计算机网络课后习题

计算机网络（第七版）部分课后习题无答案版

第一章 概述

1-02 试简述分组交换的要点。

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。

1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？

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 (bit/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。）

1-11 在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x 和(p + h) (bit)，其中p 为分组的数据部分的长度，而h 为每个分组所带的控制信息固定长度，与p 的大小无关。通信的两端共经过k 段链路。链路的数据率为b (bit/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p 应取为多大？（提示：参考图1-12 的分组交换部分，观察总的时延由哪几部分组成。）

1-12 互联网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？

1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？

1-18 假设信号在媒体上的传播速率为2.3 × 108 m/s。媒体长度l 分别为：
(1) 10 cm（网络接口卡）
(2) 100 m（局域网）
(3) 100 km（城域网）
(4) 5000 km（广域网）
试计算当数据率为1 Mbit/s 和10 Gbit/s 时在以上媒体中正在传播的比特数。

1-19 长度为 100 字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20 字节的TCP 首部。再交给网络层传送，需加上20 字节的IP 首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部共18 字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。若应用层数据长度为1000 字节，数据的传输效率是多少？

1-20 网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活的例子。

1-21 协议与服务有何区别？有何关系？

1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

1-26 试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。

1-28 假定要在网络上传送1.5 MB 的文件。设分组长度为1 KB，往返时间RTT = 80 ms。传送数据之前还需要有建立TCP 连接的时间，这时间是2 × RTT = 160 ms。试计算在以下几种情况下接收方收完该文件的最后一个比特所需的时间。
(1) 数据发送速率为10 Mbit/s，数据分组可以连续发送。
(2) 数据发送速率为10 Mbit/s，但每发送完一个分组后要等待一个RTT 时间才能再发送下一个分组。
(3) 数据发送速率极快，可以不考虑发送数据所需的时间。但规定在每一个RTT 往返时间内只能发送20 个分组。
(4) 数据发送速率极快，可以不考虑发送数据所需的时间。但在第一个RTT 往返时间
内只能发送一个分组，在第二个RTT 内可发送两个分组，在第三个RTT 内可发送四
个分组（即$2^{3-1}$= $2^2$ = 4 个分组）。（这种发送方式见教材第5 章TCP 的拥塞控制部
分。）

1-29 有一个点对点链路，长度为50 km。若数据在此链路上的传播速度为2 × $10^8$ m/s，试问链路的带宽应为多少才能使传播时延和发送100 字节的分组的发送时延一样大？如果发送的是512 字节长的分组，结果又应如何？

1-30 有一个点对点链路，长度为20000 km。数据的发送速率是1 kbit/s，要发送的数据有100 bit。数据在此链路上的传播速度为2 × $10^8$ m/s。假定我们可以看见在线路上传输的比特，试画出我们看到的线路上的比特（画两个图，一个在100 bit 刚刚发送完时，另一个是再经过0.05 s 后）。

1-31 有一个点对点链路，长度为20000 km。数据的发送速率是1 Mbit/s，要发送的数据有100 bit。数据在此链路上的传播速度为2 × $10^8$ m/s。假定我们可以看见在线路上传输的比特，试画出我们看到的线路上的比特（画两个图，一个在100 bit 刚刚发送完时，另一个是再经过0.05 s 后）。

1-32 以 1 Gbit/s 的速率发送数据。试问在以距离或时间为横坐标时，一个比特的宽度分别是多少？

第二章 物理层

2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？

2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。

2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？

2-06 数据在信道中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/秒”和“码元/秒”有何区别？

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(bit/s)？

2-08 假定要用 3 kHz 带宽的电话信道传送64 kbit/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？

2-09 用香农公式计算一下，假定信道带宽为3100 Hz，最大信息传输速率为35 kbit/s，那么若想使最大信息传输速率增加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10 倍，问最大信息速率能否再增加20%？

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

2-13 为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？

2-14 试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。
FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48。

2-16 共有四个站进行码分多址CDMA 通信。四个站的码片序列为：
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：(–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1 还是0？

第三章 数据链路层

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？

3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能？试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点。

3-03 网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？

3-04 数据链路层的三个基本问题（封装成帧、透明传输和差错检测）为什么都必须加以解决？

3-05 如果在数据链路层不进行封装成帧，会发生什么问题？

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？

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？

3-08 要发送的数据为101110。采用CRC 的生成多项式是P(X) = $X^3$ + 1。试求应添加在数据后面的余数。

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）？

3-10 PPP 协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP 帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？

3-13 局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？

3-16 数据率为 10 Mbit/s 的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？

3-18 试说明 10BASE-T 中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。

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的。这与传统的时分复用TDM 相比优缺点如何？

3-20 假定 1 km 长的CSMA/CD 网络的数据率为1 Gbit/s。设信号在网络上的传播速率为200 000 km/s。求能够使用此协议的最短帧长。

3-22 假定在使用 CSMA/CD 协议的10 Mbit/s 以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r = 100。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？如果是100 Mbit/s 的以太网呢？

3-24 假定站点 A 和B 在同一个10 Mbit/s 以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225 比特时间。现假定A 开始发送一帧，并且在A 发送结束之前B 也发送一帧。如果A 发送的是以太网所容许的最短的帧，那么A 在检测到和B 发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？换言之，如果A 在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A 所发送的帧不会和B 发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC 帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符。）

3-25 在上题中的站点A 和B 在t = 0 时同时发送了数据帧。当t = 225 比特时间，A 和B同时检测到发生了碰撞，并且在t = 225 + 48 = 273 比特时间完成了干扰信号的传输。A 和B 在CSMA/CD 算法中选择不同的r 值退避。假定A 和B 选择的随机数分别是$r_A$ = 0 和$r_B$ = 1。试问A 和B 各在什么时间开始重传其数据帧？A 重传的数据帧在什么时间到达B？A 重传的数据会不会和B 重传的数据再次发送碰撞？B 会不会在预定的重传时间停止发送数据？

3-27 有 10 个站连接到以太网上。试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
(1) 10 个站都连接到一个10 Mbit/s 以太网集线器；
(2) 10 个站都连接到一个100 Mbit/s 以太网集线器；
(3) 10 个站都连接到一个10 Mbit/s 以太网交换机。

3-28 10 Mbit/s 以太网升级到100 Mbit/s、1 Gbit/s 和10 Gbit/s 时，都需要解决哪些技术问题？为什么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手，并使自己的应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网？

3-30 在图 3-30 中，某学院的以太网交换机有三个接口分别和学院三个系的以太网相连，另外三个接口分别和电子邮件服务器、万维网服务器以及一个连接互联网的路由器相连。图中的A, B 和C 都是100 Mbit/s 以太网交换机。假定所有的链路的速率都是100 Mbit/s，并且图中的9 台主机中的任何一个都可以和任何一个服务器或主机通信。试计算这9 台主机和两个服务器产生的总的吞吐量的最大值。为什么？
3-31 假定在图 3-30 中的所有链路的速率仍然为100 Mbit/s，但三个系的以太网交换机都换成为100 Mbit/s 的集线器。试计算这9 台主机和两个服务器产生的总的吞吐量的最大值。为什么？

3-33 在图 3-31 中，以太网交换机有6 个接口，分别接到5 台主机和一个路由器。
在下面表中的“动作”一栏中，表示先后发送了4 个帧。假定在开始时，以太网交换机的交换表是空的。试把该表中其他的栏目都填写完。

动作	交换机的状态	向哪些接口转发帧	说明
A 发送帧给D
D 发送帧给A
E 发送帧给A
A 发送帧给E

第四章 网络层

4-01 网络层向上提供的服务有哪两种？试比较其优缺点。

4-02 网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？

4-03 作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

4-04 试简单说明下列协议的作用：IP, ARP, RARP 和ICMP。

4-05 IP 地址分为几类？各如何表示？IP 地址的主要特点是什么？

4-07 试说明 IP 地址与硬件地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址？

4-09
(1) 子网掩码为 255.255.255.0 代表什么意思？
(2) 一个网络的现在掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少台主机？
(3) 一个A 类网络和一个B 类网络的子网号subnet-id 分别为16 个1 和8 个1，问这
两个网络的子网掩码有何不同？
(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？
(5) 一个A 类网络的子网掩码为255.255.0.255，它是否为有效的子网掩码？
(6) 某个 IP 地址的十六进制表示是C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式。
这个地址是哪一类IP 地址？
(7) C 类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？

4-13 设 IP 数据报使用固定首部，其各字段的具体数值如图4-65 所示（除IP 地址外，均为十进制表示）。试用二进制运算方法计算应当写入到首部检验和字段中的数值（用二进制表示）。

4-15 什么是最大传送单元MTU？它和IP数据报首部中的哪个字段有关系？

4-16 在互联网中将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装。还可以有另一种做法，即数据报片通过一个网络就进行一次组装。试比较这两种方法的优劣。

4-19 主机 A 发送IP 数据报给主机B，途中经过了5 个路由器。试问在IP 数据报的发送过程中总共使用了几次ARP?

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) 192.4.153.17
(5) 192.4.153.90
试分别计算其下一跳。

4-26 有如下的 4 个/24 地址块，试进行最大可能的聚合。
212.56.132.0/24
212.56.133.0/24
212.56.134.0/24
212.56.135.0/24

4-28 已知路由器 R1 的路由表如表4-13 所示。

地址掩码	目的网络地址	下一跳地址	路由器接口
/26	140.5.12.64	180.15.2.5	m2
/24	130.5.8.0	190.16.6.2	m1
/16	110.71.0.0	-----	m0
/16	180.15.0.0	-----	m2
/16	190.16.0.0	-----	m1
默认	默认	110.71.4.5	m0

试画出各网络和必要的路由器的连接拓扑，标注出必要的IP地址和接口。对不能确定的情况应当指明。

4-30 一个大公司有一个总部和三个下属部门。公司分配到的网络前缀是 192.77.33/24。公司的网络布局如图4-67 所示。总部共有5 个局域网，其中的LAN1 ~ LAN4 都连接到路由器R1 上，R1 再通过LAN5 与路由器R2 相连。R2 和远地的三个部门的局域网LAN6 ~ LAN8 通过广域网相连。每一个局域网旁边标明的数字是局域网上的主机数。试给每一个局域网分配一个合适的网络前缀。

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。

4-33 下面的前缀中的哪一个和地址152.7.77.159 及152.31.47.252 都匹配？请说明理由。
(1) 152.40/13；(2) 153.40/9；(3)152.64/12；(4) 152.0/11。

4-35 已知地址块中的一个地址是140.120.84.24/20。试求这个地址块中的最小地址和最大地址。地址掩码是什么？地址块中共有多少个地址？相当于多少个C 类地址？

4-36 已知地址块中的一个地址是190.87.140.202/29。重新计算上题。

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”）：
$$\begin{gathered} N_{1}7A \\ {N}_{2}2C \\ {N}_{6}8F \\ {N}_{8}4E \\ {N}_{9}4F \end{gathered}$$
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”和“距离”）：
$$\begin{gathered} N_{2}4 \\ {N}_{3}8 \\ {N}_{6}4 \\ {N}_{8}3 \\ {N}_{9}5 \end{gathered}$$
试求出路由器B 更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。

4-42 假定网络中的路由器A 的路由表有如下的项目（格式同上题）：
$$\begin{gathered} N_{1}4B \\ {N}_{2}2C \\ {N}_{3}1F \\ {N}_{4}5G \end{gathered}$$
现在 A 收到从C 发来的路由信息（格式同上题）：
$$\begin{gathered} N_{1}2 \\ {N}_{2}1 \\ {N}_{3}3 \\ {N}_{4}7 \end{gathered}$$
试求出路由器A 更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。

4-45 什么是 NAT？NAPT 有哪些特点？NAT 的优点和缺点有哪些？

4-54 某单位分配到一个起始地址为14.24.74.0/24 的地址块。该单位需要用到三个子网，他们的三个子地址块的具体要求是：子网N1 需要120 个地址，子网N2 需要60 个地址，子网N3 需要10 个地址。请给出地址块的分配方案。

第五章 运输层

5-08 为什么说 UDP 是面向报文的，而TCP 是面向字节流的？

5-09 端口的作用是什么？为什么端口号要划分为三种？

5-11 某个应用进程使用运输层的用户数据报UDP，然后继续向下交给IP 层后，又封装成IP 数据报。既然都是数据报，是否可以跳过UDP 而直接交给IP 层？哪些功能UDP提供了但IP 没有提供？

5-12 一个应用程序用UDP，到了IP 层把数据报再划分为4 个数据报片发送出去。结果前两个数据报片丢失，后两个到达目的站。过了一段时间应用程序重传UDP，而IP 层仍然划分为4 个数据报片来传送。结果这次前两个到达目的站而后两个丢失。
试问：在目的站能否将这两次传输的4 个数据报片组装成为完整的数据报？假定目的站第一次收到的后两个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。

5-13 一个 UDP 用户数据报的数据字段为8192 字节。在链路层要使用以太网来传送。试问应当划分为几个IP 数据报片？说明每一个IP 数据报片的数据字段长度和片偏移字段的值。

5-14 一个UDP 用户数据报的首部的十六进制表示是：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还是从服务器发送给客户？使用UDP 的这个服务器程序是什么？

5-21 假定使用连续ARQ 协议，发送窗口大小是3，而序号范围是[0, 15]，而传输媒体保证在接收方能够按序收到分组。在某一时刻，在接收方，下一个期望收到的序号是5。试问：
(1) 在发送方的发送窗口中可能出现的序号组合有哪些？
(2) 接收方已经发送出的、但在网络中（即还未到达发送方）的确认分组可能有哪些？说明这些确认分组是用来确认哪些序号的分组。

5-23 主机 A 向主机B 连续发送了两个TCP 报文段，其序号分别是70 和100。试问：
(1) 第一个报文段携带了多少字节的数据？
(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 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？

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

5-27 一个 TCP 报文段的数据部分最多为多少个字节？为什么？如果用户要传送的数据的字节长度超过TCP 报文段中的序号字段可能编出的最大序号，问还能否用TCP 来传送？

5-38 设 TCP 的ssthresh 的初始值为8（单位为报文段）。当拥塞窗口上升到12 时网络发生了超时，TCP 使用慢开始和拥塞避免。试分别求出第1 轮次到第15 轮次传输的各拥塞窗口大小。你能说明拥塞窗口每一次变化的原因吗？

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时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？

5-40 TCP 在进行流量控制时，以分组的丢失作为产生拥塞的标志。有没有不是因拥塞而引起分组丢失的情况？如有，请举出三种情况。

5-46 试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三报文握手。说明如不这样做可能会出现什么情况。

5-62 TCP 连接处于ESTABLISHED 状态。以下的事件相继发生：
(1) 收到一个FIN 报文段。
(2) 应用程序发送“关闭”报文。
在每一个事件之后，连接的状态是什么？在每一个事件之后发生的动作是什么？

5-66 主机 A 通过TCP 连接向B 发送一个很长的文件，因此这需要分成很多个报文段来发送。假定某一个TCP 报文段的序号是x，那么下一个报文段的序号是否就是x + 1 呢？

5-70 假定用 TCP 协议在40 Gbit/s 的线路上传送数据。
(1) 如果 TCP 充分利用了线路的带宽，那么需要多长的时间TCP 会发生序号绕回？
(2) 假定现在 TCP 的首部中采用了时间戳选项。时间戳占用了4 字节，共32 位。每隔一定的时间（这段时间叫做一个嘀嗒）时间戳的数值加1。假定设计的时间戳是每隔859 微秒，时间戳的数值加1。试问要经过多少时间才发生时间戳数值的绕回？

第六章 应用层

6-02 域名系统的主要功能是什么？域名系统中的本地域名服务器、根域名服务器、顶级域名服务器以及权限域名服务器有何区别？

6-05 文件传送协议FTP 的主要工作过程是怎样的？为什么说FTP 是带外传送控制信息？主进程和从属进程各起什么作用？

6-08 解释以下名词。各英文缩写词的原文是什么？
WWW, URL, HTTP, HTML, CGI, 浏览器，超文本，超媒体，超链，页面，活动文档，搜索引擎。

6-24 试述邮局协议POP 的工作过程。在电子邮件中，为什么需要使用POP 和SMTP 这两个协议？IMAP 与POP 有何区别？

6-33 什么是网络管理？为什么说网络管理是当今网络领域中的热门课题？

6-37 SNMP 使用哪几种操作？SNMP 在Get 报文中设置了请求标识符字段，为什么？