计算机网络试卷

计算机网络试卷（2015-2016）一，简答题1.请说明随机早期检测（RED）算法的主要思想答：RED算法的基本思想是路由器通过检测输出端口队列的平均长度来探测拥塞。一旦发现拥塞逼近,就随机地选择正进入路由器的包进行丢弃,以缓解网络拥塞。RED算法主要分为计算平均队列长度和计算丢包的概率两部分。计算平均队长的目的是为了反映拥塞状况,根据拥塞的程度来计算丢弃包的概率,从而更有效的控制平均队列长度。平均队列长度的计算公式是:Qavg=(1-wq)●Qavg+wq●q这里wq为权值,q为采样测量时的当前队列长度。wq的大小选择非常重要,如果wq过大,RED将不能有效地过滤短暂的拥塞;如果wq太小,Qavg会对实际队列长度的变化反应过慢,不能合理地反映拥塞状况,在这种情况下,路由器将不能有效检测到早期拥塞。包丢弃概率公式是:𝑃𝑏={00𝑄𝑎𝑣𝑔𝑚𝑖𝑛𝑡ℎ𝑃𝑚𝑎𝑥𝑄𝑎𝑣𝑔−𝑚𝑖𝑛𝑡ℎ𝑚𝑎𝑥𝑡ℎ−𝑚𝑖𝑛𝑡ℎ𝑚𝑖𝑛𝑡ℎ𝑄𝑎𝑣𝑔𝑚𝑎𝑥𝑡ℎ1𝑚𝑎𝑥𝑡ℎ𝑄𝑎𝑣𝑔𝐵上式中有两个和队列长度相关的阈值:minth和maxth。当包到达路由器时,RED计算出平均队长Qavg。若Qavgminth时,则没有包叙要丢弃;当minthQavgmaxth时,计算出丢弃概率;当𝑄𝑎𝑣𝑔≥𝑚𝑎𝑥𝑡ℎ时,所有的包都被丢弃。2.谈谈在数据网络中进行拥塞控制所采用的一般技术。答：数据网络中进行拥塞控制采用的一般技术有以下四种：1)反压：反压可以在链路或逻辑连接的基础上施用。反压可以有选择的应用到某些逻辑连接上，一边一个结点到下一结点之间的流量只在这些逻辑连接上受限或停止。2)阻流分组：阻流分组是网络中的拥塞结点产生的控制分组，它被传回源结点以便限制通信流量进入网络。阻流分组是一种比较原始的拥塞技术。3)隐式拥塞信令：隐式信令在无线连接或数据报方式的网络中是一种有效的拥塞控制技术。它也可以用于面向连接的网络。4)显式拥塞信令：在显式拥塞避免方法中，网络会对网络中正形成的拥塞向端系统发出警告，而端系统则应采取措施降低对网络的供给负荷。3.以太网家族包括传统以太网、快速以太网、千兆以太网以及10Gbps以太网，请说明以太网升级代换的特点。答：传统以太网：所有的站点都连到总线上，通过总线收发数据，该配置涉及到2个问题①从任何一个站点的传输都能够被所有的其他站点接收，所以必须有某种指示方法指出传输对象到底是谁。②必须有一个管理传输的机制。快速以太网：①采用与10Base-T相同的星型拓扑结构，即所有快速以太网都是基于集线器的。②传输速率较10Base-T快10倍，即100Mbps。③集线器和站点间的距离不超过100到200m。千兆以太网：①传输媒体可采用光纤媒体和铜缆媒体。②采用星型网络结构，使用、管理、维护和升级都非常灵活。③保持了以太网的结构化布线系统、安装、维护和管理方法，网络具有很高的可靠性。10Gbps以太网：①使用10Gbps以太网在大容量的交换机之间提供高速的本地主干互联；随着带宽需求的增长，可在整个网络范围铺设10Gbps以太网。②对于不同的应用，最长的链路距离目标不同，短的有300m，长的达40km，链路只运行在全双工模式下，使用的光纤物理媒体有多种类型。③这项技术也可以用来构造城域网和广域网，因此以太网开始与ATM以及其他广域传输/联网技术竞争。4.请比较电路交换技术与虚电路分组交换技术的异同。答：电路交换技术是：网络内的资源通常归一个特定的电话呼叫专用；用于数据通信时出现的效率很低(线路有很多时间是空闲的)，连接以固定数据率进行传输，限制了网络互联多种不同的主机和终端的能力等缺点。徐电路交换技术在一个分组发送钱都要预先建立一条路径，路径建立后分组沿相同的路径通过网络，结点不需要为每个分组分别进行路由选择（利用分组中包含的虚电路标识符）。5.在TCP窗口管理中，当出现拥塞需要动态调整窗口大小时为什么不能从窗口大小为1开始一直使用慢启动机制。答：TCP发送窗口大小对于TCP能否在不引起拥塞的情况下高效地得到利用起关键作用。TCP中使用的发送窗口越大，TCP源端在必须等待一个确认之前可以发送的报文段就越多；在正常情况下TCP的自同步特性会为TCP确定适当的速率，然而当一个连接刚刚初始化时，不存在这样的同步机制。一种可以采取的策略是让TCP发送方从某个相对较大的窗口开始发送，但这比较危险，因为发送方在从超时上认识到流量出现过量之前可能已经造成互联网的流量泛滥。相反，应该采取某种逐渐扩展窗口的方法，直到同步机制起作用。慢启动规程(Jacobson)在任意时刻，TCP传输受限于下列关系式：awnd=MIN[credit,cwnd]慢启动算法在初始化连接时工作得很有效，它使得TCP发送方可以快速地为连接确定合理的窗口大小，但出现拥塞时是否有用？某个时刻一个报文段丢失了(超时)，这是发生拥塞的信号，而拥塞的严重程度并不清楚。一种明智的方法是复位cwnd=1并从头开始慢启动过程(似乎是一种合理而又保守的方法)。这种方法还不够保守，因为：“让网络进入饱和状态很容易，但让网络从中恢复却很难”。慢启动中cwnd的指数增长可能太激进，它可能使拥塞更严重Jacobson提出开始使用慢启动然后令cwnd线性增长：即当超时发生的时候设置慢启动阈值：ssthresh=cwnd/2；设置cwnd=1并执行慢启动过程直到cwnd=ssthresh；当cwnd=ssthresh时，每过一个往返时间对cwnd加1。6.比较IPv4首部和Ipv6首部的单个字段。考虑每一个Ipv4字段所提供的功能，试说明在Ipv6中是如何提供这些功能的。答：版本：IPv6首部中有同样字段，其值由4变为6。网际首部长度(IHL)：去除了，因为IPv6首部的长度的固定的所以不需要。服务类型：去除了，该字段的前3个比特定义了8个优先级值，在IPv6首部中被通信量类型字段中的优先级子字段所取代，它同样为非拥塞控制的通信量定义了8个优先级值；该字段的剩余比特处理可靠性、时延和吞吐量等问题，IPv6中的等价功能可通过流标号字段来实现。总长度：被IPv6首部中的有效载荷长度所取代。标识符：相同的字段出现在IPv6的分片首部中。标志：“More”位出现在IPv6的分片首部中；IPv6中分片只允许在源结点进行，因此去除了“Don’tFragment”位。片偏移：相同的字段出现在IPv6的分片首部中。生存时间(TTL)：在IPv6首部中被跳数限制所取代，两者在实践中同样处理。协议：在IPv6首部中被下一个首部所取代，它或者指出下一个IPv6扩展首部，或者指出使用IPv6的协议。首部校验和：因考虑到计算该校验和影响性能，所以去除了该字段。源地址/目的地址：32比特的IPv4源地址/目的地址字段在IPv6首部中被128比特的源地址/目的地址所取代。7.接收方如何识别在不同的会话中的不同RTP流？同一个会话中的不同流是怎样识别的？RTP和RTCP的分组（作为同一个会话的组成部分）是怎样区别的？答：①在数据传送期间一直维持的两个或多个RTP实体之间的逻辑联系，由下列内容确定：RTP端口号：所有参加者用于数据传送的目的端口地址，如果使用UDP，这个端口号出现在UDP首部的目的端口字段中。RTCP端口号：所有参加者用于RTCP传送的目的端口地址。参加者IP地址：一个多播地址或一组单播地址。②要进行多播传输，每个RTP数据单元包括：源点标识符：以便标识组中产生该数据的成员。时间戳：以便在接收端可以使用时延缓存重新产生正确的定时。RTP也标识所传输数据的负载格式。③RTP由两个紧密链接部分组成：RTP―传送具有实时属性的数据；RTP控制协议（RTCP）―监控服务质量并传送正在进行的会话参与者的相关信息。RTCP第二方面的功能对于“松散受控”会话是足够的，也就是说，在没有明确的成员控制和组织的情况下，它并不非得用来支持一个应用程序的所有控制通信请求。8.MPLS规约允许LSR使用一种叫做倒数第二跳弹出的技术。使用这种技术，LSP中的倒数第二个LSR可以去掉分组的标记然后将没有标记的分组发送到该LSP的最后一个LSR解释为什么这样做的结果是正确的？倒数第二跳弹出的优点是什么？答：①在MPLS中使用标记的目的是将分组发送到该MPLS域的最后一个路由器，当倒数第二个路由器已经做出如何将分组转发到最后一个路由器的决定后，标记也就不再起作用了，所有不必要继续在分组中携带。②其好处是减少了在最后一个路由器的处理，它不需要再弹出标记；当然没有标记的分组也少占用了网络的带宽。二，综合题1.考虑在路由缓存中的排队时延，假定每个分组有Lbit，传输速率Rbps，每隔LN/Rs有N个分组同时到达缓存，求出分组的平均排队时延。答：为了传输N个分组需要LN/R秒，因此当第二批N个分组到达时，缓冲区已经被清空，即第一个分组已经完成传输。N个分组中的第一个分组不需要排队，可直接发送，第二个分组需要排队等待L/R秒……第n个分组需要排队等待nL/R秒。所以平均时延为:1𝑛∑(𝑛−1)𝐿𝑅=𝐿𝑅1𝑁∑𝑛𝑁−1𝑛=0=𝐿𝑅1𝑁(𝑁−1)𝑁2=𝐿𝑅(𝑁−1)2𝑁𝑛=12.以太网的最短帧长为576bit。假设结点A和B在同一个10Mbps以太网总线上，这两个结点的传播时延为225比特时间。假设A开始传输一帧，并且在它传输结束之前，B开始传输一帧。在A检测到B已经传输之前，A能完成传输吗？为什么？答：t=0时，A开始传输数据。T=576，A完成传输。在最坏的情况下，B在t=224时开始发送数据，t=224+225=449，B的第一个比特到达A。因为449576，故A在完成传输前会中止。所以A不能完成传输。（如果回答是可以，则A错误地认为它的帧已成功传输而无碰撞。提示：假设在时刻t=0比特时间，A开始传输一帧。在最坏的情况下，A传输一个512+64比特时间的最小长度的帧。因此A将在t=512+64比特时间完成帧的传输。如果B的信号在比特时间t=512+64比特之前到达A，则答案是否定的。）3.考虑从主机A向主机B传输L字节的大文件。假定MMS为1460字节，（a）在TCP序号允许的范围内，L的值最大是多少？（b）对于求得的L，求出传输此文件要用多少时间。假设运输层、网络层和链路层总共加在每个报文段上的长度为66字节，传输分组的链路速率为10Mbps。不考虑流量控制和拥塞控制。答：223=4,294,967,296个可能的序列号。A）序列号不会因报文数增加而有增量，而是随发送数据比特数量的增加而有增量，所以MMS（最大报文长度）的大小与问题无关，能够从A发送到B的文件的最大尺寸能被223≈4.19Gbytes所描述。B）报文数是：2231460=2,941,758。每个报文增加66bytes的首部，所以总共增加了2,941,758*66=194,156,028bytes的首部。要传输的总比特数为232+194,156,028=3,591×107𝑏𝑖𝑡𝑠因此使用10Mbps链路需要10×106=3,591秒=59分钟来传输文件。4.某链路数据单元MTU的大小事500字节，现在需要向该链路发送一个3000字节的报文段，假定初始数据标识符号为422，这将会产生多少个数据报片？请描述这些数据报的主要参数特征（长度、偏移量Offset和FLAG等）答：因为IP数据报的首部由20字节，在每一数据报分片中数据段大小是500-20=480字节。因此需要有⌊(3000−20)480⌋=7个数据报。（向上取整）；每个数据报都有标识422，除了最后一个数据报分片外，每个数据报分片的大小是400字节（也包括IP首部）；最后一个分片的大小是200字节（包括首部）；[（3000-20）-6个分片*480=100；100+20=120字节]。11个分片的偏移量Offset分别是：0、60、120、180、240、300和360；[数据部分的