（合同范本）TCPIP协议族中文版答案3.0

文件说明： （1）据最后一节课老师的讲解，学过的章节为1-9、13、14、15、19、22。必考章节为1-9、13、14、15、22，共十三个章节，其中4、5、6、7（checksum）、9、11（3个路由协议）章节为重点章节，具体考卷内容也许会与此有所出入。（2）翻译之后的答案习题颜色深浅有所区别，参考之时希望注意，能力有限，个别题目没有做出中文解释，还望谅解，英文图的上方出现的Figure1.E2 Solution to Excercixe13字样，译为关于习题2的解决方法图1。（3）此文件是所给英文答案所有习题的答案，但据整理英文答案发现，老师所给答案只有奇数题号的习题，然而整理人不确定老师是否只考所给答案的习题，还望分享一二。（4）整理过程难免有误差，许多专业名词的翻译也会出现些许出入，望慎重参考此文件，如若有所疑问可自行在IEC群文件中下载相关英文版习题答案，进行进一步的学习并加深个人对题意的理解。（5）如若明确文件中有错误出现，还望告知身边人，文件整理中尽量使得题意与答案处于同一页面中，如若带来不便，还请见谅，某些习题下方会有些许标注，还望注意到，以防理解出现偏差。（6）此文件的最后会给大家一些老师提及的重点词汇、问题和整理过程中get到的一些专业名词，也许会对大家理解题意及英文版答案有所帮助。（7）分享快乐，希望对大家有所帮助。解：因D = T * V，D是传播距离，T是传播时间，V是传播速率，所以T=D/V，插入相应的值找寻需要的时间并在电缆中的传播。 T = D / V = (2500 m) / (200,000,000 m/s) = 0.0000125 s = 12.5 s【注】10base5，一种以太网标准，该标准用于使用粗同轴电缆、速度为10Mbps的基带局域网络，在总线型网络中，最远传输距离为500米。1 * 10 -6 s= 1 s 假设最小的帧大小为65字节或者520比特，L = T * R，L是帧的长度，T是所用时间，R是数据率，因T=L/R，可以计算时间 T = L / R = (520 bits) / (10,000,000) bits/s = 0.000052 s = 52 s【注】Mbps：传输速率是指设备的的数据交换能力，也叫带宽，单位是Mbps(兆位/秒),目前主流的集线器带宽主要有10Mbps、54Mbps/100Mbps自适应型、100Mbps和150Mbps四种。1字节=8比特，也就是65字节=520比特， 填充需要46字节的数据部分，如果数据从上一层接收到的是42字节，则仍需要在这个数据上填充 46-42=4字节（1） 相同点：对媒体访问有同等的权利；都可以访问媒体。（2） 不同点：CSMA/CD：先听后发，边发边听，冲突停发，随即延迟后重发；可以引发碰撞。 CSMA/CA：它需要介质有一个特殊的时间量来通知其他站点；不会发生碰撞。字段IEEE802.3字段长度IEEE802.11字段长度目的地址6源地址6地址16地址26地址36地址46FC2D/ID2SC2PDU长度2数据和填充1500帧主体2312FCS（CRC）44优点：很简单，源，目的地和路由器需要单独处理每个数据包，不需要考虑它们之间的关系，也就意味着没有连接建立和连接终止的阶段，在源与目的地之间也就没有额外的数据包交换。缺点：数据包到达目的地的时候是无序的，上层需要将其重新排列。答：2n每一个数据报从源点开始时需要有一个碎片识别，并且每个片段中都有，终点计算机便可以使用该标识识别出所有的碎片属于同一个数据报。无论是报文大小，面向连接的时延总是比无连接的要大。但在面向连接服务中，长报文时延的开销会比短报文的小。通常一个路由器连接着各自拥有着不同MTU不同的网络，连接收到的数据包可能会有一个比MTU大的数据包的连接，也就意味着路由器需要将数据进行分片，但IPv6不允许路由器中存有碎片，也就是需要做一些调查，使得数据包足够小，以至于可以通过所有的连接。 设置定时器的原因：片段可能已丢失以至于永远不会达到目的主机，而目的主机不能一直等待。标准：目的主机则开始计时，超时之后它可以发送一个错误的信息通知源主机数据包丢失，若有必要，需要重新发送。基于主机信息的超时持续时间可能会搜集网络状态信息，如果在先前的数据包到达的时就有很多延迟，那就意味着网络拥挤，并且该片段会很快到达（不一定丢失）。 a. 28 = 256 addresses b. 216 = 65536 addresses c. 264 = 1.846744737 1019 addresses 310 = 59,049 addressesa. （8比特）/ （4比特每个十六进制数字）=2个十六进制数字b. （16比特）/ （4比特每个十六进制数字）=4个十六进制数字c. （24比特）/ （4比特每个十六进制数字）=6个十六进制数字a. 第一个字节是 208 (处于192 和223之间) 故属于 C类b. 第一个字节是 238 (处于 224 和 239之间) 故属于D类c. 第一个字节是 242 (处于240 和255之间) 故属于E类d. T第一个字节是 129 (处于 000 和 127之间)故属于 A类【注】A类：000-127；.。B类：128-191；.。C类：192-233；.。D类：224-239；E类：240-254判断IP地址类别时，只需注意其第一个字节所属范围。a.该IP地址属于A类地址，网络标识为114，主机标识为34.2.8b.该IP地址属于B类地址，网络标识为 132.56，主机标识为8.6c.该IP地址属于C类地址，网络标识为208.34.54 ，主机标识为12d.该IP地址属于E类地址，这个地址不能被分为网络标识和主机标识。【注】IP地址=，IP地址类型最大可指派的网络数网络号主机号子网掩码A类地址126（27-2）8位24位.B类地址16383（214-2）16位16位.C类地址207151（221-1）24位8位D类地址 多播地址E类地址 保留今后使用首先改变地址的范围（减1）基于256 2,048 1 = (55)2需要将这个数字和首地址相加得到末地址首地址1221270不同（基于256）007255末地址1221214255即末地址为55a. We can apply the first short cut to all bytes here. The result is ().b. We can apply the first short cut to all bytes here. The result is ().c. We can apply the first short cut to bytes 1and 4; we need to apply the secondshort cut to bytes 2 and 3. The result is ().110 0 + 64 + 32 + 0 + 8 + 0 + 0 + 0200 128 + 64 + 0 + 0 +8 + 0 + 0 + 0200 128 + 64+ 32 + 0 + 8 + 0 + 0 + 0d. We can apply the first short cut to bytes 1 and 4; we need to apply the secondshort cut to bytes 2 and 3. The result is ().首地址可以通过IP地址与掩码相加得到，如下所示：IP地址：25341256子网掩码：25525500首地址:253400末地址可以通过添加子网中的地址数232-n =216 或者通过IP地址的掩码的补码来获得，如下所示：IP地址：25341256掩码补充：00255255末地址：2534255255即首地址为，末地址为55首地址可以通过IP地址的掩码相加得到，如下所示：IP 地址: 202 . 44 . 82 . 16掩码: 255 . 255 . 255 . 192首地址：202 . 44 . 82 . 0Note that we use the first short cut on the first three bytes. We use the second short cut on the fourth bytes:16 0 + 0 + 0 + 16 + 0 + 0 + 0 + 0192 128 + 64 + 32 + 0 + 0 + 0 + 0 + 00 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0末地址可以通过添加子网中的地址数232-n =216 或者通过补充IP地址的掩码来获得，如下所示：IP 地址: 202 . 44 . 82 . 16掩码补码: 0 . 0 . 0 . 63末地址： 202 . 44 . 82 . 63Note that we use the first short cut on the first three bytes. We use the second short cut on the fourth bytes:16 0 + 0 + 0 + 16 + 0 + 0 + 0 + 063 0 + 0 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 163 0 + 0+ 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1根据题意，可知，首地址可以通过有掩码为 (/16).的主机地址得到主机地址: 25 . 34 . 12 . 56掩码: 255 . 255 . 0 . 0子网首地址: 25 . 34 . 0 . 0末地址可以通过掩码为55的主机地址得到主机地址: 25 . 34 . 12 . 56掩码补码: 0 . 0 . 255 . 255末地址: 25 . 34 . 255 . 255需要注意的是最大限制在216个地址，我们可以拥有足够小的块只要地址的数字可以分开这些数字。如下所示，划分出的子网数恰好等于甚至高于所需要的子网数。a. log22 = 1；1的个数：1； 划分出的子网数：2b. log262=5.95 ；1的个数：6；划分出的子网数：64c. Log2122=6.93；1的个数：7；划分出的子网数：128d. Log2250 = 8；1的个数：8；划分出的子网数：256a. Log21024 =10; 额外的1s：10；可能的子网：1024；掩码：26b. 每个子网的地址数：232-26=64c. 第一个子网：首地址是这一块的地址的开始子网1的首地址：130 . 56 . 0 . 0为求末地址，需要给予256 (3)写63，并将其加在首地址上。子网1的首地址：130 . 56 . 0 . 0地址数: 0 . 0 . 0 . 63子网1的末地址： 130 . 56 . 0 . 63d.最后一个子网（子网1024）要想得到子网1024的首地址，需要基于256 (2，将65,472 (1023 64)与子网1的首地址相加。子网1 的首地址 ： 130 . 56 . 0 . 0地址数 ：0 . 0 . 255 . 192子网1024的首地址 ：1024: 130 . 56 . 255 . 192现在需要像计算首地址时的那样计算子网1024的末地址。子网500的首地址: 130 . 56 . 255 . 192地址数: 0 . 0 . 0 . 63子网500的末地址 500: 130 . 56 . 255 . 255首先需要将掩码换成二进制进而得到掩码的斜线记法（/n）格式：a. 11111111 11111111 11111111 00000000 /24b. 11111111 00000000 00000000 00000000 /8c. 11111111 11111111 11100000 00000000 /19d. 11111111 11111111 11110000 00000000 /20【其中1的个数即位n的大小】若已知一个地址快的收地址和末地址，该块已被充分定义，我们可以用这个关系： N = 232-n n = 32 log2N 来求出前缀的长度，例如：如果首地址为4并且末地址为27，则该块的地址数为64，便可以求出前缀的长度为：n = 32 -log2N =32-log264 = 26 该地址块也就是4/26.【注】N = 232-n n = 32 log2N 来求出前缀的长度，其中N是地址数，n是前缀长度。很多地址块都有着相同的前缀长度，前缀长度仅仅是由地址块中的地址数决定的，而不是地址块本身。两个地址块虽然有着相同的前缀长度但他们并不从地址空间的同一点开始，如下面的两个地址块： 2/27 4/27它们有着相同的前缀长度，但却是两个完全不同的地址块。第一组：在这一组中，每个用户拥有128个地址，也就意味着后缀长度为log2128=7,前缀长度为32-7=25，第一个、第一个和最后一个用户可以提供地址范围，其他用户可以很容易的发现地址范围。第一个用户: /25 至27/25第二个用户: 28/25 至 55/25 第200个用户: 28/25 至55/25第一组拥有的所有的地址数为：200 128 = 25,600 个地址数第二组： 对于这一组，每个用户需要16个地址，也就意味着后缀长度为：log216=4，前缀长度为32-4=28，地址为：第一个用户: /28 至 5/28第二个用户: 6/28 至 1/28 第400个用户：40/28 至 55/28 第二组拥有的所有的地址数为：400 16 = 6400 个地址第三组： 对于这一组，每个用户需要4个地址，也就意味着后缀长度为：log24=4，前缀长度为32-2=30，地址为： 第一个用户: /30 至 /30 第二个用户: /30 至 /30 第64个用户: 52/30 至 55/30 第65个用户: /30 至 /30 第2048个用户: 52/30 至 55/30第二组拥有的所有的地址数为：2048 4 = 8192个地址可分配的地址数为：40 192可用的地址数为：25 344答：有两种选择，若ISP想要使用子网划分（每个路由器有32个输出端口）的话，则每个用户的前缀长度为nsub=32.如果对路由器和子网划分没有需要，每个用户可以直接与ISP服务器相连接，在这种情况下，用户的一整套都可以使用有着前缀长度为n的同一个地址块（分配给ISP的前缀长度）。直接支付，因为两个主机在同一个网络中。类目标地址下一跳接口A类m1B类0m10m1C类2m1缺省0缺省路由m0目的地址：2二进制：11000000 00010000 00000111 00101010地址转换副本：00000000 00000000 00000000 00001100 = 1210目标网络：C类 网络地址：下一跳地址：2 接口：m0目的地址：0二进制：10010011 00011010 00110010 00011110地址转换副本：00000000 00000000 00000000 00001001 = 910目标网络：B类 网络地址：下一跳地址：8 接口：m0目的地址：1掩码：/18 网络地址：下一跳地址：缺省 接口：m4目标地址：0掩码: /26 结果: 不匹配掩码: /25 结果: 不匹配掩码: /24 结果: 不匹配掩码: /22 结果: 不匹配下一跳地址：00（缺省路由） 接口：m2【英文版答案满意给出路由表仅给出了如下语句的英文】一个局域网的路由表没有连接到因特网并且没有子网可以拥有一个有着主机特定地址的路由表，因所有的数据包都留在了网络上，所有没有下一跳地址。若数据包的目的地址为94到达R3，送往接口m0，当它到达R2的时候，被送往m1然到R3。若数据包来自组织1，2或者3的话，仅有的路径R1可以接收到数据包，从接口m3出发到达R1。掩码网络地址下一跳地址接口/20 m0/20 m2/20 m3/0 缺省路由m4掩码网络地址下一跳地址接口/22 m0/22 m1/22 m2/22 m3/0 缺省路由m4掩码网络地址下一跳地址接口/30 m0/30 m1/30 m2/302 m3 /3052 m127/0 缺省路由m128【如下是英文版答案，能力有限，翻译不了，下面是百度答案】If no fragmentation occurs at the router, then the only field to change in the baseheader is the time to live field. If any of the multiple-byte options are present, then there will be changes in the option headers as well (to record the route and/or timestamp). If fragmentation does occur, the total length field will change to reflect the total length of each datagram. The more fragment bit of the flags field and the fragmentation offset fields may also change to reflect the fragmentation. If options are present and fragmentation occurs, the HLEN field of the base header may also change to reflect whether or not the option was included in the fragments.必然变化的是 生存时间（TTL）、首部校验和。每经过一跳路由器，TTL值减一；首部校验和是根据首部生成的，TTL字段变化，首部校验和随之也要变化。可能变化的有 标志、片偏移，数据报总长度大的MTU的好处：（1）方便长距离的传送大量的数据（2）没有分段的必要（3）更快的传送且无重组（4）更少的丢包（5）更高效小的MTU的好处：（1）方便传输对于时间敏感的数据像音频或者视频（2）适合多路复用【如下表示英文版答案中的表格】在这种情况下，我们可以使用松散源路由选择且如下所示仅有一个入口：The value of the header length field of an IP packet can never be less than 5because every IP datagram must have at least a base header that has a fixed size of 20 bytes. The value of HLEN field, when multiplied by 4, gives the number ofbytes contained in the header. Therefore the minimum value of this field is 5. This field has a value of exactly 5 when there are no options included in the header.答：IP分组首部长度不能小于5，因为每个IP分组都必须有一个有着20字节的基本的头部，当海伦的字段值乘以4，就会给出一个包含头部的字节的数字，因此最小值为5，当头文件中没有其他选项时，IP分组首部长度正好为5.If the size of the option field is 20 bytes, then the total length of the header is 40bytes (20 byte base header plus 20 bytes of options). The HLEN field will be thetotal number of bytes in the header divided by 4, in this case ten (1010 in binary).如果选择域的大小为20个字节，则头部的长度为40字节（20字节的基础头部加20字节的选项）海伦域就是在头部的总长度除以4，即为10，二进制表示法为：1010。 海伦域：5=（1010）2 总长度字段值：1044 = (00000100 00010100)2If the fragmentation offset is 0 and the more fragment bit is off, this is not a fragment.如果分片偏移量是0，而且更多的碎片是关闭的，那它就不是一个分片。【英文版答案与题中所给问题顺序有出入】a. There are no options.b. The packet is not fragmented.c. The packet carries 64 bytes of data.d. The header is 20 bytes long.e. The checksum is not used.f. The packet may visit up to 32 more routers.g. The identification number of the packet is 3 (decimal). The type of service is normal.a. 没有任何选项字段b. 没有被分片c. 数据长度为：64字节d. 没有使用校验和e. 还可以经过32个路由器f. 标识号是：3（十进制）g. 服务类型是正常的The size of an ARP packet is variable, depending on the length of addresses.ARP分组的长度不是笃定的，由地址长度决定。An ARP packet is normally less than minimum Ethernet payload. The size of anEthernet frame carrying an ARP packet is therefore 72 bytes.一个ARP包通常是小于最小以太网负载。一个以太网帧携带ARP报文，因此是72字节。【如下图即为答案】（1） 在传输过程中丢失了原始信息：发送者需要重新传送。（2） 在传输过程中丢失了回复：发送者需要重新发送（3） 原始信息被损坏或者被丢弃：发送者需要重新发送（1）由于一些原因，主机B是遥不可及的时候可以发生此种情况，错误信息是由一个中间路由器产生的，然后再放那回到主机A的时候丢失。（2）数据丢失可能是由于拥塞或者中间路由器产生了错误的信息。在参数报文中，指针字段的最大值为59.因为在原始的IP头部（最多为60个字节）指针指向某个字节，偏移量将指向第一个字节，因此第59个偏移量指向地60个字节。类别类型代码非目标主机路由目标主机错误目标不可达0123456789101112131415报源抑制0超时01参数问题0重定向0队列响应请求0回复请求0时间戳请求0时间戳回复0The one way time is not the round trip divided by 2 because the request packetmay have traveled by a different route than the response packet. In this case, thetransmission time in one direction may be different than the transmission time inthe other direction单程时间并不是分为两次，因为请求数据包相较于应答数据包可能已经经过了不同的路由，在这种情况下，就意味着一个方向上的传输时间不同于两一个方向上的传输时间。携带ICMP分组的IP分组的最小长度是28字节（20个字节的IP头部+8字节的路由请求分组），最大长度为2068字节（20字节的IP头部+2048字节的路由广播包）答：携带ICMP分组的IP分组的协议值为1.The type in this message is 3, which means it is a destination unreachable message.The code in this message is 3, which means that the target port is unreachable. The purpose of this message is to inform the sender that the destination port is not available on the destination host at this time.这个报文的类型是3，也就意味着它是不可到达目的地的报文；代码是3，也就意味着目标端口不可达；该报文的目的是通知发送者，此时目标主机的目的地的端口不可用。130校验和 标识符序列号 19，230，000 0 0 解： 2:34:20 PM = 52,460,000 ms 52,460,000 ms 52,453,000 ms = 7000 ms 7000 ms + 5 ms = 7005 ms解：假定信息以2*108m/s的速率传输并且6.2英里等于10公里两个计算机相距的距离：（5000*10）/6.2 = 8064.5 km = 8.06 106 m(8.06 106 m)/ 2 108 m/s= 4.03 10-2 s = 40.3 ms使用下面的公式可以求出任何一个分组的序号：序号=（起始序号+分组号1）mod2mm是用来定义序列号的位数，本题中所求序列号为：（0+100-1）mod25 = 99mod32 = 3 【如下图也属于答案中的一部分】Note that since the simple protocol provide no error control, if a packet is lost, the receiving process is responsible to find a solution. The transport layer is not even aware that this has happened.The packets may also be delivered out of order to the receiving process. The responsibility again is on the receiving process to reorder the packets.简单的协议不提供错误控制，如果一个数据包丢失，接收过程负责找到一个解决方案。传输层甚至没有意识到发生这样的情况。数据包也许会被交付，以便接收过程。但它会负责在接收过程中的数据包重新排序。【如下图英文版的图就是第7题答案】【如下图英文版的图就是第9题答案】a. 下一个要发送的分组序号：15.b. 有五个分组要重发，分别是：10，11，12，13和14.c. Sf = 13 Sn = 15d. 窗口大小为 26-1 = 63e. Sf = 17 Sn =21 发送方状态为：准备状态f. Rn = 17， ACK序号为17的已发送Reliability is not of primary importance in applications such as echo, daytime,BOOTP, TFTP and SNMP. In custom software, reliability can be built into the client/server applications to provide a more reliable, low overhead service.可靠性不是应用程序重要的前提，如响应，BOOTP，TFTP和SNMP。在客户机/服务器应用程序中，可以建立更可靠、低开销的服务。5201069480 数据（40字节）The server would use the IP address , combined with the well-knownport number 69 for its source socket address and the IP address 3, combined with an ephemeral port number as the destination socket address.服务器将使用IP地址，结合源套接字地址的端口号69，和IP地址3，再结合以目标套接字地址的短暂端口号。效率=（16字节的数据）/（24字节的总长度）= 0.666 = 66.6%效率 = （16字节的数据）/（72字节最小帧）= 0.222 = 22.2%字段UDPICP目标源端口号确认源端口号目标端口号确认目标端口号校验和为差错控制总长度在UDP中不需要序列号为流控制确认号为流控制首部长度确认TCP中可变头部的长度控制位确认不同类型的分段紧急指示确认最后的紧急数据选项和填充为保证TCP可以使用不同的选择Note that the only field that exists in UDP, but is missing in TCP, is the total lengthfield. The designer of TCP did not feel that this field is needed because the size ofthe TCP segment can be determined from the size of the IP datagram that carries it.注意，在UDP中唯一存在但TCP中没有的是东西就是总长度字段，因为TCP的设计者认为它没有必要，因为TCP段长度的大小是由IP数据报的大小决定的The port is not listed in the transmission control block, which means no process isrunning associated to this port.该端口没有在传输控制块中列出，这意味着没有进程与此端口相关联的。a. The maximum size of the TCP header is 60 bytes (20 bytes of header and amaximum 40 bytes of options).b. The minimum size of the TCP header is 20 bytes.a. TCP首部最大为60字节（20字节的首部和选项的最大值40字节）b. TCP首部的最小长度是20字节。【所给答案与原题顺序有出入】a. The source port number is 0532 in hex and 1330 in decimal.b. The destination port number is 0017 in hex and 23 in decimal.c. The sequence number is 00000001 in hex and 1 in decimal.d. The acknowledgment number is 00000000 in hex and 0 in decimal.e. The HLEN = 5. The header is 5 4 = 20 bytes long.f. The control field is 002 in hex. This indicates a SYN segment used for connectionestablishment.g. The window size field is 07FF in hex and 2047 in decimal. The window size is2047 bytes.a.该源端口号为十六进制的0532和十进制的1330。b.目标端口号为十六进制的0017和十进制的23。c.序号是十六进制的00000001和十进制的1.d.海伦域=5，首部长度=5*4=20字节f.控制域是十六进制的002，这表明它是用于建立连接的SYN段。g.窗口大小字段在十进制的2047 和十六进制的07FF范围内的部分。窗口大小2047字节Every second the counter is increment ed by 64,000 2 = 128,000. The sequencenumber field is 32 bits long and can hold only 2321. So it takes (2321)/(128,000)or 33,554 seconds to wrap around.每一秒计数器递增640002 = 128000。序列号字段为32位长，只能容纳2321。所以需要（2321）/（128000）或33554秒才可以绕回。The window size is the smaller (3000, 5000) = 3000. Since 2000 bytes is already sent, only 3000 2000 = 1000 more bytes can be sent.窗口的大小是较小的（3000，5000）= 3000。由于2000字节已发送，只有30002000 = 1000个字节可以发送。The data section is only 16 bytes. The TCP header is 20 bytes. IP header is 20bytes. The header and trailer is 19 bytes (without preamble). We can calculate theefficiency at each layer:a. At TCP level:(16) / (16 + 20) = 0.444 44.4%b. At IP level:(16) / (16 + 20 + 20) = 28.57 28.57%c. At data link level:(16) / (16 + 20 + 20 + 19) = 0.2133 21.33%【有一句译出来，下图也属于答案的一部分】译：数据部分仅为16字节。TCP报头是20字节。a. TCP级:(16) / (16 + 20) = 0.444 44.4%b. IP级:(16) / (16 + 20 + 20) = 28.57 28.57%c. 数据链路层:(16) / (16 + 20 + 20 + 19) = 0.2133 21.33%a. The server can receive a FIN segment while it is in the ESTABLISHED state