計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理自考_大題__歸類復(fù)習(xí)剖析

1、一、時(shí)延、數(shù)據(jù)傳輸速率、信道傳輸能力問題1.數(shù)據(jù)傳輸速率：每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息位數(shù) R=1/T*log2N （位/秒，bps或b/s） 信號(hào)傳輸速率=碼元速率=調(diào)制速率=波特率 B=1/T (波特，Baud) 信號(hào)傳輸速率和數(shù)據(jù)傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系：R =B log2N 2、奈奎斯特公式 無(wú)噪聲下的碼元速率極限值B與信道帶寬H的關(guān)系 ： B=2*H (Baud) 無(wú)噪信道信道數(shù)據(jù)傳輸能力的奈奎斯特公式: C =2Hlog2N (bps)3. 有噪聲情況下香農(nóng)公式：C =Hlog2(1+S/N) (bps) 信噪比=10log10(S/N) （分貝） 4.采樣定理：若對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行周期

2、性采樣,只要采樣頻率大于等于有效信號(hào)最高頻率或其帶寬的兩倍,則采樣值便可包含原始信號(hào)的全部信息。 設(shè)原始信號(hào)的最高頻率為Fmax,采樣頻率為Fs,則采樣定理可以用下式表示:Fs(=1/Ts)=2Fmax或Fs=2Bs Fs為采樣頻率 Ts為采樣周期 Fmax為原始信號(hào)的最高頻率 Bs(=Fmax-Fmin)為原始信號(hào)的帶寬 每次采樣位數(shù)=log2量化級(jí) 數(shù)據(jù)傳輸速率(bps) =采樣頻率每次采樣位數(shù)5. 時(shí)延=延遲(delay 或 latency)總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延 + 傳播時(shí)延 + 處理時(shí)延傳輸時(shí)延 =數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）/信道帶寬（比特/秒）傳播時(shí)延 =信道長(zhǎng)度（米）/信號(hào)在信道上的傳播速

3、率（米/秒）處理時(shí)延：交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間例1：信噪比為30dB,帶寬為3kHZ的信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為多少？解：根據(jù)香農(nóng)公式C =Hlog2(1+S/N) 已知 H=3KHz， 10*log10(S/N)=30dB， log10(S/N)=30/10，S/N=10 30/10=1000 C=3klog2(1+1030/10)=3klog2(1+1000)=30kbps.例2：設(shè)利用12MHz的采樣頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，若量化級(jí)為4，試計(jì)算出在無(wú)噪聲信道中的數(shù)據(jù)傳輸速率和所需的信道帶寬。(08.4) 解：已知量化級(jí)4，采樣位數(shù)=log2量化級(jí) =log24=2位

4、采樣頻率12MHz 數(shù)據(jù)傳輸速率=采樣頻率*量化位數(shù)=12*2=24Mbps 根據(jù)奈奎斯特公式C =2Hlog2N， 24Mbps= 2Hlog24 H=6MHz例3.月球到地球的距離大約為3.8105 Km，在它們之間架設(shè)一條200Kbps的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，信號(hào)傳播速度為光速，將一幅照片從月球傳回地球所需的時(shí)間為501.3s。試求出這幅照片占用的字節(jié)數(shù)。解：總時(shí)間=傳播時(shí)間+傳輸時(shí)間 假設(shè)照片占用的字節(jié)數(shù)為L(zhǎng) 總時(shí)間= 501.3s 傳播時(shí)間= 3.8105 Km / 3108 m/s=1.3s 傳輸時(shí)間=總時(shí)間-傳播時(shí)間= 501.3-1.3 =500sL=500s200Kbps /8 L=1

5、2.5MB 這幅照片占用的字節(jié)數(shù)為：12.5MB例6下列情況下，假定不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，對(duì)于（a）（d），計(jì)算實(shí)時(shí)傳輸所需要的帶寬：（a）HDTV高清晰度視頻，分辨率為1920*1080，24位/像素，30幀/秒（b）8比特POTS（普通的電話服務(wù)）語(yǔ)音頻率，采樣頻率為8KHz（c）260比特GSM移動(dòng)語(yǔ)音音頻，采樣頻率為50Hz（d）24比特HDCD高保真音頻，采樣頻率為88.2KHz 答: (a) 1920*1080*24 *30= 1.49Gbps (b) 8KHz *8Bit=64Kbps (c)260*50 =13kbps(d)88.2*24=2116.8kbps二、異步傳輸問題群同步

6、=異步傳輸=“起一止”式傳輸例7：假設(shè)使用調(diào)制解調(diào)器，并采用1位起始位、1位停止位、無(wú)校驗(yàn)位的異步傳輸模式，在1分鐘內(nèi)傳輸7200個(gè)漢字，調(diào)制解調(diào)器至少應(yīng)達(dá)到的傳輸速率為多少？（08.4） 解：一個(gè)漢字需要用2個(gè)字節(jié)表示，即每個(gè)漢字符傳輸位數(shù)(8+1+1)X2=20(位) 1分鐘傳輸?shù)?200個(gè)漢字，即需要傳送7200 X20=位 調(diào)制解調(diào)器至少應(yīng)達(dá)到的傳輸速率為 /60=2.4kbps三、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)NRZ(不歸零碼)規(guī)則：低表示“0”，高表示“1”；曼徹斯特編碼規(guī)則：低到高的跳變表示“0”，高到低的跳變表示“1”；四、CRC校驗(yàn)（3）例8：設(shè)要發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為，若采用CRC校驗(yàn)方法，生成

7、多項(xiàng)式為X4+X3+1，試求出實(shí)際發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字序列。（要求寫出計(jì)算過程） （08.4）例9已知發(fā)送方采用CRC校驗(yàn)方法，生成多項(xiàng)式為X4+X3+1，若接收方收到的二進(jìn)制數(shù)字序列為1，請(qǐng)判斷數(shù)據(jù)傳輸過程中是否出錯(cuò)。（08.7）另：要發(fā)送的數(shù)據(jù)為。采用CRC的生成多項(xiàng)式是P(x)=x4+x+1 。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個(gè)1變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個(gè)1都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？答：添加的檢驗(yàn)序列為1110（000除以10011） 數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個(gè)1變成了0，110除以10011，余數(shù)為011，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)。五、信道

8、的利用率、吞吐率問題 信道的利用率指信號(hào)傳輸時(shí)間與信號(hào)傳輸時(shí)間和信道時(shí)延之和的比值，信道利用率=傳輸時(shí)間/總時(shí)間吞吐率指單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際傳送的位數(shù)，吞吐率=幀長(zhǎng)/總時(shí)間例10：設(shè)信道上數(shù)據(jù)傳輸速率為4Kbps，信道的傳播時(shí)延為20ms，采用停等協(xié)議，幀的控制信息、確認(rèn)幀長(zhǎng)及幀處理時(shí)間均忽略不計(jì)，若信道的利用率為50%。試求出數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度。（09.4）解：信道的利用率=傳輸時(shí)延總時(shí)延。假設(shè)數(shù)據(jù)幀傳輸時(shí)延為：Xms從發(fā)送站開始發(fā)送算起，經(jīng)X+ 20ms，數(shù)據(jù)幀才能到達(dá)目的站。幀的控制信息、確認(rèn)幀長(zhǎng)及幀處理時(shí)間均忽略不計(jì)，則又需20ms確認(rèn)幀才能被發(fā)送站收到。因此信道的利用率為：Xms/(X+20ms

9、+20ms)=50%X=40ms 數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)=4Kbps*40ms=160bit另：設(shè)信道上數(shù)據(jù)傳輸速率為4Kbps，數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)為240bit，信道的傳播時(shí)延為20ms，采用停等協(xié)議，幀的控制信息、確認(rèn)幀長(zhǎng)及幀處理時(shí)間均忽略不計(jì)。試求出信道的利用率。（10.4）六、滑動(dòng)窗口問題 略七、路由算法問題1.最短路由2、距離矢量路由算法例15.某通信子網(wǎng)如圖所示，使用距離矢量路由算法。假設(shè)到達(dá)路由器C的路由器B、D、E的矢量分別為（5，0，8，12，6，2）、（16，12，6，0，9，10）和（7，6，3，9，0，4）；C到B、D、E的延遲分別為6、3和5，試畫出C的新路由表并注明使用的輸出線路及從C出發(fā)

10、到達(dá)各路由器的延遲。（08.4）3、RIP協(xié)議例16.設(shè)網(wǎng)絡(luò)中路由器B的當(dāng)前路由表如題49表1所示，B收到從路由器C發(fā)來的路由信息如題49表2所示。試給出路由器B更新后的路由表。（11.4）八、 ALOHA問題例19. 一萬(wàn)個(gè)站點(diǎn)在競(jìng)爭(zhēng)使用一時(shí)分ALOHA通道。如果每個(gè)站平均每個(gè)小時(shí)做 18次請(qǐng)求。信道時(shí)隙是125us。計(jì)算總的信道負(fù)載G為多少？ （注：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是指單位幀時(shí)內(nèi)系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的平均數(shù)量）解答：求信道負(fù)載G即求每個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的個(gè)數(shù)每個(gè)站平均每個(gè)小時(shí)做 18次請(qǐng)求，一萬(wàn)個(gè)站點(diǎn)每小時(shí)是18*10000=1.8*105 次請(qǐng)求。1小時(shí)=3600秒；1秒=106us；時(shí)隙是125

11、us，所以1小時(shí)有3600*106/125=2.88*107個(gè)時(shí)隙信道負(fù)載G=1.8*105/2.88*107=6.25*10-3另.5000個(gè)站點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)使用一個(gè)時(shí)分ALOHA信道，信道時(shí)隙為125us，各站點(diǎn)每小時(shí)發(fā)出36次請(qǐng)求。試計(jì)算總的信道載荷。（信道載荷指請(qǐng)求次數(shù)與時(shí)隙的比值）（09.7）例20. N個(gè)站點(diǎn)共享56K bps的純ALOHA信道。每個(gè)站點(diǎn)平均每100秒輸出一個(gè)1000 bit的幀，不管前一個(gè)幀是否已經(jīng)發(fā)出去（假設(shè)站點(diǎn)有發(fā)送緩存）。N的最大值是多少？（10.4）解答：對(duì)于純ALOHA，信道利用率最大值是18.4%，所以可用的帶寬是0.18456Kb/s=10.304kbps；

12、每個(gè)站都需要的帶寬是1000100=10bps。因此N=10304101030。所以，最多可以有1030個(gè)站，即N的最大值是1030。九、CSMA/CD問題介質(zhì)訪問控制（CSMA/CD），傳播延時(shí)和傳輸延時(shí)的關(guān)系，沖突檢測(cè)時(shí)間和最短幀長(zhǎng)的計(jì)算1、傳輸時(shí)延與傳播時(shí)延關(guān)系：基帶CSMA/CD：傳輸時(shí)延=2倍于傳播時(shí)延 寬帶CSMA/CD：傳輸時(shí)延=4倍于傳播時(shí)延。例21.設(shè)A、B兩站位于長(zhǎng)1km的基帶總線局域網(wǎng)的兩端，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps，信號(hào)傳播速率為200ms ，若A向B發(fā)送800bit的數(shù)據(jù)幀，B接收完畢該幀所需的時(shí)間是多少？若A、B站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間兩站發(fā)現(xiàn)沖突？(08.4

13、)解：傳輸時(shí)延=數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率=800bit10Mbps=80s傳播時(shí)延=兩個(gè)站點(diǎn)間的距離信號(hào)傳播速度=1km200ms=5sB接收完畢該幀所需的時(shí)間=傳輸時(shí)延+ 傳播時(shí)延=80s+5s=85s若兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)：沖突檢測(cè)時(shí)間=兩個(gè)站點(diǎn)間的距離信號(hào)傳播速度=1km200ms=5s另：1）有一個(gè)電纜長(zhǎng)度為1Km的CSMA/CD局域網(wǎng)，信號(hào)傳播速度為光速的2/3，其最小幀長(zhǎng)度為1000bit。試求出數(shù)據(jù)傳輸速率。(09.4)2）有一個(gè)電纜長(zhǎng)度為1Km的CSMA/CD局域網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸速率為1Gbps，信號(hào)傳播速度為2105Km/s。試求出最小幀長(zhǎng)度。(10.4)例23.有一個(gè)電纜長(zhǎng)度為2K

14、m的CSMA/CD局域網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸率為10Mbps，信號(hào)傳播速度為光速2/3，數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度是512bit（包括32bit開銷），傳輸成功后的第一個(gè)時(shí)隙留給接收方，用于捕獲信道并發(fā)送一個(gè)32bit的確認(rèn)幀。假設(shè)沒有沖突發(fā)生，試求出有效的數(shù)據(jù)傳輸速率（不包括開銷）。（光速值為3105Km/s）【解析】有效的數(shù)據(jù)傳輸速率=傳輸數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度總時(shí)間。傳輸數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度=總數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度-開銷總時(shí)間=發(fā)送方傳輸時(shí)延+發(fā)送方到接收方傳播時(shí)延+接收方確認(rèn)幀傳輸時(shí)延+接收方到發(fā)送方傳播時(shí)延解：發(fā)送方傳輸時(shí)延=512bit10Mbps=51.2s接收方確認(rèn)幀傳輸時(shí)延=32bit10Mbps=3.2s發(fā)送方到接收方傳播時(shí)延=接

15、收方到發(fā)送方傳播時(shí)延=2Km2/3310-5Km/s=10s總時(shí)間=51.2s+10s +3.2s+10s=74.4s有效的數(shù)據(jù)傳輸速率=（512bit-32bit）74.4s=6.45Mbps十、令牌環(huán)問題1、環(huán)的比特長(zhǎng)度=信號(hào)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)傳輸速率接口延遲位數(shù)例24.某令牌環(huán)介質(zhì)長(zhǎng)度為20km，數(shù)據(jù)傳輸速率為2Mbps，環(huán)路上共有50個(gè)站點(diǎn).每個(gè)站點(diǎn)的接口引入1位延遲，設(shè)信號(hào)在介質(zhì)中的傳播速度為200ms，試計(jì)算環(huán)的比特長(zhǎng)度。答：環(huán)的比特長(zhǎng)度=信號(hào)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)傳輸速率接口延遲位數(shù)=環(huán)路介質(zhì)長(zhǎng)度200m/s數(shù)據(jù)傳輸速率接口延遲位數(shù)=20000200m/s2Mbps+501=250bit2、 有

16、效傳輸速率問題例25. 長(zhǎng)1Km、10Mbps、50個(gè)站點(diǎn)的令牌環(huán)，每個(gè)站引入1位延遲，信號(hào)傳播速度為200m/us,令牌長(zhǎng)8位，數(shù)據(jù)幀最大長(zhǎng)度為256（包括32位開銷），確認(rèn)在數(shù)據(jù)幀捎帶，問該環(huán)不包括開銷的有效數(shù)據(jù)速率為多少？ 【解析】站點(diǎn)在令牌環(huán)上一個(gè)完整的工作周期如下： 獲取令牌：停止令牌運(yùn)行；（傳輸時(shí)延）發(fā)送數(shù)據(jù)幀：把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到環(huán)上；（傳輸時(shí)延）數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周：繞環(huán)線一周；（傳播時(shí)延） 經(jīng)過每個(gè)站點(diǎn)有1位時(shí)延。（傳輸時(shí)延）發(fā)送令牌幀：把令牌幀發(fā)送到環(huán)上；（傳輸時(shí)延）解：1）獲取令牌傳輸時(shí)延為: 8bit10Mbps=0.8us2）發(fā)送數(shù)據(jù)幀傳輸時(shí)延為: 256bit10Mbps=25

17、.6us3）信號(hào)繞環(huán)一周傳播時(shí)延為: 1000m200m/us=5us4）50站點(diǎn)1位傳輸時(shí)延為: 50 * 1bit10Mbps=5us5）發(fā)送令牌幀傳輸時(shí)延為: 8bit10Mbps=0.8us所需總時(shí)間為：(0.8+25.6 +5 +5 +0.8)us=37.2us該環(huán)不包括開銷的有效數(shù)據(jù)傳輸速率為:(256-32)bit37.2us=6.02Mbps4、 吞吐率問題吞吐率T(單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際傳送的位數(shù))，單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際傳送的位數(shù)。T=幀長(zhǎng)總時(shí)間=幀長(zhǎng)(傳播時(shí)延+傳輸時(shí)延)=幀長(zhǎng)(網(wǎng)絡(luò)段長(zhǎng)傳播速度+幀長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率)例27.有一個(gè)100Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，令牌環(huán)行時(shí)間是120s，每個(gè)主機(jī)

18、在每次得到令牌后可以發(fā)送1000字節(jié)的分組，發(fā)送完成后立即釋放令牌。試求出任意一臺(tái)主機(jī)可以取得的最大吞吐率。(09.4)解：吞吐率=幀長(zhǎng)總時(shí)間； 幀長(zhǎng)= 1000字節(jié)=8000bit總時(shí)間=令牌傳播時(shí)間+數(shù)據(jù)幀傳輸時(shí)間令牌傳播時(shí)間=120s數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間=幀長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀傳輸速率= 8000bit100Mbps =80s吞吐率= 8000bit(120s+ 80s) =40Mbps十一、PPP、IP、TCP、UDP報(bào)文問題1、PPP幀格式PPP幀格式與HDLC相似，區(qū)別在于PPP是面向字符的，采用字符填充技術(shù)n 標(biāo)記域：；n 地址域：,表示所有的站都可以接收該幀;n 控制域：缺省值為，表示無(wú)序號(hào)幀，不

19、提供使用序號(hào)和確認(rèn)的可靠傳輸；n 協(xié)議域：指示凈是何種分組，缺省大小為2個(gè)字節(jié)。n 凈荷域：變長(zhǎng)，缺省為1500字節(jié)；n 校驗(yàn)和域：2或4個(gè)字節(jié)2、UDP報(bào)文格式：另：長(zhǎng)度為100字節(jié)的應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給傳輸層傳送，需加上20字節(jié)的TCP首部。再交給網(wǎng)絡(luò)層傳送，需加上20字節(jié)的IP首部。最后交給數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)傳送，加上首部和尾部18字 節(jié)。試求數(shù)據(jù)的傳輸效率。答：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為100字節(jié)時(shí)傳輸效率=100/（100+20+20+18）=63.3%例29:設(shè)UDP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度為1000字節(jié)，封裝該數(shù)據(jù)報(bào)的lP數(shù)據(jù)報(bào)的IHL字段值為5，而IP數(shù)據(jù)報(bào)又封裝在協(xié)議字段和校驗(yàn)字段長(zhǎng)度均為2字節(jié)的PP

20、P幀中，試求出PPP幀的長(zhǎng)度。解: UDP協(xié)議格式為：源端口+目標(biāo)端口+長(zhǎng)度+校驗(yàn)和+數(shù)據(jù)，頭部長(zhǎng)度固定為8B 所以UDP數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)：1000+8=1008B，這也是I P數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度IP頭：4B*5=20BIP數(shù)據(jù)報(bào)：1008B+20B=1028BPPP幀格式：PPP：1028+1+1+1+2+2+1=1036B十三、HDLC協(xié)議比特填充法（零比特插入）：對(duì)于信息位中的任何連續(xù)出現(xiàn)的五個(gè)“1”，發(fā)送時(shí)要自動(dòng)在其后插入一個(gè)“0” 例1：如果使用HDLC協(xié)議進(jìn)行傳送，假設(shè)要傳輸?shù)男畔⒈忍匦蛄惺牵?qǐng)寫出為實(shí)現(xiàn)透明傳輸，在線路上實(shí)際傳輸?shù)谋忍卮鞘裁? 2.某8比特?cái)?shù)據(jù)經(jīng)“位填充”后在信道上用曼徹斯特

21、編碼發(fā)送，信道上的波形如下圖所示，試求原8比特的數(shù)據(jù)。解：先根據(jù)曼徹斯特編碼規(guī)則: 高到低跳變表示“1”，低到高跳變表示“0”所以，上圖的二進(jìn)制碼為：又由于采用“位填充”可去掉連續(xù)5個(gè)“1”后面的一個(gè)“0”，則原8比特的數(shù)據(jù)為：3.當(dāng)HDLC的控制幀中地址字段為“”，控制字段為“”，幀校驗(yàn)序列采用G(X)=x16+X12+X5+1來產(chǎn)生，請(qǐng)寫出此幀的完整形式。(注FCS用規(guī)定長(zhǎng)度的X代替)分析：在草稿紙上畫出HDLC幀格式如下所以幀的完整格式為：01XXXXXXXXXXXXXXXX4. 說明下面HDLC幀類型是什么？寫出其地址字段和控制字段的比特序列。（FCS用規(guī)定長(zhǎng)度的X代替）01 XXXXXXXXXXXXXXXX解：由HDLC幀格式得出地址字段為，控制字段為5.用HDLC傳輸12個(gè)漢字(雙字節(jié))時(shí),幀中的信息字段占多少字節(jié)?總的幀長(zhǎng)占多少字節(jié)?答：信息字段(I)占122=24字節(jié)總的幀長(zhǎng)占1B+1B+1B+24B+2B+1B30字節(jié) 6.題50圖為HDLC一幀的內(nèi)容，請(qǐng)說明幀中各字段信息的具體含義。(10.7) 參考書P8889答：18位 和 4148位 這2個(gè)字節(jié)為標(biāo)志字段內(nèi)容；916位為地址字段，全1為廣播地址，表示該幀發(fā)給所有站點(diǎn)；1724位為控制字段，其中：17