Computer Networks Part Answers 3 - 3
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21. What is the minimum overhead to send an IP packet using PPP? Count only the overhead introduced by PPP itself, not the IP header overhead. What is the maximum overhead?最小开销: 每一帧有 2 个标志字节, 1 个协议字节和 2 个校验字节, 每帧总共 5 字节开销.
最大开销: 2 个标志字节, 1 个地址字节, 1 个控制字节, 2 个协议字节和 4 个校验字节, 一共 10 字节开销.
附 PPP 协议帧约定:
| Flag (01111110) | Address (11111111) | Control (00000011) | Protocol | Payload | Checksun | Flag (01111110) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Byte | 1 Byte | 1 Byts | 1 Byte OR 2 Bytes | Changeable | 2 Bytes OR 4 Bytes | 1 Byte |
因为 Address 和 Control 字段总是取默认配置的常数, 因此 LCP 提供了某种必要的机制, 允许通信双方就是否省略这两个字段进行协商, 去掉的话可以为每帧节省 2 个字节的空间.
22. 已知数据位流为 $ 1101 0110 $, 采用 CRC 校验, $ G(x) = x^3 + 1 $, 计算出校验位.
非常简单, 答案: $ 111 $.
23. 采用 3 比特序号的 SR 协议, 若接收窗口为 5, 则发送窗口的最大值是多少?
使用 n 位序号的选择传协议的滑动窗口个数应满足:
$ W_T + W_R \leq 2^n $, 对于 3 位序号, $ W_T + W_R \leq 8 $, $ W_R = 5, W_T \leq 3 $
24. $ 50kbps $ 的卫星信道, 往返时延为 $ 500 ms $, 帧长为 $ 1000 $ 位, 使用 SR 协议, 若使效率达到 $ 50 \% $, 序号的比特数至少是多少?
因题目中没有强调使用忽略发送时间的 ACK 帧来确认, 假定为捎带确认.
$ a = \frac{传播时延}{发送时延} = \frac{250}{1000 \div 50} = 12.5 $
设发送窗口为 $ W $, 选择重传协议的信道利用率为 $ \frac{W}{2 + 2a} = 50 % $, 可求出 $ W = 14 $
$ W \leq 2^n - 1 \therefore n = 5 $
25. 数据链路层采用 GBN 协议, 发送方已经发送了编号为 0-7 的帧, 当计时器超时时, 若发送方只收到 0, 4, 5 号帧的确认, 则发送方需要重发的帧数是多少?
对 5 号帧的确认说明, 5 号帧及以前的帧全部正确接收, 因此发送方需要重发未确认的 6 号和 7 号帧, 即需要重发的帧数是 2.
26. 两台计算机的数据链路层协议实体采取滑动窗口机制. 利用 16kbps 的卫星信道传输长度为 128 字节的数据帧, 信道传播时延为270ms.
(1) 计算使用停等协议的信道利用率;
(2) 计算使用发送窗口为 7 的 GBN 协议的信道利用率;
(3) 计算使用发送窗口为 15 的 GBN 协议的信道利用率;
(4) 为使信道利用率达到最高,使 用 GBN 协议时序号的比特数最 少为多少位?
\begin{gather} \eta_{停等协议} = \frac{1}{2(1 + a)} = \frac{1}{10.4} \approx 9.6 \\% \\ \eta_{GBN7} = \frac{7}{2(1 + a)} = \frac{7}{10.4} \approx 67.3 \\% \\ \end{gather}
(3) 因为 15 > 10.4, 因此信道利用率为 1
(4) $ W = 2^n - 1 \geq 10.4, \therefore n \geq 4 $
(1) 字符计数法
(2) 带首尾标志的字节填充法
(3) 带首尾标志的比特填充法
(4) RS-232 协议,每次发送一个 8 位字符, 以位 `0` 为起始位位 `1` 为终止位并计算上述每种方法的效率. 以下答案中, 红色字符为填充字符
(1) $ \textcolor{red}{00000101} \quad 01000111 \quad 11100011 \quad 11100000 \quad 01111110 $
填充字符解释: 连同字符统计字符在内共 5 个字符, 所以填二进制的5
增加了一个长度字节, 效率为 4/5 = 80%
(2) $ \textcolor{red}{01111110} \quad 01000111 \quad 11100011 \quad \textcolor{red}{11100000} \quad 11100000 \quad \textcolor{red}{11100000} \quad 01111110 \quad \textcolor{red}{01111110} $
增加了首尾标志和2个转义字符, 效率为 4/8 = 50%
01111110 01000111 110100011 111000000 011111010 01111110
(3) $ \textcolor{red}{01111110} \quad 01000111 \quad 11\textcolor{blue}{0}10001 \quad 1111\textcolor{blue}{0}000 \quad 0011111\textcolor{blue}{0}1 \quad 0 \quad \textcolor{red}{01111110} $
增加了首尾标志和 3 位填充, 效率为 32/51 = 62.75%
(4) RS232: 每个字符前面加 1 位起始位, 后面加 1 位停止位
$ \textcolor{red}{0}01000111\textcolor{red}{1} \quad \textcolor{red}{0}11100011\textcolor{red}{1} \quad \textcolor{red}{0}11100000\textcolor{red}{1} \quad \textcolor{red}{0}01111110\textcolor{red}{1} $
效率为 32/40 = 80%
2023-04-19 IP属地: 北京