计算机网络课程习题（解答详细）

1. 收发两端之间的传输距离为1000Km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/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107bit，数据发送速率为100kbit/s （2） 数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s。 从以上计算结果可得出什么结论？ 答（1）：发送延迟=107/（100×1000）=100s 传播延迟=1000×1000/（2×108） =5×10-3s=5ms （2）：发送延迟=103/（109）=10-6s=1us 传播延迟=1000×1000/（2×108） =5×10-3s=5ms 2. 长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，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18字节。试求数据的传输效率。 若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？ 答：数据长度为100字节时 传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3% 数据长度为1000字节时， 传输效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5% 计算机网络课程习题详解 1. 传输时延与传播时延的计算 在计算机网络中，传输时延和传播时延是两个重要的概念。传输时延是指数据从发送端开始发送到全部发送完毕所需的时间，而传播时延是指电磁波在传输媒体中传播一定距离所花费的时间。 在给定的问题中，我们有两个不同的场景： （1）当数据长度为107比特，数据发送速率为100kbit/s时，发送时延计算为数据长度除以发送速率，即107/(100×1000)=100秒。传播时延则为传输距离除以传播速度，即1000公里除以2×10^8米/秒，等于5×10^-3秒，也就是5毫秒。 （2）当数据长度为103比特，数据发送速率为1Gbit/s时，发送时延为103/(10^9)=1微秒，传播时延同样是5毫秒。 从这两个计算结果我们可以看出，对于较短的数据包，发送时延相比于传播时延占主导地位；而对于较长的数据包，传播时延可能变得相对较小。这表明在网络设计中，提高数据发送速率可以显著减少发送时延，但传播时延受物理距离限制，较难优化。 2. 数据传输效率分析 数据传输效率是指有效数据量与实际传输数据总量的比率，它反映了网络在传输数据时的效率。数据传输效率受到协议开销的影响，包括各层次的头部信息。 在第一种情况，即应用层数据长度为100字节时，需要加上TCP首部20字节，IP首部20字节，以及以太网的首部和尾部18字节，所以总传输数据量为100+20+20+18=158字节。传输效率计算为100/158，约为63.3%。 当应用层数据长度增加到1000字节时，尽管协议开销保持不变，但由于有效数据量增加，传输效率提高到1000/(1000+20+20+18)，约为94.5%。这说明在协议固定开销的情况下，随着有效数据量的增加，传输效率趋于提高。 3. 信道容量与信噪比的关系 香农公式C=W log2(1+S/N)描述了信道容量C、信道带宽W和信噪比S/N之间的关系。在给定的题目中，当信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s时，可以通过解这个方程得到初始的信噪比S/N0。 若想使最大信息传输速率增加60%，即达到56kb/s，我们可以重新解方程求出新的信噪比S/N1。计算表明，为了达到这个目标，信噪比需要增大约109.5倍。 进一步地，如果将信噪比增加到1000倍，即S/N0的109.5倍后再乘以10，通过计算发现最大信息速率只能增加18.41%，没有达到20%的目标。这说明信噪比的提升并不能无限制地增加信道容量，存在一个饱和点。 4. 码分多址（CDMA）通信 码分多址是一种多用户共享同一频带的技术，每个用户使用一个独特的码片序列来编码自己的数据。在问题中，通过计算不同站与接收到的码片序列的内积，可以判断哪些站正在发送数据。根据计算结果，A站和D站发送的是1，B站发送的是0，而C站没有发送任何数据。 总结，这些习题涵盖了计算机网络中的基础概念，如传输时延、传播时延、数据传输效率和信道容量的计算，以及CDMA通信的解析。理解这些知识点对于深入学习计算机网络至关重要，它们是构建和优化网络系统的基础。