2015浙大通信与计算机网络离线作业

第第1章章 概述概述 一 填空题 填空题 1 计算机网络是计算机技术与 通信技术 相结合的产物 2 从资源共享的角度来定义计算机网络 计算机网络指的是利用 通 信线路 将不同地理位置的多个独立的 自治计算机系统 连接起来以实现资源共享的系统 3 在 TCP IP 的应用层协议一般使用的是 客户服务器方式 其中 客户是服 务请求方 服务器是服务提供方 4 在 TCP IP 协议模型的运输层中 不面向连接的协议是 UDP 5 在 TCP IP 模型中 互联网层的上一层是 运输层 6 通信线路的 带宽 是指通信线路上允许通过的信号频带范围 或通频 带 单位是 HZ 但在计算机网络中 它又用来表示网络通信线路所能 传送数据的能力 7 数据通信中的信道传输速率单位用b s 表示 b s 的含义是 每秒比特 8 目前 带宽 常用作描述信道传送数据能力的物理量 其单位是 b s bit s 比之大的单位有 KB s Mb s Gb s 等 9 将计算机网络划分为局域网LAN 城域网 MAN 广域网 WAN 是按 网络的 作用范围 划分的 10 各节点都与中心节点连接 呈辐射状排列在中心节点周围 这种拓扑结构 称为 星型拓扑结构 11 假设某用户通过电线部门的ADSL 技术以 2M 即 2Mb s 带宽接入 Internet 在正常情况下其下载速度大约是 244kb s 12 发送数据时 数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间称为 发送 延时 网络中电磁信号在信道中传播一定的距离而花费的时间称为 传播延时 13 在发送报文之前 先将较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段 在 每一个数据段前面 加上一些由必要的控制信息组成的首部 header 后 就构成了一个 分组 备忘 在 TCP IP 模型中 数据分组是在运输层和网络层中共同完成的 先是把数据分为等长的数据段 约为1024bit 然后在每一个数据段 前面加上首部 首部是由一些必要的控制信息组成的 14 在计算机网络中 各个子层 及其 各个子层的协议 的集合称为网络体系结构 15 开放系统互联 采用分层体系结构的模型称为 OSI 参考模型 16 在 OSI 参考模型中 在对等层次上传送的数据单位 都称为该层的 协议数据单元 这个名词现已被许多非OSI 标准采用 可参 考 p 31 第 1 段 17 在因特网中 我们把将要发送的完整的数据块称为 报文 18 在 OSI 参考模型中 会话层在第 5 层 它处于 传输 层提供的 服务之上 向 表示 层提供服务 19 在 TCP IP 参考模型中 传输层处于 网络 层提供的服务之上 向 应用 层提供服务 20 电路 交换必须先建立一条物理链路 这条链路可以视作为一个传 送管道 21 路由器工作在 TCP IP 模型中 网络 层 二 问答和计算题 二 问答和计算题 1 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 从以上计算结果可得出什么结论 答 1 发送时延 107bit 100 1000 100秒 传播时延 1000 1000米 2 108 0 005秒 结论是 如果发送速率小 总时延主要取决于发送时延 2 发送时延 103bit 1000 1000 1000 0 秒 传播时延 1000 1000米 2 108 0 005秒 结论是 如果发送速率大 总时延主要取决于传播时延 2 长度为 100 字节的应用层数据交给运输层传送 需加上20 字节的 TCP 首 部 再交给网络层传送 需加上 20 字节的 IP 首部 最后交给数据链路 层的以太网传送 加上首部和尾部共18 字节 试求数据的传输效率 若 应用层数据长度为 1000 字节 数据的传输效率是多少 提示 数据传 输效率 有效数据长度 总数据长度 答 第一种情况 数据传输效率 有效数据长度 总数据长度 100 100 20 20 18 63 第二种情况 数据传输效率 1000 1000 20 20 18 95 可见 被传输的数据块较小时对应的数据传输效率比较低 否则反之 3 什么是网络协议和构成的要素 什么是网络体系结构 分别简述 OSI TCP IP 网络体系结构 答 1 网络协议是指网络中通信双方为了进行数据交换而建立的规则 标准 或约定 网络协议有三个要素 语法 语义和同步 2 所谓网络体系结构是指网络层次结构模型和各层协议的集合 又可以说 成是 指各个子层以及各子层协议的集合 3 OSI 是一个七层体系结构 从第一层到第七层分别是 物理层 数据链路 层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 TCP IP 是一个四层结构模型 从第一层到第四层分别是 网络接口层 网络层 或称 IP 层 运输层和应用 层 前者是一个参考模型 只有理论上的意义 后者是一个网络中广泛使用的实 用协议 第第2章章 物理层物理层 一 填空题 填空题 1 信号是数据的电气或电磁的表现 信号可以分为两大类 其中一类是 模拟 信号 代表信息的参数的取值是连续的 如声音 温度 压 力等 另一类是 数字 信号 代表信息的参数的取值是离散的 如计算机中处理的 数字 文字 图形 等 2 一个通信系统可划分为三大部分 即源系统 传输系统和目的系统 源系 统包括 源点 和发送器 目的系统包括接收器和 终点 3 什么是基带信号 来自信源的信号 即由 1 或 0 组成的数字信号 在数字通信信道上直接传输基带信号的方法称为 基带传输 4 基带信号必须经过调制 即基带调制 才能在信道上传输 基带调制过程 通常称为 编码 常用的编码方式有不归零编码 归零编码 曼彻斯特编码 和 差分曼彻斯特编码 5 除了基带调制还有带通调制 即使用载波调制基带信号 三种基本的带 通调制方法是 调幅 调频 和 调相 个人电脑使用调制 解调器接入 Internet 就是基于这一原理工作的 6 调制解调器的作用是实现 数字 信号和 模拟 信号之间的相 互转换 7 在一条通信线路中信号可以双向传送 但在同一个时间里只能向一个方向 传送的方法称为 半双工通信 8 通信的双方可以同时发送和接收信息 我们把这种通信称为 全双工通信 9 目前的局域网中常使用星型结构连接 采用的通信介质是 双绞线 它是 8 芯无屏蔽的传输介质 传输速率为100Mb s 10 多路复用技术可以分为 频分复用 波分复用 和 时分复用 三种基 本方式 11 曼彻斯特编码 编码中每一个比特都有一个跳变 不会出现直流分 量 该编码方法已经得到广泛应用 是局域网的标准编码 网卡充当了实 现这一编码的角色 12 下图为曼彻斯特编码 表示的二进制数据为 01011 13 ADSL 技术解决了个人用户连接Internet 的宽带接入问题 DSL 是数字 用户线的意思 而 A 含义为非对称 是指数据的上行和下行带宽是不对 称的 上行带宽 小于 填 小于 等于或大于 下行带宽 14 DSL 称为 数字用户线 ADSL 称为不对称数字用户线 它可实现基于 电话线的宽带上网 这里的不对称是指 上行和下行带宽是不对称的 且下行带宽大于上行带宽 二 单项选择题 二 单项选择题 1 下面的曼彻斯特编码表示的比特串为 B A B C D 三 问答和计算题 三 问答和计算题 1 曼彻斯特编码编码有何优缺点 试写出一串比特数为数据的NRZ 码 非归 零码 曼彻斯特 差分曼彻斯特编码三种波形 答 曼彻斯特编码好处主要有 2 点 1 每个比特的中间 即 T 2 处 有一次 电平跳变 利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号 因此曼彻斯特编码称为 自含时钟编码 发送曼彻斯特编码信号时无需另发同步信号 2 曼 彻斯特编码信号不含直流分量 主要缺点是效率比较 低 数据三种编码波形图如下 2 假设需要在相隔 1000km 的两地间传送 3kb 的数据 有两种方式 通过地 面电缆以 4 8kb s 速率发送数据或通过卫星通信以 50kb s 速率发送数据 那么 从发送方开始发送数据直至接收方全部收到数据 哪种方式的传送 时间较短 已知电磁波在电缆中的传播速率为光速的2 3 3 105km s 卫星通信的端到端单向传播延迟的典型值为270ms ms 是毫秒 答 从发送方开始发送数据直至接收方收到全部数据的时间T 数据发送时延 信号传播时延 对于通过地面电缆的传送方式 电磁波在电缆中的传播速率 3 105km s 2 3 2 105km 则 T 3 4 8 1000 0 63 s 对于通信卫星的传送方式 T 3 50 270 1000 0 33 s 因此 采用卫星的总传送时间较短 第第3章章 数据链路层数据链路层 一 填空题 填空题 1 网卡 包括了数据链路层和物理层这两层的功能 2 数据链路层的最基本功能是向该层用户提供 可靠 透明 的数据传 输基本服务 3 数据链路层传送的基本数据单元称为 帧 4 帧的首部和尾部的一个重要作用就是进行 帧定界 5 帧同步是指数据的接收方应当从接收到的 比特流 中准确地区分帧的开 始和结束的位置 6 将二进制数与另一个二进制数进行异或操作 其结果为 7 循环冗余检验 CRC 是一种检验方法 而帧检验序列FCS 是添加在数据后 面的 冗余码 8 要发送的数据为 采用 CRC 的生成多项式是 P x x3 1 试求应添加在 数据后面的余数 冗余码 余数是 011 9 什么是 PPP 协议 PPP 是 Point to Point Protocol 的缩写 称为点对 点协议 PPP 协议属于因特网用户计算机和 ISP 进行通信时所使用的数据 链路层协议 目前使用非常广泛 10 在 PPP 协议中 链路控制协议 被用来建立 配置 管理和测试数据链 路连接 而 网络控制协议 被用来建立和配置不同的网络协议 11 信息传输如果是逐字符的传输 则称为异步传输 如果是逐比特的传 输 则称为 同步传输 12 PPP 帧的起始和结束标志都是0 x7e 对应的二进制数为 若在信息字 段中出现与此相同的字符 必须进行填充 在同步数据链路 是指一连串 的比特连续传输 又称为逐比特地传输 中 采用 零比特填充 方法 进行填充 在异步数据链路 指在链路中逐字符地传输 中 采用 字 节填充 方法进行填充 13 PPP 协议使用同步传输技术传送比特串11100 试问经过零比特填充后 变成比特串是 若接收端收到的 PPP 帧的数据部分是 问删除 发送端加入的零比特后变成的比特串为 14 以太网是目前最为流行的局域网形式 它采用了 CSMA CD 协议 15 试说明 10Base T 以太 网中 10 代表 传输速率是 10Mb s Base 代表连接线的信号是基带信号 T 代表 双绞线 16 在以太网中 集线器工作在 物理 层 17 一个办公室中有多台计算机 每个计算机都配置有网卡 并已经购买有一 个网络集线器和一台打印机 一般组成局域网使用的传输介质是 双 绞线 18 在使用集线器连接的 Ethernet 局域网中 物理上采用的是 星型 拓扑 结构 而逻辑上采用的是 总线型 拓扑结构 使用 CSMA CD 协议 19 带有碰撞 冲突 检测的 载波监听多点接入技术是为了减少 碰撞 是 在源结点发送数据帧之前 首先 监听信道是否 空闲 如果监听到信道 上有载波信号 则 推迟 发送数据帧 其工作原理可以简单地概括为 先听后发 边听边发 碰撞 冲突 停止 延迟重发 20 平时所说的网络中计算机的MAC 地址就是指计算机的 物理地址 它由 48 比特组成 在 Windows 操作系统的 DOS 模式下 查看该地址的命 令是 ipconfig all 21 透明网桥采用 自学习 算法以建立转发表 又称散列表 并根据转发 表转发数据帧 以减少碰撞机会 提高以太网的性能 二 问答和计算题 二 问答和计算题 1 已知某通信信道的误码率为 10 5 每个帧的长度为 10kbit 试问 若差 错为单比特出错 则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少 答 根据定义 传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 误码率 x 帧总长度 根据公式可以求得 x 误码率 帧总长度 10 5 10 103 0 1 比特 课件 1 个数据帧会出现 0 1 个比特的错误 也可以说为 10 个数据帧将出现 1 个比特的错误 扩大 10 倍 而一个比特错的那个帧就是错帧 因此传送帧 的平均出错率为 1 帧 10 帧 0 1 10 2 在数据传输过程中 若接收方收到的二进制比特序列为 通信双方采用的 协商多项式为G x x4 x3 1 则该二进制比特序列在传输中是否出现了 差错 如果没有出现差错 发送数据的比特序列和CRC 校验码的比特序 列分别是什么 答 可以把用协商的二进制比特序列11001 知道怎么来的吗 去除 如果能除尽即余数为 0 则可知道 二进制比特序列在传输中没有出现差错 11001 11001 11110 11001 01111 00000 11111 11001 01100 00000 11001 11001 00000 00000 0 可见 因为计算得余数为 0 所以比特序列在传输中 没有出现差错 既 然没有出错 发送数据的比特序列就是从 中去掉最右边的四位 因为除数是 5 位 得到 现在再来求 CRC 校验码 后四位 1010 就是 CRC 校验码 即帧 检验序列 FCS 3 要发送的数据比特序列为 CRC 校验采用协商多项式为G x x5 x4 x2 1 计算 CRC 校验码 即帧检验序列 提示 除数是 被除数是 在之后加 4 个 0 因为除数是 6 位 减 1 得到 n 5 即为 0000 答 0000 01110 余数是 01110 所以 CRC 校验码为 01110 因此被传输的比特流 原比特序列 校验码 是 01110 4 一个 PPP 的帧的数据部分 即信息字段 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 用不同颜色标记 7D 5E 还原为 7E 7D 5D 还原为 7D 所以真正的数据为 7E FE 27 7D 7D 65 7E 5 有 10 个站连接到以太网上 试计算以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 个站点共享 10Mb s 带宽 平均每个站点为 10 10 1Mb s 带 宽 2 10 个站点共享 100Mb s 带宽 平均每个站点为 100 10 10Mb s 带宽 3 以太网交换机允许站点独占端口的带宽 所以每个站点独享 10Mb s 带 宽 6 以太网是目前最为流行的局域网形式 它采用了CSMA CD 协议 其含义是 什么 简述以太网 Ethernet 的 载波监听 和 碰撞检测 的内容 为什么说在星型网络中 随着接入的计算机越来越多 即扩大网络规模 网络性能将随之降低 答 1 CSMA CD 是英文缩写 它的含义是载波监听多点接入 碰撞检测 是以 太网局域网的工作协议 2 载波监听 是指发送前先监听 即每一个站点在发送数据之前先要检测一 下总线上是否有其他站点在发送数据 如果有 则暂时不发送数据 要等到信道 变为空闲时再发送 而且在发送时 还要边发送边监听 碰撞检测 是指边发送边监听时 如果发现与网卡连接的信道上的信号电压 发生突增 因信号相互叠加所致 并超过某一个域值 则认为至少有两个站点同 时在发送数据 表明产生碰撞 碰撞的信号因失真而无效 因此正在发送信号的 站点将立即停止发送 等待下一个随机时间再次发送 3 星型网实际上属于总线型网络 采用 CSMA CD 协议 该协议认为相互碰 撞的信号是无效的 显然 随着接入网络的计算机增多 因随机发送信息使得碰 撞概率大增 从而降低了共享式网络的性能 为了克服这一问题 目前一般采用 交换式局域网 核心设备是局域网交换机 以实现数据的并发传输 7 有一个连接 10 台计算机的网络 其中 5 台连接到一个 Ethernet 集线器 上 另外 5 台连接到另一个集线器 Ethernet 上 两个集线器连接到一个 交换机 Switch 上 而该交换机又通过一个路由器Router 连接到另一个 配置相同的远程办公室 那么 该交换机将能获知多少个MAC 地址 答 该交换机共可以获知 11 个 MAC 地址 这包括 10 台计算机的 MAC 地址和 一台路由器的 MAC 地址 集线器不是工作在第 2 层的连接设备 因此没有 MAC 地址 另外 交换机仅仅能用于本地局域网 因此不知道本地路由器以 外的其他 MAC 地址 8 现有五个站分别连接在三个局域网上 并且用两个网桥连接起来 如下图 所示 每一个网桥的两个端口号都标明在图上 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 即H1 发送 给 H5 H3 发送给 H2 H4 发送给 H3 H2 发送给 H1 试将有关数据填写在 下表中 网桥 1 的转发表 网桥 2 的转发表 网桥 1 的处理 网桥 2 的处理 发送的帧 站地址 端口 站地址 端口 转发 丢弃 登记 转发 丢弃 登记 H1 H5 MAC11MAC11转发 写入转发表转发 写入转发表 H3 H2 MAC32MAC31转发 写入转发表转发 写入转发表 H4 H3 MAC42MAC42写入转发表 丢弃不转 发 写入转发表 转发 H2 H1 MAC21写入转发表 丢弃不转 发 接收不到这个帧 第第4章章 网络层网络层 一 填空题 填空题 1 在 TCP IP 体系中 在网络层中与 IP 协议配套使用的还有 地址解析协 议 网际控制报文协议 ICMP 和网际组管理协议 IGMP 2 在广域网中 网络层提供了 数据报 和 数据报 两种服务 在当今的因 特网中 主要使用 数据报 服务功能 网络层不提供可靠的传输服务 而是把通信的可靠性交给上层的端到端的用户主机来处理 3 以太网数据链路层上的数据帧又称为 MAC 帧 在装配帧时除了在首 部加上控制信息外 还有在原始数据的尾部加上 帧检验序列 FCS IP 数据报是工作在 网络 层的最小传输单元 在构造 IP 数据报时 只是在原始数据的 首部 加上控制信息 4 路由器是工作在 网络 层的网络互联设备 使用它互联的两个局域网 其下面的 数据链路 层和 物理 层的协议可以是不同的 对于以太网来说 IP 数据报交给数据链路层将被封装为 MAC 帧 5 在该数据单元看不到 IP 地址 IP 地址作为数据的一部分被隐藏起 来 6 从已知的 IP 地址找出对应物理地址的映射所采用的协议是 ARP 7 每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存 其中存放了一个从 IP 地址到硬 件地址的映射表 支持动态更新 它可以减少网络的通信量 8 一个 32 比特的二进制地址 用软件实现 并在全局唯一地定义接入网络 的一个主机或路由器 这个地址我们称为IP 地址 9 在分类的 IP 地址中 IP 地址由两部分组成 一部分是网络号 另一部 分是 主机号 10 因特网中 IP 地址常用的三种类别分别是A 类 B 类和 C 类 32 位地址 码前面若干比特用来标识网络号 A 类 B 类和 C 类的类别位 即标识 位 分别是 0 10 和 110 比特 对于 B 类地址 最大的 主机数是 65534 216 2 11 IP 地址的主机部分如果全为1 则表示 直接广播 地址 IP 地址的主 机部分若全为 0 则表示 网络 地址 因此这两种地址都属于保留地址 第一个字节为 127 的 IP 地址 例如 127 0 0 1 被称为 环回测试 Loopback Test 地址 因此也属于保留地址 12 将 IP 地址按照点分十进制表示应该为 202 93 120 45 这是一个 C 类地址 所属的网络号 即网络地址 为 202 93 120 0 C 类 地址所对应的默认子网掩码是255 255 255 0 13 在 IPv4 版本中 IP 地址是一个具有两级或三级的层次结构 设某台主机 的 IP 地址为 137 23 43 12 则该主机所在的网络地址是 137 23 0 0 默认的子网掩码是 255 255 0 0 假定另一台主机的 IP 地址是 192 168 1 51 则该主机所在的网络地址是 192 168 1 0 其中第 4 个字节是主机号 如果把主机号的前几位作为子网号 这样的地 址就被划分为三级结构 即由络号 子网号和主机号组成 14 假定某计算机 IP 地址是 208 37 62 23 那么该计算机在 C 类网 络上 如果该网络的子网掩码 又称地址掩码 为255 255 255 240 问该网络最多可以划分 240 对应 子网 每个子网最多可以有 14 台主机 15 采用子网划分后 IP 地址的组成结构为 网络号 子网号 主机号 子 网划分导致实际可分配的IP 地址数目减少 16 在 Internet 中 IP 数据报的交付可分为两种方式 分别是 直接交付 和 间接交付 17 路由器一般具有多个输入端口和多个输出端口 它工作在 网络层 主要用来存储和转发分组 18 根据网络的当前状态信息来进行路由选择 这种算法称为 动态路由选 择 也称为自适应路由选择算法 19 路由信息协议 RIP 是内部网关协议中广泛采用的一种基于 距离矢量路 由算法 的协议 其最大的优点是 简单 RIP 规定分组每经过一个路 由器 跳数就增加 1 在实际使用中 一条路径上最多可包含的路由器是 15 个 20 一种分布式的 基于链路状态的内部网关协议 克服了RIP 协议的缺点 能很好的应用于大规模 拓扑变化快的互联网络环境 这种内部网关协议 称为 OSPF 二 单项选择题 二 单项选择题 1 在下面的 IP 地址中属于 C 类地址的是 C A 141 0 110 11 B 10 10 1 2 C 197 234 11 123 D 225 33 45 10 三 问答和计算题 三 问答和计算题 1 在地址解析中 网关 gateway 这里的网关是指工作在网络层的路由器 的作用是什么 答 一个子网中的与其他网络通过接口连接的边界设备称为网关 每当子 网中的一个设备 或一个结点 需要发送消息到所在子网外的另一个设备 或一个结点 时 将消息发送给网关 然后网关将信息发往目的网络或 目的路由器 2 现有一个公司需要创建内部网络 该公司包括工程技术部 市场部 财务 部和办公室 4 个部门 每个部门约有 20 30 台计算机 试问 1 若该公司申请到的是一个 C 类地址即为 192 168 161 0 需要将几 个部门从网络上进行分开 该如何划分网络 2 确定各部门的网络地址 含子网部分 和子网掩码 并写出分配给每 个部门的 IP 地址范围 答 1 可以采用三级 IP 地址将该 C 类网划分为若干子网 由于该公司包 括 4 个部门 共需要划分为 4 个子网 可使用主机号的前 3 位作为子网号 这样 可分配子网数是 6 6 4 够用 另一方面 主机号的比特数为 5 可用的主机 数是 32 2 30 够用 2 首先确定第 1 个部分的子网地址 如果主机号的前 3 位作为子网号 那 么一共有 6 个子网 依次地为 001 010 011 100 101 110 在这里可以取 前面 4 个子网号 每个子网的子网掩码是一样的 即为 255 255 255 224 确定第 1 个子网号 第 4 个字节的二进制数是 对应的十进制是 32 所以第 1 个部门的子网地址是 192 168 161 32 同理 可以得到其他 3 个子网的网络号 分别是 192 168 161 64 和 192 168 161 96 和 192 168 161 128 每个部门的 IP 地址范围如下 部门 1 192 168 161 33 至 192 168 161 62 具体算法是 因为第 4 个字节范 围是 001 00001 001 11110 不包括主机号全 0 和全 1 而 001 00001 对 应 33 001 11110 对应 62 同理可计算出其他部门的 IP 地址范围 部门 2 192 168 161 65 至 192 168 161 95 部门 3 192 168 161 97 至 192 168 161 126 部门 4 192 168 161 129 至 192 168 161 158 3 假设在以太网上运行 IP 协议 源主机 A 要和 IP 地址为 192 168 1 250 的主机 B 通信 请问 A 如何得到主机 B 的 MAC 地址 说明采用的协议 和查找过程 答 1 主机 A 首先根据主机 B 的 IP 地址 192 168 1 250 在自己的 ARP 高速缓存表查找与之对应的 MAC 地址 如果可以找到就不用发送 ARP 请求 分组 否则 则以广播方式发送一个ARP 请求分组 该请求分组中包含主 机 A 的 IP 地址 MAC 地址以及主机 B 的 IP 地址 2 主机 B 在接收到 ARP 请求分组后将完成地址解析 并发送 ARP 应答分组 该分组和数据包含了主机 B 的 MAC 地址 3 主机 A 收到来自主机 B 的 ARP 应答分组后 即可得到主机 B 的 MAC 地址 并将主机 B 的 IP 地址和 MAC 地址都加入到 ARP 高速缓存表中 4 设路由器 A 建立了如下的路由表 路由表中的三列分别是目的网络地址 目的网络的子网掩码和路由信息 下一跳路由器或路由器A 的某一接口 参考 p 133 路由器 A 的路由表 网络地址 目的网络子网掩码 路由信息 128 96 39 0 255 255 255 0 接口 0 128 96 40 0 255 255 255 0 接口 1 192 4 153 0 255 255 255 0 路由器 1 默认路由 0 0 0 0 路由器 2 现路由器 A 收到 3 个数据包 其目的 IP 地址分别是 1 192 4 153 17 2 128 96 40 151 3 192 168 1 1 试指出路由器 A 根据其路由表 将会如何处理这些数据包 答 分析 对于 1 192 4 153 17 匹配第三条静态路由 所以 A 路由器会把数据 转发给路由器 1 对于 2 128 96 40 151 匹配第二条静态路由 所以信息被转发 到接口 1 对于 3 192 168 1 1 没有一条是匹配的 因此将使用默认路由 即 将把数据转发给路由器 2 下下面面是是一一个个复复杂杂点点的的 参参考考 1 13 39 9 考考虑虑子子网网问问题题 9 设互联网上某路由器 R 建立了如下路由表 目的网络子网掩码下一跳路由器 10 214 47 96255 255 255 240R0 10 214 47 192255 255 255 240R1 192 168 100 0255 255 255 192R2 192 168 100 128255 255 255 192R3 192 168 200 192255 255 255 224R4 默认路由0 0 0 0R5 现共收到 5 个分组 从数据报首部提取的目的主机 IP 地址分别为 1 192 168 100 150 2 192 168 200 125 3 10 214 47 115 4 10 214 47 200 5 192 168 200 220 试分别计算出它们的下一跳路由器分别是什么 答 1 R3 2 R5 3 R5 4 R1 5 R4 第第5章章 运输层 又称传输层 运输层 又称传输层 一 填空题 填空题 1 两个主机进行通信实际上就是两个主机中的 应用进程 互相通信 2 从通信和信息处理的角度看 在TCP IP 模型中向其上面的应用层提供 通信服务的协议层称为 运输 层 3 传输层使用了 网络 层提供的服务 并通过执行 运输层协议 向 更高层 提供了一个标准的完善的通信服务 4 传输层中的 TCP 协议可以为其用户提供 可靠 面向连接的 全双工的 数据流传输服务 5 传输层中的 UDP 协议可以为其用户提供不可靠 无连接 的数据传输服 务 与 TCP 比较 UDP 可以带来较小的网络开销 6 人们把将待发送的完整的数据块称为报文 在运输层直接对应用层交下来 的报文进行封装的协议是 UDP 与 TCP 协议不同 既不拆分也不合 并 7 由于 UDP 是面向报文的 即对应用层交下来的报文 在添加首部后就向下 交付给 IP 层 由于 IP 层对数据的长度有要求 如果数据太长 片分现 象严重 影响传输速度 所以UDP 支持的 应用层 报文大小要合适 8 在运输层 TCP 协议传递给网络层 IP 协议的数据单元称为 报文段 9 TCP IP 的运输层有两个不同的协议 它们是TCP 和 UDP 其中文名分别 叫做传输控制协议和 用户数据报协议 前者是面向连接的协议 而后 者则属于 无连接协议 使用 UDP 协议 系统资源开销小 UDP 报文段的 首部只有 8 字节 而对于 TCP 来说 其报文段的首部至少有 20 字节 传输开销比较大 TCP 开销大的另一个原因是占有CPU 的处理时 间 因此 在应用层开发中运输层使用哪个协议要视具体情况而定 诸如 万维网 电子邮件和文件传输 服务在运输层使用 TCP 协议封装 而 域名转换协议 DNS 和 IP 电话 服务在运输层使用 UDP 协议封 装 10 熟知端口即系统端口号是IANA 指派的 FTP 服务使用的熟知端口号是 21 简单邮件传输协议 SMTP 使用的熟知端口号是 25 WWW 服务 使用 HTTP 协议 使用的熟知端口号是 80 11 在 TCP IP 网络中 使用运输层的 TCP 协议进行通信 必须先建立TCP 连接 TCP 连接的两个端点不只是端口号 也不是只是IP 地址 而是 叫做 套接字 它由 4 个数字确定的 包括双方的IP 地址和双方的端 口号 彼此之间用冒号隔开 例如 IP 地址是 192 3 4 5 而端口号是 80 可写为 192 3 4 5 80 12 主机 A 向主机 B 发送 TCP 报文段 首部中的源端口是m 而目的端口是 n 源端口和目的端口分别占用2 个字节 当 B 向 A 发送回信 即确 认信息 时 其 TCP 报文段的首部中的源端口和目的端口分别是 n 和 m 13 TCP 报文段中 SYS 字段 称为同步为 只占 1 位 当 SYS 1 时 表示这个 报文段是一个连接请求报文 或者说是一个连接接收报文 TCP 报文段 中的 ACK 也只占 1 位 只要当 ACK 等于 1 时 报文段中的 确 认号 字段才有效 14 TCP 协议传输的是报文段 报文段中的每一个字节都按顺序编号 其中报 文段的第一个字节的序号就记录在TCP 报文段的首部 序号 字 段中 根据报文段的数据长度也就可以知道报文段最后一个字节的序号 15 TCP 报文段中 确认号 字段的作用是 期望收到对方下一个报文段的 第一个数据字节的序号 例如 B 正确收到了 A 发送过来的一个报文段 其序号字段值是 501 而数据长度是 200 字节 这表明 B 正确的收到了 A 发送的序号从 501 到 700 为止的数据 因此 B 期望收到 A 的下一个 数据序号是 701 于是 B 发送给 A 的确认报文段中把确认号置为 701 16 为了防止过多的数据注入到网络中 以避免网络中的路由器或链路过载 所采取的措施称为 拥塞控制 p 214 17 利用 TCP 协议传输数据时必须建立通信双方的运输连接 运输连接有三个 阶段 这三个阶段分别是 连接建立 数据传送 连接释放 18 TCP 是 TCP IP 协议族中的 1 A 协议 使用 2 C 次握手 协议建立传输连接 当连接的主动方发出SYN 连接 此时 SYN 1 请求 后 等待对方应答 3 A 这种连接的方法可以防止 4 D TCP 使用流量控制协议是 5 B 1 A 传输层 B 网络层 C 会话层 D 应用层 2 A 1 B 2 C 3 D 4 3 A SYN ACK B FIN ACK C PSH ACK D RST ACK 4 A 出现半连接 B 无法连接 C 假冒的连接 D 产生错误的连接 5 A 固定大小的滑动窗口协议 B 可变大小的滑动窗口协议 C 后退 N 帧 ARQ 协议 D 选择重发 ARQ 协议 二 问答和计算题 二 问答和计算题 1 在 TCP IP 模型中 运输层 TCP 和网络层 IP 协议的主要功能是什么 答 TCP 协议 TCP 是面向连接的 提供了一种可靠的数据交互服务 它 把待发送的报文分割成数据段并编上序号发送出去 在传输中如果发生丢 失 破坏 延迟和乱码等问题 TCP 将负责重传这些有序分组 在接收端 按正确的序号拼凑并递交给应用层还原为报文 它是一个端到端的协议 为上层的应用层提供服务 工作在传输层 IP 协议 为上层的运输层提供服务 规定了数据分组传送的格式 即在 TCP 数据段或 UDP 用户数据报的头部附加主机的源地址和目的地址从而构 成 IP 数据报 它工作在网络层 在传输时IP 协议为 IP 数据报解决传输 路径问题 总之 TCP 为数据的传输提供了可靠性的保证 IP 在网络中实现数据的 传输 两者相辅相成 缺一不可 2 一个 UDP 用户数据报首部的十六进制表示是 06 32 00 45 00 1C E2 17 试求源端口 目的端口 用户数据报总长度 数据部分长度分别为多 少 答 UDP 用户数据报的首部字段包括 源端口 目的端口 总长度和检验和 各字段长度都为 2 个字节 首部字段总长度为 8 个字节 因此 源端口 0 x0632 0 x 指数据是十六进制的 等价于十进制的 1586 目的端口 0 x0045 等价于十进制的 69 用户数据报总长度 0 x001C 字节 等价于十进制的 28 字节 数据部分长度 28 8 20 字节 3 主机 A 向主机 B 连续发送了两个 TCP 报文段 其序号分别是 80 和 120 试 问 1 第一个报文段携带了多少字节的数据 2 如果 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 3 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 请问这个确认号应该是多少 答 1 第一个报文段的序号是 80 表示第一个报文段数据的第一字节编号 是 80 紧接着发送第二个报文段 根据其中的序号是 120 可以知道第一个报文 段的最后一个字节的编号是 119 因此 第一个报文段所携带的数据有 119 80 1 40 个字节 2 如果第二个报文段发出后得到的确认号是 180 说明序号 120 至 179 的字 节全收到 所以第二个报文段的数据有 179 120 1 60 字节 3 这个确认号还是 80 因为这种情况属于 B 方未按序收到信息 其中 120 至 179 个字节将暂存到 B 方接收缓存中 B 方发的确认号仍然是第一个报文段的 80 A 方将在发送超时后重发第 1 个报文段 4 TCP IP 模型的运输层 TCP 协议是面向连接的 属于虚连接 运行 TCP 的 客户端和服务端须先建立 TCP 连接 才能开始传送数据 现假设主机A 运行客户进程 主机 B 运行服务进程 以下是主机 A 和主机 B 建立连接 的过程 请回答 1 主机 A 的客户进程首先创建名为 的数据结构 向主机 B 的服务进程发 出连接请求报文段 同步位 SYN 1 选择的初始序号 SEQ 501 2 主机 B 接受到请求报文段后 向主机 A 发送确认 确认报文段的同步位 SYN 1 表示这是一个连接接收报文 标志 ACK 1 表示确认号 ack 有效 分配 的序号 SEQ 302 确认号 ack 3 主机 A 的客户进程接收到来自主机 B 的确认报文之后 还需要向主机 B 也 发送一个确认报文段 标志 ACK 1 SEQ ack 4 以上 TCP 连接建立的过程叫做 握手 答 1 传输控制块 TCB 其中存储了每一个连接的重要信息 例如 TCP 连接 表 相关的指针 当前发送和接收序号等 B 这边在收到请求后也会创建 TCB 2 主机 B 的确认号 ack 501 1 502 即在请求报文段的初始序号 SEQ 上加 1 表示请求报文已确认 3 主机 A 的序号 502 确认号 ack 302 1 303 表示主机 B 序号为 302 的报 文段已正确接收 4 三次 5 一个应用程序欲通过一个 TCP 连接发送长度为 LB B 为字节单位 的消息 假定 TCP 报文段的头部长度为 20B IP 数据报的头部长度也为 20B IP 数据报又本封装在以太网帧中 以太网帧的头部长度为18B 那么 在物 理层的传输效率是多少 分别考虑L 10 和 L 1000 两种情况 答 一个长度为 L B 的消息 在传输时要附加长度为 20B 的 TCP 报文段头部 长 度为 20B 的 IP 数据报长度 以及长度为 18B 的以太网帧的头部 因此在物理 层的传输效率为 传输效率 数据有效长度 L 物理层数据总长度 L 加 58 当 L 10 时 传输效率 L L 58 10 68 14 7 当 L 1000 时 传输效率 L L 58 1000 1058 94 5 可见 被传输数据的有效长度越长 传输效率越高 第第6章章 应用层应用层 一 填空题 填空题 1 两个应用程序的交互模式采用这样一种形式 即在一端的一个应用程序 客户端 向另一端的一个应用程序 服务器端 提出服务请求 经服务 器处理后向客户返回服务结果 我们把这种交互模式称为 客户 服务器 模式 万维网 文件传输服务等都采用这种服务模式 2 在客户 服务器的工作方式中 客户和服务器之间仅仅需要传递服务请 求 和 服务结果 实现了客户和服务器的合理分工和协调操作 3 IP 地址是主机在 Internet 中唯一的逻辑地址标识符 而物理地址是主 机在进行直接通信时使用的地址形式 在一个IP 网络中负责完成主机 域名与主机 IP 地址映射所采用的协议是 域名系统 DNS 而负责完成 IP 地址与物理地址之间的映射所采用的协议是 地址解析协议 ARP 4 在 TCP IP 协议族中 应用层的 DNS 可实现 Domain Name 域名 到 IP 地址的转换 5 为 Internet 的主机提供域名解析服务的服务器称为 域名服务器 6 在 DNS 域名服务器的树状结构中 包含了根域名服务器 顶级域名服 务器 权限域名服务器 而本地域名服务器并不包含在其中 7 在域名解析过程中 本地域名服务器向根域名服务器的查询通常采用的查 找方式是 迭代查询 8 在域名解析过程中 查找请求报文属于IP 报文段还是用户数据报 UDP 是用户数据报的报文 9 FTP 协议在使用时需要建立两个TCP 连接 即控制连接和数据连接 其 中服务器端控制连接的熟知端口号为 21 数据传输连接的熟知 端口号为 20 10 www 是目前 Internet 上非常丰富多彩的应用服务 其客户端软 件就是网络浏览器 该应用服务模式称为客户 服务器模式 即 C S 结 构 因为客户端 Client 就是 Browser 所以又称为 B S 结构模式 11 统一资源定位符 URL 由哪几部分组成 四部分 协议类型 主机域名 端口 路径及文件名 12 在 URL 中 第一部分的协议名后面必须写上的格式是 不 能省略 13 E mail 是世界上使用最广泛的一类Internet 服务 以文本形式或 HTML 格式进行信息传递 而图形 音乐等文件可以作为附件进行传递 14 电子邮件应用程序向邮件服务器发送邮件 所使用的最常见协议是 简 单邮件传送协议 SMTP 协议 由客户端从邮件服务器读取邮件 可以使 用 邮局协议 POP3 协议 或 电子邮件存取 IMAP 协议 它们的不同主 要取决于邮件服务器支持的协议类型 15 用户与电子邮件系统的接口称为用户代理UA 用户代理也称为电子邮件 客户端程序 微软公司 Office 2010 软件包中 OutLook 就是就可以 视作电子邮件客户端程序 UA 16 应用层的 Telnet 协议能将用户的击键传到远地主机 同时也能将远 地主机的输出结果通过 TCP 连接返回到用户屏幕 17 动态主机配置协议 DHCP 允许一台计算机加入新的网络和获取IP 地 址而不用手工参与 相对于手工配置的IP 地址来说 这台计算机的IP 地址可称为动态 IP 地址 18 专门提供网上信息检索的网站称为搜索引擎 因此搜索引擎其实也是一个 网站 19 链接 是网页中的特殊文本 它链接到因特网上其它的网页 这些文本被 用特殊方式显示 例如用不同的颜色 或添加了下划线 当我们将鼠 标移动到这些文本时 鼠标的箭头就变成了一只手的形状 20 服务器返回给浏览器的 活动 文档包含程序 该程序可在浏览器端运行 并可与用户直接交互 根据用户的不同输入可连续地改变屏幕的显示 二 问答和计算题 二 问答和计算题 1 某大学校园网上有一台主机 其IP 地址为 202 113 27 60 子网掩码 为 255 255 255 224 默认路由器配置为 202 113 27 33 DNS 服务器 即本地域名服务器 配置为 202 113 16 10 现在 该主机需要解析主机 域名 请写出其域名解析过程 答 该主机所在的网络为 C 类网 通过该子网的掩码最后一个字节 224 对应的二进制为 可知主机号的前 3 位是子网号 根据 主机 IP 地址第 4 个字节和路由器 IP 地址第 4 个字节比较 它们子网号均为 001 知道主机与 默认路由器在同一个子网中 但该主机与 DNS 服务器显然不处于同一个子网 下面给出域名解析过程 1 主机首先通过本机上的 域名解析器构造一个域名查询请求报文 该报 文是用户数据报形式 其内容是要求解析 域名 对应的 IP 地址 把该报文直接交付给路由器 2 默认路由器收到 查询请求报文 后 将根据路由表信息将该报文转发出 去 直至到达 本地域名服务器 DNS 即 202 113 16 10 主机与本地域名服务 可能由多个路由器分隔 3 DNS 服务器收到该查询请求报文后 就在域名与 IP 地址的映射表中 查找 如果找到相关信息 就把对应的 IP 地址以用户数据报文的形式发送出 去 途经若干路由器到达 202 113 27 60 主机 本次域名解析结束 4 如果找不到相关信息 则 DNS 服务器 202 113 16 10 将以自己的身 份构造报文并直接把它发送给与 相关的根域名服务器 由该服务器 从根开始往相应的分支域名 包括顶级域名服务器和权限域名服务器 一级级 地查找 并把查询的结果 包括查到的 IP 地址或报错信息