习题

1. TCP/IP 模型中，直接为 ICMP 协议提供服务的协议是

• A. PPP

• B. IP

• C. TCP

• D. UDP

• 答案：B

• 解析：ICMP 属于网络层，PPP 属于链路层，但是由于 TCP/IP 协议的设计局限性，实际直接为 ICMP 提供服务的是同层的 IP 协议；

2. 带宽 3KHz，信噪比 20dB，求最大数据传输速率

• 答案：6 Kbps

• 解析：

  • 因为有噪声，考虑香农定理：$R=B{\log }_2(1+S/N)=3\times {\log }_2(1+100)\approx 20\mathrm{Kbps}$

  • 奈奎斯特定理：$R=2B{\log }_{2}V=6\mathrm{Kbps}$

  • 因为都要满足，所以只能取其小的；

3. 无噪声链路，带宽 3KHz，采用 4 个相位，每个相位 4 种振幅的 QAM 调制，则最大数据传输速率为

• 答案：24 Kbps

• 解析：奈奎斯特定理 $C=2H{\log }_{2}N=2\times 3\times {\log }_{2}16=24\mathrm{Kbps}$

4. 网卡为 10BaseT，收到的信号波形如图，则收到的比特串是

• A. 0011 0110

• B. 1010 1101

• C. 0101 0010

• D. 1100 0101

• 答案：A

• 解析：采用曼彻斯特编码，可以先假设低到高为 0，则输出 0011 0110 答案为 A；若反之，则 1100 1001，BCD 也不符合；

5. （⭐）设两台计算机需经过两个中间节点传输 100M 字节的文件，且

• （1）所有线路的通信速率 8Kbps；

• （2）忽略差错；

• （3）忽略中间节点的数据处理耗时（收到数据之后瞬间转发）；

• （4）每段线路的传输时延 10ms；

• 现有甲乙两种方案：（甲）整个文件逐级转发；（乙）分成 1000 字节的帧，加帧头和帧尾均为 10 字节，进行转发。分别计算总时延。

• 答案：300000.03 秒；102002.07 秒

• 解析：计算机之间总共是 3 条链路；

  • 甲方案：总时延 = 3 × (发送所需时间 + 传播时延)，为 $3\times {10}^5+0.03$ 秒

  • 乙方案：设 $t_s$ 为发送一个分组所需的时间，$\mathrm{\Delta }t$ 为一段链路上的传输时延，$N$ 为分组数；

    • 由题，$N=100\times {10}^6/1000={10}^5$，每个分组长度 $1020$ 字节，即 $1020\times 8$ bit；

    • $t_s$ 取决于链路的数据传输速率，所以 $t_s=1020\times 8/8/1024$ 秒，$\mathrm{\Delta }t=0.01$ 秒；

    • 由于不考虑路由器的处理时间，假设 $t=0$ 时开始发送，总时延即是接收机收到最后一段分组时的 $t$；

    • 发送机开始发送最后一段分组：$t_0=(N-1)t_s$，注意发送机不用管传输时延；

    • 一段分组从发送到接收需要的时间 $T=3(t_s+\mathrm{\Delta }t)$；

    • 所以接收机收到最后一段分组：$t_1=t_0+T=(N+2)t_s+3\mathrm{\Delta }t$，约为 102002.07 秒；

6.采用后退N帧 (GBN) 协议发送帧 0~7。超时时，只收到帧 0、2、3 的确认，则需要重发的帧数是（）

• A. 2

• B. 3

• C. 4

• D. 5

• 答案：C

• 解析：考的是 GBN 协议的 ACK 帧为 "累计确认" 含义，即收到帧 3 的确认表示 0~3 都已正确收到；因此需重发 4~7 共 4 帧；

7. 使用后退N帧协议（GBN）传输数据，发送窗口 1000。数据帧长1000B，信道带宽 100Mbps，每收到一个数据帧立即利用一个短帧（忽略传输延时）进行确认，单向传播延迟 50ms，则发送端可以达到的最大平均数据传输速率约为（）

• A. 10Mbps

• B. 20Mbps

• C. 80Mbps

• D..100Mbps

• 答案：C

• 解析：发送端需要收到确认帧后才能再次发送，因此两次发送间的最短间隔 $t=50\times 2=100$ ms，一次可以发送 $D=1000\times 1000=1\mathrm{MB}=8\mathrm{Mb}$，所以最大平均传输速率为 $v_{max}=D/t=80\mathrm{Mbps}$；

8. CSMA/CD 协议，数据传输率 10Mbps，主机之间的距离为 2km，信号传播速率是 200000km/s

• 1）若两个主机发送数据时发生冲突，则从开始发送数据时刻起，到两台主机均检测到冲突时刻止，最短需经过多长时间？最长需经过多长时间？（设此过程中其他主机不发送数据）

• 2）设网络无冲突与差错，发送端以最长以太网数据帧（1518B）向接收端发送数据，接收端每成功收到一个数据帧后立即回发一个 64B 的确认帧，发送端收到确认帧后才能发送下一个帧。则发送端的有效数据传输速率为？

• 答案：(1) 20us；

• 解析：

  • 1）争用期 $\tau$ 的计算：$\tau =v_s/d$，$v_s$ 为信号速率，$d$ 为距离，得 $\tau =10\mu \mathrm{s}$，则争用期最长为 $2\tau =20\mu \mathrm{s}$；

  • 2）有效数据传输速率 = 发送的有效数据长度 / 发送数据所用时间；

    • 有效数据长度：不算帧头帧尾控制信息，为 1518-18 = 1500B；

    • 发送数据所用时间：$t=t_0+t_1+t_2+t_3=1285.6\mu \mathrm{s}$

      • 发送帧所需时间：$t_0=1518\times 8/(10\times {10}^6)=1214.4\mu \mathrm{s}$；

      • 数据帧传输时间：$t_1=2\times {10}^3/(2\times {10}^5\times {10}^3)=10\mu \mathrm{s}$；

      • 发送确认帧所需时间：$t_2=64\times 8/(10\times {10}^6)=51.2\mu \mathrm{s}$；

      • 确认帧传输时间：$t_3=t_1=10\mu \mathrm{s}$；

    • 有效数据传输速率：$v=D/t=9.33\mathrm{Mbps}$；

9. 某网络拓扑如下图所示，为使 R1 可以将IP分组正确地路由到途中所有子网，则在R1种需要增加的一条路由（目的网络，子网掩码，下一跳）是

• 答案：目的网络 192.168.2.0，子网掩码 255.255.255.0，下一跳 192.168.1.2；

• 解析：

  • R1 可以处理去往 192.168.1.0 的，但是不能处理去 192.168.2.0 的，所以目的网络要加 192.168.2.0；

  • 因为图中 192.168.2.0/25 和 192.168.2.128/25 的第 25 位子网位分别为 0 和 1，可以聚合为一条路由，成为 192.168.2.0/24，此路由的子网掩码为 255.255.255.0；

  • R1 需要转发给 R2 来路由，所以下一跳是 R2 在 192.168.1.0 的地址；

10. 在子网 192.168.4.0/30 中，能接收目的地址为 192.168.4.3 的 IP 分组的最大主机数是

• 答案：2

• 解析：需要注意 192.168.4.3 主机位全 1，是子网的广播地址，全体主机都能收到，所以主机数 $2^2-2=2$；