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第二章 端到端的传输协议
本章详细讨论了链路层、网络层和传输层的端到端传输协议：包括组帧、差错检测、自动请求重发(ARQ)、协议的初始化、差错控制和流量控制等。物理层是为链路层提供一组虚拟的比特管道，本章将讨论在这样的比特管道上如何形成一条可靠的业务通道为上层提供可靠的服务。为了形成一条可靠的业务通道，首先解决如何标识高层送下来的数据块(分组)的起止位置，接着就要解决如何发现传输中的比特错误，最后要解决的就是发现错误后，如何消除这些错误。根据通信双方所处的相对位置不同，所采用的解决方法(协议)也不同。若通信双方之间是通过一条物理链路直接相连，这时需采用链路层的协议来解决数据帧的传输错误；若通信双方是在一个通信子网内通过多条数据链路形成的通路相连，这时需要采用网络层的端到端传输协议采解决分组的传输错误；当通信双方处于不同的通信子网时，需要采用运输层的端到端传输协议来解决报文的传输错误。本章首先讨论组帧技术、差错检测、自动请求重发的协议和典型的数据链路层协议；接着讨论网络层的端对端传输协议、IP协议；最后讨论运输层的端到端传输协议。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
链路层的差错控制技术；标准数据链路控制协议及其初始化。 （2）应掌握的内容
组帧技术；网络层和运输层的点对点传输协议。
2、本章重点难点分析
（1）重点
组帧技术。 （2）难点
本章的难点就在于网络层和运输层的点对点传输协议。 通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）常用的组帧方式有哪几种？哪一种方式的传输开销最小？
（2）接收机收到了如下一个采用十六进制表示的字符串，C0 C0 10 36 87 DB DC DB DC DC DD DB DD C0 7C 8D DC DB DC C0，试根据SLIP帧格式恢复出接收的帧。
（3）针对输入序列01101111100111111010111111111101111010应用2.1.2节的比特插入技术，给出相应的输出结果。如果接收到的序列为：
011111101111101100111110011111011111011000111111010111110,试移去插入的比特并指出Flag的位置。 （4）设有一个奇偶校验码由3个数据比特和4个校验比特组成。假定3个码字分别为1001011, 0101101和0011110。试求产生该码的运算规则，并写出所有8个码字。并求出该码的最小距离（两个相同长度的码字之间的距离定义为两个码字比特取值不同的位置数）。
3、本章典型例题分析
g(D)?D4?D2?D?1S(D)?D3?D?1D4S(D)g(D)例题1：令，，求的余数。
4437543423??DSD?DD?D?1?D?D?D?DD?D?D?1?D解：
???? 5
D3D4?D2?D?1D7?0D6?D5?D4?0D3D7?0D6?D5?D4?D3 D3 D4S?D?? g?D?余数为 D3
例题2：试证明停等式ARQ的序号可采用模2表示。
证：根据停等式ARQ协议，当序号采用模2表示时仍可正常运行。描述如下： 发端A：（1）置SN＝0；（2）若从高层接收到一个分组，则将SN指配给该分组，若没有分组则等待；（3）将第SN个分组装入物理帧中发送给接收节点B；（4）若从B接收到RN≠SN，则将SN模2加1，返回（2），若在规定时间内，并未收到B的RN≠SN的应答，则返回（3）。 收端B：（1）置RN＝0；（2）无论何时从A端收到一个SN=RN的分组，将该分组传送给高层，并将RN模2加1；（3）在接收到分组的规定有限时长内将RN放入一帧的RN域发送给A，返回（2）。 例题3：在停等式ARQ中，设重发分组之间的间隔为Tr（包括分组传输时间、传播时延、等待应答时间和处理时延等），分组正确接收的概率为?，试证明最大的可传送的分组到达率
?max??Tr。
解：设任意一个分组平均需要发送N次才能成功，而一个分组发送i次成功
i?1???1??的概率为，从而有
?N??i??1????ii?11?
?max?1??NTrTr
成功发送一个分组所需要的时间为NTr，故
第三章 网络的时延分析
本章主要讨论了信息网络中常用的时延模型，这些模型常用于多种网络的性能分析和评估。衡量网络传输能力的重要指标之一是：一个分组从源节点传到目的节点的时延。对时延的考虑将会影响网络算法和协议(如多址协议、路由算法、流量控制算法等)的选择。因此必须了解网络时延的特征和机制，以及网络时延取决于哪些网络特征。
网络中的时延通常包括四个部分：处理时延、排队时延、传输时延和传播时延。处理时延是指分组到达一个节点的输入端与该分组到达该节点输出端之间的时延(它可能包括CRC计算、分组头的重新计算、路由信息的计算、控制信息的处理等)。若节点的传输队列在节点
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的输出端，则排队时延是分组进入传输队列到该分组实际进入传输的时延。若节点的输入端有一个等待队列，则排队时延是指分组进入等待队列到分组进入节点进行处理的时延。传输时延是指发送节点在传输链路上开始发送分组的第一个比特至发完该分组的最后一个比特所需的时间。传播时延是指发送节点在传输链路上发送第一个比特的时刻至该比特到达接收节点的时延。
本章首先描述了单个排队系统的基本时延性能，接着描述了多个排队队列组成的网络的时延性能，给出的分析模型是常用的网络时延模型。讨论了用于网络时延特性分析的主要定理和模型，包括Little(李特尔)定理、M/M/m排队系统、M/C/1及其推广型排队系统、排队系统的网络等内容。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
了解M/G/1型排队系统；M/M/m型排队系统。 （2）应掌握的内容
Little定理；排队网络。
2、本章重点难点分析
（1）重点
Little定理；排队网络。 （2）难点
本章的难点就在于Little定理；排队网络。 通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）设顾客到达一个快餐店的速率为每分钟5人，顾客等待他们需要的食品的平均时间为5分钟，顾客在店内用餐的概率为0.5，带走的概率为0.5。一次用餐的平均时间为20分钟。问快餐店内的平均顾客数是多少？
（2）一个健忘的教授将与两个学生的会谈的时间安排在相同时间，设会谈的区间是独立的，服从均值为30分钟的指数分布。第一个学生准时到达，第二个学生晚到5分钟，问第一个学生到达时刻到第二个学生离开的平均间隔是多少？
（3）一个通链路的传输速率为50kb/s，用来服务10个Session，每个Session产生的Poisson业务流的速率为150分组/分钟，分组长度服从指数分布，其均值为1000bit。
1）当该链路按照下列方式为Session服务时，对于每一个Session，求在队列中的平均分组数，在系统中的平均分组数，分组的平均延时。① 10个相等容量的时分复用信道；② 统计复用。 2）在下列情况下重做1）：① 5个Session发送的速率为250分组/分钟；② 另5个Session发送的速率为50分组/分钟。
3、本章典型例题分析
例题1：在M/G/1系统中，试证明： P{系统空闲}=1-?X
1忙区间之间的平均长度=?
X忙区间的平均长度=1??X
1在一个忙区间内服务的平均顾客数=1??X
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??＝＝?X?证：（1）M/G/1系统中，系统繁忙的概率为 ? P?系统空闲?＝1－?＝1－?X
（2）忙区间之间的平均长度为闲期间的平均长度。由于闲期间是系统处于一顾客被服务后，下一个顾客到达之间的时期，即顾客到达的时间间隔，所以闲期间服从参数为?的指数分布，
1所以忙区间之间的平均长度为? 。
Y??（3）设忙区间平均长度为Y,则1/?1??
1XY???1??1??X
?忙区间平均长度1＝1－?X （4）在一个忙区间内服务的平均顾客数＝平均服务时间
第四章 多址技术
本章分析了多个用户共享一个信道的问题——多址技术，重点研究随机多址的基本特征(时延、吞吐量和稳定性)及其改进的方法。本章讨论的主题是多址接入协议，它主要解决多个用户如何共享信道的问题。首先讨论了固定多址接入协议(TDMA、FDMA等)的特点并分析了它们的性能；然后讨论了最基本的随机多址接入协议ALOHA协议，并针对它的稳态性能及其稳定性做了深入的研究，同时还利用伪贝叶斯算法构造了一个稳定的ALOHA协议；接着针对ALOHA协议信道利用率不高的原因，研究了载波侦听型的多址接入协议(CSMA协议)，它可以有效地减少想接入信道的分组对正在传输的分组的影响。在CSMA协议基础上，还讨论了CSMA/CD协议和CSMA/CA多址接入协议。在随机多址接入协议的基础上进一步讨论了冲突分解算法，给出了树形算法和FCFS算法。在研究了固定多址接入和随机多址接入协议之后，本章还讨论了基于预约的多址接入协议。当要传输的分组较长时，可以用一个很短的分组进行预约，如果预约成功，则该分组将无冲突的进行传输，预约可以是显式的也可以是隐式的。例如在CSMA/CD中，以分组头部来进行预约，如果分组头部未与其他分组碰撞，则该分组将无冲突地进行传输。以上几种多址接入方式都是针对全连通的网络来讨论的。在本章的最后部分，还对多跳连通的网络——分组无线电网络进行了讨论，并讨论了在PRNET中利用无冲突的矢量集来提高系统利用率的方法。
从前面讨论的基本协议出发，可以构造出多种类型的协议，其基本方法就是预约与冲突分组和固定分配相结合，所构造的多址接入协议不仅要支持单一的业务，而且还需支持多种不同类型的业务。这一方面仍然是多址接入协议需要研究的重点问题。
1、本章学习要求
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