1、 第一章 1. 狗携带的数据 7GB*3=21GB 数据传送 21GB 的时间需要 t=21GB/150Mbps = 1146.88s 这段时间狗运动的路程 s=18km/h* 1146.88s = 5734.4m 如果够的速度加倍或者磁盘容量，最大距离也会加倍。如果线路传输速率加倍，则最大距离减半 2. LAN 模型有可拓展性，如果 LAN 只是一条单一线路，虽然成本更低，但如果出现错误，则链路将崩溃。客户机 -服务器提供了更好的计算性能和更好的接口。 3. 大陆间的光钎网络，虽然能搭载大量数据，但由于距离遥远，所以延迟比较高 56kbps 的调制解调网络带宽较低，延迟也比较低。 4. 为提
2、供数字语音流量和视频流量，需要统一的投递时间。如果针对金融业务流量，稳定性和安全性很重要。 5. 交换时间不会成为延迟的主要因素。 信号传输速率为 200 000 000m/s 在 10us 内传输距离为 2km，而纽约到加州距离为 5000km， 即使有 50 个交换机，也只增加了 100km 的距离，整体影响为只有 2% 。 6. req 来回需要 2 次传输， rep 返回也需要 2 次 总共 4 次 传输距离为 40 000km *4 = 160 000km 。传输延迟 t = 160 000km / 300 000 000 = 523ms。 7. 8.有 AB AC AD AE BC
3、 BD BE CD CE DE 10 种可能的线路，每个线路有 高速线路 中速线路 低速线路 不设置线路 4 种状态 所有有 410 = 1048576 中可能。 100ms 一种线路，需要花费 104857.6s 。 9.总共 n+2 个时间，事件 1 - n 表示对应主机成功反问信道，未遇到冲突，该概率为 p(1-p)(n-1)， n+1 表示空闲信道 该概率为 (1-p)n ,n+2 事件是冲突。所以冲突概率为 1-np(1-p)(n-1) - (1-p)n. 10.使用层次性协议，可以将设计问题，分解成各个更小并且更易于管理的小块。这意味着协议可以更改却不会影响到高层或者低层的协议。可
4、能出现的缺点是虽然单层网络不便于完成和管理，但层次型网络的性能比单层网络要差。 11.在 OSI协议模型中，物理层通信只反生在最底层，不会出现在每一层。 2.报文流和字节流是不同，报文流中，网络会保持信息间的边界，字节流不会。比如，一个进程先发送 1024个字节到某个连接，后又再次发送 1024个字节，接收者使用报文流读取 2048个字节，会接收到 2 个报文，每个 1024 字节。如果使用字节流，信息的边界不会被识别，接收者会认为 2014个字节是一个整体，这样会造成两个不同信息会丢失。 13.协商以为着获得在通信过程两边都允许使用的参数，例如最大包长度等。 14.K 层向 k+1 层提供的
5、服务， k-1 层向 k 层提供的服务。 15. 16. hn/(M+hn) 17.TCP 是面向连接的，而 UDP 是无连接的服务。 18.3 19.6+6*2/3 = 10 亿。除传统的电脑外，会有其他种类的终端加入到互联网中，未来一人不只一个网络终端。 20.如果网络丢包率较大，使用第一种方案，独立确认每一个包，所以丢失的包可以重传。另一方面，如果网络稳定性好，使用第二种方案，最后确认整个文件可以节省带宽。 21.移动运营商知道用户的位置意味着用户在哪里睡觉、工作、旅行或者购物都会被知晓，这些信息可能被卖给其他人或者被窃取。好处是这可以使政府更好的监管城市，另一方面也可以让运营商为用户在
6、正确位置提供帮助，也可以用于防范诈骗，例如有人在不是常驻地区呼叫你时。 22. 同轴电缆的 光速是 200 000km/s = 200m/s ，在 10Mbps 网络中， 0.1us 就可以传输 1bit 。所以 1bit 的长度相当于 20m 。 23. 该图像的数据量为 1600*1200*3 = 5760 000 bytes=46080 000 bit，使用 56kbps 大约用822.57s ,使用 1Mbps 约用 46.080s,使用 10Mbps 约 4.608s ,使用 100Mbps 约 0.461s 24.隐藏节点问题，无线网络中， A 和 E 只在各自邻居节点通信范围。
7、A与 B 通信的同时， D 也可以与 E 通信，无线 网络中有潜在的并行性，这是区别于以太网的。 25.优点一：如果每个人都使用该标准，则每个人都可以互相通信。优点二：标准的大规模使用，可以节约芯片生产成本。缺点一：为了标准化，经常需要为兼容低标准而做出妥协。缺点二：当标准被广泛使用时，即使新的技术和方法出现时，也很难替代旧的东西。 26.光碟机和光碟，数字相机和储存卡， ATM 和银行卡。录像机和录像带，手提电话，灯泡和灯座。 27.不会影响 28.不会影响到 k-1 层，会影响到 k+1 层 29.请求包和响应包可能在传输过程中丢失，服务器可能要处理几个客户端的请求。 30.小数据报文会浪
8、费包头占用的带宽，固定长度导致无用数据负载浪费 第二章 1. 2.一个无噪声的信道不管多久采集一次，都可以传输任意数量的数据 ,高于每秒 2B 次采样无意义。对于无离散等级的模型，最大速率 为 2H*每次采样的数据 对于一个 4KHZ的信道， H= 4K ，2H = 8K。取决于每次采样的数据是多少，若每次采样产生 16bits ,则最大速率 为 16*8K = 128Kbps。若每次采样 1024bit 则最大速率为 1024*8K = 8Mbps。 若信噪比为 30dB,则 S/N = 1000.由香浓定律 最大速率 =Blog2 (1+S/N) = 4K* log2 (1001) = 3
9、9.86Kbps。 3.尼圭斯特定律 最大速率 = 2Hlog2V. H = 6MHZ,V=4 ，所以最大速率是 2*6M*2 = 24Mbps 4.信噪比 20DB，则 S/N =100。根据香浓定律 最大速率 =Blog2 (1+S/N) = 3 *log2 (101) = 19.975Kbps.但是尼圭斯特定律的限制是 2H = 6kbps 所以实际上最大速率 6kbps。 5.发射 T1 载波，我们需要满足香浓定律 Blog2 (1+S/N) =1.544+106， H = 50KHZ .计算得出S/N=230-1 所以大概是 93DB。 6.光纤有比铜芯更高的带宽，并且不会被电压浪涌
10、，电磁干扰、电源故障、以及空气中的化学物质侵蚀影响。光纤不会漏光，也不容易被接入，使用光心可以防止窃听，有更高的安全性。但是光纤也有一些缺点，它要求较高的操作技能，过度弯曲容易折断，双向通信要求使用 2 根光纤或者在光纤上划分频段。光纤接口成本也高于电子接口。 7. 带宽为 30 000GHZ 8. 通信 速率 = 2560*1600*24*60bps = 5898Mbps。假设 1bps 每 HZ ，则9. 尼圭斯特定理对所有媒介都适用。 , 10 . c=3*108 m/s =1m f = 300MHZ =5m f = 60MHZ。所以能覆盖 60MHZ-300MHZ 11. Tan =
11、0.001/100 = 0.00001 所以角度大概为 0.00057 度 12. 每条链路有 66/6= 11 个卫星，每 90分钟， 11 颗卫星转地球一圈，这意味着每 491 秒就有一次传输，所以每 8 分钟和 11 秒必有一次切换 13. 传输时间 =2*s/v，所以 GEO的传输是 i吉安死 239ms, MEO 的传输时间是 120ms ， LEO的传输时间是 5ms 14. 传输距离是 2*750km+地球在 750km 高空周长的一半。 周长 =2*pi*(6371+750)=44720km .所以传输距离 =23860km，所以传输时间是 23860km/3*108 =79.
12、5ms 15. NRZ 每个周期传送 2bit 数据，所以 NRZ 码需要的 带宽 是 B/2HZ。 MLT-3 每个周期传输 4bit，所以需要 B/4HZ， 曼切斯特嘛 每周期传输 1bit 所以需要 BHZ 16.4B/5B 使用的是 NRZI，每次 1 发送时，都需要一个信号跳变，每次传输 0 的数量不会超过3 次，所以最糟糕的序列是 10001，所以每四个比特时间就要发送一次信号跳变。 17.区域号数量 8*2*10 = 160。本地号码个数 8*8*10=640,所以电话个数共有 160*640=102400。 18.每个电话机 0.5 个呼叫每小时每次持续 6 分钟，所以每部电话
13、每小时占用 3 分钟， 20 个电话可以共享一条线路。其中 长途电话 只占 10%，所以需要 200 个电话可以才能全时间占用长路线路，电话线路共有 1MHZ/4Khz = 250 条，所以待该有 250*200=50000 部电话。支持最大电话数会早晨严重的延迟。 19.1 股 铜线 截面积为 pi/4 平方毫米， 10km 的 2 股铜线，体积为 2*pi/4 mm2 * 10km = 15708 立方厘米，重量为 15708*9g/cm3 = 141kg ，价格 141kg*1000 000*6=8.4 亿美元 20.石油管道 是半双工系统，只有一根管道，但可以向两个方向流动。河流是单工
14、系统，对讲机是半双工。 21.传统上，比特数据在物理层上传输没有任何差错检测纠正，而现在每个 modem 上都有 CPU使得在第一层都可以进行差错监测纠正，这使得第二层的差错减少了很多。但是第二层的差错检测纠正还是必要的，因为数据可能由于缓冲区空间的不足丢失在第一层向第二层传输的过程中。 22.每 4个符号，所以比特率是波特率的 2 倍 (22 = 4)，所以 1200 符号 /秒的速率能获得 2400bps 23.有 32 个符号，所以 5bit 可以被编码（ 25 = 32），所以 1200 波特率可以传输 6000bps。 24.该模型只是使用了振幅和相位，频率不可知 25.4khz*1
15、0 +400hz*9 = 43600HZ 26.采样时间 125us，所以每秒 8000 次采样，根据尼圭斯特定理，这是在 4k 信道上需要的采样频率，例如电话信道。 27.193bit 的祯中用户使用 7*24=168bit ,也就是百分比开销为 25/193 = 13%。 OC-1 的百分比开销为 (51.84-49.536)/51.84=3.63%， 0C-768 的百分比开销为 (39813.12-38043.648)/39813.112= 4.44% 28.根据尼圭斯特定律 4kHZ信道上 需要每秒 8000 采样，每次 2bit 所以 速率为 16kbps， T1系统 每次 7bi
16、t ，速率为 56kbps 29.10 祯 30.编码器允许任意相位的模拟信号，并且从中产生一个数字信号。调制解调器只允许调制正玄波。 31.漂移率 10(-9)意味着，每秒 1ns 的漂移。在 OC-1 50Mbps 速度下， 1bit 需要 20ns，这意味着只要 20 秒的时间就会漂移 1bit的宽度，所以必须保持时钟的连续一致性。 32.延迟时间为 4*(35800km/30000000m/s) = 480ms。 总的时间为 1.2+1GB*8/1Mbps+0.48=8193.68s 33.数据包数量 = 1GB/64KB = 230/216 = 214 延迟时间为 480ms +3*
17、0.001 = 480.003ms 总传输 bit 数 =1GB*8+32*8*214 = 233 +222 (数据比特数 +214 个包头比特数 ) 总时间为 (233+222)/1Mbps+0.48 = 8196.48s 34.在 0C-1 中 90 列中 中有 86 列是有用数据，有用数据的容量是 86*9=774bytes/frame。 8bits/bytes , 8000frame/s 3 个 OC-1 复用，所以总的用户融来那个为 3*774*8*8000 = 148608Mbps 第三章 1.没有差错控制，所以 1 次发送完成的概率是 0.810=0.107 2.需要 2 次的概
18、率是 （ 1-0.107） *0.107 设 p= 0.107 则需要 i 次的概率是 p(1-p)i-1 所以次数的期望值为 使用数学模型 ，设 则可得 可得 E = 1/p = 9.3 次 2. a.字节计数法头字节需要祯长度信息 4 比特流为 00000100(该字节表示长度 4) 01000111 11100011 11100000 01111110 (后四字节保持原样 ) b.字节填充标志字节 FLAG是起始结束标志， ESC 是转义字节。数据中有的 ESC 和 FLAG 前面需加转义字节 所以比特序列为 01111110 01000111 11100011 11100000 111
19、00000 11100000 01111110 FLAG A B ESC ESC ESC FLAG c.比特填充的首尾标志字节。首尾标志 FLAG 添加到比特流的首尾位置。若数据中遇到连续 5个 1 则添加 0，用来区别标志位和数据。 01111110 01000111 110100011 111000000 011111010 01111110 FLAG A B ESC FLAG FLAG 3.ESC 和 FLAG 需要添加转义，所以最后输出为 A B ES ESC C ESC ESC ESC FLAG ESC FLAG D 4.如果数据全是 ESC 和 FLAG 构成，在这种情况下 开销将
20、增大一倍 5.如果祯是络绎不绝的，一个标志位也许足够。但如果祯结束了，但在很长时间内没有新的祯，接收者要如何判断下一字节是线路的干扰还是原来的祯数据。 6.每 5 个 1 添加一个 0 所以填充后为 01111011111001111010 7.a.传输延迟非常长，如空间卫星传输，正向纠错是必要的。 B.开环协议也适用于军事上，接受者不希望在传输过程中暴露它的位置。 C.如果错误率非常低，并且纠错码足够好，也可使用开环协议。D.实时系统中无法忍受等待重传的情况 8.海明距离还是 2 不变 9. 根据上表 需要 5 位校验码，参考海明码计算 最后结果 10.根据上表只可能是 8 位数据码 4 位
21、校验码，但是第二校验位出错，需要修正，所以实际上收到的是 0XA4F，所以原码是 0XAF。 11.1 位错误，不管是行校验还是列校验都 能被检测出来 2 位错误，如果在不同行，行校验位就可以检测，如果在相同行，列校验位可以检测 3 位错误，如果 2 位错误在同一行，至少一个列校验可以检测出来，如果 2 位错误在同一列，至少一个行校验可以检测出来。 4 位错误，如果 4 个错误分布在 4 个角落组成方形，错误无法被检测出来 12.使用海明码，每个块至少需要 10 个校验位。总的数据位数是 1010 位。如果是检错的话，那么只需要 1 位检验位。假设出错率是 x/bit 那么一个块出错的次数为
22、1000x。每次出错 1001bit 需要重传，所以总传的位数为 1001+1000x*1001。要使检错机制更优秀，要使 1001+1000x*10011010。所以出错率必须小玉 9*106。 13.错误的可能总共有 nk(nk-1)(nk-2)(nk-3)。如果左下角错误出现的坐标为 (p,q)，则出现 4 个角错误的可能有 (k-p-1)(n-q-1)，所以出现在四个角的错误的可能有所以刚好不能 检测 的概率为 14.输入 第一位时 S1.6 = 100000 输出为 11 输入第二位时 S1.6 = 010000 输出为 01 输入第三位时 S1.6 = 101000 输出为 00
23、最后结果为 11 01 00 10 10 00 11 00 15.将序列按 4 位一个值分解为 1001 1100 1010 0011 高位溢出的值，需要带回低位重新计算。 16. 17.比特流是 10011101 生成多项式为 1001 生成多项式阶位为 3，所以后面补三个 0 得到 1001 1101 000 用 1001 1101 000 整除 1001 得到余数 100 ，所以最后位串为 1001 1101 100。如果第三位变反后，得出的数字不能整除 1001。但如果出错后的位串仍能被 1001 整除，则错误无法检测出来，最简单的就是 所有位都为 0。 18.A.可以，所有的一位错误
24、都能被检测 B.正确，所有的双位错误都能够检测出来 C.错误 CRC 不能检测出所有偶数个孤立错误 D.正确， CRC 可以检测出奇数个孤立错误，前提是以 x+1 作为因子 E.正确， CRC 可以检测出位数小于 r 位（这里 32 位）突发错误 F 正确， CRC 不能用于 检测 超过 r 位的突发错误 19.可能， ACK 到达的时候，定时器超时的时候。这个情况会出现由于 CPU 的 过载 ，使 ACK延迟发送 20.要使效率达到 50%，必须使传输数据包的时间等于来回的传输延迟。在 4kbps 的速率下，160bit 需要 40ms(2 倍的传输延迟 )。所以祯大于 160bit 时，才
25、能获得 50%的效率 21.可能，假设祯的发送和 ACK 的回复非常迅速，主函数执行第二个循环的时候，当定时器还在运行的时候，祯已被发送出去 22.为使操作有效，序列空间必须足够大，使得在第一个 ACK返回之前，其他数据还能继续传输。传播时间为 3000km*6us/km = 18ms。 T1 是速率是 1.536Mbps， 64byte的祯传输 需要 0.300ms。所以第一祯到达的时间是 18.3ms。 ACK 回复需要 18ms。所以第一祯发送到收到应答需要 36.3ms。所以发送的串口大小必须大到足够保持 36.3ms 的传输时间，每个祯需要 0.3ms，所以在这段时间内可以传输 36
26、.3ms/0.3ms = 121 个祯。所以需要 7 位序列。 23.设发送者的窗口边界是 (Sl,Su) ,接收者的窗口边界是 (Rl,Ru)。窗口大小为 W。他们之间的关系是 24.这样协议是错 ，假设使用 3 位的序列，考虑以下场景 A 发送了祯 7B 接收了祯并返回 ACK A 收到 ACK 后，发送祯 0-6，所有的祯丢失 B 定时超时后，重发了 ACK 7。 当 r.ack = 7 到达 A 收到 ACK 之后， A 的 AckExpected = 0,r.ack=7 NextFrameToSend=7。使 A 认为丢失的祯是已经回复了 ACK。 25. 影响了协议正确性，可能造成
27、死锁。假设一批祯已经到达并且被接收。接收者会推进它的窗口。如果所有 ACK丢失，发送定时器会超时，并重新发送一个祯，接收者会发送 NAK。如果这个包丢失，那么 发送者会保持超时，并发送第一个已经被接收祯，而接收者不再管它，那么发送者就会不断发送，最终造成死锁 26.这会造成死锁，这是唯一用来处理 ACK 的进程，如果没有这段代码，那么发送者会保持超时，并不做任何事。 27.信道利用率为 (1/(1+2BD) BD = 带宽延迟输出 /祯大小 延迟 = 9*1010 / 3*108 = 300s 带宽延迟输出 =64Mbps *300=19.2GB BD = 19.2GB / 32KB = 60
28、0000 信道利用率 =8.33*10(-7) 28.发送窗口大小为 w 信道 利用率为 w/(1+2BD) 所以需要 w=1200001 29.考虑一下场景 A发送 0 到 B ， B 接收后返回 ACK 但 ACK 丢失， A 超时重发 0，但现在 B期望的是 1，所以 B返回了 NAK。如果此时 A 将 r.ack+1，那么他会发送 1，错误就被纠正过来了。 30.假设 A 向 B 发送一个祯，并且正确到达了，但此时确认定时器。 A超时重发， B会注意到序列号出错了，它就会发送 NAK。所以每个包平均发送两次。 31.不能， MAX_SEQ=4 时， NrBufs=2，偶数序列使用 bu
29、ffer0，奇数序列使用 buffer1。这样的规划意味 着，祯 4 和 0 使用同一个 buffer。假设祯 0-3 已经接收并确认。接收者的窗口包含 4 和 0，如果 4 丢失了，而 0 到达，这将被放入 buffer0，并且 arrive0也会标记为真。这样循环在代码中被执行一次，一个不规则的消息就会被传送到主机。这个协议要求 MaxSeq 必须是偶数。但是其他滑动窗口协议不一定都有这个特性。 32.祯发送时间需要 1000bit/1Mbps=1s，假设 t=0，在 t=1ms 时，第一个祯被发送出来。在t=270+1=271ms 时，第一个祯达到。 T=271*2=542ms 时，第一
30、个祯的 ACK 到达。所以循环周期是542ms。总共有 k 个祯在 542ms 被发送，信道利用率 =k/542。 A. k=1，信道利用率为 1/542=0.18%(k 必须 =1) B.k=7，信道利用率为 7/542 = 1.29%(k=2n-1 = 7) C k=4，信道利用率为 4/542=0.74%(窗口空间不应超过序列空间的一半为 4) 33.50kbps 的信道上使用 8 位的序列号，重传率为 0.01(错误率为 1%)，每个安全到达的祯会浪费 40bit (header)。每 100 祯需要增加 40bit 的 NAK 祯，平均每祯需要付出 0.4bit。平均每个祯需要付出
31、1%*4000bits = 40bit 的代价。所以平均每祯需要浪费 40+40+0.4=80.4。所以浪费的带宽和开销占 80.4/(80.4+3960)=1.99%。 34.假设传输开始时间 t=0，第一个祯发送时间为 512/64kbps = 8ms。 t=8+270=278ms 时，到达。 t=278+270=548ms 时， ACK返回。这里数据吞吐量为 512/548ms=934bps(窗口大小为 1)。 若窗口大小为 7，在 548ms 内，可以传输 7*512=3548bit，吞吐量为 3548/548ms=6.54kbps。 若窗口大小为 15 在 548ms 内，可以传输
32、15*512 = 7680bit ，吞吐量为 7680/548ms = 14kbps。 窗口大小为 127 时，已经超过卫星信道全速，所以吞吐量为 64kbps 35.线缆传播速度是 200km/ms。所以 100km，需要传输时间为 500us。每个 T1 祯为 193bit，在 125us 内发送出去，所以线上的祯总是为 4 个祯为 772bit 36.PPP 是被设计用来软件处理的，并不是用硬件处理的。对于软件来说处理 byte 数据，显然比处理 bit数据要简单的多。另外 PPP是设计用在 modem 上，而 modem 允许按字节传输而不是按bit 传输 37.PPP 至少含有 2
33、个标志字节， 1 个协议字节， 2 个校验字节，总共 5 字节开销。最大含有 2个标志字节，地址和控制位各需 1 个， 2 位协议字节， 4 位校验字节，总共 10 字节开销 38.AAL5祯含有 2 个 PPP协议位， 100 个有效负载字节，一些填充字节，和 8 个祯尾。要使这个祯长度为 48的整数，填充字节需要 34 个。这使得最终 AAL5 祯长为 144bytes。可以分成 3 个 ATM信元。第一个信元包含 2 个 PPP 协议字节， 46 字节的 IP 包。第二个信元包含后继的 48 字节 IP 包。第三个信元包含最后 6 个字节 IP 包， 34 个填充字节和 8 个祯尾 39
34、. 第四章 1.根据 4.1.1标准排队理论 C=100Mbps = 108 。 1/u = 10000bit/frame， u=10(-4)。 =90frame/s 时 ， T = 0.1ms 。 =900frame/s 时 ， T = 0.11ms 。 =9000frame/s 时 ， T = 1ms 。 2.使用纯 ALOHA，最大吞吐量为 0.184*56kbps = 10.3kbps。每个站需要 1000bit/100s = 10bps。所以 N= 10.3kbps/10bps=1030 个站 3.纯 ALOHA 可以立即开始发送，在负载低的情况下，碰撞小，传输成功可能性大，基本上没
35、有延迟。在分槽 ALOHA，需要等待下一个时间槽到达次才能发送。会产生半个时间槽的延迟。 4.a.请求频率 50/s。 G = 40ms*50/s=2,根据泊松分布第一次发送成功的概率是 e(-2)，课本 205公式 Pk=.。 B.同上题公式， C.课本 205 期望值公式 E=.eG = 7.4 5.传输次数期望值 E=eG， E次传输被 分成 E-1个 4时间槽的间隔。所以延迟时间是 4(eG -1)，吞吐量为 S= Ge(-G) 6.a.信号传播速度为 (3*108)*82% =2.46*108m/s。信号传输时间为 2km/(2.46*108m/s) = 8.13us，所以时间槽长度
36、为 2*8.13=16.26。 B.计算方法同上 得出信号传输时间为 205.13us，所以时间槽为 410.26us 7. 最糟糕的是所有的站都要发送数据，而下一站 s 是最低编号的站，等待时间为 Nbit 的竞争时间 +(N-1)*d bit 的祯传输时间。总共 N+(N-1)d bit 8.如果高序的站和低序的站同时有数据要发送，高序的站总是可以获得信道，如果高序的站有连续的数据流发送，那么低序的站就一直获不到发送数据包的机会。 9.不明白 10.A.所有站都可以接收到 A发送的包，所以此时没有其他通信可以存在 B.B 站的包可以被 A、 C、 E接收到。所以只有 D 可以接收数据，所以进行的通信是 C 发送给D，和 E 发送给 D。 C.与上题同 11.可以，假设他们分布在一条直线上，并且每个站只可以发送给它的邻居节点。所以当 A发送给 B 时， E 仍可以给 F 发送 12.A.星型结构中，该路由节点放在 (4,8)位置 (4 层 8 号房 )。所以线缆长度为
