本文格式為Word版，下載可任意編輯——《計算機網絡（第四版）》習題答案一個缺點是安全性。每個碰巧在此房屋內的隨機發送者都能在網絡上監聽。另一個缺點是可靠性。無線網絡造成大量錯誤。第三個潛在的問題是電池壽命，由于多數無線設備傾向于可移動性。1-31Listtwoadvantagesandtwodisadvantagesofhavinginternationalstandardsfornetworkprotocols.

請列舉出網絡協議國際標準化的兩個優點和缺點。

優點1：假使每個人都使用標準，那么每個人都可以與其他任何人交流；優點2：廣泛使用標準將導致規模經濟，譬如生產大規模集成電路芯片。缺點1：為了取得標準化所需要的政治妥協經常會導致差的標準；缺點2：一旦標準被廣泛采用了，要對它再做改變就會十分困難，即使發現了新的更好的技術或方法，也難以替換。

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第2章物理層

2-2Anoiseless4-kHzchannelissampledevery1msec.Whatisthemaximumdatarate?一條無噪聲4kHz信道依照每1ms一次進行采樣，請問最大數據傳輸率是多少？

答：無噪聲信道最大數據傳輸率公式：最大數據傳輸率=2Hlog2Vb/s。因此最大數據傳輸率決定于每次采樣所產生的比特數，假使每次采樣產生16bits，那么數據傳輸率可達128kbps；假使每次采樣產生1024bits，那么可達8.2Mbps。注意這是對無噪聲信道而言的，實際信道總是有噪聲的，其最大數據傳輸率由香農定律給出。

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

電視頻道的帶寬是6MHz。假使使用4級數字信號，則每秒鐘可以發送多少位？假設電視頻道為無噪聲信道。

答：采樣頻率12MHz，每次采樣2bit，總的數據率為24Mbps。

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

假使在一條3kHz信道上發送一個二進制信號，該信道的信噪比為20dB，則最大可達到的數據傳輸率為多少？

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

又根據乃奎斯特定理，發送二進制信號的3kHz信道的最大數據傳輸速率為2*3log22=6?kbps。

所以可以取得的最大數據傳輸速率為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：為發送T1信號，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?

現需要在一條光纖發送一系列計算機屏幕圖像，屏幕的分辯率為480×640像素，每個像素為24位。每秒鐘有60幅屏幕圖像。請問，需要多少帶寬？在1.30μm波長上，這段帶寬需要多少μm的波長?

答：數據速率為480×?640×24×?60bps，即442Mbps。

需要442Mbps的帶寬，對應的波長范圍是

。

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

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throughthetolloffice).Whatisthemaximumnumberoftelephonesanendofficecansupport?(Assume4kHzpercircuit.)

一個簡單的電話系統包括兩個端局和一個長途局，每個端局通過一條1MHz全雙工干線連接到長途局。在每8小時的工作日中，平均每部電話有4次呼叫，每次呼叫平均6分鐘，10%的呼叫是長途（即通過長途局）。請問一個端局能夠支持最多多少部電話？（假設每條線路為4kHz）答：每部電話每小時做0.5次通話，每次通話6分鐘。因此一部電話每小時占用一條電路3分鐘，60/3=20，即20部電話可共享一條線路。由于只有10%的呼叫是長途，所以200部電話占用一條完全時間的長途線路。局間干線復用了1000000/4000=250條線路，每條線路支持200部電話，因此，一個端局可以支持的電話部數為200*250=50000。

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

一個類似于圖2.25的調制解調器星座圖有以下幾個坐標點（1，1）、（1，-1）、（-1，1）、（-1，-1）。請問一個具備這些參數的調制解調器在1200波特上可以達到多少bps？

每個波特有4個合法值，因此比特率是波特率的兩倍。對應于1200波特，數據速率是2400bps。2-28Tensignals,eachrequiring4000Hz,aremultiplexedontoasinglechannelusingFDM.How

muchminimumbandwidthisrequiredforthemultiplexedchannel?Assumethattheguardbandsare400Hzwide.

有10個信號，每個都要求4000Hz，現在用FDM將它們復用在一條信道上。對于被復用的信道，最小要求多少帶寬？假設防護頻段為400Hz寬。

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有10個4000Hz信號。我們需要9個防護頻段來避免干擾。最小帶寬需求是4000×10+400×9=43,600Hz.

2-29WhyhasthePCMsamplingtimebeensetat125μsec?

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

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

每一幀中，端點用戶使用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，并從它產生數字信號。而解調器僅僅接受調制了的正弦（或余弦）波，產生數字信號。

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2-34Asignalistransmitteddigitallyovera4-kHznoiselesschannelwithonesampleevery125μsec.Howmanybitspersecondareactuallysentforeachoftheseencodingmethods?

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

答：a．CCITT2.048Mbps標準用32個8位數據樣本組成一個125的基本幀，30個信道用于傳信息，2個信道用于傳控制信號。在每一個4kHz信道上發送的數據率就是8*8000=64kbps。

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

c．增量調制的基本思想是：當抽樣時間間隔st很短時，模擬數據在兩次抽樣之間的變化很小，可以選擇一個適合的量化值?作為階距。把兩次抽樣的區別近似為不是增加一個?就是減少一個?。這樣只需用1bit二進制信息就可以表示一次抽樣結果，而不會引入很大誤差。因此，此時對應每個4kHz信道實際發送的數據速率為1*8000=8kHz。

2-39Whatistheessentialdifferencebetweenmessageswitchingandpacketswitching?

信息交換發送到數據單元可以是任意長度。分組交換有最大報文大小限制，任何大于限制的信息將被拆分成多個報文。

2-41Threepacket-switchingnetworkseachcontainnnodes.Thefirstnetworkhasastartopologywith

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

三個分組交換網絡每個包含n個節點。第一個網絡是一個星型拓撲結構，有一個中心交換機；其次個網絡是一個雙向環；第三個網絡是一個全連接結構，從任何一個節點到其他的節點都有一條線路。請問從傳輸路徑的跳數來看，哪個最好？其次？最差？答：Thethreenetworkshavethefollowingproperties:星型：最好為2，最差為2，平均為2；環型：最好為1，最差為n/2，平均為n/4假使考慮n為奇偶數，

則n為奇數時，最壞為（n-1）/2，平均為（n+1）/4n為偶數時，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?

請比較一下在一個電路交換網絡中和在一個負載較輕的分組交換網絡中，沿著k跳到路徑發送x位消息的延遲狀況。電路建立的時間為s秒，每一跳的傳播延遲為d秒，分組的大小為p位，數據傳輸率為bbps。在什么條件下分組網絡的延遲比較短？

對于電路交換，t=s時電路建立起來；t?＝s+??x/d?時報文的最終一位發送完畢；t?=?s+??x/b+kd時報文到達目的地。而對于分組交換，最終一位在t=x/b?時發送完畢。為到達最終目的地，最終一個分組必需被中間的路由器重發k?1次，每次重發花時間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位用戶數據將以一系列分組的形式，在一個分組交換網絡中沿著一條共有k跳到路徑向前傳輸，每個分組包含p位數據和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。請問什么樣的p值使總延遲最?。?/p>

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

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

因此我們得到的總的延遲為

對該函數求p的導數，得到

令

得到

由于?p＞0，所以

故

時能使總的延遲最小。

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2-44Inatypicalmobilephonesystemwithhexagonalcells,itisforbiddentoreuseafrequencybandinanadjacentcell.If840frequenciesareavailable,howmanycanbeusedinagivencell?

在一個典型的移動電話系統中，蜂窩單元為六角形，在相鄰的單元內阻止重新使用頻段。假使總共有840個頻率可以使用的話，則任何一個給定的單元內可以使用多少個頻率？

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

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

FIG2-45(b)

結果是通過對A、B、C求反再將這三個碼片序列相加得到的。結果是(+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CDMA接收器得到了下面的時間片（-1+1-3+1-1-3+1+1）。假設時間片序列如圖2.45b中所定義，請問那些移動站傳輸了數據？每個站發送了什么位？

Justcomputethefournormalizedinnerproducts:此處答案中的~疑為-號之誤？(?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結果是A和D發送了1位,B發送了0位,C沒有發送。

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第3章數據鏈路層

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

一個上層的分組被切分成10幀，每一幀有80％的機遇可以無損地到達。假使數據鏈路協議沒有提供錯誤控制的話，請問，該報文平均需要發送多少次才能完整地到達接收方？

答：由于每一幀有0.8的概率正確到達，整個信息正確到達的概率為?p=0.810=0.107。為使信息完整的到達接收方，發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，因此平均的發送次數等于：

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

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

結果是

(a)0000010001000111111000111110000001111110

(b)0111111001000111111000111110000011100000111000000111111001111110

(c)011111100100011111010001111100000001111101001111110

3-5Abitstring,0111101111101111110,needstobetransmittedatthedatalinklayer.Whatisthestringactuallytransmittedafterbitstuffing?

位串0111101111101111110需要在數據鏈路層上被發送，請問，經過位填充之后實際被發送出去的是什么？

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理這個問題就像是在馬已經逃逸之后再鎖上牲口棚。

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第5章網絡層

5-1Givetwoexamplecomputerapplicationsforwhichconnection-orientedserviceisappropriate.Nowgivetwoexamplesforwhichconnectionlessserviceisbest.

答：文件傳送、遠程登錄和視頻點播需要面向連接的服務。另一方面，信用卡驗證和其他銷售點終端、電子資金轉移，及大量形式遠程數據庫訪問生來具有無連接性質，在一個方向上傳送查詢，在另一個方向上返回應答。

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

答：有。中斷信號應當跳過在它前面的數據，進行不遵從順序的投遞。典型的例子是當一個終端用戶鍵入退出（或kill）健時。由退出信號產生的分組應當馬上發送，并且應當跳過當前隊列中排在前面等待程序處理的任何數據（即已經鍵入但尚未被程序讀取的數據）。

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

observationmeanthatvirtual-circuitsubnetsdonotneedthecapabilitytorouteisolatedpacketsfromanarbitrarysourcetoanarbitrarydestination?Explainyouranswer.

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

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

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答：虛電路實現需要在1000秒內固定分派5*8=40字節的存儲器。數據報實現需要比虛電路實現多傳送的頭信息的容量等于(15-3)?×4×200＝9600字節-跳段?，F在的問題就變成了40000字節-秒的存儲器對比9600字節-跳段的電路容量。假使存儲器的使用期為兩年，即

3600×8×5×52×2=?1.7×107秒，一個字節-秒的代價為1/(1.5×107)??=6.7×10-8分，那么40000字節-秒的代價為2.7毫分。另一方面，1個字節-跳段代價是10-6分，9600個字節-跳段的代價為10-6×?9600=9.6×10-3分，即9.6毫分，即在這1000秒內的時間內低廉大約6.9毫分。

5-6Assumingthatallroutersandhostsareworkingproperlyandthatallsoftwareinbothisfreeofallerrors,isthereanychance,howeversmall,thatapacketwillbedeliveredtothewrongdestination?

答：有可能。大的突發噪聲可能破壞分組。使用k位的檢驗和，過錯依舊有2?k的概率被漏檢。假使分組的目的地段或虛電路號碼被改變，分組將會被投遞到錯誤的目的地，并可能被接收為正確的分組。換句話說，偶然的突發噪聲可能把送往一個目的地的完全合法的分組改變成送往另一個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.用到的跳數是24。

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