计算机网络 期末复习题 习题一二三四五.docx

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计算机网络期末复习题习题一二三四五

习题一

1.简述OSI计算机网络体系结构各层的主要功能以及分层的好处

答：

功能（略）。

分层的方法有利于计算机网络的设计与实现，其好处主要有两个方面：

1简化了网络通信的设计。

网络通信是一个非常复杂的过程，把整个过程划分为几个功能层次，各层分工清晰，层内功能单一，易于实现，把整个系统的设计与实现简单化。

不同的系统可以根据各自的具体条件，采用不同的方法和技术实现每个层次的功能。

2具有层间无关性，系统易于更新。

在层次结构中，高层通过层间接口利用低层所提供的功能，并不需要知道低层如何实现这些功能；低层也仅仅是利用高层传下来的参数，这就是层间无关性。

层间无关性使得硬件和软件出现了新技术的时候，容易对某一层进行更新，以新的方法和新的技术取代老的方法和技术，只要这一更新仍然遵循与相邻层间的接口约定即可。

2.TCP/IP体系结构分为哪几个层次？

它们和ISO/OSI各层的对应关系如何？

答：

（略）。

3.协议和服务有什么区别？

又有什么关系？

答：

协议和服务的区别是：

协议是对等实体之间进行逻辑通信而定义的规则或规约的集合，其关键要素是语法、语义和定时；而服务主要是指一个系统中的下层向上层提供的功能。

协议和服务的关系是：

一个协议包括两个方面，即对上层提供服务和对协议本身的实现。

4.什么是（N）-PDU、（N）-SDU？

二者有什么关系？

答：

（N）-PDU表示第N层的协议数据单元，是（N）协议的数据和控制信息的格式。

（N）-SDU表示第N层的服务数据单元，是（N）协议向它的使用提供的用于两层之间交换的数据的单位。

二者之间的关系：

第N+1层使用第N层的服务时，（N+1）-PDU使用组合、分片等技术装配成（N）-SDU，通过（N）-SAP传送到第N层，第N层使用分片技术，分成几个（N）-PDU，利用（N-1）层服务，将（N）-PDU传送到对等层。

5.什么是端口（Port）？

什么是服务访问点（SAP）？

在TCP/IP协议簇中这二者有什么关系？

答：

N层实体是通过N层的服务访问点（SAP）来使用N层所提供的服务。

N-1层SAP就是N层可以访问N-1层服务的地方。

每一个SAP都有一个惟一的地址。

也就是说，SAP是为了标识不同的应用，或者说SAP是不同应用的地址。

而端口是TCP/IP协议簇中TCP向应用层提供的多个应用的接口，它的功能与SAP的功能相同。

也就是说，端口是TCP向应用层提供的每一个应用的标识，即地址。

习题二

6.什么是流套接字？

什么是数据报套接字？

答：

同一协议簇可能提供多种不同的通信服务类型，创建socket的应用程序使用不同类型套接字可以指定网络提供的通信服务类型，流套接字提供面向连接的数据流通信服务，数据报套接字提供不连接的数据报通信服务。

TCP/IP协议簇中，流套接字和数据报套接字分别对应tcp/ip协议。

7.什么是套接字命名？

套接字有了号，为什么还要命名？

答：

套接字命名即是将本地Socket地址赋予Socket，本地socket地址包括本地主机IP地址和本地端口号。

创建了一个socket并有了socket号，这个通信端口还不能使用，当它命名之后，将本地主机ip地址和本地端口号赋予它，才能通过这个通信端口找到通信的端点，才能和特定主机上的特定的应用程序相关联。

8.画图给出客户-服务器模式下面向连接的Socket网络通信程序的一个实现框架

9.解释套接字Socket,Socket机制和套接字对

答：

套接字用来表示unixtcp/ip网络通信的接口，基于套接字概念形成了tcp/ip网络环境下应用程序之间通信的一套程序设计方法，一种tcp/ip网络通信API称为socket机制。

可以把套接字机制看成是网络环境下提供通信端口的unix文件访问机制的一般化。

套接字对视表示tcp连接的两个端点的四元组：

（本地ip地址，本地tcp端口号；远程ip地址，远程tcp端口号），通过socket对连接了通信两端的用用程序。

10.编写网络通信程序，使用无连接的网络通信，客户机-服务器方式，服务器为重复服务器。

要求服务器提供回显（echo）服务：

在客户端输入一个字符串后发送给服务器，服务器判断该字符串是否为结束通信标志（字符串“END”）,如果不是，服务器将把该字符串再会送给客户端，否则结束与客户端的通信。

（略，见张曾科，计算机网络习题解答与实验指导。

）

习题三

1．假定x位用户数据将以一系列分组的形式，在一个分组交换网络中沿着一条共有k跳的路径向前传输，，每个分组包含p位数据和h位的头，这里x>>p+h。

线路的传输率为bb/s,传播延迟忽略不计。

请问：

什么样的p值使总延迟最小？

解答：

所需要的分组总数是x/p，因此总的数据加上头信息量为（p+h）x/p位。

源端发送这些位需要时间为（p+h）x/（pb）

中间的路由器重传最后一个分组所花的总时间为（k-1）（p+h）/b

因此我们得到的总的延迟为：

（p+h）x/（pb）+（p+h）（k-1）/b

由上式对p求导得：

[p-（p+h）x]/（p2b）+（k-1）/b=0

可推出：

hx/p2=k-1，得p=[hx/（k-1）]1/2

即p=[hx/（k-1）]1/2时能使总的延迟最小。

2．a.数字电视中发送一幅480*500像素的图像，每个像素具有32个灰度等级，假定每秒发送30幅图像，求发送源的数据速率R。

b.假定发送的信道带宽C位4.5MHz,信噪比为35dB，求信道容量。

c.如何调整a中的参数，从而在不提高数据速率的条件下传送彩色图像？

解：

a．源点的数据速率为：

480*500*lb32=36Mb/s；

b．C=Blb（1+S/N）=Blb（1+SNR）；

由35=10lb（1+SNR）进而得到SNR=103.5，所以得到

C=Blb（1+SNR）=4.5*106lb（1+103.5）=52.5Mb/s

c．在不提高数据速率的条件下，传送彩色图像的方法是减少像素或减少每秒传输的画面数。

3.一个数字系统工作在9600b/s的速率上

a.如果一个信号代表4位的字的编码，那么它所需的最小带宽是多少？

b.如果是8位的字的编码，结果又是多少？

解：

a.将条件代入乃奎斯特即可得到最小带宽，即

C=2BlbM,所以B=1200Hz

b.将条件代入乃奎斯特即可得到最小带宽，即

C=2BlbM=2B*8,所以B=600Hz

4.某调制解调器同时使用移幅键控和相移键控，采用0、π/2、π和3π/2四种相位，每种相位又都有两个不同的幅值。

请问：

在波特率位1200的情况下的数据速率是多少？

解：

总共有4种相位，而每种相位又有两个不同的幅值，则总共有8种状态，则数据速率如下：

1200*lb8=3600b/s

5.对于交换网定义如下的参数：

N：

两个给定站点间转接的结点数；

L：

报文长度（bit）；

B：

链路上的数据传输速率（b/s）；

P：

每个分组的长度（bit）；

H：

每个分组的开销（bit）；

S：

电路交换或虚电路分组交换的呼叫建立时间（s）；

D：

每个转接点的转接延迟时间（s）；

假设不需要确认，请分别计算电路交换、报文交换、虚电路分组交换和数据报分组交换的端到端延迟时间。

假定N=3，D=0.001s，S=0.2s，L=3200bit，P=1024bit，H=16bit，B=9600b/s时，请分别计算这4种交换方式下的延迟时间。

解：

对电路交换，端到端延迟时间（t）=呼叫建立的时间（t建立）+报文传输时间（t报文）

而t建立=S，t报文=L/B,所以t=S+L/B。

将S=0.2s，L=3200bit和B=9600b/s代入，得到

对报文交换，

端到端延迟时间（t）=报文的传输时间（t传输）+N*报文在每个转接结点的延迟时间（t延迟）

而t传输=L/B，t延迟=D,所以t=N*D+L/B,将N=3,D=0.001s,L=3200bit和B=9600b/s代入，得

对虚电路分组交换，

端到端延迟时间（t）=虚电路建立的时间（t建立）+所有分组的传输时间（t传输）

+N*分组在每个转接节点的延迟时间（t延迟）

而

t建立=S，

，t延迟=D

，所以

将N=3,D=0.001s，L=3200bit,B=9600b/s,P=1024bit,H=16bit和S=0.2s代入，得

对数据报分组交换，端到端延迟时间（t）只是没有虚电路的连接时间而已，因此

t=所有分组的传输时间（t传输）+N*分组在每个转接节点的延迟时间（t延迟）

而

，t延迟=D

，所以

，

将N=3,D=0.001s，L=3200bit,B=9600b/s,P=1024bit,H=16bit代入，得

6.画出比特流00111011011的曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形（假设此比特流之前的最后一个比特的后半部分为高电平）

解：

（略）

7.采用PAM（相位幅度调制）技术在带宽为32kHz的无噪声信道上传输数字信号，每个相位处都有两个不同幅度的电平。

按照奈奎斯特公式，若要达到256kb/s的数据速率，至少要多少种不同的相位？

解：

按照乃奎斯特公式C=BlbN=2WlbN,将W=32kHz,C=256kb/s代入，得到N=16。

由于每个相位都有两个不同幅度的电平，因此有8个相位。

8.现在需要在一条光纤上发送一系列计算机图像。

屏幕的分辨率为480*640像素，每个像素为24位，每秒钟有60幅屏幕图像。

请问：

需要多少带宽？

在1.30μm波长上，这段带宽需要的波长为多少？

解：

数据传输速率为

480*640*24*60b/s=442Mb/s

为简单起见，假定每赫兹为1b/s,因为

所以

9.一个CDMA接收器得到了下面的时间片：

-1+1-3+1-1-3+1+1。

假设时间片序列如下定义，请问：

哪些移动站传输了数据？

每个站发送了什么位？

A：

-1-1-1+1+1-1+1+1B：

-1-1+1-1+1+1+1-1

C：

-1+1-1+1+1+1-1-1D：

-1+1-1-1-1-1+1-1

解：

计算4个归一化的内积：

结果表明，A和D发送了1，B发送了0，C没有发送数据。

11.什么是异步传输方式？

什么是同步传输方式？

答：

同步传输（ATM）是按数据帧进行传送、字符与字符间的传输是同步无间隔的，收发方的时钟必须严格一致。

异步传输方式（STM）是按字符一个一个地发送，字符与字符间传输间隔是任意的，发送方和接收方的时钟要求没有同步的严格。

12.什么是频带传输和基带传输？

它们各采用哪种多路复用方式？

答：

频带传输借助于模拟的正弦载波信号，用数字数据调制载波，将数字数据寄生在载波的某个参数上，借助于模拟信道进行传输。

使用频带传输方式传输数字数据需要利用调制解调技术对数据进行转换。

频带传输可以利用频分复用（FDM）实现多路复用，提高传输信道的利用率。

基带传输用于传输基带信号。

基带即基本频带，指未经调制（频率变换）的信号所占用的频带，即把数字数据转换数字传输信号时它所固有的频带。

基带传输中媒体的整个频带范围都用于传输基带信号。

基带传输可以利用时分复用（TDM）实现多路复用，提高传输信道的利用率。

13.数字数据在使用基带传输方式传输前，为什么还要编码？

答：

数字数据在使用基地传输方式传输前需要按一定方式编码，主要有3个原因：

1编码更有利于在接收端区分传输的数字数据“0”与“1”的值。

2编码可以在传输信号中携带时钟，方便地实现传输信号的同步，不必额外再加专用的同步时钟信号线。

3采用合理的编码方式，可以充分利用信道的传输能力，达到更高的信息传输速率。

14.TDM,STDM,WDM,DWDM,PCM名词解释

答：

TDM即时分复用，STDM即统计时分复用，WDM即波分复用，DWDM即密集波分复用，CWDM即稀疏波分复用，详细解释略。

习题四

书本上的习题：

3-02

答：

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

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。

3-04

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

3-11

答：

（略）

3-15

答：

DIXEthernetV2标准的局域网

DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准

3-26

答：

将第i次重传成功的概率记为pi。

显然

第一次重传失败的概率为0.5，第二次重传失败的概率为0.25，第三次重传失败的概率为0.125.平均重传次数I=1.637

3-31

答：

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

3-32

发送的帧

B1的转发表

B2的转发表

B1的处理

（转发？

丢弃？

登记？

）

B2的处理

（转发？

丢弃？

登记？

）

地址

接口

地址

接口

A→E

A

1

A

1

转发，写入转发表

转发，写入转发表

C→B

C

2

C

1

转发，写入转发表

转发，写入转发表

D→C

D

2

D

2

写入转发表，丢弃不转发

转发，写入转发表

B→A

B

1

写入转发表，丢弃不转发

接收不到这个帧

补充习题

1.什么是VLAN?

答：

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。

2.透明网桥如何通过学习建立和维护端口-MAC地址桥接表？

答：

一个网桥刚刚连接到局域网上时，其桥接表是空的，网桥暂时还无法做出转发决策。

此时网桥若收到一个帧，就采用泛洪法转发它，向除接收此帧的端口以外的所有端口转发。

网桥在转发过程中通过逆向学习法将其桥接表逐步建立起来。

假若网桥收到从某一个端口1发来的帧，从帧的头部信息就可得知其源站地址A。

于是，网桥就可以推论出，在相反的方向上，只要以后收到发往目的站A的帧，就应当将此帧由端口1转发出去。

于是就将站A的MAC地址和端口1作为一个表项登记在桥接表中。

局域网的拓扑可能会发生变化。

为了使桥接表能动态地反映出网络的最新拓扑，可以在建立一个表项时将帧到达网桥的时间记录下来。

登记的表项若超过规定的时间范围，网桥将予以清除，重新学习。

3.千兆以太网在解决网络跨距问题上采用哪些方法？

答：

载波扩展和帧突发机制。

4.什么是冲突域？

什么是广播域？

在10Mb/s,100Mb/s和1000Mb/s以太网中，时槽规定为多大？

相应的冲突域的最大网络跨距有多大？

答：

冲突域指一个CSMA/CD以太网区域，同一个冲突域中的两个或多个站点同时发送数据就会产生冲突，CSMA/CD冲突域内能保证正常进行冲突检测，超出冲突域CSMA/CD就不能正常工作。

冲突域限制了CSMA/CD以太网的最大网络跨距。

广播域指网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。

时槽的长度和冲突域的最大网络跨距是相对应的。

10Mb/s和100Mb/s以太网，时槽规定为512位时，即51.2

最大网络直径分别为2000m和200m。

对于1000Mb/s以太网，时槽扩大为4096位时，冲突域的最大网络直径仍为200m。

需要说明的是，上面所说的冲突域的最大网络跨距并不是一个精确的概念。

5.CSMA使用了载波监听的机制，但还是可能产生冲突，为什么？

试画图分析。

答：

CSMA使用发送前先监听信道的机制，减少了发送冲突的机会，但还可能产生冲突，这是由信号传播时延引起的。

下图表示CSMA总线上的两个站A和B，它们之间的信号传播时延为

，A向B发出的数据经

之后才能传播到B。

因此，在A开始发送数据DATA（A）起

这个范围内，B的载波监听检测不到A在发送数据，若这段时间内B也有自己的数据DATA（B）要发送，它也可以发送，那么必然会和A发送的帧发生冲突，图中表示了这种冲突的情况。

可见，虽然是在监听到信道空闲时开始发送，但由于信号传播时延的影响，若两个（多个）站的发送在

的范围内，后发送的站听不到先发送站的信号，CSMA算法仍会产生冲突。

6.CSMA/CD对CSMA的改进主要是？

目的是什么？

对于10Mb/s的帧长1500B的以太网，改进后可以减少多长时间的因冲突造成的信道浪费？

答：

CSMA/CD对CSMA的改进主要是增加了冲突检测的机制，检测到冲突停止数据的发送，这样就可以减少冲突后无意义的数据发送时间，因而降低了冲突时信道带宽的浪费。

对于帧长1500B的数据帧，发送它需要12000位时，对于10Mb/s的比特率，则发送完一帧需要1200

。

如果一旦检测到冲突立即停止发送而不要将一帧全部发完，就可以节省无意义的发送时间。

节省的时间为1200

减去冲突处理的时间。

冲突时信道占用的时间最大为

（

和

分别为以太网的时槽和冲突后阻塞信号的发送时间），对应800位时，对于10Mb/s比特率的以太网为80

。

这样，冲突检测节约的时间可达1200-80=1120

。

7.LAN的共享信道接入要解决什么问题？

有那两种媒体接入控制方法？

他们有什么特点？

答：

LAN由多个站点共享同一信道，任何一个站都可以使用信道，但任何时候信道只能由一个站点占用。

因此，共享信道接入要解决的一个重要问题就是信道争用问题，媒体接入控制（MAC）就是解决这一问题的技术。

共享信道的多点接入（亦称多点访问）技术可以划分为两类，即受控接入和随机接入。

受控接入的特点是网上的各个站点不能随意接入信道，而必须受到一定的制约。

一般来说，受控接入方式每一个时刻只有一个站点接入信道。

受控接入又分为两种：

集中式控制和分散式控制。

集中式控制方式在网上设置一台主机，由它控制站点的访问权，多点轮询就属于集中式控制方式。

分散式控制不设主控站点。

令牌环网就属于分散式控制方式，环网上的站点只有持有令牌者才能发送信息，发送后立即将令牌传递下去。

随机接入的特点是网上的各个站点都可以根据自己的意愿随机地接入信道。

总线型网属于这一类。

随机接入方式中，如果两个或两个以上站点同时发送信息则会产生冲突，因此必须尽量减少冲突并解决冲突带来的问题。

8.以太网冲突以后采用什么回退重试算法？

答：

以太网采用截断二进制指数回退算法控制回退重试时间。

习题五

4.20

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。

4.22

解：

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

4000

3980

0

0

数据报片1

1500

1480

1

0

数据报片2

1500

1480

1

185

数据报片3

1040

1020

0

370

4.28

解：

图形见课后答案P380

4.30

解：

见课后答案P380

4.41

解：

路由器B更新后的路由表如下：

N1　　　7　　A　　　　无新信息，不改变

N2　　　5　　C　　　　相同的下一跳，更新

N3　　　9　　C　　　　新的项目，添加进来

N6　　　5　　C　　　　不同的下一跳，距离更短，更新

N8　　　4　　E　　　　不同的下一跳，距离一样，不改变

N9　　　4　　F　　　　不同的下一跳，距离更大，不改变

1．ARP进行的是哪两种地址之间的转换？

ARP如何进行地址解析？

它采取了哪些措施提高地址转换的效率？

答：

ARP用于从IP地址到物理地址的转换。

ARP使用动态绑定的方式进行IP地址到物理地址的转换。

动态绑定是在同一个物理网络上进行的，网络应该支持广播方式。

ARP的操作过程举例说明如下：

在某一物理网络上，一个主机a欲解析另一个主机b的IP地址。

a先在网络上广播一个ARP请求报文，请求IP地址为IPb的主机回答其物理地址PYb。

网上所有主机都将收到该ARP请求，但只有b识别出自己的IPbf地址，并做出应答，向a发回一个ARP响应报文，回答自己的物理地址PYb。

应答不再使用广播方式。

ARP采取如下措施提高地址转换的效率：

1使用高速缓存。

每台ARP的主机保留了一个专用的ARP缓存区存放最近获得的IP地址和物理地址的映射，ARP先在缓存中查找IP地址对应的物理地址。

2在ARP请求报文中放入源站的IP地址和物理地址的映射，以免目标机紧接着为解析源站的物理地址而再进行一次动态绑定操作。

3源站在广播自己的地址映射时，网上所有主机都将它存入自己的高速缓存。

4新的主机入网时，主动广播自己的地址映射。

2．IP数据报首部的定长域的长度是多少？

最大首部长度是多少？

IP数据报可携带的数据长度最多是多少？

答：

IP数据报首部的定长域的长度是20B。

最大首部长度是60B，除定长域长度20B，选项的最大长度为40B。

IP数据报的总长字段指示整个IP数据报的长度，包括报头长数据区长，单位为字节。

总长字段为16b，所以IP数据报最长可达65535B。

IP数据报可携带的数据长度最大是65535减去20~60B的首部长度。

3．什么是直接交付和间接交付？

答：

直接交付是指把IP数据报从源站或路由器直接传送到目的站，中间不涉及路由器。

当源站与目的站在一个物理网络上时，才能进行直接交付。

数据报路径上的最后一个路由器总是和目的