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) * log2 调制电平数 数据传输速率 (比特 率)(bps) = 2 * 信道带宽(Hz) * log2 调制电平

2、数 数据传输速率 (比特率)(bps) = 码元速率 ( 波特率 )(Baud) * log2 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) * log2(1 + S/N( 信号功率 /噪 声功率 =信噪比 )分贝数=10log10(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 P

3、CM 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 = log2 量化级个数 (8 = log2256) 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)的最高次幂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

4、减法 /异或)3, 除法得到比除数少一位的余数 ,即为冗余码(如果余数位少 ,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的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*103 * log24 = 24*103bps = 24Mbps 12*103 / 2 = 6*103hz = 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

5、调制速率。64*103 / (2*log2256) = 4000Hz = 4KHz 4000*2 = 8000Baud 设要发送的二进制数据为 10110011，若采用 CRC校验方法，生成多项式为 x4+x3+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 X4+X3+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

6、解调器，并采用 1位起始位、 1位停止位、无校验位的异步传输 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

7、的数据帧， B 接收完毕该帧所需的 时间是多少 , 若 A、B站同时发送数据，经过多长时间两站发现冲突 ,800b/10*10-6bps + 1000m/200*10-6m/s = 80us + 5us = 85us1000m/200*10-6m/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,s， B站接收完毕 A站发来的一帧数 据所需的时间是 80s，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/2

8、00m/us)*10bit/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 3.8 105 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

9、节数。传播时延 : 3.8*108m / 3*108m/s = 1.3s传输时延 : 501.3s - 1.3s =500s2*105bps * 500s / 8 = 1*108bps / 8 = 12.5*106B = 12.5MB有一个电缆长度为 1Km的 CSMA/CD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*108m/s * 2/3 = 2*108m/s数据传输速率 : 最小帧长度 /2*( 传播时延 ) = 1000bit / 2*(1000m/2*108m/s) =1000bit/10*106s = 100

10、Mbps有一个 100Mbps的令牌环网络，令牌环行时间是 120s，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*106bps = 80*10-6s 任意主机信道占用率 : 80*10-6s / 80*10-6s + 120*10-6s = 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*log10(S/N)=30dBC=H*log2(1+S/N

11、) =4K*log2(1+1030/10) =4K*log21001 = 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*106bps = 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 ALOHA信道

12、，信道时隙为 125us，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*10-6s) = 0.00625次/ 时隙有一个电缆长度为 2Km的 CSMA,CD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 3105Km/s)解:信号传播时延 = 2Km/(3 105

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

14、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*log10(S/N)得 S/N=10信噪比/10 = 103 = 1000由香浓定律 : 数据传输速率 =信道带宽 *log2(1+S/N)得 信道带宽 = 数据传输速率 /log2(1+S/N) = 30*103bps/log2(1+1030/10)30*103bps/log2(1001) = 3*103Hz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 信道的利用率。 解:数据传

15、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/CD局域网，数据传输速率为 1Gbps，信号传播 速度为 2105Km/s。试求出最小帧长度。解:= 电缆长度 / 信号传播速度 = 1Km/(2*105Km/s) = 5*10-6s信号传播时延时隙时间 = 传播时延 *2 = 5*10-6s *, = 10*10-6s最小帧长 = 数据传输速率 *时隙时间 = 1Gbps * 10*10-6s = 1*104bit一组 N个站点共享一个 56Kbps的纯 ALOHA信道， 每个站点平

16、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的信道利用率可以 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 实际发送的二进制数字序列 (要求写出计算过程 ) 。由 0/11001=110101001110.111

17、0 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 2108m,s，信号的调制方式 为二元调制，当传输 200 字节的分组时，传播延迟等于发送延迟，试求出所需带宽 （ 要求写出计算过程 ） 。 解

18、 :传播时延 = 10Km/2*108m/s = 5*10-5s 数据传输速率 = 200*8bit/5*10-5s = 32*106bps 由 数据传输速率 = 2 * 带宽 * log22得 带宽 = 32*106bps/log22baud/2 = 16*106Hz = 16MHz对于 20Km长的 4Mbps的令牌环网，信号传播速度为 2108m,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*108m/s = 1*10-4s 最小帧长 = 4Mbsp*1*10-4s = 400bit

19、站点个数 = 500bit-400bit/2bit = 100bit/2bit = 50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 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。解: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 = 2000us+75us = 2075us设信道的数据传输速率为

20、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 lP 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帧 中，试求出 PPP帧的长度。 解:由 UDP报头长度为

21、 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 = (100*8)bit/10Mbps = 80us延迟时间 =

22、(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 20s，交换机接收完一个分组 35s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 2075s。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设信道传播延迟为 20ms，数据帧长度为 240bit ，通信双方采用顺序

23、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。 解:IP 数据报总长度 = 1036-(1+1+1+2+2+1) = 1

24、028 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,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*10-6s= 4Mbps*50*10-6s = 200bit 最大帧长总延迟 = 260bit-200bit = 60bit每个站点延迟 = 60bit/30 = 2bit设传输带宽为 4000Hz无噪声信道的调制电平数为 16，试求

25、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*log216 = 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 = 4Kbps设长度为 2Km的 CSMA/CD局域网的最小帧长度为

26、 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*105Km/s*2 = 1*10-5s*2 = 2*10-5s数据传输速率 = 2500B*8/2*10-5s = 20000bit/2*10-5s = 1*109bps =1Gbps设 16Mbps的令牌环网长度为 10Km，信号传播速度为 2 108m/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/2108m/s = 5*10 -5s最大帧长 = 16Mbps*5*10-5s = 800bit站点数

27、量 = （1000bit-800bit）/2 = 200bit/2 = 100 若接收方收到的二进制数字序列为 l ，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 32 字 节。求下一个 TCP数据段的序列号 （ 要求写出计算过程 ）。解:20B+32

28、B = 52B1000B-52B = 948B20322073+948 = 20323021?设无噪声链路的信号传播速度为 2108m/s，信道带宽为 l6MHz，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*log22 = 32Mbps 发送时延 = 200B*8/32Mbps = 1600bit/32Mbps = 50*10-6s链路长度 = 2108m/s*50*10 -6s = 10000m设在使用帧中继器连接各站的 CSMA,CD局域网中，数据传输速率为 l0Mbps

29、，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 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*108m/s*0.7*16.9us =2499m设发送多项式为 X11+X8+X7+X6+X4+X3+X2，+1CRC生成多项式为 X4+X2+X+，l 试 求出该发送多项式的 CRC编码（ 要求写出计算过程 ）。解:0/1

30、0111=101010000100 .1100IP 数据报中携带了 TCP报文，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*162 + B*161 = 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/CD局域网的数据传输速率为 lGbps ，信号传播速度为 200000km/s，最 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。

31、（ 要求 写出计算过程 ） 解:传输时延 = 2500B*8/1Gbps = 20000bit/1Gbps = 2*10-5s 传播时延 = 2*10-5s/2 = 1*10-5s最大传输距离 = 2*108m/s*1*10-5s = 2000m = 2Km设 4Mbps的令牌环网长度为 20km，信号传播速度为 2 l08m/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/2l08m/s = 1*10 -4s最大帧长度 = 4Mbps*1*10-4s = 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*6KHz*