计算机网络课后作业以及答案(中英文对照).doc

Chapter1
1-11.What are two reasons for using layered protocols？
（请说出使用分层协议的两个理由)
答:通过协议分层可以把设计问题划分成较小的易于处理的片段。分层意味着某一层的协议的改变不会影响高层或低层的协议。
1—13. What is the principal difference between connectionless communication and connection—oriented communication？
（在无连接通信和面向连接的通信两者之间,最主要的区别是什么？)
答:主要的区别有两条。
其一：面向连接通信分为三个阶段，第一是建立连接,在此阶段，发出一个建立连接的请求.只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而无连接通信没有这么多阶段，它直接进行数据传输。
其二：面向连接的通信具有数据的保序性, 而无连接的通信不能保证接收数据的顺序与发送数据的顺序一致.
1—20. A system has an n—layer protocol hierarchy。 Applications generate messages of length M bytes。 At each of the layers, an h—byte header is added. What fraction of the network bandwidth is filled with headers?
（一个系统有n层协议的层次结构。应用程序产生的消息的长度为M字节。在每一层上需要加上一个h字节的头。请问，这些头需要占用多少比例的网络带宽）
答：hn/（hn+m）＊100％
1-28. An image is 1024 x 768 pixels with 3 bytes/pixel. Assume the image is uncompressed. How long does it take to transmit it over a 56—kbps modem channel？ Over a 1-Mbps cable modem？ Over a 10-Mbps Ethernet? Over 100—Mbps Ethernet？
(一幅图像的分辨率为1024 x 768像素，每个像素用3字节来表示。假设该图像没有被压缩.请问，通过56kbps的调制解调器信道来传输这幅图像需要多长时间?通过1Mbps的电缆调制解调器呢?通过10Mbps的以太网呢？通过100Mbps的以太网呢?）
答:The image is 1024＊768*3 bytes or 2359296 bytes。This is 18874368 bit. At 56，000 bits/sec， it takes about 337。042 sec. At 1,000,000 bits/sec， it takes about 18.874 sec. At 10，000，000 bits/sec, it takes about 1。887 sec. At 100，000,000 bits/sec, it takes about 0。189 sec。
Chapter2
2-2. A noiseless 4—kHz channel is sampled every 1 msec. What is the maximum data rate?
（一条无噪声4kHz信道按照每1ms一次进行采样，请问最大数据传输率是多少?)
答:无噪声信道最大数据传输率公式：最大数据传输率=2Hlog2V b/s。因此最大数据传输率决定于每次采样所产生的比特数，如果每次采样产生16bits，那么数据传输率可达128kbps；如果每次采样产生1024bits，那么可达8.2Mbps。注意这是对无噪声信道而言的,实际信道总是有噪声的，其最大数据传输率由香农定律给出。
2—4. If a binary signal is sent over a 3-kHz channel whose signal-to-noise ratio is 20 dB， what is the maximum achievable data rate?
(如果在一条3kHz的信道上发送一个二进制信号，该信道的信噪比为20dB，则最大可达到的数据传输率为多少？)
答：信噪比为20 dB 即 S/N =100由于 log2101≈6。658,由香农定理,该信道的信道容量为3log2(1+100）=19。98kbps.
又根据乃奎斯特定理，发送二进制信号的3kHz 信道的最大数据传输速率为
2*3＊log22=6kbps。
所以可以取得的最大数据传输速率为6kbps。
2-5。 What signal-to-noise ratio is needed to put a T1 carrier on a 50-kHz line?
(在50kHz的线路上使用1T线路需要多大的信噪比？）
答：为发送T1 信号，我们需要
所以，在50kHz 线路上使用T1 载波需要93dB 的信噪比。
2—34. A signal is transmitted digitally over a 4-kHz noiseless channel with one sample every 125 µsec. How many bits per second are actually sent for each of these encoding methods？
（a） CCITT 2.048 Mbps standard。
(b) DPCM with a 4—bit relative signal value.
（c) Delta modulation.
（一个信号在4kHz的无噪声信道上以数字方式进行传输，没125us采样一次。请问,按照以下的编码方法,每秒钟实际发送多少位？
（a)CCITT 2.048Mbps标准。
(b）有4位相对信号值的DPCM。
(c）增量调制.
）
答：a．CCITT 2。048Mbps 标准用32 个8 位数据样本组成一个125的基本帧,30 个信道用于传信息，2 个信道用于传控制信号。在每一个4kHz 信道上发送的数据率就是
8＊8000=64kbps.
b．差分脉码调制（DPCM)是一种压缩传输信息量的方法，它发送的不是每一次抽样的二进制编码值,而是两次抽样的差值的二进制编码。现在相对差值是4 位，所以对应每个4kHz 信道实际发送的比特速率为4*8000=32bps。
c．增量调制的基本思想是：当抽样时间间隔s t 很短时,模拟数据在两次抽样之间的变化很小,可以选择一个合适的量化值作为阶距.把两次抽样的差别近似为不是增加一个就是减少一个。这样只需用1bit 二进制信息就可以表示一次抽样结果，而不会引入很大误差。因此，此时对应每个4kHz 信道实际发送的数据速率为1＊8000=8kHz.
2-43. Suppose that x bits of user data are to be transmitted over a k-hop path in a packet-switched network as a series of packets， each containing
p data bits and h header bits,with x 〉> p+h.The bit rate of the lines is b bps and the propagation delay is negligible。What value of p minimizes the total delay?
（假定x位用户数据将以一系列分组形式，在一个分组交换网络中沿着一条共有k跳的路径向前传播，每个分组包含p位数据和h位的头，这里x>>p+h。线路的传输率为b bps，传播延迟忽略不计。请问,什么样的p值使总延迟最小？）
答：所需要的分组总数是x /p ，因此总的数据加上头信息交通量为(p+h)＊x/p位. 源端发送这些位需要时间为(p+h)＊x/pb
中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为（k—1）＊（p+h)/ b
因此我们得到的总的延迟为
对该函数求p 的导数，得到
令
得到
因为p＞0，所以
故
时能使总的延迟最小.
2—53。 A CDMA receiver gets the following chips： （—1 +1 —3 +1 —1 —3 +1 +1）. Assuming the chip sequences defined in Fig. 2—45（b), which stations transmitted, and which bits did each one send？
(一个CDMA接收器得到了下面的时间片：(—1 +1 —3 +1 —1 -3 +1 +1）。假设时间片序列如图2.45（b)中所定义，请问哪些移动站传输了数据？每个站发送了什么位？)
答：Just compute the four normalized inner products：
（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
The result is that A and D sent 1 bits, B sent a 0 bit， and C was silent。
Chapter3
3—3.The following data fragment occurs in the middle of a data stream for which the byte—stuffing algorithm described in the text is used: A B ESC C ESC FLAG FLAG D。 What is the output after stuffing?
(数据片断（A B ESC C ESC FLAG FLAG D）出现在一个数据流的中间，而成帧方式采用的是本章介绍的字节填充算法，请问经过填充之后的输出时什么?）
答：After stuffing， we get A B ESC ESC C ESC ESC ESC FLAG ESC FLAG D.
3-15. A bit stream 10011101 is transmitted using the standard CRC method described in the text。 The generator polynomial is x3 + 1. Show the actual bit string transmitted。 Suppose the third bit from the left is inverted during transmission。 Show that this error is detected at the receiver’s end。
（利用本章中介绍的标准多项式CRC方法来传输位流1001101。生成器多项式为x3+1。请给出实际被传输的位串。假设在传输过程中左边第三位变反了。请证明，这个错误可以在接收端被检测出来。）
答：The frame is 10011101。 The generator is 1001。 The message after appending three zeros is 10011101000. The remainder on dividing 10011101000 by 1001 is 100. So, the actual bit string
Transmitted is 10011101100。 The received bit stream with an error in the third bit from the left is 10111101100.Dividing this by 1001 produces a remainder 100， which is different from zero。 Thus, the receiver detects the error and can ask for a retransmission。
3-18。 A 3000—km—long T1 trunk is used to transmit 64—byte frames using protocol 5。 If the propagation speed is 6 µsec/km， how many bits should the sequence numbers be？
（一条3000公里长的T1骨干线路被用来传输64字节的帧，两端使用了协议5。如果传输速度为6us/公里,则序列号应该有多少位？)
答：为了有效运行，序列空间(实际上就是发送窗口大小）必须足够的大，以允许发送方在收到第一个确认应答之前可以不断发送。信号在线路上的传播时间为 6×3000=18000us,即18ms. 在T1 速率，发送64 字节的数据帧需花的时间：64×8÷（1。536×106）= 0.33us. 所以,发送的第一帧从开始发送起，18.33ms 后完全到达接收方。确认应答又花了很少的发送时间(忽略不计）和回程的18ms。这样，加在一起的时间是36。33ms。发送方应该 有足够大的窗口，从而能够连续发送36。33ms。 36. 33/0.33=110 也就是说，为充满线路管道，需要至少110 帧,因此序列号为7 位。
3—22. In protocol 6， when a data frame arrives， a check is made to see if the sequence number differs from the one expected and no_nak is true. If both conditions hold, a NAK is sent。 Otherwise， the auxiliary timer is started。 Suppose that the else clause were omitted. Would this change affect the protocol’s correctness?
(在协议6中，当一个数据帧到达的时候，需要执行一个检查，看它的序列号是否与期望的序列号不同,并且no_nak为真.如果这两个条件都成立，则发送一个NAK。否则的话,启用辅助定时器。假定else子句被省略掉。这种改变会影响协议的正确性吗？）
答:可能导致死锁。假定有一组帧正确到达，并被接收.然后，接收方会向前移动窗口。
现在假定所有的确认帧都丢失了，发送方最终会产生超时事件,并且再次发送第一帧，接收方将发送一个NAK.然后NONAK 被置成伪。假定NAK 也丢失了。那么从这个时候开始，发送方会不断发送已经被接收方接受了的帧.接收方只是忽略这些帧,但由于NONAK 为伪，所以不会再发送NAK,从而产生死锁.如果设置辅助计数器（实现“else”子句），超时后重发NAK，终究会使双方重新获得同步。
3-31。 Consider an error-free 64-kbps satellite channel used to send 512-byte data frames in one direction, with very short acknowledgements coming back the other way. What is the maximum throughput for window sizes of 1, 7, 15, and 127？ The earth-satellite propagation time is 270 msec。
（考虑在一个无错误的64kbps卫星信道上单向发送512字节的数据帧，有一些非常短的确认从另一个方向回来.对于窗口大小为1、7、15、和27的情形，最大的吞吐量分别是多少？从地球到卫星的传输时间为270ms.）
答：使用卫星信道端到端的传输延迟为270ms，以64kb/s 发送,周期等于604ms.发送一帧的时间为64ms，我们需要604/64=9 个帧才能保持通道不空.
对于窗口值1，每604ms 发送4096 位，吞吐率为4096/0。604=6。8kb/s。
对于窗口值7，每604ms 发送4096＊7 位,吞吐率为4096*7/0.604=47。5kb/s。
对于窗口值超过9（包括15、127），吞吐率达到最大值，即64kb/s。
Chapter4
4-5. A large population of ALOHA users manages to generate 50 requests/sec， including both originals and retransmissions. Time is slotted in units of 40 msec。
(a) What is the chance of success on the first attempt?
(b) What is the probability of exactly k collisions and then a success?
（c） What is the expected number of transmission attempts needed?
(一大群ALOHA用户每秒钟产生50个请求，包括原始的请求和重传的请求。时槽单位是40ms。
（a）首次发送成功的几率是多少？
(b)恰好k次冲突之后成功的概率是多少？
（c)所需要传送次数的期望值是多少？
答：