JMU软件22级计算机网络考点复习

本文只针对计算机网络这门课的必考点进行解答,目标是通过考试斩杀线,全篇都是重点。

  1. 题型

选择题20题,40分,计算机3题,15分,综合题5题,45分

选择题主要考概念+计算(概念计算64开),概念题看课堂派资料区的单元测试,计算题看下文的例题即可。综合题,不会问你写概念的,下文基本上都是按考试重点给出的题目及其解答,考中其中题目的概率高达80%。

按课堂派资料区的《各章主要知识重难点整理》文档进行复习:

  1. 第一章 总体概念

  2. 1、计算机网络概念,协议与划分层次、网络协议的三个组成要素,分层的思想等协议(选择)。
  3. 2、计算机网络体系结构:(a) OSI 的七层协议;(b) TCP/IP 的四层协议;(c) 五层协议
  4. 重点是TCP/IP体系结构,会考一个大题,其他考选择
    综合题1:访问一个网址,将会用到整个网络体系结构中从上到下各层次中的哪些协议?
  5. 首先,输入该网页的域名地址,需要使用DNS协议解析域名地址,得到IP地址,通过HTTP协议让浏览器与服务器进行连接,那么连接就要使用到(传输层)TCP协议来建立并释放。在建立连接后,需要传输数据,那么发送数据就需要(网络层)IP协议来进行传输,那么需要把IP地址转换成MAC物理地址才可以传输数据到目的地址,需要使用(网络层)ARP协议来解析,还有一个冲突检测的协议比如CSMA/CD来检测信道是否空闲,然后传输。而IP数据报在数据链路上的路径选择,就需要用到基于TCP的BGP(应用层)协议(自治系统间);可能还需要ICMP协议来进行数据报是否到达的检测;在传输过程中,链路层使用IEEE802.11协议,数据的物理连接形式可能会用到Ethernet协议等。然后服务器收到数据再向浏览器返回HTML响应,最终HTML页面在用户面前显示。
  6. 3、发送时延、传播时延、总时延、往返时间RTT计算

总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。

往返时延RTT:发送方发送数据到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立刻发送确认)总共经历的时延。

计算题1:

在题图所示的采用“存储-转发”方式的分组交换网中,所有链路的数据传输速度均为10Mb/s,网络中传输的每个分组的总长度均为1000比特(包括100比特的分组头以及900比特的数据部分),若主机H1需要向主机H2发送一个大小为9000比特的文件。假设每个分组在每台分组交换机中的处理时延(存储排队等花的时间)都是100微秒,每段链路的传播时延是10微秒。

‌(1)该文件需要拆分成多少个分组进行传输?

已知每个分组为1000bit(其中数据部分为900bit),而文件大小为9000bit,所以总共需要分9000 / 900 = 10个分组。

‌(2)文件拆成分组后,在H1处产生的总的发送时延是多少微秒?

发送时延=数据块大小/数据传输速率=1000bit / 10Mb/s *10(分组)= 1000us

‌(3)每个分组从主机H1到主机H2,最少需要经过几台分组交换机的转发?

​可知最少需要经过三台交换机

‌(4)一个分组从到达某台分组交换机到离开该交换机,共需要多少微秒?

​一个分组从进入交换机到离开,需要处理排队时延 + 发送时延 = 100us + 100us = 200us

‌(5)从H1发送第一个分组开始,到H2接收完所有分组为止,需要的总时延至少是多少微秒?

总时延 = 一个分组的完整时延 + 其余分组的等待时延

一个分组的完整时延包括发送时延100us + 经过三台交换机3 * 200us + 四段链路的传播时延4 * 10us = 100 + 600 + 40 = 740us 

10个分组,第一组发送时要处理其余9组的等待时延,即9 * 100us = 900us

故总时延 = 一个分组的完整时延 + 其余分组的等待时延 = 740 + 900 =1640us

第二章 物理层

1、信道的极限容量计算,包括理想无噪声条件下的奈奎斯特定理计算,带宽受限且有高斯白噪声干扰条件下的香农公式计算,传码率和传信率之间的关系。

2、带宽和传输速率和传播速率
带宽分为两种。一种是模拟系统中的带宽,又叫频宽。指在单位时间内传输数据的能力。单位为赫兹(Hz)。一种是数字系统中的带宽,指系统单位时间内可以传送的位数。单位为bps;数字的带宽可以理解为发送速率,即传输速率。

而传播速率是在链路上的速度,他取决于传输介质的性质,是固定的,不可以随意改变的。 

传输速率:会受到带宽、调制频率、噪声比的影响。

3、传码速率和传信速率理解和转换
传码速率:每秒钟传输的码元个数(一个码元可以携带多个比特,根据调制电平数来决定)

传码速率的别称也就是波特率。 

传信速率:每秒钟传输数据的比特数 

而他们的转换公式:传信速率Rb=Nbd(传码速率)*log2M(电平数)

4、信道容量(即所能达到的最大数据传输速率) 
它就是表示理论的数据传输频率受到影响后所能达到的最好的传输速率,即他的速率低于传输速率。

引出香农公式、奈氏准则的计算公式。

奈氏准则:C(传输速率)= 2W(带宽)* log2M(电平数)

题目一般在有噪声环境下,给的是信噪比db,需要转换为S/N

db = 10\log \frac{S}{N}   然后再代入香农公式:

香农公式:C(传输速率)= W * log2(1+S/N) 

计算题2:

若某信道在无噪声的情况下的极限信息传输速率,不小于信噪比为30dB条件下的极限传输速率,请回答下列问题(要求写出计算分析的过程):

(1)当信噪比为30dB时,对应的信噪比是多少倍?

‎信噪比为30db代入上述信噪比公式可得S/N=1000,则对应的信噪比为10

分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform, FRFT)是对传统傅里叶变换的拓展,它通过非整数阶的变换方式,能够更有效地处理非线性信号以及涉及时频局部化的问题。在信号处理领域,FRFT尤其适用于分析非平稳信号,例如在雷达、声纳和通信系统中,对线性调频(Linear Frequency Modulation, LFM)信号的分析具有显著优势。LFM信号是一种频率随时间线性变化的信号,因其具有宽频带和良好的时频分辨率,被广泛应用于雷达和通信系统。FRFT能够更精准地捕捉LFM信号的时间和频率信息,相比普通傅里叶变换,其性能更为出色。 MATLAB是一种强大的数值计算和科学计算工具,拥有丰富的函数库和用户友好的界面。在MATLAB中实现FRFT,通常需要编写自定义函数或利用信号处理工具箱中的相关函数。例如,一个名为“frft”的文件可能是用于执行分数阶傅里叶变换的MATLAB脚本或函数,并展示其在信号处理中的应用。FRFT的正确性验证通常通过对比变换前后信号的特性来完成,比如评估信号的重构质量、信噪比等。具体而言,可以通过计算原始信号与经过FRFT处理后的信号之间的相似度,或者对比LFM信号的关键参数(如初始频率、扫频率和持续时间)是否在变换后得到准确恢复。 在MATLAB代码实现中,通常包含以下步骤:首先,生成LFM信号模型,设定其初始频率、扫频率、持续时间和采样率等参数;其次,利用自定义的frft函数对LFM信号进行分数阶傅里叶变换;接着,使用MATLAB的可视化工具(如plot或imagesc)展示原始信号的时域和频域表示,以及FRFT后的结果,以便直观对比;最后,通过计算均方误差、峰值信噪比等指标来评估FRFT的性能。深入理解FRFT的数学原理并结合MATLAB编程技巧,可以实现对LFM信号的有效分析和处理。这个代码示例不仅展示了理论知识在
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