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计算机网络》课后习题答案

第一章概述

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），从源站到目的站共经过k段

链路，每段链路的传播时延为d（s）,数据率为C（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？

答：

对电路交换，当t=s时，链路建立；当t=s+x/C，发送完最后一bit;当t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。

对分组交换,当t=x/C,发送完最后一bit；为到达目的地,最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，每次转发的时间为p/C,所以总的延迟=x/C+（k-1）p/C+kd所以当分组交换的时延小于电路交换x/C+（k-1）p/C+kdvs+x/C+kd时，（k-1）p/Cvs

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？

答：

分组个x/p，传输的总比特数：

（p+h）x/p源发送时延：

（p+h）x/pb最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：

（k-1）（p+h）/b总发送时延D=源发送时延+中间发送时延D=（p+h）x/pb+（k-1）（p+h）/b令其对p的导数等于0，求极值p=Vhx/（k-1）

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2.3X108。

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100kbit/s，传播距离为1000km信号在媒体上的传播速率为2X108m/s°

（2）数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s，传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。

答：

（1）：

发送延迟=107/（100X1000）=100s传播延迟=1000X1000/（2X108）=5X10-3s=5ms

（2）：

发送延迟=103/（109）=10-6s=1us传播延迟=1000X1000/（2X108）=5X10-3s=5ms

1-18、假设信号在媒体上的传播速率为2.3X108m/s。

媒体长度I分别为：

（1）10cm（网卡）

（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）

试计算当数据率为Mb/s1和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

答：

传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

时延带宽积=传播时延*带宽

1）0.1m/2.3/108X1X108b/s=0.000435bit

2）100m/2.3/108X1X108b/s=0.435bit

（3）100000/2.3/108X1X108=435bit

（4）5X106/2.3/108X1X108=21739bit

1-21协议与服务有何区别？

有何关系？

答：

协议是水平的，服务是垂直的。

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间的通信的规则。

服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

协议与服务的关系在协议的控制下，上层对下层进行调用，下层对上层进行服务，上下层间用交换原语交换信息。

同层两个实体间有时有连接。

第二章物理层

2-01物理层要解决什么问题？

物理层的主要特点是什么？

（1）物理层要解决的主要问题：

1.物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本曾的协议与服务。

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。

（2）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锁采用。

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心的物理层协议，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。

答：

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。

基带信号：

来自信源的信号。

带通信号：

经过载波调制后的信号。

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：

在使用时间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）。

2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为2000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：

80000b/s

2-09用香农公式计算一下：

假定信道带宽为3100Hz最大信息传输速率为35kb/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，问最大信息传输速率能否再增加20%？

答：

奈氏准则：

每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒2个码元。

香农公式则表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。

根据香农公式，计算信道的极限信息传输速率C为：

C=log2（1+S/N）b/s;根据公式，可以计算出，信噪比S/N

应增大到100倍。

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

2-16共有4个站进行码分多址CDMA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：

（-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1还是0?

答：

S・A=（+1-1+3+1-1+3+14-1）/8=1,A发送1

S・B=（+1—1一3—1一1一3+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

第三章数据链路层

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：

帧定界使收方能从收到的比特流中准确地区分出一个帧的开始和结束在什么地方；

透明传输使得不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送，因此很重

要；

差错控制主要包括差错检测和差错纠正，旨在降低传输的比特差错率，因此也必须解决。

3-07要发送的数据为llOlOllOllo采用CRC的生成多项式是P（x）二x4+x+l。

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？

答：

添加的检验序列为1110（11010110110000除以10011）数据在传输过程中最后一个1变成了0,11010110101110除以10011,余数为011,不为0,接收端可以发现差错。

数据在传输过程中最后两个1都变成了0，11010110001110除以10011，余数为101，不为0，接收端可以发现差错。

3-08•要发送的数据为101110。

采用CRC的生成多项式是P（X）=X3+1。

试求应添加在数据

后面的余数。

解：

余数是011。

3-13局域网的主要特点是什么？

为什么局域网采用的广播通信通信方式而广域网不采用呢？

答：

（1）局域网的主要特点。

从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：

共享传输信道。

在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上；

1.地理范围有限，用户个数有限。

通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内联网，如一座楼或几种的建筑群内。

一般来说，局域网的覆盖范围约为10m~10km内或更大一些；

2.传输速率高。

局域网的传输速率一般为1~100Mb/s，能支持计算机之间的告诉通信，所以时延较低。

3.误码率低，因近距离传输，所以误码率很低，一般在10-8〜10-11之间。

4.多采用分布式控制和广播式通信。

在局域网中各站是平等关系而不是主从关系，可以进行广播或组播。

从网络的体系结构和传输控制规程来看，局域网也有自己的特点：

1.底层协议简单。

在局域网中，由于距离短、时延小、成本低、传输速率高、可靠性高，因此信道利用率已不是人们考虑的主要因素，所以底层协议较简单。

2.不单独设立网络层。

局域网的拓扑结构多采用总线型、环型和星型等共享信道，网内一般不需要中间转接，流量控制和路由选择功能大为简化，通常在局域网不单独设立网络层。

因此，局域网的体系结构仅相当于OSI/RM的最低两层

3.采用多种媒体访问控制技术。

由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体，所以局域网面对的是多源、多目的链路管理的问题。

由此引发出多种媒体访问控制技术。

（2）局域网采用广播通信是因为局域网中的机器都连接到同一条物理线路，所有主机的数据传输都经过这条链路，采用的通信方式是将主机要发送的数据送到公用链路上，发送至所有的主机，接收端通过地址对比，接收法网自己的数据，并丢弃其他数据的方式。

广域网是由更大的的地理空间、更多的主机构成的，若要将广播用于广域网，可能会导致网络无法运行。

首先，主机间发送数据时，将会独自占用通信链路，降低了网络的使用率；另一方面，主机A向主机B发送数据时，是想网络中所有的主机发送数据，当主机数目非常多时，将严重消耗主机的处理能力。

同时也造成了数据的无效流动；再次，极易产生广播风暴，是网络无法运行。

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

答：

10BASE-T“10”表示数据率为10Mb/s,“BASE表示电缆上的信号是基带信号，“T”表示使用双绞线的最大长度是500m。

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1十200000=5X10-6S，即5us，来回路程传播时间为10us。

为了能够按照CSMA/CDT作，最短帧的发射时间不能小于10us。

以1Gb/s速率工作，10us可以发送的比特数等于：

10X10-6X10-9=10000,

因此，最短帧是10000位或1250字节长。

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=255比特时间，A和B同时检测到发送了碰撞，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rA=0和rB=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?

At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？

答：

t=0时，A和B开始发送数据

t=255

比特时间，

A和B都检测到碰撞。

t=273

比特时间，

A和B结束干扰信号的传输。

t=594

比特时间，

A开始发送

t=785

比特时间，

B再次检测信道。

如空闲，则B在881比特时间发送数据。

否则再退

避。

A重传的数据在819比特时间到达B,B先检测到信道忙，因此B在预定的881比特时间停止发送数据。

3-32现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。

每一个网桥的两个端口号都标明在图上。

在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。

以后有以下各站向其他的站发送了数据帧，即H1发送给H5,H3发送给H2,H4发送给H3,H2

发送给H1。

试将有关数据填写在下表中

MAC1MAC2MAC3MAC4MAC5

H1H2H3H4H5B1B21212

第4章网络层

4-03作为中间系统，转发器、网桥、路由器和网关都有何区别？

答案：

1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。

转发器是物理层的中继系统。

网桥是数据链路层的中继系统。

路由器是网络层的中继系统。

在网络层以上的中继系统为网关。

2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。

路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。

一般讨论的互连网都是

指用路由器进行互连的互连网络

4-09

（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

（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？

（3）—A类网络和一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）—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？

（6）某个IP地址的十六进制表示为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？

答案：

（1）可以代表C类地址对应的子网掩码默认值；也能表示A类和B类地址的掩码,前24位决定网络号和子网号，后8位决定主机号。

（用24bit表示网络部分地址，包括网络号和子网号）

（2）255.255.255.248化成二进制序列为：

11111111111111111111111111111000，根据掩码的定义，后三位是主机号，一共可以表示8个主机号，除掉全0和全1的两个，该网络能够接6个主机。

（3）子网掩码的形式是一样的，都是255.255.255.0；但是子网的数目不一样，前者为65534，后者为254。

（4）255.255.240.0（11111111.11111111.11110000.00000000）是B类地址的子网掩

码，主机地址域为12比特，所以每个子网的主机数最多为：

212-2=4094。

（5）子网掩码由一连串的1和一连串的0组成，1代表网络号和子网号，0对应主

机号.255.255.0.255变成二进制形式是：

11111111111111110000000011111111.可见，是一个有效的子网掩码，但是不是一个方便使用的解决办法。

（6）用点分十进制表示，该IP地址是194.47.20.129，为C类地址

（7）有，可以提高网络利用率。

注：

实际环境中可能存在将C类网网络地址进一步划分为子网的情况，需要掩码说明

子网号的划分。

C类网参加互连网的路由，也应该使用子网掩码进行统一的IP路由运算。

C类网的子网掩码是255.255.255.0。

4-10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

答案：

（1）128.36.199.3B类网

（2）21.12.240.17A类网（3）183.194.76.253B类网

（4）192.12.69.248C类网（5）89.3.0.1A类网（6）200.3.6.2C类网

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，平均分布在16个不同的地点。

如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一地点分配一个子网号码，并计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---129.250.2.2543：

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

4-29—个自治系统有5个局域网，其连接图如图4-55示。

LAN2至LAN5上的主机数分

别为：

91，150，3和15.该自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23.试给出每一个局域网的地址块（包括前缀）。

答案：

对LAN3主机数150，（27-2）＜150+1＜（28-2），所以主机位为8bit，网络前缀为24，分配地址块30.138.118.0/24。

（第24位为0）

对LAN2主机数91，（26-2）＜91+1＜（27-2），所以主机位为7bit，网络前缀为25，分配地址块30.138.119.0/25。

（第24、25位为10）

对LAN5主机数15，（24-2）＜15+1＜（25-2），所以主机位为5bit，网络前缀为27，分配地址块30.138.119.192/27。

（第24、25、26、27位为1110）

对LAN1主机数3，（22-2）＜3+1＜（23-2），所以主机位为3bit，网络前缀为29，分

配地址块30.138.119.232/29。

（第24、25、26、27、28、29位为111101）对LAN4主机数3,（22-2）<3+1<（23-2），所以主机位为3bit，网络前缀为29，分配地址块30.138.119.240/29。

（第24、25、26、27、28、29位为111110）

第五章传输层

5—12一个应用程序用UDP到IP层把数据报在划分为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。

答：

不行重传时，IP数据报的标识字段会有另一个标识符。

仅当标识符相同的IP数据报片才能组装成一个IP数据报。

前两个IP数据报片的标识符与后两个IP数据报片的标识符不同，因此不能组装成一个IP数据报。

5—18假定在运输层使用停止等待协议。

发送发在发送报文段M0后再设定的时间内未收

到确认，于是重传MQ但M0又迟迟不能到达接收方。

不久，发送方收到了迟到的对M0的确认，于是发送下一个报文段M1,不久就收到了对M1的确认。

接着发送方发送新的报文段M0但这个新的M0在传送过程中丢失了。

正巧，一开始就滞留在网络中的M0现在到达接收方。

接收方无法分辨M0是旧的。

于是收下M0，并发送确认。

显然，接收方后来收到的M0是重复的，协议失败了。

试画出类似于图5-9所示的双方交换报文段的过程。

答：

旧的M0被当成新的M0。

5—23主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别为70和100。

试问：

（1）第一个报文段携带了多少个字节的数据？

（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）如果主机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