【计算机网络：自顶向下方法（原书第6版）】课后习题和问题P1-P8

习题
P1.
设计并描述在自动柜员机和银行的中央计算机之间使用的一种应用层协议。你的协议应当允许验证用户卡和口令，查询账目结算（这些都在中央计算机系统中进行维护），支取账目（即向用户支付钱）。你的协议实体应当能够处理取钱时账目中钱不够的常见问题。通过列出自动柜员机和银行中央计算机在报文传输和接收过程中交换的报文和采取的动作来定义你的协议。使用类似于图1-2所示的图，拟定在简单无差错取钱情况下该协议的操作。明确地阐述在该协议中关于底层端到端运输服务所作的假设。




P2.式（1-1）给出了经传输速率为R的N段链路发送长度L的一个分组的端到端时延。对于经过N段链路连续地发送P个这样的分组，一般化地表示出这个公式。

在时间N*（L / R）的第一分组已到达目的地时，第二分组被存储在最后一个路由器，所述第三分组被存储在未来到最后一个路由器等。在时间N*（L / R）+ L/ R时，第二分组已到达目的地时，所述第三分组被存储在最后一个路由器等与该逻辑继续，我们看到，在时间N*（L / R）+（P-1）*（L / R）=
（N + P-1）*（L / R）的所有分组已到达了目的地。

P3.考虑一个应用程序以稳定的速率传输数据（例如，发送方每k个时间单元产生一个N比特的数据单元，其中k较小且固定）。另外，当这个应用程序启动时，它将连续运行相当长的一段时间。回答下列问题，简要论证你的回答：

a.是分组交换网还是电路交换网更为适合这种应用？为什么？
b.假定使用了分组交换网，并且该网中的所有流量都来自如上所述的这种应用程序。此外，假定该应用程序数据传输速率的总和小于每条链路的各自容量。需要某种形式的拥塞控制吗？为什么？

a）一个电路交换网络将非常适合于应用，因为
应用包括常会话的可预测的平滑带宽要求。
由于传输速率是已知的，而不是突发性的，可保留带宽为每个应用程序会话，而没有显著的浪费。
此外，开销成本建立和拆除连接摊销的漫长时间典型的应用会话。

b）在最坏的情况下，所有的应用程序同时在一个或多个发射
网络链接。然而，由于每个链路具有足够的带宽来处理的总和
所有的应用程序的数据传输速率的，不会发生拥堵（非常少排队）。
鉴于这种慷慨链路容量，网络不需要拥塞控制机制。

P4.考虑在图1-13中的电路交换网。回想在每条链路上有4条链路，以顺时针方向标记四台交换机A、B、C和D。


a.在该网络中，任何时候能够进行同时连接的最大数量是多少？

在左上角的交换机和在右上角交换机之间我们可以有4连接。
同样，我们可以有各自的其他3个之间四个连接对相邻交换机。
因此，该网络可以支持最多16个连接。

b.假定所有连接位于交换机A和C之间。能够进行同时连接的最大数量是多少？

我们可以连接4通过交换机置于上层右侧角和
另4个连接通过开关传递较低左上角，
一共8个连接。

c.假定我们要在交换机A和C之间建立4条连接，在交换机B和D之间建立另外4条连接。我们能够让这些呼叫通过这4条链路建立路由以容纳所有8条连接吗？

是。对于A和C之间的连接，我们的路线两个通B的连接，并D.
通过两个连接对于B和D之间的联系，我们线路二通过A和连接到C的两个连接以这种方式，有在最多4个连接经过任何链接。

P5.回顾在1.4节中的车队的类比。假定传播速度还是100km/h。



a.假定车队旅行150km：在一个收费站前面开始，通过第二个收费站，并且在第三个收费站后面结束。其端到端时延是多少？

b.重复（a），现在假定车队中有8辆汽车而不是10辆。




P6.这个习题开始探讨传播时延和传输时延，这是数据网络中的两个重要概念。考虑两台主机A和B由一条速率为R bps的链路相连。假定这两台主机相隔m米，沿该链路的传播速率为s m/s。主机A向主机B发送长度L比特的分组。

a.用m和s来表示传播时延dprop。

b.用L和R来确定该分组的传输时间dtrans。

c.忽略处理和排队时延，得出端到端时延的表达式。

d.假定主机A在时刻t=0开始传输该分组。在时刻t=dtrans，该分组的最后一个比特在什么地方？

e.假定dprop大于dtrans。在时刻t=dtrans，该分组的第一个比特在何处？

f.假定dproc小于dtrans。在时刻t=dtrans，该分组的第一个比特在何处？

g.假定s=2.5×108，L=120比特，R=56kbps。求出使dproc等于dtrans的距离m。




P7.我们考虑从主机A向主机B通过分组交换网发送语音（VoIP）。主机A将模拟语音转换为传输中的64kbps数字比特流。然后主机A将这些比特分为56字节的分组。A和B之间有一条链路：它的传输速率是2Mbps，传播时延是10ms。一旦A收集了一个分组，就将它向主机B发送。一旦主机B接收到一个完整的分组，它将该分组的比特转换成模拟信号。从比特产生（从位于主机A的初始模拟信号起）的时刻起，到该比特被解码（在主机B上作为模拟信号的一部分），花了多少时间？

考虑在一个分组中的第一比特。在此之前位可以传输，所有在该位必须产生分组。


P8.假定用户共享一条3Mbps的链路。又设每个用户传输时要求150kbps，但是每个用户仅有10%的时间传输。（参见1.3节中关于“分组交换与电路交换的对比”的讨论。）

a.当使用电路交换时，能够支持多少用户？

b.对于本习题的后续小题，假定使用分组交换。求出给定用户正在传输的概率。

c.假定有120个用户。求出在任何给定时刻，实际有n个用户在同时传输的概率。（提示：使用二项式分布。）

d.求出有21个或更多用户同时传输的概率。