计算机网络原理第1-4章习题课
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A．80 ms B．80.08 ms C．80.16 ms D．80.24 ms
青岛大学信息工程学院网络工程系
【解答】C。考察存储转发机制。 由题设可知，分组携带的数据长度为980B，文件长度为980000B，需拆 分为1000个分组，加上头部后，每个分组大小为1000B，总共需要传 送的数据量大小为1MB。由于所有链路的数据传输速度相同，因此文 件传输经过最短路径时所需时间最少，最短路径经过2个分组交换机。 当t = 1M×8/100Mbps = 80ms时，H1发送完最后一个bit； 由于传输延时，当H1发完所有数据后，还有两个分组未到达目的地，其 中最后一个分组，需经过2个分组交换机的转发，在两次转发完成后， 所有分组均到达目的主机。每次转发的时间为 t0 = 1K×8/100Mbps = 0.08ms。 所以，在不考虑分组拆装时间和等待延时的情况下，当t = 80ms + 2t0 = 80.16ms时，H2接收完文件，即所需的时间至少为80.16ms。答案为 C。
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3-06. 信道速率为4kb/s，采用停止等待协议。传播时延tp=20ms。 确认帧长度和处理时间均可忽略。帧首部的开销也可忽略。 问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%？ 解析：在帧长度和处理时间均可忽略不计的情况下，信道的利 用率与发送时间和传播时间有关，均等于t发送时间/(t发送时间+2 t 传播时间) 当发送时间等于传播时延的2倍时，信道的利用率是50%，即 发送一帧的时间=20ms×2=40ms 信道速率是每秒4kb/s，设帧长为l，则l/(40×10-3)=4000b/s 所以l=160bit
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答：接收到的码片序列M=-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1 , 根据如 下公式， 1 m
ST
S T m
i 1 i
i
0
分别计算各站码片序列与接收码片序列的规格化内积，结 果为0表明没有数据发送；结果为1表明发送的是1；结果 为-1表明发送的是0。 A*M=1/8(1-1+3+1-1+3+1+1)=1,所以,A发送了1,
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解答：分组交换和电路交换的传播时延都为d×k. 对于电路交换总时延=连接时间+发送时延+传播时延 =s+x/b+d×k 对于分组交换，设共有n个分组，由于分组采用存储转发 技术，一个站点的发送时延为t=p/b,数据在信道中经过k-1 个t时间的流动后，从第k个t开始，每个t时间段间将有一 个分组到达目的站，从而发送n个分组的时延为：(k-1) ×p/b+n×p/b,则分组交换的总时延为：(k1)×p/b+n×p/b+d×k. n≈x/p/ (k-1)×p/b+x/p×p/b+d×k＜s+x/b+d×k ＝＞ (k-1)×p/b＜s
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香农公式给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传 输带宽（以赫兹为单位）和一定的信噪比，信息传输 速率的上限就确定了。这个极限是不能够突破的。要 想提高信息的传输速率，或者必须设法提高传输线路 的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外 没有其他任何办法。至少到现在为止，还没有听说有 谁能够突破香农公式给出的信息传输速率的极限。 香农公式告诉我们，若要得到无限大的信息传输速率， 只有两个办法：要么使用无限大的传输带宽（这显然 不可能），要么使信号的信噪比为无限大，即采用没 有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率（当然这 些也都是不可能的）。
传播时延=1000×103m/2×108m/s=5×10-3s=5ms
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第二章 习题课 答：奈氏准则指出了：码元传输的速率是受限的，不能任 意提高，否则在接收端就无法正确判定码元是1还是0 （因为有码元之间的相互干扰）。奈氏准则是在理想条 件下推导出的。在实际条件下，最高码元传输速率要比 理想条件下得出的数值还要小些。电信技术人员的任务 就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将 比特转换为较为合适的传输信号。需要注意的是，奈氏 准则并没有对信息传输速率（b/s）给出限制。要提高信 息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个 比特的信息。这就需要有很好的编码技术。
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1-13. 面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？
面向连接服务具有建立、数据传输和连接释放这 三个阶段。在传送数据时是按序传送的。面向 连接服务比较适合于在一定期间内要向同一目 的地发送许多报文的情况。 对于面向无连接服务，两个实体之间的通信不需 要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源 不需要实现进行预定保留。无连接服务的优点 是灵活方便和比较迅速，但无连接服务不能防 止报文的丢失、重复或失序。无连接服务的特 点不需要接收端做任何响应，因而是一种不可 靠的服务。
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34．(2010年）在下图所示的采用“存储-转发” 方式分组的交换网络中，所有链路的数据传输 速率为100 Mbps，分组大小为1000 B，其中 头部大小为20 B。若主机H1向主机H2发送一 个大小为980000B的文件，则在不考虑分组拆 装时间和等待延迟的情况下，从H1发送到H2 接收完为止，需要的时间至少是（相邻单位间 的进制关系可近似的看做1000）______。
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比特和波特是两个不同的概念。波特是码元传输的速率单位， 它说明每秒传多少个码元。比特是信息量的单位。但是， 信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特” 在数量上却有一定的关系。若1个码元只携带1bit的信息量， 则“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数值上是相 等的。
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2-06．用香农公式计算一下，假定信道带宽为3100Hz,最大信息传输速 率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%，问信噪比S/N 应增大到多少倍？如果刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到 10倍，问最大信息速率能否在增加20%？ 香农公式: C=Wlog2（1+S/N）b/s 其中：C：信道的极限信息传输速率 W：信道带宽 S：信道内所传信号的平均功率 N：信道内部的高斯噪声功率 问题1、依题意，W=3100Hz,C=35kb/s，求得S/N≈211.3-1≈211.3 若使C增加60%= 56kb/s，则求得：S/N≈218-1≈218 218/211.3≈100 问题2、C= Wlog2（1+10*218）b/s= W (log210+18)= W (3.32+18)=W*21.32=66092 b/s 则求得：C在增加了60%的基础上又增加了：(66092-56000)/ 56000≈18%，所以，不能增加20%。
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1-06．试将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较。讨论其异同点。
（1）OSI和TCP/IP的相同点是：都是基于独立的协议栈的概念；二者均 采用层次结构，而且都是按功能分层，层功能大体相似。 （2）OSI和TCP/IP的不同点： ①OSI分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会 话层、表示层和应用层；而TCP/IP具体分五层： 应用层、运输层、网 络层、网络接口层和物理层。 ②OSI层次间存在严格的调用关系，两个（N）层实体的通信必须通过下一 层（N-1）层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使 用更低层次所提供的服务（这种层次关系常被称为“等级”关系），因 而减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。 ③OSI只考虑用一种标准的公用数据网。TCP/IP一开始就考虑到多种异构 网的互连问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部分。 ④TCP/IP一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而OSI在开始时只 强调面向连接这一种服务。 ⑤TCP/IP较早就有了较好的网络管理功能。
计算机网络
第 1 章 习题课
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1-03．试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
（1）电路交换 它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。 但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不 同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息 量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。 （2）报文交换 报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用 户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间 互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发， 网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对 实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性 要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。 （3）分组交换 分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的 传输时延小，交互性好。
同理,B*M=1/8(1-1-3-1-1-3+1-1)=-1,C*M=1/8(1+1+3+1-1-31-1)=0, D*M=1/8(1+1+3-1+1+3+1-1)=1, 所以B、D发送了0、1，C未发送数据。
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第三章 习题课 3-02.数据链路层中的链路控制包括哪些功能？ 数据链路层中的链路控制的主要功能有： （1）链路管理，即数据链路的建立、维持和释放。 （2）帧定界，数据以帧为单位传送，收方应当能从收到的比 特流中准确地区分出一帧的开始和结束的地方。 （3）流量控制，基于反馈机制来实现，解决节点之间的流量 问题。 （4）差错控制，使接收端能够发现传输错误，并能纠正传输 错误。 （5）透明传输， （6）寻址。
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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)，从源点到终点共经过k段链路，每段 链路的传播时延为d(s)，数据率为b(b/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),且各接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？
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2-17.共有4个站进行码分多址CDMA通信，4个站的码片序 列为：A:(-1-1-1+1+1-1+1+1) B:(-1-1+1-1+1+1+1-1) C:(-1+1-1+1+1+1-1-1) D:(-1+1-1-1-1-1+1-1) 现收到这样的码片序列:( -1+1-3+1-1-3+1+1)。问哪个站发 送数据了？发送数据的站发送的是1还是0? 解析：此题考查的是对CDMA通信原理的掌握，如何从接 收到的码片序列推算发送站是否发送及发送的数据内容。 1 m 这就需要根据公式 S T SiTi 0 m i 1 分别计算各站码片序列与接收站 码片序列的规格化内积，结果为0说明该站没有数据发送； 结果为1说明该站发送的是1；结果为-1则说明该站发送 的是0。
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3-11．在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit，而 发送窗口WT=6，而接收窗口WR=3。试找出一种 情况，使得在此情况下协议不能正确工作。 [解析]对于连续的ARQ，发送窗口和接收窗口需要 满足的条件是WT+WR≤2n 。而题中 WT+WR=6+3=9＞23，所以无法正常工作。 [解答]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。当0号确认 帧丢失，接收端收到0号帧，则无法判断是新帧还 是重传帧。
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1-20．收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体 上的传输速率为2×108m/s。试计算以下两种情况下 的发送时延和传播时延： （1）数据长度为107bit,数据传送速率为100kb/s; （2）数据长度为103bit,数据传送速率为1Gb/s。 解答： （1）发送时延=107/100000=100s 传播时延=1000×103m/2×108m/s=5×10-3s=5ms (2) 发送时延=103/109=10-6s=1us
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【解答】C。考察存储转发机制。 由题设可知，分组携带的数据长度为980B，文件长度为980000B，需拆 分为1000个分组，加上头部后，每个分组大小为1000B，总共需要传 送的数据量大小为1MB。由于所有链路的数据传输速度相同，因此文 件传输经过最短路径时所需时间最少，最短路径经过2个分组交换机。 当t = 1M×8/100Mbps = 80ms时，H1发送完最后一个bit； 由于传输延时，当H1发完所有数据后，还有两个分组未到达目的地，其 中最后一个分组，需经过2个分组交换机的转发，在两次转发完成后， 所有分组均到达目的主机。每次转发的时间为 t0 = 1K×8/100Mbps = 0.08ms。 所以，在不考虑分组拆装时间和等待延时的情况下，当t = 80ms + 2t0 = 80.16ms时，H2接收完文件，即所需的时间至少为80.16ms。答案为 C。
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3-06. 信道速率为4kb/s，采用停止等待协议。传播时延tp=20ms。 确认帧长度和处理时间均可忽略。帧首部的开销也可忽略。 问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%？ 解析：在帧长度和处理时间均可忽略不计的情况下，信道的利 用率与发送时间和传播时间有关，均等于t发送时间/(t发送时间+2 t 传播时间) 当发送时间等于传播时延的2倍时，信道的利用率是50%，即 发送一帧的时间=20ms×2=40ms 信道速率是每秒4kb/s，设帧长为l，则l/(40×10-3)=4000b/s 所以l=160bit
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答：接收到的码片序列M=-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1 , 根据如 下公式， 1 m
ST
S T m
i 1 i
i
0
分别计算各站码片序列与接收码片序列的规格化内积，结 果为0表明没有数据发送；结果为1表明发送的是1；结果 为-1表明发送的是0。 A*M=1/8(1-1+3+1-1+3+1+1)=1,所以,A发送了1,
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解答：分组交换和电路交换的传播时延都为d×k. 对于电路交换总时延=连接时间+发送时延+传播时延 =s+x/b+d×k 对于分组交换，设共有n个分组，由于分组采用存储转发 技术，一个站点的发送时延为t=p/b,数据在信道中经过k-1 个t时间的流动后，从第k个t开始，每个t时间段间将有一 个分组到达目的站，从而发送n个分组的时延为：(k-1) ×p/b+n×p/b,则分组交换的总时延为：(k1)×p/b+n×p/b+d×k. n≈x/p/ (k-1)×p/b+x/p×p/b+d×k＜s+x/b+d×k ＝＞ (k-1)×p/b＜s
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香农公式给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传 输带宽（以赫兹为单位）和一定的信噪比，信息传输 速率的上限就确定了。这个极限是不能够突破的。要 想提高信息的传输速率，或者必须设法提高传输线路 的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外 没有其他任何办法。至少到现在为止，还没有听说有 谁能够突破香农公式给出的信息传输速率的极限。 香农公式告诉我们，若要得到无限大的信息传输速率， 只有两个办法：要么使用无限大的传输带宽（这显然 不可能），要么使信号的信噪比为无限大，即采用没 有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率（当然这 些也都是不可能的）。
传播时延=1000×103m/2×108m/s=5×10-3s=5ms
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第二章 习题课 答：奈氏准则指出了：码元传输的速率是受限的，不能任 意提高，否则在接收端就无法正确判定码元是1还是0 （因为有码元之间的相互干扰）。奈氏准则是在理想条 件下推导出的。在实际条件下，最高码元传输速率要比 理想条件下得出的数值还要小些。电信技术人员的任务 就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将 比特转换为较为合适的传输信号。需要注意的是，奈氏 准则并没有对信息传输速率（b/s）给出限制。要提高信 息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个 比特的信息。这就需要有很好的编码技术。
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1-13. 面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？
面向连接服务具有建立、数据传输和连接释放这 三个阶段。在传送数据时是按序传送的。面向 连接服务比较适合于在一定期间内要向同一目 的地发送许多报文的情况。 对于面向无连接服务，两个实体之间的通信不需 要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源 不需要实现进行预定保留。无连接服务的优点 是灵活方便和比较迅速，但无连接服务不能防 止报文的丢失、重复或失序。无连接服务的特 点不需要接收端做任何响应，因而是一种不可 靠的服务。
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34．(2010年）在下图所示的采用“存储-转发” 方式分组的交换网络中，所有链路的数据传输 速率为100 Mbps，分组大小为1000 B，其中 头部大小为20 B。若主机H1向主机H2发送一 个大小为980000B的文件，则在不考虑分组拆 装时间和等待延迟的情况下，从H1发送到H2 接收完为止，需要的时间至少是（相邻单位间 的进制关系可近似的看做1000）______。
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比特和波特是两个不同的概念。波特是码元传输的速率单位， 它说明每秒传多少个码元。比特是信息量的单位。但是， 信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特” 在数量上却有一定的关系。若1个码元只携带1bit的信息量， 则“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数值上是相 等的。
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2-06．用香农公式计算一下，假定信道带宽为3100Hz,最大信息传输速 率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%，问信噪比S/N 应增大到多少倍？如果刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到 10倍，问最大信息速率能否在增加20%？ 香农公式: C=Wlog2（1+S/N）b/s 其中：C：信道的极限信息传输速率 W：信道带宽 S：信道内所传信号的平均功率 N：信道内部的高斯噪声功率 问题1、依题意，W=3100Hz,C=35kb/s，求得S/N≈211.3-1≈211.3 若使C增加60%= 56kb/s，则求得：S/N≈218-1≈218 218/211.3≈100 问题2、C= Wlog2（1+10*218）b/s= W (log210+18)= W (3.32+18)=W*21.32=66092 b/s 则求得：C在增加了60%的基础上又增加了：(66092-56000)/ 56000≈18%，所以，不能增加20%。
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1-06．试将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较。讨论其异同点。
（1）OSI和TCP/IP的相同点是：都是基于独立的协议栈的概念；二者均 采用层次结构，而且都是按功能分层，层功能大体相似。 （2）OSI和TCP/IP的不同点： ①OSI分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会 话层、表示层和应用层；而TCP/IP具体分五层： 应用层、运输层、网 络层、网络接口层和物理层。 ②OSI层次间存在严格的调用关系，两个（N）层实体的通信必须通过下一 层（N-1）层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使 用更低层次所提供的服务（这种层次关系常被称为“等级”关系），因 而减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。 ③OSI只考虑用一种标准的公用数据网。TCP/IP一开始就考虑到多种异构 网的互连问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部分。 ④TCP/IP一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而OSI在开始时只 强调面向连接这一种服务。 ⑤TCP/IP较早就有了较好的网络管理功能。
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1-03．试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
（1）电路交换 它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。 但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不 同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息 量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。 （2）报文交换 报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用 户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间 互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发， 网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对 实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性 要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。 （3）分组交换 分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的 传输时延小，交互性好。
同理,B*M=1/8(1-1-3-1-1-3+1-1)=-1,C*M=1/8(1+1+3+1-1-31-1)=0, D*M=1/8(1+1+3-1+1+3+1-1)=1, 所以B、D发送了0、1，C未发送数据。
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第三章 习题课 3-02.数据链路层中的链路控制包括哪些功能？ 数据链路层中的链路控制的主要功能有： （1）链路管理，即数据链路的建立、维持和释放。 （2）帧定界，数据以帧为单位传送，收方应当能从收到的比 特流中准确地区分出一帧的开始和结束的地方。 （3）流量控制，基于反馈机制来实现，解决节点之间的流量 问题。 （4）差错控制，使接收端能够发现传输错误，并能纠正传输 错误。 （5）透明传输， （6）寻址。
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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)，从源点到终点共经过k段链路，每段 链路的传播时延为d(s)，数据率为b(b/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),且各接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？
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2-17.共有4个站进行码分多址CDMA通信，4个站的码片序 列为：A:(-1-1-1+1+1-1+1+1) B:(-1-1+1-1+1+1+1-1) C:(-1+1-1+1+1+1-1-1) D:(-1+1-1-1-1-1+1-1) 现收到这样的码片序列:( -1+1-3+1-1-3+1+1)。问哪个站发 送数据了？发送数据的站发送的是1还是0? 解析：此题考查的是对CDMA通信原理的掌握，如何从接 收到的码片序列推算发送站是否发送及发送的数据内容。 1 m 这就需要根据公式 S T SiTi 0 m i 1 分别计算各站码片序列与接收站 码片序列的规格化内积，结果为0说明该站没有数据发送； 结果为1说明该站发送的是1；结果为-1则说明该站发送 的是0。
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3-11．在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit，而 发送窗口WT=6，而接收窗口WR=3。试找出一种 情况，使得在此情况下协议不能正确工作。 [解析]对于连续的ARQ，发送窗口和接收窗口需要 满足的条件是WT+WR≤2n 。而题中 WT+WR=6+3=9＞23，所以无法正常工作。 [解答]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。当0号确认 帧丢失，接收端收到0号帧，则无法判断是新帧还 是重传帧。
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1-20．收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体 上的传输速率为2×108m/s。试计算以下两种情况下 的发送时延和传播时延： （1）数据长度为107bit,数据传送速率为100kb/s; （2）数据长度为103bit,数据传送速率为1Gb/s。 解答： （1）发送时延=107/100000=100s 传播时延=1000×103m/2×108m/s=5×10-3s=5ms (2) 发送时延=103/109=10-6s=1us