计算机网络课后习题答案.docx
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计算机网络课后习题答案
第一章概述
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。
1-10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。
在电路交换时
电路的建立时间为s。
在分组交换时分组长度为p
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+ + 其中 表示K段传输中,有 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 1-19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% 1-20网络体系结构为什么要采用分层次的结构? 试举出一些与分层体系结构的思想相 似的日常生活。 答: 分层的好处: ①各层之间是独立的。 某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实 现的。 ②灵活性好。 当某一层发生变化时,只要其接口关系不变,则这层以上或以下的各层均 不受影响。 ③结构上可分割开。 各层可以采用最合适的技术来实现 ④易于实现和维护。 ⑤能促进标准化工作。 与分层体系结构的思想相似的日常生活有邮政系统,物流系统。 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,完成何种动作以与做出何种响应。 〔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,完成何种动作以与做出何种响应。 〔3〕同步: 即事件实现顺序的详细说明。 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,物理层协议涉与的范围广泛,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。 2-02归层与协议有什么区别? 答: 规程专指物理层协议 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,则可以获得多高的数据率〔b/s〕? 答: C=R*Log2〔16〕=20000b/s*4=80000b/s 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 无屏蔽双绞线UTP 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 3-08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: 7D5EFE277D5D7D5D657D5E 7EFE277D7D657D 答: 0110111111111100 00011101111111111110 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。 3-18试说明10BASE-T中的"10”、"BASE"和"T"所代表的意思。 答: 10BASE-T中的"10"表示信号在电缆上的传输速率为10MB/s,"BASE"表示电缆上的信号是基带信号,"T"代表双绞线星形网,但10BASE-T的通信距离稍短,每个站到集线器的距离不超过100m。 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 3-24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,则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,则能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞? 〔提示: 在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时,在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符〕 答: 设在t=0时A开始发送,在t=〔64+8〕*8=576比特时间,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送碰撞了 如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞,则就能够肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞〔当然也不会和其他站点发生碰撞〕。 3-25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=255+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重传的数据帧在什么时间到达B? 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 T1=225比特时间,A和B都检测到碰撞〔tau〕 T2=273比特时间,A和B结束干扰信号的传输〔T1+48〕 T3=594比特时间,A开始发送〔T2+Tau+rA*Tau+96〕 T4=785比特时间,B再次检测信道。 〔T4+T2+Tau+Rb*Tau〕如空闲,则B在T5=881比特时间发送数据、否则再退避。 〔T5=T4+96〕 A重传的数据在819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 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,以与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 3-32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B2的处理 地址接口地址接口〔转发? 丢弃? 登记? 〕〔转发? 丢弃? 登记? 〕 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 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。 5.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 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 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? C22F C22F 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. 10.试辨认以下IP地址的网络类别。 <2>和<5>是A类,<1>和<3>是B类,<4>和<6>是C类. 13.设IP数据报使用固定首部,其各字段的具体数值如图所示〔除IP地址外,均为十进制表示〕。 试用二进制运算方法计算应当写入到首部检验和字段中的数值〔用二进制表示〕。 45028 100 417 .5 .9 10001010000000000000000-00011100 000000000000000100000000-00000000 0000010000010001xxxxxxxxxxxxxxxx 00001010000011000000111000000101 00001100000001100000011100001001作二进制检验和〔XOR〕 0111010001001110取反码 1000101110110001 15.什么是最大传送单元MTU? 它和IP数据报的首部中的哪个字段有关系? 答: IP层下面数据链里层所限定的帧格式中数据字段的最大长度,与IP数据报首部中的总长度字段有关系 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 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? 答: 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〕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。 22..一个数据报长度为4000字节〔固定首部长度〕。 现在经过一个网络传送,但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。 试问应当划分为几个短些的数据报片? 各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值? 答: 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4000398000 数据报片11500148010 数据报片2150014801185 数据报片3104010200370 31.以下地址中的哪一个和86.32/12匹配: 请说明理由。 〔1〕86.33.224.123: 〔2〕86.79.65.216;〔3〕86.58.119.74;<4>86.68.206.154。 86.32/12è86.00100000下划线上为12位前缀说明第二字节的前4位在前缀中。 给出的四个地址的第二字节的前4位分别为: 0010,0100,0011和0100。 因此只有〔1〕是匹配的。 32.以下地址中的哪一个地址2.52.90。 140匹配? 请说明理由。 〔1〕0/4;〔2〕32/4;〔3〕4/6〔4〕152.0/11 前缀〔1〕和地址2.52.90.140匹配 0/4è00000000 32/4è00100000 4/6è00000100 80/4è01010000 33.下面的前缀中的哪一个和地址152.7.77.159与152.31.47.252都匹配? 请说明理由。 〔1〕152.40/13;〔2〕153.40/9;〔3〕152.64/12;〔4〕152.0/11。 前缀〔4〕和这两个地址都匹配 34.与下列掩码相对应的网络前缀各有多少位? 〔1〕192.0.0.0;〔2〕240.0.0.0;〔3〕255.254.0.0;〔4〕255.255.255.252。 〔1〕/2;<2>/4;<3>/11;<4>/30。 35.已知地址块中的一个地址是140.120.84.24/20。 试求这个地址块中的最小地址和最大地址。 地址掩码是什么? 地址块中共有多少个地址? 相当于多少个C类地址? 140.120.84.24è140.120.<01010100>.24 最小地址是140.120.<01010000>.0/20<80
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