通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)答案

1、1.1答：通信網(wǎng)絡(luò)由子網(wǎng)和終端構(gòu)成（物理傳輸鏈路和鏈路的匯聚點(diǎn)），常用的通信網(wǎng)絡(luò)有ATM網(wǎng)絡(luò)，X.25分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，PSTN，ISDN，移動(dòng)通信網(wǎng)等。1.2答：通信鏈路包括接入鏈路和網(wǎng)絡(luò)鏈路。 接入鏈路有：（1）Modem鏈路，利用PSTN電話線路，在用戶和網(wǎng)絡(luò)側(cè)分別添加Modem設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，速率為300b/s和56kb/s；（2）xDSL鏈路，通過(guò)數(shù)字技術(shù)，對(duì)PSTN端局到用戶終端之間的用戶線路進(jìn)行改造而成的數(shù)字用戶線DSL，x表示不同的傳輸方案；（3）ISDN，利用PSTN實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，提供兩個(gè)基本信道：B信道（64kb/s），D信道（16kb/s或64kb/s）；（4）數(shù)字蜂窩移

2、動(dòng)通信鏈路，十幾kb/s2Mb/s；（5）以太網(wǎng)，雙絞線峰值速率10Mb/s,100Mb/s。 網(wǎng)絡(luò)鏈路有：（1）X.25提供48kb/s，56kb/s或64kb/s的傳輸速率，采用分組交換，以虛電路形式向用戶提供傳輸鏈路；（2）幀中繼，吞吐量大，速率為64kb/s ，2.048Mb/s；（3）SDH（同步數(shù)字系列），具有標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)等級(jí)STM-N；（4）光波分復(fù)用WDM，在一根光纖中能同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)。1.3答：分組交換網(wǎng)中，將消息分成許多較短的，格式化的分組進(jìn)行傳輸和交換，每一個(gè)分組由若干比特組成一個(gè)比特串，每個(gè)分組都包括一個(gè)附加的分組頭，分組頭指明該分組的目的節(jié)點(diǎn)及其它網(wǎng)絡(luò)控制信

3、息。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)分組的交換。1.4答：虛電路是分組傳輸中兩種基本的選擇路由的方式之一。在一個(gè)會(huì)話過(guò)程開(kāi)始時(shí)，確定一條源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的邏輯通路，在實(shí)際分組傳輸時(shí)才占用物理鏈路，無(wú)分組傳輸時(shí)不占用物理鏈路，此時(shí)物理鏈路可用于其它用戶分組的傳輸。會(huì)話過(guò)程中的所有分組都沿此邏輯通道進(jìn)行。而傳統(tǒng)電話交換網(wǎng)PSTN中物理鏈路始終存在，無(wú)論有無(wú)數(shù)據(jù)傳輸。1.5答：差別：ATM信元采用全網(wǎng)統(tǒng)一的固定長(zhǎng)度的信元進(jìn)行傳輸和交換，長(zhǎng)度和格式固定，可用硬件電路處理，縮短了處理時(shí)間。為支持不同類型的業(yè)務(wù)，ATM網(wǎng)絡(luò)提供四種類別的服務(wù)：A,B,C,D類，采用五種適配方法：AAL1AAL5,形成協(xié)

4、議數(shù)據(jù)單元CS-PDU，再將CS-PDU分成信元，再傳輸。1.7答：OSI模型七個(gè)層次為：應(yīng)用層，表示層，會(huì)話層，運(yùn)輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層，物理層。TCP/IP五個(gè)相對(duì)獨(dú)立的層次為：應(yīng)用層，運(yùn)輸層，互聯(lián)網(wǎng)層，網(wǎng)絡(luò)接入層，物理層。 它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： OSI模型 TCP/IP參考模型硬件 應(yīng)用層 表示層 會(huì)話層 運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 應(yīng)用層運(yùn)輸層互連網(wǎng)層 網(wǎng)絡(luò)接入層 1.10解： X(1) P1/2 1/21.11解： 顯然，的均值為常數(shù)，相關(guān)函數(shù)僅與時(shí)差有關(guān)，且為二階矩過(guò)程，所以該隨機(jī)過(guò)程是廣義平穩(wěn)的。 故的均值和相關(guān)函數(shù)都具有各態(tài)歷經(jīng)性，是各態(tài)歷經(jīng)過(guò)程。1.12解：定義：稱

5、計(jì)數(shù)過(guò)程是參數(shù)為的Poisson過(guò)程，如果： （1）；（2）是平穩(wěn)的獨(dú)立增量過(guò)程； （3）服從參數(shù)為的Poisson分布， 不妨設(shè)，則 1.13 解：由是強(qiáng)度為的poisson過(guò)程及題設(shè)知，和是一零初值的平穩(wěn)的獨(dú)立增量過(guò)程。又， 即，故是強(qiáng)度為的poisson過(guò)程。即，故是強(qiáng)度為的poisson過(guò)程。1.14解： （1） （2）定理：設(shè)是參數(shù)為的Poisson分布，是其到達(dá)時(shí)間序列，則服從分布，即的概率密度函數(shù)為： 1.15解：知道過(guò)程現(xiàn)在的條件下，其“將來(lái)”的分布不依賴于“過(guò)去”。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下：一步轉(zhuǎn)移概率矩陣如下： 1.16解：PrimDijkstra：Kruskal：2.1答：有三種

6、，分別是面向字符，面向比特，采用長(zhǎng)度計(jì)數(shù)的組幀技術(shù)，其中采用長(zhǎng)度計(jì)數(shù)的組幀方式開(kāi)銷最小。2.2答：接收字符串為：C0 C0 10 36 87 DB DC DB DC DC DD DB DD C0 7C 8D DC DB DC C0 恢復(fù)為：10 36 87 C0 C0 DC DD DB . 7C 8D DC C02.3答：插入后：011011111 0 0011111 0 101011111 0 11111 0 01111010 恢復(fù)：01111110 11111 0 110011111 0 011111 0 11111 0 1100 01111110 Flag Flag 1011111 02

7、.4答：在接收端，收到015后，如果下一位是“0”，就將該“0”刪去，如果是“1”，就表示一幀結(jié)束。按此規(guī)則： 011 011111 0 111111 011111 0 1 01111110 015 015 Flag2.5答： 校驗(yàn)規(guī)則1 0 0 1 0 1 10 1 0 1 1 0 10 0 1 1 1 1 01 1 0 0 1 1 01 0 1 0 1 0 11 1 1 1 0 0 00 0 0 0 0 0 00 1 1 0 0 1 1該碼的最小距離為4。2.6解： 余數(shù)為 2.7證明：（1）已知 一個(gè)任意的數(shù)據(jù)多項(xiàng)式 其CRC多項(xiàng)式 （2）將代入到中，得 又有 對(duì)應(yīng)可得 2.8在這種情況

8、下，由于時(shí)延的影響，分組B出錯(cuò)卻導(dǎo)致分組C重發(fā)，最終分組B丟失。2.9證：根據(jù)停等式ARQ協(xié)議，當(dāng)序號(hào)采用模2表示時(shí)仍可正常運(yùn)行。描述如下： 發(fā)端A：（1）置SN0；（2）若從高層接收到一個(gè)分組，則將SN指配給該分組，若沒(méi)有分組則等待；（3）將第SN個(gè)分組裝入物理幀中發(fā)送給接收節(jié)點(diǎn)B；（4）若從B接收到RNSN，則將SN模2加1，返回（2），若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，并未收到B的RNSN的應(yīng)答，則返回（3）。 收端B：（1）置RN0；（2）無(wú)論何時(shí)從A端收到一個(gè)SN=RN的分組，將該分組傳送給高層，并將RN模2加1；（3）在接收到分組的規(guī)定有限時(shí)長(zhǎng)內(nèi)將RN放入一幀的RN域發(fā)送給A，返回（2）。2.10解

9、：設(shè)任意一個(gè)分組平均需要發(fā)送次才能成功，而一個(gè)分組發(fā)送次成功的概率為，從而有 成功發(fā)送一個(gè)分組所需要的時(shí)間為，故2.11與課本上圖211 的a，c圖基本相同，只需將A，B名字交換。2.13答： （1） 個(gè) （2） 個(gè) （3）當(dāng)節(jié)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送時(shí)，可以發(fā)送的幀最多 a.幀 0.082s后可收到應(yīng)答； b.幀 0.0132s后可收到應(yīng)答。2.14答：停等式ARQ 返回nARQ 選擇重傳ARQ ARPANET ARQ 這里, 所以與誤幀率及信道傳播時(shí)延與數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)延的比值有關(guān)。當(dāng)時(shí)，與均小于；當(dāng)時(shí)，所以，當(dāng)和8均大于時(shí)，選擇重傳式ARQ和ARPANET ARQ鏈路利用率都最高，當(dāng)時(shí)選擇重傳式ARQ鏈

10、路利用率高，當(dāng)時(shí)，ARPANET ARQ鏈路利用率高。2.18答：（1）在沒(méi)有發(fā)生任何差錯(cuò)的情況下如下圖所示：在各種可能的差錯(cuò)下：可見(jiàn)，不論發(fā)生哪一種差錯(cuò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最終都會(huì)認(rèn)為鏈路處于DOWN狀態(tài)。（2）有兩種可能情況2.19答：（1） （2）2.20解：假定有n個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，在題中所給的條件下，傳輸一個(gè)分組（從源端到目的端）需要(n-1)T 秒，傳輸兩個(gè)分組需要(n+1)T秒，如此類推，傳輸m個(gè)分組需要(n-1+2(m-1)T秒，速率為m/(n-1+2(m-1)T .若m>>n，可以認(rèn)為分組交付給目的地的速率最快為1/2T分組/秒。2.21答：(1) 采用收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)確認(rèn)的機(jī)制，

11、假定B做完第二件事即轉(zhuǎn)發(fā)后出現(xiàn)故障，則A由于沒(méi)有收到B發(fā)回的確認(rèn)，在定時(shí)器溢出后將重發(fā)上一分組，B將這個(gè)分組作為新分組轉(zhuǎn)發(fā)給C，但C已在B出故障那次收到了該分組。因此，造成C接收重復(fù)分組。（2）采用收數(shù)據(jù)發(fā)確認(rèn)轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制，假定B做完第二件事即發(fā)確認(rèn)后出現(xiàn)故障，則B不會(huì)向C轉(zhuǎn)發(fā)該分組。而實(shí)際上A又收到了B發(fā)回的確認(rèn)，所以A繼續(xù)發(fā)送下一分組。由此造成C丟失B故障前的那個(gè)分組。只有采用端到端的發(fā)確認(rèn)消息的方法，在AC之間建立起一對(duì)SN,RN（在運(yùn)輸層，參看課本P77），才能保證在任何情況下數(shù)據(jù)都能從A經(jīng)B正確無(wú)誤地交付到C。在第一種情況下，即使A重發(fā)B故障前那一分組，C收到后也能根據(jù)AC之間的SN,

12、RN辨認(rèn)出這一重復(fù)分組而將其丟棄。在第二種情況下，只要A沒(méi)有收到C對(duì)B故障前那一分組的確認(rèn)，就會(huì)重復(fù)發(fā)送這一分組，直到收到C對(duì)這一數(shù)據(jù)的確認(rèn)。2.23解：設(shè)窗口為kb，則吞吐量為 解出窗口為2.24答：經(jīng)六次變化后窗口為11KB。2.25答：網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制的主要差別在于： a.使用的位置不同。數(shù)據(jù)鏈路層的差錯(cuò)控制是用于一條物理鏈路的兩端，而網(wǎng)絡(luò)層的差錯(cuò)控制是用于網(wǎng)絡(luò)中的任意兩節(jié)點(diǎn)之間。通常網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸路徑會(huì)由多條鏈路串聯(lián)而成。 b.分組編號(hào)的方式不同。在網(wǎng)絡(luò)層是對(duì)一個(gè)session中的分組（或者字節(jié)，或者消息）進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。而在鏈路層上是對(duì)不同session中所有

13、分組進(jìn)行順序編號(hào)。 c.傳輸順序的差別。在鏈路層，所有的幀都是按順序傳輸?shù)?；而在網(wǎng)絡(luò)層中，相同源和目的節(jié)點(diǎn)的分組可能會(huì)經(jīng)過(guò)不同的路徑，分組的傳輸可能會(huì)出現(xiàn)亂序現(xiàn)象。 d.時(shí)延不同。在鏈路層，傳輸時(shí)延（包括傳播時(shí)延、處理時(shí)延、幀傳輸?shù)臅r(shí)延）在小范圍內(nèi)變化；而在網(wǎng)絡(luò)層，傳輸時(shí)延會(huì)在大范圍內(nèi)變化。 當(dāng)然在鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，傳輸時(shí)延會(huì)在大范圍內(nèi)變化。2.26答：在差錯(cuò)控制時(shí)，ARQ協(xié)議用于保證分組的正確傳輸，它側(cè)重于分組的內(nèi)容；在流控時(shí)，ARQ用于減緩網(wǎng)絡(luò)中分組的發(fā)送速度，側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。3.1解：顧客到達(dá)率為 人/分鐘 平均每個(gè)顧客的服務(wù)時(shí)間為 分鐘 根據(jù)little定理，得快餐店內(nèi)的平均顧客數(shù)為

14、人3.2解：節(jié)點(diǎn)3處理一個(gè)文件結(jié)束后才會(huì)再向節(jié)點(diǎn)1或2請(qǐng)求另一個(gè)文件，說(shuō)明節(jié)點(diǎn)3處沒(méi)有排隊(duì)，任何時(shí)刻都最多只有一個(gè)文件在接收服務(wù)。根據(jù)little定理，應(yīng)有 3.3解：3.5解：（1）10個(gè)相等容量的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)： 對(duì)于一個(gè)session而言，平均服務(wù)時(shí)間為，分組到達(dá)率為。在系統(tǒng)中的平均分組數(shù)為：根據(jù)little定理，得分組的平均時(shí)延為：隊(duì)列中的平均分組數(shù)為：統(tǒng)計(jì)復(fù)用：平均服務(wù)時(shí)間為，分組到達(dá)率為。 （2）時(shí)分復(fù)用：對(duì)于分組到達(dá)率為250分組/分鐘的session，平均服務(wù)時(shí)間為，分組到達(dá)率為。 對(duì)于分組到達(dá)率為50分組/分鐘的session，平均服務(wù)時(shí)間為，分組到達(dá)率為。 統(tǒng)計(jì)復(fù)用：平均服務(wù)

15、時(shí)間為，分組到達(dá)率為。 3.7解：離散型M/M/1系統(tǒng)可用與連續(xù)型M/M/1系統(tǒng)類似的馬爾可夫鏈描述。參照課本上90頁(yè)圖34。區(qū)別在于轉(zhuǎn)移概率為，以及，沒(méi)有時(shí)間因子。計(jì)算所得全局平衡方程與連續(xù)時(shí)相同，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)概率分布也完全一樣。3.13證明：設(shè)第個(gè)用戶到達(dá)系統(tǒng)時(shí)，第個(gè)用戶正在接收服務(wù)，其剩余服務(wù)時(shí)間為，此時(shí)等待隊(duì)列中有個(gè)用戶。 設(shè)第個(gè)用戶的服務(wù)時(shí)間為，用戶的等待時(shí)間為： 個(gè)用戶的服務(wù)時(shí)間 求平均 令，有 假定系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)解，且具有各態(tài)歷經(jīng)性，則剩余服務(wù)時(shí)間可用下圖表示： 在區(qū)間平均剩余服務(wù)時(shí)間為： 3.14證：（1）M/G/1系統(tǒng)中，系統(tǒng)繁忙的概率為 系統(tǒng)空閑 （2）忙區(qū)間之間的平均長(zhǎng)度為閑期間

16、的平均長(zhǎng)度。由于閑期間是系統(tǒng)處于一顧客被服務(wù)后，下一個(gè)顧客到達(dá)之間的時(shí)期，即顧客到達(dá)的時(shí)間間隔，所以閑期間服從參數(shù)為的指數(shù)分布，所以忙區(qū)間之間的平均長(zhǎng)度為 。 （3）設(shè)忙區(qū)間平均長(zhǎng)度為,則 （4）在一個(gè)忙區(qū)間內(nèi)服務(wù)的平均顧客數(shù)3.15證： 為休假的到達(dá)率 分組所占的比例為 空閑期所占的比例為 休假期所占的比例為 休假期的到達(dá)率為 忙區(qū)間的平均長(zhǎng)度： 3.17解：ACE ：100個(gè)/分 ADE：200個(gè)/分BCEF ：500個(gè)/分 BDEF：600個(gè)/分個(gè)/分個(gè)/秒個(gè)/分 個(gè)/分 個(gè)/分 個(gè)/分 個(gè)/分 個(gè)/分個(gè)/分個(gè)/分 個(gè)分組的平均時(shí)延： 3.18解： CPU和I/O隊(duì)列中平均任務(wù)數(shù)為： 系

17、統(tǒng)中總?cè)蝿?wù)數(shù)為：系統(tǒng)中任務(wù)的平均時(shí)延為：其中， 4.1答：固定多址接入?yún)f(xié)議可以保證每個(gè)用戶之間的公平性（每個(gè)用戶都分配了固定的資源）以及數(shù)據(jù)的平均時(shí)延。它適合于恒定比特流的業(yè)務(wù)的傳輸，對(duì)于用戶數(shù)較少且數(shù)量大致固定，每個(gè)用戶業(yè)務(wù)量較大的情形是一種有效的方法。它對(duì)于突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，通常會(huì)有較大時(shí)延。若已分配固定信道的用戶沒(méi)有通信，那么這些資源就會(huì)浪費(fèi)，若有限的信道資源被分配完畢，那么新的用戶將不能通信。4.3解：通過(guò)率 純ALOHA系統(tǒng)負(fù)荷為：4.4解：每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的速率是：純ALOHA系統(tǒng)最大通過(guò)率為時(shí)隙ALOHA系統(tǒng)的最大通過(guò)率為4.5答：穩(wěn)定的多址協(xié)議是指對(duì)于給定到達(dá)率，多址協(xié)議可

18、以保證每個(gè)分組的平均時(shí)延是有限的。 偽貝葉斯算法的時(shí)隙ALOHA協(xié)議對(duì)任何的到達(dá)率都是穩(wěn)定的。根據(jù)該算法，其穩(wěn)定的最大通過(guò)率為 。4.6答：CSMA協(xié)議的基本原理是：節(jié)點(diǎn)在發(fā)送分組之前先偵聽(tīng)信道，判斷是否有用戶正在傳輸，進(jìn)而確定信道的忙閑狀態(tài)，然后再?zèng)Q定分組是否發(fā)送。 CSMA是ALOHA協(xié)議的改進(jìn)，它采用了附加的硬件裝置，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能檢測(cè)到信道上有無(wú)分組傳輸。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)有分組要傳輸，它首先檢測(cè)信道是否空閑，如果信道有其他分組在傳輸，則該節(jié)點(diǎn)可以等待信道空閑后再傳輸，這樣可以減少要發(fā)送的分組與正在傳輸分組之間的碰撞，減少發(fā)送的盲目性，提高系統(tǒng)利用率。4.7答：CSMA系統(tǒng)主要在分組到達(dá)時(shí)若信

19、道忙，是否持續(xù)偵聽(tīng)信道及在獲得空閑信道后怎樣發(fā)送分組的處理上區(qū)分三種不同的CSMA協(xié)議的，也即對(duì)沖突問(wèn)題的處理決策上來(lái)區(qū)分的。 三種形式： 非堅(jiān)持型CSMA：當(dāng)分組到達(dá)時(shí)，若信道空閑，則立即發(fā)送分組；若信道處于忙狀態(tài)，則分組的發(fā)送將被延遲，且節(jié)點(diǎn)不再跟蹤信道的狀態(tài)（即節(jié)點(diǎn)暫時(shí)不檢測(cè)信道），延遲結(jié)束后節(jié)點(diǎn)再次檢測(cè)信道狀態(tài)，并重復(fù)上述過(guò)程，如此循環(huán)，直到將該分組發(fā)送成功為止。 1-堅(jiān)持型CSMA：當(dāng)分組到達(dá)時(shí)，若信道空閑，則立即發(fā)送分組；若信道處于忙狀態(tài)，則該節(jié)點(diǎn)一直堅(jiān)持檢測(cè)信道狀態(tài)，直至檢測(cè)到信道空閑后，立即發(fā)送該分組。 p-堅(jiān)持型CSMA：當(dāng)分組到達(dá)時(shí)，若信道空閑，則立即發(fā)送分組；若信道處于忙狀態(tài)，則該節(jié)