第一章概论习题及答案

第⼀章概论习题及答案

1、⼀条狗携带3盒8毫⽶的磁带以18km/h的速度奔跑，每盒磁带容量是7GB。试问在什么距离范围内狗的数据传输率会超过⼀条速率为

150Mbps的传输线？在以下情况下：（1）狗的速度加倍（2）每盒磁带容量增加（3）传输线路的速录加倍，上述结果的变化。

解：150Mbps传输线传输7*3=21GB的时间为：21GB/150Mbps=1202秒（21GB=21*1024*1024*1024*8bit,150Mbps=150*1000*1000bit）

狗奔跑的最长距离：1202*18km/h=6010⽶

即在6010⽶之内狗的传输速率更快。

第⼀种情况下，狗奔跑的最长距离：12020⽶；第⼆种情况下，狗奔跑的最长距离增长；第三种情况下，狗奔跑的最长距离为：3005⽶

2、LAN的⼀个替代⽅案是简单采⽤⼀个⼤型分时系统，通过终端为⽤户提供服务。试着给出使⽤LAN的客户机—服务器系统的两个好处。

答：分时系统共享硬件，单⼀线路⼀经损坏就⽆法⼯作；LAN能更好的发挥计算机性能。

（分时是指多个⽤户分享使⽤同⼀台计算机。多个程序分时共享硬件和软件资源。分时操作系统是指在⼀台主机上连接多个带有显

⽰器和键盘的终端，同时允许多个⽤户通过主机的终端，以交互⽅式使⽤计算机，共享主机中的资源。分时操作系统是⼀个多⽤户

交互式操作系统。）

3、客户机—服务器系统的性能受到两个⽹络因素的严重影响：⽹络的带宽（即⽹络每秒可以传输多少数据）和延迟（即第⼀个数据位从客

户端传送到服务器端需要多少时间）。举例：具有⾼带宽和⾼延迟的例⼦；具有低带宽和低延迟的例⼦。

答：远距离光纤（如⼤陆间的光纤）可以搭载很多数据，但距离遥远，延迟⾼。电话拨号上⽹只有56kbps，带宽也⽐较低。

4、除了带宽和延外，⽹络若要为下列流量提供更好的服务质量，试问还要哪个参数？（1）数字语⾳服务（2）视频流量（3）⾦融业务服务

答：为提供数字语⾳流量和视频流量，需要统⼀的投递时间。如果针对⾦融业务流量，稳定性和安全性很重要

5、在储存—转发数据包交换系统中，衡量延迟的⼀个因素是数据包在交换机上储存和转发需要多少时间。假设在此系统中，客户机在纽约

⽽服务器在加州，交换时间为10微秒，试问交换时间是否会成为影响延迟的⼀个主要因素？假设信号在铜线和光纤中传播速度是真空光速的2/3。

解：信号传输速率为300 000 000m/s*2/3=200 000 000m/s ;

在10us 内传输距离为200 000 000m/1000 000us*10us=2km，

⽽纽约到加州距离为5000km， 即使有50 个交换机，也只增加了2km*50=100km 的距离，整体影响为只有100km/5000km=2%。

（s(秒)、ms(毫秒)、µs(微秒)、ns(纳秒),其中:1s=1000ms,1 ms=1000µs,1µs=1000ns；光速取300 000 000m/s）

6、⼀个客户机—服务器使⽤了卫星⽹络，卫星⾼度为40000km，试问在响应⼀个请求时，最佳情形下的延迟是什么。

解：客户机到服务器路径：客户机—卫星—服务器。所以发送请求到响应⼀个请求的距离是：4*40000km=160000km。延迟以光速

作为除数：160000km/300 000km/s=533毫秒

7、5个路由器通过⼀个点到点的⼦⽹连接到⼀起。⽹络设计者可以为任何⼀对路由器设置⼀条⾼速线路、中速线路、低速线路或者不设置线

路。如果计算机需要100毫秒来⽣成并遍历每个⽹络拓扑，试问它需要多长时间才能完成遍历所有拓扑的任务。

解：5个路由器必须两两互连才能彼此通信，因此共有C

8、⼴播式⼦⽹的⼀个缺点是当多台主机同时企图访问信道时会造成容量浪费。假设时间被分成了离散的时间槽，共有n台主机；在每个时间

槽内，每台主机企图访问信道的概率为p，试问由于冲突⽽被浪费的时间槽⽐例是多少？

解：⼀共有n+2个事件。 其中事件1到n代表主机在其时间槽成功地使⽤这条信道，没有产⽣冲突。 单个主机访问信道的事件的概

率为p(1－p)

9、试问使⽤层次协议的两个理由是什么？使⽤层次协议的⼀个可能缺点是什么？

答：使⽤层次性协议，可以将设计问题，分解成各个更⼩并且更易于管理的⼩块。这意味着协议可以更改却不会影响到⾼层或者低

层的协议。可能出现的缺点是虽然单层⽹络不便于完成和管理，但层次型⽹络的性能⽐单层⽹络要差。

10、某公司的总裁打算与⼀个本地的啤酒酿造商合作⽣产⼀种⽆形啤酒罐。总裁告诉他的法律部门调研此事，后者请⼯程部帮忙，总⼯程师

打电话给啤酒酿造公司讨论该项⽬的技术问题。然后两位总⼯程师⼜各⾃向他们的法律部门作了汇报。然后法律部门通过电话安排了有关的

法律⽅⾯的事宜。最后，两位总裁讨论了这次合作的经济⽅⾯的问题。试问这个通信机制违反了OSI模型意义上的哪个多层协议原则？

答：在OSI协议模型中，物理层通信只反⽣在最底层，不会出现在每⼀层25=10条连接，每对路由器都可以设置⼀条⾼速、 中速、低速线路或者不设

置。共有4^10=1048576种可能，每条线路100毫⽶，共需要104857.6秒。

n-1 。事件n+1代表信道空闲，其概率为(1- p)n。事件n+2代表产⽣冲突。由于n+2个可能发⽣的事件的概率等于1。 因此

由于碰撞⽽被浪费的时槽的概率为1-np(1－p)n-1-(1- p)n。（之所以服从⼆项式分布，是因为对于每台主机来说结果只分为使⽤信道

与不使⽤信道两种情况，就像射击分为射中与射不中；没有冲突即是仅仅可以在第n次射中，空闲即是⼀次没有射中，冲突即是射中

⾄少有两次；这⾥不过是发⽣在同⼀时间点）11、两个⽹络都可以提供可靠的⾯向连接的服务。其中⼀个提供可靠的字节流，另⼀个提供可靠的报⽂流。试问两者是否相同？如果相同，

为何有这样的区别？否则举例说明它们如何不同。

答：报⽂流和字节流是不同，报⽂流中，⽹络会保持信息间的边界，字节流不会。⽐如，⼀个进程先发送1024个字节到某个连接，

后⼜再次发送1024个字节，接收者使⽤报⽂流读取2048个字节，会接收到2个报⽂，每个1024字节。如果使⽤字节流，信息的边界

不会被识别，接收者会认为2048个字节是⼀个整体，这样会造成两个不同信息丢失。

12、在讨论⽹络协议的时候，“协商”意味着什么？请举例说明。

答：协商意味着规定通信使⽤的相关参数，例如最⼤数据包长度。

13、k层向k+1层提供服务。

14、在有些⽹络中，数据链路层处理传输错误的做法是请求发送⽅重传被损坏的帧。如果⼀帧被损坏的概率为p。试问发送⼀帧所需要的平

均传输次数是多少？假设确认帧永远不会丢失。

解：1/（1-p）次

15⼀个系统具有n层协议。应⽤层产⽣长度为M字节的报⽂，在每⼀层加上长度为h字节的报⽂头。试问报⽂头所占的⽹络带宽⽐例是多少？

解：hn/(hn+M)

16、试问TCP和UDP的主要不同是什么？

答：TCP是⾯向连接的，⽽UDP是⽆连接的服务

17、当两台计算机之间传输⼀个⽂件时，可以采⽤两种不同的确认策略。在第⼀种策略中，该⽂件被分为许多数据包，接收⽅独⽴地确认每

⼀个数据包，但没有对整个⽂件进⾏确认；在第⼆种策略中，这些数据包没有单独确认，只会对整个⽂件进⾏确认。请讨论适⽤情况。

答：如果⽹络丢包率较⼤，使⽤第⼀种⽅案，独⽴确认每⼀个包，所以丢失的包可以重传。另⼀⽅⾯，如果⽹络稳定性好，使⽤第

⼆种⽅案，最后确认整个⽂件可以节省带宽。

18、移动⽹络运营商需要知道它们⽤户的移动电话在哪⾥。试问这对于⽤户来说，为什么很糟糕？现在，再给出为什么⼜很好的理由。

答：移动运营商知道⽤户的位置意味着⽤户在哪⾥睡觉、⼯作、旅⾏或者购物都会被知晓，这些信息可能被卖给其他⼈或者被窃

取。好处是这可以使政府更好的监管城市，另⼀⽅⾯也可以让运营商为⽤户在正确位置提供帮助，也可以⽤于防范诈骗，例如有⼈

在不是常驻地区呼叫你时。

19、试问在原始802.3标准中，⼀⽐特多长（按⽶计算）？请⽤10Mbps传输速率，并且假设同轴电缆的传播速度是真空中光速的2/3。

解：同轴电缆的传播速度是200 000km/s，即200m/µs。10Mbps即10 000 000bit/s，也即10bit/µs，所以每10位等于200⽶，即1bit等

于20⽶。

20、⼀幅图像的分辨率为1024×768像素，每个像素⽤3字节表⽰。假设该图像没有被压缩。试问，通过56kbps的调制解调器传输这幅图像

需要多少长时间？通过1Mbps的线缆调制解调器呢？通过10Mbps的以太⽹呢？通过100Mbps的以太⽹呢？

解：图像⼤⼩：1024×768×3×8=18874368bit。

通过56kbps的调制解调器：18874368bit/56kbps=337.042s

通过1Mbps的线缆调制解调器：18874368bit/1Mbps=18.874s

通过10Mbps的以太⽹：18874368bit/10Mbps=1.887s

通过100Mbps的以太⽹：18874368bit/100Mbps=0.189s

21、以太⽹和⽆线电⽹络既有相同点，也有不同点。以太⽹的⼀个特性是同⼀时刻只能传输⼀帧数据。试问802.11也具有这个特点吗？

答：考虑隐藏终端问题。想象⼀个具有五个站点的⽆线⽹络，A到E，使得每⼀个站点信号的作⽤距离仅限在邻居的范围。这样在同

⼀时间A可以与B对话，D也可以与E对话。⽆线⽹络具有潜在的并⾏性，这种⽅式不同于以太⽹。

22、请分别列出⽹络协议国际标准化后的两个优点和缺点

答：优点⼀：如果每个⼈都使⽤该标准，则每个⼈都可以互相通信。优点⼆：标准的⼤规模使⽤，可以节约芯⽚⽣产成本。缺点

⼀：为了标准化，经常需要为兼容低标准⽽做出妥协。缺点⼆：当标准被⼴泛使⽤时，即使新的技术和⽅法出现时，也很难替代旧

的东西。

23、当⼀个系统既有永久（固定）部分⼜有可移动部分（⽐如CD-ROM驱动器和CD-ROM）时，系统的标准化显得⾮常重要。标准化之

后，不同的公司可以同时⽣产永久部分和可移动部分产品，⽽且这些产品总能在⼀起⼯作。请给出计算机⼯业界之外的三个例⼦，在每个例

⼦中都有相应的国际标准。再给出计算机⼯业界之外的另外三个例⼦，但它们没有国际标准。

答：光碟机和光碟，数字相机和储存卡，ATM和银⾏卡。录像机和录像带，⼿提电话，灯泡和灯座。

24、假设实现第k层操作算法发⽣了变化。试问这会影响到第k-1层和k+1层的操作吗？

答：算法属于协议部分，协议是每层的内部操作，所以不会影响。