计算机网络可以向用户提供哪些服务?
(略)
试简述分组交换的要点。
采用了存储转发技术,即将报文(要发送的整块数据)划分为几个较小的等长数据段,在每个数据段前加上必要的控制信息组成的首部,这些带有首部的数据段就构成了分组。首部中包含了目的地址和源地址等重要控制信息。
分组交换在传输数据之前不必占用一条端到端的通信资源,路由器接收分组后,先临时存储下来,检查其首部,查找转发表,按照首部中的目的地址,通过适当接口转发给下一个路由器。
分组在传输时逐段占用通信资源,省去了建立链接和释放链接的开销,传输效率更高。
优点:
缺点:
试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
电路交换:
分组交换:
特点:以分组作为传输单位,采用存储转发技术。
优点:
缺点:
报文交换:
为什么说互联网是自印刷术发明以来人类在存储和交换信息领域的最大变革?
(略)
因特网的发展大致分为哪几个阶段?请指出这几个阶段的主要特点。
简述因特网标准指定的几个阶段?
小写和大写开头的英文名 internet 和 Internet 在意思上有何重要区别?
计算机网络都有哪些类别?各种类别的网络都有哪些特点?
计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么?
主干网由许多高速链路和路由器组成,能迅速传送数据。
本地接入网把用户接入互联网,速率低。
试在下列条件下比较电路交换和分组交换。
要传送的报文共 x(bit)。
从源点到终点共经过 k 段链路,每段链路的传播时延为 d(s),数据率为 b(b/s)。
在电路交换时电路的建立时间为 s(s)。
在分组交换时分组长度为 p(bit),且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下,分组交换的时延比电路交换的要小?
(提示:画一下草图观察 k 段链路共有几个结点。)
电路交换:
发送时延:x b \frac{x}{b}bx
传播时延:k d kdkd
电路建立时间:s ss
总时延:x b + k d + s \frac{x}{b} + kd + sbx+kd+s
分组交换:
主机发送时延:⌈ x p ⌉ p b \lceil \frac{x}{p} \rceil \frac{p}{b}⌈px⌉bp
传播时延:k d kdkd
节点处发送时延:( k − 1 ) p b (k - 1)\frac{p}{b}(k−1)bp
总时延:⌈ x p ⌉ p b + k d + ( k − 1 ) p b \lceil \frac{x}{p} \rceil \frac{p}{b} + kd + (k - 1)\frac{p}{b}⌈px⌉bp+kd+(k−1)bp
条件:x b + k d + s < ⌈ x p ⌉ p b + k d + ( k − 1 ) p b \frac{x}{b} + kd + s <\lceil \frac{x}{p} \rceil \frac{p}{b} + kd + (k - 1)\frac{p}{b}bx+kd+s<⌈px⌉bp+kd+(k−1)bp
当 x > > p x >>px>>p 或 x = k p , k 为整数 x = kp,k为整数x=kp,k为整数 时,条件为:( k − 1 ) p b > s (k-1)\frac{p}{b} > s(k−1)bp>s
在第10题的分组交换网中,设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度,h为每个分组所添加的首部长度,与p的大小无关。
通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b(bit/s),但传播时延和节点的排队时间均可忽略不计。
若打算使总的时延为最小,问分组的数据部分长度p应取为多大?
主机发送时延:x p p + h b \frac{x}{p} \frac{p + h}{b}pxbp+h
节点处发送时延:( k − 1 ) p + h b (k - 1)\frac{p + h}{b}(k−1)bp+h
总时延D:x p p + h b + ( k − 1 ) p + h b \frac{x}{p} \frac{p + h}{b}+(k - 1)\frac{p + h}{b}pxbp+h+(k−1)bp+h
对 p 求导:d D d p = k − 1 b − x h b p 2 \frac{dD}{dp} = \frac{k - 1}{b} - \frac{xh}{bp^{2}}dpdD=bk−1−bp2xh,令其为 0。
得:p = x h k − 1 p = \sqrt{\frac{xh}{k - 1}}p=k−1xh
因特网的两大组成部分(边缘部分与核心部分)的特点是什么?它们的工作方式各有什么特点?
边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成,用户用来进行通信和资源共享的。
工作方式:C/S方式和P2P方式。
核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成,为边缘部分提供连通性和交换服务。
工作方式:路由器连接网络,利用存储转发技术转发分组;路由器之间交换路由信息。
客户-服务器方式与P2P对等通信方式的主要区别是什么?有没有相同的地方?
计算机网络有哪些常用的性能指标?
假定网络利用率达到了90%。试估计一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍?
D = D 0 1 − U = D 0 0.1 = 10 D 0 D = \frac{D_0}{1-U}=\frac{D_0}{0.1} =10 D_0D=1−UD0=0.1D0=10D0
10倍
计算机通信网有哪些非性能特征?非性能特征与性能特征有什么区别?
收发两端之间的传输距离为1000 k m 1000km1000km,信号在媒体上的传播速率为2 × 1 0 8 m / s 2\times10^8m/s2×108m/s。
试计算以下两种情况的发送时延和传播时延:
(1) 数据长度为1 0 7 b i t 10^7bit107bit, 数据发送速率为100 k b / s 100kb/s100kb/s。
(2) 数据长度为1 0 3 b i t 10^3bit103bit, 数据发送速率为1 G b / s 1Gb/s1Gb/s。
从上面的计算中可以得到什么样的结论?
数据量大,发送速率低时,主要时延由发送时延引起;数据量少,发送速率高时,主要时延由传播时延引起。
假设信号在媒体上的传播速度为2.3 × 1 0 8 m / s 2.3\times10^8m/s2.3×108m/s.媒体长度 l 分别为: (1)10cm(网络接口卡)(2)100m(局域网)(3)100km(城域网)(4)5000km(广域网) 现连续传输数据,试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。
传播时延 = 0.1 / ( 2.3 × 1 0 8 m / s ) = 4.35 × 1 0 − 10 s 0.1/(2.3\times10^8m/s) = 4.35\times10^{-10}s0.1/(2.3×108m/s)=4.35×10−10s。
长度为100字节的应用层数据交给传输层传送,需加上20字节的TCP首部。再交给网络层传送,需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送,加上首部和尾部工18字节。
试求数据的传输效率。
数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据(即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销)。
若应用层数据长度为1000字节,数据的传输效率是多少?
100/(100+20+20+18)=63.3%
1000/(1000+20+20+18)=94.5%
网络体系结构为什么要采用分层次的结构?
试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。
分层可以将复杂问题划分为若干个较小问题,便于研究和处理。
协议与服务有何区别?有何关系?
网络协议的三个要素是什么?
各有什么含义?
为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到?
提高协议面对异常情况的能力。
论述具有五层协议的网络体系结构的要点,包括各层的主要功能。
综合OSI 和TCP/IP 的优点,采用一种原理体系结构。
试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。
(略)
试解释以下名词:协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。
试解释everything over IP 和IP over everthing 的含义。
TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务 (所谓的everything over ip)
允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行(所谓的ip over everything)
假定要在网络上传送 1.5MB 的文件。设分组长度为 1KB,往返时间RTT=80ms。传送数据之前还需要有建立TCP连接的时间,这时间时2*RTT=160ms。试计算在以下几种情况下接收方收完该文件的最后一个比特需要的时间。
(1). 数据发送速率为10Mbit/s,数据分组可以连续发送。
(2). 数据发送速率为10Mbit/s,但每发送完一个分组后要等待一个RTT时间才能在发送下一个分组。
(3). 数据发送速率极快,可以不考虑发送数据所需要的时间。但规定在每一个RTT往返时间内只能发送20个分组。
(4)数据发送速率极快,可以不考虑发送数据所需要的时间。但在第一个RTT往返时间内只能发送一个分组,在第二个RTT内可以发送两个分组,在第三个RTT内可以发送四个分组。
M B = 2 20 B = 1048576 B , K B = 2 10 = 1024 B , 1 B = 8 b MB = 2^{20}B = 1048576B, KB = 2^{10} =1024B, 1B = 8bMB=220B=1048576B,KB=210=1024B,1B=8b
(1)
这里没有说经过几段链路,节点的发送时延就不考虑了。
(2)
(3)
(4)
有一个对点链路,长度为50KM。
若数据在此链路上的传播速率为2 × 1 0 8 m / s 2\times10^8m/s2×108m/s,试问链路的带宽为多少才能使传播时延和发送100字节的分组的发送时延一样大?
如果发送的是512字节长的分组,结果又是如何?
有一个点对点链路,长度为 20000 km。
数据的发送速率是 1kbit/s。
要发送的数据有100bit。
数据在此链路上的传播速度为2 × 1 0 8 m / s 2\times10^8m/s2×108m/s; 假定我们可以看见在线路上传播的比特,试画出我们看到的线路上的比特(画两个图,一个在100 bit 刚刚发送完时,另一个是再经过 0.05 s 后)。
发送时延:100 / 1000 = 0.1 s 100/1000=0.1s100/1000=0.1s
传播时延:2 × 1 0 7 / 2 × 1 0 8 = 0.1 s 2\times107/2\times108 = 0.1s2×107/2×108=0.1s
刚发送完最后一个bit发送完第一个bit刚好到,0.05s后传播一半,还剩一半bit在信道里。
条件同上题。但数据的发送速率改为1Mbit/s。和上题的结果相比较,你可以得出什么结论?
发送时延:100 / 1000000 = 0.0001 s 100/1000000=0.0001s100/1000000=0.0001s
传播时延:2 × 1 0 7 / 2 × 1 0 8 = 0.1 s 2\times107/2\times108 = 0.1s2×107/2×108=0.1s
刚发送完最后一个bit发送完第一个bit走了20km
0.05s后传播一半,还最后一个bit在10000km处。
结论:提高发送速率能一定程度上提高数据传输速率。
以1 Gbit/s的速率发送数据。试问在以距离或时间为横坐标时,一个比特的宽度分别是多少?
时间:1 / 1 0 9 = 1 0 − 9 s 1/109=10{-9}s1/109=10−9s
距离:1 0 − 9 × 2 × 1 0 8 = 0.2 m 10{-9}\times2\times108=0.2m10−9×2×108=0.2m
我们在互联网上传输数据经常是从某个源点传送到某个终点,而并非传送过去再传送回来。那么为什么往返实际RTT是一个很重要的性能指标呢?
有些协议传输数据时需要对方的确认。
主机A向主机B发送一个长度为 1 0 7 10^7107 比特的报文。中间要经过两个节点交换机,即一共经过三段链路。设每条链路的传输速率为2Mbit/s。忽略传播、处理和排队时延。
(1)如果采用报文交换,即整个报文不分段,每台节点交换机收到整个的报文后再转发。问从主机A把报文传送到第一个节点交换机需要多少时间?从主机A把报文传送到主机B需要多长时间?
(2)如果采用分组交换。报文被划分为1000个等长的分组,并连续发送。节点交换机能够边接受边发送。试问从主机A把第一个分组传送到第一个节点交换机需要的时间?从主机A把第一个分组传送到主机B需要多少时间?从主机A把1000个分组传送到主机B需要多少时间?
(3)就一般情况而言,比较用整个报文来传送和用划分多个分组来传送的优缺点。
(1)
到交换机:即发送时延:1 0 7 / ( 2 × 1 0 6 ) = 5 s 107/(2\times106)=5s107/(2×106)=5s
到B:三段发送时延:15s
(2)
第一个分组传送到第一个节点交换机需要的时间:1 0 4 / ( 2 × 1 0 6 ) = 5 × 1 0 − 3 s 104/(2\times106)=5\times10^{-3}s104/(2×106)=5×10−3s
从主机A把1000个分组传送到主机B需要的时间:
5 × 1 0 − 3 × 1000 + 2 × 5 × 1 0 − 3 = 5.01 s 5\times10{-3}\times1000+2\times5\times10{-3}=5.01s5×10−3×1000+2×5×10−3=5.01s (1000个分组的发送时延加上经过(3-1)个节点的发送时延。)
(3)
分组交换:快;如果某个分组出错,只重传那一个即可;可使某些分组通过不拥堵的链路传输。但缺一个分组其他分组就不能重组;首部带来额外开销。
报文交换:没有额外开销。但只要有一个bit出错就要全部重传。
主机A向主机B连续传送一个600000bit的文件。A和B之间有一条带宽为1Mbit/s的链路相连,距离为5000KM,在此链路上的传播速率为2.5 × 1 0 8 m / s 2.5\times10^8m/s2.5×108m/s.
(1)链路上的比特数目的最大值是多少?
(2)链路上每比特的宽度是多少?
(3)若想把链路上每比特的宽度变为5000KM,这时应把发送速率调整到什么数值?
(1)
传播时延:5 × 1 0 6 / ( 2.5 × 1 0 8 ) = 2 × 1 0 − 2 s 5\times106/(2.5\times108)=2\times10^{-2}s5×106/(2.5×108)=2×10−2s
最大比特数:2 × 1 0 − 2 × 1 0 6 = 2 × 1 0 4 b i t 2\times10{-2}\times106=2\times10^{4}bit2×10−2×106=2×104bit
(2)
一比特的持续时间:1 0 − 6 s 10^{-6}s10−6s
距离:1 0 − 6 × 2.5 × 1 0 8 = 250 m 10{-6}\times2.5\times10{8}=250m10−6×2.5×108=250m
(3)
持续时间:5 × 1 0 6 / ( 2.5 × 1 0 8 ) = 2 × 1 0 − 2 s 5\times106/(2.5\times108)=2\times10^{-2}s5×106/(2.5×108)=2×10−2s
发送速率:1 / ( 2 × 1 0 − 2 ) = 50 b i t / s 1/(2\times10^{-2})=50bit/s1/(2×10−2)=50bit/s
主机A到主机B的路径有三段路,其速率分别为2Mbit/s,1Mbit/s和500kbit/s。现在A向B发送一个文件。
(1)试计算该文件传送的吞吐量。
(2)设文件长度为10MB,而网络上没有其他流量。试问该文件从A传送到B大约需要多少时间?为什么这里只是计算大约的时间?
(1)由最小速率链路决定,即为 500kbit/s
(2)整个链路的传输速率按吞吐率计算,所以大约时间:8 × 1 0 7 b i t / 5 × 1 0 5 b i t / s = 160 s 8×10^7 bit/5×10^5bit/s=160s8×107bit/5×105bit/s=160s