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本文格式為Word版,下載可任意編輯——《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第四版)》習(xí)題答案一個(gè)缺點(diǎn)是安全性。每個(gè)碰巧在此房屋內(nèi)的隨機(jī)發(fā)送者都能在網(wǎng)絡(luò)上監(jiān)聽。另一個(gè)缺點(diǎn)是可靠性。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)造成大量錯(cuò)誤。第三個(gè)潛在的問(wèn)題是電池壽命,由于多數(shù)無(wú)線設(shè)備傾向于可移動(dòng)性。1-31Listtwoadvantagesandtwodisadvantagesofhavinginternationalstandardsfornetworkprotocols.

請(qǐng)列舉出網(wǎng)絡(luò)協(xié)議國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)1:假使每個(gè)人都使用標(biāo)準(zhǔn),那么每個(gè)人都可以與其他任何人交流;優(yōu)點(diǎn)2:廣泛使用標(biāo)準(zhǔn)將導(dǎo)致規(guī)模經(jīng)濟(jì),譬如生產(chǎn)大規(guī)模集成電路芯片。缺點(diǎn)1:為了取得標(biāo)準(zhǔn)化所需要的政治妥協(xié)經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致差的標(biāo)準(zhǔn);缺點(diǎn)2:一旦標(biāo)準(zhǔn)被廣泛采用了,要對(duì)它再做改變就會(huì)十分困難,即使發(fā)現(xiàn)了新的更好的技術(shù)或方法,也難以替換。

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第2章物理層

2-2Anoiseless4-kHzchannelissampledevery1msec.Whatisthemaximumdatarate?一條無(wú)噪聲4kHz信道依照每1ms一次進(jìn)行采樣,請(qǐng)問(wèn)最大數(shù)據(jù)傳輸率是多少?

答:無(wú)噪聲信道最大數(shù)據(jù)傳輸率公式:最大數(shù)據(jù)傳輸率=2Hlog2Vb/s。因此最大數(shù)據(jù)傳輸率決定于每次采樣所產(chǎn)生的比特?cái)?shù),假使每次采樣產(chǎn)生16bits,那么數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)128kbps;假使每次采樣產(chǎn)生1024bits,那么可達(dá)8.2Mbps。注意這是對(duì)無(wú)噪聲信道而言的,實(shí)際信道總是有噪聲的,其最大數(shù)據(jù)傳輸率由香農(nóng)定律給出。

2-3Televisionchannelsare6MHzwide.Howmanybits/seccanbesentiffour-leveldigitalsignalsareused?Assumeanoiselesschannel.

電視頻道的帶寬是6MHz。假使使用4級(jí)數(shù)字信號(hào),則每秒鐘可以發(fā)送多少位?假設(shè)電視頻道為無(wú)噪聲信道。

答:采樣頻率12MHz,每次采樣2bit,總的數(shù)據(jù)率為24Mbps。

2-4Ifabinarysignalissentovera3-kHzchannelwhosesignal-to-noiseratiois20dB,whatisthemaximumachievabledatarate?

假使在一條3kHz信道上發(fā)送一個(gè)二進(jìn)制信號(hào),該信道的信噪比為20dB,則最大可達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率為多少?

答:信噪比為20dB即S/N=?100.由于log2101≈6.658,由香農(nóng)定理,該信道的信道容量為3log2(1?+100)?=19.98kbps。

又根據(jù)乃奎斯特定理,發(fā)送二進(jìn)制信號(hào)的3kHz信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為2*3log22=6?kbps。

所以可以取得的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6kbps。

2-5Whatsignal-to-noiseratioisneededtoputaT1carrierona50-kHzline?在50kHz的線路上使用T1線路需要多大的信噪比?答:為發(fā)送T1信號(hào),我們需要

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所以,在50kHz線路上使用T1載波需要93dB的信噪比。

2-7Howmuchbandwidthistherein0.1micronofspectrumatawavelengthof1micron?在1μm波長(zhǎng)上,在0.1μm的頻段中有多少帶寬?答:

因此,在0.1的頻段中可以有30THz。

2-8Itisdesiredtosendasequenceofcomputerscreenimagesoveranopticalfiber.Thescreenis480x640pixels,eachpixelbeing24bits.Thereare60screenimagespersecond.Howmuchbandwidthisneeded,andhowmanymicronsofwavelengthareneededforthisbandat1.30microns?

現(xiàn)需要在一條光纖發(fā)送一系列計(jì)算機(jī)屏幕圖像,屏幕的分辯率為480×640像素,每個(gè)像素為24位。每秒鐘有60幅屏幕圖像。請(qǐng)問(wèn),需要多少帶寬?在1.30μm波長(zhǎng)上,這段帶寬需要多少μm的波長(zhǎng)?

答:數(shù)據(jù)速率為480×?640×24×?60bps,即442Mbps。

需要442Mbps的帶寬,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是

。

2-18Asimpletelephonesystemconsistsoftwoendofficesandasingletollofficetowhicheachendofficeisconnectedbya1-MHzfull-duplextrunk.Theaveragetelephoneisusedtomakefourcallsper8-hourworkday.Themeancalldurationis6min.Tenpercentofthecallsarelong-distance(i.e.,pass

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throughthetolloffice).Whatisthemaximumnumberoftelephonesanendofficecansupport?(Assume4kHzpercircuit.)

一個(gè)簡(jiǎn)單的電話系統(tǒng)包括兩個(gè)端局和一個(gè)長(zhǎng)途局,每個(gè)端局通過(guò)一條1MHz全雙工干線連接到長(zhǎng)途局。在每8小時(shí)的工作日中,平均每部電話有4次呼叫,每次呼叫平均6分鐘,10%的呼叫是長(zhǎng)途(即通過(guò)長(zhǎng)途局)。請(qǐng)問(wèn)一個(gè)端局能夠支持最多多少部電話?(假設(shè)每條線路為4kHz)答:每部電話每小時(shí)做0.5次通話,每次通話6分鐘。因此一部電話每小時(shí)占用一條電路3分鐘,60/3=20,即20部電話可共享一條線路。由于只有10%的呼叫是長(zhǎng)途,所以200部電話占用一條完全時(shí)間的長(zhǎng)途線路。局間干線復(fù)用了1000000/4000=250條線路,每條線路支持200部電話,因此,一個(gè)端局可以支持的電話部數(shù)為200*250=50000。

2-22AmodemconstellationdiagramsimilartoFig.2-25hasdatapointsatthefollowingcoordinates:(1,1),(1,-1),(-1,1),and(-1,-1).Howmanybpscanamodemwiththeseparametersachieveat1200baud?

一個(gè)類似于圖2.25的調(diào)制解調(diào)器星座圖有以下幾個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(1,1)、(1,-1)、(-1,1)、(-1,-1)。請(qǐng)問(wèn)一個(gè)具備這些參數(shù)的調(diào)制解調(diào)器在1200波特上可以達(dá)到多少bps?

每個(gè)波特有4個(gè)合法值,因此比特率是波特率的兩倍。對(duì)應(yīng)于1200波特,數(shù)據(jù)速率是2400bps。2-28Tensignals,eachrequiring4000Hz,aremultiplexedontoasinglechannelusingFDM.How

muchminimumbandwidthisrequiredforthemultiplexedchannel?Assumethattheguardbandsare400Hzwide.

有10個(gè)信號(hào),每個(gè)都要求4000Hz,現(xiàn)在用FDM將它們復(fù)用在一條信道上。對(duì)于被復(fù)用的信道,最小要求多少帶寬?假設(shè)防護(hù)頻段為400Hz寬。

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有10個(gè)4000Hz信號(hào)。我們需要9個(gè)防護(hù)頻段來(lái)避免干擾。最小帶寬需求是4000×10+400×9=43,600Hz.

2-29WhyhasthePCMsamplingtimebeensetat125μsec?

答:125的采樣時(shí)間對(duì)應(yīng)于每秒8000次采樣。一個(gè)典型的電話通道為4kHz。根據(jù)奈奎斯特定理,為獲取一個(gè)4kHz的通道中的全部信息需要每秒8000次的采樣頻率。(實(shí)際上額定帶寬稍有些少,截止點(diǎn)并不明了)

2-30WhatisthepercentoverheadonaT1carrier;thatis,whatpercentofthe1.544Mbpsarenotdeliveredtotheenduser?

每一幀中,端點(diǎn)用戶使用193位中的168(7*24)位,開銷占25(=193-168)位,因此開銷比例等于25/193=13%。

2-33Whatisthedifference,ifany,betweenthedemodulatorpartofamodemandthecoderpartofacodec?(Afterall,bothconvertanalogsignalstodigitalones.)

答:有。編碼器接受任意的模擬信號(hào),并從它產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。而解調(diào)器僅僅接受調(diào)制了的正弦(或余弦)波,產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。

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2-34Asignalistransmitteddigitallyovera4-kHznoiselesschannelwithonesampleevery125μsec.Howmanybitspersecondareactuallysentforeachoftheseencodingmethods?

(a)CCITT2.048Mbpsstandard.(b)DPCMwitha4-bitrelativesignalvalue.(c)Deltamodulation.

答:a.CCITT2.048Mbps標(biāo)準(zhǔn)用32個(gè)8位數(shù)據(jù)樣本組成一個(gè)125的基本幀,30個(gè)信道用于傳信息,2個(gè)信道用于傳控制信號(hào)。在每一個(gè)4kHz信道上發(fā)送的數(shù)據(jù)率就是8*8000=64kbps。

b.差分脈碼調(diào)制(DPCM)是一種壓縮傳輸信息量的方法,它發(fā)送的不是每一次抽樣的二進(jìn)制編碼值,而是兩次抽樣的差值的二進(jìn)制編碼?,F(xiàn)在相對(duì)差值是4位,所以對(duì)應(yīng)每個(gè)4kHz信道實(shí)際發(fā)送的比特速率為4*8000=32bps。

c.增量調(diào)制的基本思想是:當(dāng)抽樣時(shí)間間隔st很短時(shí),模擬數(shù)據(jù)在兩次抽樣之間的變化很小,可以選擇一個(gè)適合的量化值?作為階距。把兩次抽樣的區(qū)別近似為不是增加一個(gè)?就是減少一個(gè)?。這樣只需用1bit二進(jìn)制信息就可以表示一次抽樣結(jié)果,而不會(huì)引入很大誤差。因此,此時(shí)對(duì)應(yīng)每個(gè)4kHz信道實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)速率為1*8000=8kHz。

2-39Whatistheessentialdifferencebetweenmessageswitchingandpacketswitching?

信息交換發(fā)送到數(shù)據(jù)單元可以是任意長(zhǎng)度。分組交換有最大報(bào)文大小限制,任何大于限制的信息將被拆分成多個(gè)報(bào)文。

2-41Threepacket-switchingnetworkseachcontainnnodes.Thefirstnetworkhasastartopologywith

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acentralswitch,thesecondisa(bidirectional)ring,andthethirdisfullyinterconnected,withawirefromeverynodetoeveryothernode.Whatarethebest-,average-,and-worstcasetransmissionpathsinhops?

三個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò)每個(gè)包含n個(gè)節(jié)點(diǎn)。第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),有一個(gè)中心交換機(jī);其次個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)雙向環(huán);第三個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)全連接結(jié)構(gòu),從任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他的節(jié)點(diǎn)都有一條線路。請(qǐng)問(wèn)從傳輸路徑的跳數(shù)來(lái)看,哪個(gè)最好?其次?最差?答:Thethreenetworkshavethefollowingproperties:星型:最好為2,最差為2,平均為2;環(huán)型:最好為1,最差為n/2,平均為n/4假使考慮n為奇偶數(shù),

則n為奇數(shù)時(shí),最壞為(n-1)/2,平均為(n+1)/4n為偶數(shù)時(shí),最壞為n/2,平均為n2/4(n?1)?全連接:最好為1,最差為1,平均為1。

2-42Comparethedelayinsendinganx-bitmessageoverak-hoppathinacircuit-switchednetworkandina(lightlyloaded)packet-switchednetwork.Thecircuitsetuptimeisssec,thepropagationdelayisdsecperhop,thepacketsizeispbits,andthedatarateisbbps.Underwhatconditionsdoesthepacketnetworkhavealowerdelay?

請(qǐng)比較一下在一個(gè)電路交換網(wǎng)絡(luò)中和在一個(gè)負(fù)載較輕的分組交換網(wǎng)絡(luò)中,沿著k跳到路徑發(fā)送x位消息的延遲狀況。電路建立的時(shí)間為s秒,每一跳的傳播延遲為d秒,分組的大小為p位,數(shù)據(jù)傳輸率為bbps。在什么條件下分組網(wǎng)絡(luò)的延遲比較短?

對(duì)于電路交換,t=s時(shí)電路建立起來(lái);t?=s+??x/d?時(shí)報(bào)文的最終一位發(fā)送完畢;t?=?s+??x/b+kd時(shí)報(bào)文到達(dá)目的地。而對(duì)于分組交換,最終一位在t=x/b?時(shí)發(fā)送完畢。為到達(dá)最終目的地,最終一個(gè)分組必需被中間的路由器重發(fā)k?1次,每次重發(fā)花時(shí)間p/b,所以總的延遲為

為了使分組交換比電路交換快,必需:

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所以:

2-43Supposethatxbitsofuserdataaretobetransmittedoverak-hoppathinapacket-switched

networkasaseriesofpackets,eachcontainingpdatabitsandhheaderbits,withxp+h.Thebitrateofthelinesisbbpsandthepropagationdelayisnegligible.Whatvalueofpminimizesthetotaldelay?假定x位用戶數(shù)據(jù)將以一系列分組的形式,在一個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò)中沿著一條共有k跳到路徑向前傳輸,每個(gè)分組包含p位數(shù)據(jù)和h位的頭,這里x>>p+h。線路的傳輸率為bbps,傳播延遲忽略不計(jì)。請(qǐng)問(wèn)什么樣的p值使總延遲最???

答:所需要的分組總數(shù)是x/p,因此總的數(shù)據(jù)加上頭信息交通量為(p+h)x/p位。

源端發(fā)送這些位需要時(shí)間為(p+h?)x???/pb;中間的路由器重傳最終一個(gè)分組所花的總時(shí)間為(k-1)(p?+h?)/b

因此我們得到的總的延遲為

對(duì)該函數(shù)求p的導(dǎo)數(shù),得到

得到

由于?p>0,所以

時(shí)能使總的延遲最小。

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2-44Inatypicalmobilephonesystemwithhexagonalcells,itisforbiddentoreuseafrequencybandinanadjacentcell.If840frequenciesareavailable,howmanycanbeusedinagivencell?

在一個(gè)典型的移動(dòng)電話系統(tǒng)中,蜂窩單元為六角形,在相鄰的單元內(nèi)阻止重新使用頻段。假使總共有840個(gè)頻率可以使用的話,則任何一個(gè)給定的單元內(nèi)可以使用多少個(gè)頻率?

每個(gè)單元有6個(gè)鄰居。假使中間的單元使用頻段組合A,它的六個(gè)鄰居可以分別使用的頻段組合B,C,B,C,B,C。換句話說(shuō),只需要3個(gè)單一的單元。因此,每個(gè)單元可以使用280個(gè)頻率。

2-50SupposethatA,B,andCaresimultaneouslytransmitting0bits,usingaCDMAsystemwiththechipsequencesofFig.2-45(b).Whatistheresultingchipsequence?

FIG2-45(b)

結(jié)果是通過(guò)對(duì)A、B、C求反再將這三個(gè)碼片序列相加得到的。結(jié)果是(+3+1+1?1?3?1?1+1).

2-53ACDMAreceivergetsthefollowingchips:(-1+1-3+1-1-3+1+1).AssumingthechipsequencesdefinedinFig.2-45(b),whichstationstransmitted,andwhichbitsdideachonesend?一個(gè)CDMA接收器得到了下面的時(shí)間片(-1+1-3+1-1-3+1+1)。假設(shè)時(shí)間片序列如圖2.45b中所定義,請(qǐng)問(wèn)那些移動(dòng)站傳輸了數(shù)據(jù)?每個(gè)站發(fā)送了什么位?

Justcomputethefournormalizedinnerproducts:此處答案中的~疑為-號(hào)之誤?(?1+1?3+1?1?3+1+1)d(?1?1?1+1+1?1+1+1)/8=1

(?1+1?3+1?1?3+1+1)d(?1?1+1?1+1+1+1?1)/8=?1(?1+1?3+1?1?3+1+1)d(?1+1?1+1+1+1?1?1)/8=0

(?1+1?3+1?1?3+1+1)d(?1+1?1?1?1?1+1?1)/8=1結(jié)果是A和D發(fā)送了1位,B發(fā)送了0位,C沒(méi)有發(fā)送。

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第3章數(shù)據(jù)鏈路層

3-1Anupper-layerpacketissplitinto10frames,eachofwhichhasan80percentchanceofarrivingundamaged.Ifnoerrorcontrolisdonebythedatalinkprotocol,howmanytimesmustthemessagebesentonaveragetogettheentirethingthrough?

一個(gè)上層的分組被切分成10幀,每一幀有80%的機(jī)遇可以無(wú)損地到達(dá)。假使數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議沒(méi)有提供錯(cuò)誤控制的話,請(qǐng)問(wèn),該報(bào)文平均需要發(fā)送多少次才能完整地到達(dá)接收方?

答:由于每一幀有0.8的概率正確到達(dá),整個(gè)信息正確到達(dá)的概率為?p=0.810=0.107。為使信息完整的到達(dá)接收方,發(fā)送一次成功的概率是p,二次成功的概率是(1-p)p,三次成功的概率為(1-p?)2p,i次成功的概率為(1-p)i-1?p,因此平均的發(fā)送次數(shù)等于:

3-2Thefollowingcharacterencodingisusedinadatalinkprotocol:A:01000111;B:11100011;FLAG:01111110;ESC:11100000Showthebitsequencetransmitted(inbinary)forthefour-characterframe:ABESCFLAGwheneachofthefollowingframingmethodsareused:

(a)Charactercount.(b)Flagbyteswithbytestuffing.(c)Startingandendingflagbytes,withbitstuffing.

結(jié)果是

(a)0000010001000111111000111110000001111110

(b)0111111001000111111000111110000011100000111000000111111001111110

(c)011111100100011111010001111100000001111101001111110

3-5Abitstring,0111101111101111110,needstobetransmittedatthedatalinklayer.Whatisthestringactuallytransmittedafterbitstuffing?

位串0111101111101111110需要在數(shù)據(jù)鏈路層上被發(fā)送,請(qǐng)問(wèn),經(jīng)過(guò)位填充之后實(shí)際被發(fā)送出去的是什么?

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理這個(gè)問(wèn)題就像是在馬已經(jīng)逃逸之后再鎖上牲口棚。

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第5章網(wǎng)絡(luò)層

5-1Givetwoexamplecomputerapplicationsforwhichconnection-orientedserviceisappropriate.Nowgivetwoexamplesforwhichconnectionlessserviceisbest.

答:文件傳送、遠(yuǎn)程登錄和視頻點(diǎn)播需要面向連接的服務(wù)。另一方面,信用卡驗(yàn)證和其他銷售點(diǎn)終端、電子資金轉(zhuǎn)移,及大量形式遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)生來(lái)具有無(wú)連接性質(zhì),在一個(gè)方向上傳送查詢,在另一個(gè)方向上返回應(yīng)答。

5-2Arethereanycircumstanceswhenconnection-orientedservicewill(oratleastshould)deliverpacketsoutoforder?Explain.

答:有。中斷信號(hào)應(yīng)當(dāng)跳過(guò)在它前面的數(shù)據(jù),進(jìn)行不遵從順序的投遞。典型的例子是當(dāng)一個(gè)終端用戶鍵入退出(或kill)健時(shí)。由退出信號(hào)產(chǎn)生的分組應(yīng)當(dāng)馬上發(fā)送,并且應(yīng)當(dāng)跳過(guò)當(dāng)前隊(duì)列中排在前面等待程序處理的任何數(shù)據(jù)(即已經(jīng)鍵入但尚未被程序讀取的數(shù)據(jù))。

5-3Datagramsubnetsrouteeachpacketasaseparateunit,independentofallothers.Virtual-circuitsubnetsdonothavetodothis,sinceeachdatapacketfollowsapredeterminedroute.Doesthis

observationmeanthatvirtual-circuitsubnetsdonotneedthecapabilitytorouteisolatedpacketsfromanarbitrarysourcetoanarbitrarydestination?Explainyouranswer.

答:不對(duì)。為了從任意源到任意目的地,為連接建立的分組選擇路由,虛電路網(wǎng)絡(luò)確定需要這一能力。

5-5Considerthefollowingdesignproblemconcerningimplementationofvirtual-circuitservice.Ifvirtualcircuitsareusedinternaltothesubnet,eachdatapacketmusthavea3-byteheaderandeachroutermusttieup8bytesofstorageforcircuitidentification.Ifdatagramsareusedinternally,15-byteheadersareneededbutnoroutertablespaceisrequired.Transmissioncapacitycosts1centper106bytes,perhop.Veryfastroutermemorycanbepurchasedfor1centperbyteandisdepreciatedovertwoyears,assuminga40-hourbusinessweek.Thestatisticallyaveragesessionrunsfor1000sec,inwhichtime200packetsaretransmitted.Themeanpacketrequiresfourhops.Whichimplementationischeaper,andbyhowmuch?

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答:虛電路實(shí)現(xiàn)需要在1000秒內(nèi)固定分派5*8=40字節(jié)的存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)現(xiàn)需要比虛電路實(shí)現(xiàn)多傳送的頭信息的容量等于(15-3)?×4×200=9600字節(jié)-跳段?,F(xiàn)在的問(wèn)題就變成了40000字節(jié)-秒的存儲(chǔ)器對(duì)比9600字節(jié)-跳段的電路容量。假使存儲(chǔ)器的使用期為兩年,即

3600×8×5×52×2=?1.7×107秒,一個(gè)字節(jié)-秒的代價(jià)為1/(1.5×107)??=6.7×10-8分,那么40000字節(jié)-秒的代價(jià)為2.7毫分。另一方面,1個(gè)字節(jié)-跳段代價(jià)是10-6分,9600個(gè)字節(jié)-跳段的代價(jià)為10-6×?9600=9.6×10-3分,即9.6毫分,即在這1000秒內(nèi)的時(shí)間內(nèi)低廉大約6.9毫分。

5-6Assumingthatallroutersandhostsareworkingproperlyandthatallsoftwareinbothisfreeofallerrors,isthereanychance,howeversmall,thatapacketwillbedeliveredtothewrongdestination?

答:有可能。大的突發(fā)噪聲可能破壞分組。使用k位的檢驗(yàn)和,過(guò)錯(cuò)依舊有2?k的概率被漏檢。假使分組的目的地段或虛電路號(hào)碼被改變,分組將會(huì)被投遞到錯(cuò)誤的目的地,并可能被接收為正確的分組。換句話說(shuō),偶然的突發(fā)噪聲可能把送往一個(gè)目的地的完全合法的分組改變成送往另一個(gè)目的地的也是完全合法的分組。

5-7ConsiderthenetworkofFig.5-7,butignoretheweightsonthelines.Supposethatitusesfloodingastheroutingalgorithm.IfapacketsentbyAtoDhasamaximumhopcountof3,listalltheroutesitwilltake.Alsotellhowmanyhopsworthofbandwidthitconsumes.

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路徑將依次為下面的路由:ABCD,ABCF,ABEF,ABEG,AGHD,AGHF,AGEB,和AGEF.用到的跳數(shù)是24。

5-9ConsiderthesubnetofFig.5-13(a).Distancevectorroutingisused,andthefollowingvectorshav

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