2022年2022年计算机网络答案 .pdf
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1、6. 一个带宽为6MHz 的信道, 若用 4 种不同的状态表示数据,在不考虑热噪声的情况下最大数据传输速率是多少?在不考虑热噪声的理想情况下,计算信道容量的公式是奈奎斯特公式。现已知带宽H 6MHz ,码元可取的有效离散值个数N4,则信道的最大数据传输速率为:C2Hlog2N26106log24 b/s24Mb/s 7. 某信道带宽为3kHz,信噪比为30dB,试计算该信道的最大比特率。若采用二进制信号传输,则该信道的最大比特率是多少?由信噪比 30db 可知 S/N1030/101000。现已知带宽H 3kHz,根据香农公式可知信道的最大比特率为:CHlog2 (1+S/N) 3103 lo
2、g2 (1+1000) 30kb/s。若采用二进制信号传输,该信道的最大比特率为:C2Hlog2N23103 log226 kb/s。8 要在带宽为4kHz 的信道上用4 秒钟发送完20KB 的数据块,按照香农公式,信道的信噪比最小应为多少分贝?要在带宽为4kHz 的信道上用4 秒钟发送完20KB 的数据块,即所需的数据传输速率为20KB/4=40kbps ,由香农公式有C=Hlog2 (1+S/N) 由 H=4kHz ,C40kbps,得 S/N1024,因此 10log10(S/N) 30dB, 即信噪比最小应为30 分贝。13. 计算 T1 载波线路的编码效率和开销率。若要采用两种物理状
3、态传输的50kb/s 信道上传输 1.544Mb/s 的 T1 载波,问信道的信噪比至少应该是多少?在 T1 载波线路中,一帧包括193b。这 193b 按时分多路复用方式细分为24 个信道,每个信道 8b,余下 1b 作同步位。 8b 中 1b 用来传输控制信号,7b 用来传输数据信息。据此,T1 载波线路的编码效率为:247/19387对应地,开销率为1-0.8713因为是采用两种物理状态传输数据,则从数值上来说,BS,而 B2H,所以信道带宽HB/2S/225kHz。由香农公式C=Hlog2(1+S/N)可知信噪比S/N2C/H-121.544M/25k-1 261.76-1 以分贝计算
4、,则S/N10log10(261.76-1)186dB 17. 共有四个站点进行CDMA 通信,四个站点的码片序列分别为: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) 现收到码片序列(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1 ),问哪个站发送了数据?发送的1 还是 0?设当前收到的码片序列S为( -1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1 )则 AS=8iii 118AS=1 BS=8iii 118BS=-1
5、 CS= 8iii 118CS=0 DS= 8iii 118DS=1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 12 页 - - - - - - - - - 所以站点A 和 D 发送“ 1”, B 发送“ 0”,站点C 未发送数据。x7+x5+1 被生成多项式x3+1 除,所得余数是多少?解: x7+x5+1 对应的二进制位串为10100001,x3+1 对应的二进制位串为1001,通过多项式除法运算,可得余数为111.(过程略)8. 采用生成多项式G(X)=X4+
6、X3+X+1 为信息位1010101 产生循环冗余码,加在信息位后面形成码字, 再经比特填充后从左向右发送,问发送在物理线路上的比特序列是什么?解:由生成多项式的次数可知冗余位位数为4,信息位对应的多项式为x6+x4+x2+1,在信息位后面附加4 位 0 对应的多项式为x4*( x6+x4+x2+1),用生成多项式G(X) 去除x4*( x6+x4+x2+1)可得余数多项式,经计算,可得余数为1011,因此需通过物理线路传送的比特序列是10101011011。9. 已知循环冗余码的生成多项式为X5+X4+X+1 ,若接收方收到的码字为1010110001101,问传输中是否有差错?解:生成多项
7、式G(X) X5+X4+X+1对应的代码为110011,若接收码字为1010110001101,计算 T(X) 模 2 除 G(X)的余数: 11000100 110011 1010110001101 110011 110000 110011 110011 110011 00001 由算式可知余数为000010,因此传输有错,所接收的码字不是正确的码字。10. 若信息位为1001000,要构成能纠正一位错的海明码,则至少要加上多少冗余位?写出其监督关系表达式。解:信息位长度k7,根据表达式2rk+r+1 可知冗余位长度r 4,所以最后构成的海明码码字长度应为nkr11,在 7 位信息位 a10
8、a9, a5a4后追加 4 位冗余位a3a2a1a0,构成 11 位码字 a10a9,a1a0。设置校正因子与错码位置的对应关系如下:0123SSSS0000 0001 0010 0100 1000 0011 0101 0110 0111 1001 1010 1011 错码位置无错a0a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10由上表可得监督关系式:S0=a0a4a5a7a8a10 S1=a1a4a6a7a9a10S2=a2a5a6a7S3=a3a8a9a10令 S3S2S1S00000,即令a0a4a5a7a8a10=0a1a4a6a7a9a10=0a2a5a6a7=0a3a8a9a10=0由
9、此可求得各冗余位的生成表达式:a0a4 a5 a7a8a10 a1a4 a6 a7a9a10a2a5a6a7名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 12 页 - - - - - - - - - a3a8a9a1011. 若海明码的监督关系式为:S0=a0a3a4a5S1=a1a4a5a6S2=a2a3a5a6接收端收到的码字为:a6a5a4a3a2a1a0=1010100,问在最多一位错的情况下发送端发送的信息位是什么?解:将 a6a5a4a3a2a1a0=101
10、0100 带入监督关系式可得:S0=a0a3 a4 a5=0010=1 S1=a1a4 a5 a6=0101=0 S2=a2a3 a5 a6=1001=0 因为 S2S1S0 001 0,接收的码字有错,错误位置是a0,所以正确的码字应为1010101。14. 50Kb/s 卫星信道上,采用停等协议,帧长度为1000 比特,卫星的上行和下行链路的延迟都为 125ms,不考虑误码率而且假设确认帧的处理时间可以忽略,计算该卫星信道的利用率。解: 50Kb/s 卫星信道上发送帧长度为1000 比特的数据帧所需时间为1000b/50Kb/s=20ms 卫星的上行和下行链路的延迟都为125ms, 因此数
11、据帧到达接收方及确认帧返回所需时间为 2* (125ms+125ms)=500ms,不考虑误码率而且假设确认帧的处理时间可以忽略的情况下,该卫星信道的利用率为20ms/(20+500)ms=3.8% 15. 一个数据传输速率为4Kb/s、单向传播时延为20ms 的信道,确认帧长度和处理时间均忽略不计,则帧长度在什么范围内,停等协议的效率可以达到50%?解:分析停等协议的信道利用率,如下图所示:假设帧长度为L 比特,由题可知数据传输速率B=4Kb/s ,单向传播时延R 为 20ms,采用停等协议进行数据帧的传输,确认帧长度和处理时间均忽略不计,若使效率达到50%,即/50%/2L BL BR代入
12、 L、B 和 R,可得 L160b。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 12 页 - - - - - - - - - 16. 使用回退 n 帧协议在3000km 长的 1.544Mb/s 的 T1 干线上发送64 字节的帧, 若信号传播速度是 6 s/km,问帧的顺序号应是多少位?解:在信号传播速度为6s/km、 3000km长的信道上传输数据,传输延迟为:6 300018000s 1.544Mb/s的 T1 干线每秒传输8000 个 193b 的数据帧,每帧
13、有248b 的数据和1b 的同步比特,因此实际用于数据传输的带宽为1.544 800010-6 1.536Mb/s 。那么,发送一个 64B的数据帧所需的发送时间为: 648/1.536 333s若确认帧的发送时间很短,可以忽略不计, 则一个数据帧自发送到确认帧返回发送方所需时间为: 333180001800036333s若发送方在等待第一帧确认期间一直发送数据帧,则可以发送36333/333 110 帧。对 110 帧编号,则需要7 位帧序号。17. 重负荷的 50Kb/s 卫星信道上,用选择重传协议发送含40 比特帧头和3960 比特数据的帧。假定无确认帧,NAK 帧为 40 比特,数据帧
14、的出错率为1, NAK 帧的出错率可忽略不计,顺序号是7 位,问由于帧头和差错重发而浪费的信道带宽占百分之几?解:在 50kb/s 的卫星信道上发送帧长为4039604000b 的数据帧,所需发送时间为: 4000/50k80ms 这样,从 t 0 时刻开始发送,在t 80ms时发送方发送一帧完毕。已知卫星信道延迟为 270ms,因此,在t 80 270350ms时数据帧到达接收方。因为没有确认帧,可以采用捎带应答方式进行确认。所以, 在 t 35080430ms时,带有反向捎带应答的数据帧从接收方发向发送方,该帧在t 430270 700ms时到达发送方。一帧的传输周期为700ms 。帧序号
15、长度为7 位,因此窗口大小最大可达27-1 64。连续发送64 个数据帧所需时间64 805120ms ,远大于一个帧的传输周期700ms 。这意味着64 的窗口大小足以令信道始终保持繁忙,所以总开销可以由单个数据帧的开销得到。数据帧的出错率为1,对于帧长为4000b 的数据帧来说,平均重传长度为4000140b,传送 NAK的平均长度为40 1 0.4b 。所以,传输3960b 数据带来的附加开销为40 400.4 80.4b 。因此,帧头和差错重发的开销占总带宽的比例为: 80.4/(396080.4) 218. 一个 1Mb/s 的卫星信道上发送1000bit 长的帧。信号在信道中端到端
16、传输延迟是270ms,假定 ACK 帧很短,占用信道的时间忽略不计,并且使用3 位的帧序号。对以下协议而言,计算卫星信道可能达到的最大信道利用率。(a)停 -等协议; (b)回退 N 协议; (c)选择重传协议解:三种协议的窗口大小值分别是1,7 和 4. 以 1Mb/s 发送 ,1000bit长的帧的发送时间是1ms. 我们用 t = 0表示传输开始时间, 那么在 t = 1ms 时, 第一帧发送完毕. t = 271ms,第一帧完全到达接收方. t = 541ms时确认帧到达发送方. 因此周期是541ms.如果在541ms内可以发送k 个帧 ,( 每个帧发送用1ms时间 ), 则信道的利用
17、率是k/541, 因此 : (a)k = 1,最大信道利用率 = 1/541 = 0.18% (b)k = 7,最大信道利用率 = 7/541 = 1.29%(1 分)(c)k = 4,最大信道利用率 = 4/541 = 0.74%(1 分)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 12 页 - - - - - - - - - 一个如图4-42 所示的子网。采用距离矢量路由选择算法,如下向量进入路由器C:来自 B的( 5,0,8,12,6,2);来自 D 的( 16
18、,12,6,0,9,10);来自 E 的( 7,6,3,9,0,4)。到 B、D 和E 的延迟分别是6、3 和 5。C 的新路由选择表是什么样的?给出采用的输出线路和预计延迟。图 4-42 解:通过B给出 (11 ,6, 14,18,12,8) 通过 D给出 (19 ,15,9,3, 12,13) 通过 E给出 (12 ,11,8,14,5,9) 取到达每一个目的地的最小值得: (11,6,0, 3,5,8) 输出线路是:(B,B, D, E,B)数据报子网允许路由器在必要时扔掉分组。一个路由器扔掉分组的概率为P。考虑一源端主机连接到源端路由器,源端路由器又连到目的端路由器,它又连接到目的主机
19、。如果其中一个路由器扔掉一个分组,源端主机最后会超时,并重传该分组。 如果主机到路由器及路由器到路由器的线路都算作一个站段,那么:(1)一个分组在每次传输中所经过的平均站段数是多少?(2)一个分组平均传输次数是多少?(3)每次收到的分组所需的平均站段数为多少?解:由源主机发送的分组可能行走1 个站段、 2 个站段或 3 个站段。走 1 个站段的概率是p,走 2 个站段的概率是p(1-p) ,走 3 个站段的概率是(1-p)2,那么,一个分组平均通路长度的期望值:L=1p+2p(1-p)+3(1-p)2=p2-3p+3 即每次发送一个分组行走的平均站段数是p2-3p+3 。一次发送成功(走完整个
20、通路) 的概率等于 (1-p)2 ,令 a(1-p)2,两次发射成功的概率等于 (1-a)a,三次发射成功的概率等于(1-a)2a,,因此,一个分组平均发送次数为:T=a+2a(1-a)+3a(1-a)2+,=a/(1-a)(1-a)+2(1-a)2+3(1-a)3+, 因为21)1 (qqkqkk所以22)1(11)1(1 11paaaaaT即一个分组平均做1/(1-p)2次发送。最后,每个接收到的分组行走的平均站段数为:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共
21、12 页 - - - - - - - - - H=LT=(p2-3p+3)/(1-p)210. 一个 6Mb/s 的网络中有一台由令牌桶算法控制的计算机。令牌桶以1Mb/s 的速率注入,其容量为 8Mb , 最初令牌桶是满的。 问该计算机能以6Mb/s 的速率全速传送多长时间?解:应用公式SC/(M-P) ,其中 S表示以秒计量的突发时间长度,M表示以每秒字节计量的最大输出速率,C表示以字节计量的桶的容量,P表示以每秒字节计量的令牌到达速率。用 C8106/8=106,M=6 106/8 ,P1106/8 代入公式得到)(6.18101810610666sS所以,计算机可以用完全速率6M/s
22、发送 1.6s 的时间11. IP 地址分为几类?各如何表示?答:在分类IP 地址中,将IP 地址共分为五类,分别是A 类、 B 类、 C 类、 D 类和 E 类。不同类别的IP 地址,网络号和主机号这两部分的长度是不同的,如下图所示。12. 在分类 IP 地址空间中,试分别计算A 类、 B 类和 C 类 IP 地址所包含的网络数量及每个网络中包含的主机数量。答:如表所示:网络类别可用网络数目第一个可用的网络号最后一个可用的网络号每个网络中可容纳主机数量A类网络126 (27 2) 1 126 16,777,214 (224-2)B类网络16,383(214 1) 128.1 191.255
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