研究生网络原理复习题.docx

1、 电路交换与分组交换的优缺点 电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。优点：由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。电路交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。缺点：电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说较长。电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点：优点：加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。缺点：尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。2、计算Calculate the total time required to transfer a 1.5-MB file in the following cases, assuming an RTT of 80ms, a packet size of 1 KB data, and an initial 2RTT of “handshaking” before data is sent:(a) The bandwidth is 10 Mbps, and data packets can be sent continuously.(b) The bandwidth is 10 Mbps, but after we finish sending each data packet we must wait one RTT before sending the next.(c) The link allows infinitely fast transmit, but limits bandwidth such that only 20 packets can be sent per RTT.(d) Zero transmit time as in (c), but during the first RTT we can send one packet, during the second RTT we can send two packets, during the third we can send four (231), etc. (A justification for such an exponential increase will be givenin Chapter 6.)答：(a)1.5MB file has 1500 packets;transmit = 2*RTT+*1500=160ms+0.8ms*1500=1360ms(b)Transmit = 2*RTT + (+RTT)*1500-RTT = 80ms +80.8ms*1500 = 121280ms(c)Transmit = 2*RTT + (1500/20)*80ms = 6160ms(d) 1 、2 、4 、 8 、 16 、 20 、20 、9Transmit = 5*RTT + 73*RTT + 4ms*9 = 400ms +5840ms +36ms = 6276ms3、只对发送帧编号，不对ACK编号，行不行，为什么?答：不行，因为不论在停止等待协议中还是在滑动窗口中，都需要对ACK编号。在停止等待协议中，如果只对发送帧编号，而不对ACK编号，那么当接收方接收到发送帧后发送ACK确认信号，由于链路通信延迟导致发送方在规定的时间内没有接收到确认信号就会重新发送数据帧，而发送方重新发送数据后接收到了延迟的ACK，此时如果没有ACK编号，发送方就无法判断该确认信号是哪个数据包的确认信号。但是发送方会继续发送下一个数据包，如果这时又接收到前面重传数据包的ACK确认信号，而这次传的数据丢失了，那么发送方仍然认为已经正确发送了数据包，最终导致数据传输错误。在滑动窗口协议中情况类似。故如果对发送帧编号，那么必须对ACK编号。4.SLOTTED ALOHA S=NP(1-P)N-1，求S最大值答：假设：有N个节点发送很多帧，在时隙以概率P发送，给定节点在一个时隙内成功发送的概率为，任意节点成功发送的概率为,最大效率即找到P*使S=最大。 即：= =令=0，可得当P=时S取得最大值。Smax=即协议最大效率为36.8%5、CRC校验Suppose we want to transmit the message 1011 0010 0100 1011 and protect it from errors using the CRC8 polynomial x8 +x2 +x1 +1. (a) Use polynomial long division to determine the message that should be transmitted.(b) Suppose the leftmost bit of the message is inverted due to noise on the ransmission link. What is the result of the receivers CRC calculation? How does the receiver know that an error has occurred?答：(a) 1011 0010 0100 1011/1 0000 0111 最后求得余数为101 0100 The message = 101 1001 0010 0101 1101 0100(b)如果接收方用所接收到的数据除以约定的多项式余数不为0，则说明数据传输错误，如题此时接收到的数据为 010 1001 0010 0101 1101 0100，则由CRC检测算法得余数为 11 11006.数据报分组交换与虚电路分组交换的优缺点比较（1）在传输方式上，虚电路服务在源、目的主机通信之前，应先建立一条虚电路，然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。而数据报服务，网络层从运输层接收报文，将其装上报头（源、目的地址等信息）后，作为一个独立的信息单位传送，不需建立和释放连接，目标结点收到数据后也不需发送确认，因而是一种开销较小的通信方式。但发方不能确切地知道对方是否准备好接收，是否正在忙碌，因而数据报服务的可靠性不是很高。（2）关于全网地址：虚电路服务仅在源主机发出呼叫分组中需要填上源和目的主机的全网地址，在数据传输阶段，都只需填上虚电路号。而数据报服务，由于每个数据报都单独传送，因此，在每个数据报中都必须具有源和目的主机的全网地址，以便网络结点根据所带地址向目的主机转发，这对频繁的人机交互通信每次都附上源、目的主机的全网地址不仅累赘，也降低了信道利用率。（3）关于路由选择：虚电路服务沿途各结点只在呼叫请求分组在网中传输时，进行路径选择，以后便不需要了。可是在数据报服务时，每个数据每经过一个网络结点都要进行一次路由选择。当有一个很长的报文需要传输时，必须先把它分成若干个具有定长的分组，若采用数据报服务，势必增加网络开销。（4）关于分组顺序：对虚电路服务，由于从源主机发出的所有分组都是通过事先建立好的一条虚电路进行传输，所以能保证分组按发送顺序到达目的主机。但是，当把一份长报文分成若干个短的数据报时，由于它们被独立传送，可能各自通过不同的路径到达目的主机，因而数据报服务不能保证这些数据报按序列到达目的主机。（5）可靠性与适应性：虚电路服务在通信之前双方已进行过连接，而且每发完一定数量的分组后，对方也都给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高。但是，当传输途中的某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区，而另选其他路径，把数据传至目的地，而虚电路服务则必须重新建立虚电路才能进行通信。因此，数据报服务的适应性比虚电路服务强。（6）关于平衡网络流量：数据报在传输过程中，中继结点可为数据报选择一条流量较小的路由，而避开流量较高的路由，因此数据报服务既平衡网络中的信息流量，又可使数据报得以更迅速地传输。而在虚电路服务中，一旦虚电路建立后，中继结点是不能根据流量情况来改变分组的传送路径的。7、距离矢量与链路状态的比较答：(1)距离矢量: 运行距离矢量路由协议的路由器，会将所有它知道的路由信息与直连邻居共享。链路状态：运行链路状态路由协议的路由器,只将它所直连的链路状态与邻居共享,这个邻居是指一个域内或一个区域内的所有路由器 ；(2)距离矢量路由协议均容易产生路由环路和计数到无穷大的问题。因此它们必须结合一些防环机制，同时由于每台路由器都必须在将从邻居学到的路由转发给其它路由器之前，运行路由算法，所以网络的规模越大，其收敛速度越慢。链路状态路由协议均使用了SPF算法，如OSPF的dijkstra，不易产生路由环路，或是一些错误的路由信息。路由器在转发链路状态包时（描述链路状态、拓扑变化的包），没必要首先进行路由运算，再给邻居进行发送，从而加快了网络的收敛速度；(3) 距离矢量路由协议，更新的是“路由条目”。一条重要的链路如果发生变化，意味着需通告多条涉及到的路由条目。链路状态路由协议，更新的是“拓扑”。每台路由器上都有完全相同的拓扑，他们各自分别进行SPF算法，计算出路由条目。一条重要链路的变化，不必再发送所有被波及的路由条目，只需发送一条链路通告，告知其它路由器本链路发生故障即可。其它路由器会根据链路状态，改变自已的拓扑数据库，重新计算路由条目；(4) 距离矢量路由协议发送周期性更新、完整路由表更新而链路状态路由协议更新是非周期性的，部分的。8.Dijkstra最短路径答：这个算法是通过为每个顶点v保留目前为止所找到的从s到v的最短路径来工作的。初始时，原点s的路径长度值被赋为 0 (ds= 0)，若存在能直接到达的边（s,m），则把dm设为w（s,m）,同时把所有其他（s不能直接到达的）顶点的路径长度设为无穷大，即表示我们不知道任何通向这些顶点的路径（对于V中所有顶点v除s和上述m外dv= ）。当算法退出时，dv中存储的便从s到v的最短路径，或者如果路径不存在的话是无穷大。Dijkstra算法的基础操作是边的拓展：如果存在一条从u到v的边，那么从s到v的最短路径可以通过将边（u,v）添加到尾部来拓展一条从 s 到 v 的路径。这条路径的长度是du + w(u, v)。如果这个值比目前已知的dv的值要小，我们可以用新值来替代当前dv中的值。拓展边的操作一直运行到所有的 dv 都代表从 s 到 v 最短路径的花费。这个算法经过组织因而当du达到它最终的值的时候每条边（u,v）都只被拓展一次。算法维护两个顶点集 S 和 Q。集合 S 保留了我们已知的所有 dv 的值已经是最短路径的值顶点，而集合 Q 则保留其他所有顶点。集合S初始状态为空，而后每一步都有一个顶点从 Q 移动到 S。这个被选择的顶点是 Q 中拥有最小的 du 值的顶点。9、首部检验和的哪些情况检测不到？答：IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。这样做的好处是减少IP数据报处理复杂度，提高数据报处理速度。这样做坏处实际上把检验任务交给了上层协议（传输层），增加了上层协议复杂性。10、一个数字信号传输系统要求其工作在9600bpsa.如果一个信号单元可编码成4比特的单字，那么需要的最小信道带宽是多少？b.在8比特单字的情况下又是多少？答： (a)每个码元含有4个比特，即log2M=4。根据奈奎斯特准则和已知条件R=9600bps，有CN=2Blog2M=9600bps，因此，B=9600/(24)=1200Hzb.(b) log2M=8，则B=9600/(28)=600Hz