计算机网络思考题和答案.docx

第一章思考题1. 因特网起初发展经历了哪三个阶段？每个阶段的特征是什么？第一个阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。第二个阶段：建成了三级结构的因特网。第三个阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。第一阶段特征：ARPANET最初是一个单一的分组交换网，所以要连接在ARPANET上的主机都直接与最近的结点交换机相连。当单一网络不能满足所以通信问题时，ARPA开始多种网络互连技术，导致了互联网的产生。第二阶段特征：建成的NSFNET是三级计算机网络，分为主干网，地区网和校园网，这成为了因特网的主要组成部分。第三阶段特征：ISP即因特网服务提供者，它拥有从因特网管理机构申请到的IP地址，拥有通信线路以及连网设备，个人或机构通过ISP接入因特网。2.万维网WWW是一种什么样的网络？采用了什么技术，具有什么特征？ 万维网全称是World Wide Web,它是一个资料空间。在这个空间中：一样有用的事物，称为一样“资源”；并且由一个全域“统一资源标识符”（URL）标识。这些资源通过超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol）传送给使用者，而后者通过点击链接来获得资源。万维网采用了超文本传输协议，统一资源标识符，超文本标记语言等技术。特征：它是由无数个网络站点和网页的集合，它们在一起构成了因特网最主要的部分（因特网也包括电子邮件、Usenet以及新闻组）。它实际上是多媒体的集合，是由超级链接连接而成的。3.制订因特网的正式标准要经过哪四个阶段？ 四个阶段分别是1.因特网草案（在这个阶段还不是RFC文档）2.建议草案（从这个阶段开始成为RFC文档）3.草案标准4.因特网标准4.从因特网的工作方式上看，可以划分为两大块：边缘部分和核心部分，各部分的组成和作用是什么？边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的。5. 分组交换的主要特点是什么？在发送端，先把较长的报文划分成较短的固定长度的数据段。传输时以分组作为传输单位，要依次把各分组发送到接收端。当单个分组传送到相邻结点，要先存储下来然后查找转发表，转发到下个结点。最后把收到的数据恢复成原来的报文。6.路由器处理分组的过程是什么？1.把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；2.查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；3.把分组送到适当的端口转发出去。4.主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。5.路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。7.分组交换的优点和缺点各是什么？优点：1.高效，动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 2灵活，以分组为传送单位和查找路由。3.迅速，不必先建立连接就能向其他主机发送分组。4.可靠，保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性（抗毁性好）。 缺点：1.分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。2.分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。8.计算机网络的性能指标有哪些，含义各是什么？性能指标包括：速率，带宽，吞吐量，时延（发送时延，传播时延，处理时延，排队时延），时延带宽积，往返时间，利用率（信道利用率，网络利用率）。速率，即数据率或比特率，是计算机网络中最重要的一个性能指标。单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。带宽，本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。发送时延，发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。传播时延，电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。处理时延，交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 排队时延，结点缓存队列中分组排队所经历的时延。时延带宽积，又称为以比特为单位的链路长度。是传播时延和带宽的乘积。往返时间，从发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。信道利用率，指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率，全网络的信道利用率的加权平均值。9.发送时延、传播时延、处理时延、排队时延的含义各是什么？发送时延，发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。传播时延，电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。处理时延，交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 排队时延，结点缓存队列中分组排队所经历的时延。10.你是怎样理解网络协议的语法、语义和同步等三个组成要素的，可举例说明。语法，数据与控制信息的结构或格式 。 语义，需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 同步，事件实现顺序的详细说明。（例子） 11.计算机网络系统分层的好处是什么？1.各层之间是独立的。2.灵活性好。3.结构上可分割开。4.易于实现和维护。5能促进标准化工作12.五层协议的体系结构分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，各层的作用和功能是什么？功能：应用层：直接为用户的应用进程提供服务。传输层：负责向俩个主机中进程之间的通信提供服务。网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务。数据链路层：用于俩个主机之间的数据传输。物理层：透明的传输比特流。作用：应用层：实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务。传输层：为两个端系统提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。网络层：在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信。数据链路层：将网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。物理层：为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。13.请解释计算机网络中实体、协议、服务和服务访问点等概念。实体，表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议，控制两个对等实体进行通信的规则的集合。服务，由下层向上层通过层间接口提供的。服务访问点，同一系统相邻两层的实体进行交互的地方。课后习题1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？功能有两个，连通性和共享。1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线。 当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双 方一直占用该电路。它的优点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。缺点是线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。 报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储转发”方式在网内传输数据。报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。缺点是以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大 ，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。 分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。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。）对电路交换，当 t=s 时，链路建立；当 t=s+x/C，发送完最后一 bit； 当 t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。对分组交换，当 t=x/C， 发送完最后一 bit； 为到达目的地，最后一个分组需经过 k-1 个分组交换机的转发， 为到达目的地，最后一个分组需经过 k-1 个分组交换机的转发， 所以总的延迟= x/C+(k-1)p/C+kd 所以当分组交换的时延小于电路交换 x/C+(k-1)p/C+kds+x/C+kd 时， (k-1)p/Cs 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？边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的。网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式和对等方式。客户服务器方式中客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。特点客户程序是被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。服务器程序是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。对等方式中俩台主机在通信时不区分那一个是服务器请求方还是服务提供方。他们可以进行平等的，对等连接通信。对等连接方式从本质看使用的也是客户服务器方式，只是对等连接中每一个主机既是客户又是服务器。1-18 假设信号在媒体上的传播速度为2108m/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）试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率 时延带宽积=传播时延*带宽 （1）0.1m/2.3/1081108b/s=0.000435bit （2）100m/2.3/1081108b/s=0.435bit （3）100000/2.3/1081108=435bit （4）5106/2.3/1081108=21739bit 1-21 协议与服务有何区别？有何关系？协议是水平的，服务是垂直的。 协议是“水平的”， 即协议是控制对等实体之间的通信的规则。服务是“垂直的”， 即服务 是由下层向上层通过层间接口提供的。 协议与服务的关系 在协议的控制下，上层对下层进行调用，下层对上层进行服务，上下层间用交换原语交换信 息。同层两个实体间有时有连接。 1-26 试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。协议栈：指计算机网络体系结构采用分层模型后，每层的主要功能由对等层协议的运行 来实现，因而每层可用一些主要协议来表征，几个层次画在一起很像一个栈的结构。实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体是一个特定的软 件模块。对等层：在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层协议数据单元：对等层实体进行信息交换的数据单位。服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方。客户、服务器：客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户-服务器方式所描 述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。客户-服务器方式：客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系，当客户进程 需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程，服务器进程被动地等待来自客户进程的请 求。 第二章思考题1. 物理层的主要任务是什么？物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即： 机械特性 指明接口所用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。电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2. 最基本的二元制调制方法有哪几种？最基本的二元制调制方法有以下几种：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。 3. 正交振幅调制QAM是一种什么样的调制方法？它的一个码元携带了多少位二进制位？QAM是一种多元制的振幅相位混合调制方法。每一个码元携带4位二进制位。4. 一个TDM帧其帧长为125s，请说明它的来由。时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧，是在物理层传送的比特流中划分的帧）每一个用户所占用的时隙是周期性地出现，其周期就是 TDM 帧的长度，125s5. 请说明离散多音调 DMT (Discrete Multi-Tone)调制技术。DMT 调制技术采用频分复用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多的子信道，其中 25 个子信道用于上行信道，而 249 个子信道用于下行信道。每个子信道占据 4 kHz 带宽，并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。课后习题2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。一个数据通信系统可划分为三大部分：源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。源系统包括：源点，源点设备产生要传输的数据。发送器，源点生成的数据通过发送器编码后在传输系统中进行传输。目的系统包括：接收器，接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。数据，运送消息的实体。信号，数据的电气的或电磁的表现。模拟数据：运送信息的模拟信号。 模拟信号：连续变化的信号。 基带信号：来自信源的信号。 带通信号：经过载波调制后的信号。 数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。 数字数据：取值为不连续数值的数据。 码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形 单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。 这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。 全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。串行传输：将数字码元序列按时间顺序一个接一个地在一条信道中传输。并行传输：将数字码元以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？机械特性：指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。 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。 规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2-07 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）?80000 b/s2-08 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？（公式）S/N=64.2dB 结果说明传输信道是个信噪比很高的信道。2-12 试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2*108m/s。(2*108/1200nm)-(2*108/1400nm)= 23.8THZ(2*108/1400nm)-(2*108/1600nm)= 17.86THZ2-14 试写出下列英文缩写的全文，并做简单的解释。FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48。FDM(frequency division multiplexing)频分复用，同一时间同时发送多路信号。所有的用 户可以在同样的时间占用不同的带宽资源。 TDM(Time Division Multiplexing)时分复用，将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流 地给多个用户使用，每一个时间片由复用的一个用户占用，所有用户在不同时间占用同样的 频率宽度。 STDM(Statistic Time Division Multiplexing)统计时分复用，一种改进的时分复用。不像 时分复用那样采取固定方式分配时隙，而是按需动态地分配时时隙。 WDM(Wave Division Multiplexing)波分复用，在光信道上采用的一种频分多路敷衍的变种， 即光的频分复用。不同光纤上的光波信号（常常是两种光波信号）复用到一根长距离传输的 光纤上的复用方式。 DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)密集波分复用，使用可见光频谱的宽带特征在单 个光纤上同时传输多种光波信号的技术。DWDM 可以利用一根光纤同时传输多个波长，多路 高速信号可以在光纤介质中同时传输，每路信号占用不同波长。 CDMA(Code Wave Division Multiplexing)码分多址，是采用扩频的码分多址技术。用户可 以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道。 SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网，是以分级速率从 155Mb/s 到 2.5Gb/s 的光纤数字化传输的美国标准，它支持多媒体多路复用，允许声音、视频和数据格式与不同 的传输协议一起在一条光纤线路上传输。 SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列指国际标准同步数字系列。SDH 简化了 复用和分用技术，需要时可直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下电 路方便。 STM-1(Synchronous Transfer Module)第 1 级同步传递模块，SDH 的基本速率，相当于 SONET 体系中的 OC-3 速率。 OC-48(Optical Carrier)第 48 级光载波，是 SONET 体系中的速率表示，对应于 SDH 的 STM-16 速率，常用近似值 2.5Gb/s. 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：（11111111） B：（11111111）C：（11111111） D：（11111111）现收到这样的码片序列S：（11311311）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是0还是1？SA=（11311311）8=1， A 发送 1 SB=（11311311）8=1， B 发送 0 SC=（11311311）8=0， C 无发送 SD=（11311311）8=1， D 发送 1 2-17 试比较xDSL、HFC以及FTTx接入技术的优缺点？ xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。 优点：成本低，易实现，缺点：带宽和质量差异性大。 HFC 网优点具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。缺点是要将现有的 450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为 750 MHz 双向传输的 HFC 网需要相当的资金和时间。 FTTx（光纤到）这里字母 x 可代表不同意思。优点是可提供最好的带宽和质量，缺点是但现阶段线路和工程成本太大。 第三章思考题1. 数据链层要解决的三个共性或基本的问题是什么？请简述各自的解决方案。答：封装成帧、透明传输、差错控制；封装成帧:封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。透明传输:发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B，0x1B)；接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符；字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing) 。如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。差错控制:在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC的检错技术。在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。用二进制的模 2 运算（不进位、减与加规则一样）进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后 面添加 n 个 0。得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数P少1位，即R是n位。 2. 除了比特差错，还有传输差错（帧丢失、帧重复、帧失序），请解释什么叫比特差错、帧丢失、帧重复、帧失序。答：在传输过程中可能会产生比特差错，1可能会变成0而0也可能变成 1。 如果发送方连续传送三个帧：【#1】-【#2】-【#3】，假定在接收端收到的却有可能出现下面的情况：帧丢失：收到【#1】-【#3】。帧重复：收到【#1】-【#2】-【#2】-【#3】。帧失序：收到【#1】-【#3】-【#2】。3. PPP是怎么实现透明传输的（分异步传输和同步传输）？答：（1）当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充。在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除，还原信息。（2）当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5E)。若信息字段中出现一个 0x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5D)。若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0x7D (“”,转义字符)字节，同时将该字符的编码加以改变(+0x20) 4. 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: 7E FE 27 7D 7D 65 7E 5. 为什么PPP 协议不使用序号和确认机制来提供可靠传输？答：(1)在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的 PPP 协议较为合理。(2)在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可!()()靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的。(3)帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受。6. 以太网提供的是一种什么样的服务？答：以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。 7. 曼彻斯特(Manchester)编码的优缺点是什么？请给出11101001的曼彻斯特编码码形。答：优点：保证了在每一个码元的正中间出现一次电压的转换，而接收端就利用这种电压的转换很方便地把位同步信号提取出来。缺点：它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。01010110011010018. 请描述CSMA/CD协议所使用的二进制指数类型退避算法。答：发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。（1）确定基本退避时间，一般是取为争用期 2t。（2）定义重传次数 k ，k 10，即 k = Min重传次数, 10（3）从整数集合0,1, (2k -1)中随机地取出一个数，记为 r。重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。（4）当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。 9. 有哪几种无效的 MAC 帧？答：（1）数据字段的长度与长度字段的值不一致；（2）帧的长度不是整数个字节；（3）用收到的帧检验序列 FCS 查出有差错；（4）数据字段的长度不在 46 1500 字节之间。（5）有效的 MAC 帧长度为 64 1518 字节之间。（6）对于检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。 10. 网桥的自学习和转发帧的步骤是什么？答：网桥收到一帧后先进行自学习。查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。如没有，就在转发表中增加一个项目（源地址、进入的接口和时间）。如有，则把原有的项目进行更新。转发帧：查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。如没有，则通过所有其他接口（但进入网桥的接口除外）按进行转发。如有，则按转发表中给出的接口进行转发。若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）。课后习题3-01数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在?答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点。答：链路管理、帧定界、流量控制、差错控制、将数据和控制信息区分开、透明传输、寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。3-03网络适配器（网卡）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）3-06PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制地址字段A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。控制字段 C 通常置为 0x03。PPP 是面向字节的当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样），当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法PPP适用于线路质量不太差的情况下、PPP没有编码和确认机制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CRC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0113-20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：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 7E FE 27 7D 7D 65 7D3-22假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r=100。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？如果是100Mb/s的以太网呢？答：对于10mb/s的以太网，以太网把争用期定为51.2微秒，要退后100个争用期，等待时间是51.2（微秒）*100=5.12ms对于100mb/s的以太网，以太网把争用期定为5.12微秒，要退后100个争用期，等待时间是5.12（微秒）*100=512微秒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3-28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。答:（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器：10mbs （2）10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器：100mbs （3）10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机：10mbs3-32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B1和B2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。图3-35 习题3-32的图表3-2 习题3-32的表发送的帧B1的转发表B2的转发表B1的处理（转发？丢弃？登记？）B2的处理（转发？丢弃？登记？）地址接口地址接口AEA1A1转发，写入转发表转发，写入转发表CBC2C1转发，写入转发表转发，写入转发表DCD2D2写入转发表，丢弃不转发转发，写入转发表BAB1写入转发表，丢弃不转发接收不到这个帧第四章思考题1. IP分组的首部的片偏移的单位是什么？答：8个字节2. 为什么每路由器都要计算IP分组的首部检验和？其计算方法是什么？答; 分组头里包含IP地址，协议字段等信息，进入当前路由器后，路由器首先应该验证这个分组头信息是否正确，会不会由物理链路或其他原因造成头错误，如果发现校验错误， 这种包就不应该继续转发，应丢弃并统计计数。计算方法：在发送方，先把IP数据报首部首部划分为许多16位字的序列，并把校验和字段置零。用反码算术运算把所有16位字相加后，将得到的和的反码写入检验和字段。接收方收到数据报，将首部的所有16位字再使用反码算术运算相加一次。将得到的和取反码，即得出接收方检验和的计算结果。若首部未发生任何变化，则此结果必为0，于是就保留这个数据报。否则即认为出差错，并将此数据报丢弃。3. 路由表通常是（目的网络地址，下一跳地址）的记录表，请描述基于此路由表的分组转发算法。答：(1) 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。(2) 若网络 N 与此路由器直接相连，则把数据报直接交付目的主机 D；否则是间接交付，执行(3)。(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。(4) 若路由表中有到达网络 N 的路由，则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。(5) 若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。(6) 报告转发分组出错。 4. 在划分子网的情况下，路由表是（目的网络地址，子网掩码，下一跳地址）的记录表，请描述划分子网下的路由器转发分组的算法。答：(1) 从收到的分组的首部提取目的 IP 地址 D。(2) 先用各网络的子网掩码和 D 逐位相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。否则就是间接交付，执行(3)。(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则将分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。(4) 对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐位相“与”，若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。(5) 若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。(6) 报告转发分组出错。5. 自治系统 AS的定义是什么？答：自治系统 AS 的定义：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。6. RIP使用UDP，OSPF使用IP，而BGP使用TCP。这样做有何优点？为什么RIP周期性地和邻站交换路由器由信息而BGP却不这样做？答：BGP做为自治系统间的路由协议，需要携带大量的路由信息，远远超出了IGP携带路由的数量。因此，BGP需要采用一种可靠的协议来承载。所以BGP选择了TCP协议做为其承载协议，而不是UDP/IP。这样做的好处是利用了TCP是一种面向连接的协议，自身能够保证数据传输的可靠，通过重传等机制保证路由协议报文在IP网传输的可靠性，因此BGP协议本身就可以省去这方面的设计工作，简化了协议的设计。而RIP、OSPF由于使用的是非面向连接的协议（UDP/IP)，UDP/IP协议本身无法保证路由协议报文的可靠传输，因此RIP、OSPF就必须通过自身的协议实现来保证路由协议报文在网络中的可靠传输。为了做到这一点，RIP采用了定期更新的办法，每隔一段时间就重传路由；OSPF的方向先进一些，通过主从协商的过程来做路由更新报文的隐式确认。7. RIP 协议的三个要点是什么？答：仅和相邻路由器交换信息。 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。 按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。 8. 请描述RIP的距离向量算法。答：收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文：(1) 先修改此 RIP 报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为 X，并把所有的“距离”字段的值加 1。(2) 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤：若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。否则，若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项目替换原路由表中的项目。否则 ，若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，否则，什么也不做。(3) 若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为16（距离为16表示不可达）。(4) 返回。9. RIP 协议的优缺点是什么？答：RIP 协议最大的优点就是实现简单，开销较小缺点：（1）RIP 存在的一个问题是当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。（2）RIP 限制了网络的规模，它能使用的最大距离为 15（16 表示不可达）。（3）路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。 10. OSPF协议的三个要点是什么？答：（1）向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法。（2）发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”(metric)。 （3）只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。 课后习题4-01 网络层向上提供的服务有哪两种？是比较其优缺点。答：网络层向运输层提供 “面向连接”虚电路（Virtual Circuit）服务或“无连接”数据报服务前者预约了双方通信所需的一切网络资源。优点是能提供服务质量的承诺。即所传送的分组不出错、丢失、重复和失序（不按序列到达终点），也保证分组传送的时限，缺点是路由器复杂，网络成本高；后者无网络资源障碍，尽力而为，优缺点与前者互易4-04 试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。答：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。4-05 IP地址分为几类？各如何表示？ IP 地址的主要特点是什么？答：分为ABCDE 5类;每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。各类地址的网络号字段net-id分别为1，2，3，0，0字节；主机号字段host-id分别为3字节、2字节、1字节、4字节、4字节。特点：（1）IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。（2）实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条