计算机网络第五版习题答案

《计算机网络》第五版,谢希仁,电子工业出版社

第一章 概述

1-17 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2×108m/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。

从上面的计算中可以得到什么样的结论？

解：（1）发送时延：ts=107/105=100s

传播时延tp=106/(2×108)=0.005s

（2）发送时延ts =103/109=1µs

传播时延：tp=106/(2×108)=0.005s

结论：若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。但 若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。

1-19 长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，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 尾部工18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发 送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。

若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？

解：（1）100/（100+20+20+18）=63.3%

（2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%

第二章 物理层

2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性？个包含些什么内容？

答：（1）机械特性明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等

（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意。

（4）规程特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2-16 共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为

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S：（－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0还是1？

解：S A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A发送1

S B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B发送0

S C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C无发送

S D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D发送1

第三章 数据链路层

3-09 一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D

5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？

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答：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E

7E FE 27 7D 7D 65 7D

3-10 PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填

充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP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：011011111 11111 00

011011111011111000

0001110111110111110110

000111011111 11111 110

3-24 假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为

225比特时间。现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前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在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和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发送到信道 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=（64+8）*8=576比特时间，A应当发送完毕。t=225比特时间，B就检测出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在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么就能够肯定A所发送的帧不会

和B发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他站点发生碰撞）。

3-32 图3-35表示有五个站点分别连接在三个局域网上，并且用网桥B1和B2连接起来 。每一个网桥都有两个接口（1和2）。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：A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A。试把有关数据填写在表3-2中。

发送的帧 B1的转发表 B2的转发表 B1的处理

（转发？丢弃？登记？） B2的处理

（转发？丢弃？登记？）

地址 接口 地址 接口

A→E A 1 A 1 转发，写入转发表 转发，写入转发表

C→B C 2 C 1 转发，写入转发表 转发，写入转发表

D→C D 2 D 2 写入转发表，丢弃不转发 转发，写入转发表

B→A B 1 写入转发表，丢弃不转发 接收不到这个帧

第四章 网络层

3.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。

物理层中继系统：转发器(repeater)。

数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。

网络层中继系统：路由器(router)。

网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。

网络层以上的中继系统：网关(gateway)。

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5.IP地址分为几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？

分为ABCDE 5类;

每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主

机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（ 或路由器）。

各类地址的网络号字段net-id分别为1，2，3，0，0字节；主机号字段host-id分别为3 字节、2字节、1字节、4字节、4字节。

特点：

（1）IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：

第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该 网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。

第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这 样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

（2）实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。

当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其 网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。

由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到 另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。

(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同 样的网络号 net-id。

(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范

围的广域网，都是平等的。

7.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？

IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一 的 32 位的标识符。从而把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络

在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。

MAC地址在一定程度上与硬件一致，基于物理、能够标识具体的链路通信对象、IP地址 给予逻辑域的划分、不受硬件限制。

9.（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

有三种含义

其一是一个A类网的子网掩码，对于A类网络的IP地址，前8位表示网络号，后24位示 主机号，使用子网掩码255.255.255.0表示前8位为网络号，中间16位用于子网段的划分 ，最后8位为主机号。

第二种情况为一个B类网，对于B类网络的IP地址，前16位表示网络号，后16位表示主机号，使用子网掩码255.255.255.0表示前16位为网络号，中间8位用于子网段的划分，最 后8位为主机号。

第三种情况为一个C类网，这个子网掩码为C类网的默认子网掩码。

（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？

255.255.255.248即11111111.11111111.11111111.11111000.

每一个子网上的主机为(2^3)=6 台

掩码位数29，该网络能够连接8个主机，扣除全1和全0后为6台。

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（3）一A类网络和一B网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1，问这两个子网掩码有何不同？

A类网络：11111111 11111111 11111111 00000000

给定子网号（16位“1”）则子网掩码为255.255.255.0

B类网络 11111111 11111111 11111111 00000000

给定子网号（8位“1”）则子网掩码为255.255.255.0但子网数目不同

（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？

（240）10=（128+64+32+16）10=（11110000）2

Host-id的位数为4+8=12，因此，最大主机数为：

2^12-2=4096-2=4094

11111111.11111111.11110000.00000000 主机数2^12-2

(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？

是 10111111 11111111 00000000 11111111

(6)某个IP地址的十六进制表示C2.2F.14.81，试将其转化为点分十进制的形式。这个地 址是哪一类IP地址？

C2 2F 14 81--à(12*16+2).(2*16+15).(16+4).(8*16+1)---à194.47.20.129

C2 2F 14 81 ---à11000010.00101111.00010100.10000001

C类地址

(7)C类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？

有实际意义.C类子网IP地址的32位中,前24位用于确定网络号,后8位用于确定主机号.如 果划分子网,可以选择后8位中的高位,这样做可以进一步划分网络,并且不增加路由表的 内容,但是代价是主机数相信减少.

10.试辨认以下IP地址的网络类别。

（1）128.36.199.3 （2）21.12.240.17 （3）183.194.76.253 （4）

192.12.69.248

（5）89.3.0.1 （6）200.3.6.2

(2)和(5)是A类,(1)和(3)是B类,(4)和(6)是C类.

20.设某路由器建立了如下路由表：

目的网络 子网掩码 下一跳

128.96.39.0 255.255.255.128 接口m0

128.96.39.128 255.255.255.128 接口m1

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，其目的地址分别为：

（1）128.96.39.10

（2）128.96.40.12

（3）128.96.40.151

（4）192.153.17

（5）192.4.153.90

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（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。

① 与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，不等于128.96.39.0。

② 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。

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： 91，150，3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）。

30.138.118/23-- 30.138.0111 011

分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀

题目没有说LAN1上有几个主机，但至少需要3个地址给三个路由器用。

本题的解答有很多种，下面给出两种不同的答案：

第一组答案 第二组答案

LAN1 30.138.119.192/29 30.138.118.192/27

LAN2 30.138.119.0/25 30.138.118.0/25

LAN3 30.138.118.0/24 30.138.119.0/24

LAN4 30.138.119.200/29 30.138.118.224/27

LAN5 30.138.119.128/26 30.138.118.128/27

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？

140.120.84.24 140.120.(0101 0100).24

最小地址是 140.120.(0101 0000).0/20 (80)

最大地址是 140.120.(0101 1111).255/20 (95)

地址数是4096.相当于16个C类地址。

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为4个一样大

的子网。试问:

（1）每一个子网的网络前缀有多长？

（2）每一个子网中有多少个地址？

（3）每一个子网的地址是什么？

（4）每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么？

（1）每个子网前缀28位。

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（2）每个子网的地址中有4位留给主机用，因此共有16个地址。

（3）四个子网的地址块是：

第一个地址块136.23.12.64/28，可分配给主机使用的

最小地址：136.23.12.01000001＝136.23.12.65/28

最大地址：136.23.12.01001110＝136.23.12.78/28

第二个地址块136.23.12.80/28，可分配给主机使用的

最小地址：136.23.12.01010001＝136.23.12.81/28

最大地址：136.23.12.01011110＝136.23.12.94/28

第三个地址块136.23.12.96/28，可分配给主机使用的

最小地址：136.23.12.01100001＝136.23.12.97/28

最大地址：136.23.12.01101110＝136.23.12.110/28

第四个地址块136.23.12.112/28，可分配给主机使用的

最小地址：136.23.12.01110001＝136.23.12.113/28

最大地址：136.23.12.01111110＝136.23.12.126/28

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”）

N1 7 A

N2 2 B

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”“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（详细说明每一个步骤）。

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

42. 假定网络中的路由器A的路由表有如下的项目（格式同上题）：

N1 4 B

N2 2 C

N3 1 F

N4 5 G

现将A收到从C发来的路由信息（格式同上题）：

N1 2

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N2 1

N3 3

N4 7

试求出路由器A更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。

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，改变

N2 2 C 不同的下一跳，距离一样，不变

N3 1 F 不同的下一跳，距离更大，不改变

N4 5 G 无新信息，不改变

第五章 传输层

5—08 为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的？

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 应用层交下来的报文，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进程，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（无边界约束和分拆/合并），但维持各字节

5—09 端口的作用是什么？为什么端口要划分为三种？

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，数值一般为0~1023.标记常规的服务进程； 登记端口号，数值为1024~49151，标记没有熟知端口号的非常规的服务进程；

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，一开始就滞留在网络中的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。试画出类似于图5-9所示的双方交换报文段的过程。 答：旧的M0被当成新的M0。

5—23 主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别为70和100。试问：

（1） 第一个报文段携带了多少个字节的数据？

（2） 主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少？

（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了，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？

解：（1）第一个报文段的数据序号是70到99，共30字节的数据。

（2）确认号应为100.（3）80字节。（4）70

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

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发出确认的时机）。

解：

来回路程的时延等于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 再次得到下一窗口的确认,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

8X÷(256×1000)=256×0.001

X=8192

所以,窗口值为8192.

5—31 通信信道带宽为1Gb／s，端到端时延为10ms。TCP的发送窗口为65535字节。试 问:可能达到的最大吞吐量是多少?信道的利用率是多少?

答：

L=65536×8+40×8=524600 /* L：数据总长度

C=109b/s /* C：传输速率

L/C=0.0005246s /* L/C：发送时延

Td=10×10 ˉ ³ s

0.02104864

Throughput=L/(L/C+2×Td)=524600/0.0205246=25.5Mb/s

Efficiency=(L/C)//(L/C+2×D)=0.0255

最大吞吐量为25.5Mb/s。信道利用率为25.5/1000=2.55%

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。再设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。

第六章 应用层

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？

答:

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。当一个本地域名服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，它一定知道某个 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级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。

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一般就在各管辖区中设置相应的授权域名服务器。

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？

答：

（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 是一个很小且易于实现的文件传送协议。

TFTP 使用客户服务器方式和使用 UDP 数据报，因此 TFTP 需要有自己的差错改正措施 TFTP 只支持文件传输而不支持交互。

TFTP 没有一个庞大的命令集，没有列目录的功能，也不能对用户进行身份鉴别。

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