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课后习题
第一章概述
1-01计算机网络向用户可以提供那些服务?
答:
连通性和共享
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
1-06简述因特网标准制定的几个阶段?
答:
(1)因特网草案(InternetDraft)——在这个阶段还不是RFC文档。
(2)建议标准(ProposedStandard)——从这个阶段开始就成为RFC文档。
(3)草案标准(DraftStandard)
(4)因特网标准(InternetStandard)
1-07小写和大写开头的英文名字internet和Internet在意思上有何重要区别?
答:
(1)internet(互联网或互连网):
通用名词,它泛指由多个计算机网络
互连而成的网络。
;协议无特指
(2)Internet(因特网):
专用名词,特指采用TCP/IP协议的互联网络
区别:
后者实际上是前者的双向应用
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。
1-11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(b/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?
(提示:
参
考图1-12的分组交换部分,观察总的时延是由哪几部分组成。
)
答:
总时延D表达式,分组交换时延为:
D=kd+(x/p)*((p+h)/b)+(k-1)*(p+h)/b
D对p求导后,令其值等于0,求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5
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D0
U=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。
1-19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%
第二章物理层
2-01物理层要解决哪些问题?
物理层的主要特点是什么?
答:
物理层要解决的主要问题:
(1)物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体,通信手段的不同,使数据链路层
感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务。
(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,物理层应该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
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所采用,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新的物理层协议,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。
2-06数据在信道重的传输速率受哪些因素的限制?
信噪比能否任意提高?
香农公式在
数据通信中的意义是什么?
“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别?
答:
码元传输速率受奈氏准则的限制,信息传输速率受香农公式的限制
香农公式在数据通信中的意义是:
只要信息传输速率低于信道的极限传信率
,就可实现无差传输。
比特/s是信息传输速率的单位
码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。
一个码元不一定对应
于一个比特。
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
2-09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
2-10常用的传输媒体有哪几种?
各有何特点?
答:
双绞线
屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)
无屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)
同轴电缆
50W同轴电缆
75W同轴电缆
光缆
无线传输:
短波通信/微波/卫星通信
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。
2-16共有4个站进行码分多址通信。
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S:
(-1+1-3+1-1-3+1+1)。
问哪个站发送数据了?
发
送数据的站发送的是0还是1?
解:
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
第三章数据链路层
3-01数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别?
“电路接通了”与”数
据链路接通了”的区别何在?
答:
数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外,还必须有一些必要的规程来控制数
据的传输,因此,数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机,物理连接已经能够传送比特流了
,但是,数据传输并不可靠,在物理连接基础上,再建立数据链路连接,才是“数据链
路接通了”,此后,由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能,才使不太可靠的物
理链路变成可靠的数据链路,进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时,物理电路连
接不一定跟着断开连接。
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)
3-08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7D5EFE277D5D7D5D657D
5E。
试问真正的数据是什么(用十六进制写出)?
答:
7D5EFE277D5D7D5D657D5E
7EFE277D7D657D
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:
0110111111111100
011011111011111000
0001110111110111110110
00011101111111111110
3-12 PPP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?
答:
PPP协议的工作状态分为:
“链路终止”状态,“链路静止”状态,“链路建立”状态,“鉴别”
状态,“网络层协议”状态,“链路打开”状态。
用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立的连接为:
链路静止,链路建立,鉴别,网络层协议,链路打开。
链路静止时,在用户PC机和ISP的路由器间并不存在物理层的连接。
链路建立时,目的是建立链路层的LCP连接。
鉴别时,只允许传送LCP协议的分组、鉴别协议的分组以及监测链路质量的分组。
网络层协议时,PPP链路的两端的网络控制协议NCP根据网络层的不同协议无相交换网络层特定的网络控制分组。
链路打开时,链路的两个PPP端点可以彼此向对方发送分组
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
3-26以太网上只有两个站,它们同时发送数据,产生了碰撞。
于是按截断二进制指
数退避算法进行重传。
重传次数记为i,i=1,2,3,…..。
试计算第1次重传失败的概率
、第2次重传的概率、第3次重传失败的概率,以及一个站成功发送数据之前的平均重传
次数I。
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
3-27有10个站连接到以太网上。
试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
(1)10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器;
(2)10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器;
(3)10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。
答:
(1)10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器:
10mbs
(2)10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器:
100mbs
(3)10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机:
10mbs
第四章网络层
1.网络层向上提供的服务有哪两种?
是比较其优缺点。
网络层向运输层提供“面向连接”虚电路(VirtualCircuit)服务或“无连接”数
据报服务
前者预约了双方通信所需的一切网络资源。
优点是能提供服务质量的承诺。
即所传送的
分组不出错、丢失、重复和失序(不按序列到达终点),也保证分组传送的时限,缺点
是路由器复杂,网络成本高;
后者无网络资源障碍,尽力而为,优缺点与前者互易
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。
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)2
Host-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)---à194.47.20.129
C22F1481---à11000010.00101111.00010100.10000001
C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.
11.IP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?
在首部中的错误比在数据中的错误更严重,例如,一个坏的地址可能导致分组被投寄到
错误的主机。
许多主机并不检查投递给他们的分组是否确实是要投递给它们,它们假定
网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。
数据不参与检验和的计算,因为这样做代价大,上层协议通常也做这种检验工作,从前
,从而引起重复和多余。
因此,这样做可以加快分组的转发,但是数据部分出现差错时不能及早发现。
17.一个3200位长的TCP报文传到IP层,加上160位的首部后成为数据报。
下面的互联网
由两个局域网通过路由器连接起来。
但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部
分只有1200位。
因此数据报在路由器必须进行分片。
试问第二个局域网向其上层要传送
多少比特的数据(这里的“数据”当然指的是局域网看见的数据)?
答:
第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit,即每个IP数据片
的数据部分<1200-160(bit),由于片偏移是以8字节即64bit为单位的,所以IP数据片的
数据部分最大不超过1024bit,这样3200bit的报文要分4个数据片,所以第二个局域网
向上传送的比特数等于(3200+4×160),共3840bit。
19.主机A发送IP数据报给主机B,途中经过了5个路由器。
试问在IP数据报的发送过程中
总共使用了几次ARP?
6次,主机用一次,每个路由器各使用一次。
20.设某路由器建立了如下路由表:
目的网络子网掩码下一跳
128.96.39.0255.255.255.128接口m0
128.96.39.128255.255.255.128接口m1
128.96.40.0255.255.255.128R2
192.4.153.0255.255.255.192R3
*(默认)——R4
现共收到5个分组,其目的地址分别为:
(1)128.96.39.10
(2)128.96.40.12
(3)128.96.40.151
(4)192.153.17
(5)192.4.153.90
(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。
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,分布
在16个不同的地点。
如选用子网掩码为255.255.255.0,试给每一个地点分配一个子网
掩码号,并算出每个地点主机号码的最小值和最大值
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---129.250.2.254
3:
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:
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