数据通信与计算机网络(第二版)-作业答案.doc

第1章 计算机网络概论1、 什么是计算机网络？计算机网络的最主要的功能是什么？答：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传递的系统就是计算机网络。计算机网络的主要功能：资源共享、数据通信、分布式处理、负载均衡、提高系统的可靠性和可用性等等。2、计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段有什么特点？答：计算机网络的发展可划分为三个阶段。第一个阶段是从单个网络APPANET向互联网发展的过程。最初只是一个单个的分组交换网，并不是一个互联网络。后来，ARPA才开始研究多种网络互联的技术。第二个阶段是建成了三级结构的因特网。分为：主干网、地区网和校园网（或企业网）。这种三级网络覆盖了全美国主要的大学和研究所，并且成为因特网中的主要部分。第三个阶段是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。3、 说明网络协议的分层处理方法的优缺点。答：优点：可使各层之间互相独立，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需知道服务是如何实现的；灵活性好，当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响；结构上可以分割开，各层可以采用最合适的技术来实现；易于实现和维护；能促进标准化工作。缺点：层次划分得过于严密，以致不能越层调用下层所提供的服务，降低了协议效率。4、 将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较，讨论其异同之处。答：TCP/IP和OSI的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层，不同点有：OSI分七层，而TCP/IP分为四层；OSI层次间存在严格的调用关系，两个层实体的通信必须通过下一层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务，因而减少了一些不必要的开销，提高了协议效率;OSI只考虑用一种标准的公用数据网。5、 计算机网络的硬件组成包括哪几部分？答：计算机网络的硬件组成包括服务器、主机或端系统设备、通信链路等6、 计算机网络可从哪几个方面进行分类？答：计算机网络可以从网络的交换功能、网络的拓扑结构、网络的覆盖范围、网络的使用范围等方面进行分类。7、 网络协议的主要要素包括什么？答：网络协议的主要要素包括三个方面：（1）语法（Syntax）：数据与控制信息的格式、数据编码等。（2）语义（Semantics）：控制信息的内容，需要做出的动作及响应。（3）时序（Timing）：事件先后顺序和速度匹配。8、简单叙述OSI参考模型中各层的主要功能。答：物理层（Physical Layer），主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输率并监控数据出错率，以便能够实现数据流的透明传输。数据链路层（Data Link Layer），主要功能是：在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。网络层（Network Layer），主要功能就是在通信的源节点和目的节点间选择一条最佳路径，使传送的数据分组（信息包）能正确、无误地到达目的地，同时还要负责网络中的拥塞控制、负载均衡等。传输层（Transport Layer），主要功能就是在会话层的两个实体之间建立传输连接，传输层提供两个端系统之间可靠、透明的数据传送，进行差错控制、顺序控制和流量控制等。会话层（Session Layer），主要功能在两个互相通信的应用进程之间建立会话连接，然后进行数据交换，数据交换的单位是报文，会话层还提供会话管理、令牌管理、同步管理等功能。会话层虽然不参与具体的数据传送，但它要对数据传送进行管理。表示层（Presentation Layer），主要解决用户信息的语法表示问题。应用层（Application Layer），包含了用户应用计算机网络的众多协议，此外还有电子邮件、目录查询等功能。9、什么是协议？什么是服务？服务和协议有什么区别？答：协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间的通信原则。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。10、设计一个银行ATM机与银行主计算机之间的协议。将你能想到的各种情形尽量的包含其中。以图1-7的形式予以表达。每一种情形绘制一张图，用多个图表达各种情形。提示：以客户用银行卡取一次现金为例。 第2章 数据通信基础1名词解释：（1）数据：数据是指预先约定的具有某种含义的数字、字母和符号的组合，是现实客观事物的具体描述。（2）信息：人们对数据进行加工处理（解释），就可以得到某种意义，这就是信息。（3）信源：信源就是信息的发送端，是发出待传送数据的设备。（4）信宿：信宿就是信息的接收端，是接收所传送数据的设备。（5）信道：信号的传输通道称为信道。（6）数据传输速率：又称为信息传输速率，是指单位时间内传输的二进制位的位数，单位为比特/秒（bps，也可用Kbps或Mbps）（7）信号传输速率：又称为传码率或调制速率，即每秒钟发送的码元数，单位为波特（Baud），信号传输速率又称为波特率。（8）信道容量：根据信息论中的证明，在给定的信道环境下，在一定的误码率要求下，信息的传输速率存在一个极限值，这个极限值就是信道容量。2什么叫模拟信号？什么叫数字信号？数据有哪几种传输方式？答：模拟信号是一种连续变化的电信号，模拟信号是一种连续变化的电信号。并行传输与串行传输；单工、半双工和全双工传输；同步传输和异步传输；基带传输与频带传输。3按数据传输方向，数据信息在信道上有哪几种通信方式？答：根据数据传输方向，数据通信操作有单工、半双工和全双工数据传输三种方式。4通过基带传输数字信号时采用哪些编码？各有什么特点？答：1) 单极性码的原理简单，容易现实。其主要缺点有：（1）含有较大的直流分量。（2）单极性NRZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路长时间维持一个固定的电平，接收方无法提取出同步信息。（3）单极性RZ编码在出现连“1”的情况时，线路电平有跳变，接收方可以提取同步信息；但连“0”时，接收方依然无法提取出同步信息。2）双极性码的特点如下：（1）如果“0”和“1”出现的概率相同，双极性码的直流分量为0。但在出现连“0”或连“1”的情况时，依然会含有较大的直流分量。（2）双极性NRZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路长时间维持一个固定的电平，接收方无法提取出同步信息。（3）双极性RZ编码在出现连“0”或连“1”的情况时，线路电平有跳变，接收方可以提取同步信息。3) 曼彻斯特码和差分曼彻斯特码在每个码元中间均有跳变，不包含有直流分量；在出现连“0”或连“1”的情况时，接收方可以从每位中间的电平跳变提取出时钟信号进行同步。其缺点在于：经过曼彻斯特编码后，信号的频率翻倍，对应的要求信道的带宽高；此外，对编解码的设备要求也较高。5已知脉冲序列为0100110，请按上题介绍的编码方案，绘制相应的波形。答：6简述频分多路复用技术和时分多路复用技术的概念及特点。答：频分多路复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）是按照频率参量的差别来分割信号的，用于在一个具有较宽带宽的信道上传输多路带宽较窄的信号。FDM的主要优点在于实现相对简单，技术成熟，能较充分地利用信道频带，因而系统效率较高。其缺点主要有：保护频带的存在，大大地降低了FDM技术的效率；信道的非线性失真，改变了它的实际频带特性，易造成串音和互调噪声干扰；所需设备量随接入路数增加而增多，且不易小型化；频分多路复用本身不提供差错控制技术，不便于性能监测。时分多路复用TDM（Time Division Multiplexing）是按照时间参量的差别来分割信号的，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法实现多路复用。分为同步时分多路复用和异步时分多路复用两种。通过时分多路复用，多数低速数字信号可以复用一条高速的信道，特别适合于数字信号传输（如计算机网络）的场合。缺点：在计算机网络中的同步时分多路复用不能充分利用信道容量，会造成通信资源的浪费。在异步时分多路复用中，复用信道的速率可以小于各个低速线路速率之和，从而节省线路资源。异步时分多路复用的实现较为复杂，主要体现在：（1）缓冲器的设计。（2）与同步时分复用的固定顺序不同，7有几种网络交换方式？各有什么特点？答：计算机网络通信中常用的数据交换有三种：电路交换、报文交换、分组交换。电路交换的优点是数据传输可靠、迅速，而且保证顺序。缺点是电路建立和拆除的时间较长，而且在这期间，电路不能被共享，资源被浪费；另外，当数据量较小时，为建立和拆除电路所花的时间得不偿失。因此，电路交换适用于系统间要求高质量的大量数据的传输。报文交换方式的“存储转发”方式，能够平滑通信量和充分利用信道。只要存储时间足够长，就可以把信道忙碌和空闲的状态均匀化，大大压缩了必需的信道容量和转接设备的容量。报文交换方式与电路交换方式相比有如下特点：（1）线路效率较高。（2）接收者和发送者无需同时工作。（3）当流量增大时，在电路交换中可能导致一些呼叫不能被接收，而在报文交换中，报文仍可接收，只是延时会增加。（4）报文交换可把一个报文送到多个目的地，而电路交换很难做到这一点。（5）可建立报文优先级，可以在网络上实现差错控制和纠错处理。（6）报文交换能进行速度和代码转换。两个数据传输速率不同的站可以互相连接，也易于实行代码格式的变换（如将ASCII码变换为EBCDIC码）。这在电路交换中是不可能的。报文交换的主要缺点是网络延时较长，波动范围较大，不宜用于实时通信或交互通信，如语音、传真、终端与主机之间的会话业务等。由于分组长度固定且较短，又具有统一的格式，因此便于中间节点存储、分析和处理。分组进入中间节点进行排队和处理只需停留较短的时间，一旦确定了新的路径，就立刻被转发到下一个中间节点或用户终端。从统计结果上看，分组交换传输速度高于报文交换，低于电路交换，可以理解为是一种“快速的报文交换”。分组交换比报文交换有明显的优点，主要如下：（1）减少了时间延迟。（2）每个节点上所需的缓冲容量减少了（因为分组长度小于报文长度），有利于提高节点存储资源的利用率。（3）易于实现线路的统计时分多路复用，提高了线路的利用率。（4）可靠性高。（5）易于重新开始新的传输。（6）容易建立灵活的通信环境，便于在传输速率、信息格式、编码类型、同步方式、通信规程等方面都不相同的数据终端之间实现互通。分组交换的主要缺点如下：（1）在分组交换网中附加的传输信息较多，影响了分组交换的传输效率。（2）实现技术复杂。8分别叙述调幅制（ASK）、调频制（FSK）和调相制（PSK）信号的形成。已知脉冲序列为1100101，画出ASK、PSK和FSK信号波形。答：调幅制是按照数字数据的取值来改变载波信号的振幅。可用载波的两个振幅值表示两个二进制值，也可用“有载波”和“无载波”表示二进制的两个值。调频制用数字数据的取值去改变载波的频率，即用两种频率分别表示“1”和“0”。调相制是用载波信号的不同相位来表示二进制数。绝对调相是利用正弦载波的不同相位直接表示数字。相对相移调制是利用前后码元信号相位的相对变化来传送数字信息9设信息为7位，冗余位为4位，生成多项式采用x4+x3+1，试计算传输信息为1011001和110100l的CRC编码。答：（1）除数为：11001，r=4。在信息码字后附加4个0形成的串为：10110010000，进行模2除法如下：11010101100110110010000（余数）：1010 得到余数后构成的帧为：10110011010。（2）除数为：11001，r=4。在信息码字后附加4个0形成的串为：110100l 0000，进行模2除法如下：100100111001110100l0000（余数）：0001 得到余数后构成的帧为：110100l0001。第3章 物理层1. 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？答：（1）物理层要解决的主要问题： 物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本层的协议与服务。 给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。 在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。（2）物理层的主要特点： 由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用。加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。 由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。2物理层接口有哪些特性？有什么意义？答：物理层接口主要包括机械、电气、功能和规程4个特性。（1）机械特性。定义接口部件的形状、尺寸、规格、引脚数量和排列顺序等。（2）电气特性。定义接口部件的信号高低、脉冲宽度、阻抗匹配、传输速率和传输距离等。（3）功能特性。定义接口部件的引脚功能、数据类型和控制方式等。（4）规程特性。定义接口部件的信号线在建立、维持、释放物理连接和传输比特流时的时序。3. 常用的传输介质有哪几种？答：常用的传输介质可以分为有线传输介质和无线传输介质两大类。有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤等。无线传输介质包括无线电、微波、红外线和激光等。第4章 数据链路层1简述通路、链路和数据链路间的关系？答：链路是数据传输中任何两个相邻节点间的点到点的物理线路段，链路间没有任何其他节点存在，网络中的链路是一个基本的通信单元。对计算机之间的通信来说，从一方到另一方的数据通信通常是由许多的链路串接而成的，这就是通路。数据链路是一个数据管道，在这个管道上面可以进行数据通信，因此，数据链路除了必须具有物理线路外，还必须有些必要的规程用以控制数据的传输。把用来实现控制数据传输规程的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。2数据链路层的基本功能是什么？答：（1）链路管理（2）定界与同步（3）流量控制（4）差错控制（5）透明传输（6）寻址3什么是报文？什么是帧？数据通信中报文与帧的转换是如何实现的？答：报文是由一定位数的二进制代码按一定规则编制而成的数据信息。帧是发送端与接收端之间通过链路传送的一个完整的消息组的信息单位。当报文到达网络层后，如果传输方式为分组方式，则报文将被分组，被分组的报文中不仅含有正文信息还包括控制信息，在报文到达数据链路层后形成帧，帧的信息段里包含着报文正文信息和控制信息。4将书中的停止等待协议算法优化，并画出算法流程图。答：发送方： （1） vs0（2） dataget_host()（3） data_s(data,vs,CRC)（4） send(data_s) （5） time_out() （6） data_rreceive() （7） if(data_r=null)and(time_out()=0) goto(6) （8） if(data_r=ACK) vs=1-vs,goto(2) （9） if(data_r=NAK|time_out()=1) goto(4)接收方： （1） vr0 （2）data_r=receive() （3）if(data_r=null) goto(2)（4）if CRC（data_r）send(NAK)，data_r=null，goto(2) (5）if(vs vr) data_r =null goto（8）。 （6）send_host(data_r)（7）vr1-vr （8）send（ACK），goto（2）。 读取数据，数据帧编码发送，启动计时器发送序号初始化接收数据帧判断data_r，time_out()的值改变发送序号data_r=null&time_out()=0Data_r=ACK发送端data_r=NAK or time_out()=1接收端接收序号初始化接收数据帧发送NACKdata_r=nullCRC检查数据帧提交并改序号发送ACKYESNOVs=Vr?NOYESYESNOdata_r=null5试写出连续ARQ协议算法。答：发送方:（1） vs0，bufferMax，no10，no20 （no1是纪录的发送帧号，no2 纪录确认帧号）（2） dataMaxget_host() 读取数据（3） data_s(datano1,vs,CRC) 数据帧编码（4） send(data_s) 发送数据 （5） time_out() 启动计时器 （6） data_rreceive() 接收数据 （7） while(data_r=null)and(time_out=0) doif(no1Max) no1no1+1，Vs=Vs+1 data_s(datano1,vs,CRC) send(data_s) data_rreceive() （8） if(data_r=ACK) no2=ACK-no if(no2Max)data_r=null，goto(7) （9） if(time_out()=1) no1=no2，if(no1Max)goto(3)else no1=0，no=0，goto(2)接收方:（1） vr0 ，ACK-no0（2）data_r=receive() （3）if(data_r=null) goto(2) (4）if CRC(data_r)data_r=null goto（2）。 （5）if(VsVr) data_rnull，send(ACK-no)，goto(2)（6）if(Vs=Vr) send_host(data_r),Vr= Vr+1,ACK_no=Vr, send(ACK-no) （7）goto(2) 6在什么情况下选择重传ARQ协议与连续ARQ协议是一样的？答：当选择重传ARQ协议WR=1时，或当连续ARQ协议传输无差错时。7简述HDLC帧发送序号与接收序号的作用？答：帧发送序号表示当前发送的信息帧序号，也即接收端期望接收到的帧序号。而帧接收序号带有确认的意思，表示接收端已正确收到此前所有的帧。这种捎带的方法可以提高信道的利用率。8简述HDLC协议的工作过程？答：（1）建立数据链路连接、确定收发关系。（2）数据传送。（3）链路拆除9简述 PPP协议的层次结构？答：（1）链路控制协议（LCP）（2）网络控制协议（NCP）10简述PPP协议的工作过程？答：PPP会话建立主要包括3个阶段：链路建立阶段、身份认证阶段（可选）、网络协商阶段。4-11 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：数据部分：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 真正的数据：7E FE 27 7D 7D 65 7D4-12 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：源比特串：011011111 11111 00零比特填充后：011011111011111000接收端： 0001110111110111110110源比特串：000111011111 11111 110第5章 局域网体系结构1什么是局域网？它有哪些特点？答：局域网（Local Area Network），简称LAN，是指在某一区域范围内，将各种计算机、通信设备、外部设备和数据库等互相连接起来的计算机通信网。局域网主要有如下特点：（1）地理范围有限。（2）通信速率高。（3）可采用多种通信介质。2局城网为何设置介质访问控制子层？答：介质访问控制子层处理局域网中各站对通信介质的争用问题，对于不同的网络拓扑结构可以采用不同的介质访问控制方法。3何谓冲突？在CSMA/CD中如何解决冲突？答：（1）当信道上出现两个或两个以上的设备在同一瞬间发送报文时，就会造成报文在信道上重叠，出现差错，即冲突（碰撞）。（2）在CSMA/CD中，为了解决冲突：每个设备在发送前进行载波侦听，只有信道空闲时，才可以发送。当出现冲突后，各设备延迟等待一段不同的时间再重新发送。4以太网10Base-T组网规格代表什么含义？答：10Base-T网络采用星型拓扑，基带传输，速率为10Mb/s，使用双绞线作为传输介质，一个网段的最大传输距离为100米。5简述MAC地址结构答：IEEE802标准规定MAC地址采用48位二进制（6字节）来表示，其中，前3个字节（即高24位）被称为组织唯一标识符（Organizationally Unique Identifier，OUI），用于代表不同的网卡生产厂家。MAC地址的后3个字节（即低24位）由厂家自行指派，称为扩展标识符（Extended Identifier）。每个厂家生产时都会保证使用同一OUI的网卡扩展标识符不重复使用。因此，全球范围内每个网卡的MAC地址都是唯一的。6简述交换机的工作原理？答：交换机依据第二层的MAC地址传送数据帧。在交换机中维护一个“MAC地址端口”对应表。交换机根据数据帧的源MAC地址建立对应关系表，通过读取数据帧的目的MAC地址，确定将数据帧转发至哪个端口。7简述局域网交换机的帧转发方式有哪几种？答：（1）直通式（2）存储转发方式（3）改进的直接交换方式8简述IEEE802.11无线局域网标准有哪些？答：（1）IEEE802.11（2）IEEE802.11b（3）IEEE802.11a（4）IEEE802.11g（5）IEEE802.11n第6章 网络层1试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。答：数据报服务事先没有建立电路的过程，而虚电路服务事先要建立一条虚电路，连接建立时间越长损失的带宽越大，所以对于小数据量的非实时通信来说，数据报更适合。数据报服务中，分组可以选择不同的路径。虚电路服务中，所有分组在同一条虚电路上传输，对分组的控制更容易掌握，更能保证服务质量（QoS），所以对于实时性通信来说，虚电路服务更适合。为了在中间节点进行“存储-转发”，使用数据报服务时，每个分组必须携带完整的地址信息。使用虚电路服务时，每个分组不需携带完整的地址信息，只需携带虚电路号，因此分组携带更少量的辅助信息，减少了额外开销。虚电路服务中，若某个中间节点发生故障，必须重新建立一条虚电路。数据报服务中，若某个中间节点发生故障，后续的分组可以另选路径，因此提高了可靠性。虚电路服务中，虚电路建立好之后，可以预约所需的网络资源（如带宽和路由器的缓冲区），当分组到来时，可以立即转发，因此虚电路服务比数据报服务更容易进行拥塞控制。虚电路服务保证了每个分组能够不丢失、不重复，并按发送顺序到达目的节点。同时，虚电路服务还可以对流量进行控制，当目的节点来不及接收分组时，可以通知源节点暂停发送。数据报服务中，分组独立选择路由，因而不能保证分组的有序性，也不能保证分组不丢失和不重复。所以数据报服务中，差错控制和流量控制由两端节点负责。2广域网中的主机为什么采用层次结构方式进行编址？答：层次结构方式进行编址就是把一个用二进制数表示的主机地址分为前后两部分。前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号，而后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的端口号，或主机的编号。采用两个层次的编址方案可使转发分组时只根据分组和第一部分的地址（交换机号），即在进行分组转发时，只根据收到的分组的主机地址中的交换机号。只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时，交换机才检查第二部分地址（主机号），并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。采用这种方案可以减小转发表的长度，从而减少了查找转发表的时间。3如图5-7所示网络，用图来表示该连接，写出各节点的路由表，并予以简化。图5-7 习题3的网络结构答：网络对应的图为：1243各节点路由表为：节点1的路由表节点2的路由表节点3的路由表节点4的路由表目的站下一站目的站下一站目的站下一站目的站下一站1-111112222-222233333-324244424-简化后的节点路由表为：节点1的路由表节点2的路由表节点3的路由表节点4的路由表目的站下一站目的站下一站目的站下一站目的站下一站1-13114-332-3-*2*233*2444什么是拥塞控制？依靠增加网络资源能否解决拥塞问题？答：所谓拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载，拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有网络负载。造成拥塞的原因是多方面的，主要有：（1）节点的缓存容量不够 如果某段时间，分组流同时从3个或4个输入线到达，并且要求输出到同一线路，分组将在节点的缓存中建立起队列。如果节点没有足够大的缓存来保存这些分组，则会造成拥塞，有些分组就会丢失。在某种程度上增加缓存容量会有所帮助，但实际情况是，如果节点有无限大的内存，拥塞不但不会变好，反而会更糟。因为当分组到达队列的前面时，它已经过时了。而副本已经被重发。所有这些分组都将被尽职地转发到下一个路由器，增加了到目的地所有线路的载荷。（2）处理器速度太慢。节点的CPU要执行各种管理工作，如缓冲区排队、更新表格等，如果处理速度太慢，使得到达节点的分组不能被及时缓存、转发，则会造成分组丢失或拥塞。简单地将处理器的速率提高，可能会使上述情况缓解一些，但往往又会将瓶颈转移到其他地方。（3）线路带宽不够低带宽线路也会导致拥塞。只升级线路而不提高处理器性能，或反之，都不会有多大作用。导致拥塞的原因是多方面的，只改善网络的的一部分，而不是整体，往往只是将瓶颈转移到系统中别的地方。这一问题直到所有系统设施都相互平衡后才得以解决。第7章 Internet网际层1IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据，这样做的最大好处是什么？坏处是什么？答：在首部中的错误比在数据中的错误更严重。例如，一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。许多主机并不检查投递给它们的分组是否确实是要投递给它们的。它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。有的时候数据不参与检验和的计算，因为这样做代价大，上层协议通常也做这种检验工作，从而引起重复和多余。因此，这样作可以加快分组的转发，但是数据部分出现差错时不能及早发现。2一个3200bit长的TCP报文传到IP层，加上160bit的首部后成为数据报。下面的互联网由两个局域网通过路由器连接起来。但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit，因此数据报在路由器必须进行分片。试问第二个局域网的数据链路层向其上层要传送多少比特的数据？答：第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit，即每个IP数据片的数据部分1200-160(bit)，由于片偏移是以8字节即64bit为单位的，所以IP数据片的数据部分最大不超过1040bit，这样3200bit的报文要分4个数据片，所以第二个局域网向上传送的比特数等于（3200+4160），共3840bit。3现有一个公司已经申请了一个C类网络地址，该公司包括工程技术部、市场部、财务部和办公室四个部门，每个部门约20至30台计算机。若要将几个部门各自组成一个子网，请问：（1）如何设计子网掩码？（2）写出各部门网络中的主机IP地址范围。答：（1）子网掩码为3位，11111111 11111111 11111111 11100000（24） （2）可以使用六个子网，其地址范围为：3254726295861909322可在其中任取四个。4若某CIDR地址块中的某个地址是6/22，那么该地址块中的第一个地址是多少？最后一个地址是多少？该地址块共包含多少个地址？ 答：第一个地址是；最后一个地址是55，共有210=1024个地址。5有如下的四个/24地址块，试进行最大可能的聚合。/24，/24。/24，/24答：212=（11010100）2，56=（00111000）2，132=（10000100）2，133=（10000101）2，134=（10000110）2，135=（10000111）2所以共同的前缀有22位，即11010100 00111000 100001，聚合的CIDR地址块是：/226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地址块？如果有，请指出，并说明理由。答：208.128/11的前缀为：11010000 100208.130.28/22的前缀为：11010000 10000010 000101，它的前11位与208.128/11的前缀是一致的，所以208.128/11地址块包含了208.130.28/22这一地址块。7某公司总部和3个子公司分别位于4个地方，网络结构如图6-15所示，公司总部要求主机数50台，子公司A要求主机数25台，子公司B要求主机数10台，子公司C要求主机数10台，该公司用一个地址块/24组网，请完成表6-3标出的处的主机地址和地址掩码。图6-15 习题8的网络结构表6-3 各部门的主机地址范围和地址掩码部门可分配的地址范围地址掩码公司总部299092子公司A5424子公司B71040子公司C1326408主机A欲向本局域网上的主机B发送一个IP数据报，但只知主机B的IP地址，不知其MAC地址，ARP如何工作使通信能够正常进行？主机A要向本局域网中的主机B发送IP数据报，在不知道主机B的MAC地址的情况下，主机A首先向局域网中发送一个ARP请求广播帧，其中包含主机B的IP地址，本局域网上的所有主机都会收到这个广播帧，并查看自己的IP地址，只有主机B发现这个ARP请求所包含的IP地址与自身匹配，因此主机B向主机A返回一个ARP响应帧，其中包含主机D的MAC地址。这样，主机A就知道了主机B的MAC地址，就可以进一步把发给主机B的IP数据报封装成MAC帧了。9什么是NAT？什么是PAT？答：网络地址转换（NAT，Network Address Translation），属接入广域网(WAN)技术，是一种将私有(保留)地址转化为外部全球IP地址的转换技术。端口地址转换PAT(Port address Translation) 通过借助于传输层的端口号的概念，实现众多拥有本地IP地址的内网主机共用一个NAT路由器上的全球IP地址，同时与Internet上的主机进行连接。10简述ICMP的作用。为了让互联网中的路由器报告错误或提供有关意外情况的信息，设计者在TCP/IP中加入了一个特殊用途的报文机制。这个机制叫做Internet控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol），作为IP的一部分，在每个IP实现中都可能使用它。第8章 下一代网际协议IPv61IPv6与 IPv4相比发生了哪些变化？这些变化对网络的发展将产生怎样的影响？答：变化影响更大的地址空间使网络发展不受地址数量的限制，发展规模更大的网络灵活的首部格式使网络的扩展性更强，未来支持更多功能对自动配置的支持网络使用变得更加方便、容易支持资源分配使网络中的数据传输更加高效更小的路由表减少中间网络设备负担，网络变得更快更高的安全性。使网络变得更加安全2和IPv4首部相比，IPv6首部取消了哪些字段？为什么？答：取消字段原因报头长IPv6报头长度固定为40字节，不需要标明总长度报文总长度由基本报头长度（40字节）和有效载荷长度相加即可算出标识、标记、片偏移IPv6报文分片功能由分片的扩展首部实现，不在基本报头中完成报头校验和IPv6将校验工作交由数据链路层和传输层完成，不再提供首部校验的功能选项所有选项字段功能，IP都在扩展首部中实现3将地址0000:0DB8:0000:0000:0008:0800:200C:417A用零压缩法写成简洁形式。答：0:DB8:8:800:200C:417A4以下的每一个地址属于哪种类型？ （1）fe80:be30:5bff:fec2:9feb （2）: （3）:1 （4）FF02:1答：（1）链路本地地址（2）未指定地址（3）回环测试地址（4）链路本地所有节点的组播地址第9章 传输层1传输层的作用是什么？同一开放系统中传输层和网络层功能的关系是什么？答：作用：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务关系：传输层位于网络层之上，网络层为传输层提供服务2请简单说明传输层的端口机制。答：当信息包通过网络层的传输到达目的地后，如果目的计算机上有多个应用程序正在同时运行，应该确定信息包上传给哪个应用程序。传输层可以通过协议端口（Protocol Port，简称端口）来标识通信的应用进程。传输层通过端口与应用层的应用程序进行信息交互，而应用层的各种用户进程通过相应的端口与传输层实体进行信息交互。3一个TCP报文段中的数据部分最多有多少个字节？为什么？答：一个tcp报文段的最大载荷是65515字节，因为整个TCP报文段必须适配IP分组65535字节的载荷段，而TCP头最少20个字节，所以仅剩下65515字节用于TCP数据。4如果用户要传送的数据的字节长度超过了TCP报文段中的序号字段可能编出的最大序号，试问是否还能使用TCP来传送数据。答：可以。因为序号字段主要用于排序和区分重复数据。当序号达到最大后可以重复使用前面的序号，因为按序号字段位数，传大约4G数据后才会用到重复序号，此时使用同一序号的前面数据早已处理完毕，不会对排序或区分重复数据造成影响。5在使用TCP传送数据时，如果有一个确认报文段丢失了，也不一定会引起对方数据的重传。请说明原因。答：因为TCP使用的确认方式是对前面所有正确数据的确认，如果确认丢失了，但后面又回传了TCP段（即通过确认或捎带确认的方法进行了再次确认），此时如果尚未超时，就不需要进行重传。6假定TCP在开始建立连接时，发送方设定的超时重传时间RTO=6秒。当发送方收到对方的连接确认报文段时，测量出RTT的样本值为1.5秒。试计算现在的RTO值。答：因为RTO = RTT + 4 D，第一次测量时RTT（平滑的往返时间）值就取为所测量到的 RTT 样本值，即1.5秒；第一次测量时，D 值取为测量到的 RTT 样本值的一半，即0.75秒；所以RTO=1.5+40.75=4.5（秒）7请以A计算机为主动端，B计算机为被动端，绘图说明TCP建立连接时各步骤的信息包；然后以A计算机为主动提出连接终止的一端，绘图说明TCP终止连接时各步骤的信息包。答：设连接建立时A的初始序列号为x，B的初始序列号为y，连接建立过程如图所示设A释放连接时序列号为v，B释放连接时序列号为w，连接释放过程如图所示8主机A向主机B连续发送两个TCP报文段，其序号字段分别为70和100，试问：（1）第一个报文段携带了多少字节的数据？（2）主机B收到第一个报文段后发回的确认报文段中确认号应当是多少？（3）如果主机B收到第二个报文段后发回的确认报文段中确认号是180，试问A发送的第二个报文段中数据有多少字节？（4）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。试问这个确认号应为多少？答：（1）第一个报文段携带了序号从70至99共30字节的数据（2）确认号应当是100，表示期望下一个收到字节的序号是100（3）确认号是180说明第二个报文段携带了序号从100至179共80字节的数据。（4）因为第一个报文段丢失了，所以发送确认其确认号应为70。9既然UDP与IP协议一样提供无连接服务，能否让用户直接利用IP分组代替UDP数据包进行数据传递？为什么？答：不能。因为UDP提供了端口机制，而IP没有提供。如果直接利用IP分组代替UDP，则不能向上层应用提供正确的服务。10请捕获一个UDP报文，并对各字段进行分析。答：源端口（Source port）=49822。这是一个大于1023的随机端口号，由此可看出该报文是由客户端进程发出的，49822是客户端进程对应的端口号，是由操作系统自动分配的。目的端口（Source port）=53。53是一个知名端口号，代表了DNS服务。目的端口为53说明该报文是发向一个DNS服务器进程的。报文长度（Length）=39。这说明整个UDP报文长度是39字节。去掉首部的8字节，可以得到该报文的数据部分长度是31字节。校验和（Checksum）=0x342A。这说明生成该UDP报文时使用了差错校验的功能。第10章 应用层协议1应用层协议主要实现的功能是什么？答：域名系统DNS、文件传输协议FTP、简单邮件传输协议SMTP、远程通信网络Telnet、万维网www、动态主机配置协议DHCP、网络管理与SNMP等。2什么是C/S模式？其特点是什么？答：C/S模式，即客户/服务器（Client/Server）模式。在两个进程进行通信时，请求服务方称为客户，而提供服务方称为服务器。客户端主要特点： 不需要有很强大的硬件与软件支持；运行在用户的PC上，被用户调用；通信时主动向服务器发出请求；可与多个服务器通信。而对于服务器端，主要特点：需要有很强大的硬件与软件支持；运行在共享的主机上，系统启动后自动运行；被动地等待客户的请求；可为多个客户提供服务。3Internet域名结构是什么样的？答：Internet层次名字空间呈现树状结构，它使得任何一个连接在Internet上的主机或路由器都有一个惟一的层次结构的名字。其结构图为：4举例说明域名解析过程?答：(1)客户机发出请求解析域名的报文。(2)本地的域名服务器收到请求后，查询本地缓存，假设没有该纪录，则本地域名服务器则向根域名服务发出请求解析域名ww