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问在怎样的条件下,分组交换的时延比电路交换的要小(提示:
画一下草图观察k段链路共有几个结点。
)
线路交换时延:
kd+x/b+s,分组交换时延:
kd+(x/p)*(p/b)+(k-1)*(p/b),其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中,有(k-1)次的储存转发延迟,当s>
(k-1)*(p/b)时,电路交换的时延比分组交换的时延大,当x>
>
p,相反。
1-14计算机网络有哪些常用的性能指标
速率,带宽,吞吐量,时延,时延带宽积,往返时间RTT,利用率
1-15假定网络利用率达到了90%。
试估计一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍
解:
设网络利用率为U。
,网络时延为D,网络时延最小值为D0U=90%;
D=D0/(1-U)---->
D/D0=10现在的网络时延是最小值的10倍
1-17收发两端之间的传输距离为1000km,信号在媒体上的传播速率为2×
108m/s。
试计算以下两种情况的发送时延和传播时延:
(1)数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。
(2)数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。
从上面的计算中可以得到什么样的结论
(1)发送时延:
ts=107/105=100s传播时延tp=106/(2×
108)=
(2)发送时延ts=103/109=1μs传播时延:
tp=106/(2×
结论:
若数据长度大而发送速率低,则在总的时延中,发送时延往往大于传播时延。
但若数据长度短而发送速率高,则传播时延就可能是总时延中的主要成分。
1-18假设信号在媒体上的传播速度为2×
108m/s.媒体长度L分别为:
(1)10cm(网络接口卡)
(2)100m(局域网)
(3)100km(城域网)(4)5000km(广域网)
试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
(1)1Mb/s:
传播时延=(2×
108)=5×
10-10比特数=5×
10-10×
1×
106=5×
10-41Gb/s:
比特数=5×
109=5×
10-1
(2)1Mb/s:
传播时延=100/(2×
10-7比特数=5×
10-7×
10-11Gb/s:
102
(3)1Mb/s:
传播时延=100000/(2×
10-4比特数=5×
10-4×
1021Gb/s:
105
(4)1Mb/s:
传播时延=5000000/(2×
108)=×
10-2比特数=×
10-2×
1041Gb/s:
比特数=×
107
1-19长度为100字节的应用层数据交给传输层传送,需加上20字节的TCP首部。
再交给网络层传送,需加上20字节的IP首部。
最后交给数据链路层的以太网传送,加上首部和尾部工18字节。
试求数据的传输效率。
数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据(即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销)。
若应用层数据长度为1000字节,数据的传输效率是多少
(1)100/(100+20+20+18)=%
(2)1000/(1000+20+20+18)=%
1-21协议与服务有何区别有何关系
网络协议:
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
由以下三个要素组成:
(1)语法:
即数据与控制信息的结构或格式。
(2)语义:
即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。
(3)同步:
即事件实现顺序的详细说明。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务,而要实现本层协议,还需要使用下面一层提供服务。
协议和服务的概念的区分:
1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
2、协议是“水平的”,即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。
但服务是“垂直的”,即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。
上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令,这些命令在OSI中称为服务原语。
1-22网络协议的三个要素是什么各有什么含义
1-24论述具有五层协议的网络体系结构的要点,包括各层的主要功能。
综合OSI和TCP/IP的优点,采用一种原理体系结构。
各层的主要功能:
物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。
(注意:
传递信息的物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆等,是在物理层的下面,当做第0层。
)物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
数据链路层数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。
每一帧包括数据和必要的控制信息。
网络层网络层的任务就是要选择合适的路由,使发送站的运输层所传下来的分组能够
正确无误地按照地址找到目的站,并交付给目的站的运输层。
运输层运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务,使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。
应用层应用层直接为用户的应用进程提供服务。
1-26试解释以下名词:
协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。
实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。
客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
协议栈:
指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构.对等层:
在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层.
协议数据单元:
对等层实体进行信息交换的数据单位.服务访问点:
在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口.
第二章物理层
2-05物理层的接口有哪几个方面的特性个包含些什么内容
(1)机械特性明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
(2)电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
(3)功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
(4)规程特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。
如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率(b/s)
C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s
2-08假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据(无差错传输),试问这个信道应具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示这个结果说明什么问题)
C=Wlog2(1+S/N)(b/s)
W=3khz,C=64khz----à
S/N=是个信噪比要求很高的信源
2-09用香农公式计算一下,假定信道带宽为为3100Hz,最大信道传输速率为35Kb/s,那么若想使最大信道传输速率增加60%,问信噪比S/N应增大到多少倍如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N应增大到多少倍如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到十倍,问最大信息速率能否再增加20%
C=Wlog2(1+S/N)b/s-à
SN1=2*(C1/W)-1=2*(35000/3100)-1
SN2=2*(C2/W)-1=2*(*C1/w)-1=2*(*35000/3100)-1
SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10*SN2)C3/C2=%
如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍,最大信息通率只能再增加%左右
2-13为什么要使用信道复用技术常用的信道复用技术有哪些
为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。
频分、时分、码分、波分。
第三章数据链路层
3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.答:
链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境:
对于干扰严重的信道,可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路,防止全网络的传输效率受损;
对于优质信
道,采用可靠的链路层会增大资源开销,影响传输效率。
3-03网络适配器的作用是什么网络适配器工作在哪一层
适配器(即网卡)来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层(OSI中的数据链里层和物理层)
3-07
3-08要发送的数据为101110。
采用CRCD生成多项式是P(X)=X3+1。
试求应添加在数据后面的余数。
作二进制除法,10111000010011添加在数据后面的余数是011
3-09一个PPP帧的数据部分(用十六进制写出)是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。
试问真正的数据是什么(用十六进制写出)
7D5EFE277D5D7D5D657D5E7EFE277D7D657D
3-10
3-12PPP协议的工作状态有哪几种当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立哪几种连接每一种连接解决什么问题
3-14常用的局域网的网络拓扑有哪些种类现在最流行的是哪种结构为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构,但现在却改为使用星形拓扑结构
星形网,总线网,环形网,树形网当时很可靠的星形拓扑结构较贵,人们都认为无源的总线结构更加可靠,但实践证明,连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障,而现在专用的ASIC芯片的使用可以讲星形结构的集线器做的非常可靠,因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。
3-16数据率为10Mb/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒
码元传输速率即为波特率,以太网使用曼彻斯特编码,这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。
标准以太网的数据速率是10MB/s,因此波特率是数据率的两倍,即20M波特
3-20假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。
设信号在网络上的传播速率为200000km/s。
求能够使用此协议的最短帧长。
对于1km电缆,单程传播时间为1/200000=5为微秒,来回路程传播时间为10微秒,为了能够按照CSMA/CD工作,最小帧的发射时间不能小于10微秒,以Gb/s速率工作,10微秒可以发送的比特数等于10*10^-6/1*10^-9=10000,因此,最短帧是10000位或1250字节长
3-22假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞,执行退避算法时选择了随机数r=100。
试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据如果是100Mb/s的以太网呢
对于10mb/s的以太网,以太网把争用期定为微秒,要退后100个争用期,等待时间是(微秒)*100=对于100mb/s的以太网,以太网把争用期定为微秒,要退后100个争用期,等待时间是(微秒)*100=512微秒
3-27假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的,而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。
另一个以太网的情况则反过来。
这两个以太网一个使用以太网集线器,而另一个使用以太网交换机。
你认为以太网交换机应当用在哪一个网络
集线器为物理层设备,模拟了总线这一共享媒介共争用,成为局域网通信容量的瓶颈。
交换机则为链路层设备,可实现透明交换局域网通过路由器与因特网相连当本局域网和因特网之间的通信量占主要成份时,形成集中面向路由器的数据流,使用集线器冲突较大,采用交换机能得到改善。
当本局域网内通信量占主要成份时,采用交换机改善对外流量不明显
3-2910Mb/s以太网升级到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s时,都需要解决哪些技术问题为什么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手,并使自己的应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网
技术问题:
使参数a保持为较小的数值,可通过减小最大电缆长度或增大帧的最小长度在100mb/s的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变,但将一个网段的最大电缆的度减小到100m,帧间时间间隔从原来微秒改为现在的微秒吉比特以太网仍保持一个网段的最大长度为100m,但采用了“载波延伸”的方法,使最短帧长仍为64字节(这样可以保持兼容性)、同时将争用时间增大为512字节。
并使用“分组突发”减小开销10吉比特以太网的帧格式与10mb/s,100mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同吉比特以太网还保留标准规定的以太网最小和最大帧长,这就使用户在将其已有的以太网进行升级时,仍能和较低速率的以太网很方便地通信。
由于数据率很高,吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体,它使用长距离(超过km)的光收发器与单模光纤接口,以便能够工作在广
3-30以太网交换机有何特点用它怎样组成虚拟局域网
以太网交换机则为链路层设备,可实现透明交换虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。
这些网段具有某些共同的需求。
虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符,称为VLAN标记(tag),用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。
3-31网桥的工作原理和特点是什么网桥与转发器以及以太网交换机有何异同答:
网桥工作在数据链路层,它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。
网桥具有过滤帧的功能。
当网桥收到一个帧时,并不是向所有的接口转发此帧,而是先检查此帧的目的MAC地址,然后再确定将该帧转发到哪一个接口转发器工作在物理层,它仅简单地转发信号,没有过滤能力以太网交换机则为链路层设备,可视为多端口网桥
3-32图3-35表示有五个站点分别连接在三个局域网上,并且用网桥B1和B2连接起来。
每一个网桥都有两个接口(1和2)。
在一开始,两个网桥中的转发表都是空的。
以后有以下各站向其他的站发送了数据帧:
A发送给E,C发送给B,D发送给C,B发送给A。
试把有关数据填写在表3-2中。
发送的帧B1的转发表B2的转发表B1的处理(转发丢弃登记)B2的处理(转发丢弃登记)地址接口地址接口A→EA1A1转发,写入转发表转发,写入转发表C→BC2C1转发,写入转发表转发,写入转发表D→CD2D2写入转发表,丢弃不转发转发,写入转发表B→AB1写入转发表,丢弃不转发接收不到这个帧
3-33网桥中的转发表是用自学习算法建立的。
如果有的站点总是不发送数据而仅仅接受数据,那么在转发表中是否就没有与这样的站点相对应的项目如果要向这个站点发送数据帧,那么网桥能够把数据帧正确转发到目的地址吗答:
没有与这样的站点相对应的项目;
网桥能够利用广播把数据帧正确转发到目的地址
第四章网络层
4.试简单说明下列协议的作用:
IP、ARP、RARP和ICMP。
IP协议:
实现网络互连。
使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。
网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一,与IP协议配套使用的还有四个协议。
ARP协议:
是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
RARP:
是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。
ICMP:
提供差错报告和询问报文,以提高IP数据交付成功的机会
因特网组管理协议IGMP:
用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。
有三种含义
第三种情况为一个C类网,这个子网掩码为C类网的默认子网掩码。
(3)一A类网络和一B网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1,问这两个子网掩码有何不同
Host-id的位数为4+8=12,因此,最大主机数为:
2^12-2=4096-2=4094
(7)C类网络使用子网掩码有无实际意义为什么
有实际意义.C类子网IP地址的32位中,前24位用于确定网络号,后8位用于确定主机号.如果划分子网,可以选择后8位中的高位,这样做可以进一步划分网络,并且不增加路由表的内容,但是代价是主机数相信减少.
10.试辨认以下IP地址的网络类别。
(2)和(5)是A类,
(1)和(3)是B类,(4)和(6)是C类.
13.设IP数据报使用固定首部,其各字段的具体数值如图所示(除IP地址外,均为十进制表示)。
试用二进制运算方法计算应当写入到首部检验和字段中的数值(用二进制表示)。
45028100
0000010000010001xxxxxxxxxxxxxxxx
00001010000011000000111000000101
17.一个3200位长的TCP报文传到IP层,加上160位的首部后成为数据报。
下面的互联网由两个局域网通过路由器连接起来。
但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200位。
因此数据报在路由器必须进行分片。
试问第二个局域网向其上层要传送多少比特的数据(这里的“数据”当然指的是局域网看见的数据)
第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit,即每个IP数据片的数据部分<
1200-160(bit),由于片偏移是以8字节即64bit为单位的,所以IP数据片的数据部分最大不超过1024bit,这样3200bit的报文要分4个数据片,所以第二个局域网向上传送的比特数等于(3200+4×
160),共3840bit。
19.主机A发送IP数据报给主机B,途中经过了5个路由器。
试问在IP数据报的发送过程中总共使用了几次ARP6次,主机用一次,每个路由器各使用一次。
20.设某路由器建立了如下路由表:
目的网络子网掩码下一跳
*(默认)——R4
现共收到5个分组,其目的地址分别为:
地点:
子网号(subnet-id)子网网络号主机IP的最小值和最大值
22..一个数据报长度为4000字节(固定首部长度)。
现在经过一个网络传送,但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。
试问应当划分为几个短些的数据报片各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值IP数据报固定首部长度为20字节
总长度(字节)数据长度(字节)MF片偏移
原始数据报4000398000
数据报片11500148010
数据报片2150014801185
数据报片3104010200370
24.试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码(采用连续掩码)。
(1)2,
(2)6,(3)30,(4)62,(5)122,(6)250.
25.以下有4个子网掩码。
哪些是不推荐使用的为什么
只有(4)是连续的1和连续的0的掩码,是推荐使用的
26.有如下的4个/24地址块,试进行最大可能性的聚会。
28.已知路由器R1的路由表如表4—12所示。
表4-12习题4-28中路由器R1的路由表地址掩码目的网络地址下一跳地址路由器接口
试画出个网络和必要的路由器的连接拓扑,标注出必要的IP地址和接口。
对不能确定的情应该指明。
图形见课后答案P380
29.一个自治系统有5个局域网,其连接图如图4-55示。
LAN2至LAN5上的主机数分别为:
分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀题目没有说LAN1上有几个主机,但至少需要3个地址给三个路由器用。
本题的解答有很多种,下面给出两种不同的答案:
第一组答案第二组答案
31.以下地址中的哪一个和12匹配:
请说明理由。
12下划线上为12位前缀说明第二字节的前4位在前缀中。
给出的四个地址的第二字节的前4位分别为:
0010,0100,0011和0100。
因此只有
(1)是匹配的。
0/400000000
32/400100000
4/600000100
80/401010000
前缀(4)和这两个地址都匹配
34.与下列掩码相对应的网络前缀各有多少位
(1)/2;
(2)/4;
(3)/11;
(4)/30。
最小地址是.(01010000).0/20(80)
最大地址是.(01011111).255/20(95)
地址数是4096.相当于16个C类地址。
地址数是8.相当于1/32个C类地址。
(1)每一个子网的网络前缀有多长
(2)每一个子网中有多少个地址
(3)每一个子网的地址是什么
(4)每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么
(1)每个子网前缀28位。
(2)每个子网的地址中有4位留给主机用,因此共有16个地址。
(3)四个子网的地址块是:
39.试简述RIP,OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。
主要特点RIPOSPFBGP
网关协议内部内部外部
路由表内容目的网,下一站,距离目的网,下一站,距离目的网,完整
路径
最优通路依据跳数费用多种策略
算法距离矢量链路状态距离矢量
传送方式运输层UDPIP数据报建立TCP连接
其他简单、效率低、跳数为16不可达、好消息传的快,坏消息传的慢效率高、路由器频繁交换信息,难维持一致性规模大、统一度量为可达性
41.假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目(这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”)
N17A
N22B
N68F
N84E
N94F
现在B收到从C发来的路由信息(这两列分别表示“目的网络”“距离”):
N24
N38
N64
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