计算机网络自顶向下方法第七版课后习题答案第一章（陈鸣 译 机械工业出版社）

计算机网络自顶向下方法第七版课后习题答案第一章

复习题

1.1节

• R1：
  没有区别。 在全文中，“主机”和“终端系统”一词可互换使用。 终端系统包括PC，工作站，Web服务器，邮件服务器，PDA，连接Internet的游戏机等。
• R2：
  来自维基百科：外交协议通常被描述为一系列国际礼节规则。 这些行之有效的历史悠久的规则使各国和人民更容易共同生活和合作。 协议的一部分一直是对所有人的等级地位的认可。 协议规则基于文明原则。
• R3：
  标准对于协议很重要，因为人们可以创建可互操作的网络系统和产品。

1.2节

• R4：
  1.通过电话线拨号调制解调器：家庭；
  2.通过电话线的DSL：家庭或小型办公室；
  3.到HFC的电缆：家庭；
  4.100 Mbps交换以太网：企业；
  5.Wifi（802.11）：家庭和企业：
  6.3G和4G：广域无线。
• R5：
  HFC带宽在用户之间共享。 在下游通道上，所有数据包均来自单一来源，即前端。 因此，在下游通道中没有冲突。
• R6:
  在大多数城市中，当前的可能性包括：拨号； DSL; 电缆调制解调器; 光纤到户。
• R7:
  以太网LAN的传输速率为10 Mbps，100 Mbps，1 Gbps和10 Gbps。
• R8:
  如今，以太网最普遍地通过双绞铜线运行。 它还可以在光纤链路上运行。
• R9:
  拨号调制解调器：最高56 Kbps，专用带宽。
  ADSL：下行速度高达24 Mbps，上行速度高达2.5 Mbps，专用带宽；
  HFC速率高达42.8 Mbps，上行速率高达30.7 Mbps，共享带宽；
  FTTH：2-10Mbps上传； 10-20 Mbps下载； 带宽不共享。
• R10:
  当今有两种流行的无线Internet访问技术：
  a）Wifi（802.11）在无线LAN中，无线用户在几十米的半径内向基站（即无线接入点）发送/接收数据包。 基站通常连接到有线互联网，因此用于将无线用户连接到有线网络。
  b）3G和4G广域无线接入网。 在这些系统中，数据包通过用于蜂窝电话的相同无线基础设施进行传输，基站由电信提供商管理。 这为基站半径几十公里内的用户提供了无线访问。

1.3节

• R11:
  在时间t0，发送主机开始发送。 在时间t1 = L / R1时，发送主机完成传输，并在路由器上接收到整个数据包（无传播延迟）。 由于路由器在时间t1拥有整个数据包，因此它可以在时间t1开始将数据包发送到接收主机。 在时间t2 = t1 + L / R2时，路由器完成传输，并且整个数据包在接收主机处接收（再次，没有传播延迟）。 因此，端到端延迟为L / R1 + L / R2。
• R12:
  电路交换网络可以在通话期间保证一定量的端到端带宽。 当今大多数分组交换网络（包括Internet）无法对带宽进行任何端到端保证。
  FDM需要复杂的模拟硬件才能将信号移入适当的频带。
• R13:
  a）可以支持2个用户，因为每个用户需要一半的链路带宽。
  b）由于每个用户在传输时需要1Mbps，因此，如果两个或更少的用户同时传输，则最大需要2Mbps。 由于共享链接的可用带宽为2Mbps，因此在链接之前不会有排队延迟。 而如果三个用户同时传输，则所需带宽将为3Mbps，这比共享链接的可用带宽还大。 在这种情况下，链接之前会有排队延迟。
  c）给定用户正在传输的概率= 0.2
  d）所有三个用户同时发送的概率=（）3 33 1 3 3 − − pp =（0.2）3 = 0.008。 由于队列在所有用户都在传输时都在增长，因此队列增长的时间比例（等于所有三个用户同时在传输的概率）为0.008。
• R14:
  如果两个ISP不相互对等，则当它们彼此发送流量时，它们必须通过提供商ISP（中间商）发送流量，而他们必须为携带流量而向其付费。 通过直接相互对等，两个ISP可以减少向其提供商ISP的付款。 Internet交换点（IXP）（通常在具有自己的交换机的独立建筑物中）是多个ISP可以连接和/或对等连接的汇合点。 ISP通过向连接到IXP的每个ISP收取相对较小的费用来赚钱，这可能取决于发送给IXP或从IXP接收的流量。
• R15:
  Google的专用网络将其所有大小数据中心连接在一起。 Google数据中心之间的流量通过其专用网络而不是公共Internet传递。 这些数据中心中的许多位于或靠近较低层的ISP。 因此，当Google向用户交付内容时，它通常可以绕过更高级别的ISP。
  是什么促使内容提供商创建这些网络？ 首先，由于内容提供者只需使用很少的中间ISP，因此可以更好地控制用户体验。 其次，它可以通过向提供商网络发送更少的流量来节省资金。 第三，如果ISP决定向高利润的内容提供商收取更多的钱（在没有净中性的国家），则内容提供商可以避免这些额外的付款。

1.4节

• R16:
  延迟成分是处理延迟，传输延迟，传播延迟和排队延迟。 除了排队延迟（可变）之外，所有这些延迟都是固定的。
• R17:
  此处是原答案
  a) 1000 km, 1 Mbps, 100 bytes
  b) 100 km, 1 Mbps, 100 bytes
• R18:
  10msec;
  d/s;
  无关；
• R19:
  a) 500 kbps
  b) 64 seconds
  c) 100kbps; 320 seconds
• R20:
  端系统A将大文件分成多个块。 它将首部信息添加到每个块，从而从文件生成多个数据包。 每个数据包中的首部信息都包含目的地（终端系统B）的IP地址。
  交换机使用数据包中的目标IP地址来确定输出链路。 根据数据包的目标地址，询问走哪条路类似于数据包询问应转发到哪个输出链路。
• R21:
  此处是原答案
  最大发射速率为500包/秒，最大传输速率为350包/秒。 相应的流量强度为500/350 = 1.43>1。每次实验最终都会造成损失； 但是，由于发射过程的随机性，第一次发生损失的时间会与一次实验的发生时间有所不同。

1.5节

• R22:
  五个常规任务是差错检测，流量控制，分段和重组，多路复用和连接设置。
  这些任务可以在不同的层重复。 例如，通常在不止一层上提供差错检测。
• R23:
  Internet协议栈中的五个层从上到下分别是应用层，传输层，网络层，链路层和物理层。
• R24:
  应用层报文：应用要发送并传递到传输层的数据；
  传输层报文段：由传输层生成，并用传输层头封装应用层消息；
  网络层数据报：将传输层段与网络层报头封装在一起；
  链路层帧：用链路层头封装网络层数据报。
• R25:
  路由器处理网络层，链路层和物理层（第1层到第3层）。（ 这是一个谎言，因为现代路由器有时充当防火墙或缓存组件，并且还处理传输层。）
  链路层交换机处理链路和物理层（第1层到第2层）。
  主机处理所有五个层。

1.6节

• R26:
  a）病毒需要某种形式的人类互动才能传播。 经典示例：电子邮件病毒。
  b）蠕虫无需用户复制。 感染主机中的蠕虫会扫描IP地址和端口号，以寻找容易感染的进程。
• R27:
  创建僵尸网络需要攻击者发现某些应用程序或系统中的漏洞（例如，利用应用程序中可能存在的缓冲区溢出漏洞）。 找到漏洞后，攻击者需要扫描容易受到攻击的主机。目标基本上是通过利用特定漏洞来破坏一系列系统。僵尸网络中的系统可以自动扫描其环境并通过利用此漏洞进行传播。这种僵尸网络的一个重要属性是，僵尸网络的发起者可以远程控制并向僵尸网络中的所有节点发出命令。 因此，攻击者有可能向以单个节点为目标的所有节点发出命令（例如，僵尸网络中的所有节点可能被攻击者命令向目标发送TCP SYN消息，这可能导致 在目标的TCP SYN泛洪攻击中）。
• R28:
  Trudy可以假装是Bob到Alice（反之亦然），并且部分或完全修改了从Bob到Alice发送的消息。 例如，她可以轻松地将短语“爱丽丝，我欠您$ 1000”更改为“爱丽丝，我欠您$ 10,000”。 此外，即使从Bob到Alice的数据包已加密，Trudy甚至可以丢弃Bob所发送到Alice的数据包（反之亦然）。

习题

• P1:
  这个问题没有一个正确的答案。 许多协议都可以解决问题。 以下是一个简单的答案：
  从ATM机到服务器的消息
  
  从服务器到ATM机的消息（显示）
  
  正确操作：
  
  在没有足够钱的情况下：
  
• P2:
  在时间N *（L / R），第一个数据包已到达目的地，第二个数据包存储在最后一个路由器中，第三个数据包存储在倒数第二个路由器中，等等。在时间N （L / R / R）+ L / R，第二个数据包到达目的地，第三个数据包存储在最后一个路由器中，依此类推。继续此逻辑，我们看到在时间N * （ L / R）+（P-1） * （L / R）=（N + P-1）（L / R）所有数据包都已到达目的地。
• P3:
  a）电路交换网络将非常适合该应用程序，因为该应用程序涉及长会话且具有可预测的平滑带宽要求。 由于传输速率是已知的并且不是突发性的，因此可以为每个应用程序会话保留带宽，而不会造成大量浪费。 另外，建立和拆除连接的开销成本在典型应用程序会话的漫长期间内分摊。

b）在最坏的情况下，所有应用程序同时通过一个或多个网络链路进行传输。 但是，由于每个链路都具有足够的带宽来处理所有应用程序数据速率的总和，所以不会发生拥塞（很少排队）。 考虑到这种慷慨的链路容量，网络不需要拥塞控制机制。

• P4:
  
  a）在左上方的开关和右上方的开关之间，我们可以有4个连接。 类似地，我们可以在其他3对相邻开关中的每对之间具有四个连接。 因此，该网络最多可支持16个连接。

b）我们可以在右上角通过交换机进行4个连接，在左下角通过交换机进行另外4个连接，总共有8个连接。

c）可以。 对于A和C之间的连接，我们通过B路由两个连接，并且通过D路由两个连接。对于B和D之间的连接，我们通过A路由两个连接，并且通过C路由两个连接。这样，最多有4个连接 通过任何链接。

• P5:
  收费站相距75公里，汽车以100公里/小时的速度传播。 收费站为汽车提供服务，费用为每12秒一辆汽车。
  a）有十辆车。 第一个收费站需要120秒或2分钟的时间来维修这10辆车。 这些汽车中的每辆汽车在到达第二个收费站之前，都有45分钟的传播延迟（行驶75公里）。 因此，所有车厢在47分钟后的第二个收费站之前排好队。 整个过程在第二和第三收费站之间重复进行。 第三个收费站也需要2分钟才能为10辆车服务。 因此，总延迟为96分钟。
  b）收费站之间的延迟是8 * 12秒加45分钟，即46分钟和36秒。 总延迟是此数量的两倍加上8 * 12秒，即94分48秒。
• P6:
  a) s mdprop /= seconds.
  b) R Ldtrans /= seconds.
  c) m/s + L/R
  d) 离开主机A。
  e) 尚未到达主机B。
  f) 到达主机B。
  g) 536KM
• P7:
  
• P8:
  
• P9:
  
• P10:
  dend-end = L/R1 + L/R2 + L/R3 + d1/s1 + d2/s2 + d3/s3+ dproc+ dproc
  要回答第二个问题，我们只需将值插入方程式即可得到6 + 6 + 6 + 20 + 16 + 4 + 3 + 3 = 64毫秒。
• P11:
  因为比特是立即发送的，所以分组交换不会引入任何延迟； 特别地，它不引入传输延迟。 因此，dend-end = L / R + d1 / s1 + d2 / s2 + d3 / s3
  对于问题P10中的值，我们得到6 + 20 + 16 + 4 = 46毫秒。
• P12:
  到达的数据包必须首先等待链路传输4.5 * 1,500字节= 6,750字节或54,000位。 由于这些位以2 Mbps的速率传输，因此排队延迟为27毫秒。 通常，排队延迟为（nL +（L-x））/ R。
• P13:
  a)对于第一个发送的数据包，排队延迟为0；对于第二个发送的数据包，排队延迟为L / R；通常，对于第n个发送的数据包，排队延迟为（n-1）L / R。 因此，N个数据包的平均延迟为：
  (L/R + 2L/R + … + (N-1)L/R)/N
  = L/(RN) * (1 + 2 + … + (N-1))
  = L/(RN) * N(N-1)/2
  = LN(N-1)/(2RN)
  = (N-1)L/(2R)
  请注意，这里我们使用了众所周知的事实：
  1 + 2 + … + N = N(N+1)/2
  b)传输N个数据包需要LN / R秒。 因此，当每批N个数据包到达时，缓冲区为空。 因此，包在所有批次中的平均延迟是第一个批次内的平均延迟，即（N-1）L / 2R。
• P14:
  
• P15:
  
• P16:
  
• P17:
  
  
• P18:
  略
• P19:
  略
• P20:
  Throughput = min{Rs, Rc, R/M}
• P21:
  
• P22:
  成功接收数据包的概率为：ps =（1-p）N。
  客户端成功接收到数据包之前需要执行的传输次数是成功概率为ps的几何随机变量。 因此，所需的平均传输次数为：1 / ps。 然后，所需的平均重传次数为：1 / ps -1。
• P23:
  我们将第一个数据包称为A，将第二个数据包称为B。
  a）如果瓶颈链路是第一个链路，则数据包B在第一个链路上排队等待数据包A的传输。因此，目的地的数据包到达时间仅为L / Rs。
  b）如果第二个链路是瓶颈链路，并且两个数据包都被发送回来，那么在第二个链路完成第一个数据包的传输之前，第二个数据包必须到达第二个链路的输入队列。那是，L / Rs + L / Rs + dprop 上述不等式的左侧表示第二个数据包到达第二个链接的输入队列所需的时间（第二个链接尚未开始传送第二封包）。右侧表示第一个数据包完成将其传输到第二个链路所需的时间。如果我们在T秒后发送第二个数据包，我们将确保在第二个链路上第二个数据包没有排队延迟：
  L / Rs + L / Rs + dprop + T> = L / Rs + dprop + L / Rc

因此，T的最小值为L / Rc-L / Rs。

• P24:
  40 TB = 40 * 1012 * 8位。 因此，如果使用专用链接，将需要40 * 1012 * 8 /（100 * 106）= 3200000秒= 37天。 但是，借助FedEx隔夜交付，您可以保证数据在一天之内到达，费用应低于100美元。
• P25:
  a) 160,000 bits
  b) 160,000 bits
  c）链路的带宽延迟乘积是链路中可以存在的最大位数。
  d）比特的宽度=链路的长度/带宽延迟乘积，因此1比特的长度为125米，比足球场更长
  e) s/R
• P26:
  s/R=20000km, then R=s/20000km= 2.5108/(2107)= 12.5 bps
• P27:
  a) 80,000,000 bits
  b）800,000位，这是因为在任何给定时间链路中将存在的最大位数= min（带宽延迟乘积，数据包大小）= 800,000位。
  c）.25米
• P28:
  a) ttrans + tprop = 400 msec + 80 msec = 480 msec.
  b) 20 * (ttrans + 2 tprop) = 20*(20 msec + 80 msec) = 2 sec.
  c）分解文件需要更长的时间来传输，因为每个数据包及其相应的确认包都会添加自己的传播延迟。
• P29:
  地球静止卫星距离地球表面36,000公里。
  a) 150 msec
  b) 1,500,000 bits
  c) 600,000,000 bits
• P30:
  假设乘客及其行李对应于到达协议栈顶部的数据单元。 乘客办理登机手续时，将检查其行李，并在行李和机票上贴上标签。 如果图1.20允许行李层在发送方实施服务或将旅客和行李分开，然后在目的地将其重新组合（希望如此），则这是在行李层中添加的附加信息。 然后，当旅客通过安全检查时，通常会在其机票上添加额外的邮票，以表明该旅客已通过安全检查。 该信息用于确保（例如，通过稍后检查安全性信息）人员的安全转移。
• P31:
  
• P32:
  是的，小程序中的延迟与问题31中的延迟相对应。传播延迟会同样影响包交换和消息交换的总体端到端延迟。
• P33:
  
• P34:
  电路交换电话网络和Internet在“网关”处连接在一起。 当Skype用户（连接到Internet）呼叫普通电话时，将在网关和电话用户之间通过电路交换网络建立电路。 Skype用户的语音以数据包的形式通过Internet发送到网关。 在网关处，语音信号被重建，然后通过电路发送。 在另一个方向上，语音信号通过电路交换网络发送到网关。 网关将语音信号打包，然后将语音数据包发送给Skype用户。