102试简述分组交换的要点发送时延传输时延Word下载.docx
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②简化了存储管理。
③减少了出错机率和重发数据量。
④由于分组短小,更适用于采用优先级策略。
①存在存储转发时延。
②降低了通信效率,增加了处理的时间,使控制复杂,时延增加。
③可能出现失序、丢失或重复分组。
1-07、计算机网络可从哪几个方面进行分类?
计算机网络可以从不同的角度进行分类:
(1)根据网络的交换功能分为电路交换、报文交换、分组交换和混合交换;
(2)根据网络的拓扑结构可以分为星型网、树型网、总线网、环型网、网状网等;
(3)根据网络的通信性能可以分为资源共享计算机网络、分布式计算机网络和远程通信网络;
(4)根据网络的覆盖范围与规模可分为局域网、城域网和广域网;
(5)根据网络的使用范围分为公用网和专用网。
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),从源站到目的站共经过k段链路,每段链路的传播时延为d(s),数据率为C(bit/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),且各结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?
对电路交换,当t=s时,链路建立;
当t=s+x/C,发送完最后一bit;
当t=s+x/C+kd,所有的信息到达目的地。
对分组交换,当t=x/C,发送完最后一bit;
为到达目的地,最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发,
每次转发的时间为p/C,
所以总的延迟=x/C+(k-1)p/C+kd
所以当分组交换的时延小于电路交换
x/C+(k-1)p/C+kd<s+x/C+kd时,
(k-1)p/C<s
1-20、传播距离为1000km,信号在媒体上的传播速率为2×
108m/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107bit,数据发送速率为100kbit/s。
(2)数据长度为103bit,数据发送速率为1Gbit/s。
答
(1):
发送延迟=107/(100×
1000)=100s
传播延迟=1000×
1000/(2×
108)=5×
10-3s=5ms
(2):
发送延迟=103/(109)=10-6s=1us
1-22.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18字节。
试求数据的传输效率。
若应用层数据长度为1000字节,数据的传输效率是多少?
数据长度为100字节时
传输效率=100/(100+20+20+18)=63.3%
数据长度为1000字节时,
传输效率=1000/(1000+20+20+18)=94.5%
信道复用技术(频分复用、(统计)时分复用、波分复用和码分复用)
2-04、物理层的接口有哪些方面的特性?
各包含什么内容?
(1)机械特牲说明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
(2)电气特性说明在接口电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围。
即什么样的电压表示1或0。
(3)功能特性说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
(4)规程特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-07常见的传输媒体有哪几种?
各有何特点?
(1)双绞线:
●抗电磁干扰●模拟传输和数字传输都可以使用双绞线
(2)同轴电缆:
同轴电缆具有很好的抗干扰特性
(3)光纤:
●传输损耗小,中继距离长,对远距离传输特别经济;
●抗雷电和电磁干扰性能好;
●无串音干扰,保密性好,也不易被窃听或截取数据;
●体积小,重量轻。
(4)电磁波:
●微波波段频率很高,其频段范围也很宽,因此其通信信道的容量很大;
●微波传输质量较高;
●微波接力通信的可靠性较高;
●微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较,建设投资少,见效快。
当然,微波接力通信也存在如下的一些缺点:
●相邻站之间必须直视,不能有障碍物。
●微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响;
●与电缆通信系统比较,微波通信的隐蔽性和保密性较差;
●对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。
2-99传播时延、发送时延和重发时延各自的物理意义是什么?
传播时延是指电磁波在信道中传输所需要的时间。
它取决于电磁波在信道上的传输速率以及所传播的距离。
发送时延是发送数据所需要的时间。
它取决于数据块的长度和数据在信道上的发送速率。
重发时延是因为数据在传输中出了差错就要重新传送,因而增加了总的数据传输时间。
3-01数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别?
“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在?
(1)数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外,还必须有一些必要的规程来控制数据的传输。
因此,数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
(2)“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机,物理连接已经能够传送比特流了。
但是,数据传输并不可靠。
在物理连接基础上,再建立数据链路连接,才是“数据链路接通了”。
此后,由于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能,才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路,进行可靠的数据传输。
当数据链路断开连接时,物理电路连接不一定跟着断开连接。
3-07在停止等待协议中,确认帧是否需要序号?
请说明理由。
在一般情况下,确认帧不需要序号。
但如果超时时间设置短了一些,则可能会出现问题,即有时发送方会分不清对哪一帧的确认。
3-11在选择重传ARQ协议中,设编号用3bit。
再设发送窗口为6而接收窗口为3。
试找出一种情况,使得在此此情况下协议不能正确工作。
设想在发送窗口内的序号为0,1,2,3,4,5,而接收窗口等待后面的6,7,0。
接收端若收到0号帧,则无法判断是新帧还是重传的(当确认帧丢失)。
发送端:
01234567012345670
接收端:
01234567012345670
3-12在连续ARQ协议中,设编号用3bit,而发送窗口为8。
试找出一种情况,使得在此情况下协议不能正确工作。
设想在发送窗口内的序号为0,1,2,3,4,5,6,7。
而接收窗口等待后面的0。
01234567012345670
3-13、在什么条件下,选择重传ARQ协议和连续ARQ协议在效果上完全一致?
当选择重传ARQ协议WR=1时,或当连续ARQ协议传输无差错时。
3-19、PPP协议的特点是什么?
它适用在什么情况下?
答PPP协议是点对点线路中的数据链路层协议;
它由三部分组成:
一个将IP数据报封装到串行链路的方法,一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP,一套网络控制协议;
PPP是面向字节的,处理差错检测,支持多种协议;
PPP不使用序号和确认机制,因此不提供可靠传输的服务。
它适用在点到点线路的传输中。
3-23、
经过比特填充后:
01101111101111100
去掉填充的比特:
00011101111111111110
3-99数据链路层包括哪些功能?
链路管理;
帧同步;
流量控制;
差错控制;
将数据和控制信息分开;
透明传输;
寻址
4-01、
局域网的主要特点:
网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限。
●覆盖范围小,房间、建筑物、园区范围,距离≤数km
●高传输速率,1Mbps~1000Mbps
●低误码率,10-8~10-10
●采用总线、星形、环形拓扑
●一般仅包含OSI参考模型的低二层功能
●协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充
广播通信方式的特点决定了只能适用于局域网络,而不能适用于广域网。
4-02、
字节
6
2
4
目的地址
源地址
长度/类型
FCS
MAC层
数据
MAC子层
802.3
MAC帧
以太网V2
MAC帧
类型
46~1500
43~1497
1
DSAP
SSAP
控制
4-06、试说明10BASE5,10BASE2,10BASE-T,和10BROAD36所代表的意思。
10BASE5:
“10”表示数据率为10Mbit/s,“BASE”表示电缆上的信号是基带信号,“5”表示每一段电缆的最大长度是500m。
10BASE2:
“10”表示数据率为10Mbit/s,“BASE”表示电缆上的信号是基
带信号,“2”表示每一段电缆的最大长度是185m。
10BASE-T:
“10”表示数据率为10Mbit/s,“BASE”表示电缆上的信号是
基带信号,“T”表示使用双绞线作为传输媒体。
10BROAD36:
“10”表示数据率为10Mbit/s,“BROAD”表示电缆上的信
号是宽带信号,“36”表示网络的最大跨度是3600m。
4-07、10Mbit/s以太网升级到100Mbit/s和1Gbit/s甚至10Gbit/s时,需要解决哪些技术问题?
在帧的长度方面需要有什么改变?
为什么?
传输媒体应当有什么改变?
欲保持10M,100M,1G的MAC协议兼容,要求最小帧长的发送时间大于最长的冲突检测时间,因而千兆以太网采用载波扩充方法。
而且为了避免由此带来的额外开销过大,当连续发送多个短帧时采用帧突发技术。
而100M以太网采用的则是保持帧长不变但将最大电缆长度减小到100m。
其它技术改进:
(1)采用专用的交换集线器,缩小冲突域
(2)发送、接收、冲突检测传输线路独立,降低对媒体带宽要求(3)为使用光纤、双绞线媒体,采用新的信号编码技术
4-08、有10个站连接到以太网上,试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。
(1)10个站点连接到一个10Mbit/s以太网集线器;
(2)10站点连接到一个100Mbit/s以太网集线器;
(3)10个站点连接到一个10Mbit/s以太网交换机。
(1)10个站共享10Mbit/s;
(2)10个站共享100Mbit/s;
(3)每一个站独占10Mbit/s。
4-11、假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gbit/s。
设信号在网络上的传播速率为200000km/s。
求能够使用此协议的最短帧长。
对于1km电缆,单程端到端传播时延为:
τ=1÷
200000=5×
10-6s=5μs,
端到端往返时延为:
2τ=10μs
为了能按照CSMA/CD工作,最小帧的发送时延不能小于10μs,以1Gb/s速率工作,10μs可发送的比特数等于:
10×
10-6×
1×
109=10000bit=1250字节。
4-18以太网交换机有何特点?
它和集线器有和区别?
特点:
以太网交换机实质就是一个多端口的的网桥,它工作在数据链路层上。
每一个端口都直接与一个主机或一个集线器相连,并且是全双工工作。
它能同时连通多对端口,使每一对通信能进行无碰撞地传输数据。
在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽。
区别:
以太网交换机工作在数据链路层,依据MAC地址和交换机端口的绑定信息实现数据转发。
而集线器工作在物理层,仅实现物理信号的整形、放大和发送。
4-19、网桥的工作原理和特点是什么?
网桥与转发器以及以太网交换机有何异同?
网桥的每个端口与一个网段相连,网桥从端口接收网段上传送的各种帧。
每当收到一个帧时,就先暂存在其缓冲中。
若此帧未出现差错,且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段,则通过查找站表,将收到的帧送往对应的端口转发出去。
若该帧出现差错,则丢弃此帧。
网桥过滤了通信量,扩大了物理范围,提高了可靠性,可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。
但同时也增加了时延,对用户太多和通信量太大的局域网不适合。
网桥与转发器不同,
(1)网桥工作在数据链路层,而转发器工作在物理层;
(2)网桥不像转发器转发所有的帧,而是只转发未出现差错,且目的站属于另一网络的帧或广播帧;
(3)转发器转发一帧时不用检测传输媒体,而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法;
(4)网桥和转发器都有扩展局域网的作用,但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。
以太网交换机通常有十几个端口,而网桥一般只有2-4个端口;
它们都工作在数据链路层;
网桥的端口一般连接到局域网,而以太网的每个接口都直接与主机相连,交换机允许多对计算机间能同时通信,而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。
所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥,连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。
网桥采用存储转发方式进行转发,而以太网交换机还可采用直通方式转发。
以太网交换机采用了专用的交换机构芯片,转发速度比网桥快。
4-20、用以太网计算机怎样组成虚拟局域网?
以太网交换机支持存储转发方式,而有些交换机还支持直通方式。
但要应当注意的是:
用以太网交换机互连的网络只是隔离了网段(减少了冲突域),但同一台交换机的各个网段仍属于同一个广播域。
因此,在需要时,应采用具VLAN能力的交换机划分虚拟网,以减少广播域(802.1q协议)。
4-23、现有5个站分别连接在三个局域网上,并且用两个网桥连接起来(下图)。
每一个网桥的两个端口号都标明在图上。
在一开始,两个网桥中的转发表都是空的。
以后有以下各站向其他的站发送了数据帧,即H1发送给H5,H3发送给H2,H4发送给H3,H2发送给H1。
试将有关数据填入下表中。
发送的帧
网桥1的转发表
网桥2的转发表
网桥1的处理的
(转发?
丢弃?
登记?
)
网桥2的处理的
站地址
端口
H1
→H5
MAC1
转发,写入转发表
H3→H2
MAC3
H4→H3
MAC4
写入转发表,丢弃不转发
H2→H1
MAC2
接收不到这个帧
4-24无线局域网的MAC协议有哪些特点?
为什么无线局域网中不能使用CSMA/CD而必须使用CSMA/CA协议?
结合隐蔽站问题和暴露站问题说明RTS帧和CTS帧的作用。
答无线局域网MAC协议提供了一个名为分布式协调功能(DCF)的分布式接入控制机制以及工作于其上的一个可选的集中式控制,该集中式控制算法称为点协调功能(PCF)。
DCF采用争用算法为所有通信量提供接入;
PCF提供无争用的服务,并利用了DCF特性来保证它的用户可靠接入。
PCF采用类似轮询的方法将发送权轮流交给各站,从而避免了冲突的产生,对于分组语音这样对于时间敏感的业务,就应提供PCF服务。
由于无线信道信号强度随传播距离动态变化范围很大,不能根据信号强度来判断是否发生冲突,因此不适用有线局域网的的冲突检测协议CSMA/CD。
802.11采用了CSMA/CA技术,CA表示冲突避免。
这种协议实际上是在发送数据帧前需对信道进行预约。
这种CSMA/CA协议通过RTS(请求发送)帧和CTS(允许发送)帧来实现。
源站在发送数据前,先向目的站发送一个称为RTS的短帧,目的站收到RTS后向源站响应一个CTS短帧,发送站收到CTS后就可向目的站发送数据帧。
6-03作为中间系统,转发器、网桥、路由器和网关都有何区别?
1)转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。
转发器是物理层的中继系统。
网桥是数据链路层的中继系统。
路由器是网络层的中继系统。
在网络层以上的中继系统为网关。
2)当中继系统是转发器或网桥时,一般并不称之为网络互连,因为仍然是一个网络。
路由器其实是一台专用计算机,用来在互连网中进行路由选择。
一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。
6-04试简单说明下面协议的作用:
IP,ARP,RARP和ICMP。
IP:
网际协议,它是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一,IP使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。
ARP:
地址转换协议,将IP地址转换成物理地址
RARP:
反向地址转换协议,将物理地址转换成IP地址
ICMP:
Internet控制消息协议,减少分组的丢失。
6-05.IP地址分为几类?
各如何表示?
IP地址的主要的特点是什么?
Net-id
Host-id
IP地址共分5类,分类情况如下所示:
A类
10
B类
1110
组播地址
110
C类
D类
11110
保留为今后使用
E类
IP地址是32位地址,其中分为net-id(网络号),和host-id(主机号)。
特点如下:
1.IP地址不能反映任何有关主机位置的物理信息;
2.一个主机同时连接在多个网络上时,该主机就必须有多个IP地址;
3.由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络;
4.所有分配到网络号(net-id)的网络都是平等的;
5.IP地址可用来指明一个网络的地址。
注:
要求根据IP地址第一个字节的数值,能够判断IP地址的类型。
参考11题。
6-06.试根据ip地址的规定,计算出表中的各项数据
网络类别
最大网络数
第一个可用的网络号
最后一个可用的网络号
每个网络中的最大主机数
A
126
16777214
B
16384
128.0
191.255
65534
C
2097152
192.0.0
223.255.255
254
解:
1)A类网中,网络号占七个bit,则允许用的网络数为2的7次方,为128,但是要除去0和127的情况,所以能用的最大网络数是126,第一个网络号是1,最后一个网络号是126。
主机号占24个bit,则允许用的最大主机数为2的24次方,为16777216,但是也要除去全0和全1的情况,所以能用的最大主机数是16777214。
2)B类网中,网络号占14个bit,则能用的最大网络数为2的14次方,为16384,第一个网络号是128.0,因为127要用作本地软件回送测试,所以从128开始,其点后的还可以容纳2的8次方为256,所以以128为开
始的网络号为128.0~~128.255,共256个,以此类推,第16384个网络号的计
算方法是:
16384/256=64128+64=192,则可推算出为191.255。
主机号占16
个bit,则允许用的最大主机数为2的16次方,为65536,但是也要除去全0
和全1的情况,所以能用的最大主机数是65534。
3)C类网中,网络号占21个bit,则能用的网络数为2的21次方,为2097152,第一个网络号是192.0.0,各个点后的数占一个字节,所以以192为开始的网络号为192.0.0~~192.255.255,共256*256=65536,以此类推,第2097152个网络号的计算方法是:
2097152/65536=32192+32=224,则可推算出为223.255.255。
主机号占8个bit,则允许用的最大主机数为2的8次方,为256,但是也要除去全0和全1的情况,所以能用的最大主机数是254。
6-07试说明IP地址与物理地址的区别。
为什么要使用这两种不同的地址?
答
如上图所示,IP地址在IP数据报的首部,而硬件地址则放在MAC帧的首部。
在网络层以上使用的是IP地址,而链路层及以下使用的是硬件地址。
在IP层抽象的互连网上,我们看到的只是IP数据报,路由器根据目的站的IP地址进行选路。
在具体的物理网络的链路层,我们看到的只是MAC帧,IP数据报被封装在MAC帧里面。
MAC帧在不同的网络上传送时,其MAC帧的首部是不同的。
这种变化,在上面的IP层上是看不到的。
每个路由器都有IP地址和硬件地址。
使用IP地址与硬件地址,尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同,但IP层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的细节,并使我们能够使用统一的、抽象的IP地址进行通信。
6-09
(1)子网掩码为255.255.255.0代表什么意思?
(2)一网络的现在掩码为255.255.255.248,问该网络能够连接多少个主机?
(3)一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16bit和8bit的1,问这两个网络的子网掩码有何不同?
(4)在因特网上的一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。
试问在其中每一个子网上的主机数是多少?
(5)一A类网络的子网掩码为255.255.0.255,它是否为一个有效的子网掩码?
(6)C类网络使用子网掩码有无实际意义?
(1)可以代表C类地址对应的子网掩码默认值;
也能表示A类和B类地址的掩码,前24位决定网络号和子网号,后8位决定主机号.(用24bit表示网络部分地址,包括网络号和子网号)
(2)255.255.255.248化成二进制序列为:
11111111111111111111111111111000,根据掩码的定义,后三位是主机号,一共可以表示8个主机号,除掉全0和全1的两个,
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