计算机网络重点课后题答案

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），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为C（bit/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：对电路交换，当t=s时，链路建立；

当t=s+x/C，发送完最后一bit；

当t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。

对分组交换，当t=x/C， 发送完最后一bit；

为到达目的地，最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，

每次转发的时间为p/C，

所以总的延迟= x/C+(k-1)p/C+kd

所以当分组交换的时延小于电路交换

x/C+(k-1)p/C+kd＜s+x/C+kd时， 

(k-1)p/C＜s 

1-17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2.3×108 。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100kbit/s，传播距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。 

　　（2） 数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s，传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。 

答：（1）：发送延迟=107/（100×1000）=100s 

　　传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms 

　 （2）：发送延迟=103/（109）=10-6s=1us 

传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms

1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

答：在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。

这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。一个网络协议要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应答；

（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。

对于非常复杂的计算机网络协议，其结构最好采用层次式的。

2-09 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应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍，问最大信息传输速率能否再增加20%？

答：奈氏准则：每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒2个码元。香农公式则表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。根据香农公式，计算信道的极限信息传输速率C为：C=log2(1+S/N）b/s;根据公式，可以计算出，信噪比S/N应增大到100倍。如果在此基础上将信噪比S/N再增大10倍，最大信息速率只能再增加18.5%左右。

2-16 共有4个站进行码分多址CDMA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：（-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：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

3-07 要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1 。试求应添加在数据后面的余数。　　

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。

3-08．要发送的数据为101110。采用CRC的生成多项式是P(X)=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。

 解：余数是011。

3-10．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：第一个比特串：经过零比特填充后编程011011111011111000（加上下划线的0是填充的）。另一个比特串：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）。

3-23 公式（3-3）表示，以太网的极限信道利用率与链接在以太网上的站点数无关。能否由此推论出：以太网的利用率也与链接在以太网上的站点数无关？请说明理由。

答：实际的以太网各站发送数据的时刻是随机的，而以太网的极限信道利用率的得出是假定以太网使用了特殊的调度方法（已经不再是CSMA/CD了），使各站点的发送不发生碰撞。

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所发送到帧不会和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=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，那么就能够肯定A所发送到帧不会和B发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他的站点发送碰撞）。

3-32现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。每一个网桥的两个端口号都标明在图上。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，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。试将有关数据填写在下表中

答：

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
H1 H5	MAC1	1	MAC1	1	转发，写入转发表	转发，写入转发表
H3 H2	MAC3	2	MAC3	1	转发，写入转发表	转发，写入转发表
H4 H3	MAC4	2	MAC4	2	写入转发表，丢弃不转发	转发，写入转发表
H2 H1	MAC2	1			写入转发表，丢弃不转发	接收不到这个帧

4-10 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) .3.0.1

(6) 200.3.6.2

答案：(1) 128.36.199.3           B类网

(2) 21.12.240.17           A类网

(3) 183.194.76.253         B类网

(4) 192.12.69.248          C类网

(5) .3.0.1               A类网

(6) 200.3.6.2              C类网

4-11 IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。这样做的最大好处是什么？坏处是什么？

答案：好处是数据报每经过一个结点，结点只检查首部的检验和，使结点工作量降低，网络速度加快。

    坏处是只检验首部，不包括数据部分，即使数据出错也无法得知，只有到目的主机才能发现。

4-17 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）？

答案：IP数据报的长为：3200+160=3360 bit

    第二个局域网分片应分为 [3200/1200]=3片。

    三片的首部共为：160*3=480 bit

    则总共要传送的数据共3200+480=3680 bit。

4-21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，平均分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一地点分配一个子网号码，并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。

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=254>250，共有子网数=28-2=254>16，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

1：    00000001           129.250.1.0    129.250.1.1---129.250.1.254  

2：    00000010           129.250.2.0    129.250.2.1---129.250.2.254

3：    00000011           129.250.3.0    129.250.3.1---129.250.3.254

4：    00000100           129.250.4.0    129.250.4.1---129.250.4.254

5：    00000101           129.250.5.0    129.250.5.1---129.250.5.254

6：    00000110           129.250.6.0    129.250.6.1---129.250.6.254

7：    00000111           129.250.7.0    129.250.7.1---129.250.7.254

8：    00001000           129.250.8.0    129.250.8.1---129.250.8.254

9：    00001001           129.250.9.0    129.250.9.1---129.250.9.254

10：  00001010           129.250.10.0   129.250.10.1---129.250.10.254

11：  00001011           129.250.11.0   129.250.11.1---129.250.11.254

12：  00001100           129.250.12.0   129.250.12.1---129.250.12.254

13：  00001101           129.250.13.0   129.250.13.1---129.250.13.254

14：  00001110           129.250.14.0   129.250.14.1---129.250.14.254

15：  00001111           129.250.15.0   129.250.15.1---129.250.15.254

16：  00010000           129.250.16.0   129.250.16.1---129.250.16.254

4-28已知路由器R1的路由表如表4-12所示。

表4-12  习题4-28中的路由器R1的路由表

地址掩码	目的网络地址	下一跳地址	路由器接口
/26	140.5.12.	180.15.2.5	M2
/24	130.5.8.0	190.16.6.2	M1
/16	110.71.0.0	----	M0
/16	180.15.0.0	----	M2
/16	190.16.0.0	----	M1
默认	默认	110.71.4.5	M0

试画出各网络和必要的路由器的连接拓扑，标注出必要的IP地址和接口。对不能确定的情况应当指明。

答案：图形见课后答案P380

4-41假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目（这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”）

N1　　　7　　A

N2　　　2　　C

N6　　　8　　F

N8　　　4　　E

N9　　　4　　F

现在B收到从C发来的路由信息（这两列分别表示“目的网络”和“距离”　）：

N2　　　4

N3　　　8　　

N6　　　4　　

N8　　　3

N9　　　5

试求出路由器B更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。    

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

4-42假定网络中的路由器A的路由表有如下的项目（这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”）

N1　　　4　　B

N2　　　2　　C

N3　　　1　　F

N4　　　5　　G

现在A收到从C发来的路由信息（这两列分别表示“目的网络”和“距离”　）：

N1　　　2

N2　　　1　　

N3　　　3　　　

试求出路由器A更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。

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，更新

N2　　　2　　C　　　　相同的下一跳，更新

N3　　　1　　F　　　　不同的下一跳，距离更长，不改变

N4　　　5　　G　　　　无新信息，不改变

5—18假定在运输层使用停止等待协议。发送发在发送报文段M0后再设定的时间内未收到确认，于是重传M0，但M0又迟迟不能到达接收方。不久，发送方收到了迟到的对M0的确认，于是发送下一个报文段M1，不久就收到了对M1的确认。接着发送方发送新的报文段M0，但这个新的M0在传送过程中丢失了。正巧，一开始就滞留在网络中的M0现在到达接收方。接收方无法分辨M0是旧的。于是收下M0，并发送确认。显然，接收方后来收到的M0是重复的，协议失败了。

试画出类似于图5-9所示的双方交换报文段的过程。

答：

 旧的M0被当成新的M0。

5—38设TCP的ssthresh的初始值为8(单位为报文段)。当拥塞窗口上升到12时网络发生了超时，TCP使用慢开始和拥塞避免。试分别求出第1次到第15次传输的各拥塞窗口大小。你能说明拥塞控制窗口每一次变化的原因吗？

 答：拥塞窗口大小分别为：1，2，4，8，9，10，11，12，1，2，4，6，7，8，9.

5—39TCP的拥塞窗口cwnd大小与传输轮次n的关系如下所示：

cwnd

n	1 1	2 2	4 3	8 4	16 5	32 6	33 7	34 8	35 9	36 10	37 11	38 12	39 13
cwnd  n	40 14	41 15	42 16	21 17	22 18	23 19	24 20	25 21	26 22	1 23	2 24	4 25	8 26

（1）试画出如图5-25所示的拥塞窗口与传输轮次的关系曲线。

（2）指明TCP工作在慢开始阶段的时间间隔。

（3）指明TCP工作在拥塞避免阶段的时间间隔。

（4）在第16轮次和第22轮次之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超市检测到丢失了报文段？

（5）在第1轮次，第18轮次和第24轮次发送时，门限ssthresh分别被设置为多大？

（6）在第几轮次发送出第70个报文段？

（7）假定在第26轮次之后收到了三个重复的确认，因而检测出了报文段的丢失，那么拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为多大？

答：（1）拥塞窗口与传输轮次的关系曲线如图所示（课本后答案）：

（2） 慢开始时间间隔：【1，6】和【23，26】

（3） 拥塞避免时间间隔：【6，16】和【17，22】

（4） 在第16轮次之后发送方通过收到三个重复的确认检测到丢失的报文段。在第22轮次之后发送方是通过超时检测到丢失的报文段。

（5） 在第1轮次发送时，门限ssthresh被设置为32

  在第18轮次发送时，门限ssthresh被设置为发生拥塞时的一半，即21.

   在第24轮次发送时，门限ssthresh是第18轮次发送时设置的21

  （6） 第70报文段在第7轮次发送出。

  （7） 拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为8的一半，即4.

5—46试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三次握手。说明如不这样做可能会出现什么情况。 

答：

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。

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。