计算机网络第四版(潘爱民译)第五章参考答案

 5 章 网络层

1. 答：文件传送、远程登录和视频点播需要面向连接的服务。另一方面，信用卡验证和其他的销售点终端、电子资金转移，以及许多形式的远程数据库访问生来具有无连接的性质，在一个方向上传送查询，在另一个方向上返回应答。

2. 答：有。中断信号应该跳过在它前面的数据，进行不遵从顺序的投递。典型的例子是当一个终端用户键入退出（或kill）健时。由退出信号产生的分组应该立即发送，并且应该跳过当前队列中排在前面等待程序处理的任何数据（即已经键入但尚未被程序读取的数据）。

3. 答：不对。为了从任意源到任意目的地，为连接建立的分组选择路由，虚电路网络肯定需要这一能力。

4. 答：在连接建立的时候可能要协商窗口的大小、最大分组尺寸和超时值。

5. 答：虚电路实现需要在1000 秒内固定分配5*8=40 字节的存储器。数据报实现需要比虚电路实现多传送的头信息的容量等于(15-3 )　 ×4×200＝9600字节-跳段。现在的问题就变成了40000 字节-秒的存储器对比9600 字节-跳段的电路容量。如果存储器的使用期为两年，即3600×8×5×52×2=　1.7×10⁷秒，一个字节-秒的代价为1/( 1.5×10⁷)　　= 6.7×10^-8 分，那么40000 字节-秒的代价为2.7 毫分。另一方面，1 个字节-跳段代价是10^-6 分，9600 个字节-跳段的代价为10^-6 ×　9600=9.6×10^-3分，即9.6 毫分，即在这1000 秒内的时间内便宜大约6.9 毫分。

6. 答：有可能。大的突发噪声可能破坏分组。使用k 位的检验和，差错仍然有2^k的概率被漏检。如果分组的目的地段或虚电路号码被改变，分组将会被投递到错误的目的地，并可能被接收为正确的分组。换句话说，偶然的突发噪声可能把送往一个目的地的完全合法的分组改变成送往另一个目的地的也是完全合法的分组。

7. It will follow all of the following routes: ABCD, ABCF, ABEF, ABEG, AGHD, AGHF, AGEB, and AGEF. The number of hops used is 24.

8. 答：使用最短通路搜索算法选择一条路径，然后，删除刚找到的路径中的使用的所有的弧（对应各条链路）。接着，再运行一次最短通路搜索算法。这个第2 条路径在第1 条路径中有线路失效的情况下，可以作为替代路径启用；反之亦然。

9. 答：通过B 给出（11，6，14，18，12，8）

通过D 给出（19，15，9，3，12，13）

通过E 给出（12，11，8，14，5，9）

取到达每一目的地的最小值（C 除外）得到：（11，6，0，3，5，8）

输出线路是：（B，B，-，D，E，B）

10. 答：路由表的长度等于8*50=400bit。该表每秒钟在每条线路上发送2 次，因此400*2=800b/s，即在每条线路的每个方向上消耗的带宽都是800 bps。

11. 答：这个结论总是成立的。如果一个分组从某条线路上到达，必须确认包的到达。如果线路上没有分组到达，它就是在发送确认。情况00 ( 没有分组到达并且不发送确认)和11 (到达和返回)逻辑上错误，因此不存在。 

12. 所谓分级路由，就是将路由器按区（REGION）进行划分，每个路由器只须知道在自己的区内如何为分组选择路由到达目的地的细节，而不用知道其他区的内部结构。对于大的网络，也许两级结构是不够的，还可以把区组合成簇（CLUSTER），把簇再组合成域（ZONE）， ⋯⋯ 对于等级式路由，在路由表中对应所有的本地路由器都有一个登录项，所有其他的区（本簇内）、簇（本域内）和域都缩减为单个路由器，因此减少了路由表的尺寸。

在本题中，4800=15*16*20。当选择15 个簇、16 个区，每个区20 个路由器时（或等效形式，例如20 个簇、16 个区，每个区15 个路由器），路由表尺寸最小，此时的路由表尺寸为15+16+20=51。

The minimum occurs at 15 clusters, each with 16 regions, each region having 20 routers, or one of the equivalent forms, e.g., 20 clusters of 16 regions of 15 routers. In all cases the table size is 15 + 16 + 20 = 51.

13. Conceivably it might go into promiscuous mode, reading all frames dropped onto the LAN, but this is very inefficient. Instead, what is normally done is that the home agent tricks the router into thinking it is the mobile host by responding to ARP requests. When the router gets an IP packet destined for the mobile host, it broadcasts an ARP query asking for the 802.3 MAC-level address of the machine with that IP address. When the mobile host is not around, the home agent responds to the ARP, so the router associates the mobile user ’ s IP address with the home agent ’ s 802.3 MAC-level address. 

14. 答：在一个子网中，从所有的源到一个指定的目的地的最佳路由的集合形成一棵以该目的地为根的树。这样的树就称作汇集树。汇集树不必是唯一的，其他具有相同通路长度的树可能存在。所有路由选择算法的目标都是要为所有的路由器寻找和使用汇集树。在广播形式的应用中，源主机需要向所有其他的主机发送报文。在称为反向通路转发的广播路由选择中，当广播分组到达路由器时，路由器对此分组进行检查，查看该分组是否来自于通常用于发送分组到广播源的线路，如果是，则此广播分组本身非常有可能是从源路由器来的第一个拷贝。

在这种情况下，路由器将此分组复制转发到进入线路以外的所有线路。然而，如果广播分组到来的线路不是到达源端的线路，那么分组就被当作副本而扔掉。

（1）反向通路转发算法，算法进行到5 个跳段后结束，总共产生28 个分组。

（2）使用汇集树算法，需要4 个跳段，总共产生14 个分组。

15. Node F currently has two descendants, A and D. It now acquires a third one, G, not circled because the packet that follows IFG is not on the sink tree. Node G acquires a second descendant, in addition to D, labeled F. This, too, is not circled as it does not come in on the sink tree.

16. Multiple spanning trees are possible. One of them is:

 

17. When H gets the packet, it broadcasts it. However, I knows how to get to I, so it does not broadcast.

18. Node H is three hops from B, so it takes three rounds to find the route. 

19. It can do it approximately, but not exactly. Suppose that there are 1024 node identifiers. If node 300 is looking for node 800, it is probably better to go clockwise, but it could happen that there are 20 actual nodes between 300 and 800 going clockwise and only 16 actual nodes between them going counterclockwise. 

The purpose of the cryptographic hashing function SHA-1 is to produce a very smooth distribution so that the node density is about the same all along the circle. But there will always be statistical fluctuations, so the straightforward choice may be wrong.

20. The node in entry 3 switches from 12 to 10.

21. 答：对时间以T 秒为单位分时隙。在时隙中，源路由器发送第一个分组。在时隙2 的开始，第2 个路由器收到了分组，但不能应答。在时隙3 的开始，第3 个路由器收到了分组，但也不能应答。这样，此后所有的路由器都不会应答。仅当目的地主机从目的地路由器取得分组时才会发送第1 个应答。现在确认应答开始往回传播。在源路由器可以发送第2 个分组之前，需要两次穿行该子网，需要花费的时间等于2(n-1)T 秒/分组，显然，这种协议的效率是很低的。

22. 答：（1）由源主机发送的每个分组可能行走1 个跳段、2 个跳段或3 个跳段。走1 个跳段的概率为，走2 个跳段的概率为（1- p）p 　，走3 个跳段的概率为（1- p）² p。那么，一个分组平均通路长度的期望值为： 

 

23. First, the warning bit method explicitly sends a congestion notification to the source by setting a bit, whereas RED implicitly notifies the source by simply dropping one of its packets. Second, the warning bit method drops a packet only when there is no buffer space left, whereas RED drops packets before all the buffer are exhausted.

24. 答：通常计算机能够以很高的速率产生数据，网络也可以用同样的速率运行。然而，路由器却只能在短时间内以同样高的速率处理数据。对于排在队列中的一个分组，不管它有多大，路由器必须做大约相同分量的工作。显然，处理10 个100 字节长的分组所作的工作比处理1 个1000 字节长的分组要做的工作多得多。

25. 答：不可以发送任何大于1024 字节的分组。

26. 答：每5 产生一个令牌，1 秒中可以发送200 000 个信元。每个信元含有48 个数据字节，即8×48=　384bit。

384 ×2×10⁵　=76.8　×　10⁶b/s

所以，最大的可持续的净数据速率为76.8Mb/s。

27. 答：本题乍看起来，似乎以6Mb/s 速率发送用4/3 秒的时间可以发送完桶内8Mb 的数据，使漏桶变空。然而，这样回答是错误的，因为在这期间，已有更多的令牌到达。正确的答案应该使用公式S＝ C /(M-P )，这里的S表示以秒计量的突发时间长度，M 表示以每秒字节计量的最大输出速率，C 表示以字节计的桶的容量，P 表示以每秒字节计量的令牌到达速率。则：

 

因此，计算机可以用完全速率6Mb/s 发送1.6 s 的时间。

28. 答：令最大突发时间长度为? t 秒，在极端情况下，漏桶在突发期间的开始是充满的（1MB），在突发期间另有10? t MB 进入桶内。在传输突发期间的输出包含50? t MB。由等式1+10? t=50? t，得到? t=1/40s，即25ms。因此，以最大速率突发传送可维持25ms 的时间。

29. The bandwidths in MB/sec are as follows: A: 2, B: 0, C: 1, E: 3, H: 3, J: 3, K:2, and L: 1.

30. Here   　is 2 million and  　is 1.5 million, so  　is 0.75, and from queueing theory, each packet experiences a delay four times what it would in an idle system. The time in an idle system is 500 nsec, here it is 2 sec. With 10 routers along a path, the queueing plus service time is 20  sec.

31. There is no guarantee. If too many packets are expedited, their channel may have even worse performance than the regular channel.

32. 答：在这两种情况下都需要分割功能。即使在一个串接的虚电路网络中，沿通路的某些网络可能接受1024 字节分组，而另一些网络可能仅接受48字节分组，分割功能仍然是需要的。

33. 答：可以。只需把分组封装在属于所经过的子网的数据报的载荷段中，并进行发送。

34. The initial IP datagram will be fragmented into two IP datagrams at I1. No other fragmentation will occur.

Link A-R1:

Length = 940; ID = x; DF = 0; MF = 0; Offset = 0

Link R1-R2:

(1) Length = 500; ID = x; DF = 0; MF = 1; Offset = 0

(2) Length = 460; ID = x; DF = 0; MF = 0; Offset = 60

Link R2-B:

(1) Length = 500; ID = x; DF = 0; MF = 1; Offset = 0

(2) Length = 460; ID = x; DF = 0; MF = 0; Offset = 60

35. If the bit rate of the line is b, the number of packets/sec that the router can emit is b/8192, so the number of seconds it takes to emit a packet is 8192/b.

To put out 65,536 packets takes 229 /b sec. Equating this to the maximum packet lifetime, we get 229 /b 　　10. Then, b is about 53,687,091 bps.

36. 答：因为为每一个分割的片段选择路由都需要该选项信息，因此该选项必须出现在每一个片段中。

37. 答：除去2 位作为前缀，将剩下18 位表示网络。概念上，网络数目可以有18 ² 或262144 个。然而，全0 和全1 是特别地址，所以只有262142 个可供分配。

38. 答：The address is 194.47.21.130.

39. 答：对于一个B 类网络，高端16 位形成网络号，低端16 位是子网或主机域。在子网掩码的低端16 位中，最高有效4 位为1111，因此剩下12 位用于主机号。因此，存在4096 个主机地址。但由于全0 和全1 是特别地址，因此最大的主机数目为4094。

40. To start with, all the requests are rounded up to a power of two. The starting address, ending address, and mask are as follows: A: 198.16.0.0 �C 198.16.15.255 written as 198.16.0.0/20

B: 198.16.16.0 �C 198.23.15.255 written as 198.16.16.0/21

C: 198.16.32.0 �C 198.47.15.255 written as 198.16.32.0/20

D: 198.16.64.0 �C 198.95.15.255 written as 198.16.64.0/19

41. They can be aggregated to 57.6.96/19.

42. It is sufficient to add one new table entry: 29.18.0.0/22 for the new block. If an incoming packet matches both 29.18.0.0/17 and 29.18.0.0./22, the longest one wins. This rule makes it possible to assign a large block to one outgoing line but make an exception for one or more small blocks within its range.

43. The packets are routed as follows:

(a) Interface 1

(b) Interface 0

(c) Router 2

(d) Router 1

(e) Router 2

44. After NAT is installed, it is crucial that all the packets pertaining to a single connection pass in and out of the company via the same router, since that is where the mapping is kept. If each router has its own IP address and all traffic belonging to a given connection can be sent to the same router, the mapping can be done correctly and multihoming with NAT can be made to work.

45. 答：不对。ARP 不是向网络层提供服务，它本身就是网络层的一部分，帮助向传输层提供服务。在数据链路层不存在IP 地址的问题。数据链路层协议是像HDLC 和PPP 这样的协议，它们把比特串从线路的一端传送到另一端。

46. 答：在RARP 的实现中有一个RARP 服务器负责回答查询请求。在ARP 的实现中没有这样的服务器，主机自己回答ARP 查询。

47. In the general case, the problem is nontrivial. Fragments may arrive out of order and some may be missing. On a retransmission, the datagram may be fragmented in different-sized chunks. Furthermore, the total size is not known until the last fragment arrives. Probably the only way to handle reassembly is to buffer all the pieces until the last fragment arrives and the size is known. Then build a buffer of the right size, and put the fragments into the buffer, maintaining a bit map with 1 bit per 8 bytes to keep track of which bytes are present in the buffer. When all the bits in the bit map are 1, the datagram is complete.

48. 答：对接收方而言，这是一个新的IP 数据报的一部分，该数据报的其他部分还不得而知，收到的这个片段被放在队列中，等待其余片段的到来，显然，在其余的片段不可能到达的情况下，这个片段最终也会因为超时而被丢弃。

49. 答：在头中的错误比在数据中的错误更严重。例如，一个坏的地址可能导致分组被投递到错误的主机。许多主机并不检查投递给它们的分组是否确实是要投递给它们的。它们假定网络从来不会把本来是要前往另一个主机的分组邮递给它们，有的时候数据不参与检验和的计算，因为这样做代价大，上层协议通常也做这种检验工作，从而引起重复和多余。

50. 答：在回答这一问题之前，我们需要搞清楚移动IP 的概念，允许其用户漫游的每个场点都必须建立一个本地代理。允许外界访问的每个场点都要建立一个外部代理。当一个移动主机抵达一个外部场点时，它与那里的外部代理主机联系，并进行登记。然后，该外部代理主机与移动用户的原居住地的本地代理联系，并给它一个转交地址，通常就是该外部代理的IP 地址。

当一个分组到达用户的本地LAN 时，它进入连接到该LAN 的某个路由器。路由器然后尝试以通常的方式寻找主机的位置。它广播一个ARP 分组，询问（例如） “ 160.80.40.20 ” 的以太网地址是什么？ “ 本地代理通过给出自己的以太网地址来应答这个询问。路由器把前往160.80.40.20 的分组发送给本地代理。本地代理又以隧道通信的方式把分组发送给转交地址，即前往外部代理。外部代理再取出IP 分组，并投递到移动主机的数据链路地址。此外，原居住地的本地代理把转交地址提供给发送方，使得随后的分组可直接地隧道发往外部代理。

现在回到本题的解答。答案是仍然需要通过上述的本地代理和外部代理的一整套过程。实际上，明尼阿波利斯的局域网是无线网的事实并不会使得波士顿发给该用户的分组会突然的跳到明尼阿波利斯。在波士顿的本地代理必须把分组以隧道方式传给明尼阿波利斯的无线LAN 上的外部代理。看待这一问题的最好方法是用户必须接入明尼阿波利斯的LAN，并且是以与在明尼阿波利斯的其他用户一样的方式接入。连接是使用无线方式还是有线没有关系。

51* 注意根据英文版，本题中应为每1ps 分配100 万地址，而不是12ps。

答：使用16 个字节，总的地址数为2¹²⁸或3.4×10³⁸。如果我们以每皮秒10⁶，即每秒10¹⁸的速率分配它们，这些地址将会持续3.4×1020 s，大约1013年。这个数字是宇宙年龄的1000 倍。

当然，地址空间不是扁平的，因此它们的分配不会是线性的。但这个计算结果表明，这么大的地址空间，几乎是永远也用不完的。

52. 答：设置协议段的目的是要告诉目的地主机把IP 分组交给那一个协议处理程序。中途的路由器并不需要这一信息，因此不必把它放在主头中。实际上，这个信息存在于头中，但被伪装了。最后一个（扩展）头的下一个字段就用于这一目的。

53. 答：从概念上讲，不需要改变。在技术上，由于被请求的IP 地址现在变大了，因此需要比较大的域。