计算机网络课后习题.doc

1.计算机网络可以向用户提供哪些功能答：数据传输：网络间各计算机之间互相进行信息的传递。资源共享：进入网络的用户可以对网络中的数据、软件和硬件实现共享。 分布处理功能：通过网络可以把一件较大工作分配给网络上多台计算机去完成。2.简述分组交换的要点。答：在分组交换网络中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组形式传送。如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。每个分组包含用户数据的一部分加上一些控制信息。控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后传递给下一结点。分组交换网的主要优点： 高效。 灵活。 迅速。 可靠。缺点：分组在节点转发时因排队而造成一定的延时;分组必须携带一些控制信息而产生额外开销;3.电路交换与分组交换相比存在哪些优势？答：（1）电路交换：在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路。优点：传输数据的时延非常小。实时性强。不存在失序问题。控制较简单。（2）分组交换：分组交换采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去.缺点：仍存在存储转发时延。增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。4.计算机网路发展大致可以分为几个阶段？试指出这几个阶段的主要特点。答：第一阶段为面向终端的计算机网络，特点是由单个具有自主处理功能的计算机和多个没有自主处理功能的终端组成网络。第二阶段为计算机-计算机网络，特点是由具有自主处理功能的多个计算机组成独立的网络系统。第三阶段为开放式标准化网络，特点是由多个计算机组成容易实现网络之间互相连接的开放式网络系统。第四阶段为因特网的广泛应用与高速网络技术的发展，特点是网络系统具备高度的可靠性与完善的管理机制，网络覆盖范围广泛。5.网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？答：(1)语法：数据与控制信息的结构或格式。(2)语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作及执行何种响应。(3)同步：事件实现顺序的详细说明。6.客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？答：前者严格区分服务和被服务者，后者无此区别。后者实际上是前者的双向应用。7.衡量计算机网络有哪些常用的指标？答：速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率。8.协议与服务有何区别？有何联系？答：联系：协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。协议和服务的概念的区分：1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。9.简要说明因特网的面向连接服务如何提供可靠的传输。答：在面向连接方法中，在两个端点之间建立了一条数据通信信道（电路）。这条信道提供了一条在网络上顺序发送报文分组的预定义路径，这个连接类似于语音电话。发送方与接收方保持联系以协调会话和报文分组接收或失败的信号。10.无连接通信和面向连接得通信之间最主要的区别是什么？答：面向连接通信有3个阶段，连接建立阶段，数据传输阶段，释放阶段。无连接通信没有连接建立和连接释放阶段。11. 两个网络都可以提供可靠的面向连接的服务。其中一个提供一个可靠的字节流，另一个提供可靠的报文流。这两者是否相同？如果你认为相同的话，为什么要有这样的区分？如果不相同，请给出一个例子说明它们如何不同。答：报文流和字节流是不同的。在报文流中，网络跟踪报文边界。在字节流中，它不这么做。例如，假设一个程序向一个连接写入1024字节并且过一会儿再写另外1024字节。然后接收方将读入2048字节。在报文流中，接收方将得到两个报文，每个报文为1024字节。在字节流中，报文边界已被忽略，接收方将把全部2048字节看成一个单元。原有两个不同报文的事实就丢失了。12.Interent所用的网际协议有哪几层？答：TCP/IP参考模型：应用层，传输层，网际层，网络接口层。13.OSI模型中的哪一层处理以下问题：（1）把传输的位流分成桢。数据链路层（2）在通过子网时决定使用哪条路由路径。网络层14.TCP和UDP之间最主要的区别是什么?答：TCP提供的是面向连接的、可靠的数据流传输，而UDP提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输。15.对于带宽为4000Hz通信信道，信道的信噪比S/N为30dB，按照香农定理，计算信道的最大传输率。答：CBlog2（1+S/N）（bit/s）4000log2（1+30）4000520000（bit/s）16.设以太网中的A、B主机通过10Mbit/s的链路连接到交换机，每条链路的传播延迟均为20us，交换机接收完一个分组35us后转发该分组。计算A向B发送一个长度为10000bit的分组时，从A开始发送至B接收到该分组所需的总时间。解:这样传输延迟=A站处理延迟+交换机处理延迟，而交换机延时还有35us，所以总延迟等于所有延迟时间相加。总时间=10000*2/10M+20*2us+35us=2000us+75us=2075us100000bit/（10*106bit/s）=1000us1000us*2=2000us,(20us*2)+35=75us,2000us+75us=2075us17.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），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为C（bit/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：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，每次转发的时间为p/C，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/Cs3.1在连续ARQ协议中,若发送窗口等于7,则发送端在开始时可连续发送7个分组。因此,在每一分组发送后,都要置一个超时计时器。现在计算机里只有一个硬时钟，设这7个分组发出的时间分别为t0,t1,t6,且Tout都一样大，试问如何实现这7个超时计时器（软件时钟）？答：可以用相对发送时间实现一个链表。3.2假定使用连续ARQ协议中，发送窗口大小事3，而序列范围0,15,而传输媒体保证在接收方能够按序收到分组。在某时刻，接收方，下一个期望收到序号是5.试问：（1）在发送方的发送窗口中可能有出现的序号组合有哪几种？（2）接收方已经发送出去的、但在网络中（即还未到达发送方）的确认分组可能有哪些？说明这些确认分组是用来确认哪些序号的分组。答：（1）序号到4为止的分组都已收到。若这些确认都已到达发送方，则发送窗口的范围时5,7。假定所有的确认都丢失了，发送方都没有收到这些确认。这是，发送方窗口应为2,4.因此，发送窗口可以是2,4,3,5,4,6,5,7中的任何一个。（2）接收方期望收到序号五的分组，说明序号2，3，4和分组都已收到，并且发送了确认。对序号为1的分组的确认肯定被发送了，要不然发送方不可能发送4好分组。可见，对序号2，3，4和分组的确认有可能仍滞留在网络中。这些确认是用来确认序号为2，3，4的分组。3.3在停止等待协议中如果不使用编号是否可行？为什么？在停止等待协议中，如果收到重复的报文段时不予理睬（即悄悄地丢弃它而其他什么也没做）是否可行？试举出具体的例子说明理由。例如A向B发送数据，A发送M1分组给B，B收到M1分组后，向A发送对M1的确认，但确认在半路丢失了，A没有收到M1的确认，于是超时重发，B又收到M1分组后，如果此时B不予理睬，那么A就永远都收不到M1的确认，就会一直向B发送M1分组。从而产生死循环。收到重复帧不确认相当于确认丢失答：不行，分组和确认分组都必须进行编号，才能明确哪个分则得到了确认。3.4一个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250，共有子网数=28-2=25416，能满足实际需求。可给每个地点分配如下子网号码地点： 子网号（subnet-id）子网网络号 主机IP的最小值和最大值1： 00000001 -54 2： 00000010 -543： 00000011 -544： 00000100 -545： 00000101 -546： 00000110 -547： 00000111 -548： 00001000 -549： 00001001 -5410： 00001010 -5411： 00001011 -5412： 00001100 -5413： 00001101 -5414： 00001110 -5415： 00001111 -5416： 00010000 -544.9一具数据报长度为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？答：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4000398000数据报片11500148010数据报片2150014801185数据报片31040102003704.10一个数据报子网允许路由器在必要的时候丢弃分组。一台路由器丢弃一个分组的概率为P。请考虑这样的情形：源主机连接到源路由器，源路由器连接到目标路由器，然后目标路由器连接到目标主机。如果任一台路由器丢掉了一个分组，则源主机最终会超时，然后再重试发送。如果主机至路由器以及路由器至路由器之间的线路都计为一跳，那么：(a)一个分组每次传输中的平均跳数是多少？(b)一个分组的平均传输次数是多少？(c)每个接收到的分组平均要求多少跳？解答如下：先画出之间的连接图，然后分析：(a)一个分组每次传输中的平均跳数是多少？一个分组，从主机发送出来，可能到源路由器时就被丢弃了，则跳数为1跳，概率为P；一个分组，从主机发送出来，过了源路由器（概率为（1P），到目标路由器时就被丢弃了，则跳数为2跳，概率为（1P）P；一个分组，从主机发送出来，经过源路由器转发（概率1P），到目标路由器也未被丢弃（概率为（1P），成功到达目的主机，则跳数为3跳，概率为（1P）2；则利用加权平均，计算出平均跳数1P2（1P）P3（1P）2P23P3；(b)一个分组的平均传输次数是多少？一个分组，如果一次成功的到达目的地主机，必然要经过3跳，概率（1P）2；令A（1P）2；则两次才成功的概率为（1A）A；3次才成功的概率为（1A）2A利用加权平均，计算一个分组的平均发送次数（传输次数）TTA2（1A）A3（1A）2A1/（1P）2；(c)每个接收到的分组平局要求多少跳？平均跳数平均发送次数平均跳数(P23P3)/（1P）2；4.11试简述RIP，OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。主要特点RIPOSPFBGP网关协议内部内部外部路由表内容目的网，下一站，距离目的网，下一站，距离目的网，完整路径最优通路依据跳数费用多种策略算法距离矢量链路状态距离矢量传送方式运输层UDPIP数据报建立TCP连接其他简单、效率低、跳数为16不可达、好消息传的快，坏消息传的慢效率高、路由器频繁交换信息，难维持一致性规模大、统一度量为可达性4.12在IPV4的头中使用的协议段在IPV6的固定头中不复存在。试说明这是为什么?解答：设置协议段的目的是要告诉目的地主机把IP分组交给哪一个协议处理程序。中途的路由器并不需要这一信息，因此不必把它放在主头中。实际上，这个信息存在于头中，但被伪装了。最后一个(扩展)头的下一个头段就用于这一目的。5.1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。5.2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。5.3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）。5.4数据链路层的帧定界、透明传输和差错检测各解决什么问题？答：帧定界是分组交换的必然要求、透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源。5.5试分别讨论以下各种情况在什么条件下是透明传输，在什么条件下不是透明传输。（提示：请弄清什么是“透明传输”，然后考虑能否满足其条件。）（1）普通的电话通信。（2）电信局提供的公用电报通信。（3）因特网提供的电子邮件服务。答：(1)由于电话系统的带宽有限，而且还有失真，因此电话机两端的输入声波和输出声波是有差异的。在“传送声波”这个意义上讲，普通的电话通信不是透明传输。但对“听懂说话的意思”来讲，则基本上是透明传输。但也有时个别语音会听错，如单个的数字1和7.这就不是透明传输。（2）一般说来，由于电报通信的传输是可靠的，接收的报文和发送的报文是一致的，因此应当是透明传输。但如果有人到电信局发送“1849807235”这样的报文，则电信局会根据有关规定拒绝提供电报服务（电报通信不得为公众提供密码通信服务）。因此，对于发送让一般人看不懂意思的报文，现在的公用电报通信则不是透明通信。（3）一般说来，电子邮件时透明传输。但有时不是。因为国外有些邮件服务器为了防止垃圾邮件，对来自某些域名(如.cn)的邮件一律阻拦掉。这就不是透明传输。有些邮件的附件在接收人的电脑上打不开。这也不是透明传输。5.6如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？答：如果在数据链路层不进行帧定界，将发生帧数据错误，造成数据混乱，通信失败。5.7数据传输中常用的差错检验技术有哪几种？试比较它们的检验和纠错能力？答：1.奇偶校验，只能检查单个错误，所以它的检错能力差，一般只用于通信质量要求较低的环境。2.循环冗余校验，这种方法并不能确定究竟是哪一个或者哪几个比特出现差错，只能达到无差错接收的程度。3.二维奇偶校验，只能检测奇数个错误，若行和列同时出现偶数，则无法检错。4.汉明校验，虽然能纠错，但只能纠正1位错，不能纠正多位错，也不能确保侦测多位错。5.8什么是校验码？什么是奇偶校验码？试写出二进制数0010110的奇校验码和偶校验码。答：校验码（jio yn m）通常是一组数字的最后一位，由前面的数字通过某种运算得出，用以检验该组数字的正确性。奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中1的个数恒为奇数或偶数的编码方法，它是一种检错码。奇校验码：00010110；偶校验码：10010110。注：这里将第一位设为校验位。5.9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？答：作二进制除法，1101011011 0000 10011 得余数1110 ，添加的检验序列是1110。5.10 ARP的工作过程是什么？答：假设主机A和B在同一个网段，主机A要向主机B发送信息。具体的地址解析过程如下(1) 主机A首先查看自己的ARP表，确定其中是否包含有主机B对应的ARP表项。如果找到了对应的MAC地址，则主机A直接利用ARP表中的MAC地址，对IP数据包进行帧封装，并将数据包发送给主机B。(2) 如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址，则将缓存该数据报文，然后以广播方式发送一个ARP请求报文。ARP请求报文中的发送端IP地址和发送端MAC地址为主机A的IP地址和MAC地址，目标IP地址和目标MAC地址为主机B的IP地址和全0的MAC地址。由于ARP请求报文以广播方式发送，该网段上的所有主机都可以接收到该请求，但只有被请求的主机（即主机B）会对该请求进行处理。(3) 主机B比较自己的IP地址和ARP请求报文中的目标IP地址，当两者相同时进行如下处理：将ARP请求报文中的发送端（即主机A）的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。之后以单播方式发送ARP响应报文给主机A，其中包含了自己的MAC地址。(4) 主机A收到ARP响应报文后，将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发，同时将IP数据包进行封装后发送出去。5.11一个ARP广播请求的发送者可收到多少个应答包？答：一个，ARP应答是一对一的。当发送ARP广播时，区域网所有机子都收到广播信息，但是只有被请求的机子应答这个ARP。5.12假定MAC地址不在ARP表中,发送者如何找到目的MAC地址?。答：向整个局域网发送一个广播信息。5.13 ARP和RARP都把地址从一个空间映射到另一个空间。它们的不同点主要表现在什么方面?解答：在RARP的实现中有一个RARP服务器负责回答查询请求。在ARP的实现中没有这样的服务器，主机自己回答ARP查询。5.14主机如何不需发送广播就能解析位于同一子网的另一主机的IP地址？ ARP高速缓存中包含什么？答：当条目已经处于源主机的ARP高速缓存中时。ARP高速缓存中包含:IP地址到物理地址的映射;生存时间值还指定了映射条目保留在高速缓冲中的时间长短，但它显示不出来。5.15假设任何主机都没有高速缓存这些条目，当主机和经过单台路由器连接的其他子网上的主机通信时，需要多少个ARP广播？(地址转换)答案：两个。一个是试图与路由器进行通信的源主机，另一是试图与远程网络上，主机进行通信的路由器。5.16 HDLC帧可分为哪几大类？试简述各类帧的作用。答：分三大类。1信息帧：用于数据传输，还可同时用来对已收到的数据进行确认和执行轮询功能。2监督帧：用于数据流控制，帧本身不包含数据，但可执行对数据帧的确认，请求重发信息帧和请求暂停发送信息帧等功能。3无编号帧：主要用于控制链路本身，不使用发送或接收帧序号。5.17 HDLC帧可分为哪几大类？试简述各类帧的作用。答：分三大类。1信息帧：用于数据传输，还可同时用来对已收到的数据进行确认和执行轮询功能。2监督帧：用于数据流控制，帧本身不包含数据，但可执行对数据帧的确认，请求重发信息帧和请求暂停发送信息帧等功能。3无编号帧：主要用于控制链路本身，不使用发送或接收帧序号。5.18试简述HDLC帧各字段的意义。HDLC用什么方法保证数据的透明传输？ 1. 标志域F。HDLC用一种特殊的位模式01111110作为标志以确定帧的边界。 同一个标志既可以作为前一帧的结束, 也可以作为后一帧的开始。 链路上所有的站都在不断地探索标志模式, 一旦得到一个标志就开始接收帧。 在接收帧的过程中如果发现一个标志, 则认为该帧结束了。2. 地址域A。 地址域用于标识从站的地址。 虽然在点对点链路中不需要地址, 但是为了帧格式的统一, 也保留了地址域。 地址通常是8位长, 然而经过协商之后, 也可以采用更长的扩展地址。3. 控制域C。HDLC定义了三种帧, 可根据控制域的格式区分之。 信息帧(I帧)装载着要传送的数据, 此外还捎带着流量控制和差错控制的信号。4. 信息域INFO。只有I帧和某些无编号帧含有信息域。 这个域可含有表示用户数据的任何比特序列, 其长度没有规定, 但具体的实现往往限定了帧的最大长度。5. 帧校验和域FCS。FCS域中含有除标志域之外的所有其他域的校验序列。 通常使用16 bit的CRC-CCITT标准产生校验序列, 有时也使用CRC-32产生32位的校验序列。采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流，或者说，就可实现数据链路层的透明传输。5.19 PPP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？答：主要特点：(1)点对点协议，既支持异步链路，也支持同步链路。(2)PPP是面向字节的。PPP不采用序号和确认机制是出于以下的考虑：第一，若使用能够实现可靠传输的数据链路层协议（如HDLC），开销就要增大。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。第二，在因特网环境下，PPP的信息字段放入的数据是IP数据报。假定我们采用了能实现可靠传输但十分复杂的数据链路层协议，然而当数据帧在路由器中从数据链路层上升到网络层后，仍有可能因网络授拥塞而被丢弃。因此，数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传输也是可靠的。第三，PPP协议在帧格式中有帧检验序列FCS安段。对每一个收到的帧，PPP都要使用硬件进行CRC检验。若发现有差错，则丢弃该帧（一定不能把有差错的帧交付给上一层）。端到端的差错检测最后由高层协议负责。因此，PPP协议可保证无差错接受。PPP协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。5.20一个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 5.21 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