网络作业参考答案2014版

1、第1章 概述一、数据长度为100字节时，传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3% 数据长度为1000字节时，传输效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5% 二、因为分层可以带来以下好处：各层之间是独立的：可将一个复杂问题分解为若干个较容易处理的问题，使复杂程度下降。灵活性好：只要上下接口不变，内部可作任意修改，亦可跳层。结构上可分割开：各层都可以采用最合适的技术来实现。易于实现和维护：使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理。能促进标准化工作，通用性好。生活实例：与分层相关即可.三、网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由

2、以下三个要素组成：（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。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。上层使用

3、所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。 四、答：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下图所示：各层的主要功能：（1）应用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,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）运输层运输层提供应用进程之间的逻辑通信。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UD

4、P。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。（3）网络层网络层是为主机之间提供端到端逻辑通信。网络层主要任务即“选路转发”，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，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输，实现节点与节点之间的通信。（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。五、分组交换的要点：分组交换 将要发送的信息在源结点划分为一个个等长的分组（包），各个分组通过不同途径传到目标结点，在目标结点重新装配恢

5、复后送目标主机，提高了信道利用率。分组交换的工作原理及特点    下图是分组的概念。通常我们将欲发送的整块数据称为一个报文（message）。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，例如，每个数据段为 1024 bit。在每一个数据段前面，加上首部（header，其中包含目的地址和源地址等重要控制信息）后，就构成了一个分组。各个分组通过不同途径传到目标结点，在目标结点重新装配恢复后送目标主机。第2章 物理层1、（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

6、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

7、的物理协议相当复杂。 2、物理层接口特性有：（1）机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等等。平时常见的各种规则的接插件都由严格的标准化的规定。（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。（4）规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 3、由香农公式C=B*log(1+S/N) 可得   35Kbps = 3100 * log2(1 + x);   35Kbps * 1.6 = 3100 * log2(1

8、 + y);解得：x = 2503.4880 ，y = 274128.8678故 y/x = 109.50倍   当信噪比再增大10倍时，可得此时的信道的信息速率为：      3100 * log2(1 + 274128.8678 * 11) = 66728.4952由 66728.4952 / (35000 * 1.6) = 1.1917 可得最大信息速率增加不能达到20% 。4、当 DTE-A 要和 DTE-B 进行通信时，就将引脚 20 “DTE就绪”置为ON，同时通过引脚 2 “发送数据”向 DCE-A 传送电话号

9、码信号。 · DCEB 收到铃流，将引脚 22 “振铃指示”置为 ON，表示通知 DTE-B 有人呼叫信号到达（在振铃的间隙以及其他时间，振铃指示均为 OFF 状态）。DTE-B 就将其引脚 20 “DTE就绪”置为 ON。DCE-B 接着产生载波信号，并将引脚 6 “DCE就绪”置为 ON，表示已准备好接收数据。 · 当 DCE-A 检测到载波信号时，将引脚 8 “载波检测”和引脚 6 “DCE就绪”都置为 ON，以便使 DTE-A 知道通信电路已经建立。DCE-A 还可通过引脚 3 “接收数据”向 DTE-A 发送在其屏幕上显示的信息。 · DCEA 接着向

10、DCE-B 发送其载波信号，DCE-B 将其引脚 8 “载波检测”置为 ON。 · 当 DTE-A 要发送数据时，将其引脚 4 “请求发送”置为 ON。DCE-A 作为响应将引脚 5 “允许发送”置为 ON。然后 DTE-A 通过引脚 2 “发送数据”来发送其数据。  · DCE-A 将数字信号转换为模拟信号向 DCE-B 发送过去。· DCE-B 将收到的模拟信号转换为数字信号经过引脚 3 “接收数据”向 DTE-B 发送。  第3章 数据链路层1、数据链路层中的链路控制功能包括：（l）链路管理   当网络中的两个结点要进

11、行通信时，数据的发方必须确知收方是否已经处在准备接收的状态。为此，通信的双方必须先要交换一些必要的信息。或者用我们的术语，必须先建立一条数据链路。同样地，在传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。数据链路的建立、维持和释放就叫做链路管理。 （2）帧同步   在数据链路层，数据的传送单位是帧。数据一帧一帧地传送，就可以在出现差错时，将有差错的帧再重传一次，而避免了将全部数据都进行重传。帧同步是指收方应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束在什么地方。 （3）流量控制 发方发送数据的速率必须使收方来得及接收。当收方来不及接

12、收时，就必须及时控制发方发送数据的速率。 （4）差错控制   在计算机通信中，一般都要求有极低的比特差错率。为此，广泛地采用了编码技术。编码技术有两大类。一类是前向纠错，即收方收到有差错的数据帧时，能够自动将差错改正过来。这种方法的开销较大，不适合于计算机通信。另一类是检错重发，即收方可以检测出收到的帧中有差错（但并不知道是哪几个比特错了）。于是就让发方重复发送这一帧，直到收方正确收到这一帧为止。这种方法在计算机通信中是最常用的。本章所要讨论的协议，都是采用检错重发这种差错控制方法。 （5）将数据和控制信息区分开   由于数据和控制信

13、息都是在同一信道中传送，而在许多情况下，数据和控制信息处于同一帧中。因此一定要有相应的措施使收方能够将它们区分开来。 （6）透明传输   所谓透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧出现了与某一个控制信息完全一样时，必须采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。  （7）寻址   在多点连接的情况下，必须保证每一帧都能送到正确的目的站。收方也应当知道发方是哪一个站。2、信道速率为4Kbps，采用停止等待协议，传播延时tp=20

14、ms，确认帧长度和处理时间均可忽略，问帧长为多少才能使信道利用率至少达到50%？3、试证明：当用n 个比特进行编号时，若接收窗口的大小为，则只有在发送窗口的大小Wt<=2n-1时，连续协议才能正确运行。证明分析如下：(1)显然 WT内不可能有重复编号的帧,所以WT2n.设WT=2n；(2)注意以下情况：发送窗口：只有当收到对一个帧的确认，才会向前滑动一个帧的位置；接收窗口：只有收到一个序号正确的帧，才会向前滑动一个帧的位置，且同时向发送端发送对该帧的确认。显然只有接收窗口向前滑动时，发送端口才有可能向前滑动。发送端若没有收到该确认，发送窗口就不能滑动。(3)为讨论方便,取n=3.并考虑当

15、接收窗口位于0时，发送窗口的两个极端状态：状态1时，发送窗口： 0123456701234567，全部确认帧收到 接收窗口：0123456701234567 ；状态2时，发送窗口：0123456701234567，全部确认帧都没收到接收窗口:：0123456701234567；(4)可见在状态2下,接收过程前移窗口后有效序列号的新范围和发送窗口的旧范围之间有重叠，致使接收端无法区分是重复帧还是新帧。为使旧发送窗口和新接收窗口之间序列号不发生重叠，有WT+WR2n,所以WT2n-1；4、试证明：对于选择重传协议，若用 n 比特进行编号，则接收窗口的最大值受Wr<=2n-1的约束。分析如下：

16、因WT+WR2n，而WRWT,当WR= WT时，WR取最大值,为2n / 2 ，所以WR 2n / 2 5、试说明CSMA的工作原理及其类型，说明CSMA/CD在其基础上增加了什么功能答：CSMA即载波监听多点接入。CSMA是从ALOHA演变出来的一种改进协议，又称为载波侦听多点访问。采用附加的硬件装置，使每个站在发送数据前监听信道上其他站是否在发送数据，如在发送，则此站暂不发送数据，从而减少了发生冲突的可能。CSMA有三种不同类型的协议：ALOHA  非坚持CSMA   P坚持CSMA。CSMA/CD在CSMA基础上增加了碰撞检测功能，在数据发送的过程中同时监听

17、，如果监听到发生冲突，则放弃此数据帧的发送，并且强化冲突，延迟一个随即时间再发送。 6、100个站分布在 4 千米长的总线上，协议采用CSMA/CD，总线速率为 5 Mbps，帧平均长度为 1000 bit，试估算每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值。（传播延时为5ms/km）解答：7、假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。（即课本：题3-20。）解答： 此即所需的最小帧长（10000比特或1250字节）。8、比较三种局域网，完成下表。 802.3802.4802.5有源性&

18、#160;以无源电缆作为总线来传送数据帧 采用了干线耦合器连接成环路 令环的每一站通过电缆与干线耦合器相连，也使用有源器件接入方便性 连接是通过主机箱内网卡  时延 具有不确定性 发送时延是确定的，关键时刻连续发生令牌的丢失会造成一些时延的不确定性 在低负载时发送数据的站由于要等待令牌，会产生附加的时延优先级 不可设定优先级  可设定优先级 可设定优先级光纤兼容性 使用光纤作为传输媒体，但不便将光纤作为总线 和总线局域网相似，令牌总线局域网也很难用光纤来实现

19、0;既可用双绞线连接，也比较容易用光纤来实现可靠性 可靠性较高 可靠性高 可靠性高效率 当网络的负载很重时，由于冲突很多，网络效率就下降很多 重载时效率非常好，效率高 重载时效率高吞吐量 10MBPS 有三种可选择的数据率1MBPS、5MBPS、10MBPS 规定了三种操作率1MBPS、4MBPS、16MBPS最大帧长 1518字节 8191字节 未规定帧长的上限，但每一个站持有令牌的时间是有上限值的。若按一般取值10MS，则在4MBPS下最大帧长为5000字节最后结论

20、60;发送延时有不确定性， 不适合实时应用，当负载很重时，冲突增多，效率下降，不便于使用光纤  既具有总线网的接入方便和可靠性较高的优点，也具有令牌环形网的无冲突和发送时延有确定的上限值的优点 集中式管理，可靠性差，负载轻时要等待令牌的到来，重载时，效率和吞吐量都很高 9、网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器有何异同？答：网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的MAC地址对收到的帧进行转发和过滤，因此用网桥进行扩展局域网，能够隔离冲突域，提高了网络性能和可靠性，但网桥不具备流量控制功能，在转发数据帧时，不改变帧的源地址。而转发器工作在物理层，它对从一端进来的比特流进行

21、简单放大并从另一个端口进行转发，不具备过滤的功能，会扩大冲突域，使扩展后的网络性能下降。10、以太网交换机有何特点？用它怎样组成虚拟局域网？ 交换机的工作原理： ·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 ·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 ·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪（flood）。 ·广播帧和组播帧向所有的端口转发。 交换机的三个主要功能： ·学习：以太网交换机了解每

22、一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 ·转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 ·消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 交换机的工作特性： ·交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。 ·交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（唯一的例外是在配有VLAN的环境中）。 ·交换机依据

23、帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备       在交换式以太网中，交换机根据收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发向交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽，因此节点就不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突。     以太网交换机支持存储转发方式，而有些交换机还支持直通方式。用以太网交换机互连的网络只是隔离了网段，但同一台交换机的各个网段仍属于同一个广播域。因此，在需要时，应采用具VLAN能力的交换机划分虚拟网，以减少广播域。基于交换式以太网的虚拟局域网在交

24、换式以太网中，利用VLAN技术，可以将由交换机连接成的物理网络划分成多个逻辑子网。在交换式以太网中，各站点可以分别属于不同的虚拟局域网。构成虚拟局域网的站点不拘泥于所处的物理位置，它们既可以挂接在同一个交换机中，也可以挂接在不同的交换机中。 第4章 网络层1、2、答：4000/16=250，平均每个地点250台机器。（1）如选255.255.255.0为掩码，则每个网络所连主机数=28-2=254>250，共有子网数=28-2=254>16，能满实际要求。可给每个地点分配如下子网号码（答案可有多种，仅供参考）地点： 子网号（subnet-id） 子网网络号 主机IP的最小

25、值和最大值1： 00000001 129.250.1.0 129.250.1.1-129.250.1.254 2： 00000010 129.250.2.0 129.250.2.1-129.250.2.2543： 00000011 129.250.3.0 129.250.3.1-129.250.3.2544： 00000100 129.250.4.0 129.250.4.1-129.250.4.2545： 00000101 129.250.5.0 129.250.5.1-129.250.5.2546： 00000110 129.250.6.0 129.250.6.1-129.250.6.254

26、7： 00000111 129.250.7.0 129.250.7.1-129.250.7.2548： 00001000 129.250.8.0 129.250.8.1-129.250.8.2549： 00001001 129.250.9.0 129.250.9.1-129.250.9.25410： 00001010 129.250.10.0 129.250.10.1-129.250.10.25411： 00001011 129.250.11.0 129.250.11.1-129.250.11.25412： 00001100 129.250.12.0 129.250.12.1-129.250.

27、12.25413： 00001101 129.250.13.0 129.250.13.1-129.250.13.25414： 00001110 129.250.14.0 129.250.14.1-129.250.14.25415： 00001111 129.250.15.0 129.250.15.1-129.250.15.25416： 00010000 129.250.16.0 129.250.16.1-129.250.16.254（2）根据需要16个子网，可确定子网掩码为255.255.240.0（4位子网号），16个子网地址分别为：129.250.0.0，129.250.16.0，129.

28、250.32.0，129.250.48.0，129.250.224.0，129.250.240.0；每个子网能提供的主机数目均为212-2。3、 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3104010200370 4、 5、答案可有多种，提供一种作为参考：LAN1: 192.77.33.0/26LAN2: 192.77.33.64/28LAN3: 192.77.33.80/27LAN4: 192.77.33.112/28LAN5: 192.77.33.128/29

29、LAN6: 192.77.33.136/27LAN7: 192.77.33.168/27LAN8: 192.77.33.200/27WAN1:192.77.33.232/30WAN2:192.77.33.236/30WAN3:192.77.33.240/30（备注，有关第5题作业的，也可以是如下一种分析思路：）6、答：最短通路树：目的站下一站BBCCDCEGFGGGHGIIJIKI结点A的最短路由表如下：7、设某网络在某一时刻的结构如下图所示，已知节点C到相邻节点B、D、E的时延分别为2，5，3，节点C收到从相邻节点B、D、E的时延向量表分别如下表所示，试用基于距离向量（即时延）的分布式路由算

30、法为节点C计算到各节点的路由表（目的地、下一站、时延）（要求给出解题过程）。ABDEC源节点目的地时延DA2B3C2D0E1源节点目的地时延EA5B4C2D2E0源节点目的地时延BA3B0C2D1E5解答：到目的节点A：通过B到A2+3=5； 到目的节点B： 直连到B=2；通过D到A5+2=7； 通过D到B5+3=8；通过E到A3+5=8； 通过E到B3+4=7；到目的节点D：通过B到D2+1=3； 到目的节点E： 通过B到E2+5=7；直连到D=5 通过D到E5+1=6;通过E到D3+2=5； 直连到E =3；故节点C的路由表如下：源节点目的地下一站时延CAB5BB2CC0DB3EE3 第5

31、章 运输层1、答：从IP层来说，通信的两端是两个主机，为了能够使两个主机通信，就使用IP地址，一个IP地址是用来标识网络中的一个通信实体，比如一台主机，或者是路由器的某一个接口。通过IP地址只能实现两个主机之间的通信，但是还不够清楚，这是因为，真正通信的实体是在主机中的进程，是这个主机中的一个进程和另一个主机中的一个进程在交换数据，严格地讲，是两个主机应用进程互相通信，整个过程如下图所示：           为了能够进一步区分到底是主机中的哪个进程之间的通信，所以就引入端口（port）的概念，

32、端口的意义可以用下图表示：                    从上面叙述中可以看出IP，端口，进程，主机地址它们之间的关系，网络层是为主机之间提供逻辑通信，通过IP地址区分不同的主机；而运输层是为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，通过端口号区分不同的应用进程。网络层是运输层的基础，是为运输层提供服务的，所以在通信过程中要结合IP地址和端口号进行端到端的通信。2、答如下：1）第一个报文段携带了多少字节的数据：30个

33、字节的数据。2）主机B收到第一个报文段发回的确认中的确认号应当是多少：确认号是1003）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发送的第二个报文中的数据有多少个字节：80个字节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，试问这个确认号应是多少：703、工作示意图如下： 4、解答如下： 这主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了主机B，因而产生错误。假设主机A发出连接请求，但因连接请求报文丢失而未收到确认。主机A于是再重传一次。后来收到了确认，建立了连接。数据传输完毕后，就释放了连接。主机A共发送了两个连

34、接请求报文段，其中的第二个到达了主机B。这种情况下假设：主机A发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某些网络结点滞留的时间太长，以致延误到在这次的连接释放以后才传送到主机B。本来这是一个已经失效的报文段。但主机B收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是主机A又发出一个新的连接请求。于是就向主机A发出确认报文段，同意建立连接。主机A由于并没有要求建立连接，因此不会理睬主机B的确认，也不会向主机A发送数据。但主机B却以为运输连接就这样建立了，并一直等主机A发来数据。主机B的许多资源就这样白白浪费了。采用三次握手的方法可以防止上述现象的发生。在这种情况下，主机A不会向主机B的确认发出确认。主机

35、B收不到确认，连接就建立不起来。我们知道，3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已准备好），也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机A和B之间的通信，假定B给A发送一个连接请求分组，A收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，A认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，B在A的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道A是否已准备好，不知道A建议什么样的序列号，B甚至怀疑A是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，B认为连接还未建立

36、成功，将忽略A发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而A在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。5、流量控制在网络工作中有何意义？流量控制与路由选择有何关系？有何异同处？流量控制与拥塞控制有何异同？回答： 答：流量控制是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收，即使收发双方的速率得以匹配，避免造成数据丢失。有三种流量的控制方式：缓存、拥塞避免、窗口机制。流量控制是以滑动窗口的原理来避免从高带宽向低带宽进行数据传输所带来的网络拥塞；流量控制限制了进入网络中的信息总量，可以在一定程度上起到减缓网络拥塞的作用。流量控制可以使网络中的传输效率达到较高，维护网络的通信，使网络的吞吐量维持在较大值。流量控制与路由选择的异