CN 第一章 计算机网络和因特网

存储转发 传输时延

假定在发送主机和接收主机间只有一台分组交换机。发送主机和交换机间以及交换机和接收主机间的传输速率分别是R1和R2。假设该交换机使用存储转发分组交换方式，发送一个长度为L的分组的端到端总时延是什么？（忽略排队时延、传播时延和处理时延。）

答案：L/R1+L/R2

存储转发（Store-and-Forward）：

• 在存储转发交换中，交换机必须接收到整个分组后，才会开始向下一跳转发。
• 这意味着交换机需要完全接收分组（存储），然后再转发（转发）。
  传输时延（Transmission Delay）：
• 传输时延是指将分组的所有比特推送到链路上所需的时间。
• 计算公式：传输时延 = 分组长度（L） / 传输速率（R）。

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分组时延

传输时延（Transmission Delay）：

• 定义：将分组的所有比特推送到链路上所需的时间。
• 计算公式：
  $$d_{\text{tran}}=\frac{L}{R}其中L是分组长度（比特），R是链路传输速率（bps）$$
• 物理意义：路由器或主机将分组完全发送到链路上的时间。
  传播时延（Propagation Delay）：
• 定义：分组的一个比特从链路起点传播到终点所需的时间。
• 计算公式：
  $$d_{\text{prop}}=\frac{d}{s}其中d是链路长度（米），s是传播速率（m/s）$$
• 物理意义：信号在物理介质中传播的时间。
  处理时延（Processing Delay）：
• 定义：路由器或交换机处理分组头部、检查错误、决定转发路径等所需的时间。
• 影响因素：路由器的计算能力、协议复杂度等。
  排队时延（Queuing Delay）：
• 定义：分组在路由器的输出队列中等待传输的时间。
• 影响因素：网络拥塞程度、流量突发性等。

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考虑两台主机A和B由一条传输速率为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。

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

答案：在链路上;

• 第一个比特在 t=0 时刻被传输到链路上，并开始以速度 s 向主机 B 传播。
• 到 t=dtran 时刻，第一个比特已经在链路上传播了 dtran​ 时间。
• 因为dprop>dtran，所以 t=dtran 时刻，第一个比特没有传播到终点

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考虑两台主机A和B由一条传输速率为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。

假定s＝2.5x10^8m/s，L＝120比特，R＝56kbps。求出使dprop等于dtran的距离m。

• A. 2.5x10^5 m
• B. 5.3x10^5 m
• C. 2.5x10^8 m
• D. 5.3x10^8 m

答案：B:5.3x10^5 m

解方程dprop=dtran

$$\frac{L}{R}=\frac{m}{s}$$

信道复用

复用技术	原理
频分多路复用（FDM）	将总带宽划分为多个不同频率的子信道，每个子信道独立传输一路信号。
时分多路复用（TDM）	将时间划分为固定长度的时隙，不同信号轮流占用时隙传输。
码分多路复用（CDM）	通过正交编码区分信号，所有信号同时同频传输，接收端通过解码分离。
混合多路复用	结合多种复用技术（如FDM+TDM、FDM+CDM等）。

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因特网

因特网的网络协议栈

自顶向下
应用层
运输层
网路层
链路层
物理层
因特网的数据传输方法：
分组交换（Packet Switching） 是因特网的核心传输方式，数据被分割成分组（Packet），独立路由传输，提高资源利用率。

因特网网络核心：
网络核心由路由器和高速链路构成，负责分组转发与路由选择

因特网构成：
网络边缘的主机（手机，服务器等直接提供服务的主机）+网络核心（路由器+高速链路）

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下面关于网络体系结构的协议层次和服务模型描述正确的是

• A. 每一层必须依靠下层提供的服务（服务模型）来实现其功能，从而为其上层提供服务
• B. 协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议。
• C. 将网络协议几个层次画在一起很像一个栈的结构，因此将这些协议层称为协议栈
• D. 网络体系结构采用分层结构是因为“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理
• E. 对等层通信实体之间实现的是实际的物理通信
  答案：A、B、C、D
  解析：
  正确选项
• A. 层间服务依赖：正确，下层服务是上层功能的基础（如TCP依赖IP）。
• B. 服务与协议的分离：正确，上层只能看到服务，无法感知下层协议细节（如HTTP不关心TCP如何实现可靠传输）。
• C. 协议栈：正确，分层协议堆叠形成栈结构（如TCP/IP协议栈）。
• D. 分层的优势：正确，通过分层简化问题（如物理层专注比特传输，应用层专注数据解析）。
  错误选项：
• E. 对等层实际物理通信：错误！对等层是逻辑通信，实际数据需通过下层传输（如主机A的HTTP与主机B的HTTP通过TCP/IP物理链路交互）。

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计算机网络分层的好处包括

• A. 只要层之间的接口不变，就可以实现相同的功能
• B. 某一层可以对其上面和下面的层提供服务
• C. 把大而复杂的计算机网络分解成若干个较小的层，易于处理
• D. 层的内部实现易于改变，整体易于更新

答案：A、C、D
解析：
正确选项

• A. 接口不变，功能可替换：分层后，只要接口一致，各层可独立升级（如从IPv4到IPv6）。
• C. 分解复杂问题：分层将大问题模块化（如OSI七层模型）。
• D. 内部实现易更新：修改某层实现不影响其他层（如加密算法的更换）。
  错误选项：
• B. 某一层对其上下层提供服务：错误！层只能向上层提供服务，并依赖下层服务（单向依赖）。