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计算机网络第四版课后习题答案

1、计算机网络的发展阶段

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。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。它的主要特点是：①采用的是静态分配策略；②这种交换技术适应模拟信号的数据传输。③计算机数据的产生往往是“突发式”的。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。第四阶段：(20世纪90年代)网络互连与高速网络。

2、简述分组交换的要点。（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并

3、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。

（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。

4、为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。

8、计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么答：主干网：提供远程覆盖\高速传输\和路由器最优化通信。本地接入网：主要支持用户的访问本地，实现散户接入，速率低。

9、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。

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(b/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：线路交换时延：kd+x/b+s, 分组交换时延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)

其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟，当s>(k-1)*(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p,相反。

11、在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b(b/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大答：总时延D表达式，分组交换时延为：D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b

D对p求导后，令其值等于0，求得p=[(xh)/(k-1)]^

12、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。

14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。

17、试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。答：电视，计算机视窗操作系统、工农业产品

18、试解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户-服务器方式。答：实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。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。

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.

20、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2×108m/s。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100kb/s。（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。从上面的计算中可以得到什么样的结论

解：（1）发送时延：ts=107/105=100s 传播时延tp=106/(2×108)=

（2）发送时延ts =103/109=1μs 传播时延：tp=106/(2×108)=

结论：若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。但若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。

21、假设信号在媒体上的传播速度为2×108m/s.媒体长度L分别为：

（1）10cm（网络接口卡）（2）100m（局域网）（3）100km（城域网）（4）5000km（广域网）

试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

解：（1）1Mb/s:传播时延=(2×108)=5×10-10 比特数=5×10-10×1×106=5×10-4

1Gb/s: 比特数=5×10-10×1×109=5×10-1

（2）1Mb/s: 传播时延=100/(2×108)=5×10-7 比特数=5×10-7×1×106=5×10-1

1Gb/s: 比特数=5×10-7×1×109=5×102

(3) 1Mb/s: 传播时延=100000/(2×108)=5×10-4 比特数=5×10-4×1×106=5×102

1Gb/s: 比特数=5×10-4×1×109=5×105

(4)1Mb/s: 传播时延=5000000/(2×108)=×10-2 比特数=×10-2×1×106=5×104

1Gb/s: 比特数=×10-2×1×109=5×107

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，物理层协议涉及的范围广泛，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。

2-05 数据在信道重的传输速率受哪些因素的限制信噪比能否任意提高香农公式在数据通信中的意义是什么“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别

答：码元传输速率受奈氏准则的限制，信息传输速率受香农公式的限制。香农公式在数据通信中的意义是：只要信息传输速率低于信道的极限传信率，就可实现无差传输。比特/s是信息传输速率的单位

码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。

2-06 用香农公式计算一下，假定信道带宽为为3100Hz，最大信道传输速率为35Kb/ｓ，那么若想使最大

信道传输速率增加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再增大到十倍，问最大信息速率能否再增加２０％答：C = W log2(1+S/N) b/s-àSN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1

SN2=2*（C2/W）-1=2*（*C1/w）-1=2*（*35000/3100）-1

SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。

C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）

C3/C2=% 如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加%左右

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。

2-15 试写出下列英文缩写的全文，并做简单的解释。

FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1 ,OC-48.

答：FDM(frequency division multiplexing) TDM(Time Division Multiplexing)

STDM(Statistic Time Division Multiplexing) WDM(Wave Division Multiplexing)

DWDM(Dense Wave Division Multiplexing) CDMA(Code Wave Division Multiplexing)

SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列

STM-1(Synchronous Transfer Module)第1级同步传递模块OC-48(Optical Carrier)第48级光载波

2-16 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰这种复用方法有何优缺点答：各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型，因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。占用较大的带宽。

2-17 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：SA=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1

SB=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0

SC=（＋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

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<10X。

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>9X。

解出：因此收发双方频率相差5%是可以正常工作的。

2-19 试比较xDSL、HFC以及FTTx接入技术的优缺点答：xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。成本低，易实现，但带宽和质量差异性大。

HFC网的最大的优点具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。要将现有的450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为750 MHz 双向传输的HFC 网需要相当的资金和时间。FTTx（光纤到……）这里字母x 可代表不同意思。可提供最好的带宽和质量、但现阶段线路和工程成本太大。

2-20为什么在ASDL技术中，在不到1MHz的带宽中却可以传送速率高达每秒几个兆比答：靠先进的DMT 编码，频分多载波并行传输、使得每秒传送一个码元就相当于每秒传送多个比特

3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别“电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。

“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。

3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.

答：链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址

可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。

3-03 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决

答：帧定界是分组交换的必然要求透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆

差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源

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：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

全部确认帧收到接收窗口：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

状态2：发送窗口：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

全部确认帧都没收到接收窗口：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

（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：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0

接收端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0

习题3-12答：发送端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0

接收端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0

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。

3-16 PPP协议的主要特点是什么为什么PPP不使用帧的编号PPP适用于什么情况为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错

不使用序号和确认机制地址字段A 只置为0xFF。地址字段实际上并不起作用。

控制字段 C 通常置为0x03。PPP 是面向字节的

当PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和HDLC 的做法一样），当PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法

PPP适用于线路质量不太差的情况下、PPP没有编码和确认机制

3-17 要发送的数据为11。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，问接收端能否发现采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输

答：作二进制除法，11 0000 10011 得余数1110 ，添加的检验序列是1110.

作二进制除法，两种错误均可发展

仅仅采用了CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。

3-18 一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）答：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 7E FE 27 7D 7D 65 7D

3-19 PPP协议使用同步传输技术传送比特串000。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000110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串

答：0 11111 00 01000

000110110 0001 11111 110

4-01 局域网的主要特点是什么为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢

答：局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络

从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：（1）共享传输信道，在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。（2）地理范围有限，用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内连网，如一座楼或集中的建筑群内，一般来说，局域网的覆盖范围越位10m~10km内或更大一些。

从网络的体系结构和传输检测提醒来看，局域网也有自己的特点：（1）低层协议简单（2）不单独设立网络层，局域网的体系结构仅相当于相当与OSI/RM的最低两层（3）采用两种媒体访问控制技术，由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体，所以局域网面对的问题是多源，多目的的连连管理，由此引发出多中媒体访问控制技术在局域网中各站通常共享通信媒体，采用广播通信方式是天然合适的，广域网通常采站点间直接构成格状网。

4-03 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

4-04 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，以及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，第二次重传失败的概率为，第三次重传失败的概率为.平均重传次数I=

4-06 10Mb/s以太网升级到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s时，都需要解决哪些技术问题为什么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手，并使自己的应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网

答：技术问题：使参数a保持为较小的数值，可通过减小最大电缆长度或增大帧的最小长度

在100mb/s的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆的度减小到100m，帧间时间间隔从原来微秒改为现在的微秒

吉比特以太网仍保持一个网段的最大长度为100m，但采用了“载波延伸”的方法，使最短帧长仍为64字节（这样可以保持兼容性）、同时将争用时间增大为512字节。并使用“分组突发”减小开销

10吉比特以太网的帧格式与10mb/s，100mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同

吉比特以太网还保留标准规定的以太网最小和最大帧长，这就使用户在将其已有的以太网进行升级时，仍能和较低速率的以太网很方便地通信。

由于数据率很高，吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体，它使用长距离（超过km）的光

收发器与单模光纤接口，以便能够工作在广

4-07 有10个站连接到以太网上。试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。

（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器；

（2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器；

（3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。

答:（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器：10mbs （2）10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器：100mbs （3）10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机：10mbs

4-08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= , 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=

4-09（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=，Smax1=

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=，Smax2= 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=，Smax3= 每个站每秒种发送的平均帧数的最大值=

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。

4-10 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

4-11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=25m d=2500m 发送速率C=10Mb/s C=10Gb/s C=10Mb/s C=10Gb/s 讨论：越大，信道利用率就越小。

4-12 常用的局域网的网络拓扑有哪些种类现在最流行的是哪种结构为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构

答：星形网，总线网，环形网，树形网当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，而现在专用的ASIC芯片的使用可以讲星形结构的集线器做的非常可靠，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。

4-13 假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网络

答：集线器为物理层设备，模拟了总线这一共享媒介共争用，成为局域网通信容量的瓶颈。

交换机则为链路层设备，可实现透明交换局域网通过路由器与因特网相连

当本局域网和因特网之间的通信量占主要成份时，形成集中面向路由器的数据流，使用集线器冲突较大，采用交换机能得到改善。当本局域网内通信量占主要成份时，采用交换机改善对外流量不明显4-14 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：传统的时分复用TDM是静态时隙分配，均匀高负荷时信道利用率高，低负荷或符合不均匀时资源浪费较大，CSMA/CD课动态使用空闲新到资源，低负荷时信道利用率高，但控制复杂，高负荷时信道冲突大。

4-15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）=，Smax =，Tmax= Mbit/s

帧长1500字节时，a=500/（1500×8）=，Smax = ，Tmax= Mbit/s

帧长64000字节时,a=500/（64000×8）=,Smax =，Tmax= Mbit/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。

4-16以太网交换机有何特点用它怎样组成虚拟局域网

答：以太网交换机则为链路层设备，可实现透明交换

虚拟局域网VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。

这些网段具有某些共同的需求。

虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符，称为VLAN 标记(tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。

4-17网桥的工作原理和特点是什么网桥与转发器以及以太网交换机有何异同

答：网桥工作在数据链路层，它根据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。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口转发器工作在物理层，它仅简单地转发信号，没有过滤能力

以太网交换机则为链路层设备，可视为多端口网桥

4-19 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

（转发丢弃登记）B2的处理

（转发丢弃登记）

地址接口地址接口

A→E A 1 A 1 转发，写入转发表转发，写入转发表

C→B C 2 C 1 转发，写入转发表转发，写入转发表

D→C D 2 D 2 写入转发表，丢弃不转发转发，写入转发表

B→A B 1 写入转发表，丢弃不转发接收不到这个帧

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=×107sec

每字节每秒的费用=（×107）=×10-10元

总费用，即1000秒40字节的费用=1000×40××10-10=×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=106=10-8元

总费用，即9600字节每链路的费用=9600×10-8=×10-5元

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= p2-3 p+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0

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H H=L×T=（p2-3 p+3）/（1-p）2

5-06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。

6-01网络互连有何实际意义进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决

网络互联可扩大用户共享资源范围和更大的通信区域

进行网络互连时，需要解决共同的问题有：

不同的寻址方案不同的最大分组长度不同的网络接入机制不同的超时控制

不同的差错恢复方法不同的状态报告方法不同的路由选择技术不同的用户接入控制

不同的服务（面向连接服务和无连接服务）不同的管理与控制方式

6-03.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别

中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。物理层中继系统：转发器(repeater)。

数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统：路由器(router)。

网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。网络层以上的中继系统：网关(gateway)。

6-044.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。

地址分为几类各如何表示IP地址的主要特点是什么

分为ABCDE 5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(multihomed host)。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。

6-06.试根据IP地址的规定，计算出表6-1中的各项数据。

解：1）A类网中，网络号占七个bit, 则允许用的网络数为2的7次方，为128，但是要除去0和127的情况，所以能用的最大网络数是126，第一个网络号是1，最后一个网络号是126。主机号占24个bit, 则允许用的最大主机数为2的24次方，为，但是也要除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是。2）B类网中，网络号占14个bit，则能用的最大网络数为2的14次方，为16384，第一个网络号是，因为127要用作本地软件回送测试，所以从128开始，其点后的还可以容纳2的8次方为256，所以以128为开始的网络号为~~，共256个，以此类推，第16384个网络号的计算方法是：16384/256=64128+64=192，则可推算出为。主机号占16个bit, 则允许用的最大主机数为2的16次方，为65536，但是也要除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是65534。

3）C类网中，网络号占21个bit, 则能用的网络数为2的21次方，为2097152，第一个网络号是，各个点后的数占一个字节，所以以192为开始的网络号为，共256*256=65536，以此类推，第2097152个网络号的计算方法是：2097152/65536=32192+32=224，则可推算出为。主机号占8个bit, 则允许用的最大主机数为2的8次方，为256，但是也要除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是254。

6-07.试说明IP地址与硬件地址的区别，为什么要使用这两种不同的地址

IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32 位的标识符。从而把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络

在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。

MAC地址在一定程度上与硬件一致，基于物理、能够标识具体的链路通信对象、IP地址给予逻辑域的划分、不受硬件限制。

6-08（1）子网掩码为代表什么意思

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A类网络和一B网络的子网号分别为16位和8位，问这两个子网掩码有何不同

A类网络：00000000 给定子网号（16位“1”）则子网掩码为

B类网络00000000 给定子网号（8位“1”）则子网掩码为但子网数目不同

（3）一个B类地址的子网掩码是。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=（）2

Host-id的位数为4+8=12，因此，最大主机数为：2^12-2=4096-2=4094

...00000000 主机数2^12-2

（4)一A类网络的子网掩码为；它是否为一个有效的子网掩码

是00000000

(5)某个IP地址的十六进制表示，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

C2 2F 14 81--à(12*16+2).(2*16+15).(16+4).(8*16+1)---à

C2 2F 14 81 ---à.. C类地址

(6)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.

6-09.试辨认以下IP地址的网络类别。

（1）（2）（3）（4）（5）（6）

(2)和(5)是A类,(1)和(3)是B类,(4)和(6)是C类.

6-10. 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

在首部中的错误比在数据中的错误更严重，例如，一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。许多主机并不检查投递给他们的分组是否确实是要投递给它们，它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。数据不参与检验和的计算，因为这样做代价大，上层协议通常也做这种检验工作，从前，从而引起重复和多余。

因此，这样做可以加快分组的转发，但是数据部分出现差错时不能及早发现。

6-11.当某个路由器发现一IP数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不是要求源站重传此数据报计算首部检验和为什么不采用CRC检验码

答：纠错控制由上层（传输层）执行IP首部中的源站地址也可能出错请错误的源地址重传数据报是没有意义的不采用CRC简化解码计算量，提高路由器的吞吐量

6-12.在因特网中将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装。还可以有另一种做法，即数据报片通过一个网络就进行一次组装。是比较这两种方法的优劣。

在目的站而不是在中间的路由器进行组装是由于：（1）路由器处理数据报更简单些；效率高，延迟小。（2）数据报的各分片可能经过各自的路径。因此在每一个中间的路由器进行组装可能总会缺少几个数据报片；（3）也许分组后面还要经过一个网络，它还要给这些数据报片划分成更小的片。如果在中间的路由器进行组装就可能会组装多次。（为适应路径上不同链路段所能许可的不同分片规模，可能要重新分片或组装）

6-13 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(bit)，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3840bit。6-14.（1）有人认为：“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，因此ARP应当属于数据链路层。”这种说法为什么是错误的

因为ARP本身是网络层的一部分，ARP协议为IP协议提供了转换地址的服务，数据链路层使用硬件地址而不使用IP地址，无需ARP协议数据链路层本身即可正常运行。因此ARP不再数据链路层。

（2）试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10~20分钟的超时计时器。这个时间设置的太大或太小会出现什么问题

答：考虑到IP地址和Mac地址均有可能是变化的（更换网卡，或动态主机配置）10－20分钟更换一块网卡是合理的。超时时间太短会使ARP请求和响应分组的通信量太频繁，而超时时间太长会使更换网卡后的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信。

（3）至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况（即不需要请求将某个目的IP地址解析为相应的硬件地址）。

在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址的项目；源主机发送的是广播分组；源主机和目的主机使用点对点链路。

6-15.设某路由器建立了如下路由表：

目的网络子网掩码下一跳

接口m0

接口m1

*（默认）——R4

现共收到5个分组，其目的地址分别为：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）分别计算其下一跳

（1）分组的目的站IP地址为：。先与子网掩码相与，得，可见该分组经接口0转发。

（2）分组的目的IP地址为：。

①与子网掩码相与得，不等于。

②与子网掩码相与得，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：，与子网掩码相与后得，与子网掩码相与后得，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：。与子网掩码相与后得。与子网掩码相与后得，经查路由表知，该分组经R3转发。

（5）分组的目的IP地址为：，与子网掩码相与后得。与子网掩码相与后得，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。

6-16某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为该单位有4000台机器，分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为，试给每一个地点分配一个子网掩码号，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值

4000/16=250，平均每个地点250台机器。如选为掩码，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

2：00000010

3：00000011

4：00000100

5：00000101

6：00000110

7：00000111

8：00001000

9：00001001

10：00001010

11：00001011

12：00001100

13：00001101

14：00001110

15：00001111

16：00010000

6-17..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

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4000 3980 0 0

数据报片1 1500 1480 1 0

数据报片2 1500 1480 1 185

数据报片3 1040 1020 0 370

6-19.试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码（采用连续掩码）。

（1）2，（2）6，（3）30，（4）62，（5）122，（6）250.

（1），（2），（3），（4），（5），（6）

6-20.以下有4个子网掩码。哪些是不推荐使用的为什么

（1），（2），（3），（4）。

只有（4）是连续的1和连续的0的掩码，是推荐使用的

6-21.有两个CIDR地址块11和。是否有那一个地址块包含了另一个地址如果有，请指出，并说明理由。11的前缀为：100

的前缀为：000101，它的前11位与11的前缀是一致的，所以11地址块包含了这一地址块。

6-22.一个自治系统有5个局域网，其连接图如图4-55示。LAN2至LAN5上的主机数分别为：91，150，3和15.该自治系统分配到的IP地址块为。试给出每一个局域网的地址块（包括前缀）。

011

分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀

题目没有说LAN1上有几个主机，但至少需要3个地址给三个路由器用。

本题的解答有很多种，下面给出两种不同的答案：

第一组答案第二组答案

LAN1

LAN2

LAN3

LAN4

LAN5

6-23.以下地址中的哪一个和12匹配：请说明理由。

（1）：（2）；（3）(4) 。

12 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。

6-24.以下地址中的哪一个地址。140匹配请说明理由。

（1）0/4；（2）32/4；（3）4/6（4）11

前缀（1）和地址匹配

0000

0/4 0000 0000

32/4 0010 0000

4/6 0000 0100

80/4 0101 0000

6-25 与下列掩码相对应的网络前缀各有多少位

（1）；（2）；（3）；（4）。

（1）/2 ; (2) /4 ; (3) /11 ; (4) /30 。

6-27. IGP和EGP这两类协议的主要区别是什么

IGP：在自治系统内部使用的路由协议；力求最佳路由

EGP：在不同自治系统便捷使用的路由协议；力求较好路由（不兜圈子）

EGP必须考虑其他方面的政策，需要多条路由。代价费用方面可能可达性更重要。

IGP：内部网关协议，只关心本自治系统内如何传送数据报，与互联网中其他自治系统使用什么协议无关。EGP：外部网关协议，在不同的AS边界传递路由信息的协议，不关心AS内部使用何种协议。

注：IGP主要考虑AS内部如何高效地工作，绝大多数情况找到最佳路由，对费用和代价的有多种解释。

6-28. 试简述RIP，OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。

主要特点RIP OSPF BGP

网关协议内部内部外部

路由表内容目的网，下一站，距离目的网，下一站，距离目的网，完整路径

最优通路依据跳数费用多种策略

算法距离矢量链路状态距离矢量

传送方式运输层UDP IP数据报建立TCP连接

其他简单、效率低、跳数为16不可达、好消息传的快，坏消息传的慢效率高、路由器频繁交换信息，难维持一致性

规模大、统一度量为可达性

6-29. RIP使用UDP，OSPF使用IP，而BGP使用TCP。这样做有何优点为什么RIP周期性地和临站交换路由器由信息而BGP却不这样做

RIP只和邻站交换信息，使用UDP无可靠保障，但开销小，可以满足RIP要求；

OSPF使用可靠的洪泛法，直接使用IP，灵活、开销小；

BGP需要交换整个路由表和更新信息，TCP提供可靠交付以减少带宽消耗；

RIP使用不保证可靠交付的UDP，因此必须不断地（周期性地）和邻站交换信息才能使路由信息及时得到更新。但BGP使用保证可靠交付的TCP因此不需要这样做。

7-01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别为什么运输层是必不可少的

答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。

各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。

（1）网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响答：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。但提供不同的服务质量。

2）当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的答：都是。这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。

（3）接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理答：丢弃

7-03试以具体例子说明为什么一个运输连接可以有多种方式释放。可以设两个互相通信的用户分别连接在网络的两结点上。

答：设A,B建立了运输连接。协议应考虑一下实际可能性：

A或B故障，应设计超时机制，使对方退出，不至于死锁；

A主动退出，B被动退出

B主动退出，A被动退出

7-04 解释为什么突然释放运输连接就可能会丢失用户数据，而使用TCP的连接释放方法就可保证不丢失数据。

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，而仍然可接受主机1发来的数据，所以可保证不丢失数据。

7-05 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。

7-06 一个TCP报文段的数据部分最多为多少个字节为什么如果用户要传送的数据的字节长度超过TCP报文字段中的序号字段可能编出的最大序号，问还能否用TCP来传送

答：65495字节，此数据部分加上TCP首部的20字节，再加上IP首部的20字节，正好是IP数据报的最大长度65535.（当然，若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。）

数据的字节长度超过TCP报文段中的序号字段可能编出的最大序号，通过循环使用序号，仍能用TCP来传送。

7-08 在使用TCP传送数据时，如果有一个确认报文段丢失了，也不一定会引起与该确认报文段对应的数据的重传。试说明理由。

答：还未重传就收到了对更高序号的确认。

7-11 试计算一个包括5段链路的运输连接的单程端到端时延。5段链路程中有2段是卫星链路，有3段是广域网链路。每条卫星链路又由上行链路和下行链路两部分组成。可以取这两部分的传播时延之和为250ms。每一个广域网的范围为1500km，其传播时延可按150000km／s来计算。各数据链路速率为48kb ／s，帧长为960位。

答：5段链路的传播时延=250*2+（1500/150000）*3*1000=530ms

5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=630ms

7-12重复5-35题，但假定其中的一个陆地上的广域网的传输时延为150ms。答：760ms

7-14 在图7-17中所示的连接释放过程中，主机B能否先不发送ACK=x+1的确认(因为后面要发送的连接释放报文段中仍有ACK=x+1这一信息)

答：如果B不再发送数据了，是可以把两个报文段合并成为一个，即只发送FIN+ACK报文段。但如果B 还有数据报要发送，而且要发送一段时间，那就不行，因为A迟迟收不到确认，就会以为刚才发送的FIN 报文段丢失了，就超时重传这个FIN报文段，浪费网络资源。

7-15在图7-18)中，在什么情况下会发生从状态LISTEN到状态SYN_SENT，以及从状态SYN_ENT到状态SYN_RCVD的变迁

答：当A和B都作为客户，即同时主动打开TCP连接。这时的每一方的状态变迁都是：CLOSED----àSYN-SENT---àSYN-RCVD--àESTABLISHED

7-16什么是Karn算法在TCP的重传机制中，若不采用Karn算法，而是在收到确认时都认为是对重传报文段的确认，那么由此得出的往返时延样本和重传时间都会偏小。试问：重传时间最后会减小到什么程度答：Karn算法：在计算平均往返时延RTT时，只要报文段重传了，就不采用其往返时延样本。

设新往返时延样本Ti

RTT（1）=a*RTT（i-1）+（1-a）*T（i）；

RTT^（i）=a* RTT（i-1）+（1-a）*T（i）/2；

RTT（1）=a*0+(1-a)*T(1)= (1-a)*T(1);

RTT^（1）=a*0+(1-a)*T(1)/2= RTT（1）/2

RTT（2）= a*RTT（1）+（1-a）*T（2);

RTT^（2）= a*RTT（1）+（1-a）*T（2)/2;

= a*RTT（1）/2+（1-a）*T（2)/2= RTT（2）/2

RTO=beta*RTT,在统计意义上，重传时间最后会减小到使用karn算法的1/2.

7-17 某个应用进程使用运输层的用户数据报UDP，然而继续向下交给IP层后，又封装成IP数据报。既然都是数据报，可否跳过UDP而直接交给IP层哪些功能UDP提供了但IP没提提供

答：不可跳过UDP而直接交给IP层

IP数据报IP报承担主机寻址，提供报头检错；只能找到目的主机而无法找到目的进程。

UDP提供对应用进程的复用和分用功能，以及提供对数据差分的差错检验。

7-19TCP在进行流量控制时是以分组的丢失作为产生拥塞的标志。有没有不是因拥塞而引起的分组丢失的情况如有，请举出三种情况。

答：当Ip数据报在传输过程中需要分片，但其中的一个数据报未能及时到达终点，而终点组装IP数据报已超时，因而只能丢失该数据报；IP数据报已经到达终点，但终点的缓存没有足够的空间存放此数据报；数据报在转发过程中经过一个局域网的网桥，但网桥在转发该数据报的帧没有足够的差错空间而只好丢弃。7-20一个应用程序用UDP，到IP层把数据报在划分为4个数据报片发送出去，结果前两个数据报片丢失，后两个到达目的站。过了一段时间应用程序重传UDP，而IP层仍然划分为4个数据报片来传送。结果这次前两个到达目的站而后两个丢失。试问：在目的站能否将这两次传输的4个数据报片组装成完整的数据报假定目的站第一次收到的后两个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。

答：不行重传时，IP数据报的标识字段会有另一个标识符。

仅当标识符相同的IP数据报片才能组装成一个IP数据报。前两个IP数据报片的标识符与后两个IP数据报片的标识符不同，因此不能组装成一个IP数据报。

7-21为什么在TCP首部中要把TCP端口号放入最开始的4个字节

答：在ICMP的差错报文中要包含IP首部后面的8个字节的内容，而这里面有TCP首部中的源端口和目的端口。当TCP收到ICMP差错报文时需要用这两个端口来确定是哪条连接出了差错。

7-26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.

7-27通信信道带宽为1Gb／s，端到端时延为10ms。TCP的发送窗口为65535字节。试问:可能达到的最大吞吐量是多少信道的利用率是多少

答：L=65536×8+40×8=524600

C=109b/s

L/C=

Td=10×10-3s

Throughput=L/(L/C+2×Td)=524600/=s

Efficiency=(L/C)窗口值为X(注意:以字节为单位),假

定一次最大发送量等于窗口值,且发射时间等于256ms,那么,每发送一次都得停下来期待

再次得到下一窗口的确认,以得到新的发送许可.这样,发射时间等于停止等待应答的时间,

结果,测到的平均吞吐率就等于发送速率的一半,即

8X÷(256×1000)=256×

X=8192

所以,窗口值为8192.

8-01 因特网的域名结构是怎么样的它与目前的电话网的号码结构有何异同之处

答：（1）域名的结构由标号序列组成，各标号之间用点隔开：

…. 三级域名. 二级域名. 顶级域名

各标号分别代表不同级别的域名。

（2）电话号码分为国家号结构分为（中国+86）、区号、本机号。

8-02 域名系统的主要功能是什么域名系统中的本地域名服务器、根域名服务器、顶级域名服务器以及权限域名权服务器有何区别

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。

8-03 举例说明域名转换的过程。域名服务器中的高速缓存的作用是什么

答：（1）把不方便记忆的IP地址转换为方便记忆的域名地址。

（2）作用：可大大减轻根域名服务器的负荷，使因特网上的DNS 查询请求和回答报文的数量大为减少。8-04 文件传送协议FTP的主要工作过程是怎样的为什么说FTP是带外传送控制信息主进程和从属进程各起什么作用

答：（1）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。

8-05 简单文件传送协议TFTP与FTP的主要区别是什么各用在什么场合

答：（1）文件传送协议FTP 只提供文件传送的一些基本的服务，它使用TCP 可靠的运输服务。

FTP 的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。

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。

TFTP 是一个很小且易于实现的文件传送协议。

TFTP 使用客户服务器方式和使用UDP 数据报，因此TFTP 需要有自己的差错改正措施。

TFTP 只支持文件传输而不支持交互。

TFTP 没有一个庞大的命令集，没有列目录的功能，也不能对用户进行身份鉴别。

8-06远程登录TELNET的主要特点是什么什么叫做虚拟终端NVT

答：（1）用户用TELNET 就可在其所在地通过TCP 连接注册（即登录）到远地的另一个主机上（使用主机名或IP 地址）。TELNET 能将用户的击键传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过TCP 连接返回到用户屏幕。这种服务是透明的，因为用户感觉到好像键盘和显示器是直接连在远地主机上。

（2）TELNET定义了数据和命令应该怎样通过因特网，这些定义就是所谓的网络虚拟终端NVT。

8-07 试述电子邮件的最主要的组成部件。用户代理UA的作用是什么没有UA行不行

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 电子邮件的信封和内容在邮件的传送过程中起什么作用和用户的关系如何

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电子邮件的地址格式是怎样的请说明各部分的意思。

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

8-10 试简述SMTP通信的三个阶段的过程。

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。

8-11试述邮局协议POP的工作过程。在电子邮件中，为什么需要使用POP和SMTP这两个协议IMAP与POP 有何区别

答：POP 使用客户机服务器的工作方式。在接收邮件的用户的PC 机中必须运行POP 客户机程序，而在其ISP 的邮件服务器中则运行POP 服务器程序。POP 服务器只有在用户输入鉴别信息（用户名和口令）后才允许对邮箱进行读取。

POP 是一个脱机协议，所有对邮件的处理都在用户的PC 机上进行；IMAP 是一个联机协议，用户可以操纵ISP 的邮件服务器的邮箱。

8-12 MIME与SMTP的关系是什么的什么是quoted-printable编码和base64编码

答：MIME全称是通用因特网邮件扩充MIME。它并没有改动或取代SMTP。MIME的意图是继续使用目前的RFC 822格式，但增加了邮件主体的结构，并定义了传送非ASCII码的编码规则。也就是说，MIME邮件可以在现有的电子邮件程序和协议下传送。下图表明了MIME和SMTP的关系：

quoted-printable编码：对于所有可打印的ASCII码，除特殊字符等号外，都不改变。

等号和不可打印的ASCII码以及非ASCII码的数据的编码方法是：先将每个字节的二进制代码用两个十六进制数字表示，然后在前面再加上一个等号。

base64编码是先把二进制代码划分为一个24位长的单元，然后把每个24位单元划分为4个6位组。每一个6位组按以下方法替换成ASCII码。6位的二进制代码共有64种不同的值，从1到63。用A表示0，用B表示1，等等。26个大写字母排列完毕后，接下去再排26个小写字母，再后面是10个数字，最后用+表示62，而用/表示63。再用两个连在一起的等号==和一个等号=分别表示最后一组的代码只有8位或16位。回车和换行都忽略，它们可在任何地方插入。

8-13 一个二进制文件共3072字节长，若使用base64编码，并且每发送完80字节就插入一个回车符CR和一个换行符LF，问一共发送了多少个字节

解答：在base64 编码方案中，24 比特的组被分成 4 个6 比特单位，每个单位都作为一个合法的ASCII 字

符发送。编码规则是A 表示0，B 表示l 等等，接着是26 个小写字母表示26 到51，10 个数字(0 到9)表示52 到61，最后，+和/分别表示62 和63。=和= = 分别用来指示最后一组仅包含8位或16位。回车和换行被忽略不计，因此可以任意插入它们来保持一行足够短。在本题中，base 64 编码将把报文划分成1024 个单元，每个单元3 字节长。每个单元被编码为4 个字节，所以共有4096 个字节。如果把这些字节每80 字节划分为一行，将需要52 行，所以需要加52 个CR 和52 个LF。4096+52×2=4200。综上所述，该二进制文件用base 64 编码将会有4200 字节长。

8-14试将数据00111000进行base64编码，并得到最后传输的ASCII数据。

解：对应的ASCII数据为zIE4，对应的二进制代码为：01111010 01001001 01000101 00110100

8-15 试将数据01001100 00111001进行quoted-printable编码，并得出最后传送的ASCII数据。这样的数据用quoted-printable编码后其编码开销有多大

解：01001100 00111101 00111001 01000100 00111001 编码开销为%

8-16 电子邮件系统需要将众的电子邮件地址编成目录以便于查找，要建立这种目录应将人名划分为标准部分（例如，姓，名）。若要形成一个国际标准，那么必须解决哪些问题

答：非常困难。例如，人名的书写方法，很多国家（如英、美等西方国家）是先书写姓。但像中国或日本等国家则是先书写姓再写名。有些国家的一些人还有中间的名。称呼也有非常多种类。还有各式各样的头衔。很难有统一的格式。

8-17 电子邮件系统使用TCP传送邮件。为什么有时我们会遇到邮件发送失败的情况为什么有时对方会收不到我们发送的邮件

答：有时对方的邮件服务器不工作，邮件就发送不出去。对方的邮件服务器出故障也会使邮件丢失。

8-18 解释以下名词。各英文缩写词的原文是什么

www,,HTML,CGI,浏览器，超文本，超媒体，超链，页面，活动文档，搜索引擎。

答：www:万维网WWW（World Wide Web）并非某种特殊的计算机网络。万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所，英文简称为Web.万维网用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点访问另一个站点（也就是所谓的“链接到另一个站点”），从而主动地按需获取丰富的信息。

URL:为了使用户清楚地知道能够很方便地找到所需的信息，万维网使用统一资源定位符URL（Uniform Resource Locator）来标志万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符URL.

HTTP:为了实现万维网上各种链接，就要使万维网客户程序与万维网服务器程序之间的交互遵守严格的协议，这就是超文本传送协议是一个应用层协议，它使用TCP连接进行可靠的传送。

CGI:通用网关接口CGI是一种标准，它定义了动态文档应该如何创建，输入数据应如何提供给应用程序，以及输出结果意如何使用。CGI程序的正式名字是CGI脚本。按照计算机科学的一般概念。

浏览器：一个浏览器包括一组客户程序、一组解释程序，以及一个控制程序。

超文本：超文本的基本特征就是可以超链接文档；你可以指向其他位置，该位置可以在当前的文档中、局域网中的其他文档，也可以在因特网上的任何位置的文档中。这些文档组成了一个杂乱的信息网。目标文档通常与其来源有某些关联，并且丰富了来源；来源中的链接元素则将这种关系传递给浏览者。

超媒体：超级媒体的简称,是超文本（hypertext）和多媒体在信息浏览环境下的结合。

超链：超链接可以用于各种效果。超链接可以用在目录和主题列表中。浏览者可以在浏览器屏幕上单击鼠标或在键盘上按下按键，从而选择并自动跳转到文档中自己感兴趣的那个主题，或跳转到世界上某处完全不同的集合中的某个文档。超链接（hyper text），或者按照标准叫法称为锚（anchor），是使用标签标记的，可以用两种方式表示。锚的一种类型是在文档中创建一个热点，当用户激活或选中（通常是使用鼠标）这个热点时，会导致浏览器进行链接。

页面：页面，类似于单篇文章页面，但是和单篇文章不同的是：1.每个页面都可以自定义样式，而单篇文章则共用一个样式。2.页面默认情况一般不允许评论，而单篇文章默认情况允许评论。3.页面会出现在水平导航栏上，不会出现在分类和存档里，而单篇文章会出现在分类和存档里，不会出现在水平导航栏上。

活动文档：即正在处理的文档。在Microsoft Word 中键入的文本或插入的图形将出现在活动文档中。活动文档的标题栏是突出显示的。一个基于Windows的、嵌入到浏览器中的非HTML应用程序，提供了从浏览器界面访问这些应用程序的功能的方法。

搜索引擎：搜索引擎指能够自动从互联网上搜集信息，经过整理以后，提供给用户进行查阅的系统。

8-19假定一个超链从一个万维网文档链接到另一个万维网文档时，由于万维网文档上出现了差错而使得超链只想一个无效的计算机名字。这是浏览器将向用户报告什么答：404 Not Found。

8-20 当使用鼠标点击一个万维网文档是，若该文档出来有文本外，还有一个本地.gif 图像和两个远地.gif 图像。试问；需要使用那个应用程序，以及需要建立几次UDP连接和几次TCP连接

答：若使用HTTP/，需要建立0次UDP连接，4次TCP连接。

若使用HTTP/，需要建立0次UDP连接，1次TCP连接。

8-27在浏览器中应当有几个可选解释程序。试给出一些可选解释程序的名称。

答：在浏览器中，HTML解释程序是必不可少的，而其他的解释程序则是可选的。

如java可选解释程序，但是在运行java的浏览器是则需要两个解释程序，即HTML解释程序和Java小应用程序解释程序。

8-28一个万维网网点有1000万个页面，平均每个页面有10个超链，读取一个页面平均要100ms。问要检索整个网点所需的最少时间。答：t=100*10-3*10*1000*104 =107 s

8-31 什么是网络管理为什么说网络管理是当今网络领域中的热闹课题答：网络管理即网络的运行、处理、维护（Maintenance）、服务提供等所需要的各种活动。网络管理是控制一个复杂的计算机网络使得它具有最高的效率和生产力的过程。