长=数据传输速率×2×（两点间距离/信号传播速率）物理层数据编码模拟信号的数字编码:脉码调制PCM(模拟数据的数字信号编码)脉冲编码调制（PulseCodeModulation），简称PCM脉码调制是对连续变化的模拟信号进行采样、量化、编码后转换为数字信号的一种调制方式。采样频率至少为模拟信号最高频率的2倍量化级=描述模拟信号数据需要多大的二进制数据量化级对应的二进制位数=量化位数=采样位数=抽样位数采样位数=log2^量化级个数(8=log2^256)数据链路层差错控制循环冗余码(CRC):CRC码字由两部分组成,前部分是信息码,后部分是校验码(冗余码/CRC码)冗余码(CRC码)计算方法:1,信息码后补0,个数是生成多项式G(X)的最高次幂2,补0后的信息码除以G(X)(除法中所用减法是模2减法/没有借位减法/异或)3,除法得到比除数少一位的余数,即为冗余码(如果余数位少,前补0)多项式:x5+x3+x+1=101011检错能力:1,可检测出所有奇数位错误2,可检测出所有双比特的错误3,可检测出所有小于等于校验位长度的连续错误设利用12MHz的采样频率对信号进行采样，若量化级为4，试计算出在无噪声信道中的数据传输速率和所需的信道带宽。12*10^3*log2^4=24*10^3bps=24Mbps12*10^3/2=6*10^3hz=6Mhz设信号的采样量化级为256，若要使数据传输速率达到64Kbps，试计算出所需的无噪声信道的带宽和信号调制速率。64*10^3/(2*log2^256)=4000Hz=4KHz4000*2=8000Baud设要发送的二进制数据为10110011，若采用CRC校验方法，生成多项式为x^4+x^3+1，试求出实际发送的二进制数字序列。101100110000/11001=11010100...0100101100110100已知发送方采用CRC校验方法，生成多项式为X^4+X^3+1，若接收方收到的二进制数字序列为101110110101，请判断数据传输过程中是否出错。101110110101/11001=11011011...110余数不为0说明传输过程中出错假设使用调制解调器，并采用1位起始位、1位停止位、无校验位的异步传输模式，在1分钟内传输7200个汉字，调制解调器至少应达到的传输速率为多少？(1+8+1)*2*7200/60=20*7200/60=144000/60=2400bps调制解调器的传输速率为4800bps，并采用1位起始位，1位停止位，1位奇偶校验位的异步传输模式，求传输2400个汉字所需要的时间。(1+8+1+1)*2*2400/4800=11s设A、B两站位于长1km的基带总线局域网的两端，数据传输速率为10Mbps，信号传播速率为200m/us，若A向B发送800bit的数据帧，B接收完毕该帧所需的时间是多少？若A、B站同时发送数据，经过多长时间两站发现冲突？800b/10*10^-6bps+1000m/200*10^-6m/s=80us+5us=85us1000m/200*10^-6m/s=5usA、B两站位于长2Km的基带总线局域网的两端，C站位于A、B站之间，数据传输速率为10Mbps，信号传播速度为200m／μs，B站接收完毕A站发来的一帧数据所需的时间是80μs，求数据帧的长度；若A、C两站同时向对方发送一帧数据，4μs后两站发现冲突，求A、C两站的距离。数据帧长度=[80us-(2000m/200m/us)]*10bit/us=700bitAC两站距离=4us*200m/us=800m设信道上数据传输速率为4Kbps，信道的传播时延为20ms，采用停等协议，帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不计，若信道的利用率(传输数据时间/传输数据时间+等待时间)为50%。试求出数据帧的长度。(x/4)/(x/4+(20*2))=50%x=160bit月球到地球的距离大约为3.8×10^5Km，在它们之间架设一条200Kbps的点到点链路，信号传播速度为光速(30万km)，将一幅照片从月球传回地球所需的时间为501.3s。试求出这幅照片占用的字节数。传播时延:3.8*10^8m/3*10^8m/s=1.3s传输时延:501.3s-1.3s=500s2*10^5bps*500s/8=1*10^8bps/8=12.5*10^6B=12.5MB有一个电缆长度为1Km的CSMA/CD局域网，信号传播速度为光速的2/3，其最小帧长度为1000bit。试求出数据传输速率。信号传播速度:3*10^8m/s*2/3=2*10^8m/s数据传输速率:最小帧长度/2*(传播时延)=1000bit/2*(1000m/2*10^8m/s)=1000bit/10*10^6s=100Mbps有一个100Mbps的令牌环网络，令牌环行时间是120μs，每个主机在每次得到令牌后可以发送1000字节的分组，发送完成后立即释放令牌。试求出任意一台主机可以取得的最大吞吐率。发送数据需要时间:1000*8bit/100*10^6bps=80*10^-6s任意主机信道占用率:80*10^-6s/80*10^-6s+120*10^-6s=40%最大吞吐率:100Mbps*40%=40Mbps有一受随机噪声干扰的信道，其带宽为4KHz，信噪比为30dB。试求出最大数据传输速率。10*log10^(S/N)=30dBC=H*log2^(1+S/N)=4K*log2^(1+10^30/10)=4K*log2^1001=40Kbps设卫星信道上数据传输速率为1Mbps，数据帧长为5625bit，卫星信道的传播时延为270ms，采用顺序接收管道协议，其发送窗口尺寸为4，帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不计。试求出此信道的利用率。(信道的利用率指信号传输时间与信号传输时间和信道时延之和的比值)总传输时延=5625b*4/1*10^6bps=22.5ms总传播时延=270ms*2=540ms信道利用率=22.5/(22.5+540ms)=4%5000个站点竞争使用一个时分ALOHA信道，信道时隙为125us，各站点每小时发出36次请求。试计算总的信道载荷。(信道载荷指请求次数与时隙的比值)5000*36/3600s/(1/125*10^-6s)=0.00625次/时隙有一个电缆长度为2Km的CSMA／CD局域网，数据传输速率为10Mbps，信号传播速度为光速的2／3，数据帧长度是512bit(包括32bit开销)，传输成功后的第一个时隙留给接收方，用于捕获信道并发送一个32bit的确认帧。假设没有冲突发生，试求出有效的数据传输速率(不包括开销)。(光速值为3×10^5Km/s)解:信号传播时延=2Km/(3×10^5Km/s*2/3)=10*10^-6s发送数据帧传输时延=512bit/10Mbps=51.2*10^-6s发送数据帧总时间=51.2*10^-6s+10*10^-6s*2=71.2*10^-6s发送确认帧传输时延=32bit/10Mbps=3.2*10^-6s发送确认帧总时间=3.2*10^-6s+10*10^-6s*2=23.2*10^-6s有效数据传输速率=有效数据长度/总时间=(521bit-32bit)/(71.2*10^-6s+23.2*10^-6s)=480bit/94.4*10^-6s=5.1Mbps有一受随机噪声干扰的信道，其信噪比为30dB，最大数据传输速率为30Kbps。试求出该信道的带宽。解:由信噪比公式:信噪比=10*log10^(S/N)得S/N=10^信噪比/10=10^3=1000由香浓定律:数据传输速率=信道带宽*log2^(1+S/N)得信道带宽=数据传输速率/log2^(1+S/N)=30*10^3bps/log2(1+10^30/10)=30*10^3bps/log2(1001)=3*10^3Hz设信道上数据传输速率为4Kbps，数据帧长为240bit，信道的传播时延为20ms，采用停等协议，帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不计。试求出信道的利用率。解:数据传输时延=240bit/4Kbps=60ms信道利用率=60ms/(60ms+20ms*2)=60%有一个电缆长度为1Km的CSMA/CD局域网，数据传输速率为1Gbps，信号传播速度为2×10^5Km/s。试求出最小帧长度。解:信号传播时延=电缆长度/信号传播速度=1Km/(2*10^5Km/s)=5*10^-6s时隙时间=传播时延*2=5*10^-6s*２=10*10^-6s最小帧长=数据传输速率*时隙时间=1Gbps*10*10^-6s=1*10^4bit一组N个站点共享一个56Kbps的纯ALOHA信道，每个站点平均每100s输出一个1000bit的帧。试求出N的最大值。解:由纯ALOHA协议的信道利用率最大不超过18.4%(时隙ALOHA的信道利用率可以达到36.8%)得信道时间最大数据传输速率为56Kbps*0.184=10304bps每个站点平均传输速率为:1000bit/100s=10bps信道允许最多站点数量为:10304bps/10bps=1030设要发送的二进制数据为101100111101，CRC生成多项式为X4+X3+1，试求出实际发送的二进制数字序列(要求写出计算过程)。解:由1011001111010000/11001=110101001110...1110得校验码为:1110故实际发送序列为1011001111011110IP数据报中携带了UDP报文，IP头部IHL字段的数值为二进制数0101，IP数据报总长度为800字节。求UDP报文中数据部分的长度(要求写出计算过程)。解:IHL表示IP报文头部长度(单位:32位)所以ip报文头部长度为4字节*5=20字节UDP头部长度为8字节所以数据部分长度为:800-20-8=772字节设长度为10Km的无噪声链路的信号传播速度为2×10^8m／s，信号的调制方式为二元调制，当传输200字节的分组时，传播延迟等于发送延迟，试求出所需带宽(要求写出计算过程)。解:传播时延=10Km/2*10^8m/s=5*10^-5s数据传输速率=200*8bit/5*10^-5s=32*10^6bps由数据传输速率=2*带宽*log2^2得带宽=32*10^6bps/log2^2baud/2=16