计算机网络习题答案

第 1 页计算机网络习题答案第 1 章 绪论1、蓝牙是目前流行的无线个域网技术。2、分层模型的优点：（1）将建造网络这样一个复杂的任务分解为多个可处理的部分；（2）提供了一种更为模块化的设计。3、理解实体、协议、接口和网络体系结构的含义。实体：指计算机上能够发送和接收数据的任何事物，如进程或硬件设备。协议：控制和管理两个实体之间数据通信过程的一组规则和约定。接口：相邻两层之间的通信约定。网络体系结构：网络中层次和协议的集合。4、协议的组成要素：语法、语义和同步关系。5、掌握 ISO/OSI 参考模型与 TCP/IP 参考模型的层次、各层功能以及之间的差异。6、网络中层次和协议的集合称为网络体系结构。7、掌握一些术语：ISO、ITU、CCITT、IEEE、EIA、ANSI、MEF（城域以太网论坛） 、Wi-Fi（无线相容性认证） 、RFC、ISOC（因特网协会） 、IAB、IETF、IRTF、INNA、ICANN、CNNIC。第 2 章 数据通信基础1、有线电视公司通过 CATV 电缆为每个用户提供数字通信服务。假设每个用户占用一路电视信号带宽（6MHz） ，使用 64-QAM 技术，那么每个用户的速率是多少？答：根据奈奎斯特定理：每个用户的速率2信号带宽log 2V26Mlog 26472Mbps2、要在带宽为 4kHz 的信道上用 4 秒钟发送完 20KB 的数据块，按照香农公式，信道的信噪比应为多少分贝（取整数值）？答：4 秒钟发送完 20KB 的数据块，其速率为：（20*1000*8）/4=40000所以，按照香农公式有：40000=4*1000*log(1+S/N)S/N=210-1100010log10(S/N)30 分贝3、对于带宽为 3KHz、信噪比为 30dB 的电话线路，如果采用二进制信号传输，该电话线路的最大数据率是多少？答：按照奈奎斯特：R max=2*3K*log22=6Kbps按照香农公式：R max=3K*log2(1+1000)30Kbps所以，该电话线路的最大数据率是 6Kbps。4、数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别？答：（1）主要从奈氏准则和香农公式两个上去考虑。 （信道的带宽、信噪比、信号的种类）（2）信噪比不能任意提高。（3）意义：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。（4）一个码元不一定对应于一个比特。5、假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为 20000 码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为 16 个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）？答：R b=RB*log2VRb=20000log21680000b/s。6、假定要用 3kHz 带宽的电话信道传送 64kb/s 的数据（无差错传输） ，试问这个信道应具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示？这个结果说明什么问题？）答：C=W* log2(1+S/N)64kb/s=3k* log2(1+S/N) S/N：约为 100000010log10S/N=64.2db第 2 页7、用香农公式计算一下，假定信道带宽为 3100Hz，最大信息传输速率为 35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加 60，问信噪比S/N 应增加到多少倍？如果在刚才计算的基础上将信噪比 S/N 再增大到 10 倍，问最大信息速率能否再增加 20？答：（1）C=W* log 2(1+S/N)350003100* log 2(1+S/N) 35000+35000*60%=3100* log2(1+S/N)上面两式相比，得出 S/N 的增加情况为 100 倍。（2）C=W* log 2(1+S/N)350003100* log 2(1+S/N) 从中解出 S/N，再带入 C=3100* log2(1+10*S/N)，得到最大信息速率只能再增加 18.5%左右。8、假定有一种双绞线的衰减是 0.7db/km（在 1kHz 时） ，若容许有 20db 的衰减，试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？如果要使这种双绞线的工作距离增大到 100 公里，问应当使衰减降低到多少？答：20db/(0.7db/km)=28.6km20db/x=100km x=0.2db/km9、试计算工作在 1200nm 到 1400nm 之间以及工作在 1400nm 和 1600nm 之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2108m/s。答：v = f = f = v/ = 2108m/1200nm 到 1400nm：带宽 23.8THz；1400nm 到 1600nm：带宽 17.86THz；10、共有四个站进行码分多址 CDMA 通信。四个站的码片序列为：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：（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 1 还是 0？答：A*（1 1 3 1 1 3 1 1）=8B*（1 1 3 1 1 3 1 1）=-8C*（1 1 3 1 1 3 1 1）=0D*（1 1 3 1 1 3 1 1）=8所以，A 和 D 发送 1，B 发送 0， C 未发送数据。11、某电话调制解调器使用 QAM 方式，采用 0、90 o、180 o、270 o 4 种相位和 2 种振幅值，问在波特率为 2400 的情况下，该调制解调器的数据率是多少？答：V=2400log 28=7200bps12、20 个数字信号源使用同步 TDM 实现多路复用，每个信号源的速率是 100kbps，如果每个输出帧（时隙）携带来自每个信号源的 1 比特，且需要每个输出帧 1 比特用于同步。问：1）以比特为单位的输出帧的长度是多少？2）输出帧的持续时间是多少？3）输出帧的数据率是多少？4）系统效率（帧中有用比特与所有比特之比）是多少？如果每个输出帧（时隙）携带来自每个信号源的 2 比特，上述题目的答案又是多少？答：1 比特时：1）201121 比特；2）1b/100kbps=1/100000s3）21100kbps=2.1Mbps4）20/21=95%2 比特时：1）202141 比特；2）1/100kbps=1/100000s3）41100kbps=4.1Mbps4）40/41=97.6%13、如果对于一个带宽 B=4kHz、Bss=100KHz 的信道使用 FHSS，试问 PN 码应该用多少位表示？答：由于 Bss/B=100KHz/4KHz=25，所以 PN 码应该用 5 位二进制表示。14、一个伪随机生成器用下面的公式生成随机序列：N i+1=(5+7Ni)mod 17-1。请假定一个随机数初始值 N1，然后计算出一个随机数序列。答：假设 N11，可以计算出的一个随机序列是 11，13，10，6，12，3，8，9，2，1，第 3 页15、对于数据率为 10Mbps 的信道，如果使用巴克序列的 DSSS，该信号能够携带多少个 64kbps 的话音信号？答：根据巴克序列其 n=11。我们可以计算得出其所能携带的话音信号数量为 X，则：1010001000641000nX 得到 X=14（约等）第三章 广域网1、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：（1）经过零比特填充后变成 011011111011111000（加上下划线的 0 是填充的）（2）删除发送端加入的零比特后变成 000111011111-11111-110（连字符表示删除了 0）2、请解释为什么因特网校验和永远都不会是 0xFFFF，除非进行因特网校验和计算的所有字节都是 0。答：因为计算校验和是所有字节的反码求和，最后取反，如果和都是 0，则取反后不会是 0xFFFF。3、采用生成多项式 G(x)=x4+x3+x+1 为信息位 1111100 产生循环冗余码，加在信息位后面形成码字，再经比特填充后从左向右发送，问发送在物理线路上的比特序列是什么？答：循环冗余码为：0100；送在物理线路上的比特序列是 111110000100。4、对于使用 3 比特序号的停等协议、后退 N 帧协议以及选择重传协议，发送窗口和接收窗口的最大尺寸分别是多少？答：类别 发送窗口 接收窗口停等协议 7 1后退 N 帧协议 7 1选择重传协议 4 4（相加要小于8，且接收窗口一定要小于发送窗口）5、一个数据率为 50kbps 的卫星信道，采用停等协议，帧长度为 1000 比特，卫星的上行和下行链路的延迟都为 125ms，不考虑误码率而且假设确认帧的处理时间可以忽略，求该卫星信道的利用率。答：T 有效 1000（5010 3）0.02s利用率T 有效 T 总0.02（0.12540.02）3.856、一个数据率为 4kbps、单向传播时延为 20ms 的信道，帧长度在什么范围内，停等协议的效率可以达到 50？答：设帧长度为 L，则：（L/4k）（L/4k0.022）=0.5L=160 比特7、假设卫星信道的数据率为 1Mbps，数据帧长度为 1000 比特，卫星信道的传播时延为 250ms，确认通过数据帧捎带，同时帧头非常短，可以忽略不计。分别采用 3 种协议，试计算卫星信道可能达到的最大利用率是多少（其中 WT 表示发送窗口大小，WR 表示接收窗口大小） 。1）停等协议。2）后退 N 帧协议，WT7，WR1。3）选择重传协议，WT4，WR4。答：假定 t=0 时开始发送第一帧，当 t=1ms 时，第一帧全部发送完；当 t=251ms 时，接收方完整接收到第一帧；当 t=502ms 时，确认帧（捎带在数据帧中）返回到发送方，整个发送周期是 502ms。如果在 502ms 的发送周期内发送 k 帧，则信道利用率 e 最大可达（k*1000/1Mbps） /502ms，即为 k/5021）k=1,e=1/(500+1*2)0.22）k=7,e=7/(500+7*2)1.43）k=4,e=4/(500+*2)0.88、在 GBN（后退 N 帧）协议中，假设其发送窗口大小是 3，序号范围是 1024。假设在时刻 t，接收方期待接收帧的序号是 k，请回答下面的问题：1）在时刻 t，发送窗口内的帧序号是多少？为什么？2）在时刻 t，发送方可能收到的 ACK 帧的序号是多少？为什么？答：1）k,k+1（mod 1024）,k+2 （ mod 1024） 。因为发送窗口的后沿是已发送但还没有收到确认的最小帧序号。2）k（mod 1024） 。因为接收方期待接收帧的序号是 k，所以接收方发出了 k-1 前的序号的确认。第 4 页9、简述 PPP 协议的组成。答：LCP 和 NCP10、在 PPP 协议中，常用的认证协议是哪两种？简述它们的工作原理。答：PAP 和 CHAP。11、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？答：电路交换的时延：传播时延：k*d第一站发送时延：x/b建立电路时延：s；分组交换的时延：传播时延：k*d中间站点发送时延：(k-1)*p/b第一站发送时延：x/b所以，要使分组交换的时延比电路交换的要小，即：k*d+x/b+sk*d+(k-1)*p/d+x/b即(k-1)p/bE 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8、在 CSMA/CD 协议中，第 5 次冲突后，一个站点选择的 4 个冲突时间片的概率是多大？对于 10Mbps 以太网，4 个冲突时间片是多少？对于 100Mbps 以太网，4 个冲突时间片是多少？对于 1Gbps 以太网，4 个冲突时间片又是多少？答：概率是 1/25-1=0.0310Mbps 以太网，4 个冲突时间片是：451.2s=204.8s100Mbps 以太网，4 个冲突时间片是：45.12s=20.48s1Gbps 以太网，4 个冲突时间片是：44.096s16.384s9、假设以太网的往返传播时延是 51.2s，这就产生了一个 64 字节的最小帧长度。试回答：如果往返传播时延保持不变，将以太网速度提高到 100Mbps，那么最小帧长度应该是多少？答：最小帧长度应该是：51.210 6 1001065120b。10、有一个长度为 1km、数据传输率为 10Mbps 的以太网，电信号在网上的传播速度是 200m/s。数据帧的长度为 256 比特，包括 32 比特帧头、校验和及其他开销。数据帧发送成功后的第一个时间片用于接收方发送一个 32 比特的应答帧。假设网络负载非常轻（即没有冲突） ，问该网络的有效数据率是多少？答：（1）发送 256bit 数据帧所用的发送时间256bit/10Mbps=25.6s；第 6 页（2）数据帧在电缆上的传播时间1000m/(200m/s)=5s（3）发送 32bit 的确认帧所用的发送时间32bit/10Mbps=3.2s（4）确认帧在电缆上的传播时间1000m/(200m/s)=5s（5）有效数据船速率发送的有效数据/发送有效数据所用的总时间(256-64)/(25.6+5+3.2+5)=192b/38.8s=4.95Mbps。11. 试比较交换式以太网采用的存储转发、直通转发、无碎片直通转发的优缺点。答：（1）存储转发是交换机将一个数据包全部接收下来再转发出去，这种方式的好处就是可以判断一个数据包的完整性和正确性，隔离被破坏的数据包在网上继续流动。但因为是将数据包接收下来再传输，交换的速度比较慢；（2）直通转发是交换机在得到数据包的目的 IP 地址后就转发，这种方式的优点是转发速度较快，但不对转发的包进行完整性判断，会导致一些数据包碎片在网上传输；（3）无碎片直通转发是交换机在得到数据包的前 64 个字节后就转发，对与小于 64 个字节的数据包认为是碎片，不进行转发，这种方式的既避免了存储转发速度慢的问题，又避免了直通转发有碎片的问题。12、假定网络的利用率到达了 90%。试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？答：D=D 0（1U） （D表示网络当前的时延；D 0表示网络空闲时的时延；U网络的利用率）所以，D/ D 0=1/（1U）= 1/(1-90%)=1013、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 2108m/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。从以上计算结果可得出什么结论？答：（1）发送时延：10 7 bit /100kb/s=100s，传播时延：1000km/210 8m/s=5ms。（2）发送时延：10 3bit /1Gb/s =1us，传播时延：1000km/210 8m/s=5ms。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。14、假设信号在媒体上的传播速率为 2.3108m/s。媒体长度 L 分别为：（1）10cm（网络接口卡）（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）试计算当数据率为 1Mb/s 和 1Gb/s 时在以上媒体中正在传播的比特数。答：媒体中的比特数媒体长度 传播时延数据率1Mb/s 数据率10Gb/s（1）0.1m 4.3510-10s 4.3510-4 4.35（2）100m 4.3510-7s 0.435 4.35103（3）100km 4.3510-4s 4.35102 4.35106（4）5000km 0.0217s 2.17104 2.17108第五章 网络互联和 IP 协议1、 （1）子网掩码为 255.255.255.0 代表什么意思？（2）一网络的现在掩码为 255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？（3）一 A 类网络和一 B 类网络的子网号 subnet-id 分别为 16 个 1 和 8 个 1，问这两个网络的子网掩码有何不同？（4）一个 B 类地址的子网掩码是 255.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？（5）一 A 类网络的子网掩码为 255.255.0.255，它是否为一个有效的子网掩码？（6）某个 IP 地址的十六进制表示是 C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式。这个地址是哪一类 IP 地址？（7）C 类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？答：（1）C 类地址对应的子网掩码默认值。但也可以是 A 类或 B 类地址的掩码，即主机号由最后 8 位决定，而路由器寻找网络由前 24位决定。（2）6 个主机（3）子网掩码一样，但子网数目不同第 7 页（4）最多可有 4094 个（不考虑全 0 和全 1 的主机号）（5）有效，但不推荐这样使用（6）194.47.20.129，C 类（7）有。对于小网络这样做还可进一步简化路由表。2、试辨认以下 IP 地址的网络类别。（1）128.36.199.3（2）21.12.240.17（3）183.194.76.253（4）192.12.69.248（5）89.3.0.1（6）200.3.6.2答：（2）和（5）是 A 类；（1）和（3）是 B 类， （4）和（6）是 C 类。3、 （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？（2）试解释为什么 ARP 高速缓存每存入一个项目就要设置 1020 分钟的超时计时器。这个时间设置得太大或太小会出现什么问题？（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） 。答：（1）不能说“ARP 向网络层提供了服务” ，因为 ARP 本身是网络层的一部分（但 IP 使用 ARP） 。数据链路层使用硬件地址而不使用IP 地址，因此 ARP 不在数据链路层。（2）当网络中某个 IP 地址和硬件地址的映射发生变化时，ARP 高速缓存中的相应的项目就要改变。例如，更换以太网网卡就会发生这样的事件。1020 分钟更换一块网卡是合理的。超过时间太短会使 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）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。4、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？答：6 次。主机用一次，每一个路由器各使用一次。5、设某路由器建立了如下路由表目的网络 子网掩码 下一跳128.96.39.0 255.255.255.128 接口 m0128.96.39.128 255.255.255.128 接口 m1128.96.40.0 255.255.255.128 R2192.4.153.0 255.255.255.192 R3*（默认） - R4现共收到 5 个分组，其目的地址分别为：（1）128.96.39.10（2）128.96.40.12（3）128.96.40.151（4）192.4.153.17（5）192.4.152.90试分别计算其下一跳。答：（1）接口 m0（2）R2（3）R4（4）R3（5）R4第 8 页6、某单位分配到一个 B 类 IP 地址，其 net-id 为 129.250.0.0。该单位有 4000 台机器，分布在 16 个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一个地点分配一个子网号，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值。答：子网 子网号 最小地址 最大地址1 129.250.1.0 129.250.1.01 129.250.1.2542 129.250.2.0 129.250.2.01 129.250.2.2543 129.250.3.0 129.250.3.01 129.250.3.2544 129.250.4.0 129.250.4.01 129.250.4.2545 129.250.5.0 129.250.5.01 129.250.5.2546 129.250.6.0 129.250.6.01 129.250.6.2547 129.250.7.0 129.250.7.01 129.250.7.2548 129.250.8.0 129.250.8.01 129.250.8.2549 129.250.9.0 129.250.9.01 129.250.9.25410 129.250.10.0 129.250.10.01 129.250.10.25411 129.250.11.0 129.250.10.01 129.250.11.25412 129.250.12.0 129.250.12.01 129.250.12.25413 129.250.13.0 129.250.13.01 129.250.13.25414 129.250.14.0 129.250.14.01 129.250.14.25415 129.250.15.0 129.250.15.01 129.250.15.25416 129.250.16.0 129.250.16.01 129.250.16.2547、一个数据报长度为 4000 字节（固定首部长度） 。现在经过一个网关传送，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？答：3 个。数据字段长度分别为 1480，1480 和 1020 字节。片偏移字段的值分别为 0，185 和 370。MF 字段的值分别为 1，1 和 0。8、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答：（1）255.128.0.0（2）255.224.0.0（3）255.248.0.0（4）255.252.0.0（5）255.254.0.0（6）255.255.0.09、以下有 4 个子网掩码。哪些是不推荐使用的？为什么？（1）176.0.0.0， （2）96.0.0.0， （3）127.192.0.0， （4）255.128.0.0答：只有（4）是推荐使用的。10、有如下的 4 个/24 地址块，试进行最大可能的聚合。（1）212.56.132.0/24（2）212.56.133.0/24（3）212.56.134.0/24（4）212.56.135.0/24答：共同前缀是 22 位，即 11010100.00111000.100001。聚合的 CIDR 地址块是：212.56.132.0/22。11、有两个 CIDR 地址块 208.128/11 和 208.130.28/22。是否有哪一个地址块包含了另一个地址？如果有，请指出，并说明理由。答：前一个地址块包含了后一个。写出这两个地址块的二进制表示就可看出。第 9 页12、已知路由器 R1 的路由表如下：地址掩码 目的网络地址 下一跳地址 路由器接口/26 140.5.12.64 180.15.2.5 m2/24 130.5.8.0 190.16.6.2 m1/16 110.71.0.0 - m0/16 180.15.0.0 - m2/16 190.16.0.0 - m1默认 - 110.71.4.5 m0试画出各网络和必要的路由器的连接拓扑，标注出必要的 IP 地址和接口。对不能确定的情况应当指明。答：130.5.8.0/24 190.16.0.0/16R 190.16.6.2R1R 180.15.2.5140.5.12.64/26110.71.0.0/16180.15.0.0/16因特网的其他部分R110.71.4.5m1m0m2未知未知13、一个自治系统有 5 个局域网，其连接图如下。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）LAN2 91 个主机R R RLAN3 150 个主机 LAN4 3 个主机LAN5 15 个主机30.138.118/23LAN1答：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，但至少需要三个地址给三个路由器