計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)綜合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-4

1、計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)綜合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-4（總分：100.00，做題時(shí)間：90分鐘）一、綜合應(yīng)用題（總題數(shù)：25,分?jǐn)?shù)：100.00）1. 一個(gè)電纜公司決定在一個(gè)有 5000戶的社區(qū)中提供因特網(wǎng)服務(wù)。該公司使用一條同軸電纜和一種頻譜分配 方案，允許每條電纜有100Mbps的下行帶寬。為了吸引客戶，公司決定在任何時(shí)間都保證每戶至少有2Mbps的下行帶寬。該電纜公司需要怎樣做才能提供這一保證?（分?jǐn)?shù)：4.00） 正確答案：（）解析：每戶2Mbps的下行帶寬保證意味著每條同軸電纜最多穿行50戶。因此，電纜公司將需要把現(xiàn)有的電纜分裂成100條同軸電纜，并且把它們中的每一條都直接連接到一個(gè)光纖結(jié)點(diǎn)。2. T1

2、線路的開銷比例有多大？即1.544Mbps中有多少比例沒有投遞給端點(diǎn)用戶？（分?jǐn)?shù)：4.00） 正確答案：（）解析：T1載波處理復(fù)用在一起的 24條話音信道。24條信道輪流將其采樣的 8位數(shù)字插入輸岀串，其中7位是用戶數(shù)據(jù)，1位是控制信號(hào)。1幀包含24X8比特和一個(gè)附加的幀位（用于幀同步），這樣每125 g s 193 比特，總的數(shù)據(jù)率是1.544Mbps。由于在一個(gè)幀中，端點(diǎn)用戶使用 193位中的168（=7X24）位，開銷占 25（=193-168）位，因此開銷比例等于 25* 193# 13%3. 如果一個(gè)T1傳輸系統(tǒng)一旦失去了同步，它就會(huì)嘗試使用每一幀中的第一位重新同步。問平均要查看多少

3、幀才能重新取得同步且保證誤判率不超過0.001?（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：10個(gè)幀。在數(shù)字通道上某些隨機(jī)比特是0101010101模式的概率是查看10個(gè)幀，若每一幀中的第1位形成比特串0101010101，則判斷同步成功，但誤判的概率為1/1024，小于0.001。4. 對(duì)于幅度為A的純粹正弦波按增量調(diào)制編碼，每秒x次采樣。輸岀+1對(duì)應(yīng)信號(hào)變化+A/8，輸岀-1對(duì)應(yīng)信號(hào)變化-A/8。在無積累誤差的前提下，可以跟蹤的最大頻率是多少？（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：在波的1/4周期內(nèi)信號(hào)必須從0上升到Ao為了能夠跟蹤信號(hào)，在 T/4的時(shí)間內(nèi)（假定波的周期是T） 必須采樣8

4、次，即每一個(gè)全波采樣 32次，采樣的時(shí)間間隔是1/x，因此波的全周期必須足夠長(zhǎng)，使得能包含32次采樣，即T>32/x，或f Wx/32。因此，可以跟蹤的最大頻率是x/32。5.SONET時(shí)鐘的漂移率大約為10 -9，需花多長(zhǎng)時(shí)間才能使漂移相當(dāng)于1比特寬？該計(jì)算結(jié)果有什么含義？（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（） 解析：10 -9的漂移率意味著10 9 s中的1s,或每秒中的1ns。對(duì)于0C-1速率，即51.840Mbps，取近似值 50Mbps大約1位持續(xù)20ns。這就說明，每隔20s時(shí)鐘就要偏離1位，就是說，時(shí)鐘必須連續(xù)進(jìn)行同步才 能保持不會(huì)偏離太大。6. 在一條 OC-12c 連接中

5、可提供的用戶帶寬是多少 ?（分?jǐn)?shù)： 4.00 ） 正確答案： （）解析：當(dāng)一條線路（例如OC-3）沒有被多路復(fù)用而僅從一個(gè)源輸入數(shù)據(jù)時(shí)，字母c（表示concatenation ，即串聯(lián)）被加到名字標(biāo)識(shí)的后面。因此，0C-3表示由3條單獨(dú)的0C-1線路復(fù)用成155.52Mbps線路，而OC-3c 表示來自單個(gè)源的155.52Mbps的數(shù)據(jù)流。OC-3C流中所包含的3個(gè)0C-1流按列交織編排，首先是流1的第1列，流2的第1列，流3的第1列，隨后是流1的第2列，流2的第2列，依次類推，最后形 成 270 列寬 9 行高的幀。OC-3c流中的用戶實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率比0C-3流的速率略高（149.760M

6、bps和148.608Mbps），因?yàn)橥烽_銷僅在SPE中出現(xiàn)1次，而不是當(dāng)使用 3條單獨(dú)0C-1流時(shí)出現(xiàn)的3次。換句話說，OC-3C中270列中的260 列可用于用戶數(shù)據(jù)，而在0C-3中僅能使用258列。更高層次的串聯(lián)幀（如OC-12C）也存在。OC-12c幀有12X90=1080列和9行。其中段開銷和線路開銷占12X3=36列，這樣同步載荷信封就有1080-36=1044列。SPE中僅1列用于通路開銷，結(jié)果就是1043列用于用戶數(shù)據(jù)。由于每列 9個(gè)字節(jié)，因此一個(gè)OC-12C幀中用戶數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)是 8X9X1043=75096每秒 8000幀，得到用戶數(shù)據(jù)速率75096X 8000=60076

7、8000 bps。所以，在一條OC-12C連接中可提供的用戶帶寬是600.768Mbps。7. 一個(gè)全雙工 QAM-64 Modem使用多少個(gè)頻率？（分?jǐn)?shù)： 4.00 ） 正確答案： （） 解析：兩個(gè)。一個(gè)用于上行，另一個(gè)用于下行。調(diào)制機(jī)制本身僅使用振幅和相位，頻率沒有被調(diào)制。8. 高性能微處理器價(jià)格的降低使得有可能在每個(gè)調(diào)制解調(diào)器中都裝上一個(gè)，這樣對(duì)電話線路的出錯(cuò)處理有 什么樣的影響 ?（分?jǐn)?shù)： 4.00 ） 正確答案： （）解析：通常在物理層對(duì)于在線路上發(fā)送的比特不采取任何差錯(cuò)糾正措施。在每個(gè)調(diào)制解調(diào)器中都包括一個(gè)CPU使得有可能在第1層中包含錯(cuò)誤糾正碼，從而大大減少第2層所看到的錯(cuò)誤率。

8、由調(diào)制解調(diào)器做的錯(cuò)誤處理可以對(duì)第 2 層完全透明?，F(xiàn)在許多調(diào)制解調(diào)器都有內(nèi)建的錯(cuò)誤處理功能。9. 有10個(gè)信號(hào)，每個(gè)需要4000Hz。它們使用FDM被復(fù)用到單個(gè)通道。問該復(fù)用通道所需要的最小帶寬是 多少？假定警戒帶是400Hz寬。（分?jǐn)?shù)： 4.00 ） 正確答案： （）解析：有10個(gè)4000Hz信號(hào)，需要9個(gè)警戒帶以避免干擾。這樣所需要的最小帶寬等于4000X 10400X9Hz=43600Hz10. 為什么ADSL在不到1MHz的帶寬中可以取得高達(dá)每秒幾個(gè)兆比特的傳送速率？（分?jǐn)?shù)： 4.00 ） 正確答案： （）解析：ADSL采用稱作離散多音頻的線路編碼技術(shù)，把1.1MHz帶寬劃分成256個(gè)

9、4kHz子波段，每個(gè)子波段的帶寬為4312.5Hz。子波段0用于普通電話業(yè)務(wù)。為了保持模擬話音信號(hào)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)隔離，防止互相 干擾，子波段15不使用。在其余的250個(gè)子波段中，1個(gè)用于上行控制，1個(gè)用于下行控制，剩下的 248 個(gè)子波段可用于用戶數(shù)據(jù)。在各個(gè)子波段中基于其波段的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)不同的頻譜效率，一些子波段可以使用 比其他子波段更先進(jìn)的調(diào)制方式。由于每個(gè)子波段的噪聲特征可能不同，因此每個(gè)信道的頻譜效率都可以 被優(yōu)化。而在每個(gè)子波段中的一個(gè)單獨(dú)的載波則使用正交振幅調(diào)制。采用正交振幅調(diào)制，每波特最多可調(diào) 制15比特。因此，在不到1MHz的帶寬中卻可以使傳送速率高達(dá)每秒幾個(gè)兆比特。11. 試比

10、較虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)的不同點(diǎn)。（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：對(duì)比的方面虛電路服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)思路可靠通信應(yīng)當(dāng)由網(wǎng)絡(luò)來保證可靠通信應(yīng)當(dāng)由用戶主機(jī)來 保證連接的建立必須有不需要終點(diǎn)地址在連接建立階段使用，每個(gè)分組 使用短的虛電路號(hào)每個(gè)分組都有終點(diǎn)的完整地 址分組的轉(zhuǎn)發(fā)屬于同一條虛電路的分組均按 照同一路進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)分組獨(dú)立選擇路由進(jìn)行 轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)結(jié)點(diǎn)出故障時(shí)所有通過出故障的結(jié)點(diǎn)的虛電 路均不能工作出故障的結(jié)點(diǎn)可能會(huì)丟失分 組，一些路由可能會(huì)發(fā)生變化分組的順序總是按發(fā)送順序到達(dá)終點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不一定按發(fā)送順 序端到端的差錯(cuò)和 流量控制可以由網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)，也可以由用戶 主機(jī)負(fù)責(zé)由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)12.用香農(nóng)公

11、式計(jì)算一下，假定信道帶寬為 3100Hz，最大信息傳輸速率為 35kbps，那么若想最大信息傳輸 速率增加60%問信噪比S/N應(yīng)增大到多少倍？如果在剛才計(jì)算出的基礎(chǔ)上將信噪比 S/N再增大到10倍, 問最大信息速率能否再增加 20%?（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：本題主要考查香農(nóng)定理和奈奎斯特定理，這類題型經(jīng)常岀現(xiàn)在考試題目中，應(yīng)當(dāng)引起重視。奈奎斯 特定理：每赫茲帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒2個(gè)碼元。香農(nóng)定理：信道帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。根據(jù)香農(nóng)公式，計(jì)算信道的極限傳輸速率C為Wlog（1+S/N）bps。奈奎斯特定理則給出了理想低通信道

12、的最高碼元傳輸速率為2WBaud說明了即使信道比較理想，碼元的傳輸速率也不是不受限制的。根據(jù)上面的公式，我們可以計(jì)算出，信噪比S/N應(yīng)該增大到約100倍。如果在此基礎(chǔ)上將信噪比 S/N再增大10倍，最大信息速率只能再增加18.5%左右。13. 簡(jiǎn)述中繼器和集線器的作用和特點(diǎn)。（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：中繼器是模擬設(shè)備，用于連接兩根電纜段。在一段上岀現(xiàn)的信號(hào)被放大后放到另一段上。中繼器并 不理解幀、分組和頭的概念，它們只能理解電壓值。例如，在經(jīng)典的以太網(wǎng)中，為了將電纜的最大長(zhǎng)度從 500m擴(kuò)展到2500m以太網(wǎng)允許4個(gè)中繼器。集線器有許多條輸入線路，它將這些輸入線路連接起來。在任

13、何一條線路上到達(dá)的幀都將被發(fā)送到所有其 他的線路上。如果兩幀同時(shí)到達(dá)，則它們將會(huì)沖突，就好像它們?cè)谕桓娎|上一樣。連接到同一個(gè)集線 器上的所有線路必須運(yùn)行在同樣的速度上。集線器與中繼器不同，它們通常不會(huì)放大進(jìn)入信號(hào)，并且可以 容納多塊線卡，每塊卡上有多個(gè)輸入，但是，集線器與中繼器的差別并不大。與中繼器類似的是，集線器 不檢查802地址，也不以任何方式使用 802地址。14. 舉例說明什么是隱藏終端問題 ？試給岀一種解決這一問題的辦法。（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：下圖畫出了 4個(gè)無線站點(diǎn)。其中 A和B的無線電波范圍互相重合并且可能互相干擾。C可能干擾B和D但不會(huì)干擾A?，F(xiàn)在假定A

14、向B發(fā)送，C在偵聽，因?yàn)?A在C的范圍之外，所以C聽不到A,它會(huì)錯(cuò)誤 地認(rèn)為它也可以發(fā)送。如果 C確實(shí)也在此時(shí)開始發(fā)送，它就會(huì)干擾B,從而破壞了從 A傳來的幀。由于可能的競(jìng)爭(zhēng)者相距太遠(yuǎn)，導(dǎo)致基站不能監(jiān)測(cè)到的問題有時(shí)被稱作隱藏終端問題。為了解決這個(gè)問題，人們?yōu)闊o線局域網(wǎng)設(shè)計(jì)了稱作“避免沖突的多路訪問 （CSMA/CA”的協(xié)議。它被采用為IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。其基本思想就是：發(fā)送方激發(fā)接收方，使其發(fā)送一短幀，因此在接 收方周圍的站點(diǎn)就會(huì)監(jiān)測(cè)到這個(gè)短幀，從而使得它們?cè)诮邮辗接袛?shù)據(jù)幀到來期間不會(huì)發(fā)送自己的幀。15. 一個(gè)2Mbps的網(wǎng)絡(luò)，線路長(zhǎng)度為1km,傳輸速度為20m/ms分

15、組大小為100字節(jié)，應(yīng)答幀大小可以忽略。 若采用簡(jiǎn)單停-等協(xié)議，問實(shí)際數(shù)據(jù)速率是多少？信道利用率是多少？若采用滑動(dòng)窗口協(xié)議，問最小序號(hào)位有 多大？（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：發(fā)送延遲=8X100*（2 X10 6 ）=0.4（毫秒）。傳播延遲=1000米* 20米/毫秒=50毫秒。1幀發(fā)送完后等待1個(gè)RTT,再發(fā)另1幀，周期長(zhǎng)度=0.4毫秒+50毫秒X 2=100.4毫秒。1個(gè)周期內(nèi)發(fā)送1幀，實(shí)際數(shù)據(jù)速率=8X100位/幀XI幀* 100.4毫秒=7968位/秒。信道利用率=7968位/秒*（2 X10 6 ）位/秒=0.3984%。若采用滑動(dòng)窗口協(xié)議，可連續(xù)發(fā)送的幀的個(gè)數(shù)：周期

16、長(zhǎng)度*分組發(fā)送時(shí)間 =100.4毫秒* 0.4毫秒=251 < 256=2 8。 所以，最小序號(hào)位有8位。16. 在選擇重傳ARC協(xié)、議中，設(shè)編號(hào)用3bit。再設(shè)發(fā)送窗口 W=6而接收窗口 W r =3。試找出一種情況, 使得在此情況下協(xié)議不能正確工作。（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：假定發(fā)送端已發(fā)送完 05號(hào)共6個(gè)數(shù)據(jù)幀。因發(fā)送窗口已滿，發(fā)送暫停。再假定 6個(gè)數(shù)據(jù)幀中的0 號(hào)幀正確到達(dá)接收端，1號(hào)幀丟失，并且隨后的 2、3、4和5號(hào)幀的傳輸都正確，那么接收端在把0號(hào)幀提交給上層協(xié)議模塊之后，因需要等待對(duì)發(fā)送端重傳的1號(hào)幀的接收，必須緩存正確接收的2、3、4和5 號(hào)幀。然而由于

17、 W R =3，接收端沒有足夠容量的緩存空間同時(shí)存儲(chǔ)這 4個(gè)幀，只能把最后到達(dá)的 5號(hào)幀丟 棄。這種情況的發(fā)生，表明在選擇重傳 ARQ協(xié)議中，若編號(hào)用 3bit，發(fā)送窗口 W t =6，接收窗口 W t =3， 協(xié)議不能正確工作。17. 假定A與B結(jié)點(diǎn)之間正在傳送LLC信息幀，所傳送幀的主要參數(shù)按照“地址 .幀名.序號(hào).P/F ”的先后順 序表示，當(dāng)P/F為1時(shí)才寫上P或F,請(qǐng)按正確順序在下列空格內(nèi)填入信息幀的主要參數(shù)。B, 1, 2， 2, PA，1, 2，3A，1, 3, 3A, 1, 4, 3, PA, 1,（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：B, 1, 2, 2 , P因超時(shí)A以

18、P位置1的命令幀形式重傳 2號(hào)信息幀。實(shí)際上，超時(shí)的幀已經(jīng)被B收到了，該重傳幀卻在傳輸過程中丟失了。A, 1, 2, 3 B以命令形式發(fā)送自己的信息幀。此時(shí)A沒有收到B發(fā)送的P位置1的命令幀，所以沒有對(duì)其進(jìn)行應(yīng)答。A, 1, 3, 3 B繼續(xù)以命令形式發(fā)送信息幀。A, 1, 4, 3, P B發(fā)送P位置1的命令幀，同時(shí)發(fā)送自己的 4號(hào)信息幀。A, 1, 3, 5, F A以F位置1的響應(yīng)形式進(jìn)行應(yīng)答，同時(shí)發(fā)送 3號(hào)信息幀。A, 1,B繼續(xù)以命令形式發(fā)送信息幀。因此答案是：A, 1, 3, 5, Fo18. 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議幾乎總是把 CRC放在尾部，而不是放在頭部，為什么 ？（分?jǐn)?shù)：4.00 ）

19、 正確答案：（）解析：CRC是在發(fā)送期間進(jìn)行計(jì)算的。一旦把最后一位數(shù)據(jù)送上外出線路，就立即把CRC編碼附加在輸出流的后面發(fā)出。如果把 CRC放在幀的頭部，那么就要在發(fā)送之前把整個(gè)幀先檢查一遍來計(jì)算CRC這樣每個(gè)字節(jié)都要處理兩遍，第一遍是為了計(jì)算檢驗(yàn)碼，第二遍是為了發(fā)送。把CRC放在尾部就可以把處理時(shí)間減半。19. 一個(gè)12位的海明碼到達(dá)接收方時(shí)的十六進(jìn)制值是0xE4F，那么，原先的值用十六進(jìn)制表示是什么樣子假定傳輸差錯(cuò)不超過1位。（分?jǐn)?shù)：4.00 ） 正確答案：（）解析：13+5+7+9+111+0+0+1+1123+6+7+10+1 仆1+1+0+1+P045+6+7+120+1+0+108

20、0+10+11+121+1+1+1-0第2位的值是不正確的，因此發(fā)送的12位值應(yīng)該是0xA4F,原先的8位數(shù)據(jù)值是10101111,用十六進(jìn)制表 示應(yīng)該：是0xAF。20. 衛(wèi)星信道的數(shù)據(jù)率為 1Mbps取衛(wèi)星信道的單程傳播時(shí)延為0.25秒。每一個(gè)數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)都是 2000bit o在這里，1M=10 6，忽略誤碼率、確認(rèn)幀長(zhǎng)和處理時(shí)間，忽略幀首部長(zhǎng)度對(duì)信道利用率的影響。試計(jì)算下列 情況下的信道利用率：（1） 停止等待協(xié)議。連續(xù)ARC協(xié)議，W t =7。連續(xù)ARC協(xié)議，W t =127連續(xù)ARC協(xié)議，W t =250（分?jǐn)?shù)： 4.00 ） 正確答案： （）解析：1幀的發(fā)送時(shí)間等于 2000*10

21、6秒。U=2000*10 6 *（0.25 X2+200010 6 ）=1/251 ，信道利用率是 1/251。U=2000X7*10 6 *（0.25 X2+200（* 10 6 ）=7/251，信道利用率是 7/251。（3）U=2000X127*10 6 *（0.25 X2+2000*10 6 ）=127/251 ，信道利用率是 127/251 。（4）U=2000X250*10 6 *（0.25 X2+200010 6 ）=250/251 "1,信道利用率約等于1。21. 一個(gè)3000公里長(zhǎng)的T1干線被用來傳送采取后退N幀錯(cuò)誤重傳滑動(dòng)窗口協(xié)議的長(zhǎng)度都是 64字節(jié)的數(shù)據(jù)鏈路幀。

22、如果傳播速度是每公里 6 微秒，那么序列號(hào)應(yīng)該是多少位 ?（分?jǐn)?shù)： 4.00 ） 正確答案： （）解析：為了有效運(yùn)行，序列空間 （實(shí)際上就是發(fā)送窗口大小 ）必須足夠大，以允許發(fā)送方在收到第 1 個(gè)確認(rèn) 應(yīng)答之前可以不斷發(fā)送。6X 3000=18000（微秒 ）傳播時(shí)間是 18000 微秒，即 18毫秒。在T1速率，即8X24X8000=1.536X10 6 bps（不包括每個(gè)物理幀中的 1個(gè)幀位）。發(fā)送64字節(jié)的幀需花時(shí)間：64X8*1.536"333（微秒），即0.333毫秒，約等于0.3毫秒。因此，第一個(gè)幀從開始發(fā)送起， 18.3 毫秒后完全到達(dá)接收方。確認(rèn)應(yīng)答又花了回程 1 8毫秒加上很少的 （可 以忽略 ） 發(fā)送時(shí)間，就可以完全收到。這樣，加在一起的總的時(shí)間是 36.3 毫秒。發(fā)送方應(yīng)該有足夠