计算机网络部分课后习题答案.doc

学第一章 概述
1-02 简述分组交换的要点。
答：（1）报文分组，加首部
（2）经路由器储存转发
（3）在目的地合并
1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？
答：按范围：（1）广域网WAN：远程、高速、是Internet的核心网。
（2）城域网：城市范围，链接多个局域网。
（3）局域网：校园、企业、机关、社区。
（4）个域网PAN：个人电子设备
按用户：公用网：面向公共营运。专用网：面向特定机构。
1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit）。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？（提示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。）
答：线路交换时延：kd+x/b+s, 分组交换时延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)
其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟，当s>(k-1)*(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p,相反。

线路交换时延：kd（传播时延）+x/b（发送时延）+s（建立连接时间）,
分组交换时延：kd（传播时延）+(x/p)*(p/b)（发送时延）+ (k-1)*(p/b)（最后一个分组在第一个路由器转发到目的主机的发送时延）

1-11 在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b(b/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大？（提示：参考图1-12的分组交换部分，观察总的时延是由哪几部分组成。）
答：总时延D表达式，分组交换时延为：D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b
D对p求导后，令其值等于0，求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5
1-12 因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？
答：边缘部分：由各主机构成，用户直接进行信息处理和信息共享;低速连入核心网。
　 核心部分：由各路由器连网，负责为边缘部分提供高速远程分组交换。
1-17 收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：
（1） 数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。
（2） 数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。
从上面的计算中可以得到什么样的结论？
解：（1）发送时延：ts=107/105=100s
传播时延tp=106/(2×108)=0.005s
（2）发送时延ts =103/109=1µs
传播时延：tp=106/(2×108)=0.005s
结论：若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。
1-24 论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。
答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采用一种原理体系结构。各层的主要功能：
物理层 物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞
线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。） 物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
数据链路层 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。
网络层 网络层的任务就是要选择合适的路由，使 发送站的运输层所传下来的分组能够
正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。
运输层 运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端
服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。
应用层 应用层直接为用户的应用进程提供服务。
第二章 物理层
2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性？个包含些什么内容？
答：（1）机械特性
　　 明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
（2）电气特性
　　 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性
　　 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
（4）规程特性
说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-16 共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为
A：（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1） B：（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）
C：（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1） D：（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）
现收到这样的码片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是0还是1？
解：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A发送1
S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B发送0
S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C无发送
S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D发送1
第三章 数据链路层
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?
答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件
网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）
3-07 要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P（X）=X4+X+1。试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？
答：作二进制除法，1101011011 0000 10011 得余数1110 ，添加的检验序列是1110.
作二进制除法，两种错误均可发展
仅仅采用了CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。
3-08 要发送的数据为101110。采用CRCD 生成多项式是P（X）=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。
答：作二进制除法，101110 000 10011 添加在数据后面的余数是011
3-09 一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？
答：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E
7E FE 27 7D 7D 65 7D
3-10 PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？
答：011011111 11111 00
011011111011111000
0001110111110111110110
000111011111 11111 110
3-20 假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。
答：对于1km电缆，单程传播时间为1/200000=5为微秒，来回路程传播时间为10微秒，为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10微秒，以Gb/s速率工作，10微秒可以发送的比特数等于10*10^-6/1*10^-9=10000,因此，最短帧是10000位或1250字节长
3-24 假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225比特时间。现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。如果A发送的是以太网所容许的最短的帧，那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符）
答：设在t=0时A开始发送，在t=（64+8）*8=576比特时间，A应当发送完毕。t=225比特时间，B就检测出A的信号。只要B在t=224比特时间之前发送数据，A在发送完毕之前就一定检测到碰撞，就能够肯定以后也不会再发送碰撞了
如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么就能够肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他站点发生碰撞）。
3-25 在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=255比特时间，A和B同时检测到发生了碰撞，并且在t=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？A重传的数据帧在什么时间到达B？A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞？B会不会在预定的重传时间停止发送数据？
答：t=0时，A和B开始发送数据
T1=225比特时间,A和B都检测到碰撞（tau）
T2=273比特时间,A和B结束干扰信号的传输（T1+48）
T3=594比特时间,A 开始发送（T2+Tau+rA*Tau+96）
T4=785比特时间，B再次检测信道。（T4+T2+Tau+Rb*Tau）如空闲，则B在T5=881比特时间发送数据、否则再退避。（T5=T4+96）
A重传的数据在819比特时间到达B，B先检测到信道忙，因此B在预定的881比特时间停止发送
3-20 有10个站连接到以太网上。试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器；
（2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器；
（3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。(集线器共享带宽。交换机独享)
答:（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器：1mbs
（2）10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器：10mbs
（3）10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机：10mbs
3-32 图3-35表示有五个站点分别连接在三个局域网上，并且用网桥1和2连接起来。每一个网桥都有两个接口（1和2）。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧：A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A。试把有关数据填写在表3-2中。

发送的帧
网桥1的转发表
网桥2的转发表
网桥1的处理
（转发？丢弃？登记？）
网桥2的处理
（转发？丢弃？登记？）
地址
接口
地址
接口
A→E
A
1
A
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
C→B
C
2
C
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
D→C
D
2
D
2
写入转发表，丢弃不转发
转发，写入转发表
B→A
B
1

写入转发表，丢弃不转发
接收不到这个帧

第四章 网络层
3.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？
中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。
物理层中继系统：转发器(repeater)。
数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。
网络层中继系统：路由器(router)。
网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。
网络层以上的中继系统：网关(gateway)。
4.试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。
IP协议：实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有四个协议。
ARP协议：是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
RARP：是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。
ICMP：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会
因特网组管理协议IGMP：用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。
15.什么是最大传送单元MTU？它和IP数据报的首部中的哪个字段有关系？
答：IP层下面数据链里层所限定的帧格式中数据字段的最大长度，与IP数据报首部中的总长度字段有关系
18.（1）有人认为：“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，因此ARP应当属于数据链路层。”这种说法为什么是错误的？
因为ARP本身是网络层的一部分，ARP协议为IP协议提供了转换地址的服务，数据链路层使用硬件地址而不使用IP地址，无需ARP协议数据链路层本身即可正常运行。因此ARP不在数据链路层。
（2）试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10~20分钟的超时计时器。这个时间设置的太大或太小会出现什么问题？
答：考虑到IP地址和Mac地址均有可能是变化的（更换网卡，或动态主机配置）
10－20分钟更换一块网卡是合理的。超时时间太短会使ARP请求和响应分组的通信量太频繁，而超时时间太长会使更换网卡后的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信。
（3）至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况（即不需要请求将某个目的IP地址解析为相应的硬件地址）。
在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址的项目；源主机发送的是广播分组；源主机和目的主机使用点对点链路。
19.主机A发送IP数据报给主机B，途中经过了5个路由器。试问在IP数据报的发送过程中总共使用了几次ARP？
6次，主机用一次，每个路由器各使用一次。
22..一个数据报长度为4000字节（固定首部长度）。现在经过一个网络传送，但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。试问应当划分为几个短些的数据报片？各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值？
IP数据报固定首部长度为20字节

总长度(字节)
数据长度(字节)
MF
片偏移
原始数据报
4000
3980
0
0
数据报片1
1500
1480
1
0
数据报片2
1500
1480
1
185
数据报片3
1040
1020
0
370
24.试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码（采用连续掩码）。
（1）2，（2）6，（3）30，（4）62，（5）122，（6）250.
（1）255.192.0.0，（2）255.224.0.0，（3）255.248.0.0，（4）255.252.0.0，（5）255.254.0.0，（6）255.255.0.0
29.一个自治系统有5个局域网，其连接图如图4-55示。LAN2至LAN5上的主机数分别为：91，150，3和15.该自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23。试给出每一个局域网的地址块（包括前缀）。
30.138.118/23--à30.138.0111 011
分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀
题目没有说LAN1上有几个主机，但至少需要3个地址给三个路由器用。
本题的解答有很多种，下面给出两种不同的答案：
第一组答案 第二组答案
LAN1 30.138.119.192/29 30.138.118.192/27
LAN2 30.138.119.0/25 30.138.118.0/25
LAN3 30.138.118.0/24 30.138.119.0/24
LAN4 30.138.119.200/29 30.138.118.224/27
LAN5 30.138.119.128/26 30.138.118.128/27
31.以下地址中的哪一个和86.32/12匹配：请说明理由。
（1）86.33.224.123：（2）86.79.65.216；（3）86.58.119.74; (4)86.68.206.154。
86.32/12 è 86.00100000 下划线上为12位前缀说明第二字节的前4位在前缀中。
给出的四个地址的第二字节的前4位分别为：0010 ，0100 ，0011和0100。因此只有（1）是匹配的。

35. 已知地址块中的一个地址是140.120.84.24/20。试求这个地址块中的最小地址和最大地址。地址掩码是什么？地址块中共有多少个地址？相当于多少个C类地址？
140.120.84.24 è 140.120.(0101 0100).24
最小地址是 140.120.(0101 0000).0/20 (80)
最大地址是 140.120.(0101 1111).255/20 (95)
地址数是4096.相当于16个C类地址。
37. 某单位分配到一个地址块136.23.12.64/26。现在需要进一步划分为4个一样大的子网。试问:
（1）每一个子网的网络前缀有多长？
（2）每一个子网中有多少个地址？
（3）每一个子网的地址是什么？
（4）每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么？
（1）每个子网前缀28位。
（2）每个子网的地址中有4位留给主机用，因此共有16个地址。
（3）四个子网的地址块是：
第一个地址块136.23.12.64/28，可分配给主机使用的
最小地址：136.23.12.01000001＝136.23.12.65/28
最大地址：136.23.12.01001110＝136.23.12.78/28
第二个地址块136.23.12.80/28，可分配给主机使用的
最小地址：136.23.12.01010001＝136.23.12.81/28
最大地址：136.23.12.01011110＝136.23.12.94/28
第三个地址块136.23.12.96/28，可分配给主机使用的
最小地址：136.23.12.01100001＝136.23.12.97/28
最大地址：136.23.12.01101110＝136.23.12.110/28
第四个地址块136.23.12.112/28，可分配给主机使用的
最小地址：136.23.12.01110001＝136.23.12.113/28
最大地址：136.23.12.01111110＝136.23.12.126/28
40. 假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目（这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”）
N1 7 A
N2 2 C
N6 8 F
N8 4 E
N9 4 F
现在B收到从C发来的路由信息（这两列分别表示“目的网络”“距离”）：
N2 4
N3 8
N6 4
N8 3
N9 5
试求出路由器B更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。
路由器B更新后的路由表如下：
N1　　　7　　A　　　　无新信息，不改变
N2　　　5　　C　　　　相同的下一跳，更新
N3　　　9　　C　　　　新的项目，添加进来
N6　　　5　　C　　　　不同的下一跳，距离更短，更新
N8　　　4　　E　　　　不同的下一跳，距离一样，不改变
N9　　　4　　F　　　　不同的下一跳，距离更大，不改变
第五章 传输层
5-14 一UDP用户数据报的首部十六进制表示是：06 32 00 45 00 1C E2 17.试求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度。这个用户数据报是从客户发送给服务器发送给客户？使用UDP的这个服务器程序是什么？
解：源端口1586，目的端口69，UDP用户数据报总长度28字节，数据部分长度20字节。
此UDP用户数据报是从客户发给服务器（因为目的端口号<1023，是熟知端口）、服务器程序是TFTP。
5-23 主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别为70和100。试问：
（1） 第一个报文段携带了多少个字节的数据？
（2） 主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少？
（3） 如果主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180，试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节？
（4） 如果A发送的第一个报文段丢失了，但第二个报文段到达了B。B在第二个报文段到达后向A发送确认。试问这个确认号应为多少？
解：（1）第一个报文段的数据序号是70到99，共30字节的数据。
（2）确认号应为100.
（3）80字节。
（4）70
5-34 已知第一次测得TCP的往返时延的当前值是30 ms。现在收到了三个接连的确认报文段，它们比相应的数据报文段的发送时间分别滞后的时间是：26ms，32ms和24ms。设α=0．9。试计算每一次的新的加权平均往返时间值RTTs。讨论所得出的结果。
答：a=0.1， RTTO=30
RTT1=RTTO*(1-a) +26*a=29.6
RTT2=RTT1*a+32(1-a)=29.84
RTT3=RTT2*a+24（1-a）=29.256
三次算出加权平均往返时间分别为29.6，29.84和29.256ms。
可以看出，RTT的样本值变化多达20%时，加权平均往返
5-38 设TCP的ssthresh的初始值为8(单位为报文段)。当拥塞窗口上升到12时网络发生了超时，TCP使用慢开始和拥塞避免。试分别求出第1次到第15次传输的各拥塞窗口大小。你能说明拥塞控制窗口每一次变化的原因吗？
 答：拥塞窗口大小分别为：1，2，4，8，9，10，11，12，1，2，4，6，7，8，9.
5-39 TCP的拥塞窗口cwnd大小与传输轮次n的关系如下所示：
cwnd
n
1
1
2
2
4
3
8
4
16
5
32
6
33
7
34
8
35
9
36
10
37
11
38
12
39
13
cwnd
n
40
14
41
15
42
16
21
17
22
18
23
19
24
20
25
21
26
22
1
23
2
24
4
25
8
26
（1）试画出如图5-25所示的拥塞窗口与传输轮次的关系曲线。
（2）指明TCP工作在慢开始阶段的时间间隔。
（3）指明TCP工作在拥塞避免阶段的时间间隔。
（4）在第16轮次和第22轮次之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超时检测到丢失了报文段？
（5）在第1轮次，第18轮次和第24轮次发送时，门限ssthresh分别被设置为多大？
（6）在第几轮次发送出第70个报文段？
（7）假定在第26轮次之后收到了三个重复的确认，因而检测出了报文段的丢失，那么拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为多大？
答：（1）拥塞窗口与传输轮次的关系曲线如图所示（课本后答案）：
（2） 慢开始时间间隔：【1，6】和【23，26】
（3） 拥塞避免时间间隔：【6，16】和【17，22】
（4） 在第16轮次之后发送方通过收到三个重复的确认检测到丢失的报文段。在第22轮次之后发送方是通过超时检测到丢失的报文段。
（5） 在第1轮次发送时，门限ssthresh被设置为32
在第18轮次发送时，门限ssthresh被设置为发生拥塞时的一半，即21.
在第24轮次发送时，门限ssthresh是第18轮次发送时设置的21
（6） 第70报文段在第7轮次发送出。
（7） 拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为8的一半，即4.
第六章 应用层
6-03 举例说明域名转换的过程。域名服务器中的高速缓存的作用是什么？
答：
（1）把不方便记忆的IP地址转换为方便记忆的域名地址。
（2）作用：可大大减轻根域名服务器的负荷，使因特网上的 DNS 查询请求和回答报文的数量大为减少。
6-04 设想有一天整个因特网的DNS系统都瘫痪了（这种情况不大会出现），试问还可以给朋友发送电子邮件吗？
答：不能；

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