計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)講解.ppt

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)習(xí)題講解,1-10：試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報(bào)文共x（bit），從源站到目的站共經(jīng)過k段鏈路，每段鏈路的傳播時(shí)延為d（s），數(shù)據(jù)率為b（bit/s）。在電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為s（s）。在分組交換時(shí)分組長(zhǎng)度為p（bit），且各結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)。問在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電路交換的要??？,答：對(duì)電路交換，當(dāng)t=s時(shí)，鏈路建立； 當(dāng)t=s+x/b，發(fā)送完最后一bit； 當(dāng)t=s+x/b+kd，所有的信息到達(dá)目的地。 對(duì)分組交換，當(dāng)t=x/b， 發(fā)送完最后一bit； 為到達(dá)目的地，最后一個(gè)分組需經(jīng)過k-1個(gè)分組交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)， 每次轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)間為p/b， 所以總的延遲= x/b+(k-1)p/b+kd 所以當(dāng)分組交換的時(shí)延小于電路交換 x/b+(k-1)p/b+kds+x/b+kd時(shí)， (k-1)p/bs 由上式可知，當(dāng)k和b一定時(shí)，p越小，分組交換的時(shí)延越小，即需要傳送少量數(shù)據(jù)時(shí)（即px），分組交換的時(shí)延較小。,1-22 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個(gè)要素是什么？各有什么含義？,答：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)，就必須遵守一些事先約定好的規(guī)則。 這些為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定即稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要由以下三個(gè)要素組成： （1）語(yǔ)法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式； （2）語(yǔ)義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種應(yīng)答； （3）同步，即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。 對(duì)于非常復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其結(jié)構(gòu)最好采用層次式的。,1-24試述五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)，包括各層的主要功能。,答：省略,2-04 試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)、信號(hào)、模擬數(shù)據(jù)、模擬信號(hào)、基帶信號(hào)、帶通信號(hào)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字信號(hào)、碼元、單工通信、半雙工通信、全雙工通信、串行傳輸、并行傳輸，MTU，截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法 ，對(duì)等連接（P2P） ，虛擬互連網(wǎng)絡(luò)，萬(wàn)維網(wǎng)(WWW) 。,答：省略,2-16 共有4個(gè)站進(jìn)行碼分多址CDMA通信。4個(gè)站的碼片序列為： 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） 現(xiàn)收到這樣的碼片序列：（-1 +1 3 +1 -1 3 +1 +1）。問哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1還是0？,答：SA=（11311311）8=1， A發(fā)送1 SB=（11311311）8=1， B發(fā)送0 SC=（11311311）8=0， C無發(fā)送 SD=（11311311）8=1， D發(fā)送1,3-07 要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC的生成多項(xiàng)式是P(x)=x4+x+1 。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。 （1）數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個(gè)1變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？ （2）若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個(gè)1都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？,答：添加的檢驗(yàn)序列為1110 （11010110110000除以10011） 數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個(gè)1變成了0，11010110101110除以10011，余數(shù)為011，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)。 數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個(gè)1都變成了0，11010110001110除以10011，余數(shù)為101，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)。,3-10PPP協(xié)議使用同步傳輸技術(shù)傳送比特串0110111111111100。試問經(jīng)過零比特填充后變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的數(shù)據(jù)部分是0001110111110111110110，問刪除發(fā)送端加入的零比特后變成怎樣的比特串？,答：第一個(gè)比特串：經(jīng)過零比特填充后編程011011111011111000（加上下劃線的0是填充的）。另一個(gè)比特串：刪除發(fā)送端加入的零比特后變成000111011111-11111-110（連字符表示刪除了0）。,3-22 假定在使用CSMA/CD協(xié)議的10Mb/s以太網(wǎng)中某個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)到碰撞，執(zhí)行退避算法時(shí)選擇了隨機(jī)數(shù) r=100.試問這個(gè)站需要等多長(zhǎng)時(shí)間后才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)？如果是100Mb/s的以太網(wǎng)呢？,答：對(duì)于10Mb/s的以太網(wǎng)，等待時(shí)間是5.12毫秒 對(duì)于100Mb/s的以太網(wǎng)，等待時(shí)間是512微妙。,3-22 假定在使用CSMA/CD協(xié)議的10Mb/s以太網(wǎng)中某個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)到碰撞，執(zhí)行退避算法時(shí)選擇了隨機(jī)數(shù) r=100.試問這個(gè)站需要等多長(zhǎng)時(shí)間后才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)？如果是100Mb/s的以太網(wǎng)呢？,答：對(duì)于10Mb/s的以太網(wǎng)，等待時(shí)間是5.12毫秒 對(duì)于100Mb/s的以太網(wǎng)，等待時(shí)間是512微妙。,3-25 站點(diǎn)A和B在t=0時(shí)同時(shí)發(fā)送了數(shù)據(jù)幀。當(dāng)t=225比特時(shí)間，A和B同時(shí)檢測(cè)到發(fā)生了碰撞，并且在t=225+48=273比特時(shí)間完成了干擾信號(hào)的傳輸。A和B在CSMA/CD算法中選擇不同的r值退避。假定A和B選擇的隨機(jī)數(shù)分別是rA=0和rB=1.。試問A和B各在什么時(shí)間開始重傳其數(shù)據(jù)幀？A重傳的數(shù)據(jù)幀在什么時(shí)間到達(dá)B?A重傳的數(shù)據(jù)會(huì)不會(huì)和B重傳的數(shù)據(jù)再次發(fā)送碰撞？B會(huì)不會(huì)在預(yù)定的重傳時(shí)間停止發(fā)送數(shù)據(jù)？,答：t=0時(shí)，A和B開始發(fā)送數(shù)據(jù)。 t=225比特時(shí)間，A和B都檢測(cè)到碰撞。 t=273比特時(shí)間，A和B結(jié)束干擾信號(hào)的傳輸。 t=594比特時(shí)間，A開始發(fā)送(273+225+96+rA*tau) t=785比特時(shí)間(273+512)，B再次檢測(cè)信道。如空閑，則B在881（785+96）比特時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)。否則再退避。 A重傳的數(shù)據(jù)在819比特時(shí)間到達(dá)B,B先檢測(cè)到信道忙，因此B在預(yù)定的881比特時(shí)間停止發(fā)送數(shù)據(jù)。,4-03作為中間系統(tǒng)，轉(zhuǎn)發(fā)器、網(wǎng)橋、路由器和網(wǎng)關(guān)都有何區(qū)別？,答案： 1）轉(zhuǎn)發(fā)器、網(wǎng)橋、路由器、和網(wǎng)關(guān)所在的層次不同。 轉(zhuǎn)發(fā)器是物理層的中繼系統(tǒng)。 網(wǎng)橋是數(shù)據(jù)鏈路層的中繼系統(tǒng)。 路由器是網(wǎng)絡(luò)層的中繼系統(tǒng)。 在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)為網(wǎng)關(guān)。 2）當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)槿匀皇且粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)。 路由器其實(shí)是一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，用來在互連網(wǎng)中進(jìn)行路由選擇。一般討論的互連網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的互連網(wǎng)絡(luò)。,解：（1）分組的目的站IP地址為：0。先與子網(wǎng)掩碼28相與，得，可見該分組經(jīng)接口0轉(zhuǎn)發(fā)。 （2）分組的目的IP地址為：2。先與子網(wǎng)掩碼28相與得，不等于。再與子網(wǎng)掩碼28相與得，經(jīng)查路由表可知，該項(xiàng)分組經(jīng)R2轉(zhuǎn)發(fā)。 （3）分組的目的IP地址為：51，與子網(wǎng)掩碼28相與后得28，與子網(wǎng)掩碼92相與后得28，經(jīng)查路由表知，該分組轉(zhuǎn)發(fā)選擇默認(rèn)路由，經(jīng)R4轉(zhuǎn)發(fā)。 （4）分組的目的IP地址為：7。與子網(wǎng)掩碼28相與后得。與子網(wǎng)掩碼92相與后得，經(jīng)查路由表知，該分組經(jīng)R3轉(zhuǎn)發(fā)。 （5）分組的目的IP地址為：0，與子網(wǎng)掩碼28相與后得。與子網(wǎng)掩碼92相與后得4，經(jīng)查路由表知，該分組轉(zhuǎn)發(fā)選擇默認(rèn)路由，經(jīng)R4轉(zhuǎn)發(fā)。,4-21某單位分配到一個(gè)B類IP地址，其net-id為。該單位有4000臺(tái)機(jī)器，平均分布在16個(gè)不同的地點(diǎn)。如選用子網(wǎng)掩碼為，試給每一地點(diǎn)分配一個(gè)子網(wǎng)號(hào)碼，并計(jì)算出每個(gè)地點(diǎn)主機(jī)號(hào)碼的最小值和最大值。,答:(1)4000/16=250，平均每個(gè)地點(diǎn)250臺(tái)機(jī)器。如選為掩碼，則每個(gè)網(wǎng)絡(luò)所連主機(jī)數(shù)=28-2=254250，共有子網(wǎng)數(shù)=28-2=25416，能滿足實(shí)際需求。 (2)每個(gè)地點(diǎn)的IP地址的最小值和最大值（略）,4-22 一具數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度為4000字節(jié)（固定首部長(zhǎng)度）?，F(xiàn)在經(jīng)過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳送，但此網(wǎng)絡(luò)能夠傳送的最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1500字節(jié)。試問應(yīng)當(dāng)劃分為幾個(gè)短些的數(shù)據(jù)報(bào)片？各數(shù)據(jù)報(bào)片的數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度、片偏移字段和MF標(biāo)志應(yīng)為何數(shù)值？,答：IP數(shù)據(jù)報(bào)固定首部長(zhǎng)度為20字節(jié),4-26 有如下的四個(gè)/24地址塊，試進(jìn)行最大可能的聚合。,答：212=（11010100）2，56=（00111000）2 132=（10000100）2， 133=（10000101）2 134=（10000110）2， 135=（10000111）2 所以共同的前綴有22位，即11010100 00111000 100001，聚合的CIDR地址塊是：/22,4-29一個(gè)自治系統(tǒng)有5個(gè)局域網(wǎng)，其連接圖如圖4-55示。LAN2至LAN5上的主機(jī)數(shù)分別為：91，150，3和15.該自治系統(tǒng)分配到的IP地址塊為30.138.118/23.試給出每一個(gè)局域網(wǎng)的地址塊（包括前綴）。,答：對(duì)LAN3，主機(jī)數(shù)150，（27-2）150+1（28-2），所以主機(jī)位為8bit，網(wǎng)絡(luò)前綴為24，分配地址塊/24。（第24位為0） 對(duì)LAN2，主機(jī)數(shù)91，（26-2）91+1（27-2），所以主機(jī)位為7bit，網(wǎng)絡(luò)前綴為25，分配地址塊/25。（第24、25位為10） 對(duì)LAN5，主機(jī)數(shù)15，（24-2）15+1（25-2），所以主機(jī)位為5bit，網(wǎng)絡(luò)前綴為27，分配地址塊92/27。（第24、25、26、27位為1110） 對(duì)LAN1，主機(jī)數(shù)3，（22-2）3+1（23-2），所以主機(jī)位為3bit，網(wǎng)絡(luò)前綴為29，分配地址塊32/29。（第24、25、26、27、28、29位為111101） 對(duì)LAN4，主機(jī)數(shù)3，（22-2）3+1（23-2），所以主機(jī)位為3bit，網(wǎng)絡(luò)前綴為29，分配地址塊40/29。（第24、25、26、27、28、29位為111110）,4-30 一個(gè)大公司有一個(gè)總部和三個(gè)下屬部門。公司分配到的網(wǎng)絡(luò)前綴是192.77.33/24。公司的網(wǎng)絡(luò)布局如圖4-56?？偛抗灿形鍌€(gè)局域網(wǎng)，其中LAN1LAN4都連接到路由器R1上，R1再通過LAN5與路由其R2相連。R2和遠(yuǎn)地的三個(gè)部門的局域網(wǎng)LAN6LAN8通過廣域網(wǎng)相連。每個(gè)局域網(wǎng)旁邊標(biāo)明的數(shù)字是局域網(wǎng)上主機(jī)數(shù)。試給每個(gè)局域網(wǎng)分配一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)前綴。,4-26 有如下的四個(gè)/24地址塊，試進(jìn)行最大可能的聚合。,答：212=（11010100）2，56=（00111000）2 132=（10000100）2， 133=（10000101）2 134=（10000110）2， 135=（10000111）2 所以共同的前綴有22位，即11010100 00111000 100001，聚合的CIDR地址塊是：/22,5-8為什么說UDP是面向報(bào)文的，而TCP是面向字節(jié)流的？,答：發(fā)送方 UDP 對(duì)應(yīng)用程序交下來的報(bào)文，在添加首部后就向下交付 IP 層。UDP 對(duì)應(yīng)用層交下來的報(bào)文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報(bào)文的邊界。 接收方 UDP 對(duì) IP 層交上來的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)，在去除首部后就原封不動(dòng)地交付上層的應(yīng)用進(jìn)程，一次交付一個(gè)完整的報(bào)文。 發(fā)送方TCP對(duì)應(yīng)用程序交下來的報(bào)文數(shù)據(jù)塊，視為無結(jié)構(gòu)的字節(jié)流（無邊界約束，課分拆/合并），但維持各字節(jié),5-9端口的作用是什么？為什么端口要?jiǎng)澐譃槿N？,答：端口的作用是對(duì)TCP/IP體系的應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行統(tǒng)一的標(biāo)志，使運(yùn)行不同操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的應(yīng)用進(jìn)程能夠互相通信。 熟知端口，數(shù)值一般為01023.標(biāo)記常規(guī)的服務(wù)進(jìn)程； 登記端口號(hào)，數(shù)值為102449151，標(biāo)記沒有熟知端口號(hào)的非常規(guī)的服務(wù)進(jìn)程,5-22 主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)很長(zhǎng)的文件，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)字節(jié)。假定TCP使用的MSS有1460字節(jié)。 （1）在TCP的序號(hào)不重復(fù)使用的條件下，L的最大值是多少？ （2）假定使用上面計(jì)算出文件長(zhǎng)度，而運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層所使用的首部開銷共66字節(jié)，鏈路的數(shù)據(jù)率為10Mb/s，試求這個(gè)文件所需的最短發(fā)送時(shí)間。,解：（1）L_max的最大值是232=4GB=4294967296 字節(jié) . (2) 滿載分片數(shù)Q=L_max/MSS取整+1=2941759發(fā)送的總報(bào)文數(shù) N=Q*66+L_max=4489123390 總字節(jié)數(shù)是N=4489123390字節(jié)，發(fā)送4489123390字節(jié)需時(shí)間為：N*8/（10*106）=3591.3秒，即59.85分，約1小時(shí)。,5-23 主機(jī)A向主機(jī)B連續(xù)發(fā)送了兩個(gè)TCP報(bào)文段，其序號(hào)分別為70和100。試問： （1）第一個(gè)報(bào)文段攜帶了多少個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)？ （2）主機(jī)B收到第一個(gè)報(bào)文段后發(fā)回的確認(rèn)中的確認(rèn)號(hào)應(yīng)當(dāng)是多少？ （3）如果主機(jī)B收到第二個(gè)報(bào)文段后發(fā)回的確認(rèn)中的確認(rèn)號(hào)是180，試問A發(fā)送的第二個(gè)報(bào)文段中的數(shù)據(jù)有多少字節(jié)？ （4）如果A發(fā)送的第一個(gè)報(bào)文段丟失了，但第二個(gè)報(bào)文段到達(dá)了B。B在第二個(gè)報(bào)文段到達(dá)后向A發(fā)送確認(rèn)。試問這個(gè)確認(rèn)號(hào)應(yīng)為多少？,解： （1）第一個(gè)報(bào)文段的數(shù)據(jù)序號(hào)是70到99，共30字節(jié)的數(shù)據(jù)。 （2）確認(rèn)號(hào)應(yīng)為100. （3）80字節(jié)。 （4）70,5-31 通信信道帶寬為1Gbs，端到端時(shí)延為10ms。TCP的發(fā)送窗口為65535字節(jié)。試問:可能達(dá)到的最大吞吐量是多少?信道的利用率是多少?,答： L=655368+408=524600 C=10Gb/s L/C=0.0005246s Throughput=L/(L/C+2Td)=524600/0.0205246=25.5Mb/s Efficiency=(L/C)/(L/C+2Td)=0.0255 最大吞吐量為25.5Mb/s。信道利用率為25.5/1000=2.55%,5-33 假定TCP在開始建立連接時(shí)，發(fā)送方設(shè)定超時(shí)重傳時(shí)間是RTO=6s。 （1）當(dāng)發(fā)送方接到對(duì)方的連接確認(rèn)報(bào)文段時(shí)，測(cè)量出RTT樣本值為1.5s。試計(jì)算現(xiàn)在的RTO值。 （2）當(dāng)發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文段并接收到確認(rèn)時(shí)，測(cè)量出RTT樣本值為2.5s。試計(jì)算現(xiàn)在的RTO值。,答：（1）據(jù)RFC2988建議，RTO=RTTs+4*RTTd。其中RTTd是RTTs的偏差加權(quán)均值。 初次測(cè)量時(shí)，RTTd（1）= RTT（1）/2；后續(xù)測(cè)量中，RTTd（i）=（1-Beta）* RTTd（i-1）+Beta* RTTs- RTT（i）； 令Beta=1/4，依題意，RTT（1）樣本值為1.5秒，則RTTs（1）=RTT（1）=1.5s，RTTd(1)=RTT(1)/2=0.75s；RTO(1)=RTTs(1)+4RTTd(1)=1.5+4*0.75=4.5(s) （2）RTT（2）=2.5 RTTs（1）=1.5s RTTd（1）=0.75sRTTd（2）=（1-Beta）* RTTd（1）+Beta* RTTs（1）- RT（2）=0.75*3/4+1.5-2.5/4=13/16 RTO(2)=RTTs（1）+4RTTd（2）=1.5+4*13/16=4.75s,5-37 在TCP的擁塞控制中，什么是慢開始、擁塞避免、快重傳和快恢復(fù)算法?這里每一種算法各起什么作用? “乘法減小”和“加法增大”各用在什么情況下?,答：慢開始： 在主機(jī)剛剛開始發(fā)送報(bào)文段時(shí)可先將擁塞窗口cwnd設(shè)置為一個(gè)最大報(bào)文段MSS的數(shù)值。在每收到一個(gè)對(duì)新的報(bào)文段的確認(rèn)后，將擁塞窗口增加至多一個(gè)MSS的數(shù)值。用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口cwnd，可以分組注入到網(wǎng)絡(luò)的速率更加合理。 擁塞避免： 當(dāng)擁塞窗口值大于慢開始門限時(shí)，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。擁塞避免算法使發(fā)送的擁塞窗口每經(jīng)過一個(gè)往返時(shí)延RTT就增加一個(gè)MSS的大小。 快重傳： 發(fā)送端只要一連收到三個(gè)重復(fù)的ACK即可斷定有分組丟失了，就應(yīng)該立即重傳丟手的報(bào)文段而不必繼續(xù)等待為該報(bào)文段設(shè)置的重傳計(jì)時(shí)器的超時(shí)。,快恢復(fù)： 當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)的ACK時(shí)，就重新設(shè)置慢開始門限 ssthresh 與慢開始不同之處是擁塞窗口 cwnd 不是設(shè)置為 1，而是設(shè)置為ssthresh。若收到的重復(fù)的AVK為n個(gè)（n3），則將cwnd設(shè)置為ssthresh。若發(fā)送窗口值還容許發(fā)送報(bào)文段，就按擁塞避免算法繼續(xù)發(fā)送報(bào)文段。 若收到了確認(rèn)新的報(bào)文段的ACK，就將cwnd縮小到ssthresh 乘法減?。?是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段，只要出現(xiàn)一次超時(shí)（即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞），就把慢開始門限值 ssthresh 設(shè)置為當(dāng)前的擁塞窗口值乘以 0.5。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞時(shí)，ssthresh 值就下降得很快，以大大減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)。 加法增大： 是指執(zhí)行擁塞避免算法后，在收到對(duì)所有報(bào)文段的確認(rèn)后（即經(jīng)過一個(gè)往返時(shí)間），就把擁塞窗口 cwnd增加一個(gè) MSS 大小，使擁塞窗口緩慢增大，以防止網(wǎng)絡(luò)過早出現(xiàn)擁塞。,5-39 TCP的擁塞窗口cwnd大小與傳輸輪次n的關(guān)系如下所示：,（1）試畫出如圖5-25所示的擁塞窗口與傳輸輪次的關(guān)系曲線。 （2）指明TCP工作在慢開始階段的時(shí)