计算机网络课后作业2023秋

计算机网络第三版吴功宜版课后作业

第一章作业
- 三、计算与问答
- - 3.7
  - 3.8
第二章作业
- 三、计算与问答
- - 3.2
  - 3.5
  - 3.6
第三章作业
- 三、计算与问答
- - 3.1
  - 3.5
  - 3.7
  - 3.8
第四章作业
- 三、计算与问答
- - 3.1
  - 3.2
第五章作业
- 三、计算与问答

第一章作业

三、计算与问答

3.7

长度为 8B与536B 的应用层数据通过传输层时加上了 20B的 TCP 报头，通过网络层时加上60B的IP分组头通过数据链路层时加上了18B的 Ethernet 头和尾。分别计算两种情况下的数据传输效率。

8B: $\frac{8}{8+20+60+18}=\frac{4}{53} \approx 0.0755$
536B: $\frac{536}{536+20+60+18}=\frac{536}{634} \approx 0.845$

3.8

计算发送延时与传播延时条件:
主机之间传输介质长度 D=1000km。电磁波传播速度为 $2\times10^8$ m/s。
(1) 数据长度为 $1\times10^3$ bit,数据发送速率为100Kbps。
(2) 数据长度为 $1\times10^8$ bit,数据发送速率为10Gbps。

（1）
数据长度:N= $1\times10^3$ bit
数据发送速率:S=100Kbps
发送延时 $\mathrm{T}=\frac{N}{S}=\frac{10^3}{100\times 10^3}=\frac{1}{100}\mathrm{s}$
传播距离：D=1000km
传播速度：V= $2\times10^8$ m/s
传播时间: $\frac{D}{V}=\frac{1000\times 10^3}{2\times10^8}=\frac{1}{200}$ s
(2)
发送延时 $\mathrm{T}=\frac{N}{S}=\frac{10^8}{10\times 10^9}=\frac{1}{100}\mathrm{s}$
传播时间: $\frac{D}{V}=\frac{1000\times 10^3}{2\times10^8}=\frac{1}{200}$ s

第二章作业

三、计算与问答

3.2

计算机网络采用层次结构的模型有什么好处?

3.5

请描述在 OSI 参考模型中数据传输的基本过程。

3.6

TCP/IP的主要特点是什么？

第三章作业

三、计算与问答

3.1

已知:电话线路带宽B=3000Hz,根据奎斯特准则求无噪声信道的最大数据传输速率为多少?

参考教材 P85
根据奈奎斯特定理，二进制数据信号的最大传输速率 $R_{max}$ 与理想信道带宽 $B$ (单位 $\mathrm{Hz}$ )的关系可以写为 $R_{max}=2B(bps)$ .
$\mathrm{B}=3000Hz$
$R_{max}=2B=2\times 3000=6000\;bps$

3.5

在这里插入图片描述

参考教材 P80
比特率S（单位为bps）与调制速率B（单位为baud）之间的关系可以表示为： $S=B\cdot\mathrm{log}_2k$ 。 $k$ 为多相调制的相数， $\mathrm{log}_2k$ 值表示一次调制转态的变化传输的二进制比特数。

调制速率:B（baud）	多相调制的相数: $\mathrm{log}_2k$	数据传输速率:S（bps）
3600	QPSK-8 $(\mathrm{log}_28=3)$	$3600\times 3=10800$
3600	QPSK-16 $(\mathrm{log}_216=4)$	$3600\times 4=14400$
3600	QPSK-64 $(\mathrm{log}_264=6)$	$3600\times 6=21600$
3600	QPSK-256 $(\mathrm{log}_2256=8)$	$3600\times 8=28800$

3.7

已知:A=01011011。请画出A的差分曼彻斯特编码的波形

参考教材 P81

Online python: Python compiler: link
如果自己机器上没有Python环境，可以用在线Python解析器来运行下面的代码

# 绘制差分曼彻斯特编码code
# 定义一个函数，接受一个二进制字符串作为参数，返回一个差分曼彻斯特编码的波形图
# 导入matplotlib库，用来绘制波形图
import matplotlib.pyplot as plt

def diff_manchester(binary_string, level=-1):
    # 初始化一个空列表，用来存储编码后的电平值
    levels = []
    # 初始化一个变量，用来记录当前的电频，默认初始电平为-1，表示低电频
    level = level
    # 遍历二进制字符串中的每个比特
    for bit in binary_string:
        # 如果比特为0，那么在比特周期的开始处电平跳变，中间保持不变
        if bit == "0":
            level = -level # 电平跳变
            levels.append(level) # 添加到列表中
            levels.append(level) # 添加到列表中
        # 如果比特为1，那么在比特周期的开始处电平保持不变，中间跳变
        else:
            levels.append(level) # 添加到列表中
            level = -level # 电平跳变
            levels.append(level) # 添加到列表中
    # 设置x轴的刻度，每个比特占两个单位
    xticks = [i for i in range(0, len(binary_string) * 2 + 1, 2)]
    # 设置x轴的标签，显示原始的二进制字符串
    xlabels = list(binary_string)
    # 在xlabels列表的末尾添加一个空字符串，使其长度与xticks相同
    xlabels.append("")
    # 创建一个新的图形
    plt.figure()
    # 绘制折线图，使用阶梯状的线条，颜色为蓝色，线宽为2
    plt.plot(levels, drawstyle="steps-pre", color="blue", linewidth=2)
    # 设置x轴的范围，从-0.5到最后一个比特的中间
    plt.xlim(-0.5, len(binary_string) * 2 - 0.5)
    # 设置y轴的范围，从-1.5到1.5
    plt.ylim(-1.5, 1.5)
    # 设置x轴的刻度和标签
    plt.xticks(xticks, xlabels)
    # 设置y轴的刻度和标签，只显示-1和1
    plt.yticks([-1, 1], [-1, 1])
    # 设置标题，显示差分曼彻斯特编码
    plt.title("Differential Manchester Encoding")
    # 遍历每个比特周期的开始处
    for i in range(0, len(binary_string) * 2, 2):
        # 绘制一条从-1.5到1.5的竖着的虚线，颜色为灰色，线宽为1
        plt.vlines(i, -1.5, 1.5, linestyles="dashed", color="gray", linewidth=1)
    # 显示图形
    plt.show()
# test
diff_manchester('01011011')
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3.8

如果主机的数据发送速率达到 100Mbps,采用曼彻斯特编码,那么相应的时钟频率应该为多少?

答：200MHz
参考教材 P82

第四章作业

三、计算与问答

3.1

如果数据字段为11100011,生成多项式 $G(X)=X^5+X^4+X+1$ 。请写出发送的比特序列，并画出曼彻斯特编码序号波形图。

参考教材：P108
参考视频链接
 模二运算除法在线工具
$G (X)$ 展开式： $G(X)=1\times X^5+1\times X^4+0\times X^3+0\times X^2+1\times X^1+1\times X^0$
$G (X)$ 展开式的系数，既多项式比特序列： $1\;1\;0\;0\;1\;1$
$f (x)$ 数据字段: $1\;1\;1\;0\;0\;0\;1\;1$
多项式的系数序列的长度: $N = 6$
余数的长度 $k$ 为多项式的系数序列的长度 $N - 1$ : $k=N-1;\;e.g.,6-1=5$
余数的长度: $k = 5$
在数据字段后面增加k个0，用来保证够除以多项式比特序列，得到被除数： $1\;1\;1\;0\;0\;0\;1\;1\;0\;0\;0\;0\;0$
用多项式比特序列： $1\;1\;0\;0\;1\;1$ 作为除数， $1\;1\;1\;0\;0\;0\;1\;1\;0\;0\;0\;0\;0$ 作为被除数，求余数，然后把余数加到被除数即可得到增加了CRC冗余码的传输比特流。
答案： $1\;1\;1\;0\;0\;0\;1\;1\;1\;1\;0\;1\;0$
计算过程：
(1) 求余数

求得余数为： $1\;1\;0\;1\;0$
(2) 求传输比特流
发送比特序列=被除数+余数
发送比特序列 = $1\;1\;1\;0\;0\;0\;1\;1\;0\;0\;0\;0\;0+1\;1\;0\;1\;0=1\;1\;1\;0\;0\;0\;1\;1\;1\;1\;0\;1\;0$

曼彻斯特编码波形：
参考教材 P81
教材的规则：低到高为1，高到低为0。

补充知识：被除数 $\div$ 除数=商
e.g.,

Online python: Python compiler: link
如果自己机器上没有Python环境，可以用在线Python解析器来运行下面的代码

# 绘制曼彻斯特编码波形code
# 导入matplotlib库
import matplotlib.pyplot as plt

# 定义一个函数，输入任意二进制比特流，绘制出曼彻斯特编码图
def manchester_encoding(bitstream):
    # 初始化曼彻斯特编码的列表
    manchester = []
    # 遍历输入的比特流
    for bit in bitstream:
        # 如果当前比特是0，曼彻斯特编码为01
        if bit == '0':
            manchester.extend([0, 1])
        # 如果当前比特是1，曼彻斯特编码为10
        elif bit == '1':
            manchester.extend([1, 0])
    # 反转曼彻斯特编码的列表，让0用低电平表示，1用高电平表示
    manchester = [1 - x for x in manchester]
    # 绘制曼彻斯特编码的图
    plt.figure(figsize=(5, 3))
    plt.step(range(len(manchester)), manchester, where='post')
    plt.title('Manchester encoding of ' + bitstream)
    plt.xlabel('Time')
    plt.ylabel('Level')
    plt.yticks([0, 1])
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
# 测试函数
manchester_encoding('1110001111010')

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3.2

某个数据通信系统采用 CRC校验方式,并且生成多项式 $G (x)$ 的二进制比特序列为11001,目的主机接收到的二进制比特序列为 110111001(含 CRC 校验码)。请判断传输过程中是否出现了差错?为什么?

答案：出错，因为除不尽呀
参考教材 P108
CRC的校验原理为：
发送方
除数=二进制比特序列
被除数=原始数据+二进制比特序列长度-1个0
余数=被除数 ${\div}$ 除数
发送数据=被除数+余数
接收方
用接收到的数据 $\div$ 除数，如果余数为0则认为没有错误，否则有错
需要说明的是：除数是提前约定好的，两方都是在协议里提前说好的
计算过程：

接收到的数据 $\div$ 除数 $\ne 0$ ,所以数据在传输过程中发生错误。

第五章作业

三、计算与问答

3.1

采用CSMA/CD介质访问控制方式的局域网，总线长度为 1000m,数据传输速率为10Mbps,电磁波在总线传输介质中的传播速度为 $2\times10^8$ m/s。计算:最小帧长度应该为多少?
参考教材p146
最短帧长度： $L_{min}$
主机发送速率： $S$
主机发送的数据帧最短帧长=争用期时长×数据传输速率: $L_{min}=2\tau\times V$ 。
传输延迟=总线长度/传播速度,既: $\tau=D/V$
其中争用期为端到端传输时延的两倍 : $T_c = 2\tau$
如果发生主机发送信号后出现冲突则在 $2\tau$ 时间内必能检测到并停止发送，如果发送信息的时间短于争用期，则在检测到冲突之前信息就已经发送完毕，所以发送数据帧的时间应长于争用期。
既要满足关系： $\frac{L_{min}}{S}\ge T_c$

D=1000
V = $2\times10^8$
S = 10Mbps
$\tau=\frac{D}{V}=\frac{1000}{2\times10^8}=0.5\times10^{-5}$
$T_c=2\tau=2\times0.5\times10^{-5}=10^{-5}$
$L_{min}=T_c\times S =10^{5}\times10\mathrm{Mbps}=10^{-5}\times 10\times 10^{6}\mathrm{bps}=100$ bit

3.3

3.主机A 连接在总线长度为 1000m 的局域网总线的一端,局域网介质访控制方式为CSMA/CD,发送速率为100Mbps。电磁波在总线传输介质中的传播速度为 $2\times10^8$ m/s。如果主机 A 最先发送帧,并且在检测出冲突发生的时候还有数据要发送。请回答:
(1)主机A 检测到冲突需要多长时间?
(2)当检测到冲突的时候，主机 A 已经发送多少位的数据?

(1)
D=1000
V= $2\times10^8$
$\tau=\frac{D}{V}=\frac{1000}{2\times10^8}=0.5\times10^{-5}$ s
$T_c = 2\tau=2\times0.5\times10^{-5}=10^{-5}$ s=10 $\mu$ s

(2)
S=100Mbps= $100\times 10^6$ bps
$L_{min}=S\times T_c=100\times 10^6\times10^{-5}=1000$ bit

3.4

采用 CSMA/CD介质访问控制方式的局域网，总线长度为 2000m,数据传输速率为10Mbps,电磁波在总线传输介质中的传播速度为 $2\times10^8$ m/s。
假设:局域网中主机A 与主机 B连接在总线的两端并且只有主机 A、B发送数据。请回答:
(1)如果发送数据后发生冲突,那么从开始发送数据到检测到冲突,最短需要多少时间?最长需要多少时间?
(2)如果局域网中不存在冲突,主机A发送一个最长 Ethernet 帧(1518B)之后,主机B就用一个最短 Ethernet帧 (64B)确认。主机 A在得到确认之后就立即发送下一帧。忽略帧间间隔，那么主机 A的有效传输速率是多少?

（1）
最短时间（ $T_1$ ）：既主机A和主机B同时开始发送数据的情况下，那么他们会在传输过程中检测到冲突的时间。
最长时间（ $T_2$ ）：就是一个先发，数据刚要到另一个机器的时候，另一个机器开始发，比如主机A在检测到总线空闲后开始发送数据，而主机B在主机A的数据到达之前的一瞬间也开始发送数据，那么他们会在主机B的数据到达主机A处时检测到冲突。
显然最长时间是最短时间的两倍既： $T_2=2T_1$
D=2000
V= $2\times10^8$
S=10Mbps= $10\times 10^6$ bps
$T_1=\frac{D}{V}=\frac{2000}{2\times10^8}=1\times10^{-5}\mathrm{s}=10\mu$ s
$T_2 = 2T_1=20\mu$ s

(2)
有效传输速率：如果局域网中不存在冲突，那么主机A发送一个最长 Ethernet 帧(1518B)的时间为 $T_3$
$T_3=\frac{1518 \mathrm{~B} \times 8 \mathrm{bit}}{10 \mathrm{Mbps}}=1.2144\times10^{-3}\mathrm{s}=1.2144 \mathrm{~ms}$
主机B收到主机A的帧后，立即发送一个最短 Ethernet 帧 (64B)作为确认，其发送时间为 $T_4$
$T_{4}=\frac{64 \mathrm{~B} \times 8 \mathrm{bit}}{10 \mathrm{Mbps}}=0.0512\times 10^{-3}\mathrm{s}=0.0512 \mathrm{~ms}$
主机A收到主机B的确认后，立即发送下一帧，那么主机A发送两个最长 Ethernet 帧的时间间隔，既发送一个帧到在发送下一个帧的时间为 $T_5$
$T_5=T_3+2\times T_1+T_4=1.2865\times10^{-3}\mathrm{s}=1.2865ms$
其中， $T_1$ 为主机A、B之间帧的传输时间,2倍 $T_1$ 表示A传给B，B的确认信息又传给A。
在计算主机A发送一个完整的最长 Ethernet 帧的有效传输速率时，只考虑帧中的有效数据，既去除帧头的18B
$r=\frac{(1518-18) B \times 8 b i t}{T_{5}}\approx 9.33 \mathrm{Mbps}$

VLAN

交换机模式

Switch>　用户模式，可以查看信息，不能修改配置，默认入口
Switch# 　（enable）特权模式，可以查看信息，可以执行管理命令，如重启，备份，重置等
Switch(config)#　 (conf t)全局配置模式，可以修改交换机的全局配置，比如主机名，密码，IP
Switch(config-if)# 　(interface FastEthernet0/1)接口配置模式，可以修改各个接口的配置，VLAN编号，名称等

模式切换

从用户模式进入特权模式：输入enable命令，然后输入密码。
从特权模式进入全局配置模式：输入configure terminal命令。
从全局配置模式进入接口配置模式：输入interface命令，然后输入接口编号。
从全局配置模式进入VLAN配置模式：输入vlan database命令。
从任何模式返回上一级模式：输入exit命令。
从任何模式返回用户模式：输入end命令。
在全局配置模式下执行特权模式的命令：在命令前加do关键字。

重置交换机

enable: 进入特权模式
erase startup-config:重置配置文件
reload：重启交换机

VLAＮ配置命令

Switch>enable 　 # 进入特权模式
Switch#show vlan 　# 查看vlan
Switch#conf t 　 # 进入全局配置模式
Switch(config)#vlan 10 　 # 全局模式下创建VLAN编号
Switch(config-vlan)#name VLAN10 　 # VLAN 配置模式
Switch(config-vlan)#exit 　# 退出VLAN配置模式到全局配置模式
Switch(config)#do show vlan 　# 全局配置模式下查看VLAN信息
Switch(config)#no vlan 10　＃　全局模式下清除VLAN
Switch(config)#interface FastEthernet0/1　＃进入交换机端口１
Switch(config)#interface FastEthernet0/1　＃配置端口１的模式为access，access表示该端口只允许一个VLAN数据通过
Switch(config-if)#switchport access vlan 10　＃配置端口２属于vlan 10
Switch(config-if)#exit　退出端口１
Switch(config-if)#switchport mode trunk　　＃配置端口类型为trunk模式，trunk模式运行多个VLAN的数据通过该端口

其它命令

ping ip 　#测试网络是否畅通
arp -a　#查看可到达的ip-mac 地址表
ipconfig -all 　# 查看网络配置信息
netsh interface ip set address name=“本地连接” source=static addr=192.168.0.3 mask=255.255.255.0 gateway=192.168.0.1 gwmetric=auto（gateway和gwmetric默认不设置也可以）

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原文地址：https://blog.csdn.net/qq_21774161/article/details/134363550

计算机网络课后作业2023秋

计算机网络第三版吴功宜版 课后作业

第一章作业

三、计算与问答

3.7

3.8

第二章作业

三、计算与问答

3.2

3.5

3.6

第三章作业

三、计算与问答

3.1

3.5

3.7

3.8

第四章作业

三、计算与问答

3.1

3.2

第五章作业

三、计算与问答

3.1

3.3

3.4

VLAN

交换机模式

模式切换

重置交换机

VLAＮ配置命令

其它命令

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