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1、04741 计算机网络原理学问点整理-计算题 物理层 数据通信技术 数据传输速率:数据传输速率 = 比特率(bps) = 数据传输速率 = 信道容量信号调制速率 = 波特率(Baud) = 码元速率 = 信号传输速率调制电平数 = 信号编码级数 = 码元所取有效离散值个数 = 码元中 bit 数量奈奎斯特定律(无噪声):采样频率(Hz) = 码元速率(波特率)(Baud) = 2 * 信道带宽(Hz) 数据传输速率(比特率)(bps) = 采样频率(Hz) * log2调制电平数 数据传输速率(比特率)(bps) = 2 * 信道带宽(Hz) * log2调制电平数 数据传输速率(比特率)(b
2、ps)= 码元速率(波特率)(Baud) * log2调制电平数香农定律(有噪声):数据传输速率(比特率)(bps) = 信道带宽(Hz) * log2(1 + S/N(信号功率/噪声功率=信噪比)分贝数=10log10(S/N)*通信时隙时间 = 2 * 链路长度(m) / 信号传播速率(m/s) *通信时隙时间 = 最小帧长度(bit) / 数据传输速率(b/s) 物理层 数据编码 模拟信号的数字编码:脉码调制 PCM (模拟数据的数字信号编码)脉冲编码调制(Pulse Code Modulation)，简称 PCM脉码调制是对连续变化的模拟信号进展采样、量化、编码后转换为数字信号的一种调
3、制方式。采样频率至少为模拟信号最高频率的 2 倍量化级 = 描述模拟信号数据需要多大的二进制数据量化级对应的二进制位数 = 量化位数 = 采样位数 = 抽样位数 采样位数 = log2量化级个数 (8 = log2256) 数据链路层 过失把握 循环冗余码(CRC):CRC 码字由两局部组成,前局部是信息码,后局部是校验码(冗余码/CRC 码) 冗余码(CRC 码)计算方法:1, 信息码后补 0,个数是生成多项式 G(X)的最高次幂2, 补 0 后的信息码除以 G(X)(除法中所用减法是模 2 减法/没有借位减法/异或)3, 除法得到比除数少一位的余数,即为冗余码(假设余数位少,前补 0) 多
4、项式:x5+x3+x+1 = 101011检错力气:1, 可检测出全部奇数位错误2, 可检测出全部双比特的错误3, 可检测出全部小于等于校验位长度的连续错误设利用 12MHz 的采样频率对信号进展采样，假设量化级为 4，试计算出在无噪声信道中的数据传输速率和所需的信道带宽。12*103 * log24 = 24*103bps = 24Mbps 12*103 / 2 = 6*103hz = 6Mhz 设信号的采样量化级为 256，假设要使数据传输速率到达 64Kbps，试计算出所需的无噪声信道的带宽和信号调制速率。64*103 / (2*log2256) = 4000Hz = 4KHz 4000
5、*2 = 8000Baud设要发送的二进制数据为 10110011，假设承受 CRC 校验方法，生成多项式为x4+x3+1，试求出实际发送的二进制数字序列。101100110000/11001=11010100 .0100 101100110100发送方承受 CRC 校验方法，生成多项式为 X4+X3+1，假设接收方收到的二进制数字序列为 101110110101，请推断数据传输过程中是否出错。101110110101/11001=11011011 .110 余数不为 0 说明传输过程中出错假设使用调制解调器，并承受 1 位起始位、1 位停顿位、无校验位的异步传输模式，在 1 分钟内传输 72
6、00 个汉字，调制解调器至少应到达的传输速率为多少,(1+8+1)*2*7200/60 = 20*7200/60 = 144000/60 = 2400bps调制解调器的传输速率为 4800bps，并承受 1 位起始位，1 位停顿位，1 位奇偶校验位的异步传输模式，求传输 2400 个汉字所需要的时间。(1+8+1+1)*2*2400/4800 = 11s设 A、B 两站位于长 1km 的基带总线局域网的两端，数据传输速率为 10Mbps， 信号传播速率为 200m/us，假设 A 向 B 发送 800bit 的数据帧，B 接收完毕该帧所需的时间是多少,假设 A、B 站同时发送数据，经过多长时间
7、两站觉察冲突,800b/10*10-6bps + 1000m/200*10-6m/s = 80us + 5us = 85us1000m/200*10-6m/s = 5usA、B 两站位于长 2Km 的基带总线局域网的两端，C 站位于 A、B 站之间，数据传输速率为 10Mbps，信号传播速度为 200m,s，B 站接收完毕 A 站发来的一帧数 据所需的时间是 80s，求数据帧的长度;假设 A、C 两站同时向对方发送一帧数据， 4s 后两站觉察冲突，求 A、C 两站的距离。数据帧长度 = 80us-(2023m/200m/us)*10bit/us = 700bit AC 两站距离 = 4us*2
8、00m/us = 800m设信道上数据传输速率为 4Kbps，信道的传播时延为 20ms，承受停等协议，帧的把握信息、确认帧长及帧处理时间均无视不计，假设信道的利用率(传输数据时间/ 传输数据时间+等待时间)为 50%。试求出数据帧的长度。(x/4)/(x/4+(20*2)=50% x=160bit月球到地球的距离大约为 3.8105 Km，在它们之间架设一条 200Kbps 的点到点链路，信号传播速度为光速(30 万 km)，将一幅照片从月球传回地球所需的时间为 501.3s。试求出这幅照片占用的字节数。传播时延: 3.8*108m / 3*108m/s = 1.3s 传输时延: 501.3
9、s - 1.3s = 500s2*105bps * 500s / 8 = 1*108bps / 8 = 12.5*106B = 12.5MB有一个电缆长度为 1Km 的 CSMA/CD 局域网，信号传播速度为光速的 2/3，其最小帧长度为 1000bit。试求出数据传输速率。信号传播速度: 3*108m/s * 2/3 = 2*108m/s 数据传输速率: 最小帧长度 / 2*(传播时延) = 1000bit / 2*(1000m/2*108m/s) =1000bit/10*106s = 100Mbps有一个 100Mbps 的令牌环网络，令牌环行时间是 120s，每个主机在每次得到令牌后可以
10、发送 1000 字节的分组，发送完成后马上释放令牌。试求出任意一台主机可以取得的最大吞吐率。 发送数据需要时间: 1000*8bit / 100*106bps = 80*10-6s 任意主机信道占用率: 80*10-6s / 80*10-6s + 120*10-6s = 40% 最大吞吐率: 100Mbps * 40% = 40Mbps有一受随机噪声干扰的信道，其带宽为 4KHz，信噪比为 30dB。试求出最大数据传输速率。 10*log10(S/N)=30dBC=H*log2(1+S/N) =4K*log2(1+1030/10) =4K*log21001 = 40Kbps设卫星信道上数据传输
11、速率为 1Mbps，数据帧长为 5625bit，卫星信道的传播时延为 270ms，承受挨次接收管道协议，其发送窗口尺寸为 4，帧的把握信息、确认帧长及帧处理时间均无视不计。试求出此信道的利用率。(信道的利用率指信号传输时间与信号传输时间和信道时延之和的比值)总传输时延=5625b*4/1*106bps = 22.5ms总传播时延=270ms*2 = 540ms信道利用率=22.5/(22.5+540ms) = 4%5000 个站点竞争使用一个时分 ALOHA 信道，信道时隙为 125us，各站点每小时发出 36 次恳求。试计算总的信道载荷。(信道载荷指恳求次数与时隙的比值)5000*36/36
12、00s / (1 / 125*10-6s) = 0.00625 次/时隙有一个电缆长度为 2Km 的 CSMA,CD 局域网，数据传输速率为 10Mbps，信号传播速度为光速的 2,3，数据帧长度是 512bit(包括 32bit 开销)，传输成功后的第一个时隙留给接收方，用于捕获信道并发送一个 32bit 确实认帧。假设没有冲突发生， 试求出有效的数据传输速率(不包括开销)。(光速值为 3105Km/s)解:信号传播时延 = 2Km/(3105Km/s*2/3) = 10*10-6s发送数据帧传输时延 = 512bit/10Mbps = 51.2*10-6s 发送数据帧总时间 = 51.2*
13、10-6s + 10*10-6s*2 = 71.2*10-6s 发送确认帧传输时延 = 32bit/10Mbps = 3.2*10-6s发送确认帧总时间 = 3.2*10-6s + 10*10-6s*2 = 23.2*10-6s 有效数据传输速率 = 有效数据长度/总时间 = (521bit-32bit)/(71.2*10-6s + 23.2*10-6s)= 480bit/94.4*10-6s = 5.1Mbps有一受随机噪声干扰的信道，其信噪比为 30dB，最大数据传输速率为30Kbps。试求出该信道的带宽。解:由信噪比公式: 信噪比=10*log10(S/N) 得 S/N=10信噪比/10
14、 = 103 = 1000由香浓定律: 数据传输速率=信道带宽*log2(1+S/N)得 信道带宽 = 数据传输速率/log2(1+S/N) = 30*103bps/log2(1+1030/10)=30*103bps/log2(1001) = 3*103Hz设信道上数据传输速率为 4Kbps，数据帧长为 240bit，信道的传播时延为20ms，承受停等协议，帧的把握信息、确认帧长及帧处理时间均无视不计。试求出信道的利用率。 解:数据传输时延 = 240bit/4Kbps = 60ms信道利用率 = 60ms / (60ms + 20ms*2) = 60%有一个电缆长度为 1Km 的 CSMA/
15、CD 局域网，数据传输速率为 1Gbps，信号传播速度为 2105Km/s。试求出最小帧长度。解:= 电缆长度/信号传播速度 = 1Km/(2*105Km/s) = 5*10-6s 信号传播时延时隙时间 = 传播时延*2 = 5*10-6s *, = 10*10-6s最小帧长 = 数据传输速率*时隙时间 = 1Gbps * 10*10-6s = 1*104bit一组 N 个站点共享一个 56Kbps 的纯 ALOHA 信道， 每个站点平均每 100s 输出一个 1000bit 的帧。试求出 N 的最大值。解:由纯 ALOHA 协议的信道利用率最大不超过 18.4%(时隙 ALOHA 的信道利用
16、率可以到达 36.8%) 得信道时间最大数据传输速率为 56Kbps*0.184 = 10304bps 每个站点平均传输速率为: 1000bit/100s = 10bps 信道允许最多站点数量为: 10304bps/10bps = 1030设要发送的二进制数据为 101100111101，CRC 生成多项式为 X4+X3+1，试求出实际发送的二进制数字序列(要求写出计算过程)。解:由 0/11001=110101001110.1110 得校验码为: 1110故实际发送序列为 0IP 数据报中携带了 UDP 报文，IP 头部 IHL 字段的数值为二进制数 0101，IP 数据报总长度为 800
17、字节。求 UDP 报文中数据局部的长度(要求写出计算过程)。解:IHL 表示 IP 报文头部长度(单位:32 位) 所以 ip 报文头部长度为 4 字节*5=20 字节 UDP 头部长度为 8 字节所以数据局部长度为: 800-20-8=772 字节设长度为 10Km 的无噪声链路的信号传播速度为 2108m,s，信号的调制方式为二元调制，当传输 200 字节的分组时，传播延迟等于发送延迟，试求出所需带宽(要求写出计算过程)。 解:传播时延 = 10Km/2*108m/s = 5*10-5s 数据传输速率 = 200*8bit/5*10- 5s = 32*106bps 由 数据传输速率 = 2
18、 * 带宽 * log22得 带宽 = 32*106bps/log22baud/2 = 16*106Hz = 16MHz对于 20Km 长的 4Mbps 的令牌环网，信号传播速度为 2108m,s，环的比特长度为 500bit，每个站点的接口引入 2 位延迟，试求环上的站点个数(要求写出计算过程)。 解:传播时延 = 20Km/2*108m/s = 1*10-4s 最小帧长 = 4Mbsp*1*10-4s = 400bit站点个数 = 500bit-400bit/2bit = 100bit/2bit = 50设以太网中的 A、B 主机通过 10Mbit/s 的链路连接到交换机，每条链路的传播延
19、迟均为 20us，交换机接收完一个分组 35us 后转发该分组。计算 A 向 B 发送一个长度为 10000bit 的分组时，从 A 开头发送至 B 接收到该分组所需的总时间。解:传输时延 = 10000bit/10Mbit/s = 1000us 传输总时间 = 1000us*2 = 2023us 传播总时间 = 20us+35us+20us = 75us总时间 = 2023us+75us = 2075us设信道的数据传输速率为 4Kbps，发送一帧数据所需的时间是信道单向传播延迟的 3 倍，通信双方承受停等协议，开头发送一帧数据至接收到确认帧所需时间为100ms。试求出数据帧的长度(无视帧的
20、把握信息、确认帧长及帧处理时间)。解:设传播时延为 x 有 2x+3x=100ms 得 x=20ms故传输时延 = 20ms*3 = 60ms数据帧长度 = 4Kbps*60ms = 240bit设 UDP 数据报的数据局部长度为 1000 字节，封装该数据报的 lP 数据报的 IHL 字段值为 5，而 IP 数据报又封装在协议字段和校验字段长度均为 2 字节的 PPP 帧中，试求出 PPP 帧的长度。 解:由 UDP 报头长度为 8B 得 UDP 数据报总长为 8B+1000B = 1008B 由 IP 报头长度为 5*4B = 20B 得 IP 数据报总长为 20B+1008B = 102
21、8B PPP 帧前后标志 地址 把握共 4B +协议字段和校验字段共 8B +数据共 1036B设某令牌环网中有 50 个站点，长度为 1Km，数据传输速率为 10Mbps，每个站引入 2 位延迟，信号传播速度为 200m,us，数据帧的最大长度为 100 字节。试求出检测令牌丧失的超时计数器的最小值。解:传播时延 = 1Km/200m/us = 5us传输时延 = (100*8)bit/10Mbps = 80us延迟时间 = (50*2)bit/10Mbps = 10us超时计时器最小值 = 5us+80us+10us = 95us设以太网中的 A、B 主机通过 10Mbit,s 的链路连接
22、到交换机，每条链路的传播延迟均为 20s，交换机接收完一个分组 35s 后转发该分组，从 A 开头发送至 B 接收到一个分组所需的总时间为 2075s。试求出该分组的比特数。解:总传输时间 = 2075um-35um-20us*2 = 2023us 传输时延 = 2023us/2=1000us 分组比特数 = 10Mbit*1000us = 10000bit设信道传播延迟为 20ms，数据帧长度为 240bit，通信双方承受挨次接收管道协议，其发送窗口尺寸是 10，开头发送数据帧至接收到确认帧所需时间为 640ms。试求出数据传输速率(无视帧的把握信息、确认帧长及帧处理时间)。解:总传输时延
23、= 640ms-20ms*2 = 600ms 传输时延 = 600ms/10 = 60ms传输速率 = 240bit/60ms = 4000bps假设协议字段和校验字段长度均为 2 字节的 PPP 帧的总长度为 1036 字节，PPP 帧封装了头部 IHL 字段的值为 5 的 IP 数据报。试求出封装在该 IP 数据报中 UDP 数据报数据局部的长度。 解:IP 数据报总长度 = 1036-(1+1+1+2+2+1) = 1028 字节UDP 数据报总长度 = 1030-(5*4) = 1008 字节数据局部长度 = 1008-8 = 1000 字节设一个长度为 10Km，数据传输速率为 4M
24、bps 的令牌环局域网中有 30 个站点， 信号传播速度为 200m,s，环的比特长度为 260bit。试求出平均每站应引入延迟的位数。 解:时隙时间 = 10Km/200m/us = 50*10-6s= 4Mbps*50*10-6s = 200bit 最大帧长总延迟 = 260bit-200bit = 60bit每个站点延迟 = 60bit/30 = 2bit设传输带宽为 4000Hz 无噪声信道的调制电平数为 16，试求出最大信号传输速率和最大数据传输速率。解:最大信号传输速率 = 2*4000Hz = 8000Baud最大数据传输速率 = 8000Baud*log216 = 32023b
25、ps假设发送 40 字节的数据帧，从开头发送到收到确认帧的时间为 120ms。设信道传播时延为 20ms，承受停等协议，帧的把握信息、确认帧长及帧处理时间均无视不计。试求出数据传输速率。 解:数据长度 = 40B*8 = 320bit数据传输时间 = 120ms-(20ms*2) = 80ms数据传输速率 = 320bit/80ms = 4000bps = 4Kbps设长度为 2Km 的 CSMA/CD 局域网的最小帧长度为 2500 字节，信号传播速度为202300Km/s。试求出该局域网的数据传输速率。解:时隙时间 = 2Km/2*105Km/s*2 = 1*10-5s*2 = 2*10-
26、5s数据传输速率 = 2500B*8/2*10-5s = 20230bit/2*10-5s = 1*109bps = 1Gbps设 16Mbps 的令牌环网长度为 10Km，信号传播速度为 2108m/s，每个站点的接口引入 2 位延迟，环的比特长度为 1000bit，试求出环路上站点的数量。解:时隙时间=10Km/2108m/s = 5*10-5s最大帧长=16Mbps*5*10-5s = 800bit站点数量=(1000bit-800bit)/2 = 200bit/2 = 100假设接收方收到的二进制数字序列为 l，CRC 生成多项式为 X4+X2+X+1，试说明数据传输过程中是否出错(要
27、求写出计算过程)。解:多项式代码: 10111由于: 1/10111 = 100100010001 余数为 0因此: 传输过程中没有错误IP 数据报中携带了 TCP 报文，其中 IP 头部长度为 20 字节，总长度为 1000 字节。TCP 数据段中字节序列号的字段值为十进制数 20322073，头部长度为 32 字节。求下一个 TCP 数据段的序列号(要求写出计算过程)。解:20B+32B = 52B1000B-52B = 948B20322073+948 = 20323021?设无噪声链路的信号传播速度为 2108m/s，信道带宽为 l6MHz，信号的调制方式为二元调制，当传送 200 字
28、节的分组时，传播延迟等于发送延迟，试求出链路长度(要求写出计算过程)。 解:数据传输速率 = 2*16MHz*log22 = 32Mbps 发送时延 = 200B*8/32Mbps = 1600bit/32Mbps = 50*10-6s链路长度 = 2108m/s*50*10-6s = 10000m设在使用帧中继器连接各站的 CSMA,CD 局域网中，数据传输速率为 l0Mbps，信号传播速度为光速(300000Km,s)的 0(7 倍，最短帧长为 64 字节，信号在物理层延迟约为 13.7s，试求出最大连接长度(要求写出计算过程)。解:传输延迟 = 64B*8/10Mbps = 512bit
29、/10Mbps = 51.2us 传播延迟 = 51.2us- (2*13.7us)/2 = 23.8us/2 = 16.9us 最大长度 = 3*108m/s*0.7*16.9us = 2499m设发送多项式为 X11+X8+X7+X6+X4+X3+X2+1，CRC 生成多项式为 X4+X2+X+l，试求出该发送多项式的 CRC 编码(要求写出计算过程)。解:0/10111=101010000100 .1100IP 数据报中携带了 TCP 报文，其中 IP 头部长度为 20 字节，总长度字段内容为十六 进制数 04B0,TCP 头部长度为 32 字节。求 TCP 数据段中数据局部的长度(要求
30、写出计算过程)。 IP 报文总长度 = 4*162 + B*161 = 1200 字节TCP 总长度 = 1200-20 = 1180 字节TCP 数据段长度 = 1180-32 = 1148 字节设 CSMA/CD 局域网的数据传输速率为 lGbps，信号传播速度为 202300km/s，最小 帧长度为 2500 字节，试求出该局域网中两个节点之间的最大传输距离。(要求写出计算过程) 解:传输时延 = 2500B*8/1Gbps = 20230bit/1Gbps = 2*10-5s 传播时延 = 2*10-5s/2 = 1*10-5s最大传输距离 = 2*108m/s*1*10-5s = 2
31、023m = 2Km设 4Mbps 的令牌环网长度为 20km，信号传播速度为 2l08m/s，环路上共有100 个， 站点，每个站点的接口引入 1 位延迟，试求环的比特长度。(要求写出计算过程) 解:传播时延 = 20km/2l08m/s = 1*10-4s 最大帧长度 = 4Mbps*1*10-4s = 400bit环的比特长度 = 400bit + 100bit = 500bit一个 IP 数据报中携带了 TCP 报文，计算该 TCP 报文中数据段的最大理论长度。(要求写出计算过程)解:IP 数据报最大长度: 65535 字节 头部最小长度: 20 字节TCP 报文最大长度: 65535
32、-20=65515 字节 头部最小长度 20 字节数据段最大长度: 65515-20=65495 字节信道带宽为 6KHz、承受四相调制技术，分别计算在不考虑噪声状况下和信噪比为 30dB 状况下的最大数据传输速率。(要求写出计算过程)解:无噪声: 由奈奎斯特公式: 2*6KHz*log24 = 24Kbps 有噪声: 由香浓公式: 10*log10S/N=30dB S/N=1000 6KHz*log2(1+1000) = 60Kbps假设承受同步时分复用 TDM 技术，一条带宽 1.92Mbps 的线路可以复用多少条64Kbps 的信道?该线路上 1 秒钟最多可以传输多少个以太网的数据帧?(
33、要求写出计算过程) 解:1.92Mbps/64Kbps = 32 条以太网最小帧长为 64 字节1.92Mb/(64B*8) = 192Mb/512b = 3750 个在令牌环网中，设传输速率为 1Mbps，传播速率为 2108m,s，则该环网接口中的 1 位延迟相当于多少米电缆?假设该令牌环网的电缆长度为 10Km、有 40 个站点，每个站点的接口引入 1 位延迟，则环网的等效位长度是多少比特?(要求写出计算过程)解:2*108m/1Mb = 200m时隙时间 = 10km/2*108m/s = 5*10-5s 最大帧长 = 1Mbps*5*10-5s = 50b 等效位长度 = 50b+4
34、0b = 90b在调制速率为 2400Baud 的信道上承受 QPSK 调制方式，则在该信道上连续传送 300KByte 的数据大约需要多少秒?(要求写出计算过程)解:数据传输速率 = 2400baud*log24 = 4800bps 300*1024*8b / 2400 = 512s 对于由 ITU 建议的 El 载波标准和 Bell 系统的 Tl 载波标准，哪一种载波标准的编码效率比较高?(要求写出计算过程) 解:E1 (30*8)/(30*8+8+8) = 93.75% T1 (24*7)/(24*8+1) = 87.05%网络中通信的两个主机之间承受 CRC 校验方法，假设接收方收到的二进制序列为 1011101010001、生成多项式为 x3+x+1，请推断数据传输过程是否消灭错误。(要求写出计算过程)解:1011101010001/1011 = 1000100111 .0设传输速率为 100Mbps 的以太网中 A、B 主机通过 l000m 长的链路直接相连， 信号传播速率为 2108m,s，在不考虑处理延迟的条件下，试计算该网络的最小帧长度。(要求写出计算过程) 解:传播时延 = 1000m / 2*108m/s = 5*10-6s 时隙时间 = 5*10-6*2 = 10*10-6s最小帧长 = 100Mbps * 10*10-6 = 1000bit