《计算机网络与通信》作业册(参考答案)2011.7.doc

第1章 计算机网络概述一、单项选择题与填空12345678910BDABCAABDC11121314151617181920BDCBDDDCCD2122232425262728CBACCDAD29、语法、语义30、网络层、进程到进程、数据链路层二、简答与计算1、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。（参见教材习题1-03）答案：电路交换的优点：适用于连续传送大量数据。电路交换的缺点：电路建立连接时间长，线路利用率低。信息传输延时小，就给定的连续路由来说，传输延时是固定不变的。信息编码方法、信息格式以及传输控制程序都不受限制，即可向用户提供透明的通路。报文交换的优点是采用了存储转发技术，线路利用率高，缺点是延时长。分组交换的优点：分组动态分配带宽，且对网络逐段占用，提高通信线路使用效率。分组独立选择路由，使结点之间数据交换比较灵活。分组大大压缩结点所需的存储容量，也缩短了网络延时。较短的报文分组比较长的报文可大大减少差错的产生，提高传输可靠性。分组交换的缺点：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。当网络通信量过大时，这种时延也可能会很大。同时，各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销。2、试述五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。（参见教材习题1-24）答案：所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。五层协议的体系结构见图1-1所示。 图1-1五层协议的体系结构各层的主要功能：（1）应用层2 数据链路层3 网络层4 运输层数据链路层应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent),来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。（2）运输层任务是负责主机中两个进程间的通信。因特网的运输层可使用两种不同的协议。即面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP。面向连接的服务能够提供可靠的交付。无连接服务则不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery.（3）网络层网络层负责为分组选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。（4）数据链路层数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧（frame)，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。（5）物理层物理层的任务就是透明地传输比特流。 “透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，接收端如何识别出这是“1”而不是“0”。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接。3、计算发送延时与传播延时。条件：结点之间的传播介质长度为D=1000km，电磁波传播速度为2.3108m/s数据长度为1103bit，数据发送率为100kbps。数据长度为1107bit，数据发送率为1Gbps。答案：发送时延为10ms 传播时延为4.3ms发送时延为10ms 传播时延为4.3ms4、计算传播时延带宽积。条件：信号在传输介质上的传播速度为2108m/s,介质长度为10000m。发送速率为10Mbps发送速率为10Gbps答案： 500bit 500000bit5、如果网络的带宽是1Gbps，那么4.5KB的报文（一封电子邮件）的传播时延和发送时延分别是多少？假定发送方和接收方之间的距离是14400 km，光以速度2.4108 m/s传输。答： 传播时延=距离/传输速率=144001000 (m)/2.4108 (m/s)=60 ms发送时延=报文长度/带宽=4500(KB)8 (b)/109 (bps)= 0.36 ms第2章 物理层一、单项选择题与填空12345678910DDDCDDBCBC11121314151617181920DAAADACDBC21222324252627DDCBBBC28、采样、量化、编码 。 29、时分复用、波分复用。 30、发送时延、传播时延。二、简答与计算1、数据通信按照传输方向的不同分为单工通信、半双工通信和全双工通信？请分别解释它们的含义，并举出它们在实际生活中的应用例子。 答： *单工通信：指两个通信终端之间只能由一方向另一方发送信息，即一方为发送端，一方为接受端； 例如：电视广播、发报机、键盘等；*半双工通信：指两个通信端可以互传信息，但在同一时间任何一方不能即发送又接受数据，只能一方发送，一方接收； 例如：对讲机 *全双工通信：指两个通信端可以在两个方向上同时进行数据的收发；例如：电话网络。2、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）？（参见教材习题2-07）答案：，在公式中L是指表示数据的信号电平的数量，在本题中为16，中给出的码元速率为20000码元/秒，因此数据率为。3、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？（参见教材习题2-08）答案：根据香农公式，得到结合题中的条件，则。用分贝表示为 。 结果说明这是一个信噪比很高的信道。4、一个用于发送二进制信号的3KHz的信道，其信噪比为20dB，则该信道的最大数据传输速率是多少？ 答： S/N(dB)=20, S/N=10S/N(dB)/10=1020/10=100根据奈奎斯特定理，信道最大传输速率： Rmax=2Blog2V=23000Log22=6(kb/s)根据香农定理，信道最大传输速率：Rmax=Blog2（1+S/N）=3log2（1+100）=19.975(kb/s)第3章 数据链路层一、单项选择题与填空12345678910BDCBCDCBBD11121314151617181920CDACABCABA2122232425BDDD20M码元/秒二、简答与计算1、请简述网络适配器（网卡）的作用是什么？ （参见教材习题3-03） 答：网络适配器的作用：（1）计算机通过适配器和局域网进行通信； （2）进行数据串行传输和并行传输的转换；（3）当适配器收到有差错的帧时，就把这个帧丢弃；如果收到正确的帧时，就使用中断来通知该计算机并交付给协议栈中的网络层； （4）当计算机要发送IP数据报时，就由协议栈IP数据报向下交给适配器，组装成帧后发送到局域网。网络适配器工作在：物理层。2、要发送的数据为101110。采用CRC的生成多项式是P(X)=X3+1。 （参见教材习题3-08）（1）试求应添加在数据后面的余数R。 （写出计算过程） （2）请给出发送方发送到接收方的比特序列。 （3）采用CRC检验后，数据链路层的传输是否变成了可靠的传输？ 解：（1）已知P（x）多项式得除数P=1001，被除数2nM, M=101110，n=3, 所以根据公式：被除数/除数=101110000/1001，得余数011。（2）将余数比特序列加到乘积中，得101110011。（3）在数据链路层使用CRC检验，能够实现无比特差错的传输，但这不是可靠的传输。3、条件：Ethernet总线长度为1000m，数据传输速率为10Mbps，信号在总线上的传播速度为2108m/s。计算：能够使CSMA/CD算法成立的最短帧长度为多少？计算：传播时间t=L/V=1000/（2108）=5（s）冲突窗口2t=10（s）最短帧长度Lmin=11071010-6=100（bit）=12.5（B）答案：最短帧长度100（bit）或12.5（B）4、以太网交换机有何特点？它与集线器有何区别？ 答：以太网交换机实质上是一个多端口网桥。工作在数据链路层。以太网交换机的每个端口都直接与一个单个主机或另一个集线器相连，并且一般工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体一样，进行无碰撞地传输数据。通信完成后就断开连接。区别：以太网交换机工作数据链路层，集线器工作在物理层。集线器只对端口上进来的比特流进行复制转发，不能支持多端口的并发连接。第4章 网络层一、单项选择题与填空12345678910BBBDDBDCDD11121314151617181920CBDBDCADBC2122232425DDBBC填空题：1、 最小长度是 20 字节，最大长度值达到 60 字节。2、 发送时间超时报文。3、10兆标准以太网中帧总长度的最小值是64字节，最大值是1518字节。4、 最大子网个数为 32 ， 地址个数为 6 。5、 RIP是基于距离向量的路由选择协议，而OSPF是基于链路状态的路由选择协议。6、IPv6地址FF02:3：5:1的“：”之间被压缩了 64 位0。二、简答与计算1、简述虚电路服务和数据报服务的区别。 答：数据报：不需要链路的建立；每个分组都有目的站的全地址并且每个分组独立选择路由；到达目的站时可能不按发送顺序；端到端的差错处理和流量控制由主机负责完成。虚电路：需要链路的建立；分组均按事先建立好的链路转发，并总是按发送顺序到达目的站；端到端的差错处理和流量控制由通信子网负责。2、计算广播地址：（1）网络/16的广播地址是多少？（2）网络/24的广播地址是多少？（3）网络/28的广播地址是多少？答案：（1）55 ； （2）55 ； （3）53、C类地址在子网划分时使用了27位的子网掩码，那么可以有多少个子网？它们的网络地址是多少？答案：可以有8个子网；子网网络地址分别为：1 ； 2345 ； 627 2859 ； 60919223 ； 24554、一个数据报长度为4000字节（包括固定首部长度20字节）。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： （参见教材习题4-22） （1）应当划分为几个短些的数据报片？（2）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？解：（1）3个数据报片； （2） 数据报片数据字段长度片偏移字段值MF标志值11480012148018513102037005、分配给某一小型组织机构一个地址块。已知数据块中一个地址是9/28，试求： (1) 该地址块的起始地址（使用点分十进制表示）； (2) 该地址块的最后地址（使用点分十进制表示）； （3）该地址块的地址个数。（请写出过程） （参见教材习题4-35） 答: 根据一个地址是9/28，可以得出，该地址块的网络前缀位为28，其主机地址位是4，则：（1）该地址块的起始地址为： 0100000，即2（2）该地址块的最后地址为： 0101111，即7（3）该地址块的地址个数：24=16。6、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”、“下一跳路由器”），如表9.1，如果路由器B从路由器C接收到下列的RIP报文的路由信息如表9.2（这两列分别表示“目的网络”、“距离”）：表9.1路由器B的路由表 表9.2 RIP报文的路由信息N12N23N33N45N14BN22CN31FN48G 根据距离向量算法， （1）写出路由器C更新后的路由表； （2）写出路由器B更新后的路由表，并详细说明每一个步骤。 （参见教材习题4-42） N13CN24CN34CN46C解：（1）路由器C路由信息修改后的情况：表C0:（2）根据距离向量算法，现把表C0的每一行和路由器B中的每一行信息进行比较，得出表B0，N13C不同的下一跳，距离更短，更新N24C相同的下一跳，更新N31F不同的下一跳，距离更短，更新N46C不同的下一跳，距离更短，更新表B0：7、根据下图的网络结构与地址构造路由器R1的路由表。 0R1M0R3R21LAN3 LAN2 InternetM1LAN1 答案：R1的路由表掩码 目的地址 下一跳地址 F R.C U I U 0 0 M0 0 UG 0 0 M1 0 UG 0 0 M 与R2连接的对端路由器的IP地址 UG 0 0 M08、到达的ICMP报文的头部的十六进制数为03 03 10 20 00 00 00 00。请回答： 1）报文类型是什么？ 2）代码是什么？ 3）使用这个报文希望达到什么目的？ 4）这个报文是由主机还是由路由器产生的？答案：将到达的ICMP报文的头部的十六进制数03 03 10 20 00 00 00 00按报文格式划分，可以得出： 1）类型字段值为03，表示是差错报告中“目的端不可达”报文。 2）代码字段值为03，表示是“目的不可达”中的“端口不可达”。 3）“端口不可达”的含义是：分组要交付的应用程序未运行。 4）差错报告中“目的不可达”报文可以由路由器或主机产生，但是“端口不可达”报文只能由目的主机产生。9、某单位分配到一个地址块4/26，根据单位需要网络管理员想建立4个固定长度的子网。试问： （1）子网的掩码是多少？ （2）每一个子网中有多少个地址？ （3）每一个子网的地址块是什么？ （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？ 解：（1）2m=4，所以m=2，即子网地址为2，网络前缀为26+2=28。 子网的掩码是:1110000 或 40 （2）每一个子网中的地址为：24=16。 （3）每一个子网的地址块： 第一个子网：4/28 第二个子网：0/28第三个子网：6/28第四个子网：12/28（4）每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址： 子网名称最小地址最大地址第一个子网5/288/28第二个子网1/284/28第三个子网7/2810/28第四个子网13/2826/28第5章 运输层一、单项选择题与填空12345678910CADBBDCDCD11121314151617181920CDCCCBDCCA2122232425CABBD二、简答与计算1、 假设UDP报头的十六进制数为06 32 00 45 00 1C E2 17。求 1）源端口号与目的端口号。 2）用户数据长度。 3）这个数据报是客户端发出的还是服务器发出的？ 4）使用UDP协议的服务器是哪种类型？ 计算：根据UDP报头的结构，已知的十六进制数06 32 00 45 00 1C E2 17可以分为源端口号、目的端口号、UDP总长度和校验和四个部分。 1）源端口号为十六进制数06 32，转换成十进制数为1586。 2）目的端口号为十六进制数00 45，转换成十进制数为69。 3）UDP总长度为十六进制数00 1C，转换成十进制数为28。UDP固定报头长度为8字节，因此用户数据长度为28-8=20字节。 4)校验和为十六进制数E2 17，转换成二进制数为1110 0010 0001 0111 答案：1）源端口号为1586；目的端口号为69。 2）用户数据长度为20个字节。 3）这个数据报是客户端发出的。 4）使用UDP协议的服务器类型是简单文件传送协议（TFTP）。2、一个TCP连接要发送5200字节的数据。第一个字节的编号为10010。如果前4个报文段各携带1000个字节的数据，请写出每一个报文段的序号范围。分析：1）由于TCP协议是面向数据流的，因此需要给发送的每个字节编号。 2）TCP协议的数据传输单元叫做报文段。 3）报文段序号字段长度为32位。本报文段数据的第1个字节的顺序号作为报文段的序号。计算： 1）第1个报文段序号范围：1001011009； 2）第2个报文段序号范围：1101012009； 3）第3个报文段序号范围：1201013009； 4）第4个报文段序号范围：1301014009； 5）第5个报文段序号范围：1401014209。答案：5个报文段得序号范围分别为：1001011009、1101012009、1201013009、1301014009、1401014209。3、一个UDP用户数据报的数据字段为4072字节（不包括首部长度8字节），在数据链路层使用以太网来传送。试问： （1）应当划分为几个IP数据报片？并说明理由。 （2）每一个IP数据报片的数据字段最大长度、片偏移量和MF标志的值分别应为多少？解：（1）3个分段；由于UDP用户数据报(4072+8=4080字节)被封装为IP数据报的数据部分，IP数据报又被封装为数据帧的数据部分，加上帧的首部和尾部后在数据链路层使用以太网来传送，其中以太网能够传送数据帧的最大数据长度MTU为1500字节，那么UDP用户数据报被封装为IP数据报之后的总长度（首部部分20字节+数据部分）大小不能超过1500字节，即数据部分长度不能超过1480字节，因此，需要对IP数据报进行分片。（2） 分片编号数据字段最大长度片偏移字段值MF标志值11480012148018513112037004、在TCP的拥塞控制中，什么是慢开始 和拥塞避免？这两种算法各起什么作用？ 答：慢开始是指发送端按指数规律由小到大逐渐增大拥塞窗口数值。其作用避免发生网络拥塞；拥塞避免是指当网络已经发生拥塞的情况下，发送端按线性规律缓慢增大拥塞窗口值，这样做的目的使要尽量减少主机发送到网络中的分组数，使得发送拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的分组处理完毕。 5、作为网络连接设备，中继器、网桥和路由器分别位于OSI的哪个层次？它们主要的功能各有何不同？ 答：中继器：工作在物理层，其功能有：扩展LAN物理长度；对信号有再生功能；转发帧。网桥：是数据链路层