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LAN客户-服务器系统优势分析:高效利用与可扩展性
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更新于2024-07-15
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在《计算机网络》第一章概述部分,我们探讨了 LAN(局域网)与传统的客户-服务器(C/S)系统相比的优势。首先, LAN 的主要特点是分布式共享信道,相比于大型分时系统的同步时分复用,它能够提供更短的发送前等待时间和更高的信道利用率。这种设计使得 LAN 在负载较轻时性能更好,并且易于扩展,增加新设备的成本相对较低。 其次, LAN 实现的 C/S 模式具有更强的灵活性。在多终端系统中,如果主机(通常作为服务器)发生故障,整个服务会因单点问题而中断。而在 LAN 中,由于采用了统计时分复用,即使服务器所在的计算机出现故障,通过将服务进程迁移至其他可用节点,可以保持服务的连续性,降低了对单一设备的依赖。 另一个关键因素是网络性能,特别是带宽和延迟。客户端-服务器系统的性能很大程度上取决于这两个指标。例如,有些远程广域网(WAN),虽然可能拥有极高的带宽,但由于网络覆盖的地理距离导致信号传输时间较长,即延迟较高。这可能导致数据传输速度虽快但响应速度慢,用户体验不佳。 总结来说, LAN 作为计算机网络的一种形式,其分布式、灵活和成本效益高的特点使得它在现代信息环境中占据重要地位。同时,网络性能参数如带宽和延迟的设计选择对于优化 C/S 系统性能至关重要。理解这些概念有助于我们更好地设计和管理网络架构,以满足不断增长的数据传输需求。
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习题 7. 现要在光纤上传输一系列计算机屏幕的图像,屏幕是 1920×1200 像素,每个像素有
24 位,每秒钟产生 50 屏图像,试求需要多少带宽?
解题思路:本题目考查对于大数据量应用的高带宽要求的理解。应根据像素计算出一屏图像
的数据量,再根据单位时间内产生的图像数计算出带宽要求。
答:所需要的带宽= 1920×1200×24×50= 2.765 Gbps。
习题 8. 奈奎斯特定理只适合铜线,还是同样适用于高质量单模光纤?
解题思路:本题考查对于奈奎斯特定理的理解。
答:奈奎斯特定理是一个数学性质,和 具体技术无关。其含义是:如果一个函数的傅里叶频
谱不包含频率在 f 之上的正弦和余弦分量,以频率 2f 对该函数采样,就可以获得全部信息。
在实际应用中,奈奎斯特用于计算在模拟信道上承载数字数据的最大数据率。因此,奈奎斯
特定理适用于任何传输媒体。
习题 21. 一个 MODEM 的星云图类似图 2-23,数据点在(0, 1) and (0, 2)。该 MODEM 使用
的是相位调制还是振幅调制?
解题思路:本题考查对于调幅、调频和调相等基本调制技术的理解。
答:数据点的相位一直是 0,而使用了两个不同的振幅,因此这是振幅调制。
习题 24. 一个 ADSL 系统使用 DMT 将 3/4 的可用数据信道分配给下行链路。在每个信道上
是用 QAM64 调制。下行链路的总容量是多少?
解题思路:本题考查对于 ADSL 采用 FDM 技术和 QAM 调制技术的理解。
答:ADSL 有 256 个子信道,其中 6 个用于电话,2 个用于控制,还剩下 248 个数据信道,
每个子信道为 4000 波特。
下行信道的数据率为:248×3/4×4000×log
2
64= 4.464 Mbps
习题 25. 带宽为 4000Hz 的 10 个信号使用 FDM 复用到一条信道上,假定保护带为 400Hz,
复用信道最少需要多大的带宽?
解题思路:本题考查对于 FDM 技术的理解。
答:10 个信道复用在一起需要 9 个保护带,因此至少需要的总带宽为
4000×10+400×9= 43600Hz
习题 26. PCM 的采样时间为什么设置为 125μs?
解题思路:本题考查对于 PCM 采样周期的理解。
答:话音信道的带宽为 4000Hz,按照奈奎斯特定理,采样频率应该为带宽的两倍,即每秒
采样 8000 次,每 125μs 采样一次。
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习题 28. 一条 4kHz 的无噪声信道使用下列技术得到的最大数据率分别是多少?
a) 每个采样点用 2 比特表示的模拟编码,如 QPSK
b) T1 PCM 系统
解题思路:本题考查对于多级调制技术和 PCM 系统的 TDM 技术的理解。QPSK 是用 4 个不同
相位来表示二进制数据,每个相位点可以表示两位数据。PCM 系统采用同步 TDM 技术,复用
帧中的一个时隙承载一路话音数据。
答:使用 QPSK 的最大数据率是:2×4k×2=16kbps
而采用 T1,复用帧中的每个时隙有 7 位数据位, 其数据率为:2×4k×7= 56kbps
习题 35. 有 3 个分组交换网络,每个网络中均包含 n 个节点。第一个网络采用有集中交换机
的星型拓扑;第二个网络采用双向环型拓扑;第三个采用全互连拓扑结构,即每个节点都连
接到其它任意一个节点。试求每个网络中的最好情形、平均情形和最坏情形下的跳数?
解题思路:本题考查对于不同的拓扑结构中节点互连情形的理解。
答:
对于星型网络,最好情形=平均情形=最坏情形= 2 跳
对于双向环型网络,最好情形=1 跳(发给邻居节点),平均情形= n/4 跳,最坏情形= n/2 跳
对于全互连网络,最好情形=平均情形=最坏情形=1 跳
习题 36. 要在 k 跳路径上发送一个 x 比特的报文,请比较采用电路交换方式和采用分组交
换方式(轻载)的时延。电路建立的时间 s 秒,传播时延是每跳 d 秒,分组大小是 p 比特,
数据率是 b 比特/秒。什么情况下,分组交换网络的时延较低?并解释在什么条件下,分组
交换网络优于电路交换网络?
解题思路:本题考查对于电路交换和分组交换的原理的理解,以及时延的计算和比较。在时
延的计算中,由于采用相同的拓扑,两种方式的传播时延是一样的。电路交换需要考虑建立
连接和释放连接。分组交换则需要将报文分成多个分组来发送。
答:采用电路交换的时延=
kd
b
x
S
采用分组交换的时延=
kd
b
p
k
b
p
p
x
)1(
假定 x 能被 p 整除,分组交换的时延=
kd
b
p
k
b
x
)1(
要使分组交换的时延更小,有
b
p
kS
)1(
,
)1(
即
k
Sb
p
习题 37. 现有 x 比特用户数据,要在分组交换网络中一个 k 跳的路径上分成多个分组传输,
每个分组包含 p 比特数据和 h 比特包头,假定 x>>(p+h);线路数据率是 b 比特/秒,忽略传
播时延。p 如何取值才能使总时延最小?
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