课后习题参考答案
第一章 概述
1-01计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？ 答：
1.传统的电路交换，必须经过“建立连接－>通信－>释放连接”三个步骤的面向连接方式，在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽，正在通信的电路被破坏后，必须重新拨号建立连接后才能再进行通信；
2.分组交换，采用存储转发技术，将数据打包成等长的数据报文发送，不需要先建立连接而随时可发送数据的无连接的方式（也可以实用面向连接的方式） 3.因特网时代
1-02简述分组交换的要点
答：采用存储转发技术，动态分配通信线路。
工作原理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大象有限的端数据快，每个数据库加上一些控制信息（首部），从源端发送到目的端。 分组交换的优点：
1.高效，传输过程中动态分配传输线路带宽
2.灵活，每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据进行必要的处理。 3.迅速，以分组作为传输单位，在每个结点存储转发，网络使用告诉链路 4.可靠，完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。 分组交换的缺点：
1.每个分组在经过交换结点是都会产生一定的时延。
2.每个分组都附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量
3.在源端需要将报文划分为若干段分组，在接收端需要按序将每个分组组装起来，从而降低了数据传输的效率。
1-03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 答：
电路交换的特点是：
1.在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路，采用的静态分配策略
2.通信双方建立的通路中任何一点出现故障，就需要重新拨号建立连接才可以继续通话 3.计算机网络中传输的数据往往是突发式的，并且通信时线路上的很多时候都是空闲的，会造成资源的浪费。另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率不相同，采用电路交换就很难相互通信。 报文交换特点：
报文交换是以报文为单位的存储转发原理，根据目的地址的不同转发到不同线路上发送，报文交换的时延较长（人工的方式）。 分组交换的特点：
分组交换和电路交换相比，分组交换可以省去重新建立连接所花费的时间，但是其存储转发右产生了时延。所以分组交换网是否比电路交换网更快地传送数据，还取决于网络中的结点是否能够快速地转发分组；
分组交换网中各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销。
报文交换和分组交换相比，分组交换也是基于存储转发原理，但是由于采用电子计算机并且分组长度不大，完全可放在交换结点的计算机的存储器中进行处理，使得分组的转发非常迅速。
分组交换的优点，见P6表1－1
1-05讨论在广播式网络中对网络层的处理方法，是否需要这一层？ 答：
网络层的任务是将运输层的报文段或用户数据包封装成分组或包进行传送，因而在广播式网络中需要网络层；
网络层另一个任务是选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机，在广播式网络中，源主机不需要选择路由，所有主机均属于目的主机，所以广播式网络中网络层可以简化，甚至取消。
1-06将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较，讨论其异同之处。 答：OSI是7层协议体系结构，
TCP/IP是4层体系结构，包含应用层、运输层、网际层和网络接口层，实质上，由于网络接口层没有什么具体内容，所以只有3层应用层、运输层、网际层。 1-07计算机网络可以从哪些方面进行分类？ 答：
1. 从网络的交换功能进行分类：电路交换、报文交换、分组交换和混合交换（在数据网中
同时采用电路交换和分组交换）
2. 从网络的作用范围进行分类：广域网、局域网、城域网和接入网（是局域网和城域网之间的桥接区）。
3. 从网络的使用者进行分类：公用网、专用网。
4. 按拓扑结构：有集中式网络、分散式网络、分布式网络。 1-09计算机网络由哪几部分组成？ 答：应该有3部分组成
1.若干个主机，向用户提供服务
2.一个通信子网，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 3.一系列通信协议，为主机之间或主机和子网之间的通信而用的。
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：
电路交换的时间：tc=d*k+x/b +s 分组交换的时间：tp=d*k+x/b＋(k-1)*p/b
1-11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（bit/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：分组个数x/p，传输的总比特数：(p+h)x/p 源发送时延：(p+h)x/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-1)(p+h)/b 总发送时延D=源发送时延+中间发送时延 D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b
若使令总的时延为最小，其对p的导数等于0，求极值 p=√hx/(k-1)
1-12网络体系结构中为什么要采用分层次的结构？举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活？
答：采用分层次的结构可以带来一些好处：
1.各层之间是独立的。可以将一个难以处理的问题分解为若干相对较容易的小问题来解决，整个问题的复杂程度就降低了
2.灵活性好。当某层发生变化时，只要该层的接口没有变化，其它层就不会受到影响。 3.结构上可分割开。各层都可以采用最适合的技术来实现。 4.易于实现和维护。 5.能醋精标准化工作。
1-13面向连接和无连接服务各自的特点是什么？ 答：
面向连接具有建立连接、数据传输和释放连接3个阶段。传输数据前必须先建立连接，传输后必须释放连接，在传送数据时按序传送。适合与在一定时间内要传输大量报文到同一目标地址的场景。
无连接情况下，两个通信实体之间不需要预先建立好一个连接，可以将通信资源动态分配；它不需要通信的两个实体同时是活跃的。
无连接的优点是灵活方便和比较迅速，但缺点是不能防止报文的丢失、重复或失序。 1-14协议和服务有何区别？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。协议对上面的用户是透明的。
2.协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。另外并非在每一层中完成的功能都称为服务，只有那些能够被高层看见的功能才称之为服务。 1-15网络协议的3要素是什么，各有什么含义？
答：
1.语法（数据与控制信息的结构或格式）
2.语义（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（事件实现顺序的详细说明）
1-16具有5层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。 答：
1.应用层，确定进程（正在运行的程序）之间通信的性质以满足用户需要。
2.运输层，负责主机中两个进程之间的通信。可以使用面向连接的TCP和无连接的UDP协议。运输层的传输单位是报文段（TCP时）或用户数据报（UDP时）。 分组交换网内的各个交换结点机都没有运输层。 运输层只能存在于分组交换网外面的主机中。 运输层以上的各层就不用关系信息传输的问题了。
3.网络层，负责为分组交换网上的不同主机提供通信，在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。
网络层另一个任务就是要选择合适的路由，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，其任务是将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。每帧包括数据和必要的控制信息。
5.物理层，其任务就是透明地传送比特流（表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，因而比特流就“看不见”这个电路）。传输的单位是比特。但传输数据的物理媒体不在物理层以内，而是在物理层下面，有时称物理媒体为第0层。
1-18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：
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：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。许多情况下，实体就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：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。
1-19什么是计算机网络链路的带宽？带宽的单位是什么？什么是数据的发送时延、传播时延、排队时延和往返时延RTT? 答：
带宽，人们习惯上将带宽作为数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语。 带宽的单位就是“比特每秒”或b/s(bit/s)。
发送时延是结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体时所需要的时间。 传播时延是电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
排队时延，结点缓存队列中分组排队所经历的时间，是处理时延的重要组成部分。 往返时延RTT，表示从发送端发送数据开始，到发送端接收到来自接收端的确认，总共经历的时延，意义在于当发送嘟啊连续发送数据时，在收到对方的确认之前，就已经将这样多的比特发送到链路上了。
1-20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2X108m/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。 答：
1.发送时延：107/100 000=100ms 传播时延：1000 000/20000 0000=5ms 2.发送时延：103/1000 000 000=1μs 传播时延：1000 000/20000 0000=5ms 1-21假设信号在媒体上的传播速率为2.3X108m/s。媒体长度L分别为： 1.10cm（网卡）；2.100m（局域网）；3.100km（城域网）；4.5000km（广域网） 计算当数据率为1Mb/s和10Gb /s时在以上媒体中正在传播的比特数。 答：
10cm网卡
100m
100km
5000km
局域网 0.1/230000000*1000000000 1Mb/s =0.43478260869565217391304347826087b 10Gb/s 4.3478kb 4.347Mb 434.7b 城域网 广域网 434782.6b 21739130b 4347.826Mb 217391Mb 1-22长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20字节的TCP首部。再交给网络层传送，需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部公18字节。求数据的传输效率？若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？ 答： 100字节时：100/(100+20+20+18)=63.3% 1000字节时：1000/(1000+20+20+18)=94.5% 第2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：物理层需要解决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物理设备或具体的传输媒体。
物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。 2-02给出数据通信系统模型并说明其主要各组成构件的作用。 答：
一个数据通信系统可划分为3大部分，即源系统（发送端）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端）。
源系统包括2个部分：源点，产生输出的数字比特流；发送器，源点产生的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。 传输系统
可能是一个简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统，目的就是将数据从源系统传输到目的系统。
目的系统一般也包括2个部分：接收器，接收传输系统传送来的信号，并将其转换成能够被目的设备处理的信息；终点，消费数据。
2-03解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，数字数据，数字信号，单工通信，
半双工通信，全双工通信。 答：
数据：运送信息的实体
信号：数据的电气的或电磁的表现 模拟数据：连续变化的数据。 模拟信号：连续变化的信号
数字数据：用取值为不连续数值的数据。 数字信号：取值为不连续的信号
单工通信：右称为单向通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。例如，广播等。 半双工通信：双向交替通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送。一方发送另一方接收，然后再反过来。
全双工通信：双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。 2-04物理层的接口有哪些方面的特性？各包含些什么内容？ 答：
1.机械特性，指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。 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种意义。 4.规程功能，指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-05奈氏准则和香农公式在数据通信中的意义是什么？比特和波特有何区别？ 答：
奈氏准则给出了通信系统中码元的最高传输速率。 香农公式给出了通信系统中信息传输速率。
波特是码元传输速率的单位，1波特为每秒传送1个码元。 比特是信息量的单位。如1bit，8bit等等。
2-06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：
香农公式为：C=Wlog2(1+S/N) b/s，W为信道带宽(单位Hz)，S/N为信噪比。 由题目知35kb=3100* log2(1+S/N)，得S/N约为2500。
若传输速率提高60%，则35 000*1.6=3100* log2(1+S/N),得S/N约为274132，增大到109倍。 若将S/N再增大到10倍，则log (274132*10)/ log (274132)=1.1838，大约能提高18.38%的速度。
2-08什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码？其特点如何？ 答：
未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号，用0和1分别表示之，出现的问题是当有长串的0或1时，在接手端无法从收到的比特流中提取出位同步信号。 曼彻斯特编码的编码方法是将每一个码元再分成两个相等的间隔：码元1是在前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平，码元0是在前低后高。缺点是占用的频带宽度比原始的基带信号增加1倍；
差分曼彻斯特编码的编码规则是：若码元为1,则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样，若码元为0,则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。不管码元为0还是1,在每个码元的正中间的时刻，一定有一次电平的转换。 2-09模拟传输系统与数字传输系统的主要特点是什么？ 答：
模拟传输系统：长途干线主要使用频分服用的传输方式，
数字传输系统：都是使用脉码调制体制。由于历史的原因，有北美的T1标准（1.544Mb/s）和欧洲的E1标准（2.048Mb/s）.
2-10 EIA-232和RS-449接口标准各用在什么场合？ 答：
通常EIA-232用于标准电话线路的物理层接口，而RS-449则用于宽带电路。 2-11基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？ 答：
基带信号就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。 而宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分服用模拟信号。
2-12有600MB的数据，须要从南京传送到北京。一种方法是将数据写到磁盘上，然后托人乘火车将这些磁盘捎去。另一种方法是用计算机通过长途电话线路(速率是2.4kb/s)传送此数据。比较两种方法的优劣。。若信息传送速率为33.6kb/s，其结果又如何？ 答：
乘火车从南京到北京约12个小时。
600MB的数据用2.4kb的速度传送须要600*1000 000*8/2400=550小时左右。比火车慢多了！ 如果用33.6kb的速度传送须要39小时左右。
2-13 56kb/s的调制解调器是否已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怎样的？ 答：
根据香农公式，只要信噪比无线提高，传输的速率是可以增大的。
56kb/s的调制解调器是用在用户到ISP之间传送数字信号的，由于ISP端不需要A/D转换才提高的速度。如果两个用户各使用一个56kb/s的调制解调器互相传送数据，则速率是达不到56kb/s的，只有33.6kb/s。
2-14在2.3.1节介绍双绞线时，说“在数字传输时，若传输速率为每秒几个兆比特，则传输距离可达几公里”但目前我们使用调制解调器与ISP相连时，数据的传输速率最高只能达到56kb/s,与几兆相距甚远。为什么？ 答：
由于双绞线在数字传输时不需要A/D转换，因而速度较快；而调制解调器须要A/D转换，大大增加了线路的噪音，所以传输速度收到影响。 2-15写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。
FDM TDM STDM WDM DWDM CDMA SONET SDH STM-1 OC-48 DTE DCE EIA ITU-T CCITT ISO 答：
FDM TDM STDM WDM DWDM CDMA SONET SDH STM-1 OC-48 DTE DCE EIA ITU-T CCITT ISO
2-16 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的事件使用同样的频带进行通信而不会互相干扰？这种服用方法有何优缺点？ 答：
由于任何一个站点和其他站点的码片序列的内积都是0,和自己的码片序列的内积是1。所以可以将多个站点的数据公用一个通信频带，接收端如果须要接收某个站点的数据，则用该站点的码片序列和接收到数据进行相乘，即可过滤掉其他站点的数据。 2-17共有4个站进行码分多址CDMA通信。4个站点的码片序列为： 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是1还是0? 答：
设接收到的码片序列为X=(-1+1-3+1-1-3+1+1) A*X=(1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1 B*X=(1-1-3-1-1-3+1-1)/8= -1 C*X=(1+1+3+1-1-1-1-1)/8=0.25 D*X=(1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1
A,D站发送1,B站发送0,C站没有发送数据。
2-18假定在进行异步通信时，发送端每发送一个字符就要发送10个等宽的比特（一个启示比特，8个比特的ASCII码字符，最后一个结束比特）。问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双发能否正常通信？ 答：
在异步通信时，当接收端的时钟不太准确时，只要狗保证正确接收这10个比特就行了。 5%×9=45%，采样点的移动没有超过半个比特的宽度，
第3章 数据链路层
3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能？ 答： 1.链路管理
包括：数据链路的建立、维持和释放 2.帧定界
数据链路层的数据传送单位是帧。帧定界也可称为帧同步，指的是接收方应当能够从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束在什么地方。 3.流量控制
发送方发送数据的速率必须使得收方来得及接收。当收方来不及接收时，就必须及时控制发送方发送数据的速率，这就是流量控制。 4.差错控制
由于链路一般都有极低的差错率，所以一般采用编码技术，编码技术有2类：一是前向纠错，
即接收方收到有差错的数据帧时，能够自动将差错改正过来。这种方法开销较大，不太适合计算机通信；另一类是差错检测，即收方可以检测到收到帧有差错（不知道哪个帧错）。然后可以不进行任何处理，或者可以由数据链路层负责重新传送该帧。 5.将数据和控制信息区分开
多数情况下，数据和控制信息处于同一帧中，因此一定要有相应的措施使收方能够将它们区分开来。 6.透明传输
透明传输是指不管传输的数据是什么样的比特组合，都可以在链路上传送；当传送的数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全相同时，必须有可靠的措施，是收方不会将这种比特组合的数据误以为是某种控制信息。 7.寻址
必须保证每一帧都能送到正确的目的站。收方也应该知道发放是哪个站。
3-03考察停止等待协议算法。在接收结点，当执行步骤(3)时，若将“否则转到(6)”改为“否则转到(2)”，将产生什么结果？ 答：
如果收到直接转到(2)，那么就是说收到重复发来的数据帧后，直接丢弃，不进行任何处理。那么发送结点会以为接收结点仍然没有收到这个数据帧，会再重发发送这个数据帧，造成浪费。
3-06信道速率为4kb/s。采用停止等待协议。传播时延tp=20ms.确认帧长度和处理时间均可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%？ 答：
当发送一帧的时间等于信道的传播时延的2倍时，信道利用率是50％，或者说当发送一帧的时间等于来回路程的传播时延时，效率将是50％。即20ms*2=40ms。现在发送速率是每秒4000bit，即发送一位需0.25ms。则帧长40/0.25=160bit 3-07在停止等待协议中，确认帧是否须要序号？请说明理由 答：
确认帧可以不要序号，则该确认帧丢失，则发送端只要重新发送原来的数据帧就可以了。 3-08试写出连续ARQ协议的算法。 答： 在发送结点：
⑴ V(S)<-0
⑵从主机取若干个数据帧，放入发送缓存 ⑶ N(S)<-V(S)
⑷ 将发送缓存中的第V(S)个数据帧发送出去，设置一个超时计时器。 ⑸ V(S)增加1,转（3）
⑹ 等待 {等待下列2个事件哪个现出现}
⑺ 收到确认帧ACKn，若n－1=N(S), 则{所有发送的数据帧都已经被接收方确认收到} 转（2） 否则，清零对应数据帧的计时器，然后丢弃这个确认帧。 ⑻ 若其中的第i个帧的计时器时间到，则V(S)<-V(S)-i，然后转(3)。 在接收结点：
⑴ V(R)<-0。{初始化接收状态} ⑵ 等待
⑶ 收到一个数据帧
若N(S)=V(R),则上交该数据帧到上层软件。 否则丢弃此数据帧，然后转(5) ⑷ V(R)++
⑸ n<-V(R)发送确认帧ACK,转到(2).
3-09试证明：当用n个比特进行编号时，若接收窗口的大小为１，则只有在发送窗口的大小Wt<=2n-1时，连续ARQ协议才能正确运行。 证明：
（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。
3-11在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit。再设发送窗口WT=6而接收窗口WR＝3.找到一种情况，使得在此情况下协议不能正确工作。 答：
设想在发送窗口内的序号为0，1，2，3，4，5，而接收窗口等待后面的6，7，0。接收端若收到0号帧，则无法判断是新帧还是重传的（当确认帧丢失）。
3-12在连续ARQ协议中，设编号用3bit，而发送窗口WT＝8.试找出一种情况，使得在此协议下不能正确工作。
答：发送端第一次发送了8个数据帧以后，接收端也发送了确认帧，但是在所有确认帧都丢失的情况下，发送端自然又重新发送了这8个数据帧，接收又发送了确认帧，但是发送端无法辨别这些确认帧是确认第一次发的数据帧还是第二次发的数据帧。
3-13在什么条件下，选择重传ARQ协议和连续ARQ协议在效果上完全一致？ 答：
发送的数据帧全部被接收，或WR=1时（或者丢失的总是最后几个数据帧。我加的） 3-14在连续ARQ协议中，若WT=7,则发送端在开始时可连续发送7个数据帧。因此，在每一帧发出后，都要设置一个超时计时器。现在计算机里只有一个硬时钟，设这7个数据帧发出的时间分别为t0,t1…t6,且tout都一样大。则如何实现这7个超时计时器？ 答：可以用相对发送时间实现一个链表。
3-15卫星信道的数据率为1Mb/s，取卫星信道的单程传播时延为0.25s。每个数据帧长都是2000bit。忽略误码率、确认帧长和处理时间。计算下列情况下的信道利用率： ⑴停止等待协议
⑵连续ＡＲＱ协议，ＷＴ＝７ ⑶连续ＡＲＱ协议，ＷＴ＝１２７。 ⑷连续ＡＲＱ协议，ＷＴ＝２５５。 答： ⑴.
2000/1000 000＝0.002
0.002/（0.002＋0.25×2）=0.398% ⑵
0.002×7=0.014
0.014/（0.002＋0.25×2）=2.79% ⑶
0.002×127=0.254
0.254/（0.002＋0.25×2）=50.6% ⑷
0.002×255=0.51
0.51/（0.002＋0.25×2）=100%
3-16试简述HDLC帧各字段的意义。HDL用什么方法保证数据的透明传输？ 答：
1.HDLC中包括有2个标志帧边界的标志字段F，标志字段内容为“0111 1110”，用以在接收端确认一个帧的位置。
地址字段A也是8个bit。在非平衡方式传输数据时，总是写入次站的地址；在平衡方式传输是，总是填入确认站的地址。
帧检验序列字段FCS共16bit。采用CRC-CCITT方式检验，检验范围是从地址字段的第1个bit起，到信息字段的最末1个比特为止（见图3-9）。
控制字段C共8bit，HDLC的许多重要功能都靠控制字段来实现。根据其最前面2个bit的取值，可将HDLC帧分为：信息帧、监督帧和无编号帧。
2.采用零比特填充法就可以传送任意组合的比特流，或者说，就可以实现数据链路层的透明传输。
3-17 HDLC帧可分为哪几个大类？简述各类帧的作用。 答：
根据控制字段的最前面2个bit的取值，可将HDLC帧分为：信息帧、监督帧和无编号帧： 信息帧：携带传输数据的帧。
监督帧：不含有需要传输的数据，可以具有流量控制的作用。 无编号帧：主要起控制的作用，可在需要时随时发出。
3-18 HDLC规定，接收序号N(R)表示序号为[N(R)-1](mod 8)的帧以及在这以前的各帧都已
正确无误地收妥了。为什么不定义“N(R)表示序号为[N(R)](mod 8)的帧以及在这以前的各帧都已正确无误地收妥了”?
答：N(R)表示希望发送方发送该编号的数据帧，自然是N(R)－1之前的帧是接收妥的了。 3-19 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？ 答：
PPP不是面向比特而是面向字节的，所有的PPP帧的长度都是整数个字节。 点对点协议，既支持异步链路也支持同步链路。 PPP不使用序号和确认机制是：
1.若使用可靠传输的数据链路层协议，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；
2.在因特网唤醒下，PPP的信息字段放入的数据是IP数据报，但是从数据链路层上升到网络层后，仍然有可能因网络拥塞而被丢弃，所以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；
3.PPP协议在帧格式中有帧检验序列FCS字段。若发现有差错，则丢弃该帧，端到端的差错由高层负责。因此，PPP可以保证无差错接受。
PPP协议不太适合噪声较大的环境，一般用于拨号电话线环境下。
3-20要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(X)=X4+X+1。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2个1都变成了0，问接收端能否发现？
答：由P得应添加5-1位二进制数，这个数字就是(1101011011 0000) mod (10011)=1110，传输的数字是1101011011 1110。
接受端用接收到的数据和P相余，如果余数不为0,则表示检测到错误了(不知道是哪一位错)，就把它丢弃。但余数为0,并不表示一定没有错误!
数据在传输过程中最后一个1变成了0，则接收到的是1101011010 1110 ,mod(10011)后余数得？？？问接收端能否发现？
若数据在传输过程中最后2个1都变成了0，问接收端能否发现？
2个都能发现，但是后面加什么呢？p是5位，应该加4为余数，但是加111还是1110还是0111? 3-21一个PPP帧的数据部分（用十六进制）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。问发送的真正数据是什么？
答：该帧使用了比特填充法：每个7E转变成7D 5E；每个7D转变成7D 5D；若信息字段中出现ASCII码的控制字符，则在该字符前面加入一个7D。 则由上面的十六进制，传输的真正数据是7E FE 27 7D 7D 65 7E。
3-22有2条长度均为1000km的链路AB和BC。现在从A用停止等待协议向C发送数据，中途经过B转发。链路带宽为1.5Mb/s，链路的误码率p=10-6。链路只允许传送长度不超过2kB的帧。每一个帧的首部和尾部的开销为32字节。信号在链路上的传播速率为2×105km/s。试计算从A成功发送长度为64KB的数据所需的平均时间。忽略结点对数据的处理时间。忽略所有确认帧的处理时间和发送时间，并认为确认帧不会出错。计算出的时间比直接向链路发送64KB数据需要的发送时间大多少？ 答：
传播时延tp＝1000/200 000=0.005s 传送时延tf＝2000/1500 000=0.00133s tT＝tf+2tp=0.0127s
帧数：64/2=33 （由于每个帧开销为64字节） 总时间：32×0.0127=0.4064s
3-23有一比特串0110111111111100用HDLC协议传送。经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的HDLC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：0110111111111100经过零比特填充后变成011011111011111000。 接收端收到的0111110111110110删除零比特后变成00011101111111111110。
第4章 局域网
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：
局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。 局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？
4-03一个7层楼，每层有一排共15间办公室。每个办公室的楼上设有一个插座，所有的插座在一个垂直面上构成一个正方形栅格组成的网的结点，相邻插座间的垂直和水平距离均为4m。设任意两个插座之间都允许连上电缆（垂直、水平、斜线……均可）。现要用电缆将它
们连成
（1）集线器在中央的星形网； （2）总线式以太网。 （3）令牌环形网。
试计算每种情况下所需的电缆长度。
答：1：944m；2：（15*4-1)*4=416；3：416+4*6=440
4-04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波特？
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。
4-05以太网上只有2个站，他们同时发送数据，产生了碰撞。于是按二进制指数类型退避算法进行重传。重传次数记为i，i＝1、2……。试计算第1次重传失败的概率、第2次重传失败的概率、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：第i次重传失败的概率记为Pi，则Pi＝（0.5）k，k＝min[i,10] 第1次重传失败的概率是50% 第2次重传失败的概率是25% 第3次重传失败的概率是12.5%
P[传送i次才成功]＝P[第1次传送失败] P[第2次传送失败]…P[第1－1次传送失败] P[第i次传送成功]
求P[传送i次才成功]的统计平均值，得出平均重传次数约为1.64
4-06试说明10BASE5,10BASE2,10BASE-T,1BASE5,10BROAD36和FOMAU所代表的意思。 答：
BASE表示电缆上的信号是基带信号，采用曼彻斯特编码，BASE前面的数字10表示10Mb/s，后面的数字5或2表示每段电缆的最大长度为500米或200米，T表示双绞线。 1BASE5 10BROAD36 FOMAU
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3600m。
FOMAU:(Fiber Optic Medium Attachment Unit)光纤媒介附属单元。
4-07 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竞争对手，并使应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网？ 答：
10->100：保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到100m。但帧间时间间隔从原来的9.6μs改为现在的0.96μs。
100->1G：采用载波延伸的办法，使最短帧长仍为64字节，同时将竞争用时间增大为512字节。
1G->10G：不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。只在全双工方式下工作，不存在争用问题，也不使用CSMA/CD协议。
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。 以太网从10M到10G的演进证明了以太网是： 1可扩展的；
2灵活的（多种媒体、全/半双工、共享/交换） 3易于安装； 4稳健性好。
4-08有10个站连接到以太网上。试计算以下3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.每个站1Mb/s 2.每个站10Mb/s 3.每个站10Mb/s
4-09 100个站分布在4km长的总线上。协议采用CSMA/CD。总线速率为5Mb/s，帧平均长度为1000bit。试估算每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值。传播时延为5us/km。 答：
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=34.7 4-10在以下条件下，分别重新计算上题，并解释所得结果。 1.总线长度减小到1km 2.总线速率加倍 3.帧长变为10 000bit 答：设a与上题意义相同 （1）
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）
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）
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200 000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。 答：
争用期t=2×1÷200 000=10×10-6。 10×10-6×1G=10 000bit
4-12有一个使用集线器的以太网，每个站到集线器的距离为d，数据发送速率为C，帧长为12 500字节，信号在线路上的传播速率为2.5×108m/s，距离d为25m或2500m，发送速率为10Mb/s或10Gb/s。这样就有四种不同的组合。试利用公式（4-9）分别计算这4种不同情况下参数α的数值，并作简单讨论。 答：
a=τ/T0=τC/L=d÷（2.5×108）×C÷（12500×8）=4×10-14dC
距离 发送速率
d=25m C=10Mb/s
C=10Gb/s
d=2500m C=10Mb/s
C=10Gb/s
分析：
站点到集线器距离一定的情况下，数据发送率越高，信道利用率越低。 数据发送率相同的情况下，站点到集线器的距离越短，信道利用率越高。
4-15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，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上？ 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。 4-17使用CSMA/CD协议时，若线路长度为100m，信号在线路上传播速率为2×108m/s。数据的发送速率为1Gb/s。计算帧长分别为512字节、1500字节和64000字节时的参数α的数值，并进行简单讨论。 答：
α=τC/L=100/2×108×1G/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=648.6 Mbit/s 帧长1500字节时，a=500/（1500×8）=0.0417，Smax =0.8438 ，Tmax=843.8 Mbit/s 帧长64000字节时,a=500/（64000×8）=0.000977,Smax =0.9957，Tmax=995.7 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。
4-18以太网交换机有何特点？它和集线器有何区别？ 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 解：
网桥1的转发表
网桥2的转发表
网桥1的处理
桥2
发送的帧
站地址
端口
站地址
端口
登记？）
处
（转发？丢弃？
的网
理 （转发？丢弃？登记？） 转发，H1àH5 MAC1 1 MAC1 1 转发，登记 登记 丢弃（和书上H3àH2 MAC3 2 MAC3 1 转发，登记 答案不同？），登记 H4àH3 MAC4 2 MAC4 2 丢弃，登记 转发，登记 H2àH1 MAC2 1 登记，登记 4-24无线局域网的MAC协议有哪些特点？为什么在无线局域网中不能使用CSMA/CD协议而不需使用CSMA/CA协议？结合隐蔽站问题和暴露站问题说明RTS帧和CTS帧的作用。 答： 无线局域网中不能简单照搬CSMA/CD协议，主要有2个原因： 1.CSMA/CD协议要求一个站点在发送本站数据的同时还必须不间断地检测信道，以便发现是否有其它的站也在发送数据，这样才能实现“碰撞检测”功能。但在无线局域网中要实现这个功能，则花费过大。 2.更重要的是，即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收端仍然有可能发生碰撞。 称之为DFWMAC的无线局域网MAC协议提供了一个名为分布式协调功能（DCF）的分布式接入控制机制以及工作于其上的一个可选的集中式控制，该集中式控制算法称为点协调功能（PCF）。DCF采用争用算法为所有通信量提供接入；PCF提供无争用的服务，并利用了DCF特性来保证它的用户可靠接入。PCF采用类似轮询的方法将发送权轮流交给各站，从而避免了冲突的产生，对于分组语音这样对于时间敏感的业务，就应提供PCF 服务。由于无线信道信号强度随传播距离动态变化范围很大，不能根据信号强度来判断是否发生冲突，因此不适用有线局域网的的冲突检测协议 CSMA/CD。802.11采用了 CSMA/CA技术，CA 表示冲突避免。这种协议实际上是在发送数据帧前需对信道进行预约。 这种CSMA/CA 协议通过RTS（请求发送）帧和CTS（允许发送）帧来实现。源站在发送数据前，先向目的站发送一个称为 RTS 的短帧，目的站收到 RTS 后向源站响应一个CTS短帧，发送站收到CTS 后就可向目的站发送数据帧。 4-26无线局域网的MAC协议中的SIFS,PIFS和DIFS的作用是什么？ 答：SIFS是短帧间间隔，用来分割开属于一次对话的各帧。用于PCF中对轮询的响应帧、CSMA/CA协议中预约信道的RTS 帧和CTS 帧、目的站收到自己的数据帧后给发送站的确认帧等短帧的场合。 PIFS点协调功能帧间间隔，是为了在开始使用PCF方式时优先获得接入到媒体。用于PCF 方式中轮询。
DIFS分布协调功能帧间间隔，在DCF方式中用来发送数据帧和管理帧。用于DCF 方式中所有普通的通信量。
4-27解释无线局域网中的名词：BSS,ESS,AP,BSA,Portal,DCF,PCF和NAV。 答： BSS ESS AP BSA Portal DCF PCF NAV
第5章 广域网
5-01从多方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。 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 连接的建立 目的站地址 虚电路 必须有 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 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 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 分组的顺序 端到端的差错处理 端到端的流量控制 总是按发送顺序到达目的站 由通信子网负责 由通信子网负责 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 到达目的站时可能不按发送顺序 由主机负责 由主机负责 每个分组独立选择路由 数据报 不要 每个分组都有目的站的全地址 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。
（1）在传输方式上，虚电路服务在源、目的主机通信之前，应先建立一条虚电路，然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。数据报无需；
（2）从地址设置看，虚电路每个分组含有一个短的虚电路号，数据报有完整地址； （3）从路由选择及影响来看，虚电路建好时，路由就已确定，所有分组都经过此路由，数据报的每个分组独立选择路由。路由器失败时，所有经过路由器的虚电路都将被终止，数据报服务则除了崩溃时全丢失分组外，无其他影响；
（4）关于分组顺序：虚电路服务能保证分组按发送顺序到达目的主机。数据报服务不能保证数据报按序列到达目的主机。
（5）可靠性与适应性：虚电路服务比数据报服务的可靠性高。数据报服务的适应性比虚电路服务强。
（6）在拥塞控制方面，若有足够的缓冲区分配给已经建立的每条虚电路，拥塞较容易控制，而数据报服务难以控制拥塞。
（7）关于平衡网络流量：数据报服务既平衡网络中的信息流量，又可使数据报得以更迅速地传输。而在虚电路服务中，一旦虚电路建立后，中继结点是不能根据流量情况来改变分组的传送路径的。
综上所述，虚电路服务适用于交互作用，不仅及时、传输较为可靠，而且网络开销小。数据报服务适用于传输单个分组构成的、不具交互作用的信息以及对传输要求不高的场合。 5-02设有一分组交换网。若使用虚电路，则每一分组必须有3字节的分组首部，而每个网络结点必须为虚电路保留8字节的存储空间来识别虚电路。但若使用数据报，则每个分组需有15字节的分组首部，而结点就不需要保留转发表的存储空间。设每段链路每传1MB需0.01元。购买结点存储器的代价为每字节0.01元，而存储器的寿命为2年工作时间（每周工作40
小时）。假定一条虚电路的每次平均时间为1000s，而在此时间内发送200分组，每个分组平均要经过4段链路。试问采用哪种方案（虚电路或数据报）更为经济？相差多少？ 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假定分组交换网中所有结点的处理机和主机均正常工作，所有的软件也正常无误。试问一个分组是否可能被投送到错误的目的结点（不管这个概率有多小？）
如果一个网络中所有链路的数据链路层协议都能正确工作，试问从源结点到目的结点之间的端到端通信是否一定也是可靠的（见5-11）？
答：在有噪音的情况下，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。
端到端的通信不一定可靠。 端到端的通信不仅与数据链路层有关，还与网络层有关，尽管链路层协议能正确工作，但不能保证网络层协议正常工作，即通信子网是否可靠。
5-04广域网中的主机为什么采用层次结构方式进行编址？
答：在广域网的每个结点交换机中都有一个转发表，里面存放了到达每个主机的路由。显然广域网中的主机数越多，查找转发表就越费时间。为了减少查找转发表花费的时间，在广域网中一般采用层次地址结构。
5-05一个数据报分组交换网允许各结点在必要时将收到的分组丢弃。设结点丢弃一个分组的概率为p。现有一个主机经过两个网络结点与另一个主机以数据报方式通信，因此两个主机之间要经过3段链路。当传送数据报时，只要任何一个结点丢弃分组，则源点主机最终将重传此分组。试问：
（1）每一个分组在一次传输过程中平均经过几段链路？ （2）每一个分组平均要传送几次？
（3）目的主机每收到一个分组，连同该分组在传输时被丢弃的传输，平均需要经过几段链路？
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0 （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H H=L×T=（p2-3 p+3）/（1-p）2 5-06一个分组交换网其内部采用虚电路服务，沿虚电路共有n个结点交换机，在交换机中每一个方向设有一个缓存，可存放一个分组。在交换机之间采用停止等待协议，并采用以下措施进行拥塞控制。结点交换机在收到分组后要发回确认，但条件是：①接收端已成功收到了该分组；②有空闲的缓存。设发送一个分组需T秒（数据或确认），传输的差错可忽略不计，主机和结点交换机之间的数据传输时延也可忽略不计。试问：交付给目的主机的速率 最快为多少？ 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。 5-07假定要在误码率P=10-6的链路上传送长度为106bit的保卫年。整个报文就算是一个大的分组。数据率为1Mb/s。若使用停止等待协议，并忽略分组首部的开销、传播时延和确认分组出错的概率，试求这个分组正确到达终点所需要的平均时间。 若将此报文划分为100个1000bit长的分组，然后逐个发送到终点，证明，所有分组正确到达终点所需的平均时间将比上面得出的时间减少约63%。 答：P[报文正确到达终点]=(1-P)L=e-1 P=10-6 L=106 发送106bit的时间是106÷1Mb/s=1s,正确到达终点平均需要将分组传送e次，因此需要2.718s。 若分组长度为1000bit，则P[报文正确到达终点]=(1-P)1000=e-0.001 发送103bit的分组需要时间0.001s。1000个分组正确到达终点平均传送1001次，因此共需要时间1.001s 5-08流量控制在网络工作中具有何种意义？流量控制和拥塞控制有何异同？ 答：流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。流量控制要做的就是一直发送端发送数据的速率，以便接收端来得及接收。 拥塞控制是在网络能够承受现有的网络负荷前提下的网络速度的控制手段。 拥塞控制算法是向发送端发送控制报文，并告诉发送端，网络已经出现麻烦，必须放慢发送速率，这和流量控制相似。 5-10死锁是怎样形成的？有什么措施可以用来防止死锁？ 答：当网络进入拥塞状态时，随着提高的负载继续增大到某一个数值时，网络的吞吐量就下降到0,网络已经无法继续工作，这就是所谓的死锁。 5-11有AB和BC两条链路。A经过B向C发送数据。若B收到A发来的数据时，可以先向C转发再向A发确认，也可以把这顺序反过来。也就是说，B要做的三件事的顺序是： 按收数据-转发-发确认，或：接收数据-发确认-转发。现假定B在做完第二件事后处理机出现故障，存储器中所存信息全部丢失，但很快又恢复了工作。试证明：只有采用端到端发确认信息的方法（即从C向A发确认信息），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。 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。 5-12为什么X.25分组交换网会发展到帧中继？帧中继有什么优点？从层次结构上以及结点交换机需要进行的处理过程进行讨论？ 答：在X.25 网络发展初期，网络传输设施基本上是借用了模拟电话线路，这种线路容易受噪声的干扰而产生误码。为确保传输无差错，X.25 在每个结点都需要作大量的处理。对于经历多个网络结点的帧，这种处理帧的方法会导致较长的时延。除了数据链路层的开销，分组层协议为确保在每个逻辑信道上按序正确传送，还要有一些处理开销。在一个典型的X.25网络中，分组在传输过程中在每个结点大约有30 次左右的差错检查或其他处理步骤。 今天的数字光纤网比早期的电话网具有低得多得误码率，因此，我们可以简化 X.25 的某些差错控制过程。帧中继就是一种减少结点处理时间的技术。 帧中继的原理：认为帧的传送基本上不会出错，因而只要一知道帧的目的地址就立即开始转发该帧。这样，在一个帧中继网络中，一个结点在收到一个帧时，大约只需执行6 个检错步骤。这显然减少了帧在结点的时延。 这种传输数据的帧中继方式也称为X.25 的流水线方式，但帧中继网络的吞吐率却要比X.25 网络的提高一个数量级以上。 帧中继（frame relay，FR）是在用户与网络接口之间提供用户信息流的双向传输，并保持信 息顺序不变的一种承载业务。用户信息以帧为单位进行传输，并对用户信息流进行统计复用。帧中继是综合业务数字网ISDN标准化过程中产生的一种重要技术，它是在数字光纤传输线路逐步替代原有的模拟线路，用户终端日益智能化的情况下，由X.25分组交换技术发展起来的一种传输技术。 帧中继网络纠正一个比特差错的时间比X.25网分组交换网稍微多一些，因此，仅当帧中继网络本身的误码率非常低时，帧中继技术才是可行的。 5-13帧中继的数据链路连接标识符DLCI的用途是什么？什么是“本地意义”？ 答：DLCI 作地址信息用，用于FR 交换机沿着虚电路向下一节点转发帧。 所谓“本地意义”是指帧包含的DLCI只标识帧所经过的这段链路，而不标识上一段、下一段或其它链路，该帧前进时其DLCI在每段链路上都可变化。另外，一条新建虚电路在某链路上DLCI值的选取，只要求在本段链路上与其它虚电路彼此不同，即只要局部不同，不要求跟别的链路段不同（全局不同）。 5-14帧中继的拥塞控制是怎样进行的？承诺的信息速率CIR在拥塞控制中起何作用？ 答：（1）帧中继使用的拥塞控制方法主要有三种： ① 丢弃策略 ---当拥塞足够严重时，网络就要被迫将帧丢弃。 ② 拥塞避免 --- 在刚一出现轻微的拥塞迹象时可采取拥塞避免的方法。 ③ 拥塞恢复 --- 在已出现拥塞时，拥塞恢复过程可阻止网络彻底崩溃。 （2）许诺的信息速率CIR为了进行拥塞控制，帧中继采用了一个概念，叫做许诺的信息速率CIR（Committed Information Rate），其单位为b/s。CIR就是对一个特定的帧中继连接网络同意支持的信息传送速率。只要数据传输速率超过了CIR，在网络出现拥塞时就会遭受到帧的丢弃。 5-15 ATM的主要优点是什么？UNI和NNI有何不同？ 答： 1.选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换。 2.能支持不同速率的各种业务。 3.所有信息在最底层是以面向连接的方式传送，保持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优点。 4.由于ATM使用的光纤信道的误码率极低，且容量很大。因此在ATM网内不必在数据链路层进行差错控制和流量控制。 ATM一个明显缺点就是信元首部的开销太大，5个字节的信元首部在整个53字节的信元中所占的比例相当大。 5-16说明ATM的物理层、ATM层和AAL层的作用（包括各子层的作用） 答：ATM物理层又分为两个子层，靠下面的是物理媒体相关子层（PMD）,PMD子层上面是传输汇聚子层（TC子层） PMD子层负责在物理媒体上正确传输和接收比特流。 TC子层实现信元流和比特流的转换。 ATM层的功能是： 信元的复用与分用； 信元的VPI/VCI转换（就是将一个入信元的VPI/VCI转换成新的数值）； 信元首部的产生与提取； 流量控制。 AAL层的作用就是增强ATM层所提供的服务，并向上面高层提供各种不同的服务。 5-17 ATM中的VCI和VPI各有何用处？举例说明，并分别计算在UNI和NNI接口上一共可以有多少条ATM连接？ 答： 在UNI,VPI最多有256条，每一VP可有最多65536条VC，故ATM连接最多可由16 777 216条。 在NNI,VPI最多有4096条，每一VP可有最多65536条VC，故ATM连接最多可由2.68×108条。 5-21若ATM信元采用可变长度，会有什么优缺点？ 答：优点是可以适当提高数据负载比例，缺点是：在宽带高速交换时将花费更多的时间。 5-23在一个ATM网络的源端点和目的端点之间有3个ATM交换机。现在要建立条虚通路。问一共需要发送多少个报文？ 答：1段连接要4次传输报文（见图5-26）,4段则要16个报文。 5-24在同一栋大厦中有N个用户，他们都通过一个ATM网络使用同一个远地的计算机。每个用户平均每小时产生L行的通信量（输入和输出），平均每行长度为P字节（不包括ATM首部）。用户应缴纳的费用是：对所传送的数据，每字节为C分钱，而使用ATM的虚通路，每小时X分钱。若将N个用户都复用到一条ATM虚通路上，则每一行的数据还要增加2字节的开销。假定一条虚通路的带宽足够N个用户使用。问在什么条件下复用会更加便宜？ 答：当X>2NLC/(N-1)时复用会更加便宜 5-25一个1024字节的报文用ATM的AAL5来传送，试问数据传输的效率是多少？ 答：（1024+8）/48=21.5=22 1024/(22×53)=87.8% 第6章 网络互联 6-02 internet和Internet有何区别？ 答：internet是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互联而成的虚拟网络。 Internet则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络互相连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族，且前身是美国的ARPANET。 6-03作为中间系统，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？ 答：物理层中继系统，称为转发器； 数据链路层中继系统，称为网桥或桥接器； 网络层中继系统，称为路由器； 网桥和路由器的混合体称为桥由器； 网络层以上的中继系统，称为网关。 6-04简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。 答：IP： ARP： RARP： ICMP： 6-05 IP地址分为几类？各如何标识？IP地址的主要特点是什么？ 答：5类；010……，10……，110……；32位 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？ 答：物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址。 IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。在网络层和网络层以上使用的是IP地址，而数据链路层及以下使用的是硬件地址。 6-09 (1)子网掩码255.255.255.0代表什么意思？ （2）一网络的子网掩码为255.255.255.248,问该网络能够连接多少个主机？ （3）一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别是16bit和8bit，问这两个网络的子网掩码有何不同？ (4)一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0.问在其中每个子网上的主机数量最多是多少？ （5）一A类网络的子网掩码为255.255.0.255,它是否为一个有效的子网掩码？ （6）某个IP地址的十六进制标识是C22F1481,将其转换成点分十进制形式。这是哪一类IP地址。 （7）C类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？ 答：（1）代表前24bit是网络号； （2）6个主机 （3）子网掩码相同，但子网数目不同 （4）最多可以有4094个（不能全0和全1的主机号） （5）有效，但不推荐这样使用 （6）194.47.20.129,C类地址 （7）有，对于小网络这样做可以进一步简化路由表。 6-11 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：好处是转发分组更快； 坏处是数据部分出现差错时不能及早发现。 6-12当某个路由器发现一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：IP首部中的源地址也可能变成错误的，请错误的源地址重传数据报是没有意义的。不使用CRC可减少路由器进行检验的时间。 6-13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。还可以有另外一个做法，即数据报片通过一个网络就进行一次组装。比较这两个方法的优劣？ 答：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；（2）并非所有的数据报片都经过同样的路由器，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。如果在中间路由器进行组装就可能会组装多次。 6-14一个3200bit长的TCP报文传到IP层，加上160bit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1200bit，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”当然指局域网看见的数据）？ 答：在第二个局域网必须分成4个数据报，则3200+4×160=3840个bit 6-15 (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？ （2）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。这个时间设置得太大或太小会出现什么问题？ （3）至少举出2例不需要发送ARP请求分组的情况（即不需要请求将某个目的IP地址解析为响应的硬件地址）。 答：（1）不能说“ARP向网络层提供了服务”，因为ARP本身就是网络层的一部分（但IP使用ARP）。数据链路层使用硬件地址而不使用IP地址，因此ARP不在数据链路层。 （2）当网络中某个IP地址和硬件地址发生变化时，ARP高速缓存中的相应项目就要改变。例如，更换以太网卡就会发生这样的事情。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）在源主机的ARP高速缓存中已经有了该项目的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。 6-16设某路由器建立了如下路由表（这三列分别是目的网络、子网掩码和下一跳路由器，若直接交付则最后一列表示应当从哪一个接口转发出去）： 128.96.39.0 255.255.255.128 接口0 128.96.39.128 255.255.255.128 接口1 128.96.40.0 255.255.255.128 R2 192.4.153.0 255.255.255.192 R3 *（默认） R4 现共收到5个分组，其目的站IP地址分别为： （1）128.96.39.10 （2）128.96.40.12 （3）128.96.40.151 （4）192.4.153.17 （5）192.4.153.90 试分别计算其下一跳。 答：（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。 与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，不等于128.96.39.0。 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 6-18一具数据报长度为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？ 答：IP数据报固定首部长度为20字节 原始数据报 数据报片1 数据报片2 数据报片3 总长度(字节) 4000 1500 1500 1040 数据长度(字节) 3980 1480 1480 1020 MF 0 1 1 0 片偏移 0 0 185 370 6-20找出产生以下数目的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. 答：(1)255.128.0.0 (2)255.224.0.0 (3)255.248.0.0 (4)255.252.0.0 (5)255.254.0.0 (6)255.255.0.0 6-21以下有4个子网掩码，哪些是不推荐使用的？ (1) 176.0.0.0 (2)96.0.0.0 (3)127.0.192.0.0 (4)255.128.0.0 答：不推荐使用的有1,2,3 6-22有如下的四个/24地址块，试进行最大可能的聚合。 212.56.132.0/24，212.56.133.0/24。212.56.134.0/24，212.56.135.0/24 答：212.56.132/22 6-23有两个CIDR地址块208.128/11和208.130.28/22。是否有哪一个地址块包含了另一地址块？如果有，请指出，并说明理由。 答：208.128/11包含208.130.28/22。 6-24一个自治系统有5个局域网，其连接图如图6-61所示。LAN2至LAN5上的主机数分别为：91，150，3和15。该项自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23。试给出每一个局域网的地址块（包括前缀）。 答：LAN3：30.138.118.0/24 LAN2：30.138.119.0/25 LAN5：30.138.119.128/27 LAN1：30.138.119.192/29 LAN4：30.138.119.200/29 6-25一个大公司有1个总部和3个下属部门，公司分配到的网络前缀是192.77.33/24。公司的网络布局如图6-62所示。总部共有5个局域网，其中LAN1～LAN4都连接到路由器R1上，R1再通过LAN5与路由器R5相连。R5和远地的3个部门的局域网LAN6～LAN8通过广域网相连。每一个局域网旁边标明的数字是局域网上的主机数。给每个局域网分配一个合适的网络前缀。 答：LAN1：192.77.33.0/26 LAN3：192.77.33.64/27 LAN8：192.77.33.96/27 LAN7：192.77.33.128/27 LAN6：192.77.33.160/27 LAN2：192.77.33.208/28 LAN4：192.77.33.224/28 LAN5：192.77.33.240/29 6-26以下地址中的哪一个和86.32/12匹配？请说明理由。 (1)86.33.224.123;(2)86.79.64.216;(3)86.58.119.74;(4)86.68.206.154 答：1 6-27以下的地址前缀中的哪一个和2.52.90.140匹配？请说明理由。 (1)0/4;(2)32/4;(3)4/6;(4)80/4 答：1 6-31 IGP和EGP这两类协议的主要区别是什么？ 答：内部网关协议IGP，具体的协议有多种，如RIP和OSPF等；外部网关协议EGP，目前使用的协议是BGP。 IGP主要是设法使数据报在一个自治系统中尽可能有效地从源站传送到目的站。在一个自治系统内部不需要考虑其它方面的策略。 EGP，相比较IGP来说，因特网的规模太大，使得自治系统之间路由选择非常困难；对于自治系统之间的路由选择，要寻找最佳路由是很不现实的；自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略。 因此，边界网关协议BGP只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，而非寻找一条最佳路由。 6-33 RIP使用UDP，OSPF使用IP，而BGP使用TCP。这样做有何优点？为什么RIP周期性地和邻站交换路由信息而BGP却不这样做。 答：RIP只和邻站交换信息，UDP虽不保证可靠交付，但UDP开销小，可以满足RIP的要求。OSPF使用可靠的洪泛法，并直接使用IP，好处是很灵活性好和开销更小。BGP需要交换整个的路由表（在开始时）和更新消息，TCP提供可靠交付以减少带宽的消耗。 RIP使用不保证可靠交付的UDP，因此必须不断地（周期性的）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。 6-34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。 答： N1 7 A N2 5 C N3 9 C N6 5 C N8 4 E N9 4 F 6-35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。 答： N1 3 C N2 2 C N3 1 F N4 5 G 6-36 IGMP协议的要点是什么？隧道技术是怎样使用的？ 答：要点有： 1、IGMP是用来进行多播的，采用多播协议可以明显地减轻网络中各种资源的消耗，IP多播实际上只是硬件多播的一种抽象； 2、IGMP 只有两种分组，即询问分组和响应分组。IGMP使用IP数据报传递其报文，但它 也向IP提供服务； 3、IGMP 属于整个网际协议IP 的一个组成部分，IGMP 也是TCP/IP 的一个标准。 隧道技术使用：当多播数据报在传输过程中，若遇到不运行多播路由器或网络，路由器就对多播数据报进行再次封装（即加上一个普通数据报的首部，使之成为一个向单一目的站发送的单播数据报），通过了隧道以后，再由路由器剥去其首部，使它又恢复成原来的多播数据报，继续向多个目的站转发。 6-37建议的IPv6没有首部检验和。这样做的优缺点是什么？ 答：对首部的处理更简单。数据链路层已经将有差错的帧丢弃了，因此网络层可省去这一步。但可能遇到数据链路层检测不出来的差错（概率极小）。 6-38在IPv4首都中有一个“协议”字段，但在IPv6的固定首都中却没有。这是为什么？ 答：在IP数据报传送的路径上的所有路由器都不需要这一字段的信息。只有目的主机才需要协议字段。在IPv6中使用“下一个首部”字段完成IPv4中的“协议”字段的功能。 6-39当使用IPv6时，是否ARP协议需要改变？如果需要改变，那么应当概念性的改变还是技术性的改变？ 答：从概念上讲，不需要改变。在技术上，由于被请求的IP 地址现在变大了，因此需要比较大的域。在使用IPv6 时，ARP 协议是需要改变的。因为在IPv6 中，地址占的位数很大，将这样一个地址翻译为一个物理地址是不现实的， 所以， 要改变这个协议要在技术方面改动，毕竟IPv6 与IPv4 的结构差距很大，要概念性地改变它，是很麻烦的，其实在使用IPv6 时，早已不再需要ARP 协议了。 6-40设每隔1微微秒就分配出100万个IPv6地址。计算大约要用多少年才能将IPv6地址空间全部用光？可以和宇宙的年龄（大约有100亿年）进行比较。 12答：使用16个字节，总的地址数为 2128 或 3.4×1038。如果我们以每 10-秒分配106，亦即 每秒1018 的速率分配它们，这些地址将持续3.4×1020s，即大约1013年的时间。这个数字是宇宙年龄的1000 倍。当然，地址空间不是扁平的，因此它们的分配是非线性的，但这个计算结果表明，即使分配方案，即使分配方案的效率为千分之一，这么多地址也永远都不会用完。 第7章 运输层 7-01 (1)说明运输层的作用。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？ (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无连接的？ （3）接收端受到有差错的UDP用户数据报如何处理？ 答：（1）运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。在通信子网中咩有运输层。运输层只存在于通信子网以外的主机中。 （2） （3）直接扔掉 7-02试用示意图来解释运输层的复用。一个给定的运输连接能否分裂成许多条虚电路？试解释之；画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上，而这条运输连接又复用到若干条网络连接（虚电路）上。 答：所有的传输层协议都为应用程序提供多路复用多路分解服务。除了多路复用移路分解服务之外，传输层协议还可以给应用进程提供其他服务，包括可靠数据传输、带宽保证和传输延迟保证。 传输层在两个应用程序之间提供了逻辑的而不是物理的通信 如图所示，传输层协议实现于终端系统上，而不是在网络路由器上。网络路由器只作用于3—PDU 的网络层字段，而不作用于传输层字段。 7-04解释为什么突然释放运输连接就可能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，而仍然可接收主机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：我们知道，3次握手完成两个重要功能，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与确认。 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用于A到B的交通，也不知道A是否同意B所建议的用于B到A交通的初始序列号，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，只等待接收连接确认应答分组。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。 7-06一个TCP报文段的数据部分最多为多少字节？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：由于Tcp报文数据部分加上TCP首部的20字节，再加上IP数据报的首部的20字节，要放入IP数据报中，则TCP报文的最大长度是65495字节。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。 如果长度超过TCP报文段中的序号字段可能编出的最大序号，可以循环重复使用序号。 7-07主机A和B使用TCP通信。在B发送过的报文段中，有这样连续的两个：ACK＝120和ACK＝100。这可能吗（前一个报文段确认的序号还大于后一个的）？试说明理由 答：不可能，ACK=120的意思是告诉A，120以前的数据全部受到了，所以没有必要再发送ACK=100了。 7-08在使用TCP传送数据时，如果有一个确认报文段丢失了，也不一定会引起对方数据的重传。试说明理由（可结合上一题讨论）。 答：如果当前的确认报文段丢失了，可以不重传数据，只要后续的数据能够正常到达，并且发送方接受到接收方发送的后续数据的确认报文段就表示，当前的数据也正常接受了。 7-09在7.4.3小节曾讲过，若收到的报文段无差错，只是未按序号，则TCP对此未作明确规定，而是让TCP的实现者自行确定。试讨论两种可能的方法的优劣： （1）将不按序的报文段丢弃； （2）先将不按序的报文段暂存于接收缓存内，待所缺序号的报文段收齐后再一起上交应用层。 答：如果丢弃了，则会造成很多数据报的重新传输，造成网络资源的浪费； 如果尽管到达的每个数据报都是完整的，但可能到达的数据报顺序是错误的，因此，TCP 必须准备适当地重组报文的各个部分。这样可以减轻网络负担。 7-10设TCP使用的最大窗口为64KB，即64*1024字节。而传输信道的带宽可认为是不受限 制的。若报文段的平均时延为20ms，问所能得到的最大的吞吐量是多少？ 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/s。 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。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。各数据链路数率为48kbit/s，帧长为960bit。 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重复上题，但假定其中的一个陆地上的广域网的传输时延为150mS 答：5段链路的传播时延=250×2+（1500/150000）×2×1000+150=670ms 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=670+100=870ms 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提出了一个算法：在计算平均往返时延时，只要报文段重发了，就不采用其往返时延样本。这样得出的平均往返时延和重发时间当然就较准确。 反之，若不采用Karn算法，若收到的确认是对重发报文段的确认，但却被源站当成是对原来的报文段的确认，那么这样计算出的往返时延样本和重发时间就会偏大。 如果后面再发送的报文段又是经过重发后才收到确认报文段，那么按此方法得出的重发时间就越来越长。若收到的确认是对原来的报文段的确认，但被当成是对重发报文段的确认，则由此计算出的往返时延样本和重发时间都会偏小。这就必然导致报文段的重发。这样就有可能导致重发时间越来越短。 7-17若一个应用进程使用运输层的用户数据报UDP。但继续向下交给IP层后，又封装成IP数据报。既然都是数据报，是否可以跳过UDP而直接交给IP层？UDP能否提供IP没有提供的功能？ 答：UDP在IP的数据报服务之上加了很少一点功能，这就是端口的功能（有了端口，运输层就可以进行复用和分用）和差错检测的功能。 7-18使用TCP对实时话音数据的传输有没有什么问题？使用UDP在传送数据文件时会有什么问题？ 答：由于UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用很重要，实时话音数据的传输要求源主机以恒定的速率发送数据，并且允许在网络发生拥塞时丢失一些数据，但却不允许数据有太大的时延。 7-20一个应用程序用UDP，到了IP层将数据报再划分为4个数据报片发送出去。结果前2个数据报片丢失，后2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2个到达目的站而后2个丢失。问：在目的站能否将这2次传输的4个数据报片组装成为一个完整的数据报？假定目的站第1次受到的后2个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。 答：可以合并。 7-22为什么在TCP首部中有一个首部长度字段，而UDP的首部中就没有这个字段？ 答：UDP数据报中没有控制信息等字段。 7-23一个UDP用户数据报的数据字段为8192字段。要使用以太网来传送。问应当划分为几个数据报片？说明每个数据报片的数据字段长度和片偏移字段的值。 答：6个数据报片，1480，0；1480，185；1480，370；1480，555；1480，740；792，925。 7-24在TCP的拥塞控制中，什么是慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复算法？这里每一种算法各起什么作用？“乘法减少”和“加法增大”各用在什么情况下？ 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 ssthresh。 (2) 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 *MSS。 (3) 若收到的重复的 ACK 为 n 个（n > 3），则将 cwnd 设置为 ssthresh + n * MSS。 (4) 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网络允许的最大报文段长度为128字节，序号用8bit表示，报文段在网络中的寿命为30秒，求每一条TCP连接所能达到的最高数据率。 答：28×128×8/30=8738bit/s 7-29若TCP中的序号采用64bit编码，而每一个字节有其自己的序号，问在75Tb/s的传输速率下（光线的理论速率），分组的寿命应为多大才不会使序号发生重复？ 答：264/x=75×1012/8=>x=1967652s=22.8天 7-30一个TCP连接下面使用256kb/s的链路，其端到端时延为128ms。经测试，发现吞吐量只有120kb/s。问发送端窗口是多少？ 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 8X 8X 256×10-3 =120×103， X=7228字节 256×103 7-31设源站和目的站相距20km，而信号在传输媒体中的传播速率为200km/ms。若一个分组长度为1KB，而其发送时间等于信号的往返传播时延，求数据的发送速率。 答：20/200=0.1ms 1KB/0.2ms＝5MB/s 7-32一UDP用户数据报的首部的16进制表示是：06 32 00 45 00 1C E2 17。求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度。这个用户数据报是从客户发送给服务器还是从服务器发送给客户？使用UDP的这个服务器程序是什么？ 答：首部的二进制形式为 源端口 目的端口 用户数据报的总长度 检验和 “11000110010 0000000001000101 0000000000011100 1110001000010111” 1586 69 28 57879 数据部分长度是28－8＝20 从客户发给服务器，服务程序是TFTP 7-33已知TCP的往返时延的当前值是30ms。现在受到了3个连接的确认报文段，他们比相应的数据报文段的发送时间分别滞后的时间是：26ms,32ms和24ms。设α=0.9。计算新的估计的往返时延值RTT。 答： 第一次RTT=30×0.9＋26×0.1＝29.6 第二次RTT=29.6×0.9＋32×0.1＝29.84 第三次RTT=29.84×0.9＋24×0.1＝29.256