计算机网络习题.docx

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计算机网络习题

计算机网络习题

1-02简述分组交换的要点。

答：

（1）报文分组，加首部

（2）经路由器储存转发

（3）在目的地合并

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。

答：

（1）电路交换：

端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。

（2）报文交换：

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：

具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。

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？

答：

按范围：

（1）广域网WAN：

远程、高速、是Internet的核心网。

（2）城域网：

城市范围，链接多个局域网。

（3）局域网：

校园、企业、机关、社区。

（4）个域网PAN：

个人电子设备

按用户：

公用网：

面向公共营运。

专用网：

面向特定机构。

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。

）

答：

线路交换时延：

kd+x/b+s,分组交换时延：

kd+（x/p）*（p/b）+（k-1）*（p/b）其中（k-1）*（p/b）表示K段传输中，有（k-1）次的储存转发延迟，当s>（k-1）*（p/b）时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p,相反。

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（b/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，观察总的时延是由哪几部分组成。

）

答：

总时延D表达式，分组交换时延为：

D=kd+（x/p）*（（p+h）/b）+（k-1）*（p+h）/b，D对p求导后，令其值等于0，求得p=[（xh）/（k-1）]^0.5

1-17收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。

试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：

（1）数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。

（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。

从上面的计算中可以得到什么样的结论？

解：

（1）发送时延：

ts=107/105=100s

传播时延tp=106/（2×108）=0.005s

（2）发送时延ts=103/109=1μs

传播时延：

tp=106/（2×108）=0.005s

结论：

若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。

但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。

1-22网络协议的三个要素是什么？

各有什么含义？

答：

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。

2-03试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。

答：

源点：

源点设备产生要传输的数据。

源点又称为源站。

发送器：

通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。

接收器：

接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。

终点：

终点设备从接收器获取传送过来的信息。

终点又称为目的站

传输系统：

信号物理通道

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）?

答：

C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s

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％？

答：

C=Wlog2（1+S/N）

b/s-àSN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1

SN2=2*（C2/W）-1=2*（1.6*C1/w）-1=（1.6*35000/3100）-1

SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。

C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）

C3/C2=18.5%

如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加18.5%左右

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？

答：

为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。

频分、时分、码分、波分。

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？

解：

S／A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1

S／B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0

S／C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送

S／D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D发送1

3-03网络适配器的作用是什么?

网络适配器工作在哪一层?

答：

适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件

网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）

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

答：

帧定界是分组交换的必然要求

透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆

差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的3-07要发送的数据为1101011011。

采用CRC的生成多项式是P（X）=X4+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？

答：

作二进制除法，1101011011000010011得余数1110，添加的检验序列是1110.作二进制除法，两种错误均可发展。

仅仅采用了CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。

3-08要发送的数据为101110。

采用CRCD生成多项式是P（X）=X3+1。

试求应添加在数据后面的余数。

答：

作二进制除法，10111000010011添加在数据后面的余数是011

3-10PPP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？

答：

0110111111111100

011011111011111000

0001110111110111110110

00011101111111111110

3-14常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？

现在最流行的是哪种结构？

为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？

答：

星形网，总线网，环形网，树形网

当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，而现在专用的ASIC芯片的使用可以讲星形结构的集线器做的非常可靠，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。

3-15什么叫做传统以太网？

以太网有哪两个主要标准？

答：

DIXEthernetV2标准的局域网

DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准

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

答：

码元传输速率即为波特率，以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。

标准以太网的数据速率是10MB/s，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特

3-20假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。

设信号在网络上的传播速率为200000km/s。

求能够使用此协议的最短帧长。

答：

对于1km电缆，单程传播时间为1/200000=5为微秒，来回路程传播时间为10微秒，为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10微秒，以Gb/s速率工作，10微秒可以发送的比特数等于10*10^-6/1*10^-9=10000,因此，最短帧是10000位或1250字节长

3-30以太网交换机有何特点？

用它怎样组成虚拟局域网？

答：

以太网交换机则为链路层设备，可实现透明交换

虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。

这些网段具有某些共同的需求。

虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为VLAN标记（tag），用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。

4-03.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

答：

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）。

4-04.试简单说明下列协议的作用：

IP、ARP、RARP和ICMP。

答：

IP协议：

实现网络互连。

使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。

网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有四个协议。

ARP协议：

是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。

RARP：

是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。

ICMP：

提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会

因特网组管理协议IGMP：

用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

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？

答：

分为ABCDE5类;每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。

各类地址的网络号字段net-id分别为1，2，3，0，0字节；主机号字段host-id分别为3字节、2字节、1字节、4字节、4字节。

特点：

（1）IP地址是一种分等级的地址结构。

分两个等级的好处是：

第一，IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。

这样就方便了IP地址的管理。

第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

（2）实际上IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。

当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其

网络号net-id必须是不同的。

这种主机称为多归属主机（multihomedhost）。

由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将IP数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址。

（3）用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号net-id。

（4）所有分配到网络号net-id的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

4-09.

（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

答：

有三种含义，其一是一个A类网的子网掩码，对于A类网络的IP地址，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。

第二种情况为一个B类网，对于B类网络的IP地址，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。

第三种情况为一个C类网，这个子网掩码为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？

答：

255.255.255.2即11111111.11111111.11111111.11111000。

每一个子网上的主机为（2^3）=6台，掩码位数29，该网络能够连接8个主机，扣除全1和全0后为6台。

（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？

答：

A类网络：

11111111111111111111111100000000给定子网号（16位“1”）则子网掩码为255.255.255.0

B类网络11111111111111111111111100000000给定子网号（8位“1”）则子网掩码为255.255.255.0但子网数目不同

（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？

答：

（240）10=（128+64+32+16）10=（11110000）2Host-id的位数为4+8=12，因此，最大主机数为：

2^12-2=4096-2=4094

11111111.11111111.11110000.00000000主机数2^12-2

（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？

答：

是10111111111111110000000011111111

（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？

答：

C22F1481--à（12*16+2）.（2*16+15）.（16+4）.（8*16+1）---à194.47.20.129

C22F1481---à11000010.00101111.00010100.10000001

C类地址

（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？

为什么？

答：

有实际意义.C类子网IP地址的32位中,前24位用于确定网络号,后8位用于确定主机号.如果划分子网,可以选择后8位中的高位,这样做可以进一步划分网络,并且不增加路由表的内容,但是代价是主机数相信减少.

4-11.IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。

这样做的最大好处是什么？

坏处是什么？

答：

在首部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寄到错误的主机。

许多主机并不检查投递给他们的分组是否确实是要投递给它们，它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。

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，从前，从而引起重复和多余。

因此，这样做可以加快分组的转发，但是数据部分出现差错时不能及早发现。

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）?

答：

第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit，即每个IP数据片的数据部分<1200-160（bit），由于片偏移是以8字节即64bit为单位的，所以IP数据片的数据部分最大不超过1024bit，这样3200bit的报文要分4个数据片，所以第二个局域网向上传送的比特数等于（3200+4×160），共3840bit。

4-18.

（1）有人认为：

“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，因此ARP应当属于数据链路层。

”这种说法为什么是错误的？

答：

因为ARP本身是网络层的一部分，ARP协议为IP协议提供了转换地址的服务，数据链路层使用硬件地址而不使用IP地址，无需ARP协议数据链路层本身即可正常运行。

因此ARP不再数据链路层。

（2）试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10~20分钟的超时计时器。

这个时间设置的太大或太小会出现什么问题？

答：

考虑到IP地址和Mac地址均有可能是变化的（更换网卡，或动态主机配置）10－20分钟更换一块网卡是合理的。

超时时间太短会使ARP请求和响应分组的通信量太频繁，而超时时间太长会使更换网卡后的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信。

（3）至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况（即不需要请求将某个目的IP地址解析为相应的硬件地址）。

答：

在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址的项目；源主机发送的是广播分组；源主机和目的主机使用点对点链路。

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

128.96.39.0255.255.255.128接口m0

128.96.39.128255.255.255.128接口m1

128.96.40.0255.255.255.128R2

192.4.153.0255.255.255.192R3

*（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

试分别计算其下一跳。

答：

（1）分组的目的站IP地址为：

128.96.39.10。

先与子网掩码255.255.255.128相与，得128.96.39.0，可见该分组经接口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，不等于128.96.39.0。

②与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0

经查路由表可知，该项分组经R2转发。

（3）分组的目的IP地址为：

128.96.40.151，与子网掩码255.255.255.128相与后得128.96.40.128，与子网掩码255.255.255.192相与后得128.96.40.128，经查路由表知，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。

与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。

与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.0，经查路由表知，该分组经R3转发。

（5）分组的目的IP地址为：

192.4.153.90，与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。

与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.64，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。

4-21某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0.该单位有4000台机器，分布在16个不同的地点。

如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一个地点分配一个子网掩码号，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值

答：

4000/16=250，平均每个地点250台机器。

如选255.255.255.0为掩码，则每个网络所连主机数=28-2=254>250，共有子网数=28-2=254>16，能满足实际需求。

可给每个地点分配如下子网号码地点：

子网号（subnet-id）子网网络号主机IP的最小值和最大值1：

00000001129.250.1.0129.250.1.1---129.250.1.254

2：

00000010129.250.2.0129.250.2.1---129.250.2.254

3：

00000011129.250.3.0129.250.3.1---129.250.3.254

4：

00000100129.250.4.0129.250.4.1---129.250.4.254

5：

00000101129.250.5.0129.250.5.1---129.250.5.254

6：

00000110129.250.6.0129.250.6.1---129.250.6.254

7：

00000111129.250.7.0129.250.7.1---129.250.7.254

8：

00001000129.250.8.0129.250.8.1---129.250.8.254

9：

00001001129.250.9.0129.250.9.1---129.250.9.254

10：

00001010129.250.10.0129.250.10.1---129.250.10.254

11：

00001011129.250.11.0129.250.11.1---129.250.11.254

12：

00001100129.250.12.0129.250.12.1---129.250.12.254

13：

00001101129.250.13.0129.250.13.1---129.250.13.254

14：

00001110129.250.14.0129.250.14.1---129.250.14.254

15：

00001111129.250.15.0129.250.15.1---129.250.15.254

16：

00010000129.250.16.0129.250.16.1---129.250.16.254

4-22..一个数据报长度为4000字节（固定首部长度）。

现在经过一个网络传送，但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。

试问应当划分为几个短些的数据报片？

各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值？

答：

IP数据报固定首部长度为20字节

总长度（字节）数据长度（字节）MF片偏移

原始数据报4000398000

数据报片11500148010

数据报片2150014801185

数据报片3104010200370

4-24.试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码（采用连续掩码）。

（1）2，

（2）6，（3）30，（4）62，（5）122，（6）250.

答：

（1）255.192.0.0，

（2）255.224.0.0，（3）255.248.0.0，（4）255.252.0.0，（5）255.254.0.0