计算机网络教程自学指导书

1《计算机网络教程》自学指导书作业答案习题、计算机网络可从哪几个方面进行分类？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、计算机网络由哪几部分组成？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、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sm/1028。试计算以下两种情况的发送时延的传播时延：（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。解：（1）发送时延：sts100101057传播时延：stp005.01021086（2）发送时延：sts1101093传播时延：stp005.01021086习题、网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？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、解释下列名词：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。2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。习题、物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？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、试解释以下名词：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：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、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、数据链路层中的链路控制包括哪些功能？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、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。3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。习题、以太网交换机有何特点？它与集线器有何区别？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。习题、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MAC1MAC2MAC3MAC4MAC5H1H2H3H4H5B1B21221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H1H5MAC11MAC11转发，写入转发表转发，写入转发表H3H2MAC32MAC31转发，写入转发表转发，写入转发表H4H3MAC42MAC42写入转发表，丢弃不转发转发，写入转发表H2H1MAC21写入转发表，丢弃不转发接收不到这个帧习题、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，4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。习题、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）2k=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）2习题、试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。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5付成功的机会。习题、（1）子网掩码为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台主机？（3）一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16bit的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。试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？（5）一个A类地址的子网掩码为255.255.0.255。它是否为一个有效的子网掩码？（6）某个IP地址的十六进制表示是C22F1481，试将其转换为点分十进制的形式.这个地址是哪一类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）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）192.47.20.129。C类。（7）有。对于小网络这样做还可进一步简化路由表。习题、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字节总长