计算机网络自顶向下方法 第五章 作业习题答案

https://github.com/jzplp/Computer-Network-A-Top-Down-Approach-Answer

• P1

• P2
  假设比特模式为： 1110 0110 1001 1101
  单比特差错：
  
  单比特差错可以被完整的定位到坐标，因此能够恢复。
  双比特差错：
  
  双比特差错至少出现三个校验位错误。（两行一列或者一行两列或者两行两列）
  
  对于图中两行两列的情况，可以是黄色的两个，也可以是棕色的两个，因此无法准确定位。

• P3
  计算过程：
  
  检验和为： 1111 0011 1101 1111

• P4
  a.
  计算过程：
  
  检验和为： 1110 0110 1110 0001
  b.
  计算过程：
  
  检验和为： 1010 0000 1001 1011
  c.
  计算过程：
  
  检验和为： 1111 1111 1111 1010

• P5
  题目中并未给出R的位数，通过网络其它人的答案得知，r为4
  则R为0100

• P6
  a. R为0000
  b. R为1111
  c. R为1001

• P7
  a. 因为如果发生任意单比特差错，生成多项式变无法整除，因此可以检测到。
  b. (来源于网络)对此题而言，一个关键点是：G 能被 11（二进制）整除，但任意奇数比特差错都不能整除11，因此也不能整除 G，所以可以检测出奇数比特差错。

• P8
  a.
  
  b.

• P9
  首先求令表达式最大的p值:
  
  再求N无穷时的效率：

• P10
  a.
  结点A的平均吞吐量：PA(1-PB)
  总体效率：
  PA(1-PB)+PB(1-PA)
  b.
  结点A的平均吞吐量：PA(1-PB) = 2PB(1-PB) = 2PB - 2PB2
  结点B的平均吞吐量：PB(1-PA) = PB(1-2PB) = PB- 2PB2
  显然不是两倍的关系
  如果想要两倍关系成立，则：
  
  c.
  结点A的吞吐量：2p(1-p)N-1
  其它结点的吞吐量：p(1-p)N-2(1-2p)

• P11
  疑问:时隙5首次成功的意思，是代表时隙1-4都是不成功么？下面按照这个推论进行计算。
  a. (1 - p(1-p)3)4p(1-p)3
  b. 4p(1-p)3
  c. (1 - 4p(1-p)3)24p(1-p)3
  d. 4p(1-p)3

• P12
  Python画图代码：efficiencyPlot.py
  蓝色的线是时隙ALOHA，橙色的线是纯ALOHA
  a.
  
  b.
  
  c.

• P13
  设所有结点都需要传输时取得最大吞吐量
  则总时间为： N(Q/R + dpoll)
  最大吞吐量为： NQ/N(Q/R + dpoll) = Q/(Q/R + dpoll)

• P14
  设两台路由器分别为左路由和右路由，接口分别为左接口和右接口
  a.
  A 192.168.1.1
  B 192.168.1.2
  左路由左接口 192.168.1.3
  C 192.168.2.1
  D 192.168.2.2
  左路由右接口 192.168.2.3
  右路由左接口 192.168.2.4
  E 192.168.3.1
  F 192.168.3.2
  右路由右接口 192.168.3.3
  b.
  A 01-01-01-01-01-01
  B 02-02-02-02-02-02
  左路由左接口 03-03-03-03-03-03
  C 04-04-04-04-04-04
  D 05-05-05-05-05-05
  左路由右接口 06-06-06-06-06-06
  右路由左接口 07-07-07-07-07-07
  E 08-08-08-08-08-08
  F 09-09-09-09-09-09
  右路由右接口 0A-0A-0A-0A-0A-0A
  c.
  疑问：“最新”表示ARP表是正确的，里面包含所有适配器的信息。“空”表示ARP表为空。下面按照这个推论进行描述。
  步骤：

1. 主机E首先查询转发表，且向ARP表查询右路由右接口IP地址对应的MAC地址，向右路由右接口发送数据报。
2. 到达右路由右接口后，通过路由器的转发到右路由左接口。
3. 右路由左接口向ARP表查询左路由右接口IP地址对应的MAC地址，向左路由右接口发送数据报。
4. 到达左路由右接口后，通过路由器的转发到左路由左接口。
5. 右路由左接口向ARP表查询主机BIP地址对应的MAC地址，向主机B发送数据报。
6. 主机B收到数据报，提取处报文内容向上层传递。
   d.
7. 主机E首先查询转发表，知道应该向右路由右接口IP地址发送数据包，但是没有该IP地址的MAC地址，于是发送ARP广播查询报文。
8. 主机E收到查询报文后，可以构造一个数据报发送给右路由右接口。
   后面的步骤与c相同。

• P15
  IP地址和MAC地址依然使用P14中定义的。
  a.
  主机E不请求路由器R1帮助转发该数据报。
  源IP地址：192.168.3.1
  目的IP地址：192.168.3.2
  源MAC地址：08-08-08-08-08-08
  目的MAC地址：09-09-09-09-09-09
  b.
  E不执行ARP协议来发现B的MAC地址。因为E和B并不在一个局域网中。
  源IP地址：192.168.3.1
  目的IP地址：192.168.3.3
  源MAC地址：08-08-08-08-08-08
  目的MAC地址：0A-0A-0A-0A-0A-0A
  c.
  交换机S1收到ARP请求报文时，会增加表项，记录下到达的接口和MAC地址。
  由于请求报文是广播MAC地址，因此路由器R1会收到ARP请求报文。
  由于目的IP不同，因此路由器R1不会向子网3转发该报文。
  不清楚ARP协议是如何实现的，但是IP地址是本局域网内的，因此IP和MAC地址可以对应，因此ARP表中是可以直接添加对应表项的。
  交换机会只向主机A所在的端口发送数据报。

• P16
  疑问：此时子网1和2中间的路由器恢复正常。下面按照这个推论进行描述。
  IP地址和MAC地址依然使用P14中定义的。(此时子网2的所有IP地址应该都换了)
  a.
  主机E不请求路由器R1帮助转发该数据报。
  源IP地址：192.168.3.1
  目的IP地址：192.168.3.2
  源MAC地址：08-08-08-08-08-08
  目的MAC地址：09-09-09-09-09-09
  b.
  E不执行ARP协议来发现B的MAC地址。因为E和B并不在一个局域网中。
  源IP地址：192.168.3.1
  目的IP地址：192.168.3.4
  源MAC地址：08-08-08-08-08-08
  目的MAC地址：06-06-06-06-06-06
  c.
  交换机S1收到ARP请求报文时，会增加表项，记录下到达的接口和MAC地址。
  由于请求报文是广播MAC地址，因此路由器R1会收到ARP请求报文。
  由于目的IP不同，因此路由器R1不会向子网3转发该报文。
  不清楚ARP协议是如何实现的，但是IP地址是本局域网内的，因此IP和MAC地址可以对应，因此ARP表中是可以直接添加对应表项的。
  交换机会只向主机A所在的端口发送数据报。

• P17
  10Mbps的信道： 51.2μs * 100 = 5.12ms
  100Mbps的信道： 5.12μs * 100 = 512μs

• P18
  A检测到B已经传输之前，A是可以完成传输的。假设A已经传输了300比特，B认为信道中没有使用，因此可以开始传输，传输了25比特后，B侦听到A的报文，发生了碰撞。
  则A收到B的20个比特的第一个时，已经经过了300+325 = 625比特。此时A很可能已经传输结束了。
  （并未使用提示）
  在最坏的情况下，A传输的第一个结点即将到达B时，B开始传输。
  B的比特到达A时的时间为: 324 + 325 = 649

• P19
  t = 245比特时，检测到碰撞，A和B都停止传输。
  t = 245 + 245 = 490 比特时，信道空闲。 此时A开始传输。
  假设A的帧长度为 512 + 64，则t = 490 + 245 + 576 = 1311比特时，B接收完毕。
  B在490比特时开始等待，等待512比特，t = 1002时，A正在传输，信道非空闲，因此B在预定的时刻需要抑制传输。

• P20
  标准答案没有看懂。

• P21
  IP和MAC地址使用P14的定义。
  (i)
  源IP地址：192.168.1.1
  目的IP地址：192.168.3.2
  源MAC地址：01-01-01-01-01-01
  目的MAC地址：03-03-03-03-03-03
  (ii)
  源IP地址：192.168.1.1
  目的IP地址：192.168.3.2
  源MAC地址：06-06-06-06-06-06
  目的MAC地址：07-07-07-07-07-07
  (iii)
  源IP地址：192.168.1.1
  目的IP地址：192.168.3.2
  源MAC地址：0A-0A-0A-0A-0A-0A
  目的MAC地址：09-09-09-09-09-09

• P22
  疑问：左边没有路由器了，又如何出现“左路由器”？下面把“左路由器”认为是左交换机。
  IP和MAC地址使用P14的定义，其中子网2消失，并入子网3的地址。
  (i)
  源IP地址：192.168.1.1
  目的IP地址：192.168.3.2
  源MAC地址：01-01-01-01-01-01
  目的MAC地址：07-07-07-07-07-07
  (ii)
  源IP地址：192.168.1.1
  目的IP地址：192.168.3.2
  源MAC地址：01-01-01-01-01-01
  目的MAC地址：07-07-07-07-07-07
  (iii)
  源IP地址：192.168.1.1
  目的IP地址：192.168.3.2
  源MAC地址：0A-0A-0A-0A-0A-0A
  目的MAC地址：09-09-09-09-09-09

• P23
  （来源于标准答案）
  最大聚合吞吐量为所有结点都在传输数据，为(9+2)*100 = 1100Mbps

• P24
  最大聚合吞吐量为(3+2)*100 = 500Mbps

• P25
  最大聚合吞吐量为100Mbps

• P26
  (i) 表中添加B的MAC地址和接口，并广播该帧。
  (ii) 表中添加E的MAC地址和接口，并向B转发该帧。
  (iii) 表中添加A的MAC地址和接口，并向B转发该帧。
  (iv) 向A转发该帧。

• P27
  a. 分组化时延为L/16k
  b.
  L=1500字节时，分组化时延为93.75ms
  L=50字节时，分组化时延为3.125ms
  c.
  L=1500字节时，存储转发时延为(1500+5)*8/622M = 19.35μs
  L=50字节时，分组化时延为93.75ms，存储转发时延为(50+5)*8/622M = 0.71μs
  d. 小分组时延低，用户体验更好

• P28
  假设EE4主机要往CS10主机发送数据。

1. EE4主机的目标IP地址是CS10，通过ARP协议了解到应该转发往路由器接口的MAC地址，然后发往交换机。
2. 交换机4口收到帧，通过查询交换机表，知道路由器接口的MAC地址对应1口，于是转发往1口。
3. 路由器收到帧，提取IP报文，通过查询路由器转发表，转发该报文，目的MAC地址是CS10的MAC地址。
4. 交换机16口收到帧，通过查询交换机表，知道CS10的MAC地址对应10口，于是转发往10口。
5. CS10收到帧，提取报文。

• P29
  R4表

入标签	出标签	目的地	出接口
2	10	A	0
1	12	D	0
3	8	A	1

R5表

入标签	出标签	目的地	接口
4	3	A	0

R6表

入标签	出标签	目的地	接口
5	2	A	0

• P30
  R1表

入标签	出标签	目的地	出接口
6	-	A	0
16	12	D	1

R2表

入标签	出标签	目的地	出接口
8	6	A	0
15	16	D	0

R3表

入标签	出标签	目的地	出接口
10	6	A	1
12	-	D	0

R4表

入标签	出标签	目的地	出接口
2	10	A	0
1	12	D	0
3	8	A	1
14	15	D	1

R5表

入标签	出标签	目的地	接口
4	3	A	0
13	14	D	0

R6表

入标签	出标签	目的地	接口
5	2	A	0
11	1	D	0

• P31
  5.7节的回顾内容即是本题答案。

• P32
  a.

1. 主机和Tor交换机的限制： 1Gbps
2. Tor交换机到第二层交换机的限制： 10Gbps/10 = 1Gbps
3. 第二层交换机到第一层交换机的限制： 10Gbps/40 = 250Mbps
4. 第一层交换机到路由器的限制： 10Gbps/80 = 125Mbps
   b. 疑问： 采用图5-31的结构，而不是采用图5-30的结构，区别除了高度互联，第一层交换机还多了两个。
5. 主机和Tor交换机的限制： 1Gbps
6. Tor交换机到第二层交换机的限制： 10Gbps/10 = 1Gbps
7. 第二层交换机到第一层交换机的限制： 4 * 10Gbps/40 = 1Gbps
   c. 等级拓扑：
   a.
8. 主机和Tor交换机的限制： 1Gbps
9. Tor交换机到第二层交换机的限制： 10Gbps/20 = 500bps
10. 第二层交换机到第一层交换机的限制： 10Gbps/80 = 125Mbps
11. 第一层交换机到路由器的限制： 10Gbps/160 = 62.5Mbps
    高度互联拓扑：
12. 主机和Tor交换机的限制： 1Gbps
13. Tor交换机到第二层交换机的限制： 10Gbps/20 = 500Mbps
14. 第二层交换机到第一层交换机的限制： 4 * 10Gbps/80 = 500Mbps

• P33
  a. 0.1%
  b. 0.001 * 0.001 = 10-6
  c. 可以让视频和邮件应用共享一个“第7”服务器，两边的第二层交换机都与它连接。
  (标准答案没看懂是如何处理的)