计算机网络习题课选讲二

广西师范大学物理与信息工程学院计算机教研室 《计算机网络》习题课选讲二 5-01试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。 答：（1）虚电路是面向连接的，所提供的有服务可以保证数据传输的可靠性和投 递顺序的正确 性；数据报是无连接的，只提供尽力而为的服务，不能保证传输的 可靠性和投递顺序的正确 性。 （2）网络采用数据报传输方式在可大大简化网络层的结构；虚电路让电信网 络负责保证可 靠通信所采取的措施， 使得电信网的结点交换机复杂而昂贵。但相 对而言，采用数据报时，由主机负责端到端的可靠性，包括差错处理和流量控制， 因此，主机 的处理负担较大。 （3）虚电路有连接建立和释放阶段， 数据传递启动快。 （4）为了在交换结点进行存储转发， 地址信息。而在使用虚电路的情况下， 需要有一个简单的虚电路号码标志，这就使 分组的控制信息部分的比特数减少， 从而减少了载销。 （5）虚电路在连接建立阶段确定数据传输的路由，属于同一条虚电路的分 组均按照同一 路由进行转发；数据报对每个分组都独立地做路由选择。显然，在 数据传输阶段，数据报的路由处理负担大。但在网络结点出现故障的情况下，所 有通过故障结 点的虚电路都有不能工作，而数据报可以灵活地选择替代 路由。 一分组必须有 的分组首部，而每个网络结点必须为虚电路 保留 路。但若使用无连接的数据报，则每个分组要有 不 需要保留路由表的存储空间。设每段链路每传 存储器的费用为每字节 0.010.01 元，而存储器的寿命 为 2 2 年工作时间（每周工作 4040 小时）。假定一条虚电路的每次平均使用时间为 10001000 秒，而在 此时间内发送 200200 分组，每个分组平均要经过 4 4 段链路。试问：采用哪种方案（虚电路或数据 报） 更为经济？相差多少？ 答：4段链路意味着涉及5个路由器。虚电路实现需要在1000秒内固定分配5$=40字节的存 储器。数据报实现需要比虚电路实现多传送的头信息的容量等 于（15-3） ^4X200=9600字节 链路。现在的问题就成了40000字节 秒的存储器 对比9600字节链路的电路容量。如果存储 器的使用期是两年，即3600X40X52X2~1.5X 节0秒的代价为1（1.5X07）=6.7 X0-8分，那么40000字节秒的代价约等于2.7毫分。另一方面，1个字节 链路代价是10-6 分，9600个字节 链路的代价为10-6 9600=9.6X0-3分，即9.6毫分。显然，对于这样的 参 数，虚电路的实现要便宜一些。9.6-2.7=6.9毫分，即在这1000秒的时间内便宜 大约6.9 毫分。 3 3 字节 8 8 字节的存储空间来识别虚 兆字节需 0.010.01 元，购买结点 使用数据时，每个分组必须携带完整的 每个分组不需要携带完整的目标地址， 只 数据传输启动慢；数据报不用建立连接, 5-02设有一分组交换网。若使用面向连接的虚电路，则每电 1515 字节的分组首部，而结点就 1 1 5-05 一个数据报通信子网允许各结点在必要时将收到的分组丢弃。设结点丢弃 一个分组的概率 为P。现有一个主机经过两个网络结点与另一个主机以数据报方 式通信，因此两个主机之间要经 过3段链路。当传送数据报时，只要任何一个 结点丢弃分组，则源点主机最终将重传此分组。 试问： （a） 每一个分组在一次传输过程中平均经过几段链路？ （b） 每一个分组平均要传送几次？ -1 - 广西师范大学物理与信息工程学院计算机教研室 (c) 目的主机每收到一个分组，连同该分组在传输时被丢弃的传输，平均需要 经过几段链路？ 答：(1)从源主机发送的每个分组可能行走1段链路、2段链路或3段链路。走1段链路的概率 是P，走2段链路的概率是p(1-P)，走3段链路的概率是(1-P)。 那么一个分组平均通路长度 的期望值是这3个概率的加权和，即等于 2 2 2 L=1 咒 p + 2p(1-p) + 3(1 -p) = P -3p + 3 2 即每次发送一个分组行走的平均链路段数是 P - 3p + 3。注意，当p=0 时， 2 平均长度是3，当p=1时，平均长度是1。当0vpv1时，可能需要多次发送。 (2) 一次发送成功(走完整个通路)的概率等于(1 - P)，令两次发射成 功的概率(1 - a )a 因此，一个分组平均 2 -(1 - P)， 2\ ，三次发射成功的概率等于(1 -发 a ) a ，…。 送次数 2 T = Ct +2 口(1 - a ) + 3a (1 - a ) + 就等于 =2 1(1 -a )][( 1 - a ) + 2(1 k )2+ 3(1 7 ) .] 因为2 kq k 壬 所以，T q (1-q) ‘ 1 — J [1-(1-“)] 1 (1- p) 2 即一个分组平均做 ------次发送。 仆 - P)2 2 (3)每个接收到的分组行走的平均跳段数等于 H =「T=(P —3P + 2 -P) 5-075-07 假定要在误码率 P=10P=10-6的链路上传送长度为 10106比特的报文。整个报文就 是一个大的分组。 数据率为 1Mb/s1Mb/s。若使用停等协议，并忽略分组首部的开销、 传播时延和确认分组出错的概 率，试求这个分组正确到达终点所需的平均时间。 若将此报文划分为 10001000 个 1000 bit1000 bit 长的分 组，然后逐个发送到终点，试证明， 所有分组正确到达终点所需要的平均时间将比上面得出的 时间减少约 6 63%63%。 答：分组长度为L=106比特，数据速率为1Mbps,传输一个分组需花1s的时间。 误码率P=10- ，P(报文正确到达终点)=(1-p)L 1/e。正确到达终点平均要将分组 传输e 次，因此需要时 若分组长度为1000 bit, P(报文正确到达终点)=(1-p)1000~e-0.001~0.999，发送1000bit 的分组需要时间为0.001s。发送1000个分组有999个正确到达终点， 有1个分组出错，需 要重传，因此平均传输 平均时间将比上面得出的时间减少约 交换机需要进行的处理过程进行讨论。 间2.718SO 1001次，总共需要时间为1.001s。 63%。 (2.718 -1 .001 ) /2.7180.63 =63 %。所以，所有分组正确到达终点所需的 5-12为什么 X.25 X.25 分组交换网会发展到帧中继？帧中继有什么优点？试从层次结 构上以及结点 -2 - 广西师范大学物理与信息工程学院计算机教研室 答：在20世纪80年代后期，许多应用都迫切要求增加分组交换服务的速率，然 而X.25网络的体系结构并不适合于高速交换，因此需要研制一种支持高速交换 的网络体系结 构。帧中继就是为这一目的而提出来的。 今天的数字化光纤网比早 期的电话网具有低得多的误 码率。因此，我们完全可以简化 对分组的处理能力也就增大了。 帧中继就是一种减少结点处理时间的技术。帧中继的设计消除了 端点用户系 统和分组交换网络上的许多开销。下面列出帧中继和传统的 组交换服务之间的主 要差别： （1）呼叫控制信令在不同于用户数据的一条单独的逻辑连接上运载。 中间结点