网络自测题

1．一个系统的协议结构有N层，应用程序产生M字节长的报文，网络软件在每层都加上H字节长的报头。请问网络带宽中有多大比率用于报头信息的传输？

答案：总共有N层，每层加H字节，在每个报文上附加的头字节的总数等于HN，因此头消耗的有关空间所占的网络带宽的比率为HN /（HN + M）。

3．有5个路由器要连成一个点到点结构的子网。在每一对路由器之间可以设置一条高速线路，或者是一条中速线路，或者是一条低速线路，也可以不设置任何线路。若产生和考察每一种拓扑计算机需用100ms的时间，那么产生和考察所有可能的拓扑需用多长的计算机时间？答案：设这5个路由器分别叫做A、B、C、D和E。存在10条可能的线路： AB、AC、AD、AE、BC、BD、BE、CD、CE和DE。它们中的每一条都有4种可能性，即3种速率以及没有线路；因此总的拓扑数等于410 = 1 048 576。因为每种拓扑花100ms的时间，所以总共需用的时间等于104857．6s，即约为29h。

5．在FM（调频）电台广播中，SAP（服务访问点）地址是什么？

答案：SAP（服务访问点）地址是所使用的频率，例如103.7 MHZ 、 94.2MHZ等。 6．列举使用分层协议的两条理由。

答案：（1）．把复杂的设计问题分割为较小的简单问题； （2）．某一层协议的改变不影响相邻的其他层协议。

7．举出OSI参考模型和TCP／IP协议族的两个相同的方面和两个不同的方面。答案：

相同的方面是，它们都基于分层协议，两者都有网络层，运输层和应用层；在两个模型中，运输服务都能够提供可靠的端到端的字节流。

不同点的方面是，二者层的数目不同，TCP／IP没有会话层和表示层， TCP／IP支持网络互连， OSI不支持网络互连； TCP／IP的网络层只提供无连接服务，而OSI在网络层中，既有面向连接的服务，也有无连接服务。

8．分组交换网中的结点交换机具有OSI模型中哪几层的功能？它们至少应保存哪些信息？答案： 分组交换网中的结点交换机具有OSI模型中物理层，数据链路层以及网络层的功能。它们至少应保存以下信息：为在数据链路层传输帧以及在网络层转发分组所需的信息，包括窗口信息和寻址信息，以及网络层的路由及拥塞控制信息等。

15.客户/服务器系统的性能会受到两个网络因素的影响：网络的带宽（每秒可以传输多少位数据）和延迟（将第一个数据位从客户端传送到服务器端需要多少秒时间）。请给出一个网络的例子，它具有高的带宽和高的延迟。然后再给出另一个网络的例子，它具有低的带宽和低的延迟。答案：

一条几千公里长的吉比特（gigabits/sec）线路，带宽和延迟都很高。 一个56kpbs的modem呼叫同一大厦内的计算机时，其带宽和延迟都很低。

16.在存储－转发类型的分组交换系统中，衡量延迟的一个因素是，在通过一个交换机的时候存储和转发一个分组需要多长时间。如果交换的时间为10μs，并且客户/服务器系统中的客户在上海、服务器在喀什，那么交换时间是否会成为一个主要因素？假设铜和光纤中的传播速度是真空中光速的2/3。

答案：不会。光的传播速度是200 000km/s 或者200 m/μs。信号在10μs内可传播2km。因此，每个交换器等于增加2km的额外光缆。如果客户机和服务器相隔5000km，通过多达50个交换器也只是在总距离中增加了100km，即仅仅2％。所以，在这种环境下交换延迟不是主21.当一个文件在两台计算机之间传输的时候，可能会有两种不同的确认策略。在第一种策略中，该文件被分解成许多个分组，接受方仅独立地确认每一个分组。在第二种策略中，这些分组并没有被单独确认，但是当整个文件到达时，它会被确认。请讨论这两种方案。

答案：如果网络可能丢失分组，每一个分组最好都单独进行确认，这样，丢失的分组就可以被重传。如果网络是高可靠的，在整个传输结束时返回一个确认就可以在正常情况下节约带宽（当然，即使只丢失一个分组也要求重传整个文件）。

25.一幅图像的分辨率为1024*768像素，每个像素用3个字节来表示。假设该图像没有被压缩。请问，通过56kbps的调制解调器信道来传输这幅图像需要多长时间？通过1Mbps的电缆调制解调器(cable modem)

呢？通过10Mbps的以太网呢？用过100Mbps的以太网呢？

答案：这个图像共1024×768×3字节或2 359 296字节。这就是18 874 368比特。当速度为56kbps时，传输需要337.042s。当速度为1Mbps时，传输时间为18.874s。当速度为10Mbps时，传输时间为1.887s。当速度为100Mbps时，传输时间为0.189s。

27．区分发送时间和传播延迟。

答案：在概念上理解并区分ts和tt是很重要的。

发送时间ts是路由器把分组移出自身所需的时间，其值L/R是信道容量R和分组长度L的函数，与连接两台路由器的物理介质的长度K无关。传播延迟是一个bit从一台路由器传输到下一台路由器所需的时间，其值K/V是该二路由器间距离K的函数，V为电磁信号在物理介质上的传播速度，只与物理介质的特性有关，而与分组长度L和信道容量R无关。

知道了分组在单台路由器和源host中的延迟T，并设源端host与目的端host之间有H-1个路由器，就

一λt

可以粗略地获得从源端（S）到目的端（D）的延1．泊松过程的报文到达间隔是连续随机变量，它的概率分布为： F（t）＝1一e

则到达时间间隔的概率密度函数为： α（t）＝ d F（t）/ dt ＝λe

证明，平均到达时间间隔: a1＝

一λt

这是负指数的概率密度函数。到达间隔是负指数分布的连续随机变量。

??0t α（t）dt ＝ 1/λ

答案：

用分部积分证明

a1＝E ( t ) ＝

?一λ

?t α（t）dt ＝

0?一λ

?tλe

一λ

t

0dt ＝ —

??t d e

一λ

t

0 ＝ —[ t e

t

?0 —

t

??e

t

0dt ] ＝ 0 +

??e

一λ

t

0dt

＝ —1/λ

?? e

一λ

0d（—λt）＝ —1/λ

?? d e

一λ

t

0 ＝ —1/λ e

一λt

? 0＝ —1/λ（ 0 — 1 ）＝ 1/λ

2．条件同1题，证明，到达时间间隔的方差为： σa ＝答案：

证明

2

??0 t 2 α（t）dt － a1 ＝ 1/λ

2

2

σa ＝ E( t 2 ) — E 2 ( t ) ＝

2

??0 t 2 α（t）dt －1/λ

2

上式第一项（采用分部积分）＝

??0 t 2 α（t）dt ＝

??0 t 2 λe

一λt

dt

＝－

??0? t 2 de

一λt

＝ —[ t 2 e

一λt

?0 —

??e

一λ

t

0d t 2 ]

＝0 +

?0e

一λ

t

d t 2 ＝2

???0? t e

一λ

t

d t＝ —2/λ

??0 t d e

一λ

t

＝ —2/λ[t e

一λt

?0—

0e

一λt

d t ]

＝ —2/λ（ 0 —

?t

?0e

一λ

t

d t ）

＝ 2/λ所以

??e

一λ

0d t ＝2/λ（1/λ）＝2/λ

2

σa ＝ E( t 2 ) — E 2 ( t )

2

＝

?? t 2 α（t）dt －1/λ＝ 2/λ－1/λ＝ 1/λ

2

2

2

2

04．分组交换网中所有信道（链路、线路）容量增加到原来的N倍，用户数也增加到原来的N倍（假定每个用户所在位置添N一1个用户，从同一个结点入网，其数据的目的地也与该位置原来那个用户的目的地相同），每个用户的数据量不变。采用固定路径（新添用户的报文路径与该位置原来那个用户的报文路径相同），从任何结点进入的报文流均为泊松流，具有相同的负指数长度分布，平均长1/μ。计算前后两种情况下全网平均时延间的关系。答案：这是一个M/M/1模型。计算结果如表2-2：

表2-2： 先前 当前 i链服务率 C i /(1/μ)= μC i NC i /(1/μ)= NμC i i链报文到达率 λi Nλi

全网报文到达率 γ Nγ

全网平均时延 E(T)=E(N) / γ

i链平均时延E(T i )=1/(μC i -λi) i链队长

E(N i ) =λi E(T i ) =λi /(μC i -λi)

E(N) =

?i E(N i )

E(T)=E(N) / γ i链平均时延

E(T i )’ =1/(NμC i - Nλi) = E(T i ) /N i链队长

E(N i )’ = Nλi E(T i ) /N = E(N i ) E(N)’ ==

?i E(N i )’

?i E(N i ) = E(N)

E(T)’=E(N) ‘/ Nγ = E(N) / Nγ= E(T) /N

即全网平均时延减小到原来的1/N。

12．试用类似对N=λT作直观论证的方法，论证E(q) = λE(w)。

答案：[提示，把等待部分看成一个网络，顾客流随机地进入（等待接受服务）和离开（即将被服务）网络]。

13．某火车站每小时平均有3000旅客进入，而站内通常平均有1000个旅客，每个旅客在火车站平均停留时间是多少？

答案：λ=3000人/h

N=1000人按利特尔定律每个旅客在火车站平均停留时间是：

T?N??1000人1?h

3000人/h314．进入一个M/M/1排队系统的顾客到达率是每小时20个，服务速率是每小时40个，求排队系统中平均顾客数和正在接受服务的顾客平均数。

答案：M/M/1 排队， λ=20人/h， μ=40人/h。 ρ= λ/μ=0.5 平均顾客数（平均队长） E(n)??1???0.5?1，

1?0.5?20.25平均等待队长 E(q)???0.5

1??1?0.5 正在接受服务的顾客数： E(n) — E(q) = 1—0.5 = 0.5

15．在一个M/M/1排队系统中平均有10个顾客正在等待，求此排队系统服务机构的利用率。 答案：M/M/1排队

?2 E(q)?10?， 10?10???2， ?2?10??10?0

1??