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1、计算机网络 （第四版） 谢希仁第 1 章 概述 作业题 1-03、1-06、1-10、1-13、1-20、1-221-03试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。答：（1）电路交换 它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。（2）报文交换 报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大
2、量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。（3）分组交换 分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。1-06试将 TCP/IP 和 OSI 的体系结构进行比较。讨论其异同点。答：（1）OSI 和 TCP/IP 的相同点是：都是基于独立的协议栈的概念；二者均采用层次结构，而且都是按功能分层，层功能大体相似。（2）OSI 和 TCP/IP 的不同点：OSI 分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层、表示层和会话层；而 TCP/IP 具体分五层： 应用层、运输层、
3、网络层、网络接口层和物理层。严格讲，TCP/IP 网间网协议只包括下三层，应用程序不算 TCP/IP 的一部分OSI 层次间存在严格的调用关系，两个（N）层实体的通信必须通过下一层（N-1）层实体，不能越级，而 TCP/IP 可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务（这种层次关系常被称为“等级”关系） ，因而减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。OSI 只考虑用一种标准的公用数据网。TCP/IP 一开始就考虑到多种异构网的互连问题，并将网际协议 IP 作为 TCP/IP 的重要组成部分。TCP/IP 一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而 OSI 在开始时只强调面向连接这一种服
4、务。1-10试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x(bit)，从源点到终点共经过 k 段链路，每段链路的传播时延为 d(s)，数据率为 b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为 s(s) 。在分组交换时分组长度为 p(bit),且各接点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？解答：分组交换和电路交换的传播时延都为 dk.对于电路交换总时延=连接时间+发送时延+传播时延=s+x/b+dk对于分组交换，设共有 n 个分组，由于分组采用存储转发技术，一个站点的发送时延为 t=p/b,数据在信道中经过 k-1 个 t 时间的流动后，从第 k 个 t
5、开始，每个 t 时间段间将有一个分组到达目的站，从而发送 n 个分组的时延为：(k-1) p/b+np/b,则分组交换的总时延为：(k-1)p/b+np/b+dk. nx/p/(k-1)p/b+x/pp/b+dks+x/b+dk (k-1)p/bsP1 P2 P3 P4P1 P2 P3 P4P1 P2 P3 P4数 据 传 送报文连 接 建 立连 接 释 放1-13. 面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？面向连接服务具有建立、数据传输和连接释放这三个阶段。在传送数据时是按序传送的。面向连接服务比较适合于在一定期间内要向同一目的地发送许多报文的情况。对于面向无连接服务，两个实体之间的通信不
6、需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要实现进行预定保留。无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速，但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。无连接服务的特点不需要接收端做任何响应，因而是一种不可靠的服务。1-20收发两端之间的传输距离为 1000km，信号在媒体上的传输速率为 2108m/s。试计算以下两种情况下的发送时延和传播时延：（1）数据长度为 107bit,数据传送速率为 100kb/s;（2）数据长度为 103bit,数据传送速率为 1Gb/s。解答：（1）发送时延=107/100000=100s传播时延=1000103m/2108m/s=510-3s=5ms(2) 发送时延
7、=103/109=10-6s=1us传播时延=1000103m/2108m/s=510-3s=5ms第 2 章 物理层 作业题 2-05、2-06、2-08、2-13、2-172-05奈氏准则与香农公式在数据通信中的意义是什么？比特和波特有何区别？答：奈氏准则指出了：码元传输的速率是受限的，不能任意提高，否则在接收端就无法正确判定码元是 1 还是 0（因为有码元之间的相互干扰）。奈氏准则是在理想条件下推导出的。在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值还要小些。电信技术人员的任务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将比特转换为较为合适的传输信号。需要注意的是，奈氏准则并没
8、有对信息传输速率（b/s）给出限制。要提高信息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个比特的信息。这就需要有很好的编码技术。 香农公式给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽（以赫兹为单位）和一定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了。这个极限是不能够突破的。要想提高信息的传输速率，或者必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办法。至少到现在为止，还没有听说有谁能够突破香农公式给出的信息传输速率的极限。香农公式告诉我们，若要得到无限大的信息传输速率，只有两个办法：要么使用无限大的传输带宽（这显然不可能），要么使信号的信噪比为无限大，即采用没有噪声
9、的传输信道或使用无限大的发送功率（当然这些也都是不可能的）。比特和波特是两个不同的概念。波特是码元传输的速率单位，它说明每秒传多少个码元。比特是信息量的单位。但是，信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数量上却有一定的关系。若 1 个码元只携带 1bit 的信息量，则“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数值上是相等的。2-06用香农公式计算一下，假定信道带宽为 3100Hz,最大信息传输 速率为 35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加 60%，问信噪比 S/N 应增大到多少倍？如果刚才计算出的基础上将信噪比 S/N 再增 大到 10 倍，问最大信息速率能否在增加 20%？
10、香农公式: C=W log2（1+S/N）b/s其中：C：信道的极限信息传输速率W：信道带宽S：信道内所传信号的平均功率N：信道内部的高斯噪声功率问题 1、依题意，W=3100Hz,C=35kb/s，求得 S/N211.3-1211.3若使 C 增加 60%= 56kb/s，则求得：S/N218-1218218/211.3100问题 2. C= W log2（1+10*218）b/s= W (log210+18)= W (3.32+18)=W*21.32=66092 b/s则求得：C 在增加了 60%的基础上又增加了：(66092-56000)/ 5600018%，所以，不能增加 20%。20
11、8. 什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码？其特点如何？答：曼彻斯特编码是将每一个码元再分成两个相等的间隔。码元 1 是在前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平。码元 0 则正好相反，从低电平变到高电平。这种编码的好处是可以保证在每一个码元的正中间出现一次电平的转换，这对接收端的提取位同步信号是非常有利的。缺点是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。差分曼彻斯特编码的规则是若码元为 1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；但若码元为 0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。不论码元是 10 或，在每个码元的正中间的时刻，一定要有一次电平的转换。差分
12、曼彻斯特编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能。2-1356Kb/s 的调制解调器是否突破了香农的信道极限传输速率？这种调制解调器的使用条件是什么？为什么我们使用 56kb/s 的调制解调器上网时常常达不到这个速率？答：56Kb/s 的调制解调器主要用于用户与 ISP 的通信，这时从用户到 ISP 之间只需经过一次 A/D 转换，比两个用户之间使用的 33.6Kb/s 调制解调器的量化噪声要小，所以信噪比进一步提高。虽然 33.6Kb/s 调制解调器的速率基本已达到香农的信道极限传输速率，但是 56Kb/s 的调制解调器的使用条件不同，它提高了信噪比，它没有突破香农极限传输速率的公式
13、。56Kb/s 的调制解调器的使用条件是 ISP 使用特殊的数字连接端口（这里是为了进行数字信号不同编码之间的转换，而不是数模转换），并且在 ISP 与电话交换机之间是数字信道。若 ISP 使用的只是 33.6Kb/s 调制解调器，则用户端的 56Kb/s 的调制解调器会自动降低到与 33.6Kb/s 调制解调器相同的速率进行通信。我们使用 56kb/s 的调制解调器上网时常常达不到这个速率，原因是线路的条件达不到，则调制解调器的性能就会下降。2-17.共有 4 个站进行码分多址 CDMA 通信，4 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
14、-1)C:(-1+1-1+1+1+1-1-1) D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)现收到这样的码片序列:( -1+1-3+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：接收到的码片序列 M=-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1 , 根据如下公式，分别计算各站码片序列与接收码片序列的规格化内积，结果为 0 表明没有数据发送；结果为 1 表明发送的是 1；结果为-1 表明发送的是 0。A*M=1/8(1-1+3+1-1+3+1+1)=1,所以,A 发送了 1,同理,B*M=1/8(1-1-3-1-1-3+1-1)=-1,C*M=1/8(1+1+3
15、+1-1-3-1-1)=0,D*M=1/8(1+1+3-1+1+3+1-1)=1,所以 B、D 发送了 0、1，C 未发送数据。011 miiiTSmTS第 3 章 数据链路层 3-02.数据链路层中的链路控制包括哪些功能？解答数据链路层中的链路控制的主要功能有：（1）链路管理，即数据链路的建立、维持和释放。（2）帧定界，数据以帧为单位传送，收方应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束的地方。（3）流量控制，基于反馈机制来实现，解决节点之间的流量问题。（4）差错控制，使接收端能够发现传输错误，并能纠正传输错误。（5）透明传输，（6）寻址。3-06. 信道速率为 4kb/s，采用停止等
16、待协议。传播时延 tp=20ms。确认帧长度和处理时间均可忽略。帧首部的开销也可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少 50%？解析：在帧长度和处理时间均可忽略不计的情况下，信道的利用率与发送时间和传播时间有关，均等于 t 发送时间/(t 发送时间+2 t传播时间)当发送时间等于传播时延的 2 倍时，信道的利用率是 50%，即发送一帧的时间=20ms2=40ms20ms2=40ms信道速率是每秒 4kb/s，设帧长为 l，则 l/(4010-3) )=4000b/s=4000b/s所以所以 l=160bitl=160bit。3-11在选择重传 ARQ 协议中，设编号用 3bit，而发送窗口WT=6，而接收窗口 WR=3。试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正确工作。解析对于连续的 ARQ，发送窗口和接收窗口需要满足的条件是WT+WR2n 。而题中 WT+WR=6+3=923，所以无法正常工作。解答设想在发送窗口内的序号为
