计算机网络第四版部分课后题.docx
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计算机网络第四版部分课后题
计算机网络题集
第一章
1-02简述分组交换的要点。
（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。
（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？
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：
电路交换时延：
kd+
+s
分组交换时延：
kd+（
）*（
）+（k-1）*（
）
其中（k-1）*（
）表示K段传输中，有（k-1）次的储存转发延迟，
当s>（k-1）*（
）时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p,相反。
1-14计算机网络有哪些常用的性能指标？
答：
速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率
1-15假定网络利用率达到了90%。
试估计一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？
答：
令D0表示网络空间时的时延，D表示网络当前的时延，U为网络利用率。
由D=
可得
=1-U
U=90%,
=10%，得10D0=D
现在的网络时延是它的最小值的10倍。
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？
（1）发送时延=107/105=100s
传播时延=106/（2×108）=0.005s
（2）发送时延=103/109=1µs
传播时延=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。
1-18假设信号在媒体上的传播速度为2。
3×108m/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。
答：
（1）传播时延=0.1m/（2.3×108m/s）=4.35×10-10s
1Mb/s：
比特数=4.35×10-10×1×106=4.35×10-4bit
10Gb/s：
比特数=4.35×10-10×1×1010=4.35bit
（2）传播时延=100m/（2.3×108m/s）=4.35×10-7s.
1Mb/s：
比特数=4.35×10-7×1×106=0.435bit
10Gb/s:
比特数=4.35×10-7×1×1010=4.35×103bit
（3）传播时延=105m/（2.3×108m/s）=4.35×10-4s
1Mb/s：
比特数=4.35×10-4×1×106=4.35×102bit
10Gb/s:
比特数=4.35×10-4×1×1010=4.35×106bit
（4）传播时延=5×106m/（2.3×108m/s）=2.17×10-2s
1Mb/s：
比特数=2.17×10-2×1×106=2.17×104bit
10Gb/s:
比特数=2.17×10-2×1×1010=2.17×108bit
1-19长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，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，加上首部和尾部工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？
解：
（1）当数据长度为100字节时，
总数据：
100+20+20+18=158
数据的传输效率=
=
=63.3%
（2）当数据长度为1000字节时，
数据传输效率：
1000/（1000+20+20+18）=94.5%
1-21协议与服务有何区别？
有何关系？
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。
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。
1-22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。
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。
答：
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：
（1）物理层：
物理层的任务就是透明地传送比特流。
（注意：
传递信息的物理理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）应用层：
应用层直接为用户的应用进程提供服务。
1-29有一个点对点链路，长度为50KM。
若数据在此链路上的传播速度2*108m/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？
答：
传播时延=5×104m/（2×108m/s）=2.5×10-4
发送时延=
（x为发送速率）
=2.5×10-4
x=3.2×106bit/s=3.2Mbit/s
因此链路的宽带为3.2Mbit/s时和发送100字节的分组的发送时延一样大
如果发送512字节的分组，则同理可得：
=2.5×10-4
x=16.38Mbit/s
所以链路的带宽为16.38Mbit/s时和发送512字节的分组的发送时延一样大。
第二章
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？
（1）机械特性：
明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
（2）电气特性：
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性：
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
（4）规程特性：
说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-06数据在信道重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/每秒”和“码元/每秒”有何区别？
答：
（1）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
（2）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。
（3）比特/s是信息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（bit/s）?
答：
每一个码元所携带的信息量是1bit
每个码元需4位二进制表示log2（16）=4bit
可获得的数据率为C=R×log2（16）=20000bit/s×4=80000bit/s
2-08假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kbit/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？
）
答：
极限信息传输速率C=Wlog2（1+S/N）（b/s）
带宽：
W=3khz电话信道传送速率：
C=64kbit/s
64kbit/s=3khz×log2（1+S/N）
S/N=64.2dB
所以此电话信道是个信噪比要求很高的信源
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+
）b/s=>
=2
-1
=2
-1=2
-1
=2
-1=2
-1
/
=109.5
所以信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlog2（1+
）=Wlog2（1+
）
=19.17%
所以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。
第三章
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。
答：
（1）链路管理帧定界流量控制。
差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址
（2）可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：
对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
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传输和处理资源
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：
①作二进制除法，11010110110000，10011得余数1110添加的检验序列是1110
②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。
3-09一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。
试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？
答：
7D5E→7E,7D5D→7D
所以真正的数据：
7EFE277D7D657E
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：
0110111111111100011011111011111000
000111011111011111011000011101111111111110
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
=5us
来回路程传播时间为10us
为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10us，以1Gb/s速率工作，10us可以发送的比特数：
10×10-6/1×10-9=10000
因此，最短帧是10000位或1250字节长。
3-27有10个站连接到以太网上。
试计算一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10Mbit/s以太网集线器；
（2）10个站都连接到一个100Mbit/s以太网集线器；
（3）10个站都连接到一个10Mbit/s以太网交换机。
答:
（1）10个站都连接到一个10Mbit/s以太网集线器,每个站点共享使用信道，但同一时间只有一个站可以用，其余9个站在等待中拿到使用权以10Mbit/s发送，因此每个站都能得到10Mbit/s带宽。
（2）10个站都连接到一个100Mbit/s以太网集线器,每个站点共享使用信道，但同一时间只有一个站可以用，其余9个站在等待拿到使用权以100Mbit/s发送，因此每个站都能得到100Mbit/s带宽。
（3）10个站都连接到一个10Mbit/s以太网交换机，每个站都独享10Mbit/s，10个站可以同时使用，因此每个站都能得到10Mbit/s带宽。
3-29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。
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...求解答最好有过程。
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100Mbit/s以太网交换机。
假定所有的链路的速率都是100Mbit/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？
答：
因为通过交换机连接的局域网内主机可以并行发送数据，所以9台主机的吞吐量为900M，两个吴福气吞吐量为200M，所以总吞吐量为1100M。
三个系各有一台主机分别访问连个服务器和通过路由器上网。
其他主机在系内通信。
3-31假定在图3-30中的所有链路的速率仍然为100Mbit/s，但三个系的以太网交换机都换成为100Mbit/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？
答：
最大吞吐量为500Mbit/s每个系是一个碰撞域
3-32假定在图3-30中的所有链路的速率仍然为100Mbit/s，但所有的以太网交换机都换成为100Mbit/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？
答：
最大吞吐量为100Mbit/s整个系统是一个碰撞域
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。
以太网
交换机
6
AA1
AB2
AC3
AD4
AE5
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
交换表的状态
向哪些接口转发帧
说明
A发送帧给D
写入（A,1）
所有接口
开始时，交换变为空，交换机不知应向何接口转发帧
D发送帧给A
写入（D,4）
A
交换机已知A连接在接口1
E发送帧给A
写入（E,5）
A
交换机已知A连接在接口1
A发送帧给E
不变
E
交换机已知E连接在接口5
CSMA/CD协议要点归纳
（1）准备发送：
适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部，组成以太网帧，放入适配器的缓存中。
但在发送之前，必须先检测信道。
（2）检测信道：
若检测到信道忙，则应不停的检测，一直等待信道转为空闲。
若检测到信道空闲，并在96比特时间内信道保持空闲（保证了帧间最小间隔），就发送这个帧。
（3）在发送过程中仍不停的检测信道，即网络适配器要边发送边监听。
这里只有两种可能性：
<1>发送成功：
在争用期内一直未检测到碰撞。
这个帧肯定能够发送成功。
发送完毕后其他什么也不做。
然后回到
（1）。
<2>发送失败：
在争用期间内检测到碰撞。
这时立即停止发送数据，并按照规定发送认为干扰信号。
适配器接着就执行指数退避算法，等待r倍512比特时间后，返回到步骤
（2），继续检测信道。
但若重传达16次仍不能成功，则停止重传而向上报错。
以太网没发送完一帧，一定要把已发送的帧暂时保留一下。
如果在争用期内检测出发生了碰撞，那么还要在推迟一段时间后再把这个暂时保留的帧重传一次。
第四章
4-03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）。
4-04试简单说明下列协议的作用：
IP、ARP和ICMP。
答：
（1）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。
（2）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。
（3）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。
4-05IP地址分为几类？
各如何表示？
IP地址的主要特点是什么？
1、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。
2、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？
有三种含义
（1）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。
（2）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。
（3）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）一个网络的现在掩码为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（23）=8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）一个A类网络和一个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：
212-2=4096-2=4094
11111111.11111111.11110000.00000000主机数212-2
（5）一个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
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