计算机网络技术及应用微课版沈鑫剡课后答案

第1章习题答案1.1局域网、PC、TCP/IP和Web技术是导致互联网诞生并得到广泛应用的原因。1.2以太网传输速率10Mbps→100Mbps→1Gbps(1000Mbps)→10Gbps→40Gbps和100Gbps。接入网络传输速率PSTN33.6Kbps/56Kbps→ADSL64kbps/2Mbps→以太网10Mbps或100Mbps→EPON50Mbps或100Mbps。主干网传输速率DDN2Mbps到几十兆比特每秒→ATM155Mbps到622Mbps→SDH从2.5Gbps到40Gbps。1.3移动终端、无线通信网络和移动互联网应用是移动互联网诞生并得到广泛应用的原因。1.4便携式终端、无线接入网络以及随时随地可以上网与定位等功能的结合而开辟出的宽阔应用领域。1.5由互联网实现连接前端设备的接入网络与数据分析处理中心之间的通信过程。1.6一是大量由传感器和执行器组成的前端设备。二是处理和存储前端设备产生的海量数据的处理平台。三是前两者结合导致的广阔应用场景。1.7每一个企业建设、维护、管理和运营独立的数据中心的方案具有以下缺点：一是数据中心的建设成本非常高。二是数据中心的维护、管理和运营成本非常高。三是数据中心无法满足用户对资源的弹性需求。1.8一是云平台和客户之间通过互联网连接，用户通过互联网申请云平台的服务。二是云平台的资源可以分布在不同的物理位置，通过互联网连接。1.9一是互联网应用导致海量和种类繁多的数据。二是物联网通过传感器感知物理世界，大量的、不同类型的传感器感知的数据不仅数量巨大，而且类型繁多。三是存储、处理数量巨大、类型繁多的大数据需要云计算，云计算强大的资源为大数据提供良好的存储、处理平台。1.11传输速率为10Mbps发送时延=（1500×8）/（10×106）=0.0012s。传输速率为1Gbps发送时延=（1500×8）/（109）=0.000012s。传播时延=2.5/200000=0.0000125s。传输速率为10Mbps所需要的时间=0.0012125s。传输速率为1Gbps所需要的时间=0.0000245s。1.13家庭网是一种将家庭内终端连接在一起并接入互联网的网络。互联网是一种由多种不同类型的传输网络互连而成的网际网。都不是单一的传输网络。第2章习题答案2.1分层是解决复杂问题的基本方法，网络是一个复杂的习题，分层可以简化网络系统的实现过程。2.2接口的功能是实现相邻两层之间的信息交换过程，这些信息是相邻两层之间完成服务请求和服务响应过程所需的。2.3一是开放的网络接口层允许不同类型的传输网络接入互联网。二是定义的各层协议保证了网络各层的实体的实现过程，尤其是TCP/IP协议，实现了不同类型网络的互联。三是使得各层设备标准化。四是使得各种类型的传输网络能够独立发展。2.4一是每一层只定义了功能，没有系统制订用于定义对等层之间交换的信息的格式的协议。二是OSI体系结构太复杂，有些功能（如差错控制）在多层中反复定义，影响OSI体系结构的运行效率。三是OSI体系结构不容易实现。四是OSI体系结构忽略了多种不同类型的传输网络并存的事实。2.5一是较好地定义了服务、接口、协议等相关概念。二是分层结构和每一层的功能为理解网络提供了思路。2.6OSI体系结构具有的优点为理解网络提供了很好的思路，有助于讲清各层的功能。2.8假如A和B是不同的网际层协议，X是传输网络，则A和B相对于不同的高级语言，X相对于计算机系统，AoverX和BoverX相对于针对高级语言A和B的编译系统。A和B之间的转换是十分困难的。第3章习题答案3.2一是点对点连接方式。二是存在双向信道。3.3数字通信的音质好，原因是数字信号还原比较容易，模拟信号多级放大会引入失真。3.4将数据调制成模拟信号后进行传输的传输速率较高，正交频分复用可以有效利用信道带宽，高级调制技术可以将数据传输速率接近稥农定律。3.5波特率是每秒传输的码元数，码元也称为符号。数据传输速率是每秒传输的二进制数位数。每一个码元可以表示N位二进制数。2×BW，根据最大波特率无法计算出最大数据传输速率，因为缺少每一码元表示的二进制数位数。3.6最大传输速率=BW×㏒2（1+S/N）=3×㏒21001=4×9.9672=29.9016kbps。48/3=16，㏒2（1+S/N）=16，S/N=65535。3.7适合传输数字信号的信道，采用编码。适合传输模拟信号的信道，采用调制。3.8振幅键控调制技术、移频键控调制技术、移相键控调制技术和同时改变两种特性的正交调制技术。3.9同轴电缆、双绞线缆和光纤。双绞线缆最便宜，但频率特性较差。同轴电缆的频率特性好于双绞线，但价格贵且柔软性较差。光纤的数据传输速率和传输距离都比较好，但光纤接口的价格比较贵。3.10一是价格低。二是柔软性好，便于布线。三是性价比高。双绞线和光纤是互补性非常好的两种传输媒体，它们的组合可以满足各种距离、各种速率的布线要求。3.115类UTP支持100Mbps传输速率。6类UTP支持1Gbps传输速率。3.12（2×108）/（0.9×10-6）=2.22×1014Hz。（2×108）/（1.1×10-6）=1.82×1014Hz。2.22×1014－1.82×1014=4×1013Hz3.13单模适合高速、远距离应用场景，多模相对于单模，传输距离和传输速率相对较低。3.14提高物理线路的利用率。3.15模拟信号通常是带通信号，可以调制到不同的频段，因此，适用于频分复用。3.16基带信号占用信道全部带宽，不适合频分复用，但可以用于时分复用。3.17由于波长与频率一一对应，因此，波分复用其实就是频分复用。但波分复用具有以下特点：一是每一路信号只需要单一波长（单一频率）的光信号，而不是一组波长连续的光信号。二是光信号的强度也只是有光、无光这两种。3.18一是CDMA抗干扰能力强，适合无线通信环境。二是CDMA的容量比较大，能够满足无线通信环境下许多个终端同时与基站通信的需求。3.19电路交换独占资源。分组交换共享资源。数据网络终端之间通信具有间歇性、突发性等特性。因此适合分组交换。持续恒速的数据通信过程一般都适合电路交换。3.20不能保证送达目的端，送达目的端的分组不能保证按序送达，源端至目的端的传输过程不能保证质量，如传输速率，传输时延以及时延抖动等。3.21电路交换机建立连接时建立两个端口之间的连接，独占端口连接的链路的带宽，数据自动完成输入端口至输出端口的传输过程。分组交换机通过转发表建立通往目的端的路径，通过分组携带的目的端信息确定输出端口并完成输入端口至输出端口的转发过程，与其他终端之间传输的分组共享端口连接的链路的带宽。3.22一是分组交换机没有建立输入端口至输出端口的固定连接，而是需要根据分组携带的目的端信息确定输出端口。二是分组交换机各个端口连接的链路带宽是不同的。三是存在多个不同端口输入的分组需要通过同一端口输出的情况。3.23分组交换传输的不仅仅是数据本身，至少是数据+目的端信息，通常情况下，还需要检错码，这种包含数据、目的端信息和检错码的消息格式，就是分组。3.24检测出分组除检错码以外的其他字段在传输过程中发生的错误。3.25重复使用序号的前提有三个，一是针对每一个序号x，发送端必须保证：序号为x，发送端已经发送但没有被接收端确认的数据帧的数目小于等于1。二是发送端对确认应答帧中的确认序号不会产生歧义。三是接收端不会将序号重复的不同数据帧作为重复接收的数据帧。3.26检错、确认和传输出错时的重新传输。第4章习题答案4.3以太网一是传输媒体适合布线。二是以太网的高传输速率。三是以太网的通信距离可以涵盖校园，甚至一个城市。四是以太网的VLAN和三层交换技术极大地拓展了以太网应用领域。无线局域网一是无线特性。二是高传输速率。三是越来越强的安全性。四是瘦AP+AC结构带来的便利性。五是可以与其他局域网，如以太网实现互连。10100011014.5帧对界是从一串二进制位流中正确提取每一帧的过程，即确定每一帧的开始比特的过程。以太网主要靠以下三种机制，一是帧之间存在间歇。二是采用曼彻斯特编码。三是存在帧先导码和帧开始分界符。4.6当负载轻时，重复发生冲突的概率小，在较小的整数集合中选择随机数，延迟时间较短。当负载重时，随着重复发生冲突，在较大的整数集合中选择随机数，降低选择相同延迟时间概率。4.7一个冲突域中终端发送的信号不能传播到另一个冲突域中。网桥成为分组交换设备，这里的分组就是MAC帧。4.8网桥采用存储转发方式，通过转发表建立通往目的端的路径，通过分组携带的目的端地址确定输出端口并完成输入端口至输出端口的转发过程，与其他终端之间传输的MAC帧共享端口连接的链路的带宽。4.9以广播地址为目的地址的MAC帧遍历交换式以太网中的所有结点和链路。广播一是浪费网络链路带宽和网桥、终端的处理能力。二是引发安全问题。4.10传输操作S1转发表S2转发表S2转发表S4转发表MAC地址转发端口MAC地址转发端口MAC地址转发端口MAC地址转发端口终端A→终端BMACA1MACA1MACA1MACA1终端E→终端FMACE3MACE3MACE3MACE2终端C→终端AMACC3MACC24.11一是缩小广播域。二是通过将具有不同工作特性和安全等级的终端划分到不同的广播域，避免因为广播引发安全问题。802.1q的作用是标记通过主干端口输入输出的MAC帧。不一定，比如端口连接的终端由多个虚拟机，不同虚拟机属于不同的VLAN。4.12交换机S1VLAN与端口之间的映射VLAN接入端口主干端口VLAN213VLAN323交换机S2VLAN与端口之间的映射VLAN接入端口主干端口VLAN241VLAN31、2VLAN432交换机S3VLAN与端口之间的映射VLAN接入端口主干端口VLAN313VLAN4234.13由国家无线电管理委员会根据国家战略和发展需求分配电磁波频段。为了促进无线电通信设备的发展和普及。对开放频段的信号能量有着严格的控制。目的是尽量减少不同通信设备之间的相互干扰。4.14AP是一种链路层互连设备，主要用于实现无线局域网和以太网之间的连接。无线局域网通过AP实现和DS之间的互连。4.16无线局域网实现无线链路发送端与接收端之间的确认应答。因此，需要给出无线链路发送端和接收端的地址。MAC帧的源终端和目的终端与MAC帧传输过程中经过的某一段无线链路的发送端和接收端不一定相同，因此，可能需要同时给出MAC帧的源终端和目的终端地址与MAC帧传输过程中经过的某一段无线链路的发送端和接收端地址，共计4个地址。4.17获取无线信道、物理层标准、AP的MAC地址、BSS的服务集标识符和数据传输速率等。4.18由于频段的开放性和空间的开放性，位于某个终端信号传播范围内的任何终端可以嗅探该终端发送的信号。鉴别的目的是确认终端的身份并约定与该终端通信时用于加密数据的密钥。AP只转发与AP成功建立关联的终端发送的MAC帧和接收端是与AP成功建立关联的终端的MAC帧。没有与AP成功建立关联的终端，无法发送和接收MAC帧。4.19AC用于为瘦AP实施统一配置，即只需在AC完成无线局域网配置，所有AP自动从AC获取配置。AC+瘦AP大大减少了配置AP的任务，真正做到AP的即插即用。第5章习题答案5.1IP传输路径是由路由器互连的多个不同类型的传输网络组成的。因此，IP实现的是数据跨多个不同类型的传输网络的传输过程。IP分组是一种和具体传输网络无关的、统一的数据封装格式，IP地址是一种和具体传输网络无关的、统一的地址格式。由路由器实现不同类型的传输网络的互连，路由器通过路由表建立通往不同传输网络的传输路径，路由器实现逐跳转发机制。5.2中继器是物理层设备，处理的对象是信号，用于实现信号的再生。网桥是链路层设备，处理的对象是链路层帧，用于实现链路层帧的转发过程。路由器是网际层（也称网络层）设备，处理的对象是IP分组，用于实现IP分组的转发过程。5.3建立终端与接入控制设备之间的传输路径、接入控制设备完成身份鉴别过程、动态配置终端的网络信息、动态创建终端对应的路由项。5.4终端通往其他网络的传输路径所经过的第一跳路由器。终端将目的地是其他网络的IP分组发送给默认网关，由默认网关开始IP分组的逐跳转发过程。以此完成IP分组终端至目的地的传输过程。5.6表示网络号的位数是24位，主机号的位数是8位。由于主机号的位数是3位，因此，有效主机地址只有6个。5.723。第2字节的高4位是0010。5.8路由器R2接收到路由器R1发送的包含路由项</24,0>、</30,0>和</30,0>的路由消息，生成路由项</24,1,>和</30,1,>。路由器R2接收到路由器R3发送的包含路由项</24,0>、</30,0>和</30,0>的路由消息，生成路由项</24,1,>。5.9直连路由项是完成路由器接口IP地址和子网掩码配置且开启该路由器接口后路由器自动生成的路由项，该路由项用于指明通往与路由器直接连接的网络的传输路径。静态路由项是人工配置的用于指明通往未与路由器直接连接的网络的传输路径。动态路由项是路由协议生成的用于指明通往未与路由器直接连接的网络的传输路径。5.10隧道是公共网络用于传输以私有IP地址为源和目的IP地址的IP分组的传输通道，且公共网络对于通过该传输通道传输的以私有IP地址为源和目的IP地址的IP分组是透明的。作用是经过公共网络传输以私有IP地址为源和目的IP地址的IP分组。5.12①::F53:6382:AB00:67DB:BB27:7332②::4D:ABCD③::AF36:7328:0:87AA:398④2819:AF::35:CB2:B2715.13①0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000②0000:00AA:0000:0000:0000:0000:0000:0000③0000:1234:0000:0000:0000:0000:0000:0003④0123:0000:0000:0000:0000:0000:0001:00025.14UDP在IP分组的基础上增加上用于标识发送和接收进程的源端口号和目的端口号以及用于对净荷进行校验的检验和字段。一是实现进程间通信过程。二是对传输的用户数据进行校验。5.15对于多媒体数据，传输时延抖动的影响比传输可靠性的影响大。5.16一是每一种传输网络都有适合自己的差错控制机制，能够保证IP分组经过对应传输网络的可靠传输。二是进程才是数据的发送端和接收端，拥塞控制必须由发送进程实施，差错控制也需要在发送进程和接收进程间进行。5.17TCP实现拥塞控制的前提是报文丢失的主要原因是因为网络发生拥塞。如果端到端传输通路中存在因为可靠性差导致报文大量丢失的传输网络，会影响TCP拥塞控制过程。5.18用于标识某台主机中的进程，用IP地址+端口号唯一标识互联网中的进程，IP地址+端口号称为插口。5.19反映网络拥塞的程度不同。重传定时器溢出表明网络拥塞严重，需要采取相对激烈的降低流量措施。连续接收到3个重复的确认应答表明网络的拥塞程度不是特别严重，可以采取相对缓和的降低流量措施。5.20慢启动有两层含义，一是从最低流量开始，试探性性增长。二是尽快找到不会导致网络拥塞的最大流量。刚建立连接时，由于对端到端传输通路的负荷状况一无所知，慢启动可以从最低流量开始，快速找到不会导致网络拥塞的最大流量。一旦网络拥塞，一是把流量降到最低，以此快速降低网络负荷。二是尽快恢复到不会导致网络拥塞的最大流量。但这个过程不能再次引发发生拥塞。所以，将慢启动阈值减半。5.21将完全合格的域名转换为IP地址，通过域名服务器中配置的资源记录。5.22②②①域域名服务器根域名服务器④⑥com域域名服务器域域名服务器③⑧终端B⑤⑦5.23一是客户端和服务器结构。二是客户端通过广播发现服务器。三是由服务器根据作用域配置完成对客户端的网络信息的分配过程。当客户端和服务器不在同一个传输网络时，即客户端和服务器不在同一个广播域时，需要连接客户端的路由器或三层交换机实施中继功能。第6章习题答案6.1一是使用的信道，二是SSID，三是加密机制，四是加密机制对应的密钥。信道自动选择。SSID可以选择默认值，加密机制有默认加密机制。唯一需要配置的就是加密机制对应的密钥。6.2路由器选择全局标识符（或全局序号），建立全局标识符（或全局序号）与终端私有IP地址之间的关联。用全球IP地址替换IP分组的源IP地址，用全局标识符（或全局序号）替换ICMP报文中的标识符（或序号）。6.5IP隧道用于传输IP分组，L2TP用于传输链路层帧，如PPP帧或以太网MAC帧。LAN2LAN3LAN2LAN3终端AR2R3服务器1源地址目的地址源地址目的地址源地址目的地址净荷源地址目的地址Internet—IP隧道6.8一是交换机S1～S5连接FAP的端口和连接汇聚层交换机的端口作为被VLAN1共享的主干端口，且VLAN1是这些主干端口的默认VLAN。二是交换机S7端口1至端口4，交换机S8端口1至端口3，交换机S9端口1、端口2和端口4作为被VLAN1共享的主干端口，且VLAN1是这些主干端口的默认VLAN。6.9一是DHCP服务器中VLAN2～VLAN7对应的作用域中需要配置域名服务器的IP地址。二是域名服务器中需要配置用于建立Web服务器、E-Mail服务器和FTP服务器的域名与IP地址之间关联的资源记录。6.10网络管理功能主要包括：故障管理、计费管理、配置管理、性能管理和安全管理。6.11实现网络管理工作站和网络结点中管理代理之间的通信过程，具体作用如下，一是实现远程统一配置。二是实现对网络设备的监控。三是实时定位故障。6.12一是用ipconfig命令检查自身网络信息是否正确。二是用ping命令检查是否存在与Web服务器之间的传输通路。三是用nslookup命令检查能否将Web服务器的域名解析成IP地址。四是用netstat命令检查能否成功建立1与Web服务器之间的TCP连接。6.13用netstat命令检查与当前主机建立TCP连接的那些插口，判断是否存在不合理的TCP连接。第7章习题答案7.1一是传统服务器利用率低。二是企业服务需求波动很大。三是完成硬件建设的周期很长且成本很高。四是自建机房的运维成本很高。五是云计算可以快速开通。六是云计算可以弹性适配。七是云计算安全可靠，降本增效。7.2虚拟化实现资源池化，可以动态分配资源。7.7银行信用评估，数据来源包括：一是收入，二是存款。三是债务状况。四是消费习惯。五是资金往来明细。7.8一是大量数据由互联网实现的商务活动提供，如某个人的信用信息。二是大量信息来自互联网的社交媒体。三是大量信息来自由企业和政府公开的信息。四是前端传感器采集的数据通过互联网传输到后台。五是互联网促进大数据的广泛应用。7.10Y13含水量＜20%开启喷水器Y14含水量≥60%关闭喷水器条件是谁监测器监测到的草坪含水量，动作是开启或关闭喷水器。通过这两项条件和动作将草坪含水量控制在20%～60%。第8章习题答案8.1互联网中设备之间必须采用公开的，经过验证是安全的加密算法。标准的目的就是公开且被证明是安全的。8.2P=6，K=3，E=加法，D=减法，则（6+3）-3=6，或者（6-3）+3=6。8.3完整性是保证数据传输过程中不被篡改，或者，一旦篡改，能够发现。采用的是报文摘要算法和对报文摘要进行的加密。保密性是保证数据传输过程中不被窃取，采用的是加密算法。8.4不同应用场景，重要性是不一样的。政府公开网站，可用性和完整性很重要，保密性相对不重要。互联网银行，保密性和完整性非常重要，可用性相对保密性和完整性，重要性较弱一些。8.5报文摘要算法的单向性和抗碰撞性，导致根据现有的计算能力无法在维持报文摘要不变的前提下，修改报文内容。8.6公钥与实体（主体）之间的绑定关系必须得到权威机构的证明。8.7可以有所作为的，一是强化对主机资源的授权访问。二是实施入侵检测。三是通过防火墙规范访问过程。四是强化对软件运行过程和远程访问过程的监控。8.8篡改DHCP服务器，将默认网关地址改为黑客终端的地址。8.9将病毒作为宏代码嵌入在邮件正文中，当某个用户接收并打开邮件时，激活宏代码。宏代码将自己嵌入到某个可执行文件中。当用户执行嵌入宏代码的可执行文件时，激活病毒，病毒判别预置的条件是否满足，在满足预置的条件的情况下，执行破坏操作。8.10服务器端侦听某个端口，当服务器端接收到客户端发送的请求建立与服务器端侦听的端口之间的TCP连接时，向客户端发送连接响应。因此，侦听端口是客户端建立与服务器端之间TCP连接的前提。关闭端口，表示服务器端不再侦听关闭的端口。8.11在路由器R1端口1输入方向和路由器R2端口2输入方向设置以下过滤器规则：协议类型＝*，源IP地址＝any，目的IP地址＝any；丢弃。在路由器R1端口1输入方向设置以下过滤器规则：①协议类型＝TCP，源IP地址＝/32，源端口号＝*，目的IP地址＝/32，目的端口号＝80；正常转发。②协议类型＝TCP，源IP地址＝/32，源端口号＝*，目的IP地址＝/32，目的端口号＝80；正常转发。③协议类型＝*，源IP地址＝any，目的IP地址＝any；丢弃。在路由器R2端口2输入方向设置以下过滤器规则：①协议类型＝TCP，源IP地址＝/32，源端口号＝80，目的IP地址＝/32，目的端口号＝*；正常转发。②协议类型＝TCP，源IP地址＝/32，源端口号＝80，目的IP地址＝/32，目的端口号＝*；正常转发。③协议类型＝*，源IP地址＝any，目的IP地址＝any；丢弃。8.12防火墙是根据规则中的条件分类IP分组，然后对符合规则中条件的IP分组实施规则规定的动作。防火墙规则中的条件一般只涉及传输层协议和IP的首部，不会涉及净荷中的内容。入侵防御系统会检测净荷中的内容是否包含某个攻击特征，并对净荷中包含攻击特征的报文实施反制。防火墙与入侵防御系统是两种不同类型