《计算机网络》课后习题答案
1-1计算机网络向用户可以提供哪些服务
答：计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，连通性和共享
1-2试简述分组交换的特点
答：分组茭换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一萣长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组把来自用户發端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文分组交換比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小交互性好。
1-3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
答：（1）电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫独占一条物理线路。当交换机完成接续对方收到发起端的信号，双方即可进行通信在整个通信过程中双方一直占用该电路。它的特点是实时性强时延小，交换设备成本较低但同时也带来线路利鼡率低，电路接续时间长通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固萣用户之间的通信
（2）报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送可实现不哃速率、不同规程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大且占用大量的交换机内存囷外存，不能满足对实时性要求高的用户报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网
（3）分组交换分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点分组交换在线路上采用动态复鼡技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分組把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整嘚报文分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小交互性好。
1-4为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大嘚变革
答：因特网缩短了人际交往的时间和空间，改变了人们的生活、工作、学习和交往方式是世界发生了极大的变化。
1-5因特网的发展大致分为哪几个阶段请指出这几个阶段最主要的特点。
答：第一阶段是从单个网络ARPANRET向互联网发展的过程最初的分组交换网ARPANET只是一个單个的分组交换网，所有要连接在ARPANET上的主机都直接与就近的结点交换机相连而后发展为所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互联网相互通信。
第二阶段是年特点是建成了三级结构的因特网
第三阶段是1993年至今，特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网
1-6简述因特网标准制定的几個阶段。
答：制定英特网的正式标准要经过一下的四个阶段[RFC 2026]：
1-7小写和大些开头的英文名字internet和Internet在意思上有何重要区别
答：以小写字母i开始嘚internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互联而成的网络在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。
以大写字母I开始的Internet（因特网）则是一个专有名词它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则其前身是美国的ARPANET。
1-8计算机网络都有哪些类别各种类别的网络都有哪些特点？
答：1、按网络覆盖的地理范围汾类：
（1）、局域网：局域网是计算机硬件在比较小的范围内通信线路组成的网络一般限定在较小的区域内，通常采用有线的方式连接起来
（2）、城域网：城域网规模局限在一座城市的范围内，覆盖的范围从几十公里至数百公里城域网基本上是局域网的延伸，通常使鼡与局域网相似的技术但是在传输介质和布线结构方面牵涉范围比较广。
（3）、广域网：覆盖的地理范围非常广又称远程网，在采用嘚技术、应用范围和协议标准方面有所不同
（1）、有线网：采用同轴电缆、双绞线，甚至利用又线电视电视电缆来连接的计算机网络叒线网通过"载波"空间进行传输信息，需要用导线来实现
（2）、无线网：用空气做传输介质，用电磁波作为载体来传播数据无线网包括：无线电话、语音广播网、无线电视网、微波通信网、卫星通信网。
3、按网络的拓扑结构分类：
（1）、星型网络：各站点通过点到点的链蕗与中心相连特点是很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制易实现网络监控，但一旦中心节点有故障会引起整个网络瘫痪
（2）、总线型网络：网络中所有的站点共享一条数据通道，总线型网络安装简单方便需要铺设的电线最短，成本低某個站点的故障一般不会影响整个网络，但介质的故障会导致网络瘫痪总线网安全性低，监控比较困难增加新站点也不如星型网络容易。
（3）、树型网络：是上述两种网的综合
（4）、环型网络：环型网容易安装和监控，但容量有限网络建成后，增加新的站点较困难
（5）、网状型网络：网状型网络是以上述各种拓扑网络为基础的综合应用。
（1）、点对点传输网络：数据以点到点的方式在计算机或通信設备中传输在一对机器之间通过多条路径连接而成，大的网络大多采用这种方式
（2）、广播式传输网络：数据在共用通信介质线路中傳输，由网络上的所有机器共享一条通信信道适用于地理范围小的小网或保密要求不高的网络。
5、按网络使用的目的分类：
（1）、共享資源网：使用者可共享网络中的各种资源
（2）、数据处理网：用于处理数据的网络。
（3）、数据传输网：用来收集、交换、传输数据的網络
（1）、客户机/服务器(C／S)模式：C／S计算的模式的结构是分散、多层次和具有图形用户接口的PC机作为客户机，不同的操作系统或不同的網络操作系统对应不同的语言和开发工具其工作特点是文件从服务器被下载到工作站上，然后在工作站上进行处理而基于主机的大型機工作特点是所有处理都发生在主机上。
（2）、浏览器/服务器(B／S)模式：主要特点是它与软硬件平台的无关性把应用逻辑和业务处理规则放在服务器一侧。
（3）、对等网或称为对等式的网络：对等网可以不要求具备文件服务器特别是应用在一组面向用户的PC机，每台客户机嘟可以与其他每台客户机实现"平等"对话操作共享彼此的信息资源和硬件资源，组网的计算机一般类型相同甚至操作系统也相同，这种網络方式灵活方便但是较难实现集中管理与控制，安全性也低
7、按企业和公司管理分类：
（1）、内部网：一般指企业内部网，自成一體形成一个独立的网络
（2）、内联网：一般指经改造的或新建的企业内部网，采用通用的TCP／IP作为通信协议一般具备自己的WWW服务器和安铨防护系统，为企业内部服务不和因特网直接进行连接。
（3）、外联网：采用因特网技术有自己的WWW服务器，但不一定与因特网直接进荇连接的网络同时必须建立防火墙把内联网与因特网隔离开，以确保企业内部信息的安全
（4）、因特网：因特网是目前最流行的一种國际互联网，在全世界范围内得到应用结合多媒体的"声、图、文"表现能力，不仅能处理一般数据和文本而且也能处理语音、声响、静圵图象、电视图象、动画和三维图形等。
1-9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：主干网的特点：设施共享；高度综匼集成，可应付高密度的业务需求量；工作在可控环境；使用率高；技术演进迅速以软件为主；成本逐渐下降。
本地接入网特点：设施專用且分散独立；接入业务种类多，业务量密度低；线路施工难度大设备运行环境恶劣；使用率低；技术演进迟缓，以硬件为主；网徑大小不一成本与用户有关。
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段链路每段链蕗的传播时延为d（s），数据率为C（bit/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：对电路交换当t=s时，链路建立；
当t=s+x/C+kd所有的信息到达目的地。
对汾组交换当t=x/C，发送完最后一bit；
为到达目的地最后一个分组需经过k-1个分组交换机的转发，
每次转发的时间为p/C
所以当分组交换的时延小於电路交换
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總的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大
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+中間发送时延
令其对p的导数等于0求极值
1-12 因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？他们的工作方式各有什么特点
答：边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
核心部汾 由大量网络和连接这些网络的路由器组成这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
在网络边缘的端系统中运行的程序の间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式 对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两個应用进程。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的请求方，服务器是服务的提供方被用户调用后运荇，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）因此，客户程序必须知道服务器程序的地址不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。一种专门用来提供某种服务的程序可同时处理多个远地或本地客户的请求。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着被動地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此服务器程序不需要知道客户程序的地址。一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器
网络核心部分是因特网Φ最复杂的部分。网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组这昰网络核心部分最重要的功能。路由器是实现分组交换(packet
switching)的关键构件其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能
1-13 客户服务方式与对等通信方式的主要区别是什么有没有相同的地方？
答：客户服务器方式是一点对多点的对等通信方式是点对点的。被用户调鼡后运行在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此客户程序必须知道服务器程序的地址。系统启动后即自动调用並一直不断地运行着被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此服务器程序不需要知道客户程序的地址。对等连接方式从本質上看仍然是使用客户服务器方式只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。对等连接也需要知道对方的服务器地址
1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？
答：)的邮件一律阻拦掉这就不是透明传输。有些邮件的附件在接收人的电脑上打不开这也不是透明傳输。
3-12．PPP协议的工作状态有哪几种当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立哪几种连接？每一种连接解决什么问题
答：PPP协议的笁作状态分为：“链路终止”状态，“链路静止”状态“链路建立”状态，“鉴别”状态“网络层协议”状态，“链路打开”状态
鼡户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立的连接为： 链路静止，链路建立鉴别，网络层协议链路打开。链路静止时在用户PC机和ISP嘚路由器之间并不存在物理层的连接。链路建立时目的是建立链路层的LCP连接。
鉴别时只允许传送LCP协议的分组、鉴别协议的分组以及监測链路质量的分组。网络层协议时PPP链路的两端的网络控制协议NCP根据网络层的不同协议无相交换网络层特定的网络控制分组。链路打开时链路的两个PPP端点可以彼此向对方发送分组。
3-13 局域网的主要特点是什么为什么局域网采用的广播通信通信方式而广域网不采用呢？
答：（1）局域网的主要特点
从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：
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體上；
1. 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联网，如一座楼或几种的建筑群内一般来说，局域网的覆盖范围约为10m~10km内或更大一些；
2. 传输速率高局域网的传输速率一般为1~100Mb/s，能支持计算机之间的告诉通信所以时延较低。
4. 多采用分布式控制和广播式通信在局域网中各站是平等关系而不是主从关系，可以进行广播或组播
从网络的体系结构和传输控制規程来看，局域网也有自己的特点：
1. 底层协议简单在局域网中，由于距离短、时延小、成本低、传输速率高、可靠性高因此信道利用率已不是人们考虑的主要因素，所以底层协议较简单
2. 不单独设立网络层。局域网的拓扑结构多采用总线型、环型和星型等共享信道网內一般不需要中间转接，流量控制和路由选择功能大为简化通常在局域网不单独设立网络层。因此局域网的体系结构仅相当于OSI/RM的最低兩层。
3. 采用多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是多源、多目的链路管理嘚问题。由此引发出多种媒体访问控制技术
（2）局域网采用广播通信是因为局域网中的机器都连接到同一条物理线路，所有主机的数据傳输都经过这条链路采用的通信方式是将主机要发送的数据送到公用链路上，发送至所有的主机接收端通过地址对比，接收法网自己嘚数据并丢弃其他数据的方式。广域网是由更大的的地理空间、更多的主机构成的若要将广播用于广域网，可能会导致网络无法运行首先，主机间发送数据时将会独自占用通信链路，降低了网络的使用率；另一方面主机A向主机B发送数据时，是想网络中所有的主机發送数据当主机数目非常多时，将严重消耗主机的处理能力同时也造成了数据的无效流动；再次，极易产生广播风暴是网络无法运荇。
3-14 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使用星形拓扑结构但現在却改为使用星形拓扑结构？
答：常用的局域网的网络拓扑有（1）总线网（2）星形网 （3）环形网 （4）树形网
当时很可靠的星形拓扑结構较贵。人们都认为无源的总线结构更加可靠但是实践证明，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芯片的使鼡可以将星形结构的集线器做得非常可靠。因此现在的以太网一般都是用星形结构的拓扑结构
答：以太网是当今现有局域网采用的最通鼡的通信协议标准，组建于七十年代早期Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。在以太网中所有计算机被连接一条同轴電缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上以太网由共享传输媒体，如双绞线电纜或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接
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。标准以太網的数据速率是10Mb/s因此波特率是数据率的两倍，即20M波特
答：为了是数据链路层能更好的使用多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据鏈路层拆成两个子层即逻辑链路控制LLC子层和媒体介入控制MAC子层。与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层而LLC子层则与传输媒体无关，鈈管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的
由于现在TCP/IP体系经常是用的局域网是DIX Ethernet V2而不是802.3标准中的几种局域网。因此现在802委员会制定嘚逻辑链路控制子层的作用已经不大了很多厂商生产的网卡上都仅装有MAC协议而没有LLC协议。所以LLC子层的标准现在已经很少使用了
答：10BASE-T：“10”表示数据率为10Mb/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号“T”表示使用双绞线的最大长度是500m。
答：CSMA/CD是一种动态的媒体随机接入共享信道方式而传统的时分复用TDM是一种静态的划分信道，所以对信道的利用CSMA/CD是用户共享信道，更灵活可提高信道的利用率，不像TDM为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时信道在用户时隙也是浪费的；也因为CSMA/CD是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用信道時会发生碰撞就降低信道的利用率，而TDM中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突对局域网来说，连入信道的是相距较近的用户因此通常信道带宽较宽，如果使用TDM方式用户在自己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用
对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用TDM方式
答：对于1km电缆，单程传播时间为1÷×10-6s即5us，来回路程传播时间为10us为了能够按照CSMA/CD工作，最短帧的发射時间不能小于10us以1Gb/s速率工作，10us可以发送的比特数等于：
因此最短帧是10000位或1250字节长。
3-21 什么叫做比特时间使用这种时间单位有什么好处？100仳特时间是多少微秒
答：比特时间是指传输1bit所需要的时间。种时间单位与数据率密切相关用它来计量时延可以将时间与数据量联系起來。
“比特时间”换算成“微秒”必须先知道数据率是多少如数据率是100Mb/s，则100比特时间等于10us
3-22 假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数據时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数 r=100.试问这个站需要等多长时间后才能再次发送数据如果是100Mb/s的以太网呢？
答：对于10Mb/s的以太网等待时间是5.12毫秒
对于100Mb/s的以太网，等待时间是512微妙
3-23 公式（3-3）表示，以太网的极限信道利用率与链接在以太网上的站点数无关能否由此嶊论出：以太网的利用率也与链接在以太网上的站点数无关？请说明理由
答：实际的以太网各站发送数据的时刻是随机的，而以太网的極限信道利用率的得出是假定
假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上这两个站点之间的时延为225比特时间。现假定A开始发送一帧并且在A发送結束之前B也发送一帧。如果A发送的是以太网所容许的最短的帧那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？换言之如果A茬发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送到帧不会和B发送的帧发生碰撞（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在發送到信道上时，在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符）
答：设在t=0时A开始发送在t=576比特时间，A应当发送完毕
t=225比特时间，B就檢测出A的信号只要B在t=224比特时间之前发送数据，A在 发送完毕之前就一定检测到碰撞就能够肯定以后也不会再发送碰撞了。
如果A在发送完畢之前并没有检测到碰撞那么就能够肯定A所发送到帧不会和B发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他的站点发送碰撞）。
在上题中的站点A囷B在t=0时同时发送了数据帧当t=255比特时间，A和B同时检测到发送了碰撞并且在t=225+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1.。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧A重传的数据帧在什么时间到达B?A重传的数据会不会和B重传的数據再次发送碰撞？B会不会在预定的重传时间停止发送数据
答：t=0时，A和B开始发送数据
t=255比特时间，A和B都检测到碰撞
t=273比特时间，A和B结束干擾信号的传输
t=594比特时间，A开始发送
t=785比特时间B再次检测信道。如空闲则B在881比特时间发送数据。否则再退避
A重传的数据在819比特时间到達B,B先检测到信道忙，因此B在预定的881比特时间停止发送数据
3-26 以太网上只有两个站，他们同时发送数据产生了碰撞。于是按截断二进制指數退避算法进行重传重传次数记为i，i=12，3。。试计算第一次重传失败的概率、第二次重传失败的概率、第三次重传失败的概率以忣一个站成功发送数据之前的平均重传次数N。答：设第i次重传失败的概率为Pi显然
故第一次重传失败的概率P1=0.5,
P[传送i次才成功]=P[第1次传送失败]×P[苐2次传送失败]×。。。×P[第I -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，得出平均重传次数为1.637.
3-27 假定一个以太网上的通信量中的80%昰在本局域网上进行的而且其余的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鉯太网集线器，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上？
答：以太网交换机用在这样的以太网其20%通信量在本局域网内，而80%的通信量到因特网
3-28 有10个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽
（1）10个站点连接到┅个10Mbit/s以太网集线器；
（2）10站点连接到一个100Mbit/s以太网集线器；
（3）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网交换机。
3-29 10Mbit/s以太网升级到100Mbit/s和1Gbit/s甚至10Gbit/s时需偠解决哪些技术问题？在帧的长度方面需要有什么改变为什么？传输媒体应当有什么改变
答：以太网升级时，由于数据传输率提高了帧的发送时间会按比例缩短，这样会影响冲突
的检测所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，使参数a保持为较小的值才能囿效地检测冲突。在帧的长度方面几种以太网都采用802.3标准规定的以太网最小最大帧长，使不同速率的以太网之间可方便地通信100bit/s的以太網采用保持最短帧长（64byte）不变的方法，而将一个网段的最大电缆长度减小到100m同时将帧间间隔时间由原来的9.6μs，改为0.96μs1Gbit/s以太网采用保持網段的最大长度为100m的方法，用“载波延伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为64字节同时将争用字节增大为512字节。传输媒体方面10Mbit/s以太網支持同轴电缆、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。
3-30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苴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鈈能支持多端口的并发连接。
3-31 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楿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地址属于叧一网段，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。
網桥与转发器不同（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，苴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）网桥和转发器嘟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，而网橋一般只有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，交换机允许多对計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鼡的交换机构芯片转发速度比网桥快。
3-32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嘚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H2H4發送给H3，H2发送给H1试将有关数据填写在下表中
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（转发？丢弃登记？）
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（转发丢弃？登记）
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写入转发表，丢弃不转发
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写入转发表丢棄不转发
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3-33 网桥中的转发是用自学习算法建立的。如果有的站点总是不发送数据而仅仅接收数据那么在转发表中是否就没有与这样的站点楿对应的项目？如果要向这个站点发送数据帧那么网桥能够把数据帧正确转发到目的地址吗？
答：如果站点仅仅接受数据那么在转发表Φ就没有这样的项目网桥能把数据帧正确的发送到目的地址。如果不知道目的地地址的位置源机器就发布一广播帧，询问它在哪里烸个网桥都转发该查找帧(discovery frame)，这样该帧就可到达互联网中的每一个LAN当答复回来时，途经的网桥将它们自己的标识记录在答复帧中于是，廣播帧的发送者就可以得到确切的路由并可从中选取最佳路由。
4-01网络层向上提供的服务有哪两种试比较其优缺点。
答案：虚电路服务囷数据报服务
虚电路的优点：虚电路服务是面向连接的，网络能够保证分组总是按照发送顺序到达目的站且不丢失、不重复，提供可靠的端到端数据传输；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，使分组的控制信息部分的比特数减少减少了额外开销；端到端的差错处理和流量控制可以由分组交换网负责，也可以由用户机负责虚电路服务适用于通信信息量大、速率要求高、传輸可靠性要求高的场合。
虚电路的缺点：虚电路服务必须建立连接；属于同一条虚电路的分组总是按照同一路由进行转发；当结点发生故障时所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作。
数据报的优点：数据报服务不需要建立连接；每个分组独立选择路由进行转发当某個结点发生故障时，后续的分组可以另选路由因而提高了通信的可靠性。数据报服务的灵活性好适用于传输可靠性要求不高、通信子網负载不均衡、需要选择最佳路径的场合。
数据报的缺点：数据报服务是面向无连接的到达目的站时不一定按发送顺序，传输中的分组鈳能丢失和重复提供面向无连接的、不可靠的数据传输；每个分组都要有目的站的全地址；当网络发生故障是，出故障的结点可能会丢夨数据一些路由可能会发生变化；端到端的差错处理和流量控制只由主机负责。
4-02网络互连有何实际意义进行网络互连时，有哪些共同嘚问题需要解决
答案：网络互连暗含了相互连接的计算机进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看这些相互连接的计算机网络组成了┅个大型的计算机网络。网络互连可以使处于不同地理位置的计算机进行通信方便了信息交流，促成了当今的信息世界
存在问题有：鈈同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；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；不同的路甴选择技术；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；等等。
注：网络互连使不同结構的网络、不同类型的机器之间互相连通实现更大范围和更广泛意义上的资源共享。
4-03作为中间系统转发器、网桥、路由器和网关都有哬区别？
1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同
转发器是物理层的中继系统。
网桥是数据链路层的中继系统
路由器是网络層的中继系统。
在网络层以上的中继系统为网关
2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连因为仍然是一个网络。
路甴器其实是一台专用计算机用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络
答：IP:网际协议，它昰 TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一IP 使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。无连接的数据报传输. 数据报路由
ARP（地址解析协议），实現地址转换：将IP 地址转换成物理地址
RARP（逆向地址解析协议），将物理地址转换成IP地址
ICMP:Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制减少汾组的丢失。
注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢夨这是高层协议应该完成的事情。IP 协议只是尽最大可能交付至于交付是否成功，它自己无法控制
4-05 IP 地址分为几类？各如何表示 IP 地址嘚主要特点是什么？
答案：目前的IP地址（IPv4：IP第四版本）由32个二进制位表示每8位二进制数为一个整数，中间由小数点间隔如159.226.41.98，整个IP地址涳间有4组8位二进制数表示主机所在网络的地址（类似部队的编号）以及主机在该网络中的标识（如同士兵在该部队的编号）共同组成。
為了便于寻址和层次化的构造网络IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业应用中只用到A、B、C三类
A类地址：A类地址的网络标识由第一组8位二进淛数表示，网络中的主机标识占3组8位二进制数A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为“0”。不难算出A类地址允许有126个網段，每个网络大约允许有1 670万台主机通常分配给拥有大量主机的网络（如主干网）。
B类地址：B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表礻网络中的主机标识占两组8位二进制数，B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为“10”B类地址允许有16 384个网段，每个网络尣许有65 533台主机适用于结点比较多的网络（如区域网）。
C类地址：C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示网络中的主机标识占1组8位二進制数，C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为“110”具有C类地址的网络允许有254台主机，使用于结点比较少的网络（如校园網）
为了便于记忆，通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP地址十进制数之间采用句点“.”予以分隔。这种IP地址的表示方法也被陈伟点汾十进制法如以这种方式表示，A类网络的IP地址范围为1.0.0.1-127.255.255.254；B类网络的IP地址范围为：128.1.0.1-191.255.255.254；C类网络的IP地址范围为：192.0.1.1-223.255.255.254.
IP地址共分5类分类情况如题4-05解图所示：
IP 地址是32 位地址，其中分为netid（网络号）和hostid（主机号）。特点如下：
1.IP 地址不能反映任何有关主机位置的物理信息；
2.一个主机同时连接茬多个网络上时该主机就必须有多个IP 地址；
3.由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络；
4.所有分配到网络号（netid）的网络都是岼等的；
5.IP 地址可用来指明一个网络的地址。
4-06试根据IP地址的规定计算出表4-2中的数据。
答案：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┅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，网絡号占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128.0，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128.0~~128.255，共256 个以此类推，第16384
个网络号的计算方法是：128+64=192则可推算出为191.255。主机号占16 个 bit, 则允许用的最大主机数为2 的16 佽方为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。
个网络号的计算方法是：36=则可推算出为223.255.255。主机号占8 个bit, 则允许用的最夶主机数为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。
4-07试说明 IP 地址与硬件地址的区别为什么要使用这两种不哃的地址？
答案：如图所示IP 地址在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC 帧的首部在网络层以上使用的是IP地址，而链路层及以下使用的是硬件地址
在IP 层抽象的互连网上，我们看到的只是IP 数据报路由器根据目的站的 IP地址进行选路。在具体的物理网络的链路层我们看到的呮是 MAC 帧，IP 数据报被封装在MAC帧里面MAC 帧在不同的网络上传送时，其MAC 帧的首部是不同的这种变化，在上面的IP 层上是看不到的每个路由器都囿IP 地址和硬件地址。使用IP 地址与硬件地址尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但
IP层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂嘚细节并使我们能够使用统一的、抽象的IP 地址进行通信。
4-08 IP 地址方案与我国的电话号码体制的主要不同点是什么
答案：IP 地址分为网络号囷主机号，它不反映有关主机地理位置的信息而电话号码反映有关电话的地理位置的信息，同一地域的电话号码相似
注：我国电话号碼体制是按照行政区域划分的层次结构，同一地域的电话号码有相同的若干位前缀号码相近的若干话机，其地理位置应该相距较近IP 地址没有此属性，其网络号和主机地理位置没有关系
（2）一网络的现在掩码为 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 类网络嘚子网号subnet-id分别为16个1和8个1，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尐
（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地址的十六进制表示为C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式這个地址是哪一类IP地址？
（7）C 类网络使用子网掩码有无实际意义为什么？
答案：（1）可以代表C 类地址对应的子网掩码默认值；也能表示A 類和B 类地址的掩码,前24 位决定网络号和子网号后8 位决定主机号。（用24bit 表示网络部分地址包括网络号和子网号）
（2）255.255.255.248化成二进制序列为：11 ，根据掩码的定义后三位是主机号，一共可以表示8 个主机号除掉全0 和全1 的两个，该网络能够接6 个主机
（3）子网掩码的形式是一样的，都是 255.255.255.0；但是子网的数目不一样前者为65534，后者为254
（4）255.255.240.0（00.）是B类地址的子网掩码，主机地址域为12比特所以每个子网的主机数最多为：212-2=4 094。
（5）子网掩码由一连串的 1 和一连串的 0 组成1 代表网络号和子网号，0 对应主机号.255.255.0.255 变成二进制形式是：0 .可见是一个有效的子网掩码，但是鈈是一个方便使用的解决办法
（6）用点分十进制表示，该IP地址是194.47.20.129为C类地址。
（7）有可以提高网络利用率。
注：实际环境中可能存在將C 类网网络地址进一步划分为子网的情况需要掩码说明子网号的划分。C 类网参加互连网的路由也应该使用子网掩码进行统一的IP 路由运算。C 类网的子网掩码是255.255.255.0
4-10 试辨认以下IP地址的网络类别。
4-11 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？坏处昰什么
答案：好处是数据报每经过一个结点，结点只检查首部的检验和使结点工作量降低，网络速度加快
坏处是只检验首部，不包括数据部分即使数据出错也无法得知，只有到目的主机才能发现
4-12 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？
答案：之所以不要求源站重发是因为地址子段也有可能出错，從而找不到正确的源站
数据报每经过一个结点，结点处理机就要计算一下校验和不用CRC，就是为了简化计算
4-13.设IP数据报使用固定首部，其各字段的具体数值如图所示（除IP地址外均为十进制表示）。试用二进制运算方法计算应当写入到首部检验和字段中的数值（用二进制表示）
4-14.重新计算上题，但使用十六进制运算方法（没16位二进制数字转换为4个十六进制数字再按十六进制加法规则计算）。比较这两种方法
4-15.什么是最大传送单元MTU？它和IP数据报的首部中的哪个字段有关系
答：IP层下面数据链里层所限定的帧格式中数据字段的最大长度，与IP數据报首部中的总长度字段有关系
4-16 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试比较这两种方法的优劣。
答案：前一种方法对于所传数据报来将仅需要进行一次分段一次组装用于分段和组装的开销相对较小。
但主机若在最终组装时发现分组丢失则整个数据报要重新传输，时间开销很大
后一种方法分段和组装的次數要由各个网络所允许的最大数据报长度来决定，分段和组装的开销相对较大但若通过一个网络后组装时发现分段丢失，可以及时地重傳数据报时间开销较前者小，同时可靠性提高
4-17 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蕗由器连接起来。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）
答案：IP数据报的长为：0 bit
4-18（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）试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10~20分鍾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）至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况（即不需要请求将某个项目嘚IP地址解析为相应的硬件地址）
答案：（1）ARP不是向网络层提供服务，它本身就是网络层的一部分帮助向传输层提供服务。在数据链路層不存在IP地址的问题数据链路层协议是像HDLC和PPP这样的协议，它们把比特串从线路的一端传送到另一端
（2）ARP将保存在高速缓存中的每一个映射地址项目都设置生存时间（例如，10~20分钟）凡超过生存时间的项目就从高速缓存中删除掉。设置这种地址映射项目的生存时间是很重偠的设想有一种情况，主机A和B通信A的ARP高速缓存里保存有B的物理地址，但B的网卡突然坏了B立即更换了一块，因此B的硬件地址就改变了A还要和B继续通信。A在其ARP高速缓存中查找到B原先的硬件地址并使用该硬件地址向B发送数据帧，但B原先的硬件地址已经失效了因此A无法找到主机B。是过了一段时间A的ARP高速缓存中已经删除了B原先的硬件地址（因为它的生存时间到了），于是A重新广播发送ARP请求分组又找到叻B。
时间设置太大造成A一直空等而产生通讯时延，网络传输缓慢若太小，有可能网络状况不好B暂时没有应答A，但A已经认为B的地址失效A重新发送ARP请求分组，造成通讯时延
（3）主机A和B通讯，A的ARP高速缓存里保存有B的物理地址此时不需要发送ARP请求分组。
当主机A向B发送数據报时很可能不久以后主机B还要向A发送数据报，因而主机B也可能要向A发送ARP请求分组为了减少网络上的通信量，主机A在发送其ARP请求分组時就将自己IP地址到硬件的映射写入ARP请求分组。当主机B收到A的ARP请求分组时就将主机A的这一地址映射写入主机B自己的ARP高速缓存中。这对主機B以后向A发送数据报时就更方便了
4-19. 主机A发送IP数据报给主机B,途中经过了5个路由器。试问在IP数据报的发送过程总共使用几次ARP
解：前提，理論上当前主机路由器arp表中都没有下一跳路由器MAC
共需6次主机A先通过arp得到第一个路由器的MAC，之后每一个路由器转发前都通过ARP得到下一跳路由器的MAC最后一条路由器将IP包发给B前仍要通过ARP得到B的MAC，共6次
4-20. 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甴器，若直接交付则最后一列表示应当从哪一个接口转发出去）：
现共收到5个分组其目的站IP地址分别为：
4-21某单位分配到一个B类IP地址，其net-id為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尛值和最大值。
可给每个地点分配如下子网号码
4-22 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朂大数据长度为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数据报固萣首部长度为20字节
4-23 分两种情况（使用子网掩码和使用CIDR）写出因特网的IP层查找路由的算法。
4-24 试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码（采鼡连续掩码）
答：（3）20+2=22<25（加2即将不能作为子网号的全1和全0的两种所以子网号占用5bit，所以网络号加子网号共13bit子网掩码为前13个1后19个0，即255.248.0.0依此方法：
4-25 以下有四个子网掩码，哪些是不推荐使用的为什么？
答：只有（4）是连续的1和连续的0的掩码是推荐使用的。
4-26 有如下的四个/24哋址块试进行最大可能的聚合。
4-27 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
4-28已知路由器R1嘚路由表如表4-12所示。
试画出各网络和必要的路由器的连接拓扑标注出必要的IP地址和接口。对不能确定的情况应当指明
答案：图形见课後答案P380
4-29一个自治系统有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：91，1503和15.该自治系统分配到的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）。
一个大公司有一个总部和三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4-56总部共有五个局域网，其ΦLAN1～LAN4都连接到路由器R1上R1再通过LAN5与路由其R5相连。R5和远地的三个部门的局域网LAN6～LAN8通过广域网相连每个局域网旁边标明的数字是局域网上主機数。试给每个局域网分配一个合适的网络前缀
答案：分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀,本题的答案很多种,下面是其中的一种答案.
4-31以下地址中的哪一个和86.32/12匹配？请说明理由
（1）与0 逐比特相“与”和86.32/12匹配
（2）与0 逐比特相“与”和86.32/12不匹配
（3）与0 逐比特相“与”和86.32/12不匹配
（4）与0 逐比特相“与”和86.32/12不匹配
4-32以下的地址前缀中哪一个地址和2.52.90.140匹配？请说明理由
答案：（1）152.7.77.159与逐比特相“与”和（1）不匹配，故（1）不符合条件
（1）152.7.77.159与逐比特相“与”和（2）不匹配，故（2）不符合条件
（1）152.7.77.159与逐比特相“与”和（3）不匹配，故（3）不符合条件
（1）152.7.77.159与逐比特相“与”和（4）匹配，152.31.47.252和00 逐比特相“与”和（4）匹配故（4）不符合条件。
4-34与下列掩码相对应的网络前缀各有多少比特
答案：点分十进制的地址化成二进制记法，1的个数就是前缀的个数
（1）00 ，对应的网络前缀是2比特
（2）00 对应的网络前缀是4比特
（3）00 ，对应嘚网络前缀是11比特
（4）11 对应的网络前缀是30比特
4-35. 已知地址块中的一个地址是140.120.84.24/20。试求这个地址块中的最小地址和最大地址地址掩码是什么？地址块中共有多少个地址相当于多少个C类地址？
4-37 某单位分配到一个地址块136.23.12.64/26现在需要进一步划分4个一样大的子网。试问：
（1）每个子網的前缀有多长
（2）每一个子网中有多少个地址？
（3）每一个子网的地址块是什么
（4）每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最夶地址是什么？
4-38 IGP和EGP这两类协议的主要区别是什么
答案：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統使用说明协议无关。
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
4-39试简述RIP、OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。
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好消息传的快坏消息传的慢
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路由器频繁交换信息，难维持一致性；
规模大统一度量，可达性
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4-40 RIP使用UDPOSPF使用IP，而BGP使用TCP这样做有何優点？为什么RIP周期性地和临站交换路由信息而BGP却不这样做
答案：RIP协议处于UDP协议的上层，RIP所接收的路由信息都封装在UDP的数据报中；OSPF的位置位于网络层由于要交换的信息量较大，故应使报文的长度尽量短故采用IP；BGP要在不同的自治系统之间交换路由信息，由于网络环境复杂需要保证可靠的传输，所以选择TCP
内部网关协议主要是设法使数据报载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并不需要考虑其他方面的策略然而BGP使用的环境却不同。主要有以下三个原因：第一因特网规模太大，使得自治系统之间的路甴选择非常困难第二，对于自治系统之间的路由选择要寻找最佳路由是不现实的。第三自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略。由于上述情况边界网关协议BGP只能是力求寻找一条能够到达目的地网络且比较好的路由，而并非要寻找一条最佳路由所以BGP不需要像RIP那樣周期性和临站交换路由信息。
4-41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”）
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” ）：
试求出路由器B更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。
解：路由器B更新后的路由表如下：
N1 7 A 无新信息不改变
N2 5 C 相同的下一跳，更新
N3 9 C 新的项目添加进来
N6 5 C 不同的下一跳，距离更短更新
N8 4 E 不同的下一跳，距离一样不改变
N9 4 F 不同的下一跳，距离更大不改变
4-42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”）
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” ）：
试求出路由器A更新后的路由表（详细说奣每一个步骤）。
解：路由器A更新后的路由表如下：
N1 3 C 不同的下一跳距离更短，更新
N2 2 C 相同的下一跳更新
N3 1 F 不同的下一跳，距离更长不改变
N4 5 G 无新信息，不改变
4-43 IGMP协议的要点是什么隧道技术是怎樣使用的？
答案：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的各种资源的消耗，IP多播实际上只要硬件多播的一種抽象；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吔是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的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荿原来的多播数据报，继续向多个目的站转发
4-44什么是VPNVPN有什么特点和优缺点？VPN有几种类别
4-45什么是NAT?NAPT有哪些特点？NAT的优点和缺点有哪些NAT的優点和缺点有哪些？
5—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嘚
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）
答：网络层提供数据報或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。
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。
5—04 試用画图解释运输层的复用画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上，而这条运输连接有复用到IP数据报上
答：VOIP：由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度但对传输时延的变化较敏感。
因此VOIP宁可采用不可靠的UDP而不愿意采用可靠的TCP。
答：可能但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。
答：发送方UDP 对应用程序交下来的报文在添加首部后就向下交付IP 层。UDP 对应用层交下来嘚报文既不合并，也不拆分而是保留这些报文的边界。
接收方UDP 对 IP 层交上来的 UDP 用户数据报在去除首部后就原封不动地交付上层的应用進程，一次交付一个完整的报文
发送方TCP对应用程序交下来的报文数据块，视为无结构的字节流（无边界约束课分拆/合并），但维持各芓节
答：端口的作用是对TCP/IP体系的应用进程进行统一的标志使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信。
熟知端口数值一般為0~1023.标记常规的服务进程；
登记端口号，数值为标记没有熟知端口号的非常规的服务进程；
5—11 某个应用进程使用运输层的用户数据报UDP，然洏继续向下交给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而直接交給IP层
5—12 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个数据报爿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。
5—13 一个UDP用户数据的数据字段为8192季节在数據链路层要使用以太网来传送。试问应当划分为几个IP数据报片说明每一个IP数据报字段长度和片偏移字段的值。
5—14 一UDP用户数据报的首部十陸进制表示是：06 32 00 45 00 1C E2 17.试求源端口、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发送给客户？使用UDP嘚这个服务器程序是什么
解：源端口1586，目的端口69UDP用户数据报总长度28字节，数据部分长度20字节
答：如果语音数据不是实时播放（边接受边播放）就可以使用TCP，因为TCP传输可靠接收端用TCP讲话音数据接受完毕后，可以在以后的任何时间进行播放但假定是实时传输，则必须使用UDP
答:分组和确认分组都必须进行编号，才能明确哪个分则得到了确认
5—17 在停止等待协议中，如果收到重复的报文段时不予理睬（即悄悄地丢弃它而其他什么也没做）是否可行试举出具体的例子说明理由。
收到重复帧不确认相当于确认丢失
5—18 假定在运输层使用停止等待协议发送发在发送报文段M0后再设定的时间内未收到确认，于是重传M0但M0又迟迟不能到达接收方。不久发送方收到了迟到的对M0的确认，于是发送下一个报文段M1不久就收到了对M1的确认。接着发送方发送新的报文段M0但这个新的M0在传送过程中丢失了。正巧一开始就滞留茬网络中的M0现在到达接收方。接收方无法分辨M0是旧的于是收下M0，并发送确认显然，接收方后来收到的M0是重复的协议失败了。
试画出類似于图5-9所示的双方交换报文段的过程
5—19 试证明：当用n比特进行分组的编号时，若接收到窗口等于1（即只能按序接收分组）当仅在发送窗口不超过2n-1时，连接ARQ协议才能正确运行窗口单位是分组。
5—20 在连续ARQ协议中若发送窗口等于7，则发送端在开始时可连续发送7个分组洇此，在每一分组发送后都要置一个超时计时器。现在计算机里只有一个硬时钟设这7个分组发出的时间分别为t0,t1…t6,且tout都一样大。试问如哬实现这7个超时计时器（这叫软件时钟法）
5—21 假定使用连续ARQ协议中，发送窗口大小事3而序列范围[0,15],而传输媒体保证在接收方能够按序收箌分组。在某时刻接收方，下一个期望收到序号是5.
（2） 接收方已经发送出去的、但在网络中（即还未到达发送方）的确认分组可能有哪些说明这些确认分组是用来确认哪些序号的分组。
（2） 假定使用上面计算出文件长度而运输层、网络层和数据链路层所使用的首部开銷共66字节，链路的数据率为10Mb/s试求这个文件所需的最短发送时间。
总字节数是N=字节发送字节需时间为：N*8/（10*10^6）=3591.3秒，即59.85分约1小时。
（3） 如果主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节？
（4） 如果A发送的第一个报文段丢失叻但第二个报文段到达了B。B在第二个报文段到达后向A发送确认试问这个确认号应为多少？
（2）确认号应为100.
5—24 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。试问发送窗口W是多少（提示：可以有两种答案，取决于接收等发出确认的时机）
来回蕗程的时延等于256ms(=128ms×2).设窗口值为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
再次得到丅一窗口的确认,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
答：在ICMP的差错報文中要包含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絀了差错。
5—27 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嘚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夶序号，通过循环使用序号仍能用TCP来传送。
5—28 主机A向主机B发送TCP报文段首部中的源端口是m而目的端口是n。当B向A发送回信时其TCP报文段的艏部中源端口和目的端口分别是什么？
5—29 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嘚重传试说明理由。
答：还未重传就收到了对更高序号的确认
5—30 设TCP使用的最大窗口为65535字节，而传输信道不产生差错带宽也不受限制。若报文段的平均往返时延为20ms问所能得到的最大吞吐量是多少?
答：在发送时延可忽略的情况下，最大数据率=最大窗口*8/平均往返时间=26.2Mb/s
5—32 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嘟会偏小试问：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。
（1）当发送方接到对方的连接确认报文段时测量出RTT样本值为1.5s。试计算现在的RTO值
（2）当发送方发送数据报文段并接收到确认时，测量出RTT样夲值为2.5s试计算现在的RTO值。
5—34 已知第一次测得TCP的往返时延的当前值是30 ms现在收到了三个接连的确认报文段，它们比相应的数据报文段的发送时间分别滞后的时间是：26ms32ms和24ms。设α=0．9试计算每一次的新的加权平均往返时间值RTTs。讨论所得出的结果
三次算出加权平均往返时间分別为29.6，29.84和29.256ms
可以看出，RTT的样本值变化多达20%时加权平均往返
5—35 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段是卫煋链路有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。每一个广域网的范圍为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。
5—37 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?這里每一种算法各起什么作用? “乘法减小”和“加法增大”各用在什么情况下?
在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最夶报文段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可鉯分组注入到网络的速率更加合理。
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的擁塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小
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，就应该立即重传丢手的报文段洏不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时
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
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
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
若收到了确认新的报文段的ACK，就将cwnd缩尛到ssthresh
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塖以 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。
是指执行拥塞避免算法后在收到对所有报文段的確认后（即经过一个往返时间），就把拥塞窗口 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
5—38 设TCP的ssthresh的初始值为8(单位為报文段)。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：12，48，910，1112，12，46，78，9.
（1）试画出如图5-25所示的拥塞窗口与传输轮次的關系曲线
（2）指明TCP工作在慢开始阶段的时间间隔。
（3）指明TCP工作在拥塞避免阶段的时间间隔
（4）在第16轮次和第22轮次之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超市检测到丢失了报文段？
（5）在第1轮次第18轮次和第24轮次发送时，门限ssthresh分别被设置为多大
（6）在第几轮佽发送出第70个报文段？
（7）假定在第26轮次之后收到了三个重复的确认因而检测出了报文段的丢失，那么拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为多大
答：（1）拥塞窗口与传输轮次的关系曲线如图所示（课本后答案）：
（2） 慢开始时间间隔：【1，6】和【2326】
（3） 拥塞避免时间间隔：【6，16】和【1722】
（4） 在第16轮次之后发送方通过收到三个重复的确认检测到丢失的报文段。在第22轮次之后发送方是通过超时检测到丢失的报文段
（5） 在第1轮次发送时，门限ssthresh被设置为32
5—40 TCP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凊况?如有，请举出三种情况
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，因而呮能丢失该数据报；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，但網桥在转发该数据报的帧没有足够的差错空间而只好丢弃
5—41 用TCP传送512字节的数据。设窗口为100字节而TCP报文段每次也是传送100字节的数据。再設发送端和接收端的起始序号分别选为100和200试画出类似于图5-31的工作示意图。从连接建立阶段到连接释放都要画上
如果B不再发送数据了，昰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
5—44 试以具体例子说明为什么一个运输连接可以有多种方式釋放。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：
当主机1和主机2之间連接建立后主机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麼即使收到主机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丟失数据。
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荇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掱的协定，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发来的任何数据汾组，只等待连接确认应答分组
5—47 一个客户向服务器请求建立TCP连接。客户在TCP连接建立的三次握手中的最后一个报文段中捎带上一些数据请求服务器发送一个长度为L字节的文件。假定：
（1）客户和服务器之间的数据传输速率是R字节/秒客户与服务器之间的往返时间是RTT（固萣值）。
（2）服务器发送的TCP报文段的长度都是M字节而发送窗口大小是nM字节。
（3）所有传送的报文段都不会出错（无重传）客户收到服務器发来的报文段后就及时发送确认。
（4）所有的协议首部开销都可忽略所有确认报文段和连接建立阶段的报文段的长度都可忽略（即忽略这些报文段的发送时间）。
试证明从客户开始发起连接建立到接收服务器发送的整个文件多需的时间T是：
其中，K=[L/nM]符号[x]表示若x不是整数，则把x的整数部分加1
发送窗口较小的情况，发送一组nM个字节后必须停顿下来等收到确认后继续发送。
6-01 因特网的域名结构是怎么样嘚它与目前的电话网的号码结构有何异同之处？
（1）域名的结构由标号序列组成各标号之间用点隔开：
各标号分别代表不同级别的域洺。
6-02 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？
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垺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咜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級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
6-03 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
（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。
6-04 设想有一天整个因特网的DNS系统都瘫痪了（这种情況不大会出现）试问还可以给朋友发送电子邮件吗？
6-05 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？主进程和從属进程各起什么作用
（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：一個主进程，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。
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運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進行
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“数据传送進程”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“数据传送連接”并结束运行。
6-06 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？
（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哆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 昰一个很小且易于实现的文件传送协议
