传输原理提高试题与详细答案

传输原理提高试题与详细答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内。每题2分，共20分）1.在使用偶校验进行差错检测时，若发送端发送的码字为1101，接收端计算出的码字为（），则表明发生了传输差错。A.1101B.1100C.0110D.10112.采用停等协议进行数据传输，若链路带宽为64kbps，传播延迟为10ms，则有效数据传输速率最高约为（）。A.8kbpsB.16kbpsC.32kbpsD.64kbps3.在使用回退N帧（Go-Back-N）ARQ协议传输数据时，若发送窗口大小为4，接收窗口大小为1，则可能出现的情况是（）。A.发送方已发送但未收到确认的帧数为3B.接收方已接收但未请求重发的帧数为1C.发送方可以连续发送4个新的数据帧D.接收方必须等待所有期望的帧都到达才能发送确认4.CSMA/CD协议主要适用于（）网络。A.采用令牌传递的局域网B.点对点通信链路C.以太网（Ethernet）D.公共电话交换网5.根据奈奎斯特定理，若某模拟信道带宽为3MHz，且信道带宽利用率为100%，则该信道支持的最大数据传输速率是（）。A.3MbpsB.6MbpsC.12MbpsD.24Mbps6.根据香农定理，若某模拟信道的带宽为3MHz，信噪比（S/N）为30dB（1dB=10^(1/10)），则该信道支持的最大数据传输速率是（）。A.6MbpsB.9MbpsC.18MbpsD.36Mbps7.在TCP协议中，若接收方通告的接收窗口大小为0，发送方应执行（）。A.慢启动B.拥塞避免C.快重传D.窗口探测8.TCP协议中的“快速重传”机制是在哪种情况下触发的？（）A.发送方超时重传计时器到期B.接收方发送了多个重复确认（ACK）C.连接建立初期D.发送方检测到网络拥塞9.UDP协议与TCP协议相比，其主要特点是（）。A.提供可靠的数据传输服务B.具有复杂的流量控制和拥塞控制机制C.头部开销较小D.适用于所有需要实时传输的应用10.在网络分层模型中，物理层的主要功能是（）。A.提供端到端的可靠数据传输B.实现不同网络之间的互联C.负责数据链路的建立、维护和拆除D.按照比特流进行数据传输二、填空题（请将答案填写在横线上。每空2分，共20分）1.差错控制通常采用__________和__________两种基本方式。2.在滑动窗口协议中，若发送方窗口大小为N，接收方窗口大小为M，则协议能保证__________。3.CSMA/CA协议通过__________和__________机制来减少冲突概率。4.奈奎斯特定理描述了在理想的低通信道上，最大数据传输速率与__________的关系。5.香农定理描述了在存在噪声的模拟信道的最大数据传输速率与__________、__________的关系。6.TCP协议通过__________和__________机制来应对网络拥塞。7.在数据链路层，__________负责将比特流组织成帧，并进行差错控制。8.物理层传输介质常见的有__________、__________和光纤等。9.IP数据包在传输过程中，若遇到MTU小于数据包长度的情况，会发生__________。10.TCP连接建立过程中，三次握手协议的主要目的是__________和__________。三、判断题（请判断下列叙述的正误，正确的填“√”，错误的填“×”。每题1分，共10分）1.偶校验和奇校验都能检测出所有奇数个比特错误。（）2.停等协议的效率比滑动窗口协议低，但实现简单。（）3.在选择重传（SelectiveRepeat）ARQ协议中，接收方只需要重传丢失的帧。（）4.CSMA/CD协议适用于全双工通信环境。（）5.根据香农定理，提高信噪比可以无限提高信道的数据传输速率。（）6.TCP协议的流量控制是通过调整接收方通告的接收窗口大小来实现的。（）7.TCP协议的拥塞控制主要目的是保证网络不发生拥塞。（）8.UDP协议头部固定为8字节。（）9.物理层协议规定了比特在物理线路上如何传输（如曼彻斯特编码）。（）10.数据链路层可以提供端到端的可靠数据传输服务。（）四、简答题（请简要回答下列问题。每题5分，共20分）1.简述滑动窗口协议的工作原理。2.简述TCP协议中慢启动和拥塞避免两个阶段的操作过程。3.简述CSMA/CD协议的基本工作原理及其适用条件。4.简述物理层的主要功能和面临的挑战。五、计算题（请写出详细的计算步骤和结果。每题10分，共20分）1.某以太网物理链路带宽为100Mbps，信号传播速度为光速（约2×10^8m/s），链路两端主机之间的距离为1000km。求该链路的传播延迟是多少？假设以太网的最小帧长为64字节，求信号传播1000km所需的时间（以秒为单位）能容纳多少个完整的以太网帧（不考虑其他处理和排队时间）？2.假设一个TCP连接的初始窗口大小为2×10^4字节。若每收到一个ACK，接收方都会将接收窗口大小增加1×10^4字节，发送方收到三个连续的ACK（确认收到3个连续的数据段）后执行快重传。如果在慢启动阶段，网络发生拥塞，TCP发送方进入了拥塞避免阶段，每个RTT（往返时间）发送的数据量是多少？假设拥塞避免阶段的增长因子为α=1/2。六、分析题（请根据要求进行分析。共20分）某网络路径由三个链路组成，链路带宽分别为A=1Mbps,B=2Mbps,C=1Mbps。信号在链路上的传播延迟可以忽略不计。现有一主机A向另一主机B发送一个大小为1MB（假设为传输层的数据块大小，不考虑IP头等开销）的数据文件。假设：（1）发送方和接收方之间的TCP连接已经建立，且TCP发送方和接收方的接收窗口都足够大，可以保证不发生流量控制或拥塞控制影响下的阻塞。（2）忽略TCP的头部开销以及IP分片等过程对时延的影响。请分析：（a）从主机A开始发送到主机B接收完整个数据文件，理论上最短需要多少时间？（请说明你的计算依据）（b）如果中间某个链路（例如B链路）发生拥塞，导致该链路的数据传输速率下降到其带宽的一半（即500Kbps），那么主机B最终接收完整个数据文件需要多少时间？请说明你的计算依据，并简述TCP协议如何应对这种情况。试卷答案一、选择题1.D2.B3.A4.C5.B6.B7.D8.B9.C10.D二、填空题1.检测；纠正2.发送方不会发送过多数据帧，接收方不会接收过多数据帧3.冲突检测；二进制指数退避4.带宽5.带宽；信噪比6.慢启动；拥塞避免7.数据链路层协议8.双绞线；同轴电缆9.分片与重组10.同步；地址识别三、判断题1.×2.√3.√4.×5.×6.√7.×8.√9.√10.×四、简答题1.滑动窗口协议允许发送方在收到接收方确认之前连续发送多个数据帧。发送方和接收方都维护一个窗口，分别称为发送窗口和接收窗口。发送窗口的大小由接收方通告的接收窗口大小和发送方已发送但未确认的帧数决定。接收方根据接收窗口大小接收数据帧，并按序缓存。接收方只对按序到达的、无误的数据帧发送确认。当接收方收到一个失序或重复的帧时，会将其丢弃并重传最后一个按序接收的帧的确认。发送方根据收到的确认更新发送窗口，并根据接收方通告的接收窗口大小决定是否继续发送新的数据帧。2.TCP协议中的慢启动阶段，发送方的拥塞窗口（cwnd）初始值通常设为一个较小的值（如1或2个MSS，MSS为最大报文段长度）。每收到一个ACK，cwnd就增加1个MSS。当cwnd达到慢启动门限（ssthresh）时，发送方进入拥塞避免阶段。在拥塞避免阶段，每收到一个ACK，cwnd增加小于1个MSS的大小（即cwnd≈cwnd/λ，λ通常为1）。当发生超时或收到三个重复ACK时，认为发生了拥塞，ssthresh被设置为当前cwnd的一半，cwnd重置为1个MSS，并返回慢启动阶段。3.CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）协议的基本工作原理是：发送前先侦听信道是否空闲。若空闲则发送；若忙则继续侦听。在发送过程中，若侦听到冲突，则立即停止发送，并发送一个32位的冲突指示信号（JamSignal），同时等待一个退避时间（随机选择一个时间片）后重试。适用条件是半双工通信环境，如早期的以太网。由于冲突的存在，CSMA/CD协议不适合全双工通信。4.物理层的主要功能是在通信实体间传输原始的比特流。它定义了物理接口的电气特性（如电压水平、阻抗匹配）、机械特性（如连接器类型）、规程特性（如时钟同步、数据传输格式）和功能特性（如发送、接收功能）。面临的挑战包括如何有效传输信号以抵抗噪声干扰、如何利用有限的带宽传输尽可能多的信息、如何实现不同设备间的物理连接、以及如何保证比特的准确传输等。五、计算题1.传播延迟=距离/速度=1000km/(2×10^8m/s)=10^6m/(2×10^8m/s)=5×10^-3s=5ms。信号传播1000km所需时间=5ms。以太网最小帧长=64字节=64×8bit=512bit。5ms内能传播的比特数=带宽×时间=(100Mbps)/(1Mbps)×8bit/byte=100×8bit=800bit。能容纳的完整帧数=800bit/512bit/帧≈1.56帧。由于只能容纳完整的帧，所以能容纳1个完整的以太网帧。2.初始窗口大小=2×10^4字节。慢启动阶段：每个ACK增加1×10^4字节。收到三个连续ACK后，cwnd=2×10^4+3×1×10^4=5×10^4字节。进入拥塞避免阶段，每个RTT发送的数据量=cwnd/2=5×10^4字节/2=2.5×10^4字节。增长因子α=1/2表示在拥塞避免阶段，每个RTT发送的数据量是在前一个RTT发送数据量的基础上减半（或者说，cwnd增长因子为1/2）。六、分析题（a）最短时间取决于最窄链路B的带宽和文件大小。数据量=1MB=1×10^6字节=1×10^6×8bit=8×10^6bit。最窄链路带宽=B=2Mbps=2×10^6bit/s。最短传输时间=数据量/带宽=(8×10^6bit)/(2×10^6bit/s)=4s。（假设文件大小即为传输层数据块大小，且无其他开销和延迟，主机间无排队时延）（b）若链路B带宽降为500Kbps。链路B上的传输时间=数据量/新带宽=(8×10^6bit)/(500×10^3bit/s)=16s。由于链路B是路径中的瓶颈，整个文件传输的时间主要由链路B的传输时间决定。TCP协议应对：当发送方