计算机网络第4版习题答案中文版.docx
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计算机网络第4版习题答案中文版
ANDREWS.TANENBAUM
COMPUTERNETWORKS
FOURTHEDITION
PROBLEMSOLUTIONS
第1章概述
1.答:
狗能携带21千兆字节或者168千兆位的数据。
18公里/小时的速度等于0.005公里/秒,走过x公里的时间为x/0.005=200x秒,产生的数据传输速度为168/200xGbps或者840/xMbps。
因此,与通信线路相比较,若x<5.6公里,狗有更高的速度。
Solution:
Assumethemaximumdistanceh,then
Thetotalnumberof
,
Or:
2.使用局域网模型可以容易地增加节点。
如果局域网只是一条长的电缆,且不会因个别的失效而崩溃(例如采用镜像服务器)的情况下,使用局域网模型会更便宜。
使用局域网可提供更多的计算能力和更好交互式接口。
3.答:
横贯大陆的光纤连接可以有很多千兆位/秒带宽,但是由于光速度传送要越过数千公里,时延将也高。
相反,使用56kbps调制解调器呼叫在同一大楼内的计算机则有低带宽和较低的时延。
4.声音的传输需要相应的固定时间,因此网络时隙数量是很重要的。
传输时间可以用标准偏差方式表示。
实际上,短延迟但是大变化性比更长的延迟和低变化性更糟。
5.答:
不,传送.速度为200,000公里/秒或200米/微秒。
信号在10微秒中传送了2千米,每个交换机相当于增加额外的2公里电缆。
如果客户和服务器之间的距离为5000公里,平均通过50个交换机给那些总道路只增加100公里,只是2%。
因此,交换延迟不是这些情形中的主要因素。
6.答:
由于请求和应答都必须通过卫星,因此传输总路径长度为160,000千米。
在空气和真空中的光速为300,000公里/秒,因此最佳的传播延迟为160,000/300,000秒,约533msec。
7.显而易见,在这里没有正确的独立的答案。
但下列问题好像相关:
目前的系统有它的很多惯性(检测和平衡)。
当新的团体掌握权力的时候,这惯性可保持法律、经济和社会制度的稳定。
此外,很多人对社会问题没有真的知道事情的真相,但却具有很强烈的、引起争论的意见。
将不允许讲道理的观点写进法律也许不合适。
还必须考虑某些专业组织有影响的宣传活动。
另一主要问题是安全。
黑客可能侵入系统和伪造结果。
8.答:
将路由器称为A,B,C,D和E.:
则有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速度或者不是线路),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。
9.答:
这意味着,从路由器到路由器的路径长度相当于路由器到根的两倍。
若在树中,根深度为1,深度为n,从根到第n层需要n-1跳,在该层的路由器为0.50。
从根到n-1层的路径有router的0.25和n--2跳步。
因此,路径长度l为:
或
Thisexpressionreducestol=n-2,Themeanrouter-router路径为2n-4。
10.区分n-2事件。
事件1到n由主机成功地、没有冲突地使用这条信道的事件组成。
这些可能性的事件的概率为p(1-p)n-1。
事件n+1是一个空闲的信道,其概率为(1-p)n。
事件n+2是一个冲突。
由于事件n+2互斥,它们可能发生的事件必须统一合计。
冲突的可能性等于那些小部分的槽的浪费,只是
11.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片段。
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。
12.答:
不.,在ISO协议模型中,物理通讯只在最低的层里进行,不在每个层里。
13.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。
14.答:
不相同。
在报文流中,网络保持对报文边界的跟踪;而在字节流中,网络不做这样的跟踪。
例如,一个进程向一条连接写了1024字节,稍后又写了另外1024字节。
那么接收方共读了2048字节。
对于报文流,接受方将得到两个报文。
每个报文1024字节。
而对于字节流,报文边界不被识别。
接收方把全部的2048个字节当作一个整体,在此已经体现不出原先有两个报文的事实。
15.答:
协商就是要让双方就在通信期间将使用的某些参数或数值达成一致。
最大分组长度就是一个例子。
16.服务是由k层向k+1层提供的。
服务必须由下层k提供,即,对层k的服务是由k-1层提供的。
17.Theprobability,Pk,ofaframerequiringexactlyktransmissionsistheprobabilityofthefirstk-1attemptsfailing,pk-1,timestheprobabilityofthek-thtransmissionsucceeding,(1-p).Themeannumberoftransmissionisthen
just
18.OSI的哪一层分别处理以下问题?
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.
19.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)。
20.一个有n层协议的系统,应用层生成长度为m字节的报文,在每层都加上h字节报头,那么网络带宽中有多大百分比是在传输各层报头?
hn/(hn+m)*100%
[注意:
题中已说明每层都要附加报头,不要考虑实际的OSI或者TCP/IP协议]
21.相似点:
都是独立的协议栈的概念;层的功能也大体相似。
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。
22.TCP是面向连接的,而UDP是一种数据报服务。
23.如果3枚炸弹炸毁与右上角那2个节点连接的3个节点,可将那2个节点与其余的节点拆开。
系统能禁得住任何两个节点的损失。
24.Doublingevery18monthsmeansafactoroffourgainin3years.In9years,thegainisthen43or64,leadingto6.4billionhosts.Myintuitionsaysthatismuchtooconservative,sincebythenprobablyeverytelevisionintheworldandpossiblybillionsofotherapplianceswillbeonhomeLANsconnectedtotheInternet.TheaveragepersoninthedevelopedworldmayhavedozensofInternethostsbythen.
25.如果网络容易丢失分组,那么对每一个分组逐一进行确认较好,此时仅重传丢失的分组。
而在另一方面,如果网络高度可靠,那么在不发差错的情况下,仅在整个文件传送的结尾发送一次确认,从而减少了确认的次数,节省了带宽;不过,即使有单个分组丢失,也需要重传整个文件。
26.Small,fixed-lengthcellscanberoutedthroughswitchesquickly,andcompletelyinhardware.Small,fixed-sizecellsalsomakeiteasiertobuildhardwarethathandlesmanycellsinparallel.Also,theydonotblocktransmissionlinesforverylong,makingiteasiertoprovidequality-of-serviceguarantees.
27.Thespeedoflightincoaxisabout200,000km/sec,whichis200meters/sec.At10Mbps,ittakes0.1sectotransmitabit.Thus,thebitlasts0.1secintime,duringwhichitpropagates20meters.Thus,abitis20meterslonghere.
28.Theimageis10247683bytesor2,359,296bytes.Thisis18,874,368bits.At56,000bits/sec,ittakesabout337.042sec.At1,000,000bits/sec,ittakesabout18.874sec.At10,000,000bits/sec,ittakesabout1.887sec.At100,000,000bits/sec,ittakesabout0.189sec.
29.Thinkaboutthehiddenterminalproblem.Imagineawirelessnetworkoffivestations,AthroughE,suchthateachoneisinrangeofonlyitsimmediateneighbors.ThenAcantalktoBatthesametimeDistalkingtoE.Wirelessnetworkshavepotentialparallelism,andinthiswaydifferfromEthernet.
30.Onedisadvantageissecurity.Everyrandomdeliverymanwhohappenstobeinthebuildingcanlisteninonthenetwork.Anotherdisadvantageisreliability.Wirelessnetworksmakelotsoferrors.Athirdpotentialproblemisbatterylife,sincemostwirelessdevicestendtobemobile.
31.优点1:
如果每个人都使用标准,那么每个人都可以与其他任何人交流;优点2:
广泛使用标准将导致规模经济,比如生产大规模集成电路芯片。
缺点1:
为了取得标准化所需要的政治妥协经常会导致差的标准;缺点2:
一旦标准被广泛采用了,要对它再做改变就会非常困难,即使发现了新的更好的技术或方法,也难以替换。
32.具有国际标准的系统的例子包括CD播放器和CD盘片,随声听和录音磁带,照相机和35mm胶卷等。
缺乏国际标准的领域包括合适录像机和录像带(美国是NTSCVHS,欧洲是PAL),手提电话,电灯和灯泡(不同的国家使用不同的电压),影印机和纸(美国为8.5*11英寸,其他地方为A4)等。
第2章物理层
1.
答;本题是求周期性函数的傅立叶系数。
而题面中所给出的为信号在一个周期内的解析式。
即;
2.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。
3.答:
采样频率12MHz,每次采样2bit,总的数据率为24Mbps。
4.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=6kbps。
所以可以取得的最大数据传输速率为6kbps。
5.答:
为发送T1信号,我们需要
所以,在50kHz线路上使用T1载波需要93dB的信噪比。
6.答:
无源星没有电子器件,来自一条光纤的光照亮若干其他光纤。
有源中继器把光信号转换成电信号以作进一步的处理。
7.答:
因此,在0.1
的频段中可以有30THz。
8.答:
数据速率为480×640×24×60bps,即442Mbps。
需要442Mbps的带宽,对应的波长范围是
。
9.答:
奈奎斯特定理是一个数学性质,不涉及技术处理。
该定理说,如果你有一个函数,它的傅立叶频谱不包含高于f的正弦和余弦,那么以2f的频率采样该函数,那么你就可以获取该函数所包含的全部信息。
因此奈奎斯特定理适用于所有介质。
10.答:
3个波段的频率范围大约相等,根据公式
小的波段⊿
也小,才能保持⊿f大约相等。
顺便指出,3个带宽大致相同的事实是所使用的硅的种类的一个碰巧的特性反映。
11.答:
12.答:
1GHz微波的波长是30cm。
如果一个波比另一个波多行进15cm,那么它们到达时将180异相。
显然,答案与链路长度是50km的事实无关。
13.答:
Ifthebeamisoffby1mmattheend,itmissesthedetector.Thisamountstoatrianglewithbase100mandheight0.001m.Theangleisonewhosetangentisthus0.00001.Thisangleisabout0.00057degrees.
14.With66/6or11satellitespernecklace,every90minutes11satellitespassoverhead.Thismeansthereisatransitevery491seconds.Thus,therewillbeahandoffaboutevery8minutesand11seconds.
15.Thesatellitemovesfrombeingdirectlyoverheadtowardthesouthernhorizon,withamaximumexcursionfromtheverticalof2.Ittakes24hourstogofromdirectlyoverheadtomaximumexcursionandthenback.
16.Thenumberofareacodeswas8×2×10,whichis160.Thenumberofprefixeswas8×8×10,or640.Thus,thenumberofendofficeswaslimitedto102,400.Thislimitisnotaproblem.
17.Witha10-digittelephonenumber,therecouldbe1010numbers,althoughmanyoftheareacodesareillegal,suchas000.However,amuchtighterlimitisgivenbythenumberofendoffices.Thereare22,000endoffices,eachwithamaximumof10,000lines.Thisgivesamaximumof220milliontelephones.Thereissimplynoplacetoconnectmoreofthem.Thiscouldneverbeachievedinpracticebecausesomeendofficesarenotfull.AnendofficeinasmalltowninWyomingmaynothave10,000customersnearit,sothoselinesarewasted.
18.答:
每部电话每小时做0.5次通话,每次通话6分钟。
因此一部电话每小时占用一条电路3分钟,60/3=20,即20部电话可共享一条线路。
由于只有10%的呼叫是长途,所以200部电话占用一条完全时间的长途线路。
局间干线复用了1000000/4000=250条线路,每条线路支持200部电话,因此,一个端局可以支持的电话部数为200*250=50000。
19.答:
双绞线的每一条导线的截面积是
,每根双绞线的两条导线在10km长的情况下体积是
,即约为15708cm。
由于铜的密度等于9.0g/cm3,每个本地回路的质量为_9×15708=141372g,约为141kg。
这样,电话公司拥有的本地回路的总质量等于141×1000×104=1.41×109kg,由于每千克铜的价格是3美元,所以总的价值等于3×1.4×109=4.2×109美元。
20.Likeasinglerailroadtrack,itishalfduplex.Oilcanflowineitherdirection,butnotbothwaysatonce.
21.通常在物理层对于在线路上发送的比特不采取任何差错纠正措施。
在每个调制解调器中都包括一个CPU使得有可能在第一层中包含错误纠正码,从而大大减少第二层所看到的错误率。
由调制解调器做的错误处理可以对第二层完全透明。
现在许多调制解调器都有内建的错误处理功能。
22.每个波特有4个合法值,因此比特率是波特率的两倍。
对应于1200波特,数据速率是2400bps。
23.相位总是0,但使用两个振幅,因此这是直接的幅度调制。
24.Ifallthepointsareequidistantfromtheorigin,theyallhavethesameamplitude,soamplitudemodulationisnotbeingused.Frequencymodulationisneverusedinconstellationdiagrams,sotheencodingispurephaseshiftkeying.
25.Two,oneforupstreamandonefordownstream.Themodulationschemeitselfjustusesamplitudeandphase.Thefrequencyisnotmodulated.
26.Thereare256channelsinall,minus6forPOTSand2forcontrol,leaving248fordata.If3/4ofthesearefordownstream,thatgives186channelsfordownstream.ADSLmodulationisat4000baud,sowithQAM-64(6bits/baud)wehave24,000bpsineachofthe186channels.Thetotalbandwidthisthen4.464Mbpsdownstream.
27.A5-KBWebpagehas40,000bits.Thedownloadtimeovera36Mbpschannelis1.1msec.Ifthequeueingdelayisalso1.1msec,thetotaltimeis2.2msec.OverADSLthereisnoqueueingdelay,sothedownloadtimeat1Mbpsis40msec.At56kbpsitis714msec.
28.Thereareten4000Hzsignals.Weneednineguardbandstoavoidanyinterference.Theminimumbandwidthrequiredis4000×10400×9=43,600Hz.
29.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。
(Actuallythenominalbandwidthissomewhatless,butthecutoffisnotsharp.)
30.每一帧中,端点用户使用193位中的168(7*24)位,开销占25(=193-168)位,因此开销比例等于25/193=13%。
31.答:
比较使用如下方案的无噪声4kHz信道的最大数据传输率:
(a)每次采样2比特的模拟编码——16kbps
(b)T1PCM系统——56kbps
Inbothcases8000samples/secarepossible.Withdibitencoding,twobitsaresentpersample.WithT1,7bitsaresentpe
- 配套讲稿:
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