04741计算机网络原理知识点整理-计算题

1、04741计算机网络原理知识点整理-计算题 物理层 数据通信技术 数据传输速率 :数据传输速率=比特率(bps)=数据传输速率=信道容量 信号调制速率 = 波特率 (Baud) =码元速率 = 信号传输速率调制电平数 = 信号编码级数 = 码元所取有效离散值个数 = 码元中 bit 数量 奈奎斯特定律 ( 无噪声 ):采样频率(Hz)=码元速率(波特率)(Baud) = 2 *信道带宽(Hz)数据传输速率(比特率)(bps)= 采样频率(Hz) * log2A调制电平数 数据传输速率(比特率)(bps) = 2 *信道带宽(Hz) * log2A调制电平数 数据传输速率(比特率)(bps)=码

2、元速率(波特率)(Baud) * log2A调制电平数香农定律 (有噪声):数据传输速率(比特率)(bps)= 信道带宽(Hz) * log2A(1 + S/N(信号功率/噪声功率 =信噪比 )分贝数=10Xlog10(S/N)* 通信时隙时间 = 2 * 链路长度 (m) / 信号传播速率 (m/s) * 通信时隙时间 = 最小帧长度 (bit) / 数据传输速率 (b/s) 物理层 数据编码 模拟信号的数字编码 :脉码调制 PCM (模拟数据的数字信号编码 )脉冲编码调制 (Pulse Code Modulation) ，简称 PCM 脉码调制是对连续变化的模拟信号进行采样、量化、编码后转

3、换为数字信号的 一种调制方式。采样频率至少为模拟信号最高频率的 2 倍量化级 = 描述模拟信号数据需要多大的二进制数据量化级对应的二进制位数 = 量化位数 = 采样位数 = 抽样位数 采样位数 = log2A量化级个数(8 = log2A256) 数据链路层 差错控制 循环冗余码 (CRC):CRC 码字由两部分组成,前部分是信息码,后部分是校验码(冗余码/CRC 码)冗余码(CRC 码)计算方法：1, 信息码后补 0,个数是生成多项式 G(X)的最高次幕2, 补 0 后的信息码除以 G(X)(除法中所用减法是模 2 减法/没有借位减法/异或)3, 除法得到比除数少一位的余数 ,即为冗余码(如

4、果余数位少,前补 0) 多项式：x5+x3+x+1 = 101011检错能力：1, 可检测出所有奇数位错误2, 可检测出所有双比特的错误3, 可检测出所有小于等于校验位长度的连续错误设利用 12MHZ 勺采样频率对信号进行采样，若量化级为4,试计算出在无噪声信道中的数据传输速率和所需的信道带宽。12*10A3 * log2A4 = 24*10A3bps = 24Mbps 12*10A3 / 2 = 6*10A3hz = 6Mhz设信号的采样量化级为 256,若要使数据传输速率达到 64Kbps,试计算出所需 的无噪声信道的带宽和信号调制速率。64*10A3 / (2*log2A256) = 4

5、000Hz = 4KHz 4000*2 = 8000Baud设要发送的二进制数据为 10110011，若采用 CR(校验方法，生成多项式为xA4+xA3+1 ,试求出实际发送的二进制数字序列。101100110000/11001=11010100 .0100 101100110100已知发送方采用 CRC 校验方法，生成多项式为 XA4+XA3+1,若接收方收到的二 进制数字序列为 101110110101，请判断数据传输过程中是否出错101110110101/11001=11011011 .110 余数不为 0 说明传输过程中出错 假设使用调制解调器，并采用 1 位起始位、 1 位停止位、无

6、校验位的异步传输 模式，在 1 分钟内传输 7200 个汉字，调制解调器至少应达到的传输速率为多少 ,(1+8+1)*2*7200/60 = 20*7200/60 = 144000/60 = 2400bps调制解调器的传输速率为 4800bps，并采用 1 位起始位，1 位停止位，1 位奇偶 校验位的异步传输模式，求传输 2400 个汉字所需要的时间。(1+8+1+1)*2*2400/4800 = 11s设 A、B 两站位于长 1km 的基带总线局域网的两端，数据传输速率为10Mbps信号传播速率为 200m/us，若 A 向 B 发送 800bit 的数据帧，B 接收完毕该帧所需的 时间是多

7、少，若 A、B 站同时发送数据，经过多长时间两站发现冲突，800b/10*10A-6bps + 1000m/200*10A-6m/s = 80us + 5us = 85us 1000m/200*10A-6m/s= 5usA、B 两站位于长 2Km 的基带总线局域网的两端，C 站位于 A、B 站之间，数据 传输速率为 10Mbps 信号传播速度为 200m,卩 s，B 站接收完毕 A 站发来的一帧数 据所需的时间是 80 卩 s,求数据帧的长度；若 A、C 两站同时向对方发送一帧数据， 4s后两站发现冲突，求 A、C 两站的距离。数据帧长度 = 80us-(2000m/200m/us)*10bi

8、t/us = 700bitAC 两站距离=4us*200m/us = 800m设信道上数据传输速率为 4Kbps,信道的传播时延为 20ms 采用停等协议，帧 的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不计，若信道的利用率 ( 传输数据时间 / 传输数据时间 +等待时间)为 50%。试求出数据帧的长度。(x/4)/(x/4+(20*2)=50% x=160bit月球到地球的距离大约为 3.8x10A5 Km,在它们之间架设一条 200Kbps 的点到 点链路，信号传播速度为光速(30 万 km),将一幅照片从月球传回地球所需的时间 为 501.3s。试求出这幅照片占用的字节数。传播时延：3.8*1

9、0A8m / 3*10A8m/s = 1.3s传输时延：501.3s - 1.3s =500s2*10A5bps * 500s / 8 = 1*10A8bps / 8 = 12.5*10A6B = 12.5MB有一个电缆长度为 1Km 的 CSMA/C 局域网，信号传播速度为光速的 2/3，其最 小帧长度为 1000bit 。试求出数据传输速率。信号传播速度：3*10A8m/s * 2/3 = 2*10A8m/s 数据传输速率：最小帧长度 / 2*(传播时延 ) = 1000bit / 2*(1000m/2*10A8m/s) =1000bit/10*10A6s = 100Mbps有一个 100

10、Mbps 的令牌环网络，令牌环行时间是 120 卩 s,每个主机在每次得到 令牌后可以发送 1000 字节的分组，发送完成后立即释放令牌。试求出任意一台主机可以取 得的最大吞吐率。 发送数据需要时间：1000*8bit / 100*10A6bps = 80*10A-6s 任意主机信道占用率：80*10A-6s / 80*10A-6s + 120*10A-6s = 40% 最大吞吐率：100Mbps * 40%= 40Mbps有一受随机噪声干扰的信道，其带宽为 4KHz 信噪比为 30dB。试求出最大数 据传输速率。 10*log10A(S/N)=30dBC=H*log2A(1+S/N) =4K

11、*log2A(1+10A30/10) =4K*log2A1001 = 40Kbps设卫星信道上数据传输速率为 1Mbps 数据帧长为 5625bit，卫星信道的传播 时延为270ms 采用顺序接收管道协议，其发送窗口尺寸为 4,帧的控制信息、确 认帧长及帧处理时间均忽略不计。试求出此信道的利用率。 (信道的利用率指信号 传输时间与信号传输时间和信道时延之和的比值 )总传输时延=5625b*4/1*10Wbps = 22.5ms总传播时延 = 270ms*2 = 540ms信道利用率 = 22.5/(22.5+540ms) = 4%5000 个站点竞争使用一个时分 ALOH/信道，信道时隙为 1

12、25us,各站点每小时发出 36 次请求。试计算总的信道载荷。 ( 信道载荷指请求次数与时隙的比值 )5000*36/3600s / (1 / 125*10A-6s) = 0.00625次/ 时隙有一个电缆长度为 2Km 的 CSMA,C 局域网，数据传输速率为 10Mbps 信号传播 速度为光速的 2,3，数据帧长度是 512bit( 包括 32bit 开销)，传输成功后的第一个 时隙留给接收方，用于捕获信道并发送一个 32bit 的确认帧。假设没有冲突发生， 试求出有效的数据传输速率(不包括开销)。(光速值为 3X10A5Km/s)解:信号传播时延 = 2Km/(3X10A5Km/s*2/

13、3) = 10*10A -6s发送数据帧传输时延 = 512bit/10Mbps = 51.2*10A-6s 发送数据帧总时间 =51.2*10A-6s + 10*10A-6s*2 = 71.2*10A-6s 发送确认帧传输时延 = 32bit/10Mbps =3.2*10A-6s发送确认帧总时间 = 3.2*10A-6s + 10*10A-6s*2 = 23.2*10A-6s有效数据传输速率 = 有效数据长度 /总时间 = (521bit-32bit)/(71.2*10A-6s + 23.2*10A-6s)= 480bit/94.4*10A-6s = 5.1Mbps有一受随机噪声干扰的信道，

14、其信噪比为30dB,最大数据传输速率为30Kbps。试求出该信道的带宽。解:由信噪比公式：信噪比=10*log10A(S/N)得 S/N=10A 信噪比 /10 = 10A3 = 1000由香浓定律：数据传输速率 =信道带宽 *log2A(1+S/N)解:得 信道带宽= 数据传输速率 /log2A(1+S/N) = 30*10A3bps/log2(1+10A30/10)30*10Wbps/log2(1001) = 3*10A3Hz设信道上数据传输速率为 4Kbps,数据帧长为 240bit，信道的传播时延为20ms 采用停等协议，帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不计。试求出 信道的利用

15、率。 解:数据传输时延 = 240bit/4Kbps = 60ms信道利用率 = 60ms / (60ms + 20ms*2) = 60%有一个电缆长度为 1Km 的 CSMA/C 局域网，数据传输速率为 1Gbps 信号传播 速度为 2X10A5Km/s。试求出最小帧长度。解:= 电缆长度/信号传播速度 = 1Km/(2*10A5Km/s) = 5*10A-6s 信号传播时延时隙时间 = 传播时延*2 = 5*10A-6s *, = 10*10A-6s最小帧长 = 数据传输速率 *时隙时间 = 1Gbps * 10*10A-6s = 1*10A4bit一组 N 个站点共享一个 56Kbps

16、的纯 ALOHA 言道，每个站点平均每 100s 输出 一个1000bit 的帧。试求出 N 的最大值。解:由纯 ALOHA 协议的信道利用率最大不超过 18.4%(时隙 ALOHA 勺信道利用率可以达到 36.8%) 得信道时间最大数据传输速率为 56Kbps*0.184 = 10304bps 每个站点 平均传输速率为 : 1000bit/100s = 10bps 信道允许最多站点数量为 :10304bps/10bps = 1030设要发送的二进制数据为 101100111101, CRC 生成多项式为 X4+X3+1 试求出 实际解:发送的二进制数字序列 (要求写出计算过程 )。由 0/1

17、1001=110101001110.1110 得校验码为 : 1110故实际发送序列为 0IP 数据报中携带了 UDP 报文，IP 头部 IHL 字段的数值为二进制数 0101, IP 数 据报总长度为 800 字节。求 UDP 报文中数据部分的长度（要求写出计算过程）。解:IHL 表示 IP 报文头部长度（单位:32 位）所以 ip 报文头部长度为 4 字节*5=20 字节UDP 头部长度为 8 字节所以数据部分长度为 : 800-20-8=772 字节设长度为 10Km 的无噪声链路的信号传播速度为 2X10A8m,s,信号的调制方式 为二元调制，当传输 200 字节的分组时，传播延迟等于

18、发送延迟，试求出所需带宽 （要求写出计算过程 ）。 解:传播时延=10Km/2*10A8m/s = 5*10A-5s数据传输速率=200*8bit/5*10A-5s = 32*10A6bps 由 数据传输速率=2 * 带宽* log2A2得 带宽 = 32*10A6bps/log2A2baud/2 = 16*10A6Hz = 16MHz对于 20Km 长的 4Mbps 的令牌环网，信号传播速度为 2X10A8m,s，环的比特长 度为 500bit ,每个站点的接口引入 2 位延迟,试求环上的站点个数 （要求写出计算 过程）。解:传播时延 = 20Km/2*10A8m/s = 1*10A-4s

19、最小帧长 = 4Mbsp*1*10A-4s = 400bit站点个数 = 500bit-400bit/2bit = 100bit/2bit = 50设以太网中的AB 主机通过 10Mbit/s 的链路连接到交换机，每条链路的传播 延迟均为 20us，交换机接收完一个分组 35us 后转发该分组。计算 A 向 B 发送一个 长度为10000bit 的分组时，从 A 开始发送至 B 接收到该分组所需的总时间。传输时延 = 10000bit/10Mbit/s = 1000us 传输总时间 = 1000us*2 = 2000us 传播总时间 = 20us+35us+20us = 75us总时间 = 2

20、000us+75us = 2075us设信道的数据传输速率为 4Kbps,发送一帧数据所需的时间是信道单向传播延 迟的 3倍，通信双方采用停等协议，开始发送一帧数据至接收到确认帧所需时间为 100ms 试求出数据帧的长度(忽略帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间)。解:设传播时延为 x有 2x+3x=100ms得 x=20ms故传输时延 = 20ms*3 = 60ms数据帧长度 = 4Kbps*60ms = 240bit设 UDP 数据报的数据部分长度为 1000 字节，封装该数据报的 IP 数据报的 IHL 字段值为 5,而 IP 数据报又封装在协议字段和校验字段长度均为 2 字节的 PPP

21、帧 中，试求出PPP 帧的长度。解：由 UDF 报头长度为 8B 得 UDP 数据报总长为 8B+1000B = 1008B 由 IP 报头长度 为5*4B = 20B 得 IP 数据报总长为 20B+1008B = 1028B PPP 帧前后标志 地址 控 制共 4B+协议字段和校验字段共 8B +数据共 1036B设某令牌环网中有 50 个站点，长度为 1Km 数据传输速率为 10Mbps 每个站 引入 2位延迟，信号传播速度为 200m,us，数据帧的最大长度为 100 字节。试求出 检测令牌丢失的超时计数器的最小值。解：传播时延 = 1Km/200m/us = 5us传输时延 = (1

22、00*8)bit/10Mbps = 80us延迟时间 = (50*2)bit/10Mbps = 10us超时计时器最小值 = 5us+80us+10us = 95us设以太网中的 A、B 主机通过 10Mbit,s 的链路连接到交换机，每条链路的传播延迟均为 20 卩 S,交换机接收完一个分组 35ys后转发该分组， 从 A 开始发送至 B 接收到一个分组所需的总时间为 2075 卩 S。试求出该分组的比特数。解:总传输时间 = 2075um-35um-20uS*2 = 2000uS 传输时延 = 2000uS/2=1000uS分组比特数 = 10Mbit*1000uS = 10000bit设

23、信道传播延迟为 20ms 数据帧长度为 240bit，通信双方采用顺序接收管道 协议，其发送窗口尺寸是 10，开始发送数据帧至接收到确认帧所需时间为640mS。试求出数据传输速率 ( 忽略帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间 )。解:总传输时延 = 640mS-20mS*2 = 600mS传输时延 = 600mS/10 = 60mS传输速率 = 240bit/60mS = 4000bpS若协议字段和校验字段长度均为 2 字节的 PPP 帧的总长度为 1036 字节，PPP 帧 封装了头部 IHL 字段的值为 5 的 IP 数据报。试求出封装在该 IP 数据报中 UDP 数据 报数据部分的长度。

24、解:IP 数据报总长度 = 1036-(1+1+1+2+2+1) = 1028 字节UDP 数据报总长度=1030-(5*4) = 1008 字节数据部分长度 = 1008-8 = 1000 字节设一个长度为 10Km 数据传输速率为 4Mbps 的令牌环局域网中有 30 个站点，信号传播速度为 200m 卫 s， 环的比特长度为 260bit。 试求出平均每站应引入延迟 的位数。解 :时隙时间=10Km/200m/us = 50*10A-6s=4Mbps*50*10A-6s = 200bit最大帧长总延迟 = 260bit-200bit = 60bit每个站点延迟 = 60bit/30 =

25、2bit设传输带宽为 4000Hz 无噪声信道的调制电平数为 16,试求出最大信号传输速 率和最大数据传输速率。解:最大信号传输速率 = 2*4000Hz = 8000Baud最大数据传输速率 = 8000Baud*log2A16 = 32000bps若发送 40 字节的数据帧，从开始发送到收到确认帧的时间为120ms 设信道传播时延为 20ms 采用停等协议，帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不 计。试求出数据传输速率。解:数据长度 = 40B*8 = 320bit数据传输时间 = 120ms-(20ms*2) = 80ms数据传输速率 = 320bit/80ms = 4000bps

26、= 4Kbps设长度为 2Km 的 CSMA/C 局域网的最小帧长度为 2500 字节，信号传播速度为200000Km/s。试求出该局域网的数据传输速率。解:时隙时间 = 2Km/2*10A5Km/s*2 = 1*10A-5s*2 = 2*10A-5s数据传输速率 = 2500B*8/2*10A-5s = 20000bit/2*10A-5s = 1*10A9bps =1Gbps设 16Mbps 的令牌环网长度为 10Km 信号传播速度为 2X10A8m/s，每个站点的 接口引入 2 位延迟，环的比特长度为 1000bit ，试求出环路上站点的数量。解:时隙时间 =10Km/2X10A8m/s

27、= 5*10A-5s最大帧长=16Mbps*5*10A-5s = 800bit站点数量 = （1000bit-800bit）/2 = 200bit/2 = 100若接收方收到的二进制数字序列为 I , CRC 生成多项式为 X4+X2+X+1 试说明数 据传输过程中是否出错 （ 要求写出计算过程 ）。解:多项式代码 : 10111由于: 1/10111 = 100100010001 余数为 0因此 : 传输过程中没有错误IP 数据报中携带了 TCP 报文，其中 IP 头部长度为 20 字节，总长度为 1000 字 节。TCP 数据段中字节序列号的字段值为十进制数20322073,头部长度为 3

28、2 字节。求下一个 TCP 数据段的序列号（要求写出计算过程）。解:20B+32B = 52B1000B-52B = 948B20322073+948 = 20323021?设无噪声链路的信号传播速度为 2X10A8m/s，信道带宽为 16MHz,信号的调制 方式为二元调制，当传送 200 字节的分组时，传播延迟等于发送延迟，试求出链路 长度（要求写出计算过程 ）。 解:数据传输速率 = 2*16MHz*Iog2A2 = 32Mbps 发送时延 = 200B*8/32Mbps =1600bit/32Mbps = 50*10A-6s链路长度 = 2X10A8m/s*50*10A -6s = 10

29、000m设在使用帧中继器连接各站的 CSMA,C 局域网中，数据传输速率为 10Mbps，信 号传播速度为光速（300000Km,s）的 0（7 倍，最短帧长为 64 字节，信号在物理层延 迟约为 13.7 卩 s,试求出最大连接长度（要求写出计算过程）。解:传输延迟 = 64B*8/10Mbps = 512bit/10Mbps = 51.2us 传播延迟 = 51.2us-（2*13.7us）/2 = 23.8us/2 = 16.9us最大长度=3*10A8m/s*0.7*16.9us =2499m设发送多项式为 X11+X8+X7+X6+X4+X3+X2+CRC 生成多项式为 X4+X2+

30、X+， 试 求出该发送多项式的 CRC 编码（要求写出计算过程）。解:0/10111=101010000100 .1100IP 数据报中携带了 TCPm文，其中 IP 头部长度为 20 字节，总长度字段内容为 十六进制数 04B0,TCP 头部长度为 32 字节。求 TCP 数据段中数据部分的长度（要求 写出计算过程）。 IP 报文总长度 = 4*16A2 + B*16A1 = 1200 字节TCP 总长度=1200-20 = 1180 字节TCP 数据段长度=1180-32 = 1148 字节设 CSMA/CI 局域网的数据传输速率为 IGbps， 信号传播速度为 200000km/s， 最

31、 小 帧长度为 2500 字节，试求出该局域网中两个节点之间的最大传输距离。 （要求 写出计算过程 ） 解:传输时延 = 2500B*8/1Gbps = 20000bit/1Gbps = 2*10A-5s 传播时延 = 2*10A-5s/2 =1*10A-5s最大传输距离 = 2*10A8m/s*1*10A-5s = 2000m = 2Km设 4Mbps 的令牌环网长度为 20km 信号传播速度为 2Xl0A8m/s，环路上共有100 个， 站点，每个站点的接口引入 1 位延迟，试求环的比特长度。 （要求写出计 算过程 ） 解:传播时延 =20km/2Xl0A8m/s = 1*10A-4s最大

32、帧长度=4Mbps*1*10A-4s = 400bit环的比特长度 = 400bit + 100bit = 500bit已知一个 IP 数据报中携带了 TCP 报文，计算该 TCP 报文中数据段的最大理论 长度。 （要求写出计算过程 ）解:IP 数据报最大长度 : 65535 字节 头部最小长度 : 20 字节TCP 报文最大长度：65535-20=65515 字节头部最小长度 20 字节 数据段最大长度 :65515-20=65495 字节已知信道带宽为 6KHz 采用四相调制技术，分别计算在不考虑噪声情况下和信 噪比为 30dB 情况下的最大数据传输速率。（要求写出计算过程）解：无噪声：由奈奎斯特公式：2*6K