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读书频道 > 网络 > 计算机网络:系统方法(原书第5版)
习题
2020-01-29 16:26:38     我来说两句
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本书采用系统方法,将网络看作由相互关联的模块构成的交互式系统,通过丰富的因特网实例解析网络工作原理和应用设计方法。每章都以启发式问题开篇,章末辅以相关资源和习题,以完整的端到端系统为重点,不囿于传  立即去当当网订购
1?使用匿名FTP连接到ftp?rfc?editor?org(in?notes目录),获取RFC索引,同时获取TCP、IP和UDP的协议规范。
 
2?Unix工具whois可用来查找一个组织对应的域名,或查找域名对应的网络地址。阅读whois 的主页文档并试用它。对于初学者,试用whois princeton?edu 和whois Princeton,也可以通过http://www?internic?net/ whois?html 研究whois接口。
 
3?计算在下列情况下传输一个1 000KB的文件所需的总时间,假设RTT为50ms,分组长度为1KB,在数据发送前的初始“握手”时间为2×RTT。
 
(a) 带宽为1?5Mbps,数据分组可连续发送。
 
(b) 带宽为1?5Mbps,但每发送完一个分组后必须等一个RTT后再发送下一个分组。
 
(c) 带宽是“无限的”,这意味着我们可以认为传输时间为0,且每个RTT最多发送20个分组。
 
(d) 带宽是无限的,在第一个RTT内能发送一个分组(21-1),在第二个RTT内能发送两个分组(22-1),在第三个RTT内能发送四个分组(23-1),依此类推。(我们会在第6章中给出指数增长的原因。)
 
 4?计算在下列情况下传输一个1?5MB的文件所需的总时间,假设RTT为80ms,分组长度为1KB,在数据发送前的初始“握手”时间为2×RTT。
 
(a) 带宽为10Mbps,数据分组可连续发送。
 
(b) 带宽为10Mbps,但发送完每个分组后必须等一个RTT后再发送下一个分组。
 
(c) 链路允许无限快地传输,但限制带宽使每个RTT最多能发送20个分组。
 
(d) 和(c)一样,传输时间为0,但在第一个RTT内能发送一个分组,在第二个RTT内能发送两个分组,在第三个RTT内能发送四个分组(23-1),依此类推。(我们会在第6章中给出指数增长的原因。)
 
5?考虑一个长度为4km的点到点链路。对一个100字节的分组,带宽为多大时传播延迟(速度为2×108m/s)等于传输延迟?对于512字节的分组,情况如何?
 
 6?考虑一个长度为50km的点到点链路。对一个100字节的分组,带宽为多大时传播延迟(速度为2×108m/s)等于传输延迟?对于512字节的分组,情况如何?
 
7?邮政地址的哪些特性可能被网络寻址方案借鉴使用?你希望找到哪些差别?电话号码的哪些特性可能被网络寻址方案借鉴使用?
 
8?地址的一个特性是唯一性,如果两个节点有相同的地址便无法区分。网络地址还可能有哪些有用的特性?你能想象网络(或邮政、电话)地址可以不唯一的任何情况吗?
 
9?给出一个适合使用多点播送地址的例子。
 
10?STDM是语音电话网络有效的多路复用形式,而FDM是电视和广播有效的多路复用形式,它们在通信模式上有什么不同?通用的计算机网络中不使用这两种形式是由于性价比低的原因吗?
 
11?在1Gbps的链路上1个比特有多“宽”?假设传播速度为2?3×108m/s,在铜线上1个比特有多长?
 
12?在一个yMbps的链路上传输xKB的数据需要花费多长时间?用x与y比率的形式给出答案。
 
13?假设在地球和新的月球定居地之间架设了一条1Gbps的点到点链路。从月球到地球的距离大约是385 000km,而且数据在链路上以光速传播,即3×108m/s。
 
(a) 计算链路的最小RTT。
 
(b) 使用RTT作为延迟,计算链路的延迟带宽积。
 
(c) 在(b)中计算的延迟带宽积的意义是什么?
 
(d) 在月球基地上的一部照相机拍摄了一张地球的照片,并以数字的形式存入磁盘。假设地球上的任务控制中心希望下载最新的图像,大小是25MB。计算从发出请求到传输完毕耗费的最小时间。
 
 14?假设在地球和一个火星探测车之间架设了一条128kbps的点到点链路。从火星到地球的距离(当它们离得最近时)大约是55Gm,而且数据在链路上以光速传播,即3×108m/s。
 
(a) 计算链路的最小RTT。
 
(b) 计算链路的延迟带宽积。
 
(c) 探测车上的一部照相机拍摄周围的照片,并发送回地球。计算从拍完一幅图像到这幅图像到达地球上的任务控制中心所用的时间。假设每幅图像的大小为5MB。
 
15?对于下面列出的在远程文件服务器上的操作,讨论它们是对延迟敏感还是对带宽敏感。
 
(a) 打开文件。
 
(b) 读出文件的内容。
 
(c) 列出目录中的内容。
 
(d) 显示文件的属性。
 
16?计算下列情况的时延(从第一个比特发送到最后一个比特接收):
 
(a) 100Mbps以太网,其路径上有一个存储转发式交换机,分组长度为12 000比特。假设每条链路的传播延迟为10μs,并且交换机在接收完分组后立即转发分组。
 
(b) 有三个交换机,其他同(a)。
 
(c) 同(a),但是假设交换机实现“直通式”交换:可以在收到分组的前200比特后就开始转发该分组。
 
 17?计算下列情况的时延(从第一个比特发送到最后一个比特接收):
 
(a) 1Gbps以太网,其路径上有一个存储转发交换机,分组长度为5 000比特。假设每条链路的传播延迟为10μs,并且交换机在接收完分组后立即开始转发该分组。
 
(b) 同(a),但是有三个交换机。
 
(c) 同(b),但是假设交换机实现“直通式”转发:可以在收到分组的前128比特后就开始转发该分组。
 
18?计算下列情况的有效带宽。对于(a)和(b),假设要发送的数据来源稳定;对于(c),只计算12个小时的平均值。
 
(a) 10Mbps以太网通过三个存储转发交换机转发,同习题16(b)中的情况。交换机在一条链路上接收数据的同时可以在另一条链路上发送数据。
 
(b) 同(a),但是发送方在每发12 000比特数据分组后必须等待一个50字节的确认分组。
 
(c) 100个DVD(每个4?7GB)整夜(12小时)传输。
 
19?计算下列链路的延迟带宽积。使用单向延迟,按从第一个比特发送到第一个比特接收计算。
 
(a) 100Mbps以太网,延迟10μs。
 
(b) 100Mbps以太网,有一个存储转发交换机,同习题16(b)中的情况,分组长度为12 000比特。每条链路的传播延迟为10μs。
 
(c) 1?5Mbps T1链路,贯穿大陆的单向延迟为50ms。
 
(d) 通过一个地球同步轨道卫星的1?5Mbps T1链路,卫星高度为35 900km。唯一的延迟为从地球到卫星的往返光速传播延迟。
 
20?如图1?21所示,主机A和B分别通过100Mbps链路连接到交换机S上。每条链路的传播延迟为20μs。S是一个存储转发式设备,它在收到一个分组35μs后再开始将其转发。计算从A到B发送10 000比特所需的总时间。
 
(a) 作为一个分组。
 
(b) 作为两个5 000比特的分组一个紧接另一个发送。
 
21?假设某主机有一个1MB的文件要发送给另一台主机。文件用1s CPU时间压缩50%,或者用2s压缩60%。
 
(a) 计算当带宽为多少时,两种压缩选择的压缩时间+传输时间的值相等。
 
(b) 解释为何时延不影响你的答案。
 
22?假设某一通信协议的每个分组用于首部和建立帧的信息开销为50字节。我们利用此协议来发送106字节的数据,但是,分组中一旦有一个字节被破坏,包含该字节的整个分组将丢失。给出分组长度分别为1 000字节、10 000字节和20 000字节时,信息开销与丢失字节的总数。分组长度为哪个值时是最优的?
 
23?假设在一条由信源、信宿、7条点对点链路和5个交换机组成的网路上传输n字节的文件。假设每条链路的传播延迟为2ms,带宽为4Mbps,而且交换机支持电路交换和分组交换。你可以把文件分割成1KB的分组或在交换机之间建立起一个电路并把文件作为一个连续的比特流发送。假设每个分组有24字节的分组首部信息和1 000字节的有效载荷,而且每个交换机在完全收到一个分组后对分组进行存储转发的过程会引起1ms的延迟,分组可以被连续发送而不需要等待确认,建立电路需要发送1KB的消息,在路径上往返一次在每个交换机产生1ms的延迟。假设交换机不会给通过电路的数据带来延迟。也可以假设文件大小是1 000字节的整数倍。
 
(a) 文件大小为多少个字节时,电路交换在网络上发送的总字节数少于分组交换?
 
(b) 文件大小为多少个字节时,电路交换使整个文件到达目的地时产生的总延迟小于分组交换?
 
(c) 以上结果是与路径上交换机的数目有什么关系?与链路的带宽有什么关系?与分组首部大小和分组大小之比又有什么关系?
 
(d) 本题给出的网络模型能否准确反映电路交换和分组交换的优缺点?是否忽略了使这两种交换方式受到质疑的重要因素?如果有,这些因素是什么?
 
24?考虑一个闭环网络(如令牌环),带宽为100Mbps,传播速度为2×108m/s。假设节点不产生延迟,环的周长为多少时恰好可容纳一个1500字节的分组?如果每100m一个节点,且每个节点的延迟为10比特,环的周长应为多少?
 
25?根据带宽、延迟和抖动,比较语音传输和实时音乐传输对信道的需求。有哪些必须要改进的地方?改进幅度大约是多少?可否放宽对任一种信道的需求?
 
26?下列情况下,假设不对数据进行压缩,尽管这在实际应用中几乎是不可能的。对于(a)~(c),计算实时传输需要的带宽:
 
(a) 视频的分辨率为640像素×480像素,3B/像素,30帧/s。
 
(b) 视频的分辨率为160像素×120像素,1B/像素,5帧/s。
 
(c) CD-ROM音乐,假设CD播放75分钟,大小为650MB。
 
(d) 假设一个传真机以每英寸72像素的分辨率发送一幅8英寸×10英寸的黑白图像。在14?4 kbps的调制解调器上需要传输多长时间?
 
 27?下列情况下,和上题一样,假设不对数据进行压缩。计算实时传输需要的带宽:
 
(a) HDTV高清晰度视频,分辨率为1 920像素×1 080像素,24位/像素,30帧/秒。
 
(b) 8比特POTS(普通的电话服务)语音音频,采样频率为8KHz。
 
(c) 260比特GSM移动语音音频,采样频率为50Hz。
 
(d) 24比特HDCD高保真音频,采样频率为88?2KHz。
 
28?根据平均带宽、峰值带宽、时延、抖动和丢失容限,讨论与下列应用相关的性能需求:
 
(a) 文件服务器。
 
(b) 打印服务器。
 
(c) 数字化图书馆。
 
(d) 远程气象设备定时监视。
 
(e) 语音。
 
(f) 候车室视频监视。
 
(g) 电视广播。
 
29?假设共享介质M以循环方式向主机A1、A2、…、AN提供传输一个分组的机会,没有分组要传的主机立即放弃M。它与STDM有何不同?与STDM相比,这种方式对网络的利用率如何?
 
 30?考虑在链路上传输文件的一个简单协议。经过一些初始协商后,A向B发送长度为1KB的分组,然后B回答一个确认信息。A在发送下一个数据分组前都要等待ACK,这就是我们熟知的停止和等待(stop?and?wait)。迟到的分组被认为已丢失并重传。
 
(a) 在不考虑分组丢失和重复的情况,说明为何在分组首部中不需要包括任何“序号”数据。
 
(b) 假设链路偶尔会丢失分组,但实际到达的分组总是按发送的顺序到达。对于A和B而言,用2比特表示序号(即N mod 4)是否足以检测并重发任何丢失的分组?用1比特序号是否足够?
 
(c) 现在假设链路可以无序地传递数据,而且有时一个分组会在它后继的分组已到达长达1分钟以后才被传输。这种情况下,对序列号的要求有哪些改变?
 
 31?假设主机A和主机B由一条链路相连。主机A以一定的速率持续地传输一个高精度时钟中的当前时间,其速度快到可以消耗整个可用带宽。主机B读出这些时间值并把它们写成它自己的与主机A时钟同步的本地时钟的时间对。假设链路有如下情况,定性地给出主机B输出的例子。
 
(a) 高带宽,高时延,低抖动。
 
(b) 低带宽,高时延,高抖动。
 
(c) 高带宽,低时延,低抖动,偶尔丢失数据。
 
例如,一条无抖动链路,带宽高到足够每隔一个时钟脉冲输出一次,一个时钟周期可能产生像(0000,0001)、(0002,0003)、(0004,0005)这样的结果。
 
32?获取并构建如书中所示的simplex?talk套接字程序实例。分别在独立的窗口中启动一个服务器和一个客户端。当第一个客户端运行时,再启动连接到同一个服务器上的10个其他客户端;这些其他客户端很有可能在后台被启动,它们的输入重定向来自一个文件。这10个客户端会发生什么情况?它们的connect()操作会失败、超时还是成功?其他的调用是否会被阻塞?现在让第一个客户端退出,会出现什么情形?将服务器的MAX_PENDING设置为1,再试一次。
 
33?修改simplex?talk套接字程序,使其客户端每次给服务器发送一行,然后服务器把这一行发送回客户端。客户端(和服务器)现在必须轮流调用recv() 和send()。
 
34?修改simplex?talk套接字程序,使其使用UDP而不是TCP作为传输协议。你必须在客户端和服务器上同时将SOCK_STREAM修改为SOCK_DGRAM。然后,在服务器端删除对listen()和accept()的调用,将结尾的两个嵌套循环用一个单循环代替,这个单循环用套接字s调用recv()。最后,观察当两个UDP客户端同时连接到同一个UDP服务器时会发生什么情况,并和TCP的情况进行比较。
 
35?考察可以为TCP连接设置哪些不同的选项和参数(在Unix下执行man tcp)。试验用不同的参数设置,观察它们如何影响TCP的性能。
 
36?Unix的工具ping可以用来找出到各种因特网主机的RTT值。阅读ping的主页,并使用它找出到新泽西州的www?cs?princeton?edu以及加利福尼亚州的www?cicso?com的RTT。在一天的不同时间里测量RTT的值,并比较结果。对于这些差异将如何解释?
 
37?可以用Unix中的工具traceroute或Windows中相应的tracert,查看消息在路由选择时所经过的路由器序列。用它来查看从你的站点到某些其他站点的路径。其中的跳数和由ping得知的RTT时间有何关系?跳数和地理距离有何关系?
 
38?用上题中的traceroute画出你所在组织的一些路由器图示(或证明没有使用路由器)。
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