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计算机网络答案教材:计算机网络(第四版)作者:谢希仁第一章概述习题1-01答:计算机网络的发展过程大致经历了四个阶段第一阶段20世纪60年代以单个计算机为中心的面向终端的计算机网络系统这种网络系统是以批处理信息为主要目的它的缺点是如果计算机的负荷较重,会导致系统响应时间过长;单机系统的可靠性一般较低,一旦计算机发生故障,将导致整个网络系统的瘫痪第二阶段20世纪70年代以分组交换网为中心的多主机互连的计算机网络系统为了克服第一代计算机网络的缺点,提高网络的可靠性和可用性,人们开始研究如何将多台计算机相互连接的方法人们首先借鉴了电信部门的电路交换的思想所谓“交换”,从通信资源的分配角度来看,就是由交换设备动态地分配传输线路资源或信道带宽所采用的一种技术电话交换机采用的交换技术是电路交换或线路交换,它的主要特点是
①在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路或信道带宽,即采用的是静态分配策略;
②通信双方建立的通路中任何一点出现了故障,就会中断通话,必须重新拨号建立连接,方可继续,这对十分紧急而重要的通信是不利的显然,这种交换技术适应模拟信号的数据传输然而在计算机网络中还可以传输数字信号数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性和可存储性这些特性使得它在数据传输过程中不仅可以间断分时发送,而且可以进行再加工、再处理
③计算机数据的产生往往是“突发式”的,比如当用户用键盘输入数据和编辑文件时,或计算机正在进行处理而未得出结果时,通信线路资源实际上是空闲的,从而造成通信线路资源的极大浪费据统计,在计算机间的数据通信中,用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%另外,由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同,采用电路交换就很难相互通信为此,必须寻找出一种新的适应计算机通信的交换技术1964年,巴兰Baran在美国兰德Rand公司“论分布式通信”的研究报告中提出了存储转发storeandforward的概念1962—1965年,美国国防部的高级研究计划署AdvancedResearchProjectsAgency,ARPA和英国的国家物理实验室NationalPhysicsLaboratory,NPL都在对新型的计算机通信技术进行研究英国NPL的戴维德David于1966年首次提出了“分组”Packet这一概念1969年12月,美国的分组交换网网络中传送的信息被划分成分组packet,该网称为分组交换网ARPANET当时仅有4个交换点投入运行ARPANET的成功,标志着计算机网络的发展进入了一个新纪元现在大家都公认ARPANET为分组交换网之父,并将分组交换网的出现作为现代电信时代的开始分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成,每一结点就是一个小型计算机它的工作机理是首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块,在每个数据块前面加上一些控制信息即首部,包括诸如数据收发的目的地址、源地址,数据块的序号等,形成一个个分组,然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组,而不是整个的长报文,且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理,这就使得分组的转发速度非常快由此可见,通信与计算机的相互结合,不仅为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段,而且也大大提高了通信网络的各种性能由此可见,采用存储转发的分组交换技术,实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略值得说明的是,分组交换技术所采用的存储转发原理并不是一个全新的概念,它是借鉴了电报通信中基于存储转发原理的报文交换的思想它们的关键区别在于通信对象发生了变化基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信,其通信过程需要定义严格的协议;而基于报文交换的电信通信则是完成人与人之间的通信,因而双方之间的通信规则不必如此严格定义所以,分组交换尽管采用了古老的交换思想,但实际上已变成了一种崭新的交换技术表1-1列出了分组交换网的主要优点与电路交换相比,分组交换的不足之处是
①每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时,考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间,以及每一分组经过的路由可能不等同,使得每一分组的传输延时长短不一因此,它不适用于一些实时、连续的应用场合,如电话话音、视频图像等数据的传输;
②由于每一分组都额外附加一个头信息,从而降低了携带用户数据的通信容量;
③分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理,如在发送端需要将长报文划分为若干段分组,在接收端必须按序将每个分组组装起来,恢复出原报文数据等,从而降低了数据传输的效率尽管如此,分组交换技术的出现,不仅大大推动了当时的计算机网络技术的发展,而且也是现代计算机网络技术发展的重要基础第三阶段20世纪80年代具有统一的网络体系结构,遵循国际标准化协议的计算机网络局域网络系统日渐成熟随着计算机网络的普及和应用推广,越来越多的用户都希望将自己的计算机连网然而实现不同系列、不同品牌的计算机互连,显然并不是一件容易的事情因为相互通信的计算机必须高度协调工作,而这种协调是相当复杂的为了降低网络设计的复杂性,早在当初设计ARPANET时,就有专家提出了层次模型分层设计的基本思想就是将庞大而复杂的问题转换为若干个较小的子问题进行分析和研究随着ARPANET的建立,各个国家甚至大公司都建立了自己的网络体系结构,如IBM公司研制的分层网络体系结构SNASystemNetworkArchitecture,DEC公司开发的网络体系结构DNSDigitalNetworkArchitecture这些网络体系结构的出现,使得一个公司生产的各种类型的计算机和网络设备可以非常方便地进行互连但是,由于各个网络体系结构都不相同,协议也不一致,使得不同系列、不同公司的计算机网络难以实现互联这为全球网络的互连、互通带来了困难20世纪80年代开始,人们着手寻找统一的网络体系结构和协议的途径国际标准化组织ISOInternationalStandardOrganization于1977年成立了专门机构研究该问题,并于1984年正式颁布了开放系统互连参考模型OSI-RMOpenSystemsInterconnectionReferenceModel,简称OSI所谓“开放”,就是指只要遵循OSI标准模型的任何系统,不论位于何地,都可以进行互连、互通这一点非常像世界范围的电话和邮政系统这里的“开放系统”,是指在实际网络系统中与互连有关的各个部分它也是对当时各个封闭的网络系统而言的在计算机网络发展的进程中,另一个重要的里程碑就是出现了局域网络局域网可使得一个单位或一个校园的微型计算机互连在一起,互相交换信息和共享资源由于局域网的距离范围有限、连网的拓扑结构规范、协议简单,使得局域网连网容易,传输速率高,使用方便,价格也便宜所以很受广大用户的青睐因此,局域网在20世纪80年代得到了很大的发展,尤其是1980年2月份美国电气和电子工程师学会组织颁布的IEEE802系列的标准,对局域网的发展和普及起到了巨大的推动作用第四阶段20世纪90年代网络互连与高速网络自OSI参考模型推出后,计算机网络一直沿着标准化的方向在发展,而网络标准化的最大体现是Internet的飞速发展Internet是计算机网络最辉煌的成就,它已成为世界上最大的国际性计算机互联网,并已影响着人们生活的各个方面由于Internet也使用分层次的体系结构,即TCP/IP网络体系结构,使得凡遵循TCP/IP的各种计算机网络都能相互通信进入20世纪90年代后,网络进一步向着开放、高速、高性能方向发展由于Internet还存在着技术和功能上的不足,加上用户数量猛增,使得现有的Internet不堪重负1993年美国政府提出了“NGIINextGenerationInternetInitiative行动计划”,该计划的目标是开发规模更大、速度更快的下一代网络结构,使之端到端的数据传输速率超过100Mb/s甚至10Gb/s;提供更为先进、实时性更高的网络应用服务,如远程教育、远程医疗、高性能的全球通信、环境监测和预报等,NGII计划将使用超高速全光网络,能实现更快速的交换和路径选择;保证网络信息的可靠性和安全性习题1-02答采用存储转发的分组交换技术,实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略它的工作机理是首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块,在每个数据块前面加上一些控制信息即首部,包括诸如数据收发的目的地址、源地址,数据块的序号等,形成一个个分组,然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组,而不是整个的长报文,且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理,这就使得分组的转发速度非常快分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成,每一结点就是一个小型计算机基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信,其通信过程需要定义严格的协议;分组交换网的主要优点
1、高效在分组传输的过程中动态分配传输带宽
2、灵活每个结点均有智能,可根据情况决定路由和对数据做必要的处理
3、迅速以分组作为传送单位,在每个结点存储转发,网络使用高速链路
4、可靠完善的网络协议;分布式多路由的通信子网电路交换相比,分组交换的不足之处是
①每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时,考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间,以及每一分组经过的路由可能不等同,使得每一分组的传输延时长短不一因此,它不适用于一些实时、连续的应用场合,如电话话音、视频图像等数据的传输;
②由于每一分组都额外附加一个头信息,从而降低了携带用户数据的通信容量;
③分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理,如在发送端需要将长报文划分为若干段分组,在接收端必须按序将每个分组组装起来,恢复出原报文数据等,从而降低了数据传输的效率习题1-03答电路交换,它的主要特点是
①在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路或信道带宽,即采用的是静态分配策略;
②通信双方建立的通路中任何一点出现了故障,就会中断通话,必须重新拨号建立连接,方可继续,这对十分紧急而重要的通信是不利的显然,这种交换技术适应模拟信号的数据传输然而在计算机网络中还可以传输数字信号数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性和可存储性这些特性使得它在数据传输过程中不仅可以间断分时发送,而且可以进行再加工、再处理
③计算机数据的产生往往是“突发式”的,比如当用户用键盘输入数据和编辑文件时,或计算机正在进行处理而未得出结果时,通信线路资源实际上是空闲的,从而造成通信线路资源的极大浪费据统计,在计算机间的数据通信中,用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%另外,由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同,采用电路交换就很难相互通信分组交换具有高效、灵活、可靠等优点但传输时延较电路交换要大,不适用于实时数据业务的传输报文交换传输时延最大习题1-07答
1、按交换方式有电路交换、报文交换、分组交换、帧中继交换、信元交换等
2、按拓扑结构有集中式网络、分散式网络、分布式网络其中,集中式网络的特点是网络信息流必须经过中央处理机或网络交换节点如星形拓扑结构;分布式网络的特点是任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连如网状形拓扑结构,是主干网常采用的一种结构;分散式网络实际上是星形网和网状形网的混合网
3、按作用范围有广域网WAN、局域网LAN、城域网MAN其中,广域网的作用范围为几十至几千公里,又称为远程网;局域网的作用范围常限制在一个单位或一个校园1km内,但数据传输速率高10Mb/s以上;城域网常介于广域网和局域网之间,局限在一个城市5~50km内4按使用范围有公用网和专用网其中,公用网都是由国家的电信部门建造和控制管理的;专用网是某个单位或部门为本系统的特定业务需要而建造的,不对单位或部门以外的人员开放习题1-09答一个计算机网络应当有三个主要的组成部分
(1)若干个主机,它们向各用户提供服务;
(2)一个通信子网,它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成;
(3)一系列的协议这些协议是为在主机之间或主机和子网之间的通信而用的习题1-10解采用电路交换端到端时延采用分组交换端到端时延,这里假定,即不考虑报文分割成分组后的零头欲使,必须满足习题1-11答分组个数x/p,传输的总比特数p+hx/p源发送时延p+hx/pb最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发,中间发送时延k-1p+h/b总发送时延D=源发送时延+中间发送时延D=p+hx/pb+k-1p+h/b令其对p的导数等于0,求极值p=√hx/k-1习题1-13答所谓连接,就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合面向连接服务是在数据交换之前,必须先建立连接当数据交换结束后,则应终止这个连接面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段在传送数据时按序传送的因面面向连接服务提供可靠的数据传输服务在无连接服务的情况下,两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接,因此其下层的有关资源不需要事先进行预留这些资源在数据传输时动态地进行分配无连接服务的另一特征是它不需要通信的两个实体同时期是活跃的(即处于激活态)当发送端有实体正在进行发送时,它才是活跃的这时接收端的实体并不一定必须是活跃的只有当接收端的实体正在进行接收时,它才必须是活跃的无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序无连接服务特别适合于传送少量零星的报文习题1-14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,完成何种动作以及做出何种响应
(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中称为服务原语习题1-15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,完成何种动作以及做出何种响应
(3)同步即事件实现顺序的详细说明习题1-16答所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型五层协议的体系结构见图1-1所示图1-1五层协议的体系结构各层的主要功能
(1)应用层 应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作,而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理(useragent来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能2)运输层任务是负责主机中两个进程间的通信因特网的运输层可使用两种不同的协议即面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP面向连接的服务能够提供可靠的交付无连接服务则不能提供可靠的交付只是best-effortdelivery.3网络层网络层负责为分组选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机
(4)数据链路层数据链路层的任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧(frame,在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输
(5)物理层物理层的任务就是透明地传输比特流“透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”,以及当发送端发出比特“1”时,接收端如何识别出这是“1”而不是“0”物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接习题1-18答协议栈指计算机网络体系结构采用分层模型后,每层的主要功能由对等层协议的运行来实现,因而每层可用一些主要协议来表征,几个层次画在一起很像一个栈的结构实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程在许多情况下,实体是一个特定的软件模块对等层在网络体系结构中,通信双方实现同样功能的层协议数据单元对等层实体进行信息交换的数据单位服务访问点在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口客户、服务器客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系客户是服务请求方,服务器是服务提供方客户-服务器方式客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系,当客户进程需要服务器进程提供服务时就主动呼叫服务进程,服务器进程被动地等待来自客户进程的请求
(1)习题1-20解
(1)发送时延传播时延
(2)发送时延传播时延第二章物理层习题2-01答物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体现有的网络中物理设备和传输媒体种类繁多,通信手段也有许多不同的方式物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异,使数据链路层感觉不到这些差异,这样数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务,而不必考虑网络具体的传输媒体是什么物理层的重要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性习题2-02试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用答一个数据通信系统可划分为三大部分源系统(或发送端)、传输系统(或传输网络)、和目的系统(或接收端)源系统一般包括以下两个部分源点源点设备产生要传输的数据例如正文输入到PC机,产生输出的数字比特流发送器通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输例如,调制解调器将PC机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号接收器接收传输系统传送过来的信号,并将其转换为能够被目的设备处理的信息例如,调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号,并将其转换成数字比特流终点终点设备从接收器获取传送过来的信息习题2-03答数据是运送信息的实体信号则是数据的电气的或电磁的表现模拟数据运送信息的模拟信号模拟信号连续变化的信号数字信号取值为有限的几个离散值的信号数字数据取值为不连续数值的数据单工通信即只有一个方向的通信而没有反方向的交互半双工通信即通信和双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也不能同时接收)这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间再反过来全双工通信即通信的双方可以同时发送和接收信息习题2-04答
(1)机械特性 指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等
(2)电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
(3)功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意
(4)规程特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序习题2-11基带信号与宽带信号的传输各有什么特点?答基带信号将数字1和0直接用两种不同的电压表示,然后送到线路上传输宽带信号是将基带信号调制后形成的频分复用模拟信号采用基带信号传输,一条电缆只能传输一路数字信号,而采用宽带信号传输,一条电缆中可同时传送多路的数字信号,提高了线路的利用率习题2-13答56kb/s的调制解调器没有突破了香农的信道极限传输速率这种调制解调器的使用条件是用户通过ISP从因特网上下载信息的情况下,下行信道的传输速率为56kb/s(见下图)习题2-15答FDMfrequencydivisionmultiplexingTDMTimeDivisionMultiplexingSTDMStatisticTimeDivisionMultiplexingWDMWaveDivisionMultiplexingDWDMDenseWaveDivisionMultiplexingCDMACodeWaveDivisionMultiplexingSONETSynchronousOpticalNetwork同步光纤网SDHSynchronousDigitalHierarchy同步数字系列STM-1SynchronousTransferModule第1级同步传递模块OC-48OpticalCarrier第48级光载波习题2-17答SA=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1,A发送1SB=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1,B发送0SC=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0,C无发送SD=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1,D发送1习题2-18假定在进行异步通信时,发送端每发送一个字符就发送10个等宽的比特(一个起始比特,8个比特的ASCII码字符,最后一个结束比特)试问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时,双方能否正常通信?解设发送端和接收端的时钟周期分别为X和Y若接收端时钟稍慢,则最后一个采样必须发生在停止比特结束之前,即
9.5Y10X若接收端时钟稍快,则最后一个采样必须发生在停止比特开始之后,即
9.5Y9X解出因此收发双方频率相差5%是可以正常工作的第三章数据链路层习题3-02答数据链路层中的链路控制功能有
(1)链路管理
(2)帧定界
(3)流量控制
(4)差错控制
(5)将数据和控制信息区分开
(6)透明传输
(7)寻址习题3-03答“否则”是指发送方发送的帧的N(S)和接收方的状态变量V(R)不同表明发送方没有收到接收方发出的ACK,于是重传上次的帧若“转到
(8)”,则接收方要发送NAK发送方继续重传上次的帧,一直这样下去习题3-06解根据下图所示停等协议中的时间关系在确认帧长度和处理时间均可忽略的情况下,要使信道利用率达到至少50%必须使数据帧的发送时间等于2倍的单程传播时延即已知,其中C为信道容量,或信道速率为帧长(以比特为单位)所以得帧长bit习题3-09答
(1)显然WT内不可能有重复编号的帧,所以WT≤2n设WT=2n;
(2)注意以下情况发送窗口只有当收到对一个帧的确认,才会向前滑动一个帧的位置;接收窗口只有收到一个序号正确的帧,才会向前滑动一个帧的位置,且同时向发送端发送对该帧的确认显然只有接收窗口向前滑动时,发送端口才有可能向前滑动发送端若没有收到该确认,发送窗口就不能滑动
(3)为讨论方便,取n=3并考虑当接收窗口位于0时,发送窗口的两个极端状态状态1发送窗口0123456701234567全部确认帧收到接收窗口0123456701234567状态2发送窗口0123456701234567全部确认帧都没收到接收窗口0123456701234567
(4)可见在状态2下,接收过程前移窗口后有效序列号的新范围和发送窗口的旧范围之间有重叠,致使接收端无法区分是重复帧还是新帧为使旧发送窗口和新接收窗口之间序列号不发生重叠,有WT+WR≤2n,所以WT≤2n-1习题3-10答因WT+WR≤2n,而WR≤WT,当WR=WT时,WR取最大值,为2n/2习题3-11答发送端01234567012345670接收端01234567012345670习题3-12答发送端01234567012345670接收端01234567012345670习题3-13答当选择重传ARQ协议WR=1时,或当连续ARQ协议传输无差错时习题3-16答HDLC帧结构如下图
1.标志域FHDLC用一种特殊的位模式01111110作为标志以确定帧的边界同一个标志既可以作为前一帧的结束也可以作为后一帧的开始链路上所有的站都在不断地探索标志模式一旦得到一个标志就开始接收帧在接收帧的过程中如果发现一个标志则认为该帧结束了
2.地址域A地址域用于标识从站的地址虽然在点对点链路中不需要地址但是为了帧格式的统一也保留了地址域地址通常是8位长然而经过协商之后也可以采用更长的扩展地址
3.控制域CHDLC定义了三种帧可根据控制域的格式区分之信息帧I帧装载着要传送的数据此外还捎带着流量控制和差错控制的信号
4.信息域INFO只有I帧和某些无编号帧含有信息域这个域可含有表示用户数据的任何比特序列其长度没有规定但具体的实现往往限定了帧的最大长度
5.帧校验和域FCSFCS域中含有除标志域之外的所有其他域的校验序列通常使用16bit的CRC-CCITT标准产生校验序列有时也使用CRC-32产生32位的校验序列采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流,或者说,就可实现数据链路层的透明传输习题3-17答分三大类1信息帧用于数据传输,还可同时用来对已收到的数据进行确认和执行轮询功能2监督帧用于数据流控制,帧本身不包含数据,但可执行对数据帧的确认,请求重发信息帧和请求暂停发送信息帧等功能3无编号帧主要用于控制链路本身,不使用发送或接收帧序号习题3-19答主要特点
(1)点对点协议,既支持异步链路,也支持同步链路
(2)PPP是面向字节的PPP不采用序号和确认机制是出于以下的考虑第一,若使用能够实现可靠传输的数据链路层协议(如HDLC),开销就要增大在数据链路层出现差错的概率不大时,使用比较简单的PPP协议较为合理第二,在因特网环境下,PPP的信息字段放入的数据是IP数据报假定我们采用了能实现可靠传输但十分复杂的数据链路层协议,然而当数据帧在路由器中从数据链路层上升到网络层后,仍有可能因网络授拥塞而被丢弃因此,数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传输也是可靠的第三,PPP协议在帧格式中有帧检验序列FCS安段对每一个收到的帧,PPP都要使用硬件进行CRC检验若发现有差错,则丢弃该帧(一定不能把有差错的帧交付给上一层)端到端的差错检测最后由高层协议负责因此,PPP协议可保证无差错接受PPP协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况习题3-20数据在传输过程中最后一个1变成了0,问接收端能否发现?若数据在传输过程中最后两个1都变成了0,问接收端能否发现?答添加的检验序列为1110(11010110110000除以10011)数据在传输过程中最后一个1变成了0,11010110101110除以10011,余数为011,不为0,接收端可以发现差错数据在传输过程中最后两个1都变成了0,11010110001110除以10011,余数为101,不为0,接收端可以发现差错第四章局域网4-03答
(1)假定从下往上把7层楼编号为1-7层按楼层高4米计算在星形网中,集线器放在4层中间位置(第8间房)电缆总程度等于7154ΣΣ√(i-4)2+(j-8)2=1832(m)i=1j=1
(2)对于总线式以太网(如10BASE2),每层需4×14=56(m)水平电缆,垂直电缆需4×6=24(m),所以总长度等于7×56+24=416(m)4-04答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4-06答10BASE5,10BASE2,10BASE-T分别表示以太网的三种不同的物理层10表示数据率是10Mb/s,BASE表示电缆上的信号是基带信号,采用曼彻斯特编码5表示粗缆,每一段电缆的最大长度是500米2代表细缆,每一段电缆的最大长度是185米T表示双绞线10BROAD36“10”表示数据率为10Mbit/s,“BROAD”表示电缆上的信号是宽带信号,“36”表示网络的最大跨度是3600mFOMAU:FiberOpticMediumAttachmentUnit光纤媒介附属单元4-07答以太网升级时,由于数据传输率提高了,帧的发送时间会按比例缩短,这样会影响冲突的检测所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度,使参数a保持为较小的值,才能有效地检测冲突在帧的长度方面,几种以太网都采用
802.3标准规定的以太网最小最大帧长,使不同速率的以太网之间可方便地通信100bit/s的以太网采用保持最短帧长(64byte)不变的方法,而将一个网段的最大电缆长度减小到100m,同时将帧间间隔时间由原来的
9.6μs,改为
0.96μs1Gbit/s以太网采用保持网段的最大长度为100m的方法,用“载波延伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为64字节,同时将争用字节增大为512字节传输媒体方面,10Mbit/s以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤,而100Mbit/s和1Gbit/s以太网支持双绞线和光纤,10Gbit/s以太网只支持光纤4-0810个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器
(1)10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器
(2)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
(3)10个站共享100Mb/s
(3)每个站独占10Mb/s4-09解发送一个帧所需的平均时间为Tav=2τNR+T0+τ,其中NR=1-A/A,A是某个站发送成功的概率,,N=100时,Amax=
0.369总线上每秒发送成功的最大帧数,则得每个站每秒发送的平均帧数为3400/100=
34.74-10
(1)总线长度减小到1km
(2)总线速度加倍
(3)帧长变为10000bit答设a与上题意义相同
(1)a1=a/4=
0.025,Smax1=
0.9000每个站每秒种发送的平均帧数的最大值=45总线长度减小,端到端时延就减小,以时间为单位的信道长度与帧长的比也减小信道给比特填充得更满信道利用率更高,所以每站每秒发送的帧更多
(2)a2=2a=
0.2,Smax2=
0.5296每个站每秒种发送的平均帧数的最大值=53总线速度加倍,以时间为单位的信道长度与帧长的比也加倍,信道利用率减小(但仍比原来的1/2大),所以最终每站每秒发送的帧比原来多
(3)a3=a/10=
0.01,Smax3=
0.9574每个站每秒种发送的平均帧数的最大值=
4.8帧长加长10倍,信道利用率增加,每秒在信道上传输的比特增加(但没有10倍),所以最终每站每秒发送的帧比原来少4-11答对于1km电缆,单程端到端传播时延为τ=1÷200000=5×10-6s=5μs,端到端往返时延为2τ=10μs为了能按照CSMA/CD工作,最小帧的发送时延不能小于10μs,以1Gb/s速率工作,10μs可发送的比特数等于10×10-6×1×109=10000bit=1250字节4-12解公式(4-9)为其中为传播时延,为数据帧的发送时间计算结果距离d=25md=2500m发送速率C=10Mb/sC=10Gb/sC=10Mb/sC=10Gb/s讨论越大,信道利用率就越小4-15答以太网交换机用在这样的网络,其20%通信量在本局域网而80%的通信量到因特网4-16以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何?答CSMA/CD是一种动态的媒体随机接入共享信道方式,而传统的时分复用TDM是一种静态的划分信道,所以对信道的利用,CSMA/CD是用户共享信道,更灵活,可提高信道的利用率,不像TDM,为用户按时隙固定分配信道,即使当用户没有数据要传送时,信道在用户时隙也是浪费的;也因为CSMA/CD是用户共享信道,所以当同时有用户需要使用信道时会发生碰撞,就降低信道的利用率,而TDM中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突对局域网来说,连入信道的是相距较近的用户,因此通常信道带宽较宽,如果使用TDM方式,用户在自己的时隙内没有数据发送的情况会更多,不利于信道的充分利用对计算机通信来说,突发式的数据更不利于使用TDM方式4-17答a=τ/T0=τC/L=100÷(2×108)×1×109/L=500/L,信道最大利用率Smax=1/(1+
4.44a),最大吞吐量Tmax=Smax×1Gbit/s帧长512字节时,a=500/(512×8)=
0.122,Smax=
0.6486,Tmax=
648.6Mbit/s帧长1500字节时,a=500/(1500×8)=
0.0417,Smax=
0.8438,Tmax=
843.8Mbit/s帧长64000字节时a=500/(64000×8)=
0.000977Smax=
0.9957,Tmax=
995.7Mbit/s可见,在端到端传播时延和数据发送率一定的情况下,帧长度越大,信道利用率越大,信道的最大吞吐量就越大4-18答以太网交换机实质上是一个多端口网桥工作在数据链路层以太网交换机的每个端口都直接与一个单个主机或另一个集线器相连,并且一般工作在全双工方式交换机能同时连通许多对的端口,使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体一样,进行无碰撞地传输数据通信完成后就断开连接区别以太网交换机工作数据链路层,集线器工作在物理层集线器只对端口上进来的比特流进行复制转发,不能支持多端口的并发连接4-19答网桥的每个端口与一个网段相连,网桥从端口接收网段上传送的各种帧每当收到一个帧时,就先暂存在其缓冲中若此帧未出现差错,且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段,则通过查找站表,将收到的帧送往对应的端口转发出去若该帧出现差错,则丢弃此帧网桥过滤了通信量,扩大了物理范围,提高了可靠性,可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网但同时也增加了时延,对用户太多和通信量太大的局域网不适合网桥与转发器不同,
(1)网桥工作在数据链路层,而转发器工作在物理层;
(2)网桥不像转发器转发所有的帧,而是只转发未出现差错,且目的站属于另一网络的帧或广播帧;
(3)转发器转发一帧时不用检测传输媒体,而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法;
(4)网桥和转发器都有扩展局域网的作用,但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用以太网交换机通常有十几个端口,而网桥一般只有2-4个端口;它们都工作在数据链路层;网桥的端口一般连接到局域网,而以太网的每个接口都直接与主机相连,交换机允许多对计算机间能同时通信,而网桥允许每个网段上的计算机同时通信所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥,连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上网桥采用存储转发方式进行转发,而以太网交换机还可采用直通方式转发以太网交换机采用了专用的交换机构芯片,转发速度比网桥快4-23解发送的帧网桥1的转发表网桥2的转发表网桥1的处理(转发?丢弃?登记?)网桥2的处理(转发?丢弃?登记?)站地址端口站地址端口H1H5MAC11MAC11转发,写入转发表转发,写入转发表H3H2MAC32MAC31转发,写入转发表转发,写入转发表H4H3MAC42MAC42写入转发表,丢弃不转发转发,写入转发表H2H1MAC21写入转发表,丢弃不转发接收不到这个帧第五章广域网5-01答虚电路服务和数据报服务的区别可由下表归纳 对比的方面虚电路数据报连接的建立必须有不要目的站地址仅在连接建立阶段使用,每个分组使用短的虚电路号每个分组都有目的站的全地址路由选择在虚电路连接建立时进行,所有分组均按同一路由每个分组独立选择路由当路由器出故障所有通过了出故障的路由器的虚电路均不能工作出故障的路由器可能会丢失分组,一些路由可能会发生变化 分组的顺序 总是按发送顺序到达目的站到达目的站时可能不按发送顺序 端到端的差错处理由通信子网负责 由主机负责 端到端的流量控制 由通信子网负责 由主机负责 从占用通信子网资源方面看虚电路服务将占用结点交换机的存储空间,而数据报服务对每个其完整的目标地址独立选径,如果传送大量短的分组,数据头部分远大于数据部分,则会浪费带宽从时间开销方面看虚电路服务有创建连接的时间开销,对传送小量的短分组,显得很浪费;而数据报服务决定分组的去向过程很复杂,对每个分组都有分析时间的开销从拥塞避免方面看虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来,一旦分组到达,所需的带宽和结点交换机的容量便已具有,因此有一些避免拥塞的优势而数据报服务则很困难从健壮性方面看通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素,但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿因此虚电路服务更脆弱5-02答每个分组经过4段链路意味链路上包括5个分组交换机虚电路实现方案需在1000秒内固定分配5×8=40bytes存储空间,存储器使用的时间是2年,即2×52×40×3600=
1.5×107sec每字节每秒的费用=
0.01/(
1.5×107)=
6.7×10-10元总费用,即1000秒40字节的费用=1000×40×
6.7×10-10=
2.7×10-5元数据报实现方案比上述虚电路实现方案需多传15-3×4×200=9600bytes,每字节每链路的费用=
0.01/106=10-8元总费用,即9600字节每链路的费用=9600×10-8=
9.6×10-5元
9.6-
2.7=
6.9毫分可见,本题中采用虚电路实现方案更为经济,在1000秒的时间内便宜
6.9毫分5-03答有可能大的突发噪声可能破坏分组使用k位的效验和,差错仍然有2-k的概率被漏检如果分组的目的地址字段或虚电路的标识号被改变,分组会被投递到错误的目的地,并可能被接收为正确的分组换句话说,偶然的突发噪声可能把送往一个目的地的完全合法的分组改变成送往另一个目的地的也是完全合法的分组即使所有的数据链路层协议都工作正常,端到端的通信不一定可靠(见5-11)5-04答层次结构方式进行编址就是把一个用二进制数表示的主机地址分为前后两部分前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号,而后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的端口号,或主机的编号采用两个层次的编址方案可使转发分组时只根据分组和第一部分的地址(交换机号),即在进行分组转发时,只根据收到的分组的主机地址中的交换机号只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时,交换机才检查第二部分地址(主机号),并通过合适的低速端口将分组交给目的主机采用这种方案可以减小转发表的长度,从而减少了查找转发表的时间5-05答
(1)从源主机发送的每个分组可能走1段链路(主机-结点)、2段链路(主机-结点-结点)或3段链路(主机-结点-结点-主机)走1段链路的概率是p,走2段链路的概率是p(1-p),走3段链路的概率是(1-p)2则,一个分组平均通路长度的期望值是这3个概率的加权和,即等于L=1×p+2×p(1-p)+3×(1-p)2=p2-3p+3注意,当p=0时,平均经过3段链路,当p=1时,平均经过1段链路,当0p1时,可能需要多次发送
(2)一次传送成功的概率=(1-p)2,令α=(1-p)2,两次传送成功的概率=(1-α)α,三次传送成功的概率=(1-α)2α,……因此每个分组平均传送次数T=α+2α(1-α)+3α(1-α)2+=[α/(1-α)][(1-α)+2(1-α)2+3(1-α)3+……]因为∞∑kqk=q/(1-q)2 k=1所以T=[α/(1-α)]×(1-α)/[1-(1-α)]2=1/α=1/(1-p)2
(3)每个接收到的分组平均经过的链路数HH=L×T=(p2-3p+3)/(1-p)25-06答对时间以T秒为单位分槽在时槽1,源结点交换机发送第1个分组在时槽2的开始,第2个结点交换机收到了分组,但不能应答在时槽3的开始,第3个结点交换机收到了分组,但也不能应答这样,此后所有的路由器都不会应答仅当目的主机从目的地结点交换机取得分组时,才会发送第1个应答现在确认应答开始往回传播在源结点交换机可以发送第2个分组之前,需两次穿行该子网,需要花费的时间等于2(n-1)T所以,源结点交换机往目的主机投递分组的速度是每2(n-1)T秒1个分组显然这种协议的效率是很低的5-11答情形1如B采用按收数据-转发-发确认顺序工作,在把A的数据转发给C后(随后C接收到该数据),处理机出现故障,存储器中所存信息全部丢失,无法发确认给A;A在重发计时器到时后仍未收到确认,就会重发,这时B已恢复工作,再转发给C,则C收到两个重复的数据情形2如B采用接收数据-发确认-转发顺序工作,在向A发送完确认后(随后A收到确认,认为该数据已成功交付),处理机出现故障,存储器中所存信息全部丢失,无法转发给C,而A认为该数据已成功交付,导致数据丢失因此就算所有的数据链路层协议都工作正常,端到端的通信不一定可靠如果采用端到端发确认信息的方法,情形1中C在收到数据后,会给A发送确认,A收到后不会重发数据在情形2中,C未收到数据,没有给A发送确认,A在重发计时器到时后未收到确认,就重发数据,不会造成数据的丢失所以只有采用端到端发确认信息的方法,才能保证在任何情况下数据都能从A经B正确无误地交付到C第六章网络互连6-03答转发器是物理层中间设备主要作用是在物理层中实现透明的二进制比特复制,以补偿信号衰减网桥是数据链路层的中间设备主要作用是根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发网桥具有过滤帧的功能路由器网络层的中间设备作用是在互连网中完成路由选择的功能网关网络层以上的中间系统作用是在高层进行协议的转换以连接两个不兼容的系统6-04答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ARP协议完成IP地址到MAC地址的映射RARP使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告从而提高IP数据报交付成功的机会
(2)6-09答
(1)C类地址对应的子网掩码值但也可以是A类或B类地址的掩码,即主机号由最后的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)
192.
47.
20.129C类
(7)有对于小网络这样做还可进一步简化路由表6-
101128.
36.
199.
3221.
12.
240.
173183.
194.
76.
2534192.
12.
69.
248589.
3.
0.
16200.
3.
6.2答
(1)B类
(2)A类
(3)B类
(4)C类
(5)A类
(6)C类6-14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1200-160bit,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3840bit6-16解
(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6-17答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=254250,共有子网数=28-2=25416,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
100000001129.
250.
1.
0129.
250.
1.1---
129.
250.
1.
254200000010129.
250.
2.
0129.
250.
2.1---
129.
250.
2.
254300000011129.
250.
3.
0129.
250.
3.1---
129.
250.
3.
254400000100129.
250.
4.
0129.
250.
4.1---
129.
250.
4.
254500000101129.
250.
5.
0129.
250.
5.1---
129.
250.
5.
254600000110129.
250.
6.
0129.
250.
6.1---
129.
250.
6.
254700000111129.
250.
7.
0129.
250.
7.1---
129.
250.
7.
254800001000129.
250.
8.
0129.
250.
8.1---
129.
250.
8.
254900001001129.
250.
9.
0129.
250.
9.1---
129.
250.
9.
2541000001010129.
250.
10.
0129.
250.
10.1---
129.
250.
10.
2541100001011129.
250.
11.
0129.
250.
11.1---
129.
250.
11.
2541200001100129.
250.
12.
0129.
250.
12.1---
129.
250.
12.
2541300001101129.
250.
13.
0129.
250.
13.1---
129.
250.
13.
2541400001110129.
250.
14.
0129.
250.
14.1---
129.
250.
14.
2541500001111129.
250.
15.
0129.
250.
15.1---
129.
250.
15.
2541600010000129.
250.
16.
0129.
250.
16.1---
129.
250.
16.2546-18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31040102003706-24解:分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀地址块
30.
138.118/23可写成
30.
138.
118.0/23写成二进制表示00011110100010100111011000000000掩码11111111111111111111111000000000LAN3有150个主机加一个路由器地址为151个地址地址块00011110100010100111011*********分配地址块000111101000101001110110********即
30.
138.
118.0/24LAN2有91个主机加一个路由器地址为92个地址分配地址块0001111010001010011101110*******即
30.
138.
119.0/25LAN5有15个主机加一个路由器地址为16个地址需要/27地址块,可分配/26地址块分配地址块00011110100010100111011110******即
30.
138.
119.128/26LAN4有3个主机加一个路由器地址为4个地址至少需要/29地址块分配地址块00011110100010100111011111000***即
30.
138.
119.192/29LAN1至少有3个IP地址供路由器用也分一个/29地址块分配地址块00011110100010100111011111001***即
30.
138.
119.200/296-20
(1)2,
(2)6,
(3)20,
(4)62,
(5)122,
(6)250答
(3)20+2=2225(加2即将不能作为子网号的全1和全0的两种,所以子网号占用5bit,所以网络号加子网号共13bit,子网掩码为前13个1后19个0,即
255.
248.
0.0依此方法
(1)
255.
192.
0.0,
(2)
255.
224.
0.0,
(4)
255.
252.
0.0,
(5)
255.
254.
0.0,
(6)
255.
255.
0.06-21
(1)
176.
0.
0.0,
(2)
96.
0.
0.0,
(3)
127.
192.
0.0,
(4)
255.
128.
0.0答只有
(4)是连续的1和连续的0的掩码,是推荐使用的6-22答212=
(11010100)2,56=
(00111000)2132=
(10000100)2,133=
(10000101)2134=
(10000110)2,135=
(10000111)2所以共同的前缀有22位,即1101010000111000100001,聚合的CIDR地址块是
212.
56.
132.0/226-23答
208.128/11的前缀为
11010000100208.
130.28/22的前缀为1101000010000010000101,它的前11位与
208.128/11的前缀是一致的,所以
208.128/11地址块包含了
208.
130.28/22这一地址块6-34解路由器B更新后的路由表如下N1 7 A 无新信息,不改变N2 5 C 相同的下一跳,更新N3 9 C 新的项目,添加进来N6 5 C 不同的下一跳,距离更短,更新N8 4 E 不同的下一跳,距离一样,不改变N9 4 F 不同的下一跳,距离更大,不改变6-35解路由器A更新后的路由表如下N1 3 C 不同的下一跳,距离更短,改变N2 2 C 不同的下一跳,距离一样,不变N3 1 F 不同的下一跳,距离更大,不改变N4 5 G 无新信息,不改变第七章运输层7-01答
(1)从通信和信息处理的角度来看,运输层向它上面的应用层提供通信服务运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信
(2)都是这要从不同层次来看在运输层是面向连接的,在网络层则是无连接的
(3)丢弃7-04答当主机1和主机2之间连接建立后,主机1发送了一个TCP数据段并正确抵达主机2,接着主机1发送另一个TCP数据段,这次很不幸,,主机2在收到第二个TCP数据段之前发出了释放连接请求,如果就这样突然释放连接,显然主机1发送的第二个TCP报文段会丢失而使用TCP的连接释放方法,主机2发出了释放连接的请求,那么即使收到主机1的确认后,只会释放主机2到主机1方向的连接,即主机2不再向主机1发送数据,而仍然可接收主机1发来的数据,所以可保证不丢失数据7-05答我们知道,3次握手完成两个重要的功能,既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好),也要允许双方就初始序列号进行协商,这个序列号在握手过程中被发送和确认现在把三次握手改成仅需要两次握手,死锁是可能发生的作为例子,考虑计算机A和B之间的通信,假定B给A发送一个连接请求分组,A收到了这个分组,并发送了确认应答分组按照两次握手的协定,A认为连接已经成功地建立了,可以开始发送数据分组可是,B在A的应答分组在传输中被丢失的情况下,将不知道A是否已准备好,不知道A建议什么样的序列号,B甚至怀疑A是否收到自己的连接请求分组在这种情况下,B认为连接还未建立成功,将忽略A发来的任何数据分组,只等待连接确认应答分组而A在发出的分组超时后,重复发送同样的分组这样就形成了死锁7-06答65495字节此数据部分加上TCP首部的20字节,再加上IP数据报的首部的20字节,正好是IP数据报的最大长度当然,IP首部包含了选择,则IP首部长度超过20字节,这时TCP报文段的数据部分的长度将小于65495字节7-10答可见在报文段平均往返时延20ms内,发送方最多能发送64×1024×8比特,所以最大的吞吐量为=64×1024×8÷(20×10-3)=26214400bit/s=
26.21Mbit/s7-11答5段链路的传播时延=250×2+(1500/150000)×3×1000=530ms5段链路的发送时延=960÷(48×1000)×5×1000=100ms所以5段链路单程端到端时延=530+100=630ms7-13解7-23答6个数据字段的长度前5个是1480字节,最后一个是800字节片偏移字段的值分别是0,185,370,555,740和9257-24答慢开始在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段MSS的数值在每收到一个对新的报文段的确认后,将拥塞窗口增加至多一个MSS的数值用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd,可以使分组注入到网络的速率更加合理拥塞避免当拥塞窗口值大于慢开始门限时,停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法拥塞避免算法使发送端的拥塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小快重传算法规定,发送端只要一连收到三个重复的ACK即可断定有分组丢失了,就应立即重传丢失的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时快恢复算法1当发送端收到连续三个重复的ACK时,就重新设置慢开始门限ssthresh2与慢开始不同之处是拥塞窗口cwnd不是设置为1,而是设置为ssthresh+3*MSS3若收到的重复的ACK为n个(n3),则将cwnd设置为ssthresh+n*MSS4若发送窗口值还容许发送报文段,就按拥塞避免算法继续发送报文段5若收到了确认新的报文段的ACK,就将cwnd缩小到ssthresh“乘法减小“是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段,只要出现一次超时(即出现一次网络拥塞),就把慢开始门限值ssthresh设置为当前的拥塞窗口值乘以
0.5当网络频繁出现拥塞时,ssthresh值就下降得很快,以大大减少注入到网络中的分组数“加法增大”是指执行拥塞避免算法后,当收到对所有报文段的确认就将拥塞窗口cwnd增加一个MSS大小,使拥塞窗口缓慢增大,以防止网络过早出现拥塞7-28答具有相同编号的TCP报文段不应该同时在网络中传输,必须保证,当序列号循环回来重复使用的时候,具有相同序列号的TCP报文段已经从网络中消失现在存活时间是30秒,那么在30秒的时间内发送发送的TCP报文段的数目不能多于255个255×128×8÷30=8704b/s所以每条TCP连接所能达到的最高速率是
8.704kb/s7-30答来回路程的时延=128×2=256ms设发送窗口为X字节,假定一次最大发送量等于窗口值,那么,每发送一次都得停下来等待得到本窗口的确认,以得到新的发送许可,这样8X8X256×10-3=120×103,X=7228字节256×1037-32答源端口这1554,目的端口为69,UDP数据报总长度28字节,数据部分长度为20字节此UDP用户数据报是从客户发给服务器,服务器程序是TFTP第八章应用层8-02答:域名系统的主要功能将域名解析为主机能识别的IP地址因特网上的域名服务器系统也是按照域名的层次来安排的每一个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖共有三种不同类型的域名服务器即本地域名服务器、根域名服务器、授权域名服务器当一个本地域名服务器不能立即回答某个主机的查询时,该本地域名服务器就以DNS客户的身份向某一个根域名服务器查询若根域名服务器有被查询主机的信息,就发送DNS回答报文给本地域名服务器,然后本地域名服务器再回答发起查询的主机但当根域名服务器没有被查询的主机的信息时,它一定知道某个保存有被查询的主机名字映射的授权域名服务器的IP地址通常根域名服务器用来管辖顶级域根域名服务器并不直接对顶级域下面所属的所有的域名进行转换,但它一定能够找到下面的所有二级域名的域名服务器每一个主机都必须在授权域名服务器处注册登记通常,一个主机的授权域名服务器就是它的主机ISP的一个域名服务器授权域名服务器总是能够将其管辖的主机名转换为该主机的IP地址因特网允许各个单位根据本单位的具体情况将本域名划分为若干个域名服务器管辖区一般就在各管辖区中设置相应的授权域名服务器8-04答FTP使用客户服务器方式一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务FTP的服务器进程由两大部分组成一个主进程,负责接受新的请求;另外有若干个从属进程,负责处理单个请求主进程的工作步骤
1、打开熟知端口(端口号为21),使客户进程能够连接上
2、等待客户进程发出连接请求
3、启动从属进程来处理客户进程发来的请求从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止,但从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程
4、回到等待状态,继续接受其他客户进程发来的请求主进程与从属进程的处理是并发地进行FTP使用两个TCP连接控制连接在整个会话期间一直保持打开,FTP客户发出的传送请求通过控制连接发送给服务器端的控制进程,但控制连接不用来传送文件实际用于传输文件的是“数据连接”服务器端的控制进程在接收到FTP客户发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”,用来连接客户端和服务器端的数据传送进程数据传送进程实际完成文件的传送,在传送完毕后关闭“数据传送连接”并结束运行8-07答电子邮件系统的最主要组成部件用户代理、邮件服务器、以及电子邮件使用的协议UA就是用户与电子邮件系统的接口用户代理使用户能够通过一个很友好的接口来发送和接收邮件没有UA不行因为并非所有的计算机都能运行邮件服务器程序有些计算机可能没有足够的存储器来运行允许程序在后台运行的操作系统,或是可能没有足够的CPU能力来运行邮件服务器程序更重要的是,邮件服务器程序必须不间断地运行,每天24小时都必须不间断地连接在因特网上,否则就可能使很多外面发来的邮件丢失这样看来,让用户的PC机运行邮件服务器程序显然是很不现实的8-08答一个电子邮件分为信封和内容两大部分电子邮件的传输程序根据邮件信封上的信息(收信人地址)来传送邮件RFC822只规定了邮件内容中的首部格式,而对邮件的主体部分则让用户自由撰写用户填写好首部后,邮件系统将自动地将所需的信息提取出来并写在信封上8-09答TCP/IP体系的电子邮件系统规定电子邮件地址的格式如下收信人邮箱名@邮箱所在主机的域名符号“@”读作“at”,表示“在”的意思例如,电子邮件地址xiexiren@tsinghua.org.cn8-10答
1.连接建立连接是在发送主机的SMTP客户和接收主机的SMTP服务器之间建立的SMTP不使用中间的邮件服务器
2.邮件传送
3.连接释放邮件发送完毕后,SMTP应释放TCP连接8-20答使用HTTP需要建立0次UDP连接4次TCP连接8-25答
(1)链接的起点是文字时,对应的HTML语句AHREF=”http://www.topology.net/index.html”网络拓扑/A2链接的起点是图片时,对应的HTML语句AHREF=”http://www.topology.net/index.html”IMGSRC=”map.gif”/A。