大学计算机网络(第四版谢希仁)习题解答

计算机网络省级精品课程（2009年）课后习题参考答案发布时间:2009-07-16浏览次数: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1－11-05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/b1-11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：107/100000=100ms传播时延：1000000/200000000=5ms2.发送时延：103/1000000000=1μs传播时延：1000000/200000000=5ms1-21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局域网100km城域网5000km广域网1Mb/s0.1/230000000*1000000000=0.43478260869565217391304347826087b434.7b434782.6b21739130b10Gb/s4.3478kb4.347Mb4347.826Mb217391Mb1-22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