计算机网络-2020年期末复习提纲-习题集

计算机网络-2020-期末复习提纲-习题集

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Monika 镇楼

第一章：

1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。

（1）电路交换：

• 优点：对连续传送大量数据效率高。
• 缺点：线路利用率低

（2）报文交换：

• 优点：不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
• 缺点：交换时延长

无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。

（3）分组交换：

• 优点：高效、灵活、迅捷、可靠，不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
• 缺点：需要排队，存在时延，携带首部，增加开销

1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。

• 从单个网络APPANET向互联网发展；
  • TCP/IP协议的初步成型
• 建成三级结构的互联网；
  • 分为主干网、地区网和校园网；
• 形成多层次ISP结构的互联网；
  • 出现了互联网服务提供者ISP（Internet Service Provider）。
  • 任何机构和个人只要向某个ISP交纳规定的费用，就可从该ISP获取所需IP地址的使用权，并可通过该ISP接入到互联网。
  • 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同层次的ISP：主干ISP、地区ISP和本地ISP。

1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit）。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？（提示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。）

• 分组交换：

组数：$\frac{x}{p}$

总转发时延：$(k-1)\times \frac{p}{b}$

总发送时延：$\frac{x}{b}$

总传播时延：$kd$

• 电路交换：

发送时延：$\frac{x}{b}$

传播时延：$kd$

电路建立时延：s

综上，当s>$(k-1)\times \frac{p}{b}$时，分组交换时延小

​ 当s<$(k-1)\times \frac{p}{b}$时，电路交换时延小

1-13 客户服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？

• 区别：前者严格区分服务和被服务者，后者无此区别。
• 联系：后者实际上是前者的双向应用。

1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

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。

1-24 论述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

综合OSI 和TCP/IP 的优点。

• 应用层（application layer）
• 运输层（transport layer）
• 网络层（network layer）
• 数据链路层（data link layer）
• 物理层（physical layer）

第二章

2-06 **数据在信道重的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别？ **

码元传输上限遵循奈氏准则，信息传输上限遵循香农公式。

在现实情况，信噪比不可能任意提高。

信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。

比特/s是信息传输速率的单位，码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。

比特/s是信息传输速率的单位码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。

2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）?

C=W * Log2（16）=20000b/s * 4=80000b/s

2-08 假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据（无差错传输），试问这个信道应具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示？这个结果说明什么问题？）

代入公式：

64=3 * Log2(1+S/N)

得S/N=2^(64/3)-1=(640/3)* lg2≈64.2197(db)

说明该线不适合传输该类数据。

2-09 用香农公式计算一下，假定信道带宽为为3100Hz，最大信道传输速率为35Kb/ｓ，那么若想使最大信道传输速率增加６０％，问信噪比Ｓ/Ｎ应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比Ｓ/Ｎ再增大到十倍，问最大信息速率能否再增加２０％？

$N1=\frac{2^{\frac{350\times 1.6}{31}}}{2^{\frac{350}{31}}}=2^{\frac{350\times 0.6}{31}}\approx 109.45$

$N2=\frac{{\log }_2^{(1+\frac{10S}{N})}}{{\log }_2^{(1+\frac{S}{N})}}\approx 18.5$

2-11假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km(在 1 kHz时)，若容许有20dB的衰减，试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？如果要双绞线的工作距离增大到100公里，试 应当使衰减降低到多少？

$d=\frac{20}{0.7}=28.57(km)$

$N=\frac{20}{100}=0.2(db/km)$

2-12 试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2*10e8m/s.

$d1=c/l1-c/l2=23.809(Thz)$

$d2=c/l3-c/l4=17.8571(Thz)$

2-16 共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为

A：（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1） B：（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）

C：（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1） D：（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）

现收到这样的码片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是0还是1？

S•A=$\frac{（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）}{8}=1$， A发送1

S•B=$\frac{（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）}{8}=－1$， B发送0

S•C=$\frac{（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）}{8}=0$， C无发送

S•D=$\frac{（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）}{8}=1$， D发送1

第三章

**3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? **

“电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?

数据链路相较于物理链路多了控制的软件和硬件，以实现通信。

电路接通表示线路两端均开机且通畅，可以传数据，数据链路接通指可以进行相关的纠错等功能，使数据传输可靠。

3-06 PPP协议的主要特点是什么？

为什么PPP不使用帧的编号？

PPP适用于什么情况？

为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？

1. 简单
   封装成帧
   透明性
   多种网络层协议
   多种类型链路
   差错检测
   检测连接状态
   最大传送单元
   网络层地址协商
   数据压缩协商
2. 地址字段A只置为0xFF。地址字段实际上并不起作用。
3. 在数据链路层出现差错的概率不大时。
   帧检验序列FCS字段可保证无差错接受。
4. 在因特网环境下，PPP的信息字段放入的数据是IP数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的。

3-07 要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是 $P（X）=X^4+X+1$ 。试求应添加在数据后面的余数。

数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？

若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？

采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？

设n=3，被除数1101011011000，除数P:1001，由二进制除法得余数为011

设n=3，被除数1101011010000，除数P:1001，由二进制除法得余数为100

设n=3，被除数1101011000000，除数P:1001，由二进制除法得余数为011

只能检测，不能重传，因此依旧不可靠。

3-09 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）？

7E FE 27 7D 7D 65 7D

3-19 以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何？

传统的时分复用TDM是静态时隙分配，均匀高负荷时信道利用率高，低负荷或符合不均匀时资源浪费较大，

CSMA/CD可动态使用空闲新到资源，低负荷时信道利用率高，但控制复杂，高负荷时信道冲突大。

3-27 假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网络？

集线器为物理层设备，模拟了总线这一共享媒介共争用，成为局域网通信容量的瓶颈。交换机则为链路层设备，可实现透明交换局域网，通过路由器与因特网相连。

当本局域网和因特网之间的通信量占主要成份时，形成集中面向路由器的数据流，使用集线器冲突较大，采用交换机能得到改善。

当本局域网内通信量占主要成份时，采用交换机改善对外流量不明显

综上，80%在本地的应用集线器，80%在非本地的应用交换机。

第四章

4-1.网络层向上提供的服务有哪两种？是比较其优缺点。

“面向连接”服务、“无连接”服务

• 面向连接服务

  优点：

  ​ 可靠通信应当由网络来保证。必须有连接的建立。终点地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号。分组转发时，属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发。出故障时，所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作。数据包总是按发送顺序到达终点。差错处理和流量控制可以由网络负责，也可以由用户主机负责

  缺点：

  ​ 路由器复杂，运行方式不如无连接灵活。

• 无连接服务

  优点：

  网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。

  缺点：

  不能保证通讯有效性

4-3.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。
物理层中继系统：转发器(repeater)。
数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。
网络层中继系统：路由器(router)。
网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。
网络层以上的中继系统：网关(gateway)。

4-9.（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

可能是A类网的子网掩码，

​ 前8位表示网络号，后24位表示主机号，使用子网掩码255.255.255.0表示前8位为网络号，中间16位用于子网段的划分，最后8位为主机号。

也可能是B类网的子网掩码，

​ 前16位表示网络号，后16位表示主机号，使用子网掩码255.255.255.0表示前16位为网络号，中间8位用于子网段的划分，最后8位为主机号。

也可能是C类网的子网掩码，即C类网的默认子网掩码。

（2）一网络的现在掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？

化为2进制不难发现末尾只有3个0，除去全0全1不用以外可用$2^3-2=6$台主机。

（3）一A类网络和一B网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1，问这两个子网掩码有何不同？

A类网络子网掩码：11111111 11111111 11111111 00000000

B类网络子网掩码 11111111 11111111 11111111 00000000

均为255.255.255.0

区别在于子网数目不同，a类子网数目为$2^{16}-2=65534$个子网，$2^8-2=254$个子网。

（4）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？

子网掩码：11111111.11111111.11110000.00000000

不难发现末尾有12个0，主机数最大为$2^{1}2-2=4094$个

（5）一A类网络的子网掩码为255.255.0.255；它是否为一个有效的子网掩码？

化二进制为 11111111 11111111 00000000 11111111

由于末尾不全为0所以无效

（6）某个IP地址的十六进制表示C2.2F.14.81，试将其转化为点分十进制的形式。这个地址是哪一类IP地址？

11000010.00101111.00010100.10000001 根据前三位为110判断为C类地址

（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？

有意义，因为c类网络地址仍有$2^8-2=254$个主机，如果使用子网掩码有利于进一步划分网络。

4-17. 一个3200位长的TCP报文传到IP层，加上160位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1200位。因此数据报在路由器必须进行分片。试问第二个局域网向其上层要传送多少比特的数据（这里的“数据”当然指的是局域网看见的数据）?

片位移为8位即数据帧最大长度为$2^8=1024$位。即一共要4个数据帧，多出4个首部。

比特总数为3200+160*4=3840比特。

4-20.设某路由器建立了如下路由表：

---

目的网络 子网掩码 下一跳

128.96.39.0 255.255.255.128 接口m0

128.96.39.128 255.255.255.128 接口m1

128.96.40.0 255.255.255.128 R2

192.4.153.0 255.255.255.192 R3

*（默认） —— R4

---

现共收到5个分组，其目的地址分别为：

（1）128.96.39.10

（2）128.96.40.12

（3）128.96.40.151

（4）192.153.17

（5）192.4.153.90

（1）分组的目的IP地址为：128.96.39.10。

① 与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.39.0，与接口0相等，经接口0转发。

（2）分组的目的IP地址为：128.96.40.12。

① 与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，与接口R2相等，经R2转发。

（3）分组的目的IP地址为：128.96.40.151。

① 与子网掩码255.255.255.128相与后得128.96.40.128，查表得无相等。

② 与子网掩码255.255.255.192相与后得128.96.40.215，查表得无相等，该分组转发选择默认路由，经R4转发。

（4）分组的目的IP地址为：192.4.153.17。

① 与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。查表得无相等。

② 与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.0，与接口R3相等，经R3转发。

（5）分组的目的IP地址为：192.4.153.90，

① 与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。查表得无相等。

② 与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.218，查表得无相等，该分组转发选择默认路由，经R4转发。

4-26.有如下的4个/24地址块，试进行最大可能性的聚合。

---

212.56.132.0/24

212.56.133.0/24

212.56.134.0/24

212.56.135.0/24

---

212=（11010100）

56=（00111000）

以上前16字节均相等

132=（10000100）

133=（10000101）

134=（10000110）

135=（10000111）

以上只有6字节相等

所以共同的前缀有16+6=22位，即11010100 00111000 100001，聚合的CIDR地址块是： 212.56.132.0/22

4-31.以下地址中的哪一个和86.32/12匹配：请说明理由。

（1）86.33.224．123：（2）86.79.65.216；（3）86.58.119.74; (4) 86.68.206.154。

86.32/12 化为二进制： 86.00100000 即第二字节前四位为0010才匹配。

化给定地址前4位分别为：0010 ，0100 ，0011，0100。

综上，（1）匹配。

4-41. 假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目（这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”）

---

​ N1 7 A

​ N2 2 C

​ N6 8 F

​ N8 4 E

​ N9 4 F

---

现在B收到从C发来的路由信息（这两列分别表示“目的网络”“距离”）：

---

​ N2 4

​ N3 8

​ N6 4

​ N8 3

​ N9 5

---

试求出路由器B更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。

路由器B更新后的路由表如下：

---

N1　　　7　　 A　　　　无新信息，不改变

N2　　　5　　C　　　　相同的下一跳，更新并+1

N3　　　9　　C　　　　新项目，添加进路由表

N6　　　5　　C　　　　不同的下一跳，距离更短，更新

N8　　　4　　E　　　　不同的下一跳，距离相等，不改变

N9　　　4　　F　　　　不同的下一跳，距离更大，不改变

---

第五章

5—01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别？为什么运输层是必不可少的？

地位与作用：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 运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，

与网络层区别：网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。

必不可少的原因：各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。

5—05 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不用采用可靠的TCP。

举例：VOIP

原因：由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。 有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃，TCP数据报出错则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。

5—09 端口的作用是什么？为什么端口要划分为三种？

端口作用：端口的作用是对TCP/IP体系的应用进程进行统一的标志，使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信。

划分作用：

熟知端口指派给了TCP/IP最为重要度的一些应用程序。
登记端口是版为了没有熟知端口的应用程序使用的。
短暂端口是留给客户进程选择暂时使用。
这样既保证了通信权准确、高效，避免冲突。

5—14 UDP用户数据报的首部十六进制表示是：06 32 00 45 00 1C E2 17.试求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度。这个用户数据报是从客户发送给服务器发送给客户？使用UDP的这个服务器程序是什么？

源端口1586 目的端口69

UDP用户数据报总长度28字节

数据部分长度20字节

此UDP用户数据报是从客户发给服务器（因为目的端口号<1023，是熟知端口）

服务器程序是TFFTP。

5—23 主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别为70和100。试问：

（1） 第一个报文段携带了多少个字节的数据？

（2） 主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少？

（3） 如果主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180，试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节？

（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）第一个报文段的数据序号是70到99，共30字节的数据。

（2）确认号应为100.（3）80字节.（4）70

5—24 一个TCP连接下面使用256kb/s的链路，其端到端时延为128ms。经测试，发现吞吐量只有120kb/s。试问发送窗口W是多少？（提示：可以有两种答案，取决于接收等发出确认的时机）。

设发送窗口= W (bit)。发送端连续发送完窗口内的数据所需的时间= T。有以下情况
(a)接收端在收完一批数据的最后才发出确认，因此发送端经过(256 ms + T)后才能发送下一个窗口的数据。
W= 57825.88 bit,约为7228字节。
(b)接收端每收到一个很小的报文段后就发回确认，因此发送端经过比256 ms略多一些的时间即可再发送数据。因此每经过256 ms就能发送一个窗口的数据。
W= 30720 bit= 3840 B

5—39 TCP的拥塞窗口cwnd大小与传输轮次n的关系如下所示：

（1）试画出如图5-25所示的拥塞窗口与传输轮次的关系曲线。

（2）指明TCP工作在慢开始阶段的时间间隔。

（3）指明TCP工作在拥塞避免阶段的时间间隔。

（4）在第16轮次和第22轮次之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超市检测到丢失了报文段？

（5）在第1轮次，第18轮次和第24轮次发送时，门限ssthresh分别被设置为多大？

（6）在第几轮次发送出第70个报文段？

（7）假定在第26轮次之后收到了三个重复的确认，因而检测出了报文段的丢失，那么拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为多大？

答：

（1）拥塞窗口与传输轮次的关系曲线如图所示：

（2） 慢开始时间间隔：【1，6】和【23，26】

（3） 拥塞避免时间间隔：【6，16】和【17，22】

（4） 在第16轮次之后发送方收到三个重复的确认检测到丢失的报文段。在第22轮次之后发送方是通过超时检测到丢失的报文段。

（5）

在第1轮次发送时，门限ssthresh被设置为32

在第18轮次发送时，门限ssthresh被设置为发生拥塞时的一半，即21.

在第24轮次发送时，门限ssthresh是第18轮次发送时设置的21

（6） 累加计算，第70个报文段在第7轮次发送出。

（7） 拥塞窗口cwnd和门限ssthresh都应设置为8的一半，即4.