計算機網絡Computer

Network練習題第一頁，共四十三頁。第一章1、分組交換的要點分組交換實質上是在“存儲——轉發”基礎上發展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優點。在分組交換網絡中，數據按一定長度分割為許多

小段的數據——分組。以分組形式傳送。分組交換在線路上采用動態復用

技術。每個分組標識后，在一條物理線路上采用動態復用的技術，同時傳

送多個數據分組。在路徑上的每個結點，把來自用戶發端的數據暫存在交

換機的存儲器內，接著在網內轉發。到達接收端，再去掉分組頭將各數據

字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。分組交換網的主要優點是：①高效。在分組傳輸的過程中動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占有。②靈活。每個結點均有智能，為每一個分組獨立地選擇轉發的路由。③迅速。以分組作為傳送單位，通信之前可以不先建立連接就能發送分組；網絡使用高速鏈路。④可靠。完善的網絡協議；分布式多路由的通信子網。第二頁，共四十三頁。第一章2、比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優缺點。電路交換：計算機終端之間通信時，一方發起呼叫，獨占一條物理線路。當交換機完成接續，對方收到發起端的信號，雙方即可進行通信。在整個通信過程中雙方一直占用該電路。它的特點是實時性強，時延小，交換設備成本較低。但同時帶來線路利用率低，電路接續時間長，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點。電路交換比較適用于信息量大、長報文，經常使用的固定用戶之間的通信。報文交換將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中。當所需要的輸出電路空閑時，再將該報文發向接收交換機或終端，它以“存儲——轉發”方式在網內傳輸數據。報文交換優點是中繼電路利用率高，可以多個用戶同時在一條線路上傳送，可實現不同速率、不同規程的終端間互通。但它的缺點是以報文為單位進行存儲轉發，網絡傳輸時延大，且占用大量的交換機內存和外存，不能滿足對實時性要求高的用戶。報文交換適用于傳輸的報文較短、實時性要求較低的網絡用戶之間的通信。分組交換分組交換實質上是在“存儲——轉發”基礎上發展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優點。分組交換在線路上采用動態復用技術傳送按一定長度分割為許多小段的數據——分組。每個分組標識后，在一條物理線路上采用動態復用的技術，同時傳送多個數據分組。把來自用戶發端的數據暫存在交換機的存儲器內，接著在網內轉發。到達接收端，再去掉分組頭將各數據字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。第三頁，共四十三頁。第一章3、計算機網絡可從哪幾個方面進行分類？

從網絡的交換功能進行分類：電路交換、報文交換、分組交換和混合交換；

從網絡的拓撲結構進行分類：集中式網絡、分散式網絡和分布式網絡；

從網絡的作用范圍進行分類：廣域網WAN、局域網LAN、城域網MAN；從網絡的使用范圍進行分類：公用網和專用網。……等。第四頁，共四十三頁。第一章4、計算機網絡由哪幾部分組成？一個計算機網絡應當有三個主要的組成部分：若干主機，它們向用戶提供服務；一個通信子網，它由一些專用的結點交換機和連接這些結點的通信鏈路所組成的；一系列協議，這些協議為主機之間或主機和子網之間的通信而用的。第五頁，共四十三頁。第一章5、試計算以下兩種情況的發送時延和傳播時延：數據長度為107bit，數據發送速率為100kbit/s，傳播距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為2×108m/s。數據長度為103bit，數據發送速率為1Gbit/s，傳輸距離和信號在媒體上的傳播速率同上。（1）：發送延遲=107/（100×1000）=100s傳播延遲=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms（2）：發送延遲=103/（109）=10-6s=1us傳播延遲=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms傳播時延＝信道長度/電磁波在信道上的傳播速度發送時延＝數據塊長度/信道帶寬總時延＝傳播時延＋發送時延＋排隊時延第六頁，共四十三頁。第一章6、試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x（bit），從源站到目的站共經過k段鏈路，每段鏈路的傳播時延為d（s），數據率為C（bit/s）。在電路交換時電路的建立時間為s（s）。在分組交換時分組長度為p（bit），且各結點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要小？對電路交換，當t=s時，鏈路建立；當t=s+x/C，發送完最后一bit；當t=s+x/C+kd，所有的信息到達目的地。對分組交換，當t=x/C， 發送完最后一bit；為到達目的地，最后一個分組需經過k-1個分組交換機的轉發，每次轉發的時間為p/C，所以總的延遲=x/C+(k-1)p/C+kd所以當分組交換的時延小于電路交換x/C+(k-1)p/C+kd＜s+x/C+kd時，(k-1)p/C＜s第七頁，共四十三頁。第一章7、在上題的分組交換網中，設報文長度和分組長度分別為x和（p+h）（bit），其中p為分組的數據部分的長度，而h為每個分組所帶的控制信息固定長度，與p的大小無關。通信的兩端共經過k段鏈路。鏈路的數據率為b（bit/s），但傳播時延和結點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延為最小，問分組的數據部分長度p應取為多大？分組個x/p，傳輸的總比特數：(p+h)*x/p源發送時延：(p+h)x/pb一個分組經過k-1個分組交換機的轉發，中間發送時延：(k-1)(p+h)/b總發送時延D=源發送時延+中間發送時延D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b令其對p的導數等于0，求極值p=√hx/(k-1)第八頁，共四十三頁。第一章傳播時延是指電磁波在信道中傳輸所需要的時間。它取決于電磁波在信道上的傳輸速率以及所傳播的距離。發送時延是發送數據所需要的時間。它取決于數據塊的長度和數據在信道上的發送速率。重發時延是因為數據在傳輸中出了差錯就要重新傳送，因而增加了總的數據傳輸時間。第九頁，共四十三頁。第一章8、長度為100字節的應用層數據交給運輸層傳送，需加上20字節的TCP首部。再交給網絡層傳送，需加上20字節的IP首部。最后交給數據鏈路層的以太網傳送，加上首部和尾部18字節。試求數據的傳輸效率。若應用層數據長度為1000字節，數據的傳輸效率是多少？數據長度為100字節時傳輸效率=100/（100+20+20+18）=63.3%數據長度為1000字節時，傳輸效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5%第十頁，共四十三頁。第一章9、面向連接服務與無連接報務各自的特點是什么？所謂連接，就是兩個對等實體為進行數據通信而進行的一種結合。面向連接服務是在數據交換之前，必須先建立連接。當數據交換結束后，則應終止這個連接。面向連接服務具有連接建立、數據傳輸和連接釋放這三個階段。在傳送數據時按序傳送的。因面面向連接服務提供可靠的數據傳輸服務。在無連接服務的情況下，兩個實體之間的通信不需要先建立好一個連接，因此其下層的有關資源不需要事先進行預留。這些資源在數據傳輸時動態地進行分配。無連接服務的另一特征是它不需要通信的兩個實體同時期是活躍的（即處于激活態）。當發送端有實體正在進行發送時，它才是活躍的。這時接收端的實體并不一定必須是活躍的。只有當接收端的實體正在進行接收時，它才必須是活躍的。無連接服務的優點是靈活方便和比較迅速。但無連接服務不能防止報文的丟失、重復或失序。無連接服務特別適合于傳送少量零星的報文。第十一頁，共四十三頁。第二章1、網絡協議的三個要素是什么？各有什么含義？網絡協議：為進行網絡中的數據交換而建立的規則、標準或約定。由以下三個要素組成：語法：即數據與控制信息的結構或格式。語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。同步：即事件實現順序的詳細說明。第十二頁，共四十三頁。第二章2、試舉出對網絡協議的分層處理方法的優缺點。答：優點：可使各層之間互相獨立，某一層可以使用其下一層提供的服務而不需知道服務是如何實現的。靈活性好，當某一層發生變化時，只要其接口關系不變，則這層以上或以下的各層均不受影響。結構上可以分割開，各層可以采用最合適的技術來實現。易于實現和維護。能促進標準化工作。缺點：層次劃分得過于嚴密，以致不能越層調用下層所提供的服務，降低了協議效率。第十三頁，共四十三頁。第二章3、五層協議的網絡體系結構的要點，包括各層的主要功能。所謂五層協議的網絡體系結構是為便于學習計算機網絡原理而采用的綜合了OSI七層模型和TCP/IP的四層模型而得到的五層模型。各層的主要功能：

物理層：物理層的任務就是透明地傳送比特流。物理層還要確定連接電纜插頭的定義及連接法。數據鏈路層：數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀（frame）為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。

網絡層：網絡層的任務是要選擇合適的路由，使發送站的運輸層所傳下來的分組能夠正確無誤地按照地址找到目的站，并交付給目的站的運輸層。

運輸層：運輸層的任務是向上一層的進行通信的兩個進程之間提供一個可靠的端到端服務，使它們看不見運輸層以下的數據通信的細節。應用層：應用層直接為用戶的應用進程提供服務。第十四頁，共四十三頁。第二章4、協議與服務有何區別？有何關系？協議是水平的，服務是垂直的。協議是“水平的”，即協議是控制對等實體之間的通信的規則。服務是“垂直的”，即服務是由下層向上層通過層間接口提供的。協議與服務的關系在協議的控制下，上層對下層進行調用，下層對上層進行服務，上下層間用交換原語交換信息。同層兩個實體間有時有連接。第十五頁，共四十三頁。第三章1、基帶信號與寬帶信號的傳輸各有什么特點？基帶信號將數字1和0直接用兩種不同的電壓表示，然后送到線路上傳輸。寬帶信號是將基帶信號調制后形成的頻分復用模擬信號。采用基帶信號傳輸，一條電纜只能傳輸一路數字信號，而采用寬帶信號傳輸，一條電纜中可同時傳送多路的數字信號，提高了線路的利用率。第十六頁，共四十三頁。第三章3、使用每個信號元素8個電平級的傳輸方案，在PSTN上傳輸數據。如果PSTN的帶寬是3000Hz，試利用Nyquit定理求出最大數據傳輸速率C。C=2Wlog2M=2×3000×log28=18000bit/s第十七頁，共四十三頁。第三章4、最基本的二元制調制方法有以下幾種：調幅(AM)：載波的振幅隨基帶數字信號而變化。調頻(FM)：載波的頻率隨基帶數字信號而變化。調相(PM)：載波的初始相位隨基帶數字信號而變化。5、信道工作方式：單向通信（單工通信）——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。如電視、計算機與顯示器。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送(當然也就不能同時接收)。如對講機。雙向同時通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時發送和接收信息。第十八頁，共四十三頁。第三章6、數字編碼方式不歸零編碼（NRZ）：正電壓表示1，負電壓表示0缺點：出現連續多個1或0時，分辨不出開始和結束，需要在發送、接收兩端增加同步或定時設備。應用：高速網、目前主流編碼技術。FDDI、100Base-T等（交換機連接時的自檢即同步過程）。曼徹斯特編碼：用1/2位周期的跳變表示1、0應用：中低速網，如10Mb/s以太網差分曼徹斯特編碼：用起始位有跳變表示0，無跳變表示1。應用：中低速網，如令牌環網。表示1表示0第十九頁，共四十三頁。第三章7、信道復用技術頻分復用

FDM時分復用TDM波分復用WDM碼分復用CDM第二十頁，共四十三頁。第四章1、數據鏈路（即邏輯鏈路）與鏈路（即物理鏈路）有何區別？“電路接通了”與“數據鏈路接通了”的區別何在？

（1）數據鏈路與鏈路的區別在于數據鏈路除鏈路外，還必須有一些必要的規程來控制數據的傳輸。因此，數據鏈路比鏈路多了實現通信規程所需要的硬件和軟件。

（2）“電路接通了”表示鏈路兩端的結點交換機已經開機，物理連接已經能夠傳送比特流了。但是，數據傳輸并不可靠。在物理連接基礎上，再建立數據鏈路連接，才是

“數據鏈路接通了”。此后，由于數據鏈路連接具有檢測、確認和重傳等功能，才使不太可靠的物理鏈路變成可靠的數據鏈路，進行可靠的數據傳輸。當數據鏈路斷開連接時，物理電路連接不一定跟著斷開連接。第二十一頁，共四十三頁。第四章2、要發送的數據為1101011011。采用CRC的生成多項式是P(x)=x4+x+1。試求應添加在數據后面的余數。數據在傳輸過程中最后一個1變成了0，問接收端能否發現？若數據在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，問接收端能否發現？添加的檢驗序列為1110

（11010110110000除以10011）數據在傳輸過程中最后一個1變成了0，11010110101110除以10011，余數為011，不為0，接收端可以發現差錯。數據在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，11010110001110除以10011，余數為101，不為0，接收端可以發現差錯。第二十二頁，共四十三頁。第五章1、10BASE5，10BASE2，10BASET所代表的意思。10BASE5：“10”表示數據率為10Mbit/s，“BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“5”表示每一段電纜的最大長度是500m。10BASE2：“10”表示數據率為10Mbit/s，“BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“2”表示每一段電纜的最大長度是185m。10BASET：“10”表示數據率為10Mbit/s，“

BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“T”表示使用雙絞線作為傳輸媒體。每一段電纜的最大長度是100m。第二十三頁，共四十三頁。第五章2、假定1km長的CSMA/CD網絡的數據率為1Gb/s。設信號在網絡上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協議的最短幀長。對于1km電纜，單程端到端傳播時延為：τ=1÷200000=5×10-6s=5μs，端到端往返時延為：2τ=10μs為了能按照CSMA/CD工作，最小幀的發送時延不能小于10μs，以1Gb/s速率工作，10μs可發送的比特數等于：10×10-6×1×109=10000bit=1250字節。第二十四頁，共四十三頁。第六章1、試從多個方面比較虛電路和數據報這兩種服務的優缺點。

從占用通信子網資源方面看：虛電路服務將占用結點交換機的存儲空間，而數據報服務對每個其完整的目標地址獨立選徑，如果傳送大量短的分組，數據頭部分遠大于數據部分，則會浪費帶寬。

從時間開銷方面看：虛電路服務有創建連接的時間開銷，對傳送小量的短分組，顯得很浪費；而數據報服務決定分組的去向過程很復雜，對每個分組都有分析時間的開銷。

從擁塞避免方面看：虛電路服務因連接起來的資源可以預留下來，一旦分組到達，所需的帶寬和結點交換機的容量便已具有，因此有一些避免擁塞的優勢。而數據報服務則很困難。

從健壯性方面看：通信線路的故障對虛電路服務是致命的因素，但對數據報服務則容易通過調整路由得到補償。因此虛電路服務更脆弱。第二十五頁，共四十三頁。第六章2、廣域網中的主機為什么采用層次結構方式進行編址？廣域網中，分組往往要經過許多結點交換機的存儲轉發才能到達目的地。每個結點交換機都有一轉發表，結點交換機根據轉發表決定該如何轉發分組，如果轉發表里存放了到達每一主機的路由，顯然廣域網中的主機數越多，查找轉發表就越費時間，為了減少查找轉發表所花費的時間，廣域網采用層次結構的地址。把一個二進制數表示的主機地址分成兩部分，第一部分的二進制數表示該主機所連接的分組交換機的編號，是第一層地址；而后一部分的二進制數表示所連接的分組交換機的端口號，或主機的編號，是第二層地址。（這樣轉發表可簡化為兩個內容：分組要發往的目的站的交換機號，以及下一跳交換機號。）第二十六頁，共四十三頁。第七章1、作為中間系統，轉發器、網橋、路由器和網關都有何區別？轉發器、網橋、路由器、和網關所在的層次不同。轉發器是物理層的中繼系統。網橋是數據鏈路層的中繼系統。路由器是網絡層的中繼系統。在網絡層以上的中繼系統為網關。2）當中繼系統是轉發器或網橋時，一般并不稱之為網絡互連，因為仍然是一個網絡。路由器其實是一臺專用計算機，用來在互連網中進行路由選擇。一般討論的互連網都是指用路由器進行互連的互連網絡。第二十七頁，共四十三頁。第七章2、IP、ARP、RARP和ICMP協議的作用。

IP:網際協議，它是TCP/IP體系中兩個最重要的協議之一，IP使互連起來的許多計算機網絡能夠進行通信。無連接的數據報傳輸.數據報路由。ARP（地址解析協議），實現地址轉換：將IP地址轉換成物理地址RARP（逆向地址解析協議），將物理地址轉換成IP地址ICMP:Internet控制消息協議，進行差錯控制和傳輸控制，減少分組的丟失。注：ICMP協議幫助主機完成某些網絡參數測試，允許主機或路由器報告差錯和提供有關異常情況報告，但它沒有辦法減少分組丟失，這是高層協議應該完成的事情。IP協議只是盡最大可能交付，至于交付是否成功，它自己無法控制。第二十八頁，共四十三頁。第七章3、（1）子網掩碼為代表什么意思？C類地址對應的子網掩碼值。但也可以是A類或B類地址的掩碼，即主機號由最后的8位決定。而路由器尋找網絡由前24位決定。一A類網絡和一B類網絡的子網號subnet-id分別為16bit的8bit，問這兩個網絡的子網掩碼有何不同？子網掩碼一樣，但子網數目不同。一個B類地址的子網掩碼是。試問在其中每一個子網上的主機數最多是多少？最多可有4094個（不考慮全0和全1的主機號）。一個A類地址的子網掩碼為。它是否為一個有效的子網掩碼？有效。但不推薦這樣使用。某個IP地址的十六進制表示是C22F1481，試將其轉換為點分十進制的形式.這個地址是哪一類IP地址?。C類。C類網絡使用子網掩碼有無實際意義?為什么?有。對于小網絡這樣做還可進一步簡化路由表。第二十九頁，共四十三頁。第七章4、一個3200bit長的TCP報文傳到IP層，加上160bit的首部后成為數據報。下面的互聯網由兩個局域網通過路由器連接起來。但第二個局域網所能傳送的最長數據幀中的數據部分只有1200bit，因此數據報在路由器必須進行分片。試問第二個局域網向其上層要傳送多少比特的數據（這里的“數據”當然指局域網看見的數據）？第二個局域網所能傳送的最長數據幀中的數據部分只有1200bit，即每個IP數據片的數據部分<1200-160(bit)，由于片偏移是以8字節即64bit為單位的，所以IP數據片的數據部分最大不超過1024bit，這樣3200bit的報文要分4個數據片，所以第二個局域網向上傳送的比特數等于（3200+4×160），共3840bit。第三十頁，共四十三頁。第七章5、一具數據報長度為4000字節（固定首部長度）。現在經過一個網絡傳送，但此網絡能夠傳送的最大數據長度為1500字節。試問應當劃分為幾個短些的數據報片？各數據報片的數據字段長度、片偏移字段和MF標志應為何數值？IP數據報固定首部長度為20字節。總長度(字節)數據長度(字節)MF片偏移原始數據報4000398000數據報片11500148010數據報片2150014801185數據報片3104010200370第三十一頁，共四十三頁。第七章6、設某路由器建立了如下路由表（這三列分別是目的網絡、子網掩碼和下一跳路由器，若直接交付則最后一列表示應當從哪一個接口轉發出去）：28接口02828接口128R292R3*（默認）---R4現共收到5個分組，其目的站IP地址分別為：（1）（2）（3）（4）（5）第三十二頁，共四十三頁。第七章分組的目的站IP地址為：。先與子網掩碼相與，得，可見該分組經接口0轉發。分組的目的IP地址為：。與子網掩碼相與得，不等于。與子網掩碼相與得，經查路由表可知，該項分組經R2轉發。分組的目的IP地址為：，與子網掩碼相與后得，與子網掩碼相與后得，查表，該分組轉發選擇默認路由，經R4轉發。分組的目的IP地址為：。與子網掩碼相與后得。與子網掩碼相與后得，查表，該分組經R3轉發。分組的目的IP地址為：，與子網掩碼相與后得。與子網掩碼相與后得，查表，該分組轉發選擇默認路由，經R4轉發。第三十三頁，共四十三頁。第七章9、INTERNET

的IP層查找路由算法如下：從數據報的首部提取目的站的IP地址D，得出目的站的網絡號為N。若N就是與此路由器直接相連的某一個網絡號，則不需要再經過其他的路由器，而直接通過該網絡將數據報交付給目的站D（這里包括將目的主機地址D轉換為具體的物理地址，將數據報封裝為

MAC幀，再發送此幀）；否則，執行（3）。若路由表中有目的地址為D的指明主機路由，則將數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器；否則，執行（4）。若路由表中有到達網絡N的路由，則將數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器；否則，執行（5）。若路由表中有子網掩碼一項，就表示使用了子網掩碼，這時應對路由表中的每一行，用子網掩碼進行和目的站IP地址D相“與”的運算，設得出結果為M。若

M等于這一行中的目的站網絡號，則將數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器；否則，執行（6）。若路由表中有一個默認路由，則將數據報傳遞給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行（7）。報告路由選擇出錯。第三十四頁，共四十三頁。第七章8、以C類網為背景，劃分六個子網，設計兩個廣播地址：第一個子網的直接廣播和全子網直接廣播地址。子網掩碼：由于劃分六個子網，需在IP地址的第四字節劃出三位供分配子網用，故子網掩碼為：24；第一個子網的直接廣播：第一個子網直接廣播地址就是第一個子網的廣播地址，因第一個網段的網絡地址是/27，故廣播地址是1；全子網直接廣播地址：全子網直接廣播地址就是子網號和主機號全為1的的廣播地址地址，即55。第三十五頁，共四十三頁。第七章7、一個自治系統有5個局域網，其連接圖如圖7-36所示。LAN2至LAN5上的主機數分別為：91，150，3和15。該項自治系統分配到的IP地址塊為。試給出每一個局域網的地址塊（包括前綴）。解:分配網絡前綴時應先分配地址數較多的前綴。地址塊可寫成寫成二進制表示：00011110

10001010

01110110

00000000掩碼

11111111

11111111

11111110

00000000LAN3有150個主機加一個路由器地址為151個地址。分配地址塊

00011110

10001010

01110110

********即LAN2有91個主機加一個路由器地址為92個地址。分配地址塊 00011110

10001010

01110111

0*******即LAN5有15個主機加一個路由器地址為16個地址。需要/27地址塊，可分配/26地址塊。分配地址塊

00011110

10001010

01110111

10******即LAN4有3個主機加一個路由器地址為4個地址。至少需要/29地址塊分配地址塊

00011110

10001010 01110111

11000***即LAN1至少有3個IP地址供路由器用。也分一個/29地址塊分配地址塊 00011110

10001010

01110111

11001***即第三十六頁，共四十三頁。第八章1、設TCP使用的最大窗口為64KB，即64*1024字節。而傳輸信道的帶寬可認為是不受限制的。若報文段的平均時延為20ms，問所能得到的最大的吞吐量是多少？在報文段平均往返時延20ms內，發送方最多能發送64×1024×8比特，所以最大的吞吐量為=64×1024×8÷（20×10-3）=26214400bit/s=26.21Mbit/s第三十七頁，共四十三頁。第八章2、試計算一個包括5