一、单项选择题 采用滑动窗口机制对两个相邻结点A(发送方)和B(接收方)的通信过程进行流量控制。假定帧的序号长度为4，发送窗口和接收窗口的大小都是7，使用累积确认。当A发送了编号为0、1、2、3这4个帧后，而B接收了这4个帧，但仅应答了0、3两个帧，此时发送窗口将要发送的帧序号为______，接收窗口的上边界对应的帧序号为______；A继续发送4、5两个帧，且这两个帧已进入B的缓冲区，而B仅应答了2、3两个帧，此时接收窗口最多能接收______个帧。若滑动窗口机制采用选择重传协议来进行流量控制，则允许发送方在收到应答之前连续发出多个帧；若帧的序号长度为k比特，那么接收窗口的大小W______2k-1；如果发送窗口的上边界对应的帧序号为U，则发送窗口的下边界对应的帧序号为______。32. 在一个采用CSMA/CD协议的网络中，传输介质是一根完整的电缆，传输速率为1Gb/s，电缆中的信号传播速度是200000km/s。若最小数据帧长度减少800比特，则最远的两个站点之间的距离至少需要______。
- A.增加160m
- B.增加80m
- C.减少160m
- D.减少80m
A B C D
D
[解析] 若最短帧长减少，而数据传输速率不变，则需要使冲突域的最大距离变短来实现碰撞窗口的减少。碰撞窗口是指网络中收发结点间的往返时延，因此假设需要减少的最小距离为s，则可以得到如下公式(注意单位的转换)：
减少的往返时延=减少的发送时延，即2×[s/(2×10
8)]=800/(1×10
9)。即，由于帧长减少而缩短的发送时延，应等于由于距离减少而缩短的传播时延的2倍。
可得s=80，即最远的两个站点之间的距离最少需要减少80m。
注意：CSMA/CD的碰撞窗口=2倍传播时延，报文发送时间
碰撞窗口。
二、综合应用题1. 在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit。再设发送窗口W
T=6，而接收窗口W
R=3。试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正确工作。
对于选择重传协议，接收窗口和发送窗口的尺寸需满足：接收窗口WR+发送窗口WT≤2n，而题目中给出的数据WR+WT=9≥23，所以是无法正常工作的。举例如下：
发送方：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0
接收方：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0
当发送方发送0～5号共6个数据帧，因发送窗口已满，发送暂停。接收方收到所有数据帧，对每一个帧都发送确认帧，并期待后面的6、7、0号帧。若所有的确认帧都没有到达发送方，经过发送方计时器控制的超时事件后，发送方再次发送之前的6个数据帧，而接收方收到0号帧后，无法判断是新的数据帧或是旧的重传的数据帧。
2. 假设一个信道的数据传输速率为5kb/s，单向传输延迟为30ms，那么帧长在什么范围内，才能使用于差错控制的停止-等待协议的效率至少为50%?
设帧长为L。在停止-等待协议中，协议忙的时间为数据发送的时间L/B，协议空闲的时间为数据发送后等待确认返回的时间2R。要使协议的效率至少为50%，则要求信道利用率u至少为50%，而信道利用率=数据发送时延/(传播时延+数据发送时延)，则
可得：L≥2RB=2×5000×0.03bit=300bit。
因此，当帧长大于等于300bit时，停止，等待协议的效率至少为50%。
3. 假定卫星信道的数据率为100kb/s，卫星信道的单程传播时延为250ms，每个数据帧的帧长均为2000位，并且不考虑误码、确认帧长、头部和处理时间等开销，为达到传输的最大效率，试问帧的顺序号应为多少位?此时信道利用率是多少?
RTT=250×2=500ms=0.5s。
一个帧的发送时间等于2000bit÷100kb/s=20×10-3s。
一个帧发送完后经过一个单程时延到达接收方，再经过一个单程时延发送方收到应答，从而可以继续发送，故要达到传输效率最大，就是不用等确认也可继续发送帧。设窗口值等于x，令
2000bit×x÷100kb/s=20×10-3s+RTT=20×10-3s+0.5s=0.52s
得x=26。
若取得最大信道利用率，窗口值是26即可，因为在此条件下，可以不间断地发送帧，所以发送速率保持在100kb/s。
由于16＜26＜32，帧的顺序号应为5位。在使用后退N式ARQ的情况下，最大窗口值是31，大于26，可以不间断地发送帧，此时信道利用率是100%。
4. 在数据传输率为50kb/s的卫星信道上传送长度为1kbit的帧，假设确认帧总是由数据帧捎带，帧头的序号长度为3bit，卫星信道端到端的单向传播延迟为270ms。对于下面三种协议，信道的最大利用率是多少?
1)停止-等待协议。
2)后退N帧协议。
3)选择重传协议(假设发送窗口和接收窗口相等)。
最大信道利用率，即表示每个传输周期内要发送每个协议可发送的最大帧数。由题意，数据帧的长度为1kbit，信道的数据传输速率为50kb/s，因此信道的发送时延为1/50s=0.02s，另外信道端到端的传播时延=0.27s。本题中的确认帧是捎带的(通过数据帧来传送)，因此每个数据帧的传输周期为(0.02+0.27+0.02+0.27)s=0.58s，
1)在停止-等待协议中，发送方每发送一帧，都要等待接收方的应答信号，之后才能发送下一帧；接收方每接收一帧，都要反馈一个应答信号，表示可接收下一帧。其中用于发送数据帧的时间为0.02s。因此，信道的最大利用率为0.02/0.5 8=3.4%。
2)在后退N帧协议中，接收窗口尺寸为1，若采用n比特对帧编号，则其发送窗口的尺寸W满足：1＜W≤2n-1。发送方可以连续再发送若干个数据帧，直到发送窗口内的数据帧都发送完毕。如果收到接收方的确认帧则可以继续发送。若某个帧出错，接收方只是简单地丢弃该帧及其后所有的后续帧，发送方超时后需重传该数据帧及其后续的所有数据帧。
根据题目条件，在达到最大传输率的情况下，发送窗口的大小应为2n-1=7，此时在第一帧的数据传输周期0.58s内，实际连续发送了7帧(考虑极限情况，0.58s后接收方只收到0号帧的确认，此时又可以发出一个新帧，这样依次下去，取极限即是每个传输周期0.58s内发送了7帧)，因此此时的最大信道利用率为7×0.02/0.58=24.1%。
3)选择重传协议的接收窗口和发送窗口的尺寸都大于1，可以一次发送或接收多个帧。若采用n比特对帧编号，则窗口尺寸应满足：接收窗口尺寸+发送窗口尺寸≤2n，当发送窗口与接收窗口尺寸相等时，应满足接收窗口尺寸≤2n-1且发送窗口尺寸≤2n-1。发送方可以连续发送若干个数据帧，直到发送窗口内的数据帧都发送完毕。如果收到接收方的确认帧则可以继续发送。若某个帧出错，接收方只是简单的丢弃该帧，发送方超时后需重传该数据帧。
和2)问中的情况类似，唯一不同的是为达到最大信道利用率，发送窗口大小应为2n-1=4，因此，此时的最大信道利用率为4×0.02/0.58=13.8%。
5. 对于下列给定的值，不考虑差错重传，非受限协议(无需等待应答)和停止等待协议的有效数据率是多少?(即每秒传输了多少真正的数据，单位b/s)
R=传输速率(16Mb/s)
S=信号传播速度(200m/μs)
D=接收主机和发送主机之间传播距离(200m)
T=创建帧的时间(2μs)
F=每帧的长度(500bit)
N=每帧中的数据长度(450bit)
A=确认帧ACK的帧长(80bit)
1)非受限协议
2)停止等待协议
6. 在某个卫星信道上，发送端从一个方向发送长度为512B的帧，且发送端的数据发送速率为64kb/s，接收端在另一端返回一个很短的确认帧。设卫星信道端到端的单向传播延时为270ms，对于发送窗口的尺寸分别为1、7、17和117的情况，信道的吞吐率分别为多少?
这里要注意题目中的单位。数据帧的长度为512B，即512×8bit=4.096kbit，一个数据帧的发送延时为4.096/64=0.064s。因此一个发送周期时间为0.064+2*0.27=0.604s。
因此当窗口尺寸为1时，信道的吞吐率为1×4.096/0.604=6.8kb/s
当窗口尺寸为7时，信道的吞吐率为7×4.096/0.604=47.5kb/s
由于一个发送周期为0.604s，发送一个帧的发送延时是0.064s，因此当发送窗口尺寸大于0.604/0.064，即大于或者等于10时，发送窗口就能保证持续发送。因此当发送窗口大小为17和117时，信道的吞吐率达到完全速率，与发送端的数据发送速率相等，即64kb/s。
深色：已答题 浅色：未答题