2020计算机网络原理（计网第七版）作业

2020计算机网络原理（计网第七版）

第一次作业
1-17收发两端之间的传输距离为1000 km，信号在媒体上的传播速率为2x108 m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延:
(1) 数据长度为10 bit, 数据发送速率为100 kbit/s。
(2) 数据长度为10 bit, 数据发送速率为1 Gbit/s。从以上计算结果可得出什么结论?
答：发送时延 = 数据长度（比特）/发送速率（比特/每秒）
= 107/100000 = 107 / 105=100s；
传播时延 = 信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/每秒）
= 106/(2×108)=0.005s；
发送时延 = 数据长度（比特）/发送速率（比特/每秒）
= 103/1000 000 000 =103 / 109=1μs；
传播时延 = 信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/每秒）
= 106/(2×108)=0.005s
从上面计算结果可知：
发送时延仅与发送的数据量、发送速率有关，与传播速率无关；
传播时延仅与传播速度与传播距离有关，与发送速率无关。

1-18假设信号在媒体上的传播速率为2.3x10^8 m/s。媒体长度l分别为:
(1)10 cm (网络接口卡)
(2) 100m (局域网)
(3) 100 km (城域网)
(4) 5000km (广域网)
试计算当数据率为1Mbit/s和10Gbit/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
答：（1）传播时延=0.1/(2.3×108)=4.35×10^-10
1Mbit/s时，比特数4.35×10^-10×1×10⁶=4.35×10^-4
10Gbit/s时，比特数4.35×10^-10×1×10^10=4.35
（2）传播时延=100/(2.3×108)=4.35×10^-7
1Mbit/s时，比特数4.35×10^-7×1×10⁶=4.35×10^-1
10Gbit/s时，比特数4.35×10^-7×1×10¹⁰=4.35×10^3
（3）传播时延=100000/(2.3×108)=4.35×10^-4
1Mbit/s时，比特数4.35×10^-4×1×10⁶=4.35×10^2
10Gbit/s时，比特数4.35×10^-4×1×10¹⁰=4.35×10^6
（4）传播时延=5000000/(2.3×108)=2.17×10^-2
1Mbit/s时，比特数2.17×10^-2×1×10⁶=2.17×10^4
10Gbit/s时，比特数2.17×10^-2×1×10¹⁰=2.17×10^8

1-19长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20字节的TCP首部。再交给网络层传送，需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部共18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据(即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销)。若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少?
答：（1）100/（100+20+20+18）=63.3%
（2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%

1-28假定要在网络上传送1.5 MB的文件。设分组长度为1 KB，往返时间RTT = 80 ms。传送数据之前还需要有建立TCP连接的时间，这时间是2x RTT= 160 ms。试计算在以下几种情况下接收方收完该文件的最后一个比特所需的时间。
(1)数据发送速率为10 Mbit/s，数据分组可以连续发送。
(2)(2)数据发送速率为10 Mbit/s，但每发送完-一个分组后要等待一个RTT时间才能再发送下一个分组。
(3)数据发送速率极快，可以不考虑发送数据所需的时间。但规定在每一一个RTT往返时间内只能发送20个分组。

(4)数据发送速率极快，可以不考虑发送数据所需的时间。但在第-一个RTT往返时间内只能发送一一个分组，在第二个RTT内可发送两个分组，在第三个RTT内可发送四个分组(即23-1=22 = 4个分组)。(这种发送方式见教材第5章TCP的拥塞控制部分。)
答：（1）发送时间 = 12582912bit/10Mbps =1.258s
最后一个分组的传播时间 = 0.5RTT=40ms
总时间 = 2RTT+1.258s+40ms = 1.458s

（2）需要划分的分组数 = 1.5MB/1KB = 1536
等待时间 = 1535RTT = 122.8s
总时间 = 1.458s + 122.8s = 124.258s

（3）每一个RTT时间内只能发送20个分组。1536个分组，需要76个RTT，76X20=1520，最后剩下16个分组，一次发送完。最后发送分组到达对方需要0.5RTT
总时间 = 76.5RTT + 2RTT = 6.12 + 0.16 = 6.28s

（4）经过n个RTT后发送分组为：1+2+4+…+2ⁿ⁼²(n+1)-1个分组， n=9，发送分组=2^10-1=1023，可见9个RTT不够。
n=10，发送分组=2^11-1=2047
总时间 = （2+10+0.5）RTT = 1s
1-29有一个点对点链路，长度为50 km。若数据在此链路上的传播速度为2x 108 m/s,试问链路的带宽应为多少才能使传播时延和发送100字节的分组的发送时延一样大?如果发送的是512字节长的分组，结果又应如何?

答:100bit的发送时延=100/1000=0.1s
传播时延=2x10⁷/2x10^8=0.1s
所以，100bit发送完时，第一个比特刚好到达终点，再经过0.05秒，线路上还剩50bit。

第二次作业
2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制，
把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率(bit/s)?
答：C=R * log2（16）=20000b/s*4=80000b/s

2-08假定要用 3 kHz带宽的电话信道传送64 kbit/s 的数据(无差错传输)，试问这个信道
应具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示)?这个结果说明什么问题?
答：经题意得知：W=3khz，C=64kb/s，
由香农公式C=W*log2（1+S/N）
可以计算出：S/N=2.64x106
或用分贝表示：信噪比(dB)=10log10(S/N)=64.2dB
此结果说明：即使在无差错传输电话信道上要达到64kb/s的数据速率，对信噪比要求也很高。

2-09用香农公式计算一下，假定信道带宽为3100 Hz,最大信息传输速率为35 kbit/s, 那么若想使最大信息传输速率增加60%，问信噪比SIN应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基础上将信噪比SIN再增大到10倍，问最大信息速率能否再增加20%?
答：经题意得知：W=3100HZ,C=35Kbit/s,
C = W*log2(1+S/N) SIN1=2^（C1/W）-1=2^（35000/3100）-1
SIN2=2^ （C2/W）-1=2^{（1.6*C1/W）}-1=2^（1.6 * 35000/3100）-1
SIN2/SIN1=100 //信噪比应增大到约100倍。
C3=W * log2 （1+SIN3）=W * log2（1+10 * SIN2）
C3/C2=18.5% //未达到20%

2-16共有四个站进行码分多址CDMA通信，四个站的码片序列为：
A:(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) B(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)
C:(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1) D(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 )
现收到的码片序列：(-1 +1 -1 +1 -1 -3 +1 +1)。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是1还是0？
答：如果这四个站都发数据了最后应该是：（-4 0 -2 0 2 0 2 -2）但是我们这个最后得到的是：（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）说明有一个站没发数据的基础上其他的有一个站的码片序列取得是‘沃尔什向量正交矩阵’的正交序列：就是1的正交码是-1 ：沃尔什矩阵中只有“1”和“-1”所以我们就依次去猜测和排除最后得到的结论是只有当C这个数据站不发数据的情况下，B站的数据取它的全部正交也就是：(+1+1-1+1-1-1-1+1)的时候 A+B+D才等于我们收到的（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1），所以就是A和D发送了1 ，B发送的是0 ，C没发。

第三章作业
第三次作业：
3-07要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(X)= X^4 X+ 1。试求应添加在数据后面的余数。
数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现?
若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现?
采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输?
答：

1.作二进制除法，得余数1110，
2.数据在传输过程中最后一个1变成了0，余数011不为0，可以发现。
3.若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，余数101不为0，可以发现。
4.CRC 检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。

3-09一个PPP帧的数据部分(用十六进制写出)是7D 5EFE27 7D5D 7D 5D 65 7D 5E。
试问真正的数据是什么(用十六进制写出) ?
答： 7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 7E
FE 27 7D
7D
65 7D

3-10PPP协议使用同步传输技术传送比特串0111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串?若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001 101110111110110,问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串?
答： 011011111 11111 00 011011111011111000
0001110111110111110110 000111011111 11111 110

3-33在图中，以太网交换机有6个接口，分别接到5台主机和一个路由器。

在下面表中的“动作”-栏中，表示先后发送了4个帧。假定在开始时，以太网交换
机的交换表是空的。试把该表中其他的栏目都填写完。

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