38计算机网络习题答案.docx

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38计算机网络习题答案

第1章绪论

1、蓝牙是目前流行的无线个域网技术。

2、分层模型的优点：

（1）将建造网络这样一个复杂的任务分解为多个可处理的部分；

（2）提供了一种更为模块化的设计。

3、理解实体、协议、接口和网络体系结构的含义。

实体：

指计算机上能够发送和接收数据的任何事物，如进程或硬件设备。

协议：

控制和管理两个实体之间数据通信过程的一组规则和约定。

接口：

相邻两层之间的通信约定。

网络体系结构：

网络中层次和协议的集合。

4、掌握ISO/OSI参考模型与TCP/IP参考模型的层次、各层功能以及之间的差异。

5、掌握一些术语：

ISO、ITU、CCITT、IEEE、EIA、ANSI、MEF（城域以太网论坛）、Wi-Fi（无线相容性认证）、RFC、ISOC（因特网协会）、IAB、IETF、IRTF、INNA、ICANN、CNNIC。

第2章数据通信基础

1、有线电视公司通过CATV电缆为每个用户提供数字通信服务。

假设每个用户占用一路电视信号带宽（6MHz），使用64-QAM技术，那么每个用户的速率是多少？

答：

根据奈奎斯特定理：

每个用户的速率＝2×信号带宽×log2V

＝2×6M×log264

＝72Mbps

2、假定网络的利用率到达了90%。

试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？

答：

D=D0÷（1－U）（D——表示网络当前的时延；D0——表示网络空闲时的时延；U——网络的利用率）

所以，D/D0=1/（1－U）=1/（1-90%）=10

3、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。

从以上计算结果可得出什么结论？

答：

（1）发送时延：

107bit/100kb/s=100s，传播时延：

1000km/2×108m/s=5ms。

（2）发送时延：

103bit/1Gb/s=1us，传播时延：

1000km/2×108m/s=5ms。

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。

4、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（网络接口卡）

（2）100m（局域网）

（3）100km（城域网）

（4）5000km（广域网）

试计算当数据率为1Mb/s和1Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

答：

媒体长度

传播时延

媒体中的比特数

数据率＝1Mb/s

数据率＝10Gb/s

（1）0.1m

4.35×10-10s

4.35×10-4

4.35

（2）100m

4.35×10-7s

0.435

4.35×103

（3）100km

4.35×10-4s

4.35×102

4.35×106

（4）5000km

0.0217s

2.17×104

2.17×108

5、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，加上首部和尾部共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的总数据。

若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？

答：

（1）长度100字节时：

100/（100+20+20+18）=63.3%

（2）长度1000字节时：

1000/（1000+20+20+18）=94.5%

6、数据在信道中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：

（1）主要从奈氏准则和香农公式两个上去考虑。

（信道的带宽、信噪比、信号的种类）

（2）信噪比不能任意提高。

（3）意义：

只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。

（4）一个码元不一定对应于一个比特。

7、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：

Rb=RB*log2V

Rb=20000×log216＝80000b/s。

8、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=W*log2（1+S/N）

64kb/s=3k*log2（1+S/N）

S/N=64.2db

9、用香农公式计算一下，假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60％，问信噪比S/N应增加到多少倍？

如果在刚才计算的基础上将信噪比S/N再增大到10倍，问最大信息速率能否再增加20％？

答：

（1）C=W*log2（1+S/N）

35000＝3100*log2（1+S/N）35000+35000*60%=3100*log2（1+S/N）

上面两式相比，得出S/N的增加情况为100倍。

（2）C=W*log2（1+S/N）

35000＝3100*log2（1+S/N）从中解出S/N，再带入C=3100*log2（1+10*S/N），得到最大信息速率只能再增加18.5%左右。

10、假定有一种双绞线的衰减是0.7db/km（在1kHz时），若容许有20db的衰减，试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？

如果要使这种双绞线的工作距离增大到100公里，问应当使衰减降低到多少？

答：

20db/（0.7db/km）=28.6km

20db/x=100kmx=0.2db/km

11、试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm和1600nm之间的光波的频带宽度。

假定光在光纤中的传播速率为2×108m/s。

答：

v=λf =>f=v/λ=2×108m/λ

1200nm到1400nm：

带宽23.8THz；

1400nm到1600nm：

带宽17.86THz；

12、共有四个站进行码分多址CDMA通信。

四个站的码片序列为：

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：

A*（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）=8

B*（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）=-8

C*（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）=0

D*（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）=8

所以，A和D发送1，B发送0，C未发送数据。

13、某电话调制解调器使用QAM方式，采用0、90o、180o、270o4种相位和2种振幅值，问在波特率为2400的情况下，该调制解调器的数据率是多少？

答：

V=2400×log28=7200bps

14、20个数字信号源使用同步TDM实现多路复用，每个信号源的速率是100kbps，如果每个输出帧（时隙）携带来自每个信号源的1比特，且需要每个输出帧1比特用于同步。

问：

1）以比特为单位的输出帧的长度是多少？

2）输出帧的持续时间是多少？

3）输出帧的数据率是多少？

4）系统效率（帧中有用比特与所有比特之比）是多少？

如果每个输出帧（时隙）携带来自每个信号源的2比特，上述题目的答案又是多少？

答：

1比特时：

1）20×1＋1＝21比特；

2）21/（20*100kbps）=

3）21×100kbps

4）20/21

2比特时：

1）20×2＋1＝41比特；

2）41/（20*100kbps）=

3）41×100kbps

4）40/41

第三章广域网

1、PPP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：

（1）经过零比特填充后变成011011111011111000（加上下划线的0是填充的）

（2）删除发送端加入的零比特后变成000111011111-11111-110（连字符表示删除了0）

2、请解释为什么因特网校验和永远都不会是0xFFFF，除非进行因特网校验和计算的所有字节都是0。

答：

因为计算校验和是所有字节的反码求和，最后取反，如果和都是0，则取反后不会是0xFFFF。

3、采用生成多项式G（x）=x4+x3+x+1为信息位1111100产生循环冗余码，加在信息位后面形成码字，再经比特填充后从左向右发送，问发送在物理线路上的比特序列是什么？

答：

循环冗余码为：

0100；

送在物理线路上的比特序列是111110000100。

4、对于使用3比特序号的停等协议、后退N帧协议以及选择重传协议，发送窗口和接收窗口的最大尺寸分别是多少？

答：

类别

发送窗口

接收窗口

停等协议

7

1

后退N帧协议

7

1

选择重传协议

44（相加要小于8，且接收窗口一定要小于发送窗口）

5、一个数据率为50kbps的卫星信道，采用停－等协议，帧长度为1000比特，卫星的上行和下行链路的延迟都为125ms，不考虑误码率而且假设确认帧的处理时间可以忽略，求该卫星信道的利用率。

答：

T有效＝1000÷（50×103）＝0.02s

利用率＝T有效÷T总

＝0.02÷（0.125×4＋0.02）＝3.85％

6、一个数据率为4kbps、单向传播时延为20ms的信道，帧长度在什么范围内，停－等协议的效率可以达到50％？

答：

设帧长度为L，则：

（L/4k）÷（L/4k＋0.02×2）>=0.5

L>=160比特

7、假设卫星信道的数据率为1Mbps，数据帧长度为1000比特，卫星信道的传播时延为250ms，确认通过数据帧捎带，同时帧头非常短，可以忽略不计。

分别采用3种协议，试计算卫星信道可能达到的最大利用率是多少（其中WT表示发送窗口大小，WR表示接收窗口大小）。

1）停－等协议。

2）后退N帧协议，WT＝7，WR＝1。

3）选择重传协议，WT＝4，WR＝4。

答：

1）（1000/（1×106））÷（1000/（1×106）＋0.25×2）＝2％

2）（7×1000/（1×106））÷（7×1000/（1×106）＋0.25×2）＝12.3％

3）（4×1000/（1×106））÷（4×1000/（1×106）＋0.25×2）＝7.4％

8、在GBN（后退N帧）协议中，假设其发送窗口大小是3，序号范围是1024。

假设在时刻t，接收方期待接收帧的序号是k，请回答下面的问题：

1）在时刻t，发送窗口内的帧序号是多少？

为什么？

2）在时刻t，发送方可能收到的ACK帧的序号是多少？

为什么？

答：

1）k,k+1（mod1024）,k+2（mod1024）。

因为发送窗口的后沿是已发送但还没有收到确认的最小帧序号。

2）k（mod1024）。

因为接收方期待接收帧的序号是k，所以接收方发出了k-1前的序号的确认。

9、简述PPP协议的组成。

答：

LCP和NCP

10、在PPP协议中，常用的认证协议是哪两种？

简述它们的工作原理。

答：

PAP和CHAP。

11、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？

答：

电路交换的时延：

传播时延：

k*d

第一站发送时延：

x/b

建立电路时延：

s；

分组交换的时延：

传播时延：

k*d

中间站点发送时延：

（k-1）*p/b

第一站发送时延：

x/b

所以，要使分组交换的时延比电路交换的要小，即：

k*d+x/b+s>k*d+（k-1）*p/d+x/b

即（k-1）p/b

12、在上题的分组交换网中。

该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。

若打算使总的时延最小，问分组的数据长度部分p应取多大？

答：

总时延D=（（x/p）*h+x）/b+（k-1）（p+h）/b，对D求p的导数，并令其为零得

P2=xh/（k-1）

P=

第四章局域网

1、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。

求能够使此协议的最短帧长。

答：

（2×1/200000）×1Gb/s=10000bit=1250字节

2、假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。

这两个站点之间的传播时延为225比特时间。

现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。

如果A发送的是以太网所容许的最短的帧，那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？

换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？

答：

设在t=0时A开始发送。

在t=576比特时间（512b（最短帧长）+64b（8字节前导）），A应当发送完毕。

t=225比特时间，B就检测出A的信号。

只要B在t=224比特时间之前发送数据，A在发送完毕之前就一定检测到碰撞。

就能够肯定以后也不会再发生碰撞了。

如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么就能够肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞。

3、在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。

当t=255比特时间，A和B同时检测到发生了碰撞，并且在t=225+48＝273比特时间完成了干扰信号的传输。

A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。

假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。

试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？

A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞？

B会不会在预定的重传时间停止发送数据？

答：

t=0时，A和B开始发送数据。

t=255比特时间，A和B都检测到碰撞。

t=273比特时间，A和B结束干扰信号的传输。

（225＋48）

t=594比特时间，A开始发送。

（273＋225＋96）

t=785比特时间，B再次检测信道。

（273＋512）如空闲，则B在881（785＋96）比特时间发送数据。

否则再退避。

A重传的数据再819（594＋225）比特时间到达B，B先检测到信道忙，因此B在预定的881比特时间停止发送数据。

4、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次重传失败的概率、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次重传失败的概率记为Pi，显然

Pi=（0.5）kk=min[I,10]

故第1次重传失败的概率P1=0.5，

第2次重传失败的概率P2=0.25，

第31次重传失败的概率P3=0.125，

P[传送i次才成功]

＝P[第1次传送失败]*P[第2次传送失败]…P[第i-1次传送失败]*P[第i次传送成功]

求{P[传送i次才成功]}的统计平均值，得出平均重传次数为1.637。

5、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个站共享10Mb/s

（2）10个站共享100Mb/s

（3）每个站独占10Mb/s

6、如下图，表示有五个站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）。

在开始，两个网桥中的转发表都是空的。

以后有以下各站点发送了数据帧：

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中。

发送帧

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

7、在CSMA/CD协议中，第5次冲突后，一个站点选择的4个冲突时间片的概率是多大？

对于10Mbps以太网，4个冲突时间片是多少？

对于100Mbps以太网，4个冲突时间片是多少？

对于1Gbps以太网，4个冲突时间片又是多少？

答：

概率是1/24=0.42

10Mbps以太网，4个冲突时间片是：

4×51.2μs=204.8μs

100Mbps以太网，4个冲突时间片是：

4×5.12μs=20.48μs

1Gbps以太网，4个冲突时间片是：

4×4.096μs＝16.384μs

8、假设以太网的往返传播时延是51.2μs，这就产生了一个64字节的最小帧长度。

试回答：

如果往返传播时延保持不变，将以太网速度提高到100Mbps，那么最小帧长度应该是多少？

答：

最小帧长度应该是：

51.2×10－6×100×106＝5120b。

9、有一个长度为1km、数据传输率为10Mbps的以太网，电信号在网上的传播速度是200m/μs。

数据帧的长度为256比特，包括32比特帧头、校验和及其他开销。

数据帧发送成功后的第一个时间片用于接收方发送一个32比特的应答帧。

假设网络负载非常轻（即没有冲突），问该网络的有效数据率是多少？

答：

传输成功一帧的有用时间：

（256－32）/10mbps=22.4μs

传输成功一帧的总时间：

传播时间：

2×1000/200＝10μs

实际发送帧的时间：

（256＋32）/10mbps=＝28.8μs

所以，效率为：

22.4/（10＋28.8）＝0.577

该网络的有效数据率是：

0.577×10Mbps=5.77Mbps

第五章网络互联和IP协议

1、

（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

（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？

（3）一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1，问这两个网络的子网掩码有何不同？

（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？

（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？

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

这个地址是哪一类IP地址？

（7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？

为什么？

答：

（1）C类地址对应的子网掩码默认值。

但也可以是A类或B类地址的掩码，即主机号由最后8位决定，而路由器寻找网络由前24位决定。

（2）6个主机

（3）子网掩码一样，但子网数目不同

（4）最多可有4094个（不考虑全0和全1的主机号）

（5）有效，但不推荐这样使用

（6）194.47.20.129，C类

（7）有。

对于小网络这样做还可进一步简化路由表。

2、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：

（2）和（5）是A类；

（1）和（3）是B类，（4）和（6）是C类。

3、

（1）有人认为：

“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，因此ARP应当属于数据链路层。

”这种说法为什么是错误的？

（2）试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10～20分钟的超时计时器。

这个时间设置得太大或太小会出现什么问题？

（3）至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况（即不需要请求将某个目的IP地址解析为相应的硬件地址）。

答：

（1）不能说“ARP向网络层提供了服务”，因为ARP本身是网络层的一部分（但IP使用ARP）。

数据链路层使用硬件地址而不使用IP地址，因此ARP不在数据链路层。

（2）当网络中某个IP地址和硬件地址的映射发生变化时，ARP高速缓存中的相应的项目就要改变。

例如，更换以太网网卡就会发生这样的事件。

10～20分钟更换一块网卡是合理的。

超过时间太短会使ARP请求和响应分组的通信量太频繁，而超时时间太长会使更换网卡后的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信。

（3）在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址的项目；源主机发送的是广播分组；源主机和目的主机使用点对点链路。

4、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？

答：

6次。

主机用一次，每一个路由器各使用一次。

5、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）192.4.153.17

（5）192.4.152.90

试分别计算其下一跳。

答：

（1）接口m0

（2）R2

（3）R4

（4）R3

（5）R4

6、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号，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值。

答：

子网

子网号

最小地址

最大地址

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