计算机网络课后作业以及答案(中英文对照)

Chapter1 1 11 What are two reasons for using layered protocols 请说出使用分层协议的两个理由 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 某一层的协议的改变不会影响高层或低层的协议 1 13 What is the principal difference between connectionless communication and connection oriented communication 在无连接通信和面向连接的通信两者之间 最主要的区别是什么 答 主要的区别有两条 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 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 接进行数据传输 其二 面向连接的通信具有数据的保序性 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 的顺序与发送数据的顺序一致 1 20 A system has an n layer protocol hierarchy Applications generate messages of length M bytes At each of the layers an h byte header is added What fraction of the network bandwidth is filled with headers 一个系统有 n 层协议的层次结构 应用程序产生的消息的长度为 M 字节 在每一层上需要加上一个 h 字节的头 请问 这些头需要占用多少比例的网络 带宽 答 答 hn hn m 100 hn hn m 100 1 28 An image is 1024 x 768 pixels with 3 bytes pixel Assume the image is uncompressed How long does it take to transmit it over a 56 kbps modem channel Over a 1 Mbps cable modem Over a 10 Mbps Ethernet Over 100 Mbps Ethernet 一幅图像的分辨率为 1024 x 768 像素 每个像素用 3 字节来表示 假设 该图像没有被压缩 请问 通过 56kbps 的调制解调器信道来传输这幅图像需要 多长时间 通过 1Mbps 的电缆调制解调器呢 通过 10Mbps 的以太网呢 通过 100Mbps 的以太网呢 答 答 TheThe imageimage isis 1024 768 31024 768 3 bytesbytes oror 23592962359296 bytes Thisbytes This isis 1887436818874368 bit bit AtAt 56 00056 000 bits sec bits sec itit takestakes aboutabout 337 042337 042 sec sec AtAt 1 000 0001 000 000 bits sec bits sec itit takestakes aboutabout 18 87418 874 sec sec AtAt 10 000 00010 000 000 bits sec bits sec itit takestakes aboutabout 1 8871 887 sec sec AtAt 100 000 000100 000 000 bits sec bits sec itit takestakes aboutabout 0 1890 189 sec sec Chapter2 2 2 A noiseless 4 kHz channel is sampled every 1 msec What is the maximum data rate 一条无噪声 4kHz 信道按照每 1ms 一次进行采样 请问最大数据传输率是 2 多少 答 无噪声信道最大数据传输率公式 最大数据传输率答 无噪声信道最大数据传输率公式 最大数据传输率 2Hlog2V 2Hlog2V b sb s 因此最 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 16bits16bits 那 那 么数据传输率可达么数据传输率可达 128kbps128kbps 如果每次采样产生 如果每次采样产生 1024bits1024bits 那么可达 那么可达 8 2Mbps8 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 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 传输率由香农定律给出 2 4 If a binary signal is sent over a 3 kHz channel whose signal to noise ratio is 20 dB what is the maximum achievable data rate 如果在一条 3kHz 的信道上发送一个二进制信号 该信道的信噪比为 20dB 则最大可达到的数据传输率为多少 答 信噪比为答 信噪比为 2020 dBdB 即即 S NS N 100 100 由于由于 loglog2 2101 6 658101 6 658 由香农定理 该信道 由香农定理 该信道 的信道容量为的信道容量为 3log3log2 2 1 100 19 98kbps 1 100 19 98kbps 又根据乃奎斯特定理 发送二进制信号的又根据乃奎斯特定理 发送二进制信号的 3kHz3kHz 信道的最大数据传输速率为信道的最大数据传输速率为 2 3 log2 3 log2 22 6kbps2 6kbps 所以可以取得的最大数据传输速率为所以可以取得的最大数据传输速率为 6kbps6kbps 2 5 What signal to noise ratio is needed to put a T1 carrier on a 50 kHz line 在 50kHz 的线路上使用 1T 线路需要多大的信噪比 答 为发送答 为发送 T1T1 信号 我们需要信号 我们需要 所以 在所以 在 50kHz50kHz 线路上使用线路上使用 T1T1 载波需要载波需要 93dB93dB 的信噪比 的信噪比 2 34 A signal is transmitted digitally over a 4 kHz noiseless channel with one sample every 125 sec How many bits per second are actually sent for each of these encoding methods a CCITT 2 048 Mbps standard b DPCM with a 4 bit relative signal value c Delta modulation 一个信号在 4kHz 的无噪声信道上以数字方式进行传输 没 125us 采样一次 请问 按照以下的编码方法 每秒钟实际发送多少位 a CCITT 2 048Mbps 标准 b 有 4 位相对信号值的 DPCM c 增量调制 3 答 答 a a CCITTCCITT 2 048Mbps2 048Mbps 标准用标准用 3232 个个 8 8 位数据样本组成一个位数据样本组成一个 125125 的基本帧 的基本帧 3030 个信道用于传信息 个信道用于传信息 2 2 个信道用于传控制信号 在每一个个信道用于传控制信号 在每一个 4kHz4kHz 信道上发送信道上发送 的数据率就是的数据率就是 8 8000 64kbps8 8000 64kbps b b 差分脉码调制 差分脉码调制 DPCMDPCM 是一种压缩传输信息量的方法 它发送的不是每 是一种压缩传输信息量的方法 它发送的不是每 一次抽样的二进制编码值 而是两次抽样的差值的二进制编码 现在相对差值一次抽样的二进制编码值 而是两次抽样的差值的二进制编码 现在相对差值 是是 4 4 位 所以对应每个位 所以对应每个 4kHz4kHz 信道实际发送的比特速率为信道实际发送的比特速率为 4 8000 32bps4 8000 32bps c c 增量调制的基本思想是 当抽样时间间隔 增量调制的基本思想是 当抽样时间间隔 s s t t 很短时 模拟数据在两次很短时 模拟数据在两次 抽样之间的变化很小 可以选择一个合适的量化值作为阶距 把两次抽样的差抽样之间的变化很小 可以选择一个合适的量化值作为阶距 把两次抽样的差 别近似为不是增加一个就是减少一个 这样只需用别近似为不是增加一个就是减少一个 这样只需用 1bit1bit 二进制信息就可以表二进制信息就可以表 示一次抽样结果 而不会引入很大误差 因此 此时对应每个示一次抽样结果 而不会引入很大误差 因此 此时对应每个 4kHz4kHz 信道实际信道实际 发送的数据速率为发送的数据速率为 1 8000 8kHz1 8000 8kHz 2 43 Suppose that x bits of user data are to be transmitted over a k hop path in a packet switched network as a series of packets each containing p data bits and h header bits with x p h The bit rate of the lines is b bps and the propagation delay is negligible What value of p minimizes the total delay 假定 x 位用户数据将以一系列分组形式 在一个分组交换网络中沿着一条 共有 k 跳的路径向前传播 每个分组包含 p 位数据和 h 位的头 这里 x p h 线路的传输率为 b bps 传播延迟忽略不计 请问 什么样的 p 值使总延迟最 小 答 所需要的分组总数是答 所需要的分组总数是x x p p 因此总的数据加上头信息交通量为 因此总的数据加上头信息交通量为 p h x p p h x p 位 位 源端发送这些位需要时间为源端发送这些位需要时间为 p h x pb p h x pb 中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为 k 1 p h k 1 p h b b 因此我们得到的总的延迟为因此我们得到的总的延迟为 对该函数求对该函数求p p 的导数 得到的导数 得到 令令 得到得到 因为因为 p p 0 0 所以 所以 故故 4 时能使总的延迟最小 时能使总的延迟最小 2 53 A CDMA receiver gets the following chips 1 1 3 1 1 3 1 1 Assuming the chip sequences defined in Fig 2 45 b which stations transmitted and which bits did each one send 一个 CDMA 接收器得到了下面的时间片 1 1 3 1 1 3 1 1 假 设时间片序列如图 2 45 b 中所定义 请问哪些移动站传输了数据 每个站 发送了什么位 答 答 JustJust computecompute thethe fourfour normalizednormalized innerinner products products 1 11 1 3 13 1 1 1 3 1 13 1 1 d d 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 8 1 8 1 1 11 1 3 13 1 1 1 3 1 13 1 1 d d 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 8 1 8 1 1 11 1 3 13 1 1 1 3 1 13 1 1 d d 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 8 0 8 0 1 11 1 3 13 1 1 1 3 1 13 1 1 d d 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 8 1 8 1 TheThe resultresult isis thatthat A A andand D D sentsent 1 1 bits bits B B sentsent a a 0 0 bit bit andand C C waswas silent silent Chapter3 3 3 The following data fragment occurs in the middle of a data stream for which the byte stuffing algorithm described in the text is used A B ESC C ESC FLAG FLAG D What is the output after stuffing 数据片断 A B ESC C ESC FLAG FLAG D 出现在一个数据流的中间 而 成帧方式采用的是本章介绍的字节填充算法 请问经过填充之后的输出时什么 答 答 AfterAfter stuffing stuffing wewe getget A A B B ESCESC ESCESC C C ESCESC ESCESC ESCESC FLAGFLAG ESCESC FLAGFLAG D D 3 15 A bit stream 10011101 is transmitted using the standard CRC method described in the text The generator polynomial is x3 1 Show the actual bit string transmitted Suppose the third bit from the left is inverted during transmission Show that this error is detected at the receiver s end 利用本章中介绍的标准多项式 CRC 方法来传输位流 1001101 生成器多项 式为 x3 1 请给出实际被传输的位串 假设在传输过程中左边第三位变反了 请证明 这个错误可以在接收端被检测出来 答 答 TheThe frameframe isis 10011101 10011101 TheThe generatorgenerator isis 1001 1001 TheThe messagemessage afterafter appendingappending threethree zeroszeros isis 10011101000 10011101000 TheThe remainderremainder onon dividingdividing 1001110100010011101000 byby 10011001 isis 100 100 So So thethe actualactual bitbit stringstring TransmittedTransmitted isis 10011101100 10011101100 TheThe receivedreceived bitbit streamstream withwith anan errorerror inin thethe thirdthird bitbit fromfrom thethe leftleft isis 10111101100 Dividing10111101100 Dividing thisthis byby 10011001 producesproduces a a remainderremainder 100 100 whichwhich isis differentdifferent fromfrom zero zero Thus Thus thethe receiverreceiver detectsdetects thethe errorerror andand cancan askask forfor a a retransmission retransmission 5 3 18 A 3000 km long T1 trunk is used to transmit 64 byte frames using protocol 5 If the propagation speed is 6 sec km how many bits should the sequence numbers be 一条 3000 公里长的 T1 骨干线路被用来传输 64 字节的帧 两端使用了协 议 5 如果传输速度为 6us 公里 则序列号应该有多少位 答 为了有效运行 序列空间 实际上就是发送窗口大小 必须足够的大 以答 为了有效运行 序列空间 实际上就是发送窗口大小 必须足够的大 以 允许发送方在收到第一个确认应答之前可以不断发送 信号在线路上的传播时允许发送方在收到第一个确认应答之前可以不断发送 信号在线路上的传播时 间为间为 6 3000 18000us6 3000 18000us 即 即18ms18ms 在在T1T1 速率 发送速率 发送6464 字节的数据帧需花的时字节的数据帧需花的时 间 间 64 8 1 536 1064 8 1 536 106 6 0 33us0 33us 所以 发送的第一帧从开始发送起 所以 发送的第一帧从开始发送起 18 33ms18 33ms 后完全到达接收方 确认应答又花了很少的发送时间 忽略不计 和后完全到达接收方 确认应答又花了很少的发送时间 忽略不计 和 回程的回程的18ms18ms 这样 加在一起的时间是 这样 加在一起的时间是36 33ms36 33ms 发送方应该 发送方应该 有足够大的窗口 有足够大的窗口 从而能够连续发送从而能够连续发送36 33ms36 33ms 36 36 33 0 33 11033 0 33 110 也就是说 为充满线路管道 也就是说 为充满线路管道 需要至少需要至少110110 帧 因此序列号为帧 因此序列号为7 7 位 位 3 22 In protocol 6 when a data frame arrives a check is made to see if the sequence number differs from the one expected and no nak is true If both conditions hold a NAK is sent Otherwise the auxiliary timer is started Suppose that the else clause were omitted Would this change affect the protocol s correctness 在协议 6 中 当一个数据帧到达的时候 需要执行一个检查 看它的序列 号是否与期望的序列号不同 并且 no nak 为真 如果这两个条件都成立 则发 送一个 NAK 否则的话 启用辅助定时器 假定 else 子句被省略掉 这种改变 会影响协议的正确性吗 答 可能导致死锁 假定有一组帧正确到达 并被接收 然后 接收方会向前答 可能导致死锁 假定有一组帧正确到达 并被接收 然后 接收方会向前 移动窗口 移动窗口 现在假定所有的确认帧都丢失了 发送方最终会产生超时事件 并且再次现在假定所有的确认帧都丢失了 发送方最终会产生超时事件 并且再次 发送第一帧 接收方将发送一个发送第一帧 接收方将发送一个 NAKNAK 然后 然后 NONAKNONAK 被置成伪 假定被置成伪 假定 NAKNAK 也丢失也丢失 了 那么从这个时候开始 发送方会不断发送已经被接收方接受了的帧 接收了 那么从这个时候开始 发送方会不断发送已经被接收方接受了的帧 接收 方只是忽略这些帧 但由于方只是忽略这些帧 但由于 NONAKNONAK 为伪 所以不会再发送为伪 所以不会再发送 NAKNAK 从而产生死锁 从而产生死锁 如果设置辅助计数器 实现如果设置辅助计数器 实现 else else 子句 子句 超时后重发 超时后重发 NAKNAK 终究会使双方重 终究会使双方重 新获得同步 新获得同步 3 31 Consider an error free 64 kbps satellite channel used to send 512 byte data frames in one direction with very short acknowledgements coming back the other way What is the maximum throughput for window sizes of 1 7 15 and 127 The earth satellite