1、计算机学科专业基础综合计算机网络-5 及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、综合应用题(总题数：25，分数：100.00)1.一个以太网速率从 10Mbps 升级到 100Mbps，满足 CSMA/CD 冲突条件，为使其正常工作，需做哪些调整?为什么? （分数：4.00）_2.使用电话线拨号方式传输 1MB 大小的文件，其中 Modem 的数据传输率为 2400bps。若以异步方式传送，采用 1 位起始位和 1 位停止位，则最少需要多少时间(以秒为单位)才能将该文件传输完毕?(假设线路传播延迟、误码率、网络层以上开销均忽略不计) （分数：4.00）_3.假定卫星信道的数据率
2、为 100kbps，卫星信道的单程(发送方通过卫星到接收方)传输时延为 250ms，每个数据帧长均为 2000 位，并且不考虑误码、确认字长、头部和处理时间等开销，为达到传输的最大效率，试问帧的顺序号应为多少位?此时信道利用率是多少? （分数：4.00）_假定 A 和 B 是试图在一个以太网上发送的两个站。每个站都有一个稳定的帧队列准备发送，A 的帧编号是A1、A2 和 A3 等，B 的帧编号是 B1、B2 和 B3 等。再假定指数后退的基本单元时间是 T=51.2 微秒。现在 A和 B 同时尝试发送 1 号帧，冲突，并且刚好分别选择了 0T 和 1T 的退避时间，也就是说，A 赢得了这一次竞
3、争，发送 A1，B 需要等待。在这次传送结束时，B 尝试再发送 B1，而 A 则尝试发送 A2。这一轮的首次尝试产生冲突，此时，A 的退避时间从 0T 和 1T 中选择，而 B 则从 0T，3T 中选择。（分数：4.00）(1).给出 A 赢得第 2 次退避竞争的概率。（分数：1.00）_(2).假定 A 已赢得了第 2 次退避竞争。A 在成功发送 A2 后，接着尝试发送 A3。当 B 再次尝试发送 B1 时，A 和 B 再次冲突。给出 A 赢得第 3 次退避竞争的概率。（分数：1.00）_(3).给出 A 赢得所有其余后退竞争的概率的合理下限值。（分数：1.00）_(4).对于 B1 帧的发
4、送会出现什么样的情况?（分数：1.00）_4.以太网交换机在初次使用时，其转发表是空的，试说明交换机如何建立自己的转发表。 （分数：4.00）_5.PPP 是以 HDLC 为基础的，HDLC 使用位填充防止在有效载荷内偶尔出现的标志字节产生混淆。给出至少一个理由，说明 PPP 为什么使用字符填充来代替位填充。 （分数：4.00）_6.某个 CDMA 接收方收到一条如下所示的碎片系列： (-1+1-3+1-1-3+1+1) 假如站点碎片序列如下： 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-
5、1-1+1-1) 那么，哪些站点发送了数据?每一站点发送了什么数位? （分数：4.00）_7.你能想出在什么环境下开环协议(例如海明码)较之反馈型协议(依赖重传)更为可取吗? （分数：4.00）_下图中通信的两个站采用 HDLC 协议，交换的帧用“地址+帧名+N(S)值+P/F+N(R)值”的形式表示，P 和 分别表示 P 位置成 1 和 0，F 和 分别表示 F 位置成 1 和 0，在帧中不使用的段用-表示。请根据给出的一个帧序列回答下列问题： （分数：4.00）(1).它们使用的是 HDLC 的哪一种通信方式?（分数：1.00）_(2).它们所进行的是半双工还是全双工通信?（分数：1.00
6、）_(3).由 B 站发往 A 站的帧“B.I(2)F(3)”是命令还是响应?在发此帧时，B 已经成功地收到了由 A 发往 B的第几号帧?（分数：1.00）_(4).在帧序列中用长方形表示的空白中正确的帧格式应该是什么?（分数：1.00）_8.使用海明编码发送 16 位报文，需要多少个检查位才可以保证接收方能够监测并纠正单个位错?说明对于报文“1101001100110101”发送的位图案。假定在海明编码中使用偶检验。 （分数：4.00）_9.考虑一条带宽为 1Mbps 的链路，往返时延为 45ms，假设数据帧的大小为 1000B。若采用停-等协议，实际的数据率是多少?信道利用率是多少? （分
7、数：4.00）_10.在处理被破坏的帧方面，存储转发交换机比直通交换机具有优越性。解释这是什么样的优越性。 （分数：4.00）_11.一台为快速以太网设计的交换机有一个交换速率达 1Gbps 的底板。在最坏的情况下它能够每秒处理多少个帧? （分数：4.00）_12.考虑图(a)所示的互联 LAN。假定主机 a 和 b 在 LAN 1 上，c 在 LAN 2 上，d 在 LAN 8 上。起初所有桥接器中的散列表都是空的，生成树如图(b)所示。说明在下列事件依次发生之后，不同桥接器的散列表是如何变化的。 (1)a 给 d 发送；(2)c 给 a 发送；(3)d 给 c 发送；(4)d 移动到 LA
8、N 6；(5)d 给 a 发送。 （分数：4.00）_13.在扩展 LAN 中使用生成树转发帧的一个结果是：一些桥接器可能根本就不参与对帧的转发。请列出在下图中的 3 个这样的桥接器。有什么理由要把这些桥接器保持在那里吗?尽管它们没有被用于转发。 （分数：4.00）_下图中通信的两个站都是采用 HDLC 协议的复合站，交换的帧用“地址+帧名+N(S)值+P/F+N(R)值”的形式表示，P 和 分别表示 P 位置成 1 和 0，F 和 分别表示 F 位置成 1 和 0，在帧中不使用的段用-表示。请根据给出的一个帧序列回答下列问题： （分数：5.00）(1).它们使用的是 HDLC 的哪一种通信方
9、式?（分数：1.00）_(2).序列中使用的 I 帧和 RR 帧是命令还是响应?（分数：1.00）_(3).信息帧使用的编号规则的模数是几?（分数：1.00）_(4).从发往 A 的帧“A.I(1)P(7)”中可以推断在发此帧时，B 已经成功地收到了由 A 发往 B 的第几号帧?（分数：1.00）_(5).序列中属于无编号帧类型的有哪几个?（分数：1.00）_14.一大批 ALOHA 用户每秒产生 50 次请求，包括初始请求和重传的请求。时间以 40ms 为单位分槽。 (1)首次尝试的成功率是多少? (2)k 次冲突后成功的概率是多少? (3)所需要的发送尝试的次数的期望值是多少? （分数：4
10、.00）_15.假定在桥接网络上的一台计算机把一个分组发给在网络上不存在的一个设备，桥接器将如何处理这个分组? （分数：3.00）_16.为什么在无线局域网中不能使用 CSMA/CD 协议而必须使用 CSMA/CA 协议? （分数：4.00）_17.使用布线中心对于令牌环的性能是否会有什么影响? （分数：4.00）_18.对比纯 ALOHA 和分槽 ALOHA 在低负载条件下的延迟，哪一个比较小?请说出原因。 （分数：4.00）_19.数据链路(逻辑链路)与链路(物理链路)有何区别? （分数：4.00）_20.数据链路协议几乎总是将 CRC 放在尾部，而不是头部，请问这是为什么? （分数：4.
11、00）_21.发送方准备发送的信息位为 1101011011，采用 CRC 校验算法，生成多项式为 G(x)=x 4 +x 1 +1，求发出的校验位。 （分数：4.00）_22.以太网交换机有何特点?它和集线器有何区别? （分数：4.00）_计算机学科专业基础综合计算机网络-5 答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、综合应用题(总题数：25，分数：100.00)1.一个以太网速率从 10Mbps 升级到 100Mbps，满足 CSMA/CD 冲突条件，为使其正常工作，需做哪些调整?为什么? （分数：4.00）_正确答案：()解析：由于 10BASE-T 证明比 10BASE2
12、 和 10BASE5 具有更明显的优越性，因此所有的快速以太网系统都使用集线器(Hub)，而不采用同轴电缆。100BASE-TMAC 与 10Mbps 经典以太网 MAC 几乎完全一样，唯一不同的参数就是帧际间隙时间，10Mbps 是 9.6s(最小值)，快速以太网(100Mbps)是 0.96s(最小值)。 另外，为了维持最小分组尺寸不变，需要减少最大冲突域直径。所有这些调整的主要原因是因为速率提高到了原来的以太网的 10 倍。2.使用电话线拨号方式传输 1MB 大小的文件，其中 Modem 的数据传输率为 2400bps。若以异步方式传送，采用 1 位起始位和 1 位停止位，则最少需要多少
13、时间(以秒为单位)才能将该文件传输完毕?(假设线路传播延迟、误码率、网络层以上开销均忽略不计) （分数：4.00）_正确答案：()解析：1MB=810241024b。 考虑到每传送 1B 都需要 1 个起始位和 1 个停止位，实际传送的比特数等于 1010241024b。 10102410242 4004369(s) 所以，最少需要 4369s 才能将该文件传输完毕。3.假定卫星信道的数据率为 100kbps，卫星信道的单程(发送方通过卫星到接收方)传输时延为 250ms，每个数据帧长均为 2000 位，并且不考虑误码、确认字长、头部和处理时间等开销，为达到传输的最大效率，试问帧的顺序号应为多
14、少位?此时信道利用率是多少? （分数：4.00）_正确答案：()解析：RTT=2502ms=0.5s 一个帧的发送时间等于 2000b100kbps=2010 -3 s 设窗口值等于 x， 令 2000bx100kbps=2010 -3 s+RTT=2010 -3 s+0.5s=0.52s (1)个帧发送完后经过 1 个单程延迟到达接收方，再经过 1 个单程延迟发送方收到应答，从而可以继续发送，理想的情况是此时窗口信息刚发送完或还没有发送完，得 x=26。 若取得最大信道利用率，窗口值是 26 即可，因为在此条件下，可以不间断地发送帧，所以发送速率保持在 100kbps。 由于 162632，
15、帧的顺序号应为 5 位。在使用回退 N 式 ARQ 的情况下，最大窗口值是 31，大于 26，可以不间断地发送帧，此时信道利用率是 100%。假定 A 和 B 是试图在一个以太网上发送的两个站。每个站都有一个稳定的帧队列准备发送，A 的帧编号是A1、A2 和 A3 等，B 的帧编号是 B1、B2 和 B3 等。再假定指数后退的基本单元时间是 T=51.2 微秒。现在 A和 B 同时尝试发送 1 号帧，冲突，并且刚好分别选择了 0T 和 1T 的退避时间，也就是说，A 赢得了这一次竞争，发送 A1，B 需要等待。在这次传送结束时，B 尝试再发送 B1，而 A 则尝试发送 A2。这一轮的首次尝试产
16、生冲突，此时，A 的退避时间从 0T 和 1T 中选择，而 B 则从 0T，3T 中选择。（分数：4.00）(1).给出 A 赢得第 2 次退避竞争的概率。（分数：1.00）_正确答案：()解析：A 可以选择 K A =0 或 1；B 可以选择 K B =0，1，2，3。如果(K A ，K B )选择(0，1)，(0，2)，(0，3)，(1，2)，(1，3)中的一个组合，那么将是 A 赢得这第 2 次竞争，其概率是 5/8。(2).假定 A 已赢得了第 2 次退避竞争。A 在成功发送 A2 后，接着尝试发送 A3。当 B 再次尝试发送 B1 时，A 和 B 再次冲突。给出 A 赢得第 3 次退
17、避竞争的概率。（分数：1.00）_正确答案：()解析：现在 A 是在一次成功发送之后，可以选择片 K A =0 或 1；K B 是在它的第 3 次冲突之后，可能的选择是 0，1，2，7。如果 K A =0，那么 K B 中有 7 种选择使得 A 赢；如果 K A =1，那么 K B 有 6 种选择使得 A 赢。所以 A 赢得第 3 次竞争的概率是 13/16。(3).给出 A 赢得所有其余后退竞争的概率的合理下限值。（分数：1.00）_正确答案：()解析：A 赢得第 2 次竞争的概率：5/81/2 A 赢得第 3 次竞争的概率：13/163/4 类似地，A 赢得第 4 次竞争的概率7/8 一般
18、地，A 赢得第 i 次竞争的概率(1.1/2 i-1 ) 因此，假定 A 已经赢得第 1 次至第 3 次竞争，那么 A 赢得所有其余的后退竞争的概率将不低于： (1.1/8)(1.1/16)(1.1/32)(1.1/64)1/8-1/16-1/32-1/64-=6/8=3/4(4).对于 B1 帧的发送会出现什么样的情况?（分数：1.00）_正确答案：()解析：B 放弃对 B1 帧的发送，转而开始发送 B2 帧。最终会因上层协议超时而重传 B1 帧的报文，从而恢复正常发送条件。 上述退避竞争的情况通常称为以太网捕获效应。4.以太网交换机在初次使用时，其转发表是空的，试说明交换机如何建立自己的转
19、发表。 （分数：4.00）_正确答案：()解析：在以太网交换机的内部有一个转发表，把站的以太网地址映射到交换机的端口，也就是说，有了这个表，交换机就知道每个站通过哪一个端口可达。转发表可以通过采用反向探知算法动态地建立起来。每当从某个端口上收到一帧时，根据帧上的源地址就可以知道经过这个端口可以到达这个地址，从而在转发表上增加一项，注明发往该地址的帧应选择该端口来转发。当接收到一个帧时，交换机在转发表中查找对应发送该帧的站的源地址的项，如果找不到一个匹配项，交换机就使用新得到的地址和到达端口在转发表中建立一个新的登记项，并在所有其他端口上转发该帧(即执行洪泛操作)；如果找到了一个匹配项，就在对应
20、的端口上转发该帧，并更新映射到那个站的端口的时间，反映出最近一次帧到达时的端口状况。交换机还使用一个寿命超时器删除在指定的最长时间内未收到对应帧的登记项。这样，在工作一段时间后，交换机就能知道所有活动站的地址到端口的映射。5.PPP 是以 HDLC 为基础的，HDLC 使用位填充防止在有效载荷内偶尔出现的标志字节产生混淆。给出至少一个理由，说明 PPP 为什么使用字符填充来代替位填充。 （分数：4.00）_正确答案：()解析：PPP 被明确地设计成是以软件形式实现的，而不像 HDLC 那样几乎总是以硬件形式实现。对于软件实现，完全用字节操作要比用单个位操作简单得多。此外，PPP 被设计成跟调制
21、解调器一道使用，而调制解调器是以 1 个字节为单元而不是以 1 个比特为单元接收和发送数据的。6.某个 CDMA 接收方收到一条如下所示的碎片系列： (-1+1-3+1-1-3+1+1) 假如站点碎片序列如下： 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) 那么，哪些站点发送了数据?每一站点发送了什么数位? （分数：4.00）_正确答案：()解析：只需计算 4 个常规的内标积： (-1+1-3+1-1-3+1+1)(-1-1-1+1+1-1+1+1)/8=1 (-1+1-3
22、+1-1-3+1+1)(-1-1+1-1+1+1+1-1)/8=-1 (-1+1-3+1-1-3+1+1)(-1+1-1+1+1+1-1-1)/8=0 (-1+1-3+1-1-3+1+1)(-1+1-1-1-1-1+1-1)/8=1 结果是 A 和 D 发送比特 1，B 发送比特 0，C 保持沉默。7.你能想出在什么环境下开环协议(例如海明码)较之反馈型协议(依赖重传)更为可取吗? （分数：4.00）_正确答案：()解析：如果传播延迟很长，例如在探测火星或金星的情况下，需要采用前向错误纠正方法。还有在某些军事环境中，接收方不想暴露自己的地理位置，所以不宜多发送。如果错误率足够低，纠错码管用(冗
23、余位串不是很长，又能纠正所有的错误)，前向纠错协议也可能是比较简单的。下图中通信的两个站采用 HDLC 协议，交换的帧用“地址+帧名+N(S)值+P/F+N(R)值”的形式表示，P 和 分别表示 P 位置成 1 和 0，F 和 分别表示 F 位置成 1 和 0，在帧中不使用的段用-表示。请根据给出的一个帧序列回答下列问题： （分数：4.00）(1).它们使用的是 HDLC 的哪一种通信方式?（分数：1.00）_正确答案：()解析：它们使用的是 HDLC 的通常响应通信方式。(2).它们所进行的是半双工还是全双工通信?（分数：1.00）_正确答案：()解析：它们所进行的是全双工通信。(3).由
24、B 站发往 A 站的帧“B.I(2)F(3)”是命令还是响应?在发此帧时，B 已经成功地收到了由 A 发往 B的第几号帧?（分数：1.00）_正确答案：()解析：由 B 站发往 A 站的帧“B.I(2)F(3)”是响应。在发此帧时，B 已经成功地收到了由 A 发往 B 的第 2号帧。(4).在帧序列中用长方形表示的空白中正确的帧格式应该是什么?（分数：1.00）_正确答案：()解析：在帧序列中用长方形表示的空白中正确的帧格式应该是 B.REJ-F(2)。8.使用海明编码发送 16 位报文，需要多少个检查位才可以保证接收方能够监测并纠正单个位错?说明对于报文“1101001100110101”发
25、送的位图案。假定在海明编码中使用偶检验。 （分数：4.00）_正确答案：()解析：在海明编码中，假定有 m 个信息位和 r 个检查位，并且允许单个错可以被纠正。对应 2 m 个合法消息中的每一个都有 n 个跟它相距 1 的非法码字。它们是通过把 n 位码字中的每一位变反形成的。这样 2 m 个合法消息中的每一个都有 n+1 种位图案相对应。由于 n=m+r，位图案总数是 2 n ，显然必须使(n+1)2 m 2 n ，将 n=m+r 代入，得到 (m+r+1)2 r 这一关系式可以由海明提出的组码方法得以保证。将最终码字各位从 1 开始依次由左向右编号，让是 2 的幂的序号的位成为检查位，其余
26、位填充 m 位数据。每个检查位都是包括它自己在内的某个位集合计算偶(或奇)检验的结果。一个数据位跟哪 n 个检查位有关可以通过将其序号写成 2 的幂的和的形式得知。 例如，11=1+2+8，29=1+4+8+16，那么(11，1，2，8)和(29，1，4，8，16)都是检查奇偶性的位集合。 在本题中 m=16，在最后码字的 1、2、4、8 和 16 位置上加检查位，r=5。由于包括检查位在内，码字长度不会超过 31，所以 5 个奇偶位足够了。 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1=1，2=2，3=1+2，4=4，5=1+4，6=2+4，7=1+
27、2+4，8=8，9=1+8，10=2+8， 11=1+2+8，12=4+8，13=1+4+8，14=2+4+8，15=1+2+4+8，16=16，17=1+16，18=2+16，19=1+2+16，20=4+16，21=1+4+16 所以，11+3+5+7+9+11+13+15+17+19+21 22+3+6+7+10+11+14+15+18+19 44+5+6+7+12+13+14+15+20+21 88+9+10+11+12+13+14+15 1616+17+18+19+20+21 所以发送的位图案是“011110110011001110101”。9.考虑一条带宽为 1Mbps 的链路，往
28、返时延为 45ms，假设数据帧的大小为 1000B。若采用停-等协议，实际的数据率是多少?信道利用率是多少? （分数：4.00）_正确答案：()解析：往返时延为 45ms，即 4510 -3 s，发送 1 帧的时间是 8100010 6 s。 实际的数据率是：81000(8100010 6 +4510 -3 )=81000(5310 -3 )=150943bps。 对带宽为 1Mbps 的链路的利用率是：15094310 6 =15%。 因此，实际的数据率是 150943bps，信道利用率是 15%。10.在处理被破坏的帧方面，存储转发交换机比直通交换机具有优越性。解释这是什么样的优越性。 （
29、分数：4.00）_正确答案：()解析：存储转发交换机在转发帧之前要把它全部存储下来，在一个帧进来之后可以验证其检验和，如果帧已经被破坏了，就立即把它抛弃。直通交换机不能丢弃被破坏了的帧，因为当错误被发现时，帧已经被转发了。11.一台为快速以太网设计的交换机有一个交换速率达 1Gbps 的底板。在最坏的情况下它能够每秒处理多少个帧? （分数：4.00）_正确答案：()解析：最坏情况是有不断的 64B(512b)帧。如果底板处理速度达到 109bps，每秒可以处理的帧数目将等于10 9 5121953125，即 1953125 帧/秒。12.考虑图(a)所示的互联 LAN。假定主机 a 和 b 在
30、 LAN 1 上，c 在 LAN 2 上，d 在 LAN 8 上。起初所有桥接器中的散列表都是空的，生成树如图(b)所示。说明在下列事件依次发生之后，不同桥接器的散列表是如何变化的。 (1)a 给 d 发送；(2)c 给 a 发送；(3)d 给 c 发送；(4)d 移动到 LAN 6；(5)d 给 a 发送。 （分数：4.00）_正确答案：()解析：第一个帧将被每一个桥接器转发。在这次传输之后，每个桥接器在其散列表中都有一个登录项列出目的地 a 和适当的端口。例如，D 的散列表有一个登录项，用于在 LAN2 上把帧转发到目的地。第二个报文将被桥接器 B、D 和 A 看到。这些桥接器将在它们的散
31、列表中附加一个将帧转发到 c 的登录项。例如，桥接器 D 的散列表现在又有一个登录项，表明如何在 LAN2 上将帧转发到目的地 c。第三个报文将被桥接器 H、D、A 和 B 看到。这些桥接器将在它们的散列表中有一个把帧送往目的地 d 的新登录项。第四个报文将被桥接器 E、C、B、D 和 A 看到。桥接器 E 和 C 将在它们的散列表中有前往 d 的新登录项，而桥接器D、B 和 A 将更新它们的散列表中关于目的地 d 的登录项。13.在扩展 LAN 中使用生成树转发帧的一个结果是：一些桥接器可能根本就不参与对帧的转发。请列出在下图中的 3 个这样的桥接器。有什么理由要把这些桥接器保持在那里吗?尽
32、管它们没有被用于转发。 （分数：4.00）_正确答案：()解析：在图中桥接器 G、I 以及 J 的 LAN6 与 LAN7 之间的连接和 LAN7 与 LAN9 之间的连接没有被用来转发帧。在配置连接中有回路的主要理由是增加可靠性。如果在现在的生成树中任一桥接器失效了，动态的生成树算法会重新配置出新的生成树，该新的生成树可能包括上述桥接器中的一个或多个，现在它们就可能派上用场了。下图中通信的两个站都是采用 HDLC 协议的复合站，交换的帧用“地址+帧名+N(S)值+P/F+N(R)值”的形式表示，P 和 分别表示 P 位置成 1 和 0，F 和 分别表示 F 位置成 1 和 0，在帧中不使用的段用-表示。请根据给出的一个帧序列回答下列问题： （分数：5.00）(1).它们使用的是 HDLC 的哪一种通信方式?（分数：1.00）_正确答案：()解析：异步平衡方式(2).序列中使用的 I 帧和 RR 帧是命令还是响应?（分数：1.00）_正确答案：()解析：I 帧是命令帧，RR 帧是响应帧(3).信息帧使用的编号规则的模
