哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第四版習(xí)題答案(中文版)

第1章概述

1-3Theperformanceofaclient-serversystemisinfluencedbytwonetworkfactors:thebandwidth

ofthenetwork(howmanybits/secitcantransport)andthelatency(howmanysecondsittakesfor

thefirstbittogetfromtheclienttotheserver).Giveanexampleofanetworkthatexhibitshigh

bandwidthandhighlatency.Thengiveanexampleofonewithlowbandwidthandlowlatency.

客戶-服務(wù)器系統(tǒng)的性能會(huì)受到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)因素的影響:^6^碗(每秒可以傳輸多少位數(shù)據(jù))和延遲(將第

T數(shù)據(jù)位從客戶端傳送到服務(wù)器端需要多少秒時(shí)間)。請(qǐng)給出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的例子,它具有崎寬和高延遲。然

后再給出另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的例子,它具有低帶寬和低延遲。

答：橫貫大陸的光纖連接可以有很多千兆位/秒帶寬，但是由于光速度傳送要越過數(shù)千公里，時(shí)延將也高。相

反使用56kbps調(diào)制解調(diào)器呼叫在同一大樓內(nèi)的計(jì)算機(jī)則有低帶寬和較低的時(shí)延。

1-4Besidesbandwidthandlatency,whatotherparameterisneededtogiveagoodcharacterization

ofthequalityofserviceofferedbyanetworkusedfordigitizedvoicetraffic?

除了帶寬和延遲以外,針對(duì)數(shù)字化的語音流想要讓網(wǎng)絡(luò)提供很好的服務(wù)質(zhì)?,還需要哪個(gè)參數(shù)?

聲音的傳輸需要相應(yīng)的固定時(shí)間，因此網(wǎng)絡(luò)時(shí)隙數(shù)量是很重要的。傳輸時(shí)間可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差方式表示。實(shí)際上，

短延遲但是大變化性比更長(zhǎng)的延遲和低變化性更糟。

1-6Aclient-serversystemusesasatellitenetwork,withthesatelliteataheightof40,000km.

Whatisthebest-casedelayinresponsetoarequest?

一個(gè)客戶一服務(wù)器系統(tǒng)使用了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),衛(wèi)星的高度為40000km。在對(duì)f請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)的時(shí)候,最佳情形下

的延遲是什么?

答：由于請(qǐng)求和應(yīng)答都必須通過衛(wèi)星，因此傳輸總路徑長(zhǎng)度為160,000千米。在空氣和真空中的光速為300,000

公里/秒，因此最佳的傳播延遲為160,000/300,000秒，約533msec。

1-9Agroupof2-1routersare/nterconnectedinacentralizedbinarytree,witharouterat

eachtreenode.Router/cotmunicateswithrouterjbysendingamessagetotherootofthetree.

Therootthensendsthemessagebackdowntoj.Deriveanapproximateexpressionforthemeannumber

ofhopspermessageforlargen,assumingthatallrouterpairsareequallylikely.

在一個(gè)集中式的二叉樹上,有2-1個(gè)路由器相互膜起來;每個(gè)樹節(jié)點(diǎn)上都有一個(gè)路由器。路由器，為了與路由

器謎彳通信,它要給樹的根發(fā)送一條信息。然后樹根將消息送下來給j。假設(shè)所有的路由器都是等概率出現(xiàn)的,

請(qǐng)推導(dǎo)出當(dāng)n很大時(shí)每條消息的平均跳數(shù)的fS似表達(dá)式。

答：這意味著，從路由器到路由器的路徑長(zhǎng)度相當(dāng)于路由器到根的兩倍。若在樹中，根深度為I，深度為n,

從艱到第n層需要n-l跳，在該層的路由器為0.50(50%)。

從艱到n-l層的路徑的路由器為0.25(25%)和〃-2跳步。因此，路徑長(zhǎng)度/為：

/=0.5x(n-1)+0.25x(n-2)+0.125x(n-3)+…

或

/=￡〃(0.5)/-￡"0.5)，

i-li-1

表達(dá)式歸約為/=〃一2,平均的路由器到路由器路徑為2n4

1-11Whataretworeasonsforusinglayeredprotocols?

請(qǐng)說出使用分層協(xié)議的兩個(gè)理由?

答：通過協(xié)議分層可以把設(shè)計(jì)問題劃分成較小的易于處理的片段。分層意味著某一層協(xié)議的改變不會(huì)影響高層

或低層的協(xié)議。

1-13Whatistheprincipaldifferencebetweenconnectionlesscommunicationandconnection-oriented

connunication?

在無連接通信和面向連接的通信二者之間,最主要的區(qū)別是什么?

答：主要的區(qū)別有兩條。

其-：面向連接通信分為三個(gè)階段，第一是建立連接，在此階段，發(fā)出?個(gè)建立連接的請(qǐng)求。只有在連接成功

建立之后，才能開始數(shù)據(jù)傳輸，這是第二階段。接著，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢，必須釋放連接。而無連接通信沒有這

么多階段，它直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

其二：面向連接的通信具有數(shù)據(jù)的保序性，而無連接的通信不能保證接收數(shù)據(jù)的順序與發(fā)送數(shù)據(jù)的順序一致。

1-14Twonetworkseachprovidereliableconnect!on-orientedservice.Oneofthemoffersareliable

bytestreamandtheotheroffersareliablemessagestream.Aretheseidentical?Ifso,whyisthe

distinctionmade?Ifnot,giveanexampleofhowtheydiffer.

兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都可以提供可靠的面向連接的服務(wù)。其中f臺(tái)可靠的字節(jié)流,另一個(gè)提供可靠的報(bào)文流。這二者

是否相同？如果你認(rèn)為相同的話,為什么要有這樣的區(qū)別？如果不相同,請(qǐng)給出一個(gè)例子說明它們?nèi)绾尾煌?/p>

答：不相同。在報(bào)文流中，網(wǎng)絡(luò)保持對(duì)報(bào)文邊界的跟蹤；而在字節(jié)流中，網(wǎng)絡(luò)不做這樣的跟蹤。例如，一個(gè)進(jìn)

程向一條連接寫了1024字節(jié)，稍后又寫了另外1024字節(jié)。那么接收方共讀了2048字節(jié)。對(duì)于報(bào)文流，接受

方將得到兩個(gè)報(bào)文。每個(gè)報(bào)文1024字節(jié)。而對(duì)于字節(jié)流，報(bào)文邊界不被識(shí)別。接收方把全部的2048個(gè)字節(jié)

當(dāng)蚱一個(gè)整體，在此已經(jīng)體現(xiàn)不出原先有兩個(gè)報(bào)文的事實(shí)。

1-17/nsomenetworks,thedatalinklayerhandlestransmissionerrorsbyrequestingdamagedframes

toberetransmitted.Iftheprobabilityofaframe'sbeingdamagedisp,whatisthetneannumber

oftransmissionsrequiredtosendaframe?Assumethatacknowledgementsareneverlost.

在有些網(wǎng)絡(luò)中,數(shù)據(jù)鏈路層交理傳輸錯(cuò)誤的做法是,請(qǐng)求重傳被損壞的頓。如果一幀被損壞的概率為P,那么

發(fā)送一廁需要的平均傳輸次數(shù)是多少?假設(shè)確認(rèn)賴姬不會(huì)丟失。

幀請(qǐng)求正好是k次的概率Pk,就是起初的k-1次嘗試都失敗的概率。pi,乘以第k次傳輸成功的概率。平均

傳輸次數(shù)就是

XX1

工田廣川一葉…—

I上=】1-P

1-22WhatisthemaindifferencebetweenTCPandUDP?

TCP和演之間最主要的區(qū)別是什么?

TCP是面向連接的，而UDP是一種數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。

1-25WhenafiIeistransferredbetweentwocomputers,twoacknowledgementstrategiesarepossible.

Inthefirstone,thefileischoppedupintopackets,whichareindividuallyacknowledgedbythe

receiver,butthefiletransferasawholeisnotacknowledged.Inthesecondone,thepacketsare

notacknowledgedindividually,buttheentirefileisacknowledgedwhenitarrives.Discussthese

twoapproaches.

當(dāng)T文件在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間傳輸?shù)臅r(shí)候,可能會(huì)有兩種不同的確認(rèn)策略。在第一種策略中,該文件被分解成

許多個(gè)分組,接收方會(huì)獨(dú)立地確認(rèn)每T分組,但是文件傳輸過程作為整體并沒有被確認(rèn)。在第二種策略中,

這些分組并沒有被單獨(dú)地確認(rèn),但是當(dāng)整個(gè)文件到達(dá)的時(shí)候,它會(huì)被確認(rèn)。請(qǐng)討論這兩種方案。

如果網(wǎng)絡(luò)容易丟失分組，那么對(duì)每?個(gè)分組逐?進(jìn)行確認(rèn)較好，此時(shí)僅重傳丟失的分組。而在另?方面，如果

網(wǎng)絡(luò)高度可靠，那么在不發(fā)差錯(cuò)的情況下，僅在整個(gè)文件傳送的結(jié)尾發(fā)送一次確認(rèn)，從而減少了確認(rèn)的次數(shù)，

節(jié)省了帶寬；不過，即使有單個(gè)分組丟失，也需要重傳整個(gè)文件。

1-27Howlongwasabitontheoriginal802.3standardinmeters?Useatransmissionspeedof10

^>psandassumethepropagationspeedincoaxis2/3thespeedoflightinvacuum.

在原始的802.3^準(zhǔn)中,T立是多長(zhǎng)(按米來計(jì)算)?請(qǐng)使用1%ps的傳輸速率,并且假設(shè)同軸電纜的傳播速

度是真空中光速的2/3.

波在同軸電纜中的速度是大約200JXX)km/scc,即200m/呼c.在10Mbps,傳輸一位需要O.lpscco因此這個(gè)

位在時(shí)間上持續(xù)0.1gee,在此期間傳播20metes因此，這里的一位是20米。

1-28Animageis1024x768pixelswith3bytes/pixel.Assumetheimageisuncompressed.Howlong

doesittaketotransmititovera56-kbpsmodemchannel?Overa1-i^pscablemodem?Overa10-^bps

Ethernet?Over100-MbpsEthernet?

T圖像的為1024X768像素,每個(gè)像素用3字節(jié)來標(biāo)識(shí)。假設(shè)該圖像沒有被壓縮。請(qǐng)問,通過56kbps

的調(diào)制解調(diào)器信道來傳輸這幅圖像需要多長(zhǎng)時(shí)間?通過曲ps的趣頻解調(diào)器(cab/emodem)呢?通過1%ps

的因特網(wǎng)呢?通過100Mbps的因特網(wǎng)呢?

圖像是1024X768X3bytes或2,359,296bytes.就是18,874,368bits.在56,000bits/sec速度卜;傳輸需要大約

337.()42sec.在1,000,000biWsec,需要大約18.874sec.在10,000,000bits/sec,需要大約1.887sec.在100,000.000

bits/sec,需要大約0.189sec.

1-30Wirelessnetworksareeasytoinstall,whichmakestheminexpensivesinceinstallationcosts

usuallyfarovershadowequipmentcosts.Nevertheless,theyalsohavesomedisadvantages.Nametwo

ofthem.

無線網(wǎng)絡(luò)很容易安裝,這使得它們并不非常昂貴。因?yàn)榘惭b費(fèi)用通常會(huì)占去整個(gè)設(shè)備費(fèi)用的很大比例。然而,

它們也有一些缺點(diǎn)。請(qǐng)說出兩個(gè)缺點(diǎn)。

一個(gè)缺點(diǎn)是安全性。每個(gè)碰巧在此房屋內(nèi)的隨機(jī)發(fā)送者都能在網(wǎng)絡(luò)上監(jiān)聽。另一個(gè)缺點(diǎn)是可靠性。無線網(wǎng)絡(luò)造

成大量錯(cuò)誤。第三個(gè)潛在的問題是電池壽命，因?yàn)槎鄶?shù)無線設(shè)備傾向于可移動(dòng)性。

1-31Listtwoadvantagesandtwodisadvantagesofhavinginternationalstandardsfornetwork

protocols.

請(qǐng)列舉出網(wǎng)絡(luò)協(xié)議國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)1：如果每個(gè)人都使用標(biāo)準(zhǔn)，那么每個(gè)人都可以與其他任何人交流；優(yōu)點(diǎn)2：廣泛使用標(biāo)準(zhǔn)將導(dǎo)致規(guī)模經(jīng)濟(jì)，

比如生產(chǎn)大規(guī)模集成電路芯片。缺點(diǎn)I：為了取得標(biāo)準(zhǔn)化所需要的政治妥協(xié)經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致差的標(biāo)準(zhǔn)；缺點(diǎn)2：一旦

標(biāo)準(zhǔn)被廣泛采用了，要對(duì)它再做改變就會(huì)非常困難，即使發(fā)現(xiàn)了新的更好的技術(shù)或方法，也難以替換。

2-8Itisdesiredtosendasequenceofcomputerscreeninagesoveranopticalfiber.Thescreen

/s480x640pixeIs,eachpixe/being24bits.Thereare60screenimagespersecond.Howmuchbandwidth

isneeded,andhowmanymicronsofwavelengthareneededforthisbandat1.30microns?

現(xiàn)需要在發(fā)送一系列計(jì)算機(jī)屏幕圖像,屏幕的分辨率為480X640像素,每個(gè)像素為24位。每秒鐘有60

幅屏幕圖像。請(qǐng)問,需要多少帶寬?在1.30u磁長(zhǎng)上,這段帶寬需要多少Um的波長(zhǎng)?

答：數(shù)據(jù)速率為480x640x24x60bps,BP442Mbpsc

Af=4.42x10,

fcdfc

ArfAZ2

l,-l(1.3X10'<)2X4.42X10,

”A=-------=-------------------7------------=x.5x101Snt=2.5x106um

1?1c3X10*

需要442Mbps的帶寬，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是2.5xl0-m。

2-18Asimpletelephonesystemconsistsoftwoendofficesandasingletollofficetowhicheach

endofficeisconnectedbya1-MHzfull-duplextrunk.Theaveragetelephoneisusedtomakefour

callsper8-hourworkday.Themeancalldurationis6min.Tenpercentofthecallsarelong-distance

(i.e.,passthroughthetolloffice).Whatisthemaximumnumberoftelephonesanendofficecan

support?(Assume4kHzpercircuit.)

一個(gè)簡(jiǎn)單的電話系統(tǒng)包括兩個(gè)端局和fUi途局,每個(gè)端局通過一條1MHZ全雙工干線連接到長(zhǎng)途局。在每8小

時(shí)的工作日中,平均每部電話有4次呼叫,每次呼叫平均6分鐘，10%的呼叫是長(zhǎng)途(即通過長(zhǎng)途局)。請(qǐng)問一個(gè)

端局能夠支持最多多少部電話?(假設(shè)每條線路為北也)

答：每部電話每小時(shí)做0.5次通話，每次通話6分鐘。因此一部電話每小時(shí)占用一條電路3分鐘，60/3=20,

即20部電話可共享一條線路。由于只有10%的呼叫是長(zhǎng)途，所以200部電話占用一條完全時(shí)間的長(zhǎng)途線路。

局間干線復(fù)用了1(X)0000/4000=250條線路，每條線路支持200部電話，因此，?個(gè)端局可以支持的電話部數(shù)

為200*250=50000。

2-22AmodemconstellationdiagramsimitartoFig.2-25hasdatapointsatthefollowingcoordinates:

(1,1),(1,-1),(-1,1),and(-1,-1).Howmanybpscanamodemwiththeseparametersachieveat

1200baud?

Figure2-25.(a)QPSK.(b)QAM-16.(c)QAM-64.

0180

270270

(a)(b)

一個(gè)類以于圖2.25的調(diào)制解調(diào)器星座圖有以下幾個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(1,1).(1,-1)、(T,1)、(T,-1),請(qǐng)問一個(gè)

具備這些參數(shù)的調(diào)制解調(diào)器在1200波特上可以達(dá)到多少bps?

每個(gè)波特有4個(gè)合法值，因此比特率是波特率的兩倍。對(duì)應(yīng)于1200波特，數(shù)據(jù)速率是2400bps。

2-28Tensignals,eachrequiring4000Hz,aremultiplexedontoasinglechannelusingFDU.Howmuch

minimumbandwidthisrequiredforthemultiplexedchanne/?Assumethattheguardbandsare400Hz

wide.

有10個(gè)信號(hào),每個(gè)都要求4000Hz,現(xiàn)在用FDM將它們復(fù)用在一條信道上。對(duì)于被復(fù)用的信道,最小要求多少帶

寬？假設(shè)防護(hù)頻段為400Hz寬。

有10個(gè)4000Hz信號(hào)。我們需要9個(gè)防護(hù)頻段來避免干擾。最小帶寬需求是4000X10+400X9=43,600Hz.

2-29WhyluisthePCMsamplingtimebeensetat125psec?

以為什么PCM采樣時(shí)間被設(shè)置為儂M

答：1252的采樣時(shí)間對(duì)應(yīng)于每秒8000次采樣。一個(gè)典型的電話通道為4kHz。根據(jù)奈奎斯特定理，為獲取一

個(gè)4kHz的通道中的全部信息需要每秒8000次的采樣頻率。

(實(shí)際上額定帶寬稍有些少，截止點(diǎn)并不清晰)

2-30WhatisthepercentoverheadonaT1carrier;thatis,whatpercentofthe1.544Mbpsarenotdeliveredtotheend

user?

30.線路上頸外開綃的白分比為多少？也就是說J.541Mbps中有白分之多少?zèng)]

有被也交給最終用戶？

每?幀中，端點(diǎn)用戶使用193位中的168(7*24)位，開銷占25(=193-168)位，因此開銷比例等于25/193=13%。

2-33W/iatisthedifference,ifany,betweenthedemodulatorpartofamodemandthecoderpartofacodec?(After

all,bothconvertanalogsignalstodigitalones.)

33.調(diào)制鼾調(diào)器的解憫郵分與編解碼器的編碼部分存沒有區(qū)別？如果有的話，區(qū)戕

是什么？(之所以有此何，是因?yàn)閮烧叨紝⑻顖?bào)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)口

咨有。編碼器接受任意的模擬信號(hào)，并從它產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。而解調(diào)器僅僅接受調(diào)制了的正弦(或余弦)波,

產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。

2-34Asignalistransmitteddigitallyovera4-kIlznoiselesschannelwithonesampleevery125nsec.Howmanybits

persecondareactuallysentforeachoftheseencodingmethods?

(a)CCITT2.048Mbpsstandard.(b)DPCMwitha4-bilrelativesignalvalue.(c)Deltamodulation.

34.一個(gè)信號(hào)在4kHz的無喚聲信道1：以數(shù)字方式進(jìn)行傳輸,每125戶采樣一次，請(qǐng)

問?按照以下的編碼方法?每秒鐘實(shí)際發(fā)送多少位？

<c>CCITT2.048Mbp、標(biāo)準(zhǔn).

⑹有4位相對(duì)信號(hào)值的DPCM.

(e)增自調(diào)制.

答：a.CCITT2.048Mbps標(biāo)準(zhǔn)用32個(gè)8位數(shù)據(jù)樣本組成一個(gè)⑵回勺基本幀，30個(gè)信道用于傳唁息，2個(gè)

信道用于傳控制信號(hào)。在每一個(gè)4kHz信道上發(fā)送的數(shù)據(jù)率就是

8*8(XX)=64kbpSo

b.差分脈碼調(diào)制(DPCM)是一種壓縮傳輸信息量的方法，它發(fā)送的不是每一次抽樣的二進(jìn)制編碼值，而是兩

次抽樣的差值的二進(jìn)制編碼。現(xiàn)在相對(duì)差值是4位，所以對(duì)應(yīng)每個(gè)4kHz信道實(shí)際發(fā)送的比特速率為

4*8000=32bpso

c.增量調(diào)制的基本思想是：當(dāng)抽樣時(shí)間間隔.“很短時(shí)，模擬數(shù)據(jù)在兩次抽樣之間的變化很小，可以選擇一個(gè)

合適的量化值？作為階距。把兩次抽樣的差別近似為不是增加一個(gè)?就是減少一個(gè)？。這樣只需用Ibit二進(jìn)制

信息就可以表示一次抽樣結(jié)果，而不會(huì)引入很大誤差。因此，此時(shí)對(duì)應(yīng)每個(gè)4kHz信道實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)速率為

I*8OOO=8kHz。

2-39W癡aistheessentialdifferencebetweenmessageswitchingandpacketswitching?

39.消息交換和分組交換之間的本質(zhì)區(qū)別是什架

信息交換發(fā)送到數(shù)據(jù)單元可以是任意長(zhǎng)度。分組交換有最大報(bào)文大小限制，任何大于限制的信息將被拆分成多

個(gè)報(bào)文。

2-41Threepacket-switchingnetworkseachcontainnnodes.Thefirstnetworkhasastartopology

withacentralswitch,thesecondisa(bidirectional)ring,andthethirdisfullyinterconnected,

withawirefromeverynodetoeveryothernode.Whatarethebest-average-,and-worstcase

transmissionpathsinhops?

三個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò)每個(gè)包含n個(gè)節(jié)點(diǎn)。第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)是T星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),有T中心交換機(jī);第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一

方胸的第三個(gè)網(wǎng)絡(luò)是T從任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他的節(jié)點(diǎn)都有一條線路。請(qǐng)問從傳輸路徑的跳

數(shù)來看,哪個(gè)最好？其次？最差?

答：Thethreenetworkshavethefollowingproperties:

星型：最好為2,最差為2,平均為2；

環(huán)型：最好為I,最差為n/2,平均為n/4

如果考慮n為奇偶數(shù)，

則n為奇數(shù)時(shí)，最壞為(n-l)/2,平均為(n+l)/4

n為偶數(shù)時(shí)，最壞為ii/2,平均為府4(〃1)

全連接：最好為1，最差為1，平均為1。

2-42Comparethedelayinsendinganx-bitmessageoverak-hoppathinacircuitswitchednetwork

andina(lightlyloaded)packet-switchednetwork.Thecircuitsetuptimeisssec,thepropagation

delayisdsecperhop,thepacketsizeispbits,andthedatarateisbbps.Underwhatconditions

doesthepacketnetworkhavealowerdelay?

請(qǐng)比較一下在一個(gè)電路交換網(wǎng)絡(luò)中和在一個(gè)負(fù)載較輕的分組交換網(wǎng)絡(luò)中,沿著k跳到路徑發(fā)送x位消息的延遲情

況電路建立的時(shí)間為S秒,每一跳的傳播延遲為d秒,分組的大小為p位,數(shù)據(jù)傳輸率為bbps。在什么條件下

府網(wǎng)絡(luò)的延遲比樨?

對(duì)于“電路交換，f=s時(shí)電路建立起來；，=s+x/d時(shí)報(bào)文的最后一位發(fā)送完畢；t=s+W?+初時(shí)報(bào)文到達(dá)目的

地。而對(duì)于分組交換，最后一位在六人歷時(shí)發(fā)送完畢。

為到達(dá)最終目的地，最后一個(gè)分組必須被中間的路由器重發(fā)0次，每次重發(fā)花時(shí)間p/4所以總的延遲為

—I-(Ar—1)—+kd

bb

為了使分組交換比電路交換快，必須：

—-1)—+kd<s+-+kd

bbb

所以：

2-43Supposethatxbitsofuserdataaretobetransmittedoverak-hoppathinapacket-switched

networkasaseriesofpackets,eachcontainingpdatabitsandhheaderbits,withxp+h.The

bitrateofthelinesisbbpsandthepropagationdelayisnegligible.Whatvalueofpminimizes

thetotaldelay?

假定x位用戶數(shù)據(jù)將以一系列分組的形式,在一個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò)中沿著f共有k跳到路徑向前傳輸,每個(gè)分組

包含P位數(shù)據(jù)和h位的頭,這里線路的傳輸率為bbps,傳播延遲忽略不計(jì)。請(qǐng)問什么樣的P值使總延遲

最小?

答：所需要的分組總數(shù)是人%，因此總的數(shù)據(jù)加上頭信息交通最為伊+批功位。

源端發(fā)送這些位需要時(shí)間為(p+〃比，力；中間的路由器重傳最后一個(gè)分組所花的總時(shí)間為

(k-l)(p+h)/b

因此我們得到的總的延遲為

(p+方)三+(夕+方

pbb

對(duì)該函數(shù)求p的導(dǎo)數(shù)，得到

p-(p+h)xk-\

一-b+~

令

p-(p+h)x

p1~bb~

得到

hx_,i

7r

因?yàn)閜>0，所以

nr

故

nr

p-扃

時(shí)能使總的延遲最小。

2-44Inatypicalmobilephonesystemwithhexagonalcells,itisforbiddentoreuseafrequency

bandinanadjacentcell.If840frequenciesareavailable,howmanycanbeusedinagivencell?

在一個(gè)典型的移動(dòng)電話系統(tǒng)中,蜂窩單元為六角形,在相鄰的單元內(nèi)禁止重新使用頻段。如果總共有840個(gè)頻

率可以使用的話,則任何一個(gè)給定的單元內(nèi)可以使用多少個(gè)頻率?

每個(gè)單元有6個(gè)鄰居。如果中間的單元使用頻段組合A,它的六個(gè)鄰居可以分別使用的頻段組合B,CB,C,BC

換句話說，只需要3個(gè)單一的單元。因此，每個(gè)單元可以使用280個(gè)頻率。

2~50SupposethatAyB,andCaresimultaneouslytransinitting0hits,usingaCDMAsystemwiththechipsequences

ofFig.2-45(b).Whatistheresultingchipsequence?

A:(-1-1-1+1+1-1+1+1)

B:(-1-1*1-1.1*1+1-1)

C:(-1*1-1*141—1-1)

D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)

(b)HG2-45(b)

50.假設(shè)和C通過一個(gè)CDMA系統(tǒng)同時(shí)傳輸位5他們的時(shí)間片序列如

圖2.456)所示0請(qǐng)問結(jié)果得到的時(shí)間片序列是什么？

結(jié)果是通過對(duì)A、B、C求反再將這三個(gè)碼片序列相加得到的。

結(jié)果是(+3+1+11311+1).

2-53ACDMAreceivergetsthefollowingchips:(-1+1-3+1-1-3+1+1).Assumingthechipsequences

definedinFig.2-45(b),whichstationstransmitted,andwhichbitsdideachonesend?

一個(gè)CDMA接收器得到了下面的時(shí)間片(-1+1-3+1-1-3+1+1)。假設(shè)時(shí)間片序列如圖2.45b中所定義,請(qǐng)問那些移

動(dòng)站傳輸了數(shù)據(jù)?每個(gè)站發(fā)送了什么位?

Justcomputethefournormalizedinnerpeducts:此處答案中的?疑為-號(hào)之誤?

(I+13+113+1+1)d(l11+1+11+1+1)/8=1

(I+13+1I3+1+l)d(l1+11+1+1+11)/8=1

(1+13+113+1+l)d(l+11+1+1+111)/8=0

(1+13+113+l+l)d(l+l1111-11)/8=1

結(jié)果是4和D發(fā)送了'位;B發(fā)送了。位,C沒有發(fā)送。

第3章數(shù)據(jù)鏈路層

3-1Anupper-layerpacketissplitinto10frames,eachofwhichhasan80percentchanceofarriving

undamaged.Ifnoerrorcontrolisdonebythedatalinkprotocol,howmanytimesmustthemessage

besentonaveragetogettheentirethingthrough?

的分組被切分成10幀,每一幀有80%的機(jī)會(huì)可以無損地到達(dá)。如果數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議沒有提供錯(cuò)誤控制的

話,請(qǐng)問,該報(bào)文平均需要發(fā)送多少次才能完整地到達(dá)接收方?

答：由于每一幀有0.8的概率正確到達(dá)，整個(gè)信息正確到達(dá)的概率為/k()H°=().107。

為使信息完整的到達(dá)接收方，發(fā)送一次成功的概率是〃，二次成功的概率是“力加，三次成功的概率為〃-p)2p,

i次成功的概率為〃-〃產(chǎn)p，因此平均的發(fā)送次數(shù)等于：

￡=Vzp(l-p)i=—=-?—*9.3

frP0.107

3-2Thefollowingcharacterencodingisusedinadatalinkprotocol:A:01()00111;B:11100011;FLAG:01111110;

ESC:11100000Showthebitsequencetransmitted(inbinary)forthefour-characterframe:ABESCFLAGwhen

eachofthefollowingframingmethodsareused:

(a)Charactercount,(h)Flagbyteswithbytestuffing,(c)Startingandendingflagbytes,withhitstuffing.

2.數(shù)據(jù)鋌路辦議中使用了下面的字符編碼：

A,01000111,41110001i;FLAG：OH1JJ10;ESC,11100000

為了傳堆一個(gè)包含4個(gè)字符的觸：A8ESCFLAG.請(qǐng)給出當(dāng)使用下面的成幅方法時(shí)

所對(duì)應(yīng)的位序列;用二進(jìn)制表達(dá))；

(a)—符計(jì)散,

<b>包含字節(jié)填充的標(biāo)志字節(jié)。

<c)包含住填充的起始和結(jié)兒標(biāo)志.

結(jié)果是

(a)0000010001000111111000111110000001111110

(b)01111110010001111110001111100000111(X)0001110000001111110

01111110

(c)011111100100011111O1(XX)1111l(XXXXX)01111101001111110

3-5Abitstring,0111101111101111110,needstobetransmittedatthedatalinklayer.Whatisthe

stringactuallytransmittedafterbitstuffing?

位串0"110""10"""0需要在數(shù)據(jù)鏈路層上被發(fā)送,請(qǐng)問,經(jīng)過位填充之后實(shí)際被發(fā)送出去的是什么?

輸出是1110111110011111010.

3-6Whenbitstuffingisused,isitpossiblefortheloss,insertion,ormodificationofasingle

bittocauseanerrornotdetectedbythechecksum?Ifnot,whynot?Ifso,how?Doesthechecksum

lengthplayarolehere?

假設(shè)使用了位填充成幀方法,請(qǐng)問,因?yàn)閬G失一位,插入*或者篡改一位而引起的錯(cuò)誤是否有可能通過校

驗(yàn)和檢測(cè)出來？如果不能的話,請(qǐng)問為什么？如果能的話,請(qǐng)問校驗(yàn)和長(zhǎng)度在這里是如何起作用的?

答：可能。假定原來的正文包含位序列01111110作為數(shù)據(jù)。位填充之后，這個(gè)序列將變成01111010。如果由

于傳輸錯(cuò)誤第二個(gè)0丟失了，收到的位串又變成01111110,被接收方看成是幀尾。然后接收方在該串的前面尋

找險(xiǎn)驗(yàn)和，并對(duì)它進(jìn)行驗(yàn)證。如果檢驗(yàn)和是16位，那么被錯(cuò)誤的看成是檢驗(yàn)和的16位的內(nèi)容碰巧經(jīng)驗(yàn)證后仍

然正確的概率是1/2%如果這種概率的條件成立了，就會(huì)導(dǎo)致不正確的幀被接收。顯然，檢驗(yàn)和段越長(zhǎng)，傳輸

錯(cuò);吳不被發(fā)現(xiàn)的概率會(huì)越低，但該概率永遠(yuǎn)不等于零。

3-16DatalinkprotocolsalmostalwaysputtheCRCinatrailerratherthaninaheader.Why?

數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議幾乎總是將CRC放在尾部,而不是頭部,為什么?

答：CRC是在發(fā)送期間進(jìn)行計(jì)算的。一旦把最后一位數(shù)據(jù)送上外出線路，就立即把CRC編碼附加在輸出流的

后面發(fā)出.如果把CRC放在幀的頭部，那么就要在發(fā)送之前把整個(gè)幀先檢查?遍來計(jì)算CRC。這樣每個(gè)字節(jié)

都要處理兩遍，第一遍是為了計(jì)算檢驗(yàn)碼，第二遍是為了發(fā)送。把CRC放在尾部就可以把處理時(shí)間減半。

3-17Achannelhasabitrateof4kbpsandapropagationdelayof20msec.Forwhatrangeofframe

sizesdoesstop-and-waitgiveanefficiencyofatleast50percent?

一個(gè)信道的位速率為4kbps,傳輸延遲為20ms。請(qǐng)問頓的大小在什么范圍內(nèi),侯等協(xié)議才可以獲得至少50%的

效率?

答：當(dāng)發(fā)送一幀的時(shí)間等于信道的傳播延遲的2倍時(shí)，信道的利用率為50%?；蛘哒f，當(dāng)發(fā)送一幀的時(shí)間等于

來回路程的傳播延遲時(shí)，效率將是50%。而在幀長(zhǎng)滿足發(fā)送時(shí)間大于延遲的兩倍時(shí)，效率將會(huì)高于5()%。

現(xiàn)在發(fā)送速率為4Mb/s,發(fā)送一位需要0.25四。

(20x10-3x2)-r(0.25xl0-6)=160000bit

只有在幀長(zhǎng)不小于160kb時(shí)，停等協(xié)議的效率才會(huì)至少達(dá)到50%。

3-18A3000-km-tongT1trunkisusedtotransmit64-byteframesusingprotocol5.Ifthepropagation

speedis6fiec/km,howmanybitsshouldthesequencenumbersbe?

f3000公里長(zhǎng)的T1骨干線路被用來傳輸64字節(jié)的幀,兩端使用了協(xié)議5.如果傳輸速度為6us/公里,則序列

號(hào)應(yīng)該有多少位?

答；為了有效運(yùn)行，序列空間(實(shí)際上就是發(fā)送窗口大小)必須足夠的大，以允許發(fā)送方在收到第一個(gè)確認(rèn)應(yīng)

答之前可以不斷發(fā)送。信號(hào)在線路上的傳播時(shí)間為

6x3000=18000即18ms。

在T1速率，發(fā)送64字節(jié)的數(shù)據(jù)幀需花的時(shí)間：

所以，發(fā)送的第一幀從開始發(fā)送起：18.33ms后完全到達(dá)接收方。確認(rèn)應(yīng)答又花了很少的發(fā)送時(shí)間(忽略不計(jì))

和回程的18ms。這樣，加在一起的時(shí)間是36.33ms。發(fā)送方應(yīng)該

有足夠大的窗口，從而能夠連續(xù)發(fā)送36.33ms。

36.33/0.33=110

也就是說，為充滿線路管道，需要至少110幀，因此序列號(hào)為7位。

3-191nprotocol3,isitpossiblethatthesenderstartsthetimerwhenitisalreadyrunnuiR?Ifso,howinishtthis

occur?Ifnotywhyisitimpossible?

19.在協(xié)議3中，當(dāng)發(fā)送方的定時(shí)器正在運(yùn)行的時(shí)候，它還能啟動(dòng)定時(shí)器嗎？如

果可能的話，請(qǐng)問這種情況是如何發(fā)生的？如果不可能的詰,請(qǐng)河為什么這是不可能的，

有可能發(fā)生。假設(shè)發(fā)送方傳輸率一個(gè)幀、很快返回了一個(gè)引起誤解的確認(rèn)。主循環(huán)將再次被執(zhí)行，一個(gè)幀將在

定時(shí)器仍在運(yùn)行的情況下被發(fā)送。

3-20Imagineaslidingwindowprotocolusingsomanybitsforsequencenumbersthatwraparoundnever

occurs.Whatrelationsmustholdamongthefourwindowedgesandthewindowsize,whichisconstant

andthesameforboththesenderandthereceiver.

想象這樣一個(gè)滑動(dòng)窗口協(xié)議,它的序列號(hào)有^常多的位,所以序列號(hào)幾乎永遠(yuǎn)不會(huì)回轉(zhuǎn)。請(qǐng)問4個(gè)窗口邊界和

窗口大小之間必須滿足什么樣的關(guān)系？這里的窗口大小是固定不變的,并且發(fā)送方和接收方的窗口大小相同。

令發(fā)送方窗口為接收方窗口為(R/,R“)，令窗口大小為二者必須保持的關(guān)系是:

0Su-S1+1WW1

Ru-R1+1=W

SIWRIWSu+1

3-21Iftheprocedurebetweeninprotocol5checkedfortheconditionabcinsteadofthecondition

ab<c,wouldthathaveanyeffectontheprotocol'scorrectnessorefficiency?Explainyouranswer.

如果協(xié)議5中的between過程檢查的條件是a<=b<=c,而不是a<=b<c,則對(duì)于協(xié)議的正確性和效率有影響嗎?解

的答案。

答：改變檢查條件后，協(xié)議將變得不正確。假定使用3位序列號(hào)，考慮下列協(xié)議運(yùn)行過程：

A站剛發(fā)出7號(hào)幀；B站接收到這個(gè)幀，并發(fā)出捎帶應(yīng)答ack。A站收到ack,并發(fā)送0?6號(hào)幀。假定所有這

些噴都在傳輸過程中丟失了。B站超時(shí)，重發(fā)它的當(dāng)前幀，此時(shí)捎帶的確認(rèn)號(hào)是7?？疾霢站在r.rack=7到達(dá)

時(shí)的情況，關(guān)鍵變量是ack_expected=O,r.rack=7,next_frame_to_send_=7。修改后的檢查條件將被置成"真”，

不會(huì)報(bào)告已發(fā)現(xiàn)的丟失幀錯(cuò)誤，而誤認(rèn)為丟失了的幀已被確認(rèn)。另一方面，如果采用原先的檢查條件，就能夠

報(bào)告丟失幀的錯(cuò)誤。所以結(jié)論是：為保證協(xié)議的正確性，已接收的確認(rèn)應(yīng)答號(hào)應(yīng)該小于下一個(gè)要發(fā)送的序列號(hào)。

3-22Inprotocol6,whenadataframearrives,acheckismadetoseeifthesequencenumberdiffers

fromtheoneexpectedandno_nakistrue.Ifbothconditionshold,aNAKissent.Otherwise,the

auxi/iarytimerisstarted.Supposethattheelseclausewereomitted.Wouldthischangeaffectthe

protocol'scorrectness?

在協(xié)議6中,當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀到達(dá)的時(shí)候,需要執(zhí)行f檢查,看它的序列號(hào)是否與期望的序列號(hào)不同,而且no_nak

為真。如果這兩個(gè)條件都成立,則發(fā)送一統(tǒng),否則的話,啟動(dòng)輔助定時(shí)器。假定else字句被省略掉,這種

改變會(huì)影響協(xié)議的正確性嗎?

答：可能導(dǎo)致死鎖。假定有一組幀正確到達(dá)，并被接收。然后，接收方會(huì)向前移動(dòng)窗口。

現(xiàn)在假定所有的確認(rèn)幀都丟失了，發(fā)送方最終會(huì)產(chǎn)生超時(shí)事件，并且再次發(fā)送第一幀，接收方將發(fā)送一個(gè)NAK。

然后NONAK被置成偽。假定NAK也丟失了。那么從這個(gè)時(shí)候開始，發(fā)送方會(huì)不斷發(fā)送已經(jīng)被接收方接受了

的噴。接收方只是忽略這些幀，但由于NONAK為偽，所以不會(huì)再發(fā)送NAK,從而產(chǎn)生死鎖。如果設(shè)置輔助

計(jì)數(shù)器(實(shí)現(xiàn)“else”子句)，超時(shí)后重發(fā)NAK,終究會(huì)使雙方重新獲得同步。

3-23Supposethatthethree-statementwhileloopneartheendofprotocol6wereremovedfromthe

code.Wouldthisaffectthecorrectnessoftheprotocolorjusttheperformance?Explainyouranswer.

假設(shè)在協(xié)議6中接近尾部的內(nèi)含三條語句的whi用循環(huán)被去掉的話,這樣會(huì)影響協(xié)議的正確性嗎？還是僅僅影響

協(xié)議的性能?請(qǐng)解釋答案。

答：刪除這一段程序會(huì)影響協(xié)議的正確性，導(dǎo)致死鎖。因?yàn)檫@一段程序負(fù)責(zé)處理接收到的確認(rèn)幀，沒有這一段

程序，發(fā)送方會(huì)一直保持超時(shí)條件，從而使得協(xié)議的運(yùn)行不能向前進(jìn)展。

3-24Supposethatthecaseforchecksumerrorswereremovedfromtheswitchstatementofprotocol6.Howwould

thischangeaffecttheoperationoftheprotocol?

,24.假設(shè)從協(xié)議6的，wish語句中去掉檢杳校驗(yàn)和錯(cuò)誤的那個(gè)case子句.請(qǐng)問這

種變化將如何影響協(xié)議的操作,

這樣將使得NAK的作用失效，于是我們將退回到超時(shí)。盡管效率會(huì)降低，正確性卻不會(huì)受到影響cNAK不是

必不可少的。

3-25Inprotocol6thecodeforfr^ne_arriva!hasasectionusedforNAKs.Thissectionisinvoked

iftheincomingframeisaNAKandanotherconditionismetGiveascenariowherethepresenceof

thisotherconditionisessential.

在協(xié)議6中,針對(duì)frame.arrivaI的代碼中有一部分被用于NAK。如果收到的幀是一個(gè)NAK,并且另一個(gè)條件也滿

足的話,則這部分代碼會(huì)被調(diào)用到。請(qǐng)給出一個(gè)場(chǎng)景,在此場(chǎng)景下這另一個(gè)條件是非常關(guān)鍵的。

答：這里要求r.rack+1<nexi_frame」o_send。考慮下列操作細(xì)節(jié)：

A站發(fā)送0號(hào)幀給B站。B站收到此幀，并發(fā)送ACK幀，但ACK丟失了。A站發(fā)生超時(shí)，重發(fā)0號(hào)幀。

但B站現(xiàn)在期待接收1號(hào)幀，應(yīng)此發(fā)送NAK,否定收到的0號(hào)幀。顯然，現(xiàn)在A站最好不重發(fā)0號(hào)幀。由

于條件r.rack+lvnexlj'rame」o_send不成立，所以用不著選擇性重傳0號(hào)幀，可以繼續(xù)向前推進(jìn)傳送I號(hào)幀。

這個(gè)例子就說明了這段程序中的另一個(gè)條件，即r.rack+1<next_frame」o_send也是重要的.

3-26Imaginethatyouarewritingthedatalinklayersoftwareforalineusedtosenddatatoyou,

butnotfromyou.TheotherendusesK)LC,witha3-bitsequencenumberandawindowsizeofseven

frames.Youwouldliketobufferasmanyout-of—sequenceframesaspossibletoenhanceefficiency,

butyouarenotallowedtomodifythesoftwareonthesendingside,isitpossibletohaveareceiver

windowgreaterthan1,andstillguaranteethattheprotocolwillneverfail?Ifso,whatisthe

largestwindowthatcanbesafelyused?

想象你正在編寫fS據(jù)鏈路層軟件,它被用在f專門給你發(fā)送數(shù)據(jù)的線路上,而不是讓你往外發(fā)送數(shù)據(jù)。

另一端使用了曲LC,3位序列號(hào)和一個(gè)可容納7頓的窗口。你希望將亂聲的幀盡可能多地緩存起來,以提高效率,

但是你又不允許修改發(fā)送方的軟件。是否有可能讓接收方的窗口大于1,并且仍然保證該協(xié)議不會(huì)失敗呢?如

果可能的話,能夠安全使用的最大窗口是多少?

答：不可以。最大接收窗口的大小就是I?，F(xiàn)在假定該接收窗口值變?yōu)?。開始時(shí)發(fā)送方發(fā)送。至6號(hào)幀，所

有7個(gè)幀都被收到，并作了確認(rèn)，但確認(rèn)被丟失?，F(xiàn)在接收方準(zhǔn)備接收7號(hào)和0號(hào)幀，當(dāng)重發(fā)的0號(hào)幀到達(dá)

接收方時(shí)，它將會(huì)被緩存保留，接收方確認(rèn)6號(hào)幀。當(dāng)7號(hào)幀到來的時(shí)候，接收方將把7號(hào)幀和緩存的0號(hào)

幀傳遞給主機(jī)，導(dǎo)致協(xié)議錯(cuò)誤。因此，能夠安全使用的最大窗口值為I