《计算机网络》第5版部分习题参考答案Word格式.docx

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速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率

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=1µ

s

传播时延：

tp=106/（2×

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。

1-18假设信号在媒体上的传播速度为2×

108m/s.媒体长度L分别为：

（1）10cm（网络接口卡）

（2）100m（局域网）

（3）100km（城域网）

（4）5000km（广域网）

试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

（1）1Mb/s:

传播时延=0.1/（2×

108）=5×

10-10

比特数=5×

10-10×

1×

106=5×

10-4

10Gb/s:

1010=5

（2）1Mb/s:

传播时延=100/（2×

10-7

比特数=5×

10-7×

10-1

10Gb/s:

1010=5×

103

（3）1Mb/s:

传播时延=100000/（2×

10-4×

102

106

（4）1Mb/s:

传播时延=5000000/（2×

108）=2.5×

10-2

比特数=2.5×

10-2×

104

比特数=2.5×

108

1-21协议与服务有何区别？

有何关系？

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。

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。

协议和服务的概念的区分：

1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。

本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。

下面的协议对上面的服务用户是透明的。

2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。

但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。

上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。

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，采用一种原理体系结构。

各层的主要功能：

物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。

（注意：

传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0层。

）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。

数据链路层数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。

每一帧包括数据和必要的控制信息。

网络层网络层的任务就是要选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。

运输层运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。

应用层应用层直接为用户的应用进程提供服务。

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。

实体（entity）表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

协议栈:

指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构.

对等层:

在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层.

协议数据单元:

对等层实体进行信息交换的数据单位.

服务访问点:

在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实际上就是一个逻辑接口.

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？

物理层要解决的主要问题：

（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。

（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。

（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。

物理层的主要特点：

（1）由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。

（2）由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。

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。

数据：

是运送信息的实体。

信号：

则是数据的电气的或电磁的表现。

模拟数据：

运送信息的模拟信号。

模拟信号：

连续变化的信号。

数字信号：

取值为有限的几个离散值的信号。

数字数据：

取值为不连续数值的数据。

码元（code）：

在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

单工通信：

即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。

半双工通信：

即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。

这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。

全双工通信：

即通信的双方可以同时发送和接收信息。

基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。

像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。

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？

码元传输速率受奈氏准则的限制，信息传输速率受香农公式的限制

香农公式在数据通信中的意义是：

只要信息传输速率低于信道的极限传信率，就可实现无差传输。

比特/s是信息传输速率的单位

码元/秒是码元传输速率的单位，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=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％？

C=Wlog2（1+S/N）b/s-SN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1

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

SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。

C3=Wlog2（1+SN3）=Wlog2（1+*10SN2）

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

2-10常用的传输媒体有哪几种？

各有何特点？

双绞线

屏蔽双绞线STP（ShieldedTwistedPair）

无屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）

同轴电缆

50同轴电缆

75同轴电缆

光缆

无线传输：

短波通信/微波/卫星通信

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.

V=L*FF=V/LB=F2-F1=V/L1-V/L2

1200nm到1400nm：

带宽=23.8THZ

1400nm到1600nm：

带宽=17.86THZ

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？

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。

2-14试写出下列英文缩写的全文，并做简单的解释。

FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1,OC-48.

FDM（frequencydivisionmultiplexing）频分复用

TDM（TimeDivisionMultiplexing）时分复用

STDM（StatisticTimeDivisionMultiplexing）统计时分复用

WDM（WaveDivisionMultiplexing）波分复用

DWDM（DenseWaveDivisionMultiplexing）密集波分复用

CDMA（CodeWaveDivisionMultiplexing）码分复用

SONET（SynchronousOpticalNetwork）同步光纤网

SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字系列

STM-1（SynchronousTransferModule）第1级同步传递模块

OC-48（OpticalCarrier）第48级光载波

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=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1

B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0

C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送

D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D发送1

第三章数据链路层

3-03络适配器的作用是什么?

网络适配器工作在哪一层?

网络适配器（即网卡）是用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中的数据链路层和物理层）

3-07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？

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，两种错误均可发现

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。

3-10PPP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？

0110111111111100

011011111011111000

0001110111110111110110

00011101111111111110

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

10BASE-T中的“10”表示信号在电缆上的传输速率为10MB/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“T”代表双绞线星形网，但10BASE-T的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过100m。

3-22假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/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100Mb/s的以太网呢？

对于10mb/s的以太网，以太网把争用期定为51.2微秒，要退后100个争用期，等待时间是51.2（微秒）*100=5.12ms

对于100mb/s的以太网，以太网把争用期定为5.12微秒，要退后100个争用期，等待时间是5.12（微秒）*100=512微秒

3-30以太网交换机有何特点？

用它怎样组成虚拟局域网？

以太网交换机为链路层设备，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。

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。

3-31网桥的工作原理和特点是什么？

网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？

网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。

网桥具有过滤帧的功能。

当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口

转发器工作在物理层，它仅简单地转发信号，没有过滤能力

以太网交换机则为链路层设备，可视为多端口网桥

第四章网络层

1.网络层向上提供的服务有哪两种？

是比较其优缺点。

网络层向运输层提供“面向连接”虚电路（VirtualCircuit）服务或“无连接”数据报服务

前者预约了双方通信所需的一切网络资源。

优点是能提供服务质量的承诺。

即所传送的分组不出错、丢失、重复和失序（不按序列到达终点），也保证分组传送的时限，缺点是路由器复杂，网络成本高；

后者无网络资源障碍，尽力而为，优缺点与前者互异。

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.试简单说明下列协议的作用：

IP、ARP、RARP和ICMP。

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。

5.IP地址分为几类？

各如何表示？

IP地址的主要特点是什么？

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。

7.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？

IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。

从而把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络

在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。

MAC地址在一定程度上与硬件一致，基于物理、能够标识具体的链路通信对象、IP地址给予逻辑域的划分、不受硬件限制。

9.

（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

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？

255.255.255.248即11111111.11111111.11111111.11111000.

每一个子网上的主机为（2^3）-2=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？

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？

（240）10=（128+64+32+16）10=（11110000）2

Host-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？

是11111111111111110000000011111111

（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？

C22F1481--（12*16+2）.（2*16+15）.（16+4）.（8*16+1）---194.47.20.129

C22F1481---11000010.00101111.00010100.10000001

C类地址

（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？

为什么？

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,但是代价是主机数减少.

10.试辨认以下IP地址的网络类别。

（1）128.36.199.3

（2）21.12.240.17（3）183.194.76.253（4）192.12.69.248

（5）89.3.0.1（6）200.3.6.2

（2）和（5）是A类,

（1）和（3）是B类,（4）和（6）是C类.

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？

6次，主机用一次，每个路由器各使用一次。

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

192.4.1