習題
P1.
設計並描述在自動櫃員機和銀行的中央計算機之間使用的一種應用層協議。你的協議應當允許驗證用戶卡和口令，查詢賬目結算（這些都在中央計算機系統中進行維護），支取賬目（即向用戶支付錢）。你的協議實體應當能夠處理取錢時賬目中錢不夠的常見問題。通過列出自動櫃員機和銀行中央計算機在報文傳輸和接收過程中交換的報文和採取的動作來定義你的協議。使用類似於圖1-2所示的圖，擬定在簡單無差錯取錢情況下該協議的操作。明確地闡述在該協議中關於底層端到端運輸服務所作的假設。
P2.式（1-1）給出了經傳輸速率爲R的N段鏈路發送長度L的一個分組的端到端時延。對於經過N段鏈路連續地發送P個這樣的分組，一般化地表示出這個公式。
在時間N*（L / R）的第一分組已到達目的地時，第二分組被存儲在最後一個路由器，所述第三分組被存儲在未來到最後一個路由器等。在時間N*（L / R）+ L/ R時，第二分組已到達目的地時，所述第三分組被存儲在最後一個路由器等與該邏輯繼續，我們看到，在時間N*（L / R）+（P-1）*（L / R）=
（N + P-1）*（L / R）的所有分組已到達了目的地。
P3.考慮一個應用程序以穩定的速率傳輸數據（例如，發送方每k個時間單元產生一個N比特的數據單元，其中k較小且固定）。另外，當這個應用程序啓動時，它將連續運行相當長的一段時間。回答下列問題，簡要論證你的回答：
a.是分組交換網還是電路交換網更爲適合這種應用？爲什麼？
b.假定使用了分組交換網，並且該網中的所有流量都來自如上所述的這種應用程序。此外，假定該應用程序數據傳輸速率的總和小於每條鏈路的各自容量。需要某種形式的擁塞控制嗎？爲什麼？
a）一個電路交換網絡將非常適合於應用，因爲
應用包括常會話的可預測的平滑帶寬要求。
由於傳輸速率是已知的，而不是突發性的，可保留帶寬爲每個應用程序會話，而沒有顯著的浪費。
此外，開銷成本建立和拆除連接攤銷的漫長時間典型的應用會話。
b）在最壞的情況下，所有的應用程序同時在一個或多個發射
網絡鏈接。然而，由於每個鏈路具有足夠的帶寬來處理的總和
所有的應用程序的數據傳輸速率的，不會發生擁堵（非常少排隊）。
鑑於這種慷慨鏈路容量，網絡不需要擁塞控制機制。
P4.考慮在圖1-13中的電路交換網。回想在每條鏈路上有4條鏈路，以順時針方向標記四臺交換機A、B、C和D。
a.在該網絡中，任何時候能夠進行同時連接的最大數量是多少？
在左上角的交換機和在右上角交換機之間我們可以有4連接。
同樣，我們可以有各自的其他3個之間四個連接對相鄰交換機。
因此，該網絡可以支持最多16個連接。
b.假定所有連接位於交換機A和C之間。能夠進行同時連接的最大數量是多少？
我們可以連接4通過交換機置於上層右側角和
另4個連接通過開關傳遞較低左上角，
一共8個連接。
c.假定我們要在交換機A和C之間建立4條連接，在交換機B和D之間建立另外4條連接。我們能夠讓這些呼叫通過這4條鏈路建立路由以容納所有8條連接嗎？
是。對於A和C之間的連接，我們的路線兩個通B的連接，並D.
通過兩個連接對於B和D之間的聯繫，我們線路二通過A和連接到C的兩個連接以這種方式，有在最多4個連接經過任何鏈接。
P5.回顧在1.4節中的車隊的類比。假定傳播速度還是100km/h。
a.假定車隊旅行150km：在一個收費站前面開始，通過第二個收費站，並且在第三個收費站後面結束。其端到端時延是多少？
b.重複（a），現在假定車隊中有8輛汽車而不是10輛。
P6.這個習題開始探討傳播時延和傳輸時延，這是數據網絡中的兩個重要概念。考慮兩臺主機A和B由一條速率爲R bps的鏈路相連。假定這兩臺主機相隔m米，沿該鏈路的傳播速率爲s m/s。主機A向主機B發送長度L比特的分組。
a.用m和s來表示傳播時延dprop。
b.用L和R來確定該分組的傳輸時間dtrans。
c.忽略處理和排隊時延，得出端到端時延的表達式。
d.假定主機A在時刻t=0開始傳輸該分組。在時刻t=dtrans，該分組的最後一個比特在什麼地方？
e.假定dprop大於dtrans。在時刻t=dtrans，該分組的第一個比特在何處？
f.假定dproc小於dtrans。在時刻t=dtrans，該分組的第一個比特在何處？
g.假定s=2.5×108，L=120比特，R=56kbps。求出使dproc等於dtrans的距離m。
P7.我們考慮從主機A向主機B通過分組交換網發送語音（VoIP）。主機A將模擬語音轉換爲傳輸中的64kbps數字比特流。然後主機A將這些比特分爲56字節的分組。A和B之間有一條鏈路：它的傳輸速率是2Mbps，傳播時延是10ms。一旦A收集了一個分組，就將它向主機B發送。一旦主機B接收到一個完整的分組，它將該分組的比特轉換成模擬信號。從比特產生（從位於主機A的初始模擬信號起）的時刻起，到該比特被解碼（在主機B上作爲模擬信號的一部分），花了多少時間？
考慮在一個分組中的第一比特。在此之前位可以傳輸，所有在該位必須產生分組。
P8.假定用戶共享一條3Mbps的鏈路。又設每個用戶傳輸時要求150kbps，但是每個用戶僅有10%的時間傳輸。（參見1.3節中關於“分組交換與電路交換的對比”的討論。）
a.當使用電路交換時，能夠支持多少用戶？
b.對於本習題的後續小題，假定使用分組交換。求出給定用戶正在傳輸的概率。
c.假定有120個用戶。求出在任何給定時刻，實際有n個用戶在同時傳輸的概率。（提示：使用二項式分佈。）
d.求出有21個或更多用戶同時傳輸的概率。
