计算机网络复习题田枫授课资料.docx

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计算机网络复习题田枫授课资料

网络（network）由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。

互联网是“网络的网络”（networkofnetworks）。

连接在因特网上的计算机都称为主机（host）。

网络把许多计算机连接在一起。

因特网则把许多网络连接在一起。

三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）

因特网的组成:

边缘部分核心部分

两种通信方式:

客户服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式

对等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式

电路交换的特点：

电路交换必定是面向连接的。

电路交换的三个阶段：

建立连接；通信；释放连接

电路交换传送计算机数据效率低

分组交换的主要特点

在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。

每一个数据段前面添加上首部构成分组。

分组交换网以“分组”作为数据传输单元。

依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）

接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。

分组交换的优点

高效灵活迅速可靠

分组首部的重要性

每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。

用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。

主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。

路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。

在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。

路由器处理分组的过程是：

把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；

查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；

把分组送到适当的端口转发出去。

主机和路由器的作用不同

主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。

路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。

不同作用范围的网络

广域网WAN（WideAreaNetwork）:

高速链路，长距离：

几十到几千公里

城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）:

城市内部：

5-50公里

局域网LAN（LocalAreaNetwork）:

学校、企业、若干台计算机互联

个人区域网PAN（PersonalAreaNetwork）:

以个人为中心，无线通信互联，几十米内

不同使用者的网络

公用网（publicnetwork）专用网（privatenetwork

发送时延发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

处理时延交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

排队时延结点缓存队列中分组排队所经历的时延。

总时延=发送时延+传播时延+处理时延+处理时延

时延带宽积=传播时延带宽

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+kd＜s+x/C+kd时，

（k-1）p/C＜s

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

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=√hx/（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2.3×108。

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2×108m/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/（100×1000）=100s传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms

（2）：

发送延迟=103/（109）=10-6s=1us传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms

1-18、假设信号在媒体上的传播速率为2.3×108m/s。

媒体长度l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1Mb/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*108×1×108b/s）=0.000435bit

（2）100m/（2.3*108×1×108b/s）=0.435bit

（3）100000/（2.3*108×1×108b/s）=435bit（4）5×106/（2.3*108×1×108b/s）=21739bit

网络协议的组成要素语法语义同步

五层协议的体系结构:

应用层运输层网络层数据链路层物理层

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。

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。

要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。

下面的协议对上面的服务用户是透明的。

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

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。

同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）。

1-19、长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，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18字节。

试求数据的传输效率。

若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？

答：

数据长度为100字节时传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3%

数据长度为1000字节时，传输效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5%

单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。

双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。

双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。

最基本的二元制调制方法有以下几种:

调幅（AM）调频（FM）调相（PM）

导向传输媒体:

有线传输：

双绞线、同轴电缆、光缆

非导向传输媒体:

无线传输：

微波、卫星

为什么要使用信道复用技术？

常用的信道复用技术有哪些？

频分复用、时分复用和统计时分复用,波分复用,码分复用（CDMA）

频分复用:

用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。

频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。

时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。

每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。

每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。

TDM信号也称为等时（isochronous）信号。

时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

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＋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

1、物理层要解决什么问题？

物理层的接口有哪几个特性？

各包含什么内容？

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：

机械特性指明接口所用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。

电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：

点对点信道广播信道

数据链路层传送的是帧

三个基本问题

（1）封装成帧--首部和尾部

（2）透明传输—字节和字符填充（3）差错控制--循环冗余检验）

封装成帧（framing）就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。

确定帧的界限。

首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。

发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”（其十六进制编码是1B）。

字节填充（bytestuffing）或字符填充（characterstuffing）——接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。

如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。

当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。

在传输过程中可能会产生比特差错：

1可能会变成0而0也可能变成1。

在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率BER（BitErrorRate）。

误码率与信噪比有很大的关系。

为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。

PPP协议有三个组成部分

一个将IP数据报封装到串行链路的方法;链路控制协议;网络控制协议

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。

3-04、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。

点对点协议PPP（拨号上网）

当用户拨号接入ISP时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。

PC机向路由器发送一系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）。

这些分组及其响应选择一些PPP参数，和进行网络层配置，NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址，使PC机成为因特网上的一个主机。

通信完毕时，NCP释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址。

接着，LCP释放数据链路层连接。

最后释放的是物理层的连接。

局域网的数据链路层（适配器的作用）

网络接口板又称为通信适配器（adapter）或网络接口卡NIC（NetworkInterfaceCard），或“网卡”。

适配器的重要功能：

进行串行/并行转换。

对数据进行缓存。

在计算机的操作系统安装设备驱动程序。

实现以太网协议。

数据链路层的两个子层:

逻辑链路控制,媒体接入控制

这种以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器（hub）

集线器的一些特点

集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。

使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是CSMA/CD协议，并共享逻辑上的总线。

集线器很像一个多接口的转发器，工作在物理层。

以太网的MAC层

在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。

802标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。

48位的MAC地址

IEEE的注册管理机构RA负责向厂家分配地址字段的前三个字节（即高位24位）。

地址字段中的后三个字节（即低位24位）由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址。

一个地址块可以生成224个不同的地址。

这种48位地址称为MAC-48，它的通用名称是EUI-48。

“MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。

“发往本站的帧”包括以下三种帧：

单播（unicast）帧（一对一）广播（broadcast）帧（一对全体）多播（multicast）帧（一对多）

最常用的MAC帧是以太网V2的格式

无效的MAC帧

数据字段的长度与长度字段的值不一致；

帧的长度不是整数个字节；

用收到的帧检验序列FCS查出有差错；

数据字段的长度不在46~1500字节之间。

有效的MAC帧长度为64~1518字节之间。

对于检查出的无效MAC帧就简单地丢弃。

以太网不负责重传丢弃的帧。

用集线器扩展局域网

优点

使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。

扩大了局域网覆盖的地理范围。

缺点

碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。

如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。

在数据链路层扩展局域网是使用网桥。

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

使用网桥带来的好处

过滤通信量。

扩大了物理范围。

提高了可靠性。

可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太网）的局域网。

使用网桥带来的缺点

存储转发增加了时延。

在MAC子层并没有流量控制功能。

具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大。

网桥只适合于用户数不太多（不超过几百个）和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。

这就是所谓的广播风暴。

网桥不改变它转发的帧的源地址

网桥和集线器（或转发器）不同

集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。

网桥在转发帧之前必须执行CSMA/CD算法。

若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。

透明网桥是一种即插即用设备，其标准是IEEE802.1D。

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

网桥应当按照以下自学习算法处理收到的帧和建立转发表

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

3-30以太网交换机有何特点？

它与集线器有何区别？

答：

以太网交换机实质上是一个多端口网桥。

工作在数据链路层。

以太网交换机的每个端口都直接与一个单个主机或另一个集线器相连，并且一般工作在全双工方式。

交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体一样，进行无碰撞地传输数据。

通信完成后就断开连接。

区别：

以太网交换机工作数据链路层，集线器工作在物理层。

集线器只对端口上进来的比特流进行复制转发，不能支持多端口的并发连接。

3-28有10个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。

（1）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网集线器；

（2）10站点连接到一个100Mbit/s以太网集线器；

（3）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网交换机。

答：

（1）10个站共享10Mbit/s；

（2）10个站共享100Mbit/s；

（3）每一个站独占10Mbit/s。

3-31网桥的工作原理和特点是什么？

网桥与转发器有何异同

答：

网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。

每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。

若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。

若该帧出现差错，则丢弃此帧。

网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。

但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。

网桥与转发器不同：

（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；

（2）网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；

（3）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法；

（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。

网络层提供的两种服务：

虚电路服务数据报服务

对比的方面

数据报服务

思路

可靠通信应当由用户主机来保证

连接的建立

不需要

终点地址

每个分组都有终点的完整地址

分组的转发

每个分组独立选择路由进行转发

当结点出故障时

出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化

分组的顺序

到达终点时不一定按发送顺序

端到端的差错处理和流量控制

由用户主机负责

网际协议IP:

地址解析协议ARP网际控制报文协议ICMP网际组管理协议IGMP

分类的IP地址

地址解析协议ARP

不管网络层使用的是什么协议，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。

每一个主机都设有一个ARP高速缓存（ARPcache），里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。

当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。

如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网将该MAC帧发往此硬件地址。

4-11IP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？

答案：

好处是数据报每经过一个结点，结点只检查首部的检验和，使结点工作量降低，网络速度加快。

坏处是只检验首部，不包括数据部分，即使数据出错也无法得知，只有到目的主机才能发现。

4-12当某个路由器发现一IP数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不是要求源站重传此数据报？

计算首部检验和为什么不采用CRC检验码？

答案：

之所以不要求源站重发，是因为地址子段也有可能出错，从而找不到正确的源站。

数据报每经过一个结点，结点处理机就要计算一下校验和。

不用CRC，就是为了简化计算。

IP层转发分组的流程

划分子网:

IP地址:

:

={<网络号>,<子网号>,<主机号>}

（IP地址）AND（子网掩码）=网络地址

使用子网掩码的分组转发过程

在不划分子网的两级IP地址下，从IP地址得出网络地址是个很简单的事。

但在划分子网的情况下，从IP地址却不能唯一地得出网络地址来，这是因为网络地址取决于那个网络所采用的子网掩码，但数据报的首部并没有提供子网掩码的信息。

因此分组转发的算法也必须做相应的改动。

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

4-20.设某路由器建立了如下路由表

现共收到5个分组，其目的站IP地址分别为：

（1）128.96.39.10

（2）128.96.40.12（3）128.96.40.151（4）192.4.153.17（5）192.4.153.90

试分别计算其下一跳。

解：

（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