《数据通信与计算机网络第4版》杨心强编课后习题参考答案.docx
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《数据通信与计算机网络第4版》杨心强编课后习题参考答案
附录A部分习题参考答案
第1章
1-11在0.1μm频段中的带宽为30000GHz。
1-12
媒体长度l
传播时延
媒体中的比特数
数据率=1Mb/s
数据率=10Gb/s
①
0.1m
510–10s
510–4
5
②
100m
510–7s
0.5
5103
③
100km
510–4s
5102
5106
④
5000km
0.025s
2.5104
2.5108
1-13网络最小时延就是网络的空闲时延。
当前网络时延是它的最小时延的5倍。
1-14①传输时延是100s，传播时延是5ms，此时传输时延远大于传播时延。
②传输时延是1s，传播时延是5ms，此时传输时延远小于传播时延。
1-17①用户数据的长度为100字节时，以太网的帧长为178字节，在物理层形成的比特流的长度是186字节，此时的数据传输效率为53.8%
②用户数据的长度为1000字节时，以太网的帧长为1078字节，在物理层形成的比特流的长度是1086字节，此时的数据传输效率为92.1%
1-19①网络层②网络层、运输层③物理层④表示层⑤物理层
⑥运输层⑦应用层⑧物理层⑨数据链路层⑩会话层
第2章
2-01英文字母E的信息量为3.252比特。
英文字母X的信息量为8.967比特。
2-02解法一：
利用每个符号在这条消息中出现的频度，计算每一个符号的平均信息量。
每一个符号的平均信息量为1.884bit/符号，这条消息的总信息量是107.37bit。
解法二：
利用每个符号在这条消息中出现的概率，计算每一个符号的平均信息量。
这是直接利用熵的概念，每一个符号的平均信息量约为1.906bit/符号，这条消息的总信息量是108.64bit。
上述两种解法的结果存在差异。
其原因是解法一把频度视为概率来计算。
当消息很长时，用熵的概念计算就比较方便，而且随着消息序列长度的增加，这两种方法的计算结果将渐趋一致。
2-04⑴额外开销是20000bit，传输时间是41.67s。
⑵额外开销是20480bit，传输时间是41.87s。
⑶按上述⑴得：
额外开销为200000bit，传输时间是104.17s。
按上述⑵得：
额外开销是204800bit，传输时间是104.67s。
2-05⑴Rc=1200字符/分
⑵
⑶Ti=0.013s，
2-06假设发送端和接收端的时钟周期分别为X和Y，也不会发生接收不正常。
接收端发生接收差错可能有两种情况：
第一种情况是接收端的时钟比发送端的快。
最后一个比特的采样必须发生在停止比特开始之前，即9.5Y＜9X，解得[（X-Y）/Y]＞1/19=5.26%。
第二种情况则相反，接收端的时钟比发送端的慢。
最后一个比特的采样必须发生在停止比特结束之前，即9.5Y＞10X，解得[（Y-X）/X]＞1/19=5.26%。
这两种情况的时钟频率误差超过规定值时，就会产生接收错误。
由此可归纳得︱（Y-X）/X︱＜1/19=5.26%时，才不会产生接收差错。
因此，当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双方仍能维持正常通信。
2-08电压放大倍数为31.6。
该放大器输出为20mW，其输出13.010dbm
2-090.1002mW
2-1028.6km，0.2dB
2-12－118.6dBw
2-145.787×10-7
2-16⑴
⑵
2-17
，说明这是一个信噪比很高的信道。
2-18若想使最大数据信号速率增加60%，信噪比应增加到约100多倍。
如在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，则最大数据信号速率只能再增加18.4%左右。
2-19⑴若传送一幅图片需时1分钟，则传输此电视信号所需的最小带宽1.5GHz。
⑵若在带宽为3.4KHz的信道上传送此幅图片，则传送一幅图片所需要的时间是265.56s 或4.43分钟
2-20利用香农公式得C==8Mb/s，这是理论上的极限值，是不可能达到的。
根据奈奎斯特公式得M=16，说明信号码元需要有16种不同的电压值。
如果传送的是二进制信号，其信道速率上限为C=2Mb/s，可见信道速率的瓶颈是奈奎斯特极限。
2-21Pr=0.06325
2-2360MHz～30GHz。
2-24两个天线之间的最大视距传播距离是41.23km。
接收天线高度为10米，发收天线之间的距离不变，发送天线的高度是46.8m。
此时发送天线的高度降低了53.2m。
说明升高接收天线就能降低发送天线的必要高度，这可节省基建投资。
2-25476.28m
2-27240.053ms
第3章
3-05600b/s
3-061000波特的16QAM信号比特率为4000b/s。
比特率为72000b/s的64QAM信号的波特率为12000波特。
3-11⑴采用纯ALOHA协议，允许加接的站数最大值是618个。
⑵采用时隙ALOHA协议，允许加接的站数最大值是1236个。
3-1312km
3-14此令牌环上可发送的最长帧是40000bit或5000B。
这是帧的最长数值。
当然，还须从这个值中减去一些开销字节，因此实际数据还要比该值低一些。
3-178个
3-1924路
3-21传统时分复用所需的总容量是96kb/s。
统计时分复用所需的总容量是38.4kb/s。
3-22复用线路上的总带宽是128kb/s。
复用的图示如图D3－22所示。
图D3-22
脉冲填充
脉冲填充
脉冲填充
4比特A/D
TDMPCM信号
128kb/s
TDMPAM信号
16kb/s
TDMPCM信号
64kb/s
8kb/s，数字信号
8kb/s，数字信号
8kb/s，数字信号
模拟信号
2kHz
源4
源5
源11
源1
源2
源3
数字信号
7.2kb/s
模拟信号
4kHz
┇
3-24A和D发送1，B发送0，而C未发送数据。
3-297.8125×104s（或21.7h）
3-31⑴电路交换端到端时延的一般表达式是
分组交换端到端时延的一般表达式是
式中，符号
表示
的值不是整数时，要取整数加1。
⑵分组交换时延小于电路交换时延的条件是
＜
当
>>
时，上述条件可表示为
＜
。
⑶0.965s。
3-33⑴1001110奇校验码1偶校验码0
⑵0101110奇校验码1偶校验码0
⑶1100101奇校验码1偶校验码0
⑷0110010奇校验码0偶校验码1
3-34X14＋X12＋X8＋X7＋X5＋X3＋X2＋X（101000110101110）
3-35至少要用4位冗余位，该海明码的编码效率为40%
第4章
4-04应保持以下4条信号线：
CA请求发送（针4），允许发送CB（针5），数据设备就绪CC（针6），数据终端就绪CD（针20）都处于开通状态，才能发送数据。
4-0919.29s。
说明在实际使用中应考虑到漂移引起的误差，时钟必须连续进行同步，才能保持不会偏离太大。
第5章
5-087EFE277D7D657E
5-09经过零比特填充后变成的比特串为011011111011111000（加下划线的0是填充的）。
经删除发送端加入的零比特后变成的比特串是000111011111-11111-110（连字符表示被删除的0）。
5-10每帧的最小开销是5字节。
第6章
6-07⑴和⑶是B类网络，⑵和⑸是A类网络，⑷和⑹是C类网络。
6-08⑴在点分十进制记法中不应有零开始的记法（112.56.048.76）。
⑵在IP地址的记法中不能超过4个数字（211.35.240.17.20）。
⑶在点分十进制记法中，每一个数必须≤255（183.256.76.253）。
⑷不允许二进制记法和点分十进制记法混合使用（192.10100111.69.248）。
6-10⑴子网掩码为255.255.255.0是C类地址的默认子网掩码，但也可能是A类或B类地址的掩码，它们的主机号分别由最后的8位来决定，而路由器则以前24位来寻找网络。
⑵实际能连接6台主机（除全0和全1外）。
⑶这两个网络的子网掩码是相同的，但子网数是不同的。
⑷它是一个有效的子网掩码，但不推荐使用。
⑸不可以。
在进行IP子网划分时，原则上不限制使用任何位序列来表示一个子网掩码。
但这需要地址管理员单独计算每个地址。
并且在每个子网中地址序列也不连续。
使用上面这种陌生的掩码将很容易引起子网划分的混淆和困难。
6-11B类地址可指派的网络数为2181，即262143。
6-12⑴176相当于10110000，1和0相间出现，不推荐使用。
⑵96相当于01100000，最高位是0，不推荐使用。
⑶127.192相当于0111111111000000，最高位是0，不推荐使用。
⑷255.128相当于1111111110000000，被推荐使用。
6-14200.45.32.0。
6-15已知某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0，选用的子网掩码为255.255.255.0，由此可计算得网络号为00000111111010，子网号为XXXXXXXX，主机号为XXXXXXXX。
假设该单位有4000台机器，均匀分布在16个不同的地点，则每一个地点为250台。
对于子网号和主机号的分配应除去全0和全1的代码，则设子网号码分配为00000001到00010000。
每一个地点主机号码的最小值为00000001到最大值11111010。
6-16IP地址是141.14.72.24，当子网掩码是255.255.192.0时，网络地址是141.14.0.0。
如把子网掩码改为255.255.224.0，网络地址也是141.14.0.0。
因此，子网掩码只影响划分子网的数目，并不影响网络地址。
6-17⑴将主机A和主机B的IP地址分别与子网掩码相与，得到的子网地址都是208.17.16.160。
这说明它们在同一子网内，可以直接进行通信。
⑵主机B不能与IP地址为208.17.16.34的DNS服务器通信的原因是默认网关被错误地设置为子网地址，它不是一个有效的主机地址。
⑶若要排除此故障，只需要主机A和主机B的默认网关修改为208.17.16.161，即可排除故障。
6-18⑴根据该主机的IP地址为192.55.12.120，可以判断它是一个C类地址，利用子网掩码为255.255.255.240，其中240表示为二进制是11110000，前4比特为子网号，后4比特为主机号。
对于IP地址192.55.12.120中的120，表示为二进制为01111000，可得出子网号为0111（即7），主机号为1000（即8）。
直接广播地址为192.55.12.127。
⑵从给出的4个主机地址（A：
129.23.191.21，B：
129.23.127.222，C：
129.23.130.33，D：
129.23.148.122），可得出这是一个B类网络，而给出的子网掩码255.255.192.0，第3个字节的前2比特表示子网号。
把给出的各个主机IP地址的第3字节转换成二进制，并分别与子网掩码进行与操作，然后与目的主机相比较。
如果子网号相同，表示需要经路由器转发。
经计算，给定的主机IP地址与与A、C、D的IP地址进行与操作的结果均为10000000，只有B不同，为01000000，所以主机B要与目的主机通信必须通过路由器转发。
6-20⑴采用报文交换方式，报文首部长度为32B，报文携带的数据为512KB，则整个报文长度为4194560b。
则发送该报文所需的传输时延为4194560/50≈84ms。
另外，报文经过每个路由器的排队时延为1ms，在每条链路上的传输时延为5ms。
因此，该报文从主机A到主机B所需的总时间＝9（传输时延+传播时延）+8排队时延＝9（84+5）+81＝809ms。
⑵采用分组交换方式，分组首部长度为32B，每个分组携带的数据为2KB，每个分组的总长度为16640b。
分组个数N为256。
发送一个分组所需的传输时延为0.33ms。
另外，分组经过路由器的排队时延为1ms，则在每条链路上的传播时延为5ms。
因此，从主机A发送到主机B的所有分组所需的总时间为主机A发送（N-1）个分组的传输时延加上最后一个分组从主机A到主机B的总时间为（N-1）传输时延+9（传输时延+传播时延）8排队时延≈140ms。
6-22最大可能聚合的CIDR地址块是212.56.132.0/22。
6-23对于CIDR地址块228.128/10和228.130.28/20，前一地址块包含着后一地地址块。
对于CIDR地址块228.128/10和228.127.28/20，前一地址块不包含着后一地地址块。
6-24CIDR地址块长度为15位（/15）。
为了使地址分配更有效，可通过减小地址分配上的“颗粒”来完成。
在使用CIDR之前，一个组织只能使用256个地址（C类）、65536个地址（B类）或16777216个地址（A类）。
而使用CIDR之后，几乎可以分配任何数量的地址，这可减少地址的浪费。
6-25最小地址是10010100011110000101000000000000，即146.120.80.0/20
最大地址是10010100011110000101111111111111，即146.120.95.255/20
该地址块共有4096个地址。
相当于16个C类地址。
6-29
4
5
0
28
1
0
0
4
17
校验和初值为0，后填入0x8BB1
10.12.14.5
12.6.7.9
6-30已知数据报的长度为4000字节，扣除固定首部20字节，则数据部分长度是3980字节。
现网络要求通过数据报的最大长度仅为1500字节，扣除其首部20字节，此网络中所传送的数据报的数据部分长度是1480字节。
为此，将3980字节分成三片，即数据字段长度分别为1480、1480和1020字节。
片偏移字段为0、185和370。
MF字段的值分别为1、1和0。
6-32由地址86.32/12，得掩码为12位，即11111111111100000000000000000000
而地址86.32/12的第二个字节的前四位为0010。
本题中四个IP地址的第二个字节的前四位二进制分别为：
0010，0100，0011和0100。
可得只有地址86.33.224.123是与86.32/12相匹配。
6-33将地址32.86.50.129/4的第一个字节表示成二进制00100000，其前缀是0010。
将此与题中4种情况进行比较。
可得只有地址前缀33/6与地址32.86.50.129/4相匹配。
6-34将地址150.7.88.151和150.15.68.251的第二个字节分别表示成二进制00000111和00001111，可见只有前4位是相同的。
将此与题中四种情况进行比较。
可得只有地址150.15/12与地址150.7.88.151和150.15.68.251相匹配。
6-36⑴接口0，⑵R2，⑶接口R4，⑷R3，⑸R4。
6-37由路由表的三个表项（序号为3、4、5），可知路由器R1有三个接口（I0、I1和I2）是直接与三个网络相连的。
由路由表的另三个表项（序号为1、2和6），因为存在下一跳，说明与R1间接相连的还有三个网络。
默认路由器与因特网相连。
由此可画出该网络的拓扑图如下：
因特网
R1
130.6.8.0
110.72.0.0
140.4.12.64
180.16.0.0
190.15.0.0
110.72.4.5
180.14.2.5
190.18.6.2
I0
I1
I2
图D6-37
6-40先把收到来自路由器C的路由表中“距离”表项的信息加1，藉此再来更新路由器B的路由表。
更新之后，路由器B的路由表如下：
目的网络
距离
下一跳路由器
说明
N1
7
A
原此表项不变
N2
5
C
下一跳相同，更新距离
N3
9
C
原无此表项，新添加
N6
5
C
距离更短，下一跳不同，更新
N8
4
E
距离一样，下一跳相同，不变
N9
4
F
距离更长，下一跳相同，不变
6-46Ipv6使用128位的地址空间，约拥有3.4×1038个地址。
按题意，每隔1微微秒分配100百万个地址，相当于每秒钟分配1018个地址，那么一年分配的地址为3.1536×107×1018=3.1356×1025，因此共可分配3.4×1038/3.1536×1025=1.078×1013年。
这大约是宇宙年令的1000倍。
由于地址空间利用是不均匀的，但即使只利用整个地址空间的千分之一，那也是不可能用完的。
6-47⑴2340∶1ABC∶119A∶A000∷
⑵0∶AA∷119A∶A231
⑶2340∷119A∶A001∶0
⑷∷2340∶0∶0∶0∶0或0∶0∶0∶2340∷
6-48⑴0000∶0000∶0000∶0000∶0000∶0000∶0000∶0000
⑵0000∶1234∶0000∶0000∶0000∶0000∶0000∶0003
⑶FE80∶0000∶0000∶0000∶0000∶0000∶0000∶0012
⑷582F∶1234∶0000∶0000∶0000∶0000∶0000∶2222
第7章
7-05传输连接套接字地址∷=（socket1，socket2）=（123.45.16.8∶161，202.114.36.80∶161）
7-06TCP协议的传输连接是通过通信双方的套接字来标识的。
套接字由IP地址和端口号构成。
因此，套接字对（IP1∶p，IP2∶q）是主机1的端口p与主机2的端口q之间唯一可能的连接，不可能再有其他两条或多条的连接。
7-08将其丢弃。
7-09UDP数据报的最小长度和最大长度分别是8字节和65535字节（含首部8字节和数据65527字节）。
封装在UDP数据报中的数据是上一层报文的内容，其最小长度是上一层报文的首部，而最大长度65527字节。
7-11不可能将这两次传输的4个数据报片组成完整的数据报。
因为IP数据报格式中有一标识字段，此字段是用来标识本次发送的IP数据报的，以便将本次分片的数据报片组装在一起。
由于每一次发送的IP数据报的标识字段的值是不相同的，即前两个IP数据报片的标识符与后两个IP数据报片的标识符不同，因此两者不能组装成一个IP数据报。
7-12用户数据报UDP的实际长度应是8200字节。
根据以太网MAC帧的格式，其数据部分的最大长度是1500字节。
因此，网络层的IP数据报的长度是1500字节，如取掉IP首部的20字节，则IP数据报的数据部分最多只能有1480字节。
为此需对一个UDP用户数据报划分成6个IP数据报，前5个IP数据报分片的数据部分为1480字节，最后一个IP数据报分片的数据部分是792字节。
各IP数据报分片中的片偏移值分别为：
0、185、370、555、740和925（注：
片偏移是以8字节为单位的，故1480÷8＝185）。
分片图示如下：
首部
8字节
8192字节
第2分片
第3分片
第4分片
第5分片
第6分片
第1分片
0
1480
2960
4440
5920
7400
8191
0
1479
7400
8191
IP数据报分片
20字节
┅┅
图D7-12
7-13将UDP数据报首部的十六进制表示转化为二进制：
C0881100000010001000
00190000000000011001
001C0000000000011100
E2171110001000010111
根据UDP用户数据报的首部格式，可得：
源端口为49288（0xC088），这是一个客户（或短暂）端口。
目的端口为25（0x0019），这是一个SMTP熟知端口。
UDP用户数据报长度为28（0x001C），其中数据部分为20字节。
此UDP用户数据报是从客户端发给服务器端的，服务器程序是SMTP（注：
由查表7-1可知）。
7-14某客户进程使用UDP把数据（16字节）发送给一服务器。
（1）在传输层，需增添UDP首部20字节，故在传输层的传输效率＝16/（16+20）=44.4%
（2）在网络层，需在UDP用户数据报前增添IP数据报首部20字节（假定IP首部无选项，也无填充），故在网络层的传输效率＝16/（16+20+20）=28.6%
（3）在数据链路层（使用以太网），需在IP数据报的基础构成MAC帧，此时需添18字节（即源地址6字节，目的地址6字节，类型2字节和FCS帧检验序列4字节），故在数据链路层的传输效率（假定IP首部无选项）为16/（16+20+20+18）=21.6%
（4）在物理层（使用以太网V2标准），需在以太网MAC帧的基础上，增添前导码7字节和帧开始定界符1字节，故在物理层的传输效率为16/（16+20+20+18+8）=19.5%
7-16为了构建ICMP报文方便起见，而把TCP的端口号（源端口和目的端口）放在TCP首部的开始的4字节。
这样，当TCP收到ICMP从ICMP差错报文时需要用到这两个端口来确定是哪条连接出了差错就非常方便。
7-17因为IP数据报首部中选项字段的长度是可变的，因此需设有“首部长度”字段表示IP数据报的首部长度。
而TCP报文段和UDP用户数据报的首部长度是固定的，所以无需设置“首部长度”字段。
7-18源端口是
，目的端口是
。
7-19因IP数据报的最大长度为65535字节，由此可倒退算出TCP报文段的最大长度是：
如果不考虑IP首部中的可选字段，扣除IP数据报的首部20字节和TCP首部20字节，即得一个TCP报文段的数据部分最多为65535－40＝65495字节。
若计入IP首部中的可选项字段，那么一个TCP报文段的数据部分将小于65495字节。
如果用户要传送的数据的字节长度超过TCP报文段中的序号字段可能编出的最大序号，仍可用TCP来传送。
其方法是：
作为另一个TCP报文段，编号用完后再重复使用。
7-2005320017前16位是源端口地址0x0532，后16位是目的端口地址0x0017。
00000001序号（32位）为1。
00000000确认号（32位）为0。
500207FF前4位是首部长度（=5），表示首部长度是20字节。
接着的6位是保留字段为全0。
后面的6位是标志字段（=000010），仅同步位SYN=1。
最后16位是窗口值（以字节为单位）2047字节。
00000000前16位为检验和（=0），后16位为紧急指针（=0）。
7-22接收端把旧的M0被当作新的M0，因此协议失败了。
双方交换报文段的过程如图7-22所示。
发送M1
确认M0
发送端
接收端
tB
tB
重传M0
超时
丢失
迟到的旧M0
确认M
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