分组交换与电路交换时延对比及最优分组长度分析

"计算机网络第五版课后答案" 在计算机网络中，通信方式主要分为电路交换和分组交换两种。这两种交换技术各有优缺点，适用于不同的通信场景。本问题主要探讨了在特定条件下的时延比较。 电路交换是一种早期的通信方式，它要求在通信开始前先建立一条从源站到目的站的专用物理路径。建立时间是s秒，之后报文以数据率C（bit/s）传输。报文长度为x bit，因此发送完所有数据需要x/C秒。加上k段链路每段d秒的传播时延，总时延为s + x/C + kd秒。 分组交换则不同，它将大的报文分割成若干小的数据包——分组，每个分组长度为p bit。在忽略结点的排队等待时间的情况下，发送完最后一个分组需要x/C秒。考虑到最后一个分组需要通过k-1个分组交换机转发，每次转发时间是p/C秒，所以分组交换的总时延为x/C + (k-1)p/C + kd秒。如果想让分组交换的时延小于电路交换，必须满足x/C + (k-1)p/C + kd < s + x/C + kd，即(k-1)p/C < s。 另一道题目中，考虑了分组的控制信息固定长度h bit。报文长度x由数据部分p bit和控制部分h bit组成。总的分组数量为x/p。源站发送时延为(p+h)x/pb，中间节点转发时延为(k-1)(p+h)/b。总的发送时延D是这两部分之和。为了最小化总时延，可以对p求导并令导数为0，解得最优的p = √hx/(k-1)。 此外，还分析了两种情况下的发送时延和传播时延。第一种情况中，数据长度为107 bit，发送速率为100 kbit/s，传播距离1000 km，传播速度2 × 10^8 m/s。发送延迟为100秒，传播延迟为5毫秒。第二种情况，数据长度为103 bit，发送速率为1 Gbit/s，发送延迟为1微秒，传播延迟同样是5毫秒。 面向连接服务与无连接服务是网络提供的两种服务模式。面向连接服务如TCP，需要预先建立连接，提供可靠的通信，包括流量控制、错误检测和纠正等；无连接服务如UDP，不建立连接，直接发送数据，速度快但可靠性较低。无连接服务适用于实时性要求高但对丢包容忍度高的应用，而面向连接服务适合需要保证数据完整性的应用。