通信网络概论及基础

通信网络概论及基础第一章1.如果能在任意两个用户之间都建立一条物理传输通道，就可以解决相互通信问题，但共需要N 2条物理传输通道，（N 为通信的用户数）。

2.一个基本的通信网络通常由用户通信终端，物理传输链路（通道）和链路的汇聚点（网络节点）组成。

3.根据用户类型（移动或固定），业务的种类（电话、多媒体、计算机数据）传输链路或媒介（有线、光纤、无线），节点采用的技术体制（A TM 交换体制、电路交换体制、分组交换体制）。

4.数据传输链路是指在物理传输媒介（如双绞线、同轴电缆、光纤、微波传输系统、卫星传输电路等）上利用一定的传输标准（它通常规定了电气接口，调制解调的方法，数据编码的方式，比特同步，帧格式和复分接的方式等）形成的传输规定速率（和格式）的数据比特传输通道。

5.数据传输链路分两大类：一类是用户到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称接入链路）；另一类是网络节点（路由器或交换机）到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称网络链路）。

6.典型的数据传输网络有分组交换网和A TM 网。

7.分组交换网需要完成三个基本的过程：○1分段和重装的过程；○2选择传输路径（确定路由的过程）；○3各网络节点的交换过程。

虚电路：分组交换网向用户提供的一种面向连接的网络服务方式。

即两个用户之间完成一次数据通信的全过程。

类似电话通信。

数据报：类似于电报处理过程的一种无连接的网络服务方式。

8.ATM 网络中，信元的长度为53个字节，其中5个字节为信元头，48个字节用来运载信息。

9.分层：○1OSI 协议的体系结构模型分为七个层次，应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。

功能：应用层，为用户提供接入OSI 的环境，并提供分布式的信息服务；表示层，定义信息的表示方法，向应用程序和终端处理程序提供一系列的数据转换服务，从而使应用程序与数据表示的差异性无关；会话层：负责控制应用程序间的通信，为协同工作的应用程序之间建立，管理和终止连接（回话）；运输层，在两个端点之间提供可靠透明的数据传输，提供端到端的差错恢复和流量控制；网络层，高层的功能独立于用来连接网络节点的传输和交换技术，负责建立、维护和终止连接；数据链路层，为信息跨越物理链路提供可靠的传输，发送带有必要的同步，差错控制和流量控制信息的数据块（帧）；物理层，关注在物理媒介上（非结构化）比特流的传输，处理接入物理媒介的机械电气，功能和过程特性。

○2TCP/IP 协议分五层，应用层、运输层、互联网层、网络接入层、物理层。

网络接入层：解决与硬件相关的功能，向互联网层提供标准接口。

互联网层：是数据穿过多个互联的网络正确地传输。

10.对于一个任意小的区间δ≥0，将Poisson 分布用Taylor 级数展开，即利用e λδ-=1-λδ+()22λδ-...可得P ()(){}()δλδδ010+-==A -+A t t （1-18） ()(){}()δλδδ01+==A -+A P t t (1-19);()(){}()δδ02=≥A -+A P t t (1-20)含义：在一个充分小的时间间隔内，没有用户到达的概率为λδ-1；在一个充分小的时间间隔内，有一个用户到达的概率为λδ；在一个充分小的时间间隔内有两个及两个以上用户到达时几乎不可能的。

第二章1.有三种组帧方式：一是面向字符的组帧技术，二是面向比特的组帧技术，三是采用长度计数的组帧技术。

2.面向字符的组帧技术协议有SLIP ，采用两个特殊字符，END （十六进制COH ，这里H 表示十六进制）和ES （十六进制DBH ）,EDN 用于表示一帧的开始和结束，ESC 转义字符。

3.连续出6个1,1个0怎么用？采用比特插入技术，发端信息流中，每出现连续5个“1”就插入一个“0”,这样被插“0”的信息比特流中就不会有多于5个“1”的比特串，接收端在收到5个“1”以后，如果收到的是“0”就将该“0”删去，如果是“1”就表示一帧结束。

4.3种ARQ 重传协议：①停等式ARQ ；②返回n-ARQ ；③选择重发式ARQ 的区别？ 答：①基本思想是在开始下一帧传送以前，必须确保当前帧已被正确接收。

②基本思路：发端在没有收到对方应答的情况下，可以连续n 帧。

收端仅接收正确且顺序连续的帧，其应答中的RN 表示RN 以前的所有帧都已正确接收。

③与②思路相同，其窗口仍为n ，但仅仅重发有错的帧。

5.网际层（互联网）的传输协议-IP 协议。

答：①定义：负责异构网或同构网的计算机进程之间的通信。

②功能：⑴为数据报通过Internet 提供路由。

⑵寻址功能，为源和目的节点提供地址信息。

⑶将数据报分段，重装以适应不同的网络对分组长度的限制。

6.在TCP 中，一个完整的地址应当由三部分组成：网络号、主机号、端口号。

7.TCP 报文格式中，数据偏移占4bit ，表示报文中数据开始点离TCP 报文段起始点的距离，实际上是TCP 报文头的长度。

8.TCP 的流量控制：考虑两问题：一是接收者的缓冲区容量大小，二是网络的容量及通过量。

在TCP 中采用慢启动，拥塞避免，和加速递减等方法来进行拥塞控制，使得TCP 的性能明显改善。

第三章1.网络中的时延通常包括四个部分：处理时延、排队时延、传输时延和传播时延。

①处理时延是指分组到达一个节点的输入端与该分组到达该节点的输出端之间的时延。

②若节点的传输队列在节点的输出端，则排队时延是分组进入传输队列到该分组实际进入传输的时延；若节点的输入端有一个等待队列，则排队时延是指分组进入等待队列到分组进入节点进行处理的时延。

③传输时延是指发送节点在传输链路上开始发送分组的第一个比特至发完该分组的最后一个比特所需的时间。

④传播时延是指发送节点在传输链路上发送第一个比特的时刻至该比特到达接收节点的时延。

2.Little 定理：T ⋅=N λ式中，N 、λ、T 分别表示系统中用户数、用户到达率和用户时延的统计平均值。

3.“M/M/m ”是排队系统的通用表示法。

第一个字母表示到达过程的特征，M 表示是无记忆的Poisson 过程。

第二个字母表示服务时间的概率分布，M 表示指数分布；第二个字母也可以是G 或D,G 表示一般分布，D 表示确定性分布。

第三个字母表示服务员的个数。

4.“M/G/1”排队系统：到达率为λ的泊松分布，基于剩余服务时间的含义。

例2、设输入比特序列为（10110111），采用CRC-16生成多项式，求其校验比特序列。

解：输入比特序列可表示为S(D)=112457+++++D D D D D (K=8)因为()()16,1021516=+++=L g D D D 所以()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⋅=D g D s mainder D c D L Re =Remainder ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++++++++121516161718202123D D D D D D D D D=Remainder()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++++++++++++++++112151645789215163467D D D D D D D D D D D D D D D D D =D D D D D D+++++45789 =0100110111000000123456789101112131415+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅D D D D D D D D D D D D D D D 由此式可得校验比特序列为：（0000001110110010），最终形成的经过校验后的发送序列为（101101110000001110110010）.例8. 求解一个网络中分组的平均时延。

解： 假定一个网络有n 个节点，节点i 的分组到达率为i λ,i=1,...,n,则网络中的总到达率∑==ni i 1λλ，设网络中的平均分组数为N ，则无论采用何种路由算法及分组长度分布，均可对网络应用Little 定理，得到网络中每个分组的平均时延为∑===T n i iNN1λλ 此外，还可以对每个节点应用Little 定理，设每个节点中的平均分组数为i N ，平均时延为i T ，则对节点i 应用Little 定理，有i i i T =N λ例9. 假定一个服务大厅有K 个服务窗口，该服务大厅最多可容纳N 个顾客（K ≥N ），又假定服务大厅始终是客满的，即离开一个顾客将会有一个新顾客立即进入大厅，设每个顾客的平均服务时间为x ，问顾客在大厅内停留的时间T 为多少？解：设进入大厅的顾客到达率为λ，对整个系统而言，应用Little 定理，有λλN=T ⇒T =N ,对服务窗口应用Little 定理有x λ=K ⇒x k =λ，将xk =λ代入式λN=T 得kx N =T 。

例10.现在改变上例中顾客到达方式，假定顾客到达时发现服务窗口被占满就立即离开系统（即顾客被阻塞或丢失）。

设顾客的到达率为λ，问顾客被阻塞的概率β为多少？ 解: 因为顾客是随机到达的，则服务窗口有时满，有时空。

平均而言，对于忙的窗口数位k ，且k k ≤，则系统中的平均用户数为()x k λβ-=1式中，()λβ-1表示没有被阻塞部分的顾客到达率，由此可得顾客被阻塞的概率β为xk λβ-=1。

例11.考察一个分组流通过一个节点在一条链路上的传输过程。

解：假设分组到达率为λ（分组数/秒），分组在输出链路上的平均传输时间（时延）为x (s)，在该节点中等待传输的分组的个数θN ，分组在节点中等待的时间（不包括传输时间）为w,如果仅把节点中等待的队列作为考虑对象，则可以应用Little 定理，有w λθ=N ，如果仅把输出链路作为考虑对象，则可以应用Little 定理，有x λρ=，ρ表示在传输链路上的平均分组数，由于该链路上最多有一个分组在传输，因此ρ表示信道处于忙的时间所占的比例，即信道利用率。