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计算机网络第七版答案

第一章概述

1-02简述分组交换的要点。

答：

（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。

答：

（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？

答：

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：

线路交换时延：

kd+x/b+s,分组交换时延：

kd+（x/p）*（p/b）+（k-1）*（p/b），其中（k-1）*（p/b）表示K段传输中，有（k-1）次的储存转发延迟，当s>（k-1）*（p/b）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？

解：

设网络利用率为U。

，网络时延为D，网络时延最小值为D0U=90%;D=D0/（1-U）---->D/D0=10现在的网络时延是最小值的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？

解：

（1）发送时延：

ts=107/105=100s传播时延tp=106/（2×108）=0.005s

（2）发送时延ts=103/109=1µs传播时延：

tp=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2×108m/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。

解：

（1）1Mb/s:

传播时延=0.1/（2×108）=5×10-10比特数=5×10-10×1×106=5×10-41Gb/s:

比特数=5×10-10×1×109=5×10-1

（2）1Mb/s:

传播时延=100/（2×108）=5×10-7比特数=5×10-7×1×106=5×10-11Gb/s:

比特数=5×10-7×1×109=5×102

（3）1Mb/s:

传播时延=100000/（2×108）=5×10-4比特数=5×10-4×1×106=5×1021Gb/s:

比特数=5×10-4×1×109=5×105

（4）1Mb/s:

传播时延=5000000/（2×108）=2.5×10-2比特数=2.5×10-2×1×106=5×1041Gb/s:

比特数=2.5×10-2×1×109=5×107

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）100/（100+20+20+18）=63.3%

（2）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：

物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。

（注意：

传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0层。

）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。

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。

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。

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。

应用层应用层直接为用户的应用进程提供服务。

1-26试解释以下名词：

协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。

答：

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。

客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

协议栈:

指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构.对等层:

在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层.

协议数据单元:

对等层实体进行信息交换的数据单位.服务访问点:

在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口.

第二章物理层

2-05物理层的接口有哪几个方面的特性？

个包含些什么内容？

答：

（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。

2-07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（b/s）?

答：

C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s

2-08假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/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：

C=Wlog2（1+S/N）（b/s）

W=3khz，C=64khz----àS/N=64.2dB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+S/N）b/s-àSN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1

SN2=2*（C2/W）-1=2*（1.6*C1/w）-1=2*（1.6*35000/3100）-1

SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。

C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）C3/C2=18.5%

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。

第三章数据链路层

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：

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。

3-03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）

3-07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：

作二进制除法，1101011011000010011得余数1110，添加的检验序列是1110.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。

3-08要发送的数据为101110。

采用CRCD生成多项式是P（X）=X3+1。

试求应添加在数据后面的余数。

答：

作二进制除法，10111000010011添加在数据后面的余数是011

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：

7D5EFE277D5D7D5D657D5E7EFE277D7D657D

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

3-12PPP协议的工作状态有哪几种？

当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立哪几种连接？

每一种连接解决什么问题？

3-14常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？

现在最流行的是哪种结构？

为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？

答：

星形网，总线网，环形网，树形网当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，而现在专用的ASIC芯片的使用可以讲星形结构的集线器做的非常可靠，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。

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1/200000=5为微秒，来回路程传播时间为10微秒，为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10微秒，以Gb/s速率工作，10微秒可以发送的比特数等于10*10^-6/1*10^-9=10000,因此，最短帧是10000位或1250字节长

3-22假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r=100。

试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？

如果是100Mb/s的以太网呢？

答：

对于10mb/s的以太网，以太网把争用期定为51.2微秒，要退后100个争用期，等待时间是51.2（微秒）*100=5.12ms对于100mb/s的以太网，以太网把争用期定为5.12微秒，要退后100个争用期，等待时间是5.12（微秒）*100=512微秒

3-27假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。

另一个以太网的情况则反过来。

这两个以太网一个使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。

你认为以太网交换机应当用在哪一个网络？

答：

集线器为物理层设备，模拟了总线这一共享媒介共争用，成为局域网通信容量的瓶颈。

交换机则为链路层设备，可实现透明交换局域网通过路由器与因特网相连当本局域网和因特网之间的通信量占主要成份时，形成集中面向路由器的数据流，使用集线器冲突较大，采用交换机能得到改善。

当本局域网内通信量占主要成份时，采用交换机改善对外流量不明显

3-2910Mb/s以太网升级到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s时，都需要解决哪些技术问题？

为什么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手，并使自己的应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网？

答：

技术问题：

使参数a保持为较小的数值，可通过减小最大电缆长度或增大帧的最小长度在100mb/s的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆的度减小到100m，帧间时间间隔从原来9.6微秒改为现在的0.96微秒吉比特以太网仍保持一个网段的最大长度为100m，但采用了“载波延伸”的方法，使最短帧长仍为64字节（这样可以保持兼容性）、同时将争用时间增大为512字节。

并使用“分组突发”减小开销10吉比特以太网的帧格式与10mb/s，100mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同吉比特以太网还保留标准规定的以太网最小和最大帧长，这就使用户在将其已有的以太网进行升级时，仍能和较低速率的以太网很方便地通信。

由于数据率很高，吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体，它使用长距离（超过km）的光收发器与单模光纤接口，以便能够工作在广

3-30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。

3-31网桥的工作原理和特点是什么？

网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？

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图3-35表示有五个站点分别连接在三个局域网上，并且用网桥B1和B2连接起来。

每一个网桥都有两个接口（1和2）。

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：

A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A。

试把有关数据填写在表3-2中。

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→EA1A1转发，写入转发表转发，写入转发表C→BC2C1转发，写入转发表转发，写入转发表D→CD2D2写入转发表，丢弃不转发转发，写入转发表B→AB1写入转发表，丢弃不转发接收不到这个帧

3-33网桥中的转发表是用自学习算法建立的。

如果有的站点总是不发送数据而仅仅接受数据，那么在转发表中是否就没有与这样的站点相对应的项目？

如果要向这个站点发送数据帧，那么网桥能够把数据帧正确转发到目的地址吗？

答：

没有与这样的站点相对应的项目;网桥能够利用广播把数据帧正确转发到目的地址

第四章网络层

4.试简单说明下列协议的作用：

IP、ARP、RARP和ICMP。

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。

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。

RARP：

是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。

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。

IP地址分为几类？

各如何表示？

IP地址的主要特点是什么？

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。

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9.

（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

有三种含义

其一是一个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。

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。

第三种情况为一个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（2^3）=6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A类网络和一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）2Host-id的位数为4+8=12，因此，最大主机数为：

2^12-2=4096-2=4094

11111111.11111111.11110000.00000000主机数2^12-2

（5）一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？

是10111111111111110000000011111111

（6）某个IP地址的十六进制表示C2.2F.14.81，试将其转化为点分十进制的形式。

这个地址是哪一类IP地址？

C22F1481--à（12*16+2）.（2*16+15）.（16+4）.（8*16+1）---à194.47.20.129C22F1481---à11000010.00101111.00010100.10000001C类地址

（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？

为什么？

有实际意义.C类子网IP地址的32位中,前24位用于确定网络号,后8位用于确定主机号.如果划分子网,可以选择后8位中的高位,这样做可以进一步划分网络,并且不增加路由表的内容,但是代价是主机数相信减少.

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

（2）和（5）是A类,

（1）和（3）是B类,（4）和（6）是C类.

13.设IP数据报使用固