《计算机网络》第二版 - 部分习题参考答案

第一章 绪论

1. 什么是计算机网络？什么是互联网？ 2. 计算机网络的最重要功能是什么？

3. 按照网络覆盖范围的大小可以将网络划分哪几类？每一类各有什么特点？ 4. 无线网可以分为哪几种？每一种的特点是什么？ 5. 简述ISO/OSI参考模型中每一层的名称和功能。 6. 简述TCP/IP参考模型中每一层的名称和功能。 7. 比较ISO/OSI和TCP/IP参考模型的异同点。

第二章 数据通信基础

1．什么是数据、信号和传输？

2．数字传输有什么优点？

3．什么是异步传输方式？什么是同步传输方式？

4．什么是单工、半双工和全双工传输方式？

5．什么是信号的频谱与带宽？

6．什么是信道的截止频率和带宽？

7．简述信号带宽与数据率的关系。

8．有线电视公司通过CATV电缆为每个用户提供数字通信服务。假设每个用户占用一路电 视信号带宽（6MHz），使用64QAM技术，那么每个用户的速率是多少？

答：

根据香农定理C = 2*W*log2M

由于采用64-QAM技术，所以其M为64，W为6MHz，代入香农定理计算得出

C = 2*W*log2M = 2*6*5 = 60Mbps

9．要在带宽为4kHz的信道上用4秒钟发送完20KB的数据块，按照香农公式，信道的信 噪比应为多少分贝（取整数值）？

答：

（1）根据计算信道容量的香农定理 C=W*log2(1+S/N)

（2）按题意 C=20K×8÷4＝40Kbps；而W＝4KHz

（3）故得解：log2(1+ S/N)＝10；其中S/Pn=210-1=1023

（4） dB=10log10(S/N)=10log10(1023)≈30， 所以该信道的信噪比应为30分贝。

10．对于带宽为3kHz、信噪比为30dB的电话线路，如果采用二进制信号传输，该电话线 路的最大数据率是多少？

答：此题用香农定理来解答。

信道的带宽B=3000Hz，信/噪比S/N＝30dB，则10lg（S/N）= 30dB，∴ S/N = 1000。 由香农定理可知，此信道的最大数据传输率 = B㏒2（1+S/N） = 3000×㏒2（1+1000）≈30 kbps。

另外，它也应受不考虑噪声时，奈奎斯特定理所给出的限制：理想低通信道的最高码元 传输速率 = 2B ㏒2V；因是二进制信号一个码元携带 ㏒22 = 1 bit的信息量，所以按奈奎 斯特定理算出的最大数据速率是：2×3000×㏒22 = 6 kbps。

最大可达到的数据速率应取两者中小的一个，即min（30 k，6 k） = 6 kbps。

11．假设信号的初始功率是5W，信号衰减是10dB， 问信号衰减后的功率是多少？

12．比较一下各种传输介质的优缺点。

13．什么是频分多路复用？它有什么特点？适合于什么传输系统？

14．什么是波分多路复用和密集波分多路复用？

15．什么是时分多路复用？它有什么特点？适合于什么传输系统？

16．比较一下同步TDM和统计TDM的异同点。

17．20个数字信号源使用同步TDM实现多路复用，每个信号源的速率是100kbps，如果每 个输出帧（时隙）携带来自每个信号源的1比特，且需要每个输出帧1比特用于同步。 问：

1）以比特为单位的输出帧的长度是多少？

2）输出帧的持续时间是多少？

3）输出帧的数据率是多少？

4）系统效率（帧中有用比特与所有比特之比）是多少？

如果每个输出帧（时隙）携带来自每个信号源的2比特，上述题目的答案又是多少？

答：每个输出帧携带每个信号源1比特的情形：

1）根据同步TDM的帧结构定义，其长度应为21比特；

2）信号源的速率为100kbps，则每一帧的持续时间应为1/100000秒；

3）输出帧的数据率为21*100kbps = 2.1Mbps

4）系统效率为20/21≈95%；

每个输出帧携带每个信号源1比特的情形：

1）根据同步TDM的帧结构定义，其长度应为41比特；

2）信号源的速率为100kbps，则每一帧的持续时间应为1/100000秒；

3）输出帧的数据率为41*100kbps = 4.1Mbps

4）系统效率为40/41≈97.6%。

18．什么是跳频扩频？什么是直接序列扩频？

19．如果对于一个带宽B=4kHz、Bss=100kHz的信道使用FHSS，试问PN码应该用多少位 表示？

答：由于Bss /B=25，所以PN码应该用5位二进制表示。

20．一个伪随机生成器用下面的公式生成随机数序列：Ni+1=（5+7Ni）mod 17-1。请假定 一个随机数初始值N1，然后计算出一个随机数序列。

答：

假设N1=1，可以计算出的一个随机序列是：1，11，13，10，6，12，3，8，9，2，1，?

21．对于数据率为10Mbps的信道，如果使用巴克序列的DSSS，该信号能够携带多少个 64kbps的话音信号？

答：根据巴克序列其n = 11，我们可以计算得出其所能携带的话音信号数量为X

则

10*1024*1024 = 64*1024*n*X

得出X≈14；即其能携带14路话音信号。

22．简述曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的特点。

23．为什么对话音信号进行数字化时采样时间间隔为125μs？

答：

因为模拟话音信号的标准带宽是4kHz，按照耐奎斯特定理，对模拟信号每秒采样频率 是2*H=8000次/秒，即采样时间间隔是125μs。

24．什么是PAM、PCM和差分PCM？

25．什么是增量调制方式？

26．数字模拟调制方式有哪几种？各有什么特点？

27．模拟模拟调制方式有哪几种？各有什么特点？

28 某电话调制解调器使用QAM方式，采用0、90°、180°、270°4种相位和2种振幅 值，问在波特率为2400的情况下，该调制解调器的数据率是多少？

答：

（1）由于Modem的每个载波有4种相位，每种相位有2个幅度值，共8种状态，也 就意味着该Modem的每个载波可以携带3比特数据；

（2）波特率为2400的Modem所能支持的数据传输为3*2400bps = 7200bps。

29．简述ADSL调制解调器的工作原理。

30．简述线缆调制解调器的工作原理。

31．在某一个区域中，用户为了进行数据传输使用ADSL调制解调器，所用网络拓扑结构 应该是什么样的？请说明理由。

32．在某一个区域中，用户为了进行数据传输使用线缆调制解调器，所用网络拓扑结构应该 是什么样的？请说明理由。

33．什么是DTE和DCE？请举例说明。

第三章 广域网

1． 帧定界的目的是什么？目前主要有哪几种帧定界方法？ 2． 为什么帧定界中要引入字符插入和比特插入技术？ 3． 有哪几种主要的检错编码方法？各有什么特点？

4． x7+ x5 + 1被生成多项式x3+ 1所除，所得余数是多少？

答：余数为X2+X+1

5． 请解释为什么因特网校验和永远都不会是0xFFFF，除非被执行因特网校验和计算的所 有字节都是0。

6． 若采用生成多项式G（x）=x4+x3+x+1为信息位1111100产生循环冗余码，加在信息位后

面形成码字，在经比特填充后从左向右发送，问发送在物理线路上的比特序列是什么？ 答：

根据循环冗余码的生成方式

1011100100110111101011011101101101110000110110111110000011011

得码字为 11111000（原始比特）100（CRC）

经零比特插入后的实际发送到物理线路上的比特序列为 11111000100

7． 停-等协议的缺点是什么？

8． 比较一下后退N帧协议和选择重传协议。

9． 对于使用3比特序号的停等协议、后退N帧协议以及选择重传协议，发送窗口和接收窗

口的最大尺寸分别是多少？ 答：

停等协议：发送接收窗口均为1；

后退N帧协议：发送窗口大小为7（23-1），接收窗口大小为1；

选择重传协议：发送窗口大小为4（23-1），接收窗口大小为4（23-1）。

10． 一个数据率为50Kbps的卫星信道，采用停-等协议，帧长度1000比特，卫星的上 行和下行链路的延迟都为125ms，不考虑误码率而且假设确认帧的处理时间可以忽略， 求该卫星信道的利用率？

答：

通过50Kbps的卫星信道发送1000比特报文所需的发送时间为1000bit/50Kbps = 20ms； 采用单工停等协议通过卫星信道发送一个报文所需的往返信号传播时间是125ms*4 = 500ms；

卫星信道的利用率为20ms/（20ms+500）= 4%。

11． 一个数据率为4Kbps，单向传播延迟为20ms的信道，帧长度在什么范围内，停- 等协议的效率可以达到50%？ 答：

（1）停-等协议的效率要达到50%，必须满足发送一帧的时间为2倍的信道传输延迟， 即40ms。

（2）对于数据传输率为4Kbps的信道，发送长度为160bits的帧所需的时间为40ms， 因此帧的大小必须大于等于160bits，停-等协议的效率才可达到50%。

12． 后退N帧协议和选择重传协议各自的优缺点分别是什么？

13． 假设卫星信道的数据率为1Mbps，数据帧长度为1000比特，卫星信道的传播延迟 为250ms，确认通过数据帧捎带，同时帧头非常短，可以忽略不计。当采用下列三种协 议时，试计算卫星信道可能达到的最大利用率是多少（其中WT表示发送窗口大小，WR表 示接收窗口大小）？ 1） 停-等协议；

2） 回退N帧滑动窗口协议，WT=7，WR=1； 3） 选择重传滑动窗口协议，WT=4，WR=4。

答：

假定t=0时开始发送第一帧，当t=1ms时，第1帧全部发送完；当t=251ms时，接收方 完整接收到第1帧，当t=502ms时，确认帧（捎带在数据帧中）返回到发送方，整个发送周 期是502ms。如果在502ms的发送周期内所发送k帧，则信道利用率E最大可达 （k*1000/1Mbps）/502ms，即为k/（502）。

1）停-等协议，k=1，E=1/（500+2）=0.2%；

2）回退N帧滑动窗口协议，k=7，E=7/（500+7*2）=1.4%；

3）回退N帧滑动窗口协议，k=4，E=4/（500+4*2）=0.8%。

14． 考虑一下仅仅使用NAK确认的可靠传输协议。假定发送方只是偶尔发送数据，那 么使用NAK的协议与使用ACK的协议哪个更适合？为什么？假定发送方要发送大量数 据，那么使用NAK的协议与使用ACK的协议哪个更适合？为什么？

15． 在GBN协议中，假设其发送窗口大小是3，序号范围是1024。假设在时刻t，接 收方期待接收帧的序号是k，请回答下面问题：

1）在时刻t，发送窗口内的帧序号是多少？为什么？

2）在时刻t，发送方可能收到的ACK帧的序号是多少？为什么？

答：

1）在时刻t，发送窗口内的帧序号是k, k+1, k+2；因为接收方期待接收k帧，也就意味 着k-1前面的帧都已经发送并且被接收方正确接收，发送可以发送下面新帧，而由于发 送窗口大小是3，因此只能顺序发送k, k+1, k+2这3帧；

2） 在时刻t，发送方可能收到的ACK帧的序号是k-1，因为接收方已经收到k-1帧， 因此在返回的ACK帧的序号是k-1.

16． 考虑在一个20km的点到点光纤链路上运行停-等协议。试回答下列问题： 1） 计算该链路的RTT，假设信号在光纤中的传播速度是2×108m/s。 2） 为停-等协议提出一个合适的超时定时器值。 3） 为什么停-等协议可以超时并重传一帧？

答：

1）RTT为 2ms

2）超时定时器为2.5ms

3）见书P73 第二段

17． 假设你正在为西安卫星测控中心设计一个用于从地面遥控站到“嫦娥一号”卫星点 到点链路的滑动窗口协议，单程延迟是1.25s。假设每帧携带1KB数据，最少需要多少 比特作为序号？

18． 画出HDLC帧格式，并简述每个字段的含义。 19． 简述HDLC协议的特点和适用环境。 20． 简述PPP协议的促成。 21． 简述PPP链路建立过程。

22． 在PPP协议中常用的认证协议是哪两种？简述它们的工作原理。 23． 简述PPP协议的特点和适用环境。 24． 简单描述一下交换虚电路的建立过程。

25． 在3.7.1中，每个交换机为每条输入链路选择一个输入VCI值。请说明每个交换机

也可以为每条输出线路选择一个输出VCI值。如果每个交换机选择输出VCI值，在数 据发送前，发送方还需要等待一个RTT吗？为什么？ 26． 比较一下电路交换和分组交换技术各自特点。

27． 评价网络性能的主要参数是哪几个？各自的含义是什么？ 28． 网络时延由哪几部分组成？每部分的含义是什么？ 29． 比较PSTN和ISDN拨号线路的特点。 30． 比较X.25和帧中继的特点。

31． 为什么在帧中继网中要引入CIR？ 32． 简述ATM体系结构和网络参考模型。

33． 请解释ATM为什么采用信元交换技术，有什么优点？

34． ATM信元头部占ATM信元的百分比是多少？这意味着什么？

35． 为什么在ATM网络中对虚电路的标识要采用VPI和VCI组合方式？ 36． ATM信元交换采用虚电路方式而没有采用数据报方式，为什么？

第四章 局域网

1． 局域网参考模型包含哪几层？每一层的功能是什么？ 2． 最常见的IEEE802系列标准是哪几个？

3． 简单比较一下纯ALOHA的延迟和分槽ALOHA协议。 4． 简单比较一下1坚持，非坚持和p坚持CSMA协议。 5． 简述CSMA/CD协议的工作过程。

6． 为什么以太网存在最小帧长度问题？以太网的最小帧长度为什么是64字节？ 7． 以太网的帧格式与IEEE802.3帧格式有何差别？它们是如何做到兼容的？

8． 在CSMA/CD协议中，第五次冲突后，一个站点选择的4个冲突时间片的概率是多大？ 对应于10Mbps以太网4个冲突时间片是多少？对于100Mbps以太网4个冲突时间片是 多少？对于1Gbps以太网4个冲突时间片是多少？

答：

根据以太网退避算法过程的规则，其第五次冲突过后所能选择的时间片为（0~25-1）个， 则其选择其中一种的概率应当为1/64；

对于10Mbps以太网来说，4个冲突时间片是4*51.2μs；

对于100Mbps以太网，为4*5.12μs；

对于1Gbps以太网，则为4*4.096μs。

9． 假设以太网的往返传播延迟是51.2μs，这就产出了一个64字节的最小帧长度。试回答 下列问题：

1） 如果往返传播延迟保持不变，将以太网速度提高到100Mbps，那么最小帧长度 应该是多少？

2） 以太网中引入最小帧长度的缺点是什么？

答：

1）将以太网速度从10Mbps提高100Mbps，其往返传播时延保持不变，则必须将以太 网的最小帧长度从64字节提高到640字节；

2）以太网中引入最小帧长度的缺点主要是导致工作效率下降，带宽浪费。

10. 设A和B是试图在一个以太网上传输的两个站点。每个站点都有一个等待发送帧的队 列。A站的帧编号为A1、A2等，B站的帧编号为B1、B2，设冲突检测窗口T=51.2μs 是指数退避算法的基本单位。我们假设A和B试图同时发送各自的第一帧，导致冲突 （第一次冲突），于是各自进入退避过程。我们假设A选择了0×T，而B选择了1×T， 这就意味着A在竞争中获胜并传输了A1，而B等待。当A传输完A1后，B将试图再 次传输B1而A试图传输A2，又一次发生冲突（第二次冲突），A和B进入第二次退避 竞争。现在A可选择的退避时间是0×T或1×T（A是发送的A2第一次冲突），而可 选择的退避时间是0×T、1×T、2×T或3×T之一（B是发送的B1的第二次冲突）。 问：

1）A在第二次退避竞争中获胜的概率。

2）假设A在第二次退避竞争中获胜，A发送A2了，当传输结束时，在A试图发 送而B试图再一次发送是，A和B又发生了冲突；求出A在第三次退避竞争中获 胜的概率。

答：

1）A在第二次退避竞争中获胜的条件为：

当其为0*T时，B应为1*T或2*T或3*T，即1/2*3/4=3/8；

当其为1*T时，B应为2*T或3*T，即1/2*1/2=1/4；

则其在第二次退避竞争中获胜的概率为3/8+1/4=5/8；

2）A的冲突次数为1，则起冲突时间片为0*T或1*T；

B的冲突次数为3，则为0~（23-1）*T；

根据上述，A在第三次退避竞争中获胜的概率为1/2*6/7+1/2*5/7=11/14；

从单个站点的角度来看好像是不太公平的，但从整个网络来看，某个站点冲突次数的增加意 味着网络的负载较大，因而要求该站点的平均等待时间增加，这样可以更快地解决网络的冲 突问题。

11. 第10题的情况称为以太网的捕获效应（capture effect）。假设按如下方式修改以太网算 法：每个站点成功发送一帧后，等待1个或2个时间片之后再尝试发送，否则按惯例进 行退避。试：

（a）解释一下为什么上题的捕获效应现在不存在了。

（b）说明上述策略现在如何导致在站点A和B交替捕获以太网，而将其它站点拒之门 外。

（c）能否对以太网指数退避算法进行修改，让一个站点发生冲突次数被用于作为修改 的指数退避算法的参数？

12. 长度为1km，数据传输率为10Mbps的以太网，电信号在网上的传播速度是200m/μs。 数据帧的长度为256比特，包括32比特帧头、校验和及其它开销。数据帧发送成功后 的第一个时间片保留给接收方用于发送一个32比特的的应答帧。假设网络负载非常轻 （即没有冲突），问该网络的有效数据传输率是多少？

答： （1）发送256比特数据帧所用的发送时间=256bits/10Mbps=25.6μs；

（2）数据帧在电缆上的传播时间=1000m/(200m/μs)=5μs；

（3）发送32比特的确认帧所用的发送时间=32bits/10Mbps=3.2μs；

（4）确认帧在电缆上的传播时间=1000m/(200m/μs)=5μs；

（5）有效数据传输率=发送的有效数据/发送有效数据所用的总的时间，

而有效数据=256-64=192比特，发送192比特的有效数据所占用的总的时间=25.6μs

+5μs +3.2μs +5μs=38.8μs；则该以太网的有效数据传输率为192bits/38.8μs=4.95Mbps。

13. 千兆位以太网为什么要引入载波扩展和帧突发机制？ 14. 万兆位以太网的特点是什么？

15. 无线局域网有哪几种拓扑结构？各有什么特点？ 16. BSS和ESS的区别是什么？

17. 无线局域网有哪两种工作模式？各有什么特定？ 18. 简述CSMA/CA协议的工作过程。

19. 为什么在CSMA/CA协议中引入后退算法？

20. DFC模式下，为什么要引入RTS和CTS机制？能够解决什么问题？ 21. 在无线局域网802.11协议中，引入NAV的目的是什么？

22. 802.11为什么引入帧分片机制？帧分片的工作过程是怎么样的？

23. 简述PCF模式的工作过程。

24. 假设有两个ISP在一个特定的咖啡馆内都提供Wi-Fi接入，并且每个ISP都有自己的AP 和IP地址块。假设两个ISP都意外地配置其AP运行在信道1，问：

（a）在这种情况下，802.11协议是否完全崩溃？讨论一下当各自与不同的ISP的AP相 关联的站点试图同时传输时，将会发生什么情况。

（b）现在假设一个AP运行在信道1，而另一个AP运行在信道2，情况又会怎么样？

25. 简述透明网桥的工作原理。

26. 简述生成树协议STP的工作过程。

27. 简述STP中端口的状态变化过程以及端口状态的含义。 28. 什么是收敛？STP协议的收敛时间是多少？

29. 如果多台主机通过中继器（或集线器）互联起来并且形成环路，那么： （a）当有主机发送数据时，会出现什么样的情况？

（b）提出一种解决办法让中继器可以检测到环路并且通过关闭一些端口来切断环路。 不要求你的方法100%的时间可以工作。

30. 假设一个网桥在同一个网络有两个端口。网桥应该怎么样才能检测并纠正这一情况？ 31. 引入VLAN的目的是什么？有什么优点？ 32. VLAN划分方式有哪两种，各有什么特点？

33. 比较采用集线器组网和采用交换机组网各自的优缺点？ 34. RPR的特点是什么？

第五章 网络互联和IP协议

1. 请比较一下集线器、交换机和路由器各自的特点。 2. 请给出IP报文格式，并说明其每个字段的含义。

3. 为什么IP报头中的Offset字段要以8字节为单位来度量偏移量？

4. 为了使一台主机能够在60秒内发送576字节的报文而且标识字段不会出现回绕，网络 的最大带宽应该是多少？假设IP报文的最大生存时间是60s，如果网络带宽过大会出现 什么样的情况？ 答：由于IP报文的标识字段是16比特，因此主机可以发送216=65536个报文而不会导致标 识字段出现回绕，因此网络的最大带宽是：65536*576*8/60=5Mbps。

假设IP报文的最大生存时间是60s，如果网络带宽过大会出现两个标识字段相同的IP 报文同时出现在网络中。

5. 用带点十进制标记法，写出十六进制C22F1582的IP地址。

答：

C22F1582的IP地址是：194.47.21.130

6. 请解释网络地址、全“0”地址以及网络号为全“0”的IP地址的含义。 7. 直接广播IP地址和受限广播IP地址的区别是什么？ 8. 环回地址和私有地址各有什么用途？ 9. 为什么要使用私有地址？ 10. NAT的主要功能是什么？

11. 路由器有IP地址吗？如果有，有多少个？

12. 在IP报文转发过程中，为什么采用网络前缀路由？ 13. 在IP路由表中引入缺省路由的目的是什么？

14. IP地址为128.23.67.3的主机分别给IP地址为193.45.23.7、128.45.23.7、128.23.23.7的 主机发送IP报文，试问这些IP报文要经过路由器转发吗？为什么？假定是按照有类地 址路由而且不划分子网。 答：

128.23.67.3属于B类地址 在不划分子网的情况下后24位均为同一网段

因此给128.23.23.7发送报文无需路由器转发，而给193.45.23.7、128.45.23.7两个需要。

15. 某路由器有一个接口的IP地址是108.5.18.22，它发送一个直接广播IP报文给接口网络 上的所有主机。这个IP报文的源IP地址和目的IP地址是多少？

答：

源IP地址： 108.5.18.22

目的IP地址：108.255.255.255

16. 是否有x.y.z.1/32这样的IP地址？为什么？ 17. ARP协议的功能是什么？

18. 将ARP表中各记录的超时定时器设为10～15分钟是一个较合理的折衷方案。试着解释

当超时定时器设置过大或过小将会出现什么问题？ 19. 请简述DHCP客户状态转换过程。 20. 请简述DHCP工作过程。

21. 假定你购买了一个无线路由器并将其与ADSL调制解调器相连。同时你的网络服务提 供商ISP动态为你的无线路由器分配分配了一个IP地址。还假定你们家又3台PC，均 使用802.11与该无线路由器相连。请问无线路由器该怎样为这3台PC分配IP地址？ 该路由器使用NAT吗？为什么？

答：

无线路由器使用私有地址如192.168.0.XXX 为三台主机分配IP

然后使用NAT方式将三台主机映射到唯一的一个动态IP地址上

由于IP地址一个，因此NAT必不可少。

22. ICMP协议的功能是什么？

23. 目的不可达ICMP报文中网络不可达、主机不可达、协议不可达以及端口不可达各有什 么含义？

24. 请简单阐述Ping和Tracert命令的工作过程。 25. 将网络划分为子网有什么好处？如何划分？ 26. 采用超网技术的优点是什么？

27. 无类地址与有类地址相比有什么优点？

28. 与IPv4协议相比，IPv6协议作了哪些重要的改进？

29. 请给出IPv6报文固定报头格式，并说明其每个字段的含义。 30. IPv6地址分为几类？有哪几种IPv6单播地址？ 31. 请简述ICMPv6报文的作用。

32. 在IPv6网络中如何实现路径MTU发现。 33. IPv4到IPv6共有哪几种过渡方案？ 34. 路由器的主要功能是什么？ 35. 简述路由器的基本组成。

第六章 IP路由

1. 什么是静态路由？它有什么优缺点？ 2. 简述V-D算法的工作过程。

3. V-D路由算法为什么存在慢收敛问题？如何解决？ 4. 简述L-S路由算法的工作过程。

5. 在L-S路由算法中，如何保证L-S报文的可靠扩散。 6. 请比较V-D路由算法和L-S路由算法各自的优缺点。

7. 层次路由结构的优点是什么？因特网是如何进行层次路由结构的？ 8. RIP协议的主要特点是什么？

9. RIP协议中的各种定时器的功能是什么？

10. 假设运行RIP协议路由器的路由表有20个表项，问路由器共需要多少个更新定时器、 失效定时器和删除定时器？

答：

每个RIP路由器只使用一个更新定时器，而失效定时器和删除定时器为每个路由表项 各一个，则该路由器有1个更新定时器，20个失效定时器以及20个删除定时器。

11. OSPF协议的主要特点是什么？

12. OSPF协议为什么要引入区这个层次？有什么优点？ 13. OSPF网络中有哪几种路由器类型？哪几种路由？ 14. OSPF协议有哪几种报文，每种报文的功能是什么？ 15. 为什么OSPF协议的收敛速度快于RIP协议？ 16. 简述BGP-4的主要功能和特点以及其工作过程。

17. 给出将网络划分为几个自治系统的一个示例，使得从主机A到主机B的最少跳数的路 径穿过同一个AS两次。解释在这种情况下BGP将会采取什么样的动作。 18. IP组播的优点是什么？

19. IP组播地址如何映射到MAC组播地址？ 20. 简述IGMP协议的工作过程。

21. 当一台主机加入一个组播组时，它必须将其IP地址修改为它所加入的组播组地址吗？ 为什么？

22. 简述DVMRP协议的工作过程。 23. 简述PIM-SM协议的工作过程。

24. 假设主机A正向一个组播组发送报文，接收方是以A为根的组播树的叶子节点，组播树

的深度为N，且每个叶子节点有k个孩子因此一共有kN个接收方。问：

1） 如果A向所有的接收方发送一个组播报文，会涉及到多少条独立的传输链路？ 2） 如果A向每个接收方单独发送一份单播报文，会涉及到多少条独立的传输链 路？

答：

1）如果A向所有的接收方发送一个组播报文，会涉及到k+k2+?+kN条独立的传输链路；

2）如果A向每个接收方单独发送一份单播报文，会涉及到k2+?+kN+kN条独立的传输链 路；

25. 简述移动IP的工作过程。 26. 我们有如下信息：

移动主机归属地址：202.196.12.2/24

移动主机转交地址：101.202.8.9/16

远程主机地址：200.100.10.10/24

归属代理地址：202.196.12.1/24

外地代理地址：101.202.8.1/16

请给出远程主机与移动主机双向通信时所有IP报文的地址。

答：远程主机与移动主机双向通信时所有IP报文的地址如下所示：

（1） 从远程主机到归属地代理的IP报文：源地址为200.100.10.10，目的地址为 202.196.12.2

（2） 从归属地代理到外地代理的IP报文：源地址为202.196.12.1，目的地址为 101.202.8.1

（3） 从外地代理到移动主机的IP报文：源地址为200.100.10.10，目的地址为 101.202.8.9

（4） 从移动主机到远程主机的IP报文：源地址为202.196.12.2，目的地址为 200.100.10.10

27. 在移动IP中，移动性将对IP报文在源端和目的端的传输延迟有怎样的影响？

28. 考虑一个有外部代理的外部网络中的两个移动节点。在移动IP中，这两个移动节点使 用同样的转交地址是否可能？为什么？

第七章 传输层协议

1. 传输层如何提供进程通信功能？

2. 为什么在计算UDP报头校验和时要引入伪头部？ 3. TCP服务的特性是什么？

4. 请简述TCP报头各字段的含义。

5. 请解释TCP连接建立为什么要采用三次握手？

6. 本章解释了TCP连接撤消过程的状态转换三种顺序。还有第4种可能的顺序，即从 FIN_WAIT_1到TIME_WAIT且标有FIN+ACK/ACK。请解释导致这第4种状态转换顺 序的环境。

7. 当关闭TCP连接时，为什么从LAST_ACK到CLOSED的转换不需要等待两个段生存 期的时间？

8. TCP头部的序号字段长度是32比特，足以处理40亿字节的数据。为什么在某条TCP连 接上有些序号没有使用过，序号仍旧可能从232-1回绕到0？

9. 假设要求你设计一个使用滑动窗口的可靠字节流传输协议（像TCP）。这个协议要运行 在100Mbps的网络上，该网络的RTT是100ms，数据段的最大生存期是60秒，问： 1）应该在你设计的AdvertisedWindow字段和SequenceNum字段包含多少比特？

2）你是如何确定上述数值的？哪个值可能不太确定？

答：

1）由于该协议运行在100Mbps网络，网络的RTT为100ms，根据表7-3，所需

AdvertisedWindow窗口大小为1.2MB< 2MB = 221B ，故AdvertisedWindow字段至少要21比

特。根据表7-2，100Mbps网络上32bit序号空间回绕时间为6min，由于数据段的最大生存周

期为60s即1min，所以SequenceNum字段至少应为30比特，才能保证回绕时间大于 1min。

2）确定过程是根据表7-2和7-3提供的信息，其中SequenceNum字段的长度不太确定。

10. 如果主机A从同一端口接收到主机B发来的两个SYN报文，第二个SYN报文可能是 前一个SYN报文的重传或者是主机崩溃并重启后一个新的连接请求报文。请回答下列 问题：

1） 描述主机A看到这两种情况的区别。

2） 给出TCP协议在接收到一个SYN报文所做事情的算法描述，需要考虑上面的 重复SYN、新的SYN报文情况以及在主机上没有应用程序正在监听目标端口 的可能性。

11. 端到端滑动窗口机制和跳到跳滑动窗口机制有何不同？ 12. 简述TCP流量控制中滑动窗口机制是如何工作的？ 13. TCP协议引入坚持定时器和保活定时器的作用是什么？ 14. 为什么TCP采用字节确认机制？ 15. TCP为什么采用适应性重传定时器？

16. 为什么TCP对于重传报文段避免测量SampleRTT？

17. 在7.3.6节中，我们已经讨论了在发生超时事件后将重传定时器加倍。为什么TCP除了 采用这种将重传定时器加倍的机制外，还需要引入基于窗口的拥塞控制机制呢？ 18. 什么是拥塞？为什么因特网会产生拥塞？

19. 什么是拥塞控制？因特网的进行拥塞控制的方式有哪几种？

20. 什么拥塞避免？什么是慢启动？

21. 简述快速重传和快速恢复组合算法的工作过程？

22. 为什么要对TCP进行扩展？TCP扩展主要解决什么问题？

23. 为什么TCP直到接收到3个重复的ACK才执行快速重传。你认为TCP为什么不在收 到第一个重复的ACK就进行快速重传呢？

24. 假设TCP协议使用的最大窗口尺寸为64KB，即64*1024字节，而报文的一次成功传输 所需的时间为20ms（包括TCP报文和确认报文在因特网的往返时间），问此时TCP协 议所能得到的最大吞吐量是多少？

答：

（1） 最大窗口尺寸为64KB，意味着TCP协议一次可以连续发送的数据为64*1024*8bits； （2） 发送64KB数据所需要的时间是20ms，则此时TCP协议所能得到最大吞吐量 = 64*1024*8bit/20ms=26.2Mbps。

25. 在一个TCP连接中，cwnd的值是3000，而rwnd的值是5000。发送方已经发送了2000 字节，但都没有收到确认，问发送方还可以发送多少字节数据？

答：

由于cwnd为3000，rwnd为5000，发送方已经发送了2000字节无应答，

即LastByteSent – LastByteAcked为2000。

MaxWindow = MIN(cwnd , rwnd) = MIN(3000 , 5000) = 3000

EffectiveWindow = MaxWindow – (LastByteSent – LastByteAcked) = 3000 – 2000 = 1000

发送方还可以放送1000字节数据。

26. 假设TCP的发送速率是8Mbps。若序号从7000开始，问经过多少时间，需要又回到 7000？ 答：

由表7-2，10Mbps网络的回绕时间为57分钟，推算8Mbps网络的回绕时间为57*0.8=45.6 分钟，所以序号从7000开始再返回7000的时间为45.6分钟。

27. 假设发送方TCP当前收到的报文的确认序号是22001，通告窗口是10000字节。当它 又收到一个报文段，确认序号是24001，通告窗口是12000。请用图来说明发送窗口的 变化情况。

28. 假设发送方TCP当前发送窗口缓存的字节编号是从2001到5000。下一个要发送的字 节是3001。请用图来说明在发生以下两个事件之后发送窗口的变化情况。

1）发送方TCP收到一个ACK报文，其确认序号是2500，通告窗口是4000字节；

2）发送方发送了一个1000字节的报文段。

29. 考虑从主机A向主机B传送L字节的大文件，假设MSS为1460，问：

1）在TCP序号允许的范围内，L可以取的最大值是多少？TCP序号字段为4字节。

2）如果在小题（a）中L的值已经确定，求主机A发送此文件要多少时间？假定传输

层、网络层和数据链路层3个报头加起来的总长度为60字节，链路速率为10Mbps，不 考虑流量控制、差错控制和拥塞控制，因此主机A可以连续不断地发送报文。 答：

答：

1） TCP序号字段为4字节，即32bit，故序号最大为232。MSS为1460字节，L的最 大值为两者的乘积，即1460 * 232 ≈ 5.7T

2） MSS为1460字节，报文头共计60字节，所以报文长度为1520字节。

链路速率为10Mbps，共有232个报文需要传输。传输时间 = 1460 * 232 / 10 * 106 ≈ 6.27*106 s

30. 假设TCP允许窗口尺寸远远大于64KB，然后使用这样的TCP在RTT为100ms的1Gbps 的链路上传送10MB的文件，而且TCP接收窗口cwnd为1MB。如果TCP发送1KB 大小的报文（假设网络无拥塞、无报文丢失），问：

1）从慢启动开始到打开发送窗口到1MB，一共用了多少RTT？

2）发送10MB文件共用了多少个RTT？

3）如果发送文件的时间由所需的RTT的数量与链路延迟的乘积给出，这次传输的有效 吞吐量是多少？链路带宽的利用率是多少？ 答：

1）由题干，不考虑Ssthresh 的值，所以从发送1KB到1MB均为慢启动过程。

起始窗口为1个报文大小，即1KB，经过慢启动到达1MB需要11个RTT。

2）前11个RTT发送的报文由等比数列求得：

SN=[1*(1-211)]/（1-2）= 2047KB

之后每个RTT传输1024KB。

10MB = 10240KB

剩余字节 = 10240 - 2047 = 8193KB

剩余RTT = 8193 / 1024 = 8.001 也就是9个RTT。

所以传输整个10MB的数据需要9+11即20个RTT。

3）由于RTT为20ms，共需要20个RTT。

因此总的发送时间为 20 ms*20 = 400ms

有效传送数据量为10MB。

有效吞吐量 = 10MB / 400ms = 0.2Gbps

由题干，链路速率为1Gbps。

链路带宽利用率 = 有效吞吐量/链路速率= 0.2G/1G = 20% 31. 比较TCP报文段和SCTP报文的异同点。 32. 简述RTP、RTCP和RSTP协议的各自功能。 33. 简述RSVP的工作原理。

第八章 网络应用

习题

1. 在因特网上如何标识相互通信的两个应用进程？ 2. 简述每个Socket系统调用的功能和调用格式。

3. 请画出面向连接客户/服务器流程图并简述客户和服务器之间的交互过程。 4. 请画出无连接客户/服务器流程图并并简述客户和服务器之间的交互过程。 5. DNS的作用是什么？

6. DNS服务器中的资源记录的作用是什么？ 7. 请根据书中的例子简述一下域名解析过程。

8. 比较一下重复解析和递归解析各自的特点。哪一种更好一些？

9. ARP和DNS都提供缓存支持。ARP缓存记录有效期一般是10分钟，而DNS缓存记录 有效期一般是几天。请解释它们之间为什么会有这么大的差别。

10. 图8-8给出了名字服务器的层次。如果一个名字服务器服务于多个区域，你怎样表示这 种层次？在这种情况下，如何将名字服务器的层次对应到区域的层次？ 11. 请简述Telnet的工作原理。

12. 在Telnet中为什么要引入NVT协议？它的主要功能是什么？

13. 为什么在FTP协议中客户机与服务器之间要建立两条TCP连接？它有什么优点？ 14. 简述FTP的数据连接的建立过程。

15. TFTP主要用途是什么？它与FTP相比有什么优缺点？ 16. 简述电子邮件系统的基本组成。

17. 多用途因特网邮件扩展MIME的主要功能是什么？

18. 参考MIME的相关RFC，说明MIME是如何去处理新的特定文本格式或图像格式的。 19. 简述SMTP协议的工作过程。

20. 邮箱访问协议POP3的作用是什么？ 21. 简述HTML语言的作用和特点。 22. 简述是HTTP协议的功能和特点。

23. 在HTTP协议中，持续连接和非持续连接有什么不同点？

24. 在DNS系统中，一个邮件服务器的别名也可由CNAME记录类型提供，为什么还要引

MX记录类型？MX记录类型除了提供邮件服务器的别名之外，还提供了哪些其他特性。 一个类型的WEB记录类型是否可用于支持HTTP吗？ 25. 比较一下P2P和C/S的异同点。 26. 简述P2P系统的特点。

27. 根据P2P系统拓扑结构的分散度和耦合度可以将P2P系统分为几类？ 28. 比较一下SIP和H.323各自的特点和适用性。 29. SNMP管理模型是什么？ 30. SMI的主要功能是什么？

31. SMI中如何保证对象命名的唯一性？ 32. 请简述MIB的作用和组成。

33. SNMP一共有哪几种PDU，各种PDU的含义是什么？

综合练习题

某高校校园网拓扑结构如下图所示中。在图1中，主机1（在网络1上）上运行IE浏览 器，主机4（在网络3上）为某高校web服务器，域名为www.university.edu.cn, IP地址为 202.197.12.6，MAC地址为E6；主机5（在FDDI上）为 该学校的DNS服务器，IP地址为 202.197.11.4，MAC地址为F4。DNS服务器上有www. university edu.cn的域名解析。

图1 某高校校园网拓扑结构

路由器R1和路由器R3分别用于将两个以太网连到FDDI主干网上。 R1的以太网接 口（a接口）的MAC地址是E3，IP地址是202.197.12.3； FDDI接口（c接口）的MAC 地址是F1，IP地址是202.197.10.3。R3的以太网接口（b接口）的MAC地址是E4，IP地 址是202.197.12.4，；FDDI接口（c接口）的MAC地址是F3，IP地址是202.197.11.3。R1 和R3的路由表如表1和表2所示（所有主机或路由器接口的子网掩码都是255.255.255.0）。

表1 路由器R1的路由表

目的地址/前缀长度

下一跳地址

接口

202.197.10.0/24

直接传送 a

202.197.11.0/24

直接传送 c

202.197.12.0/24

202.197.11.3 c

0.0.0.0/0

202.197.11.2 c

表2 路由器R3的路由表

目的地址/前缀长度

下一跳地址

接口

202.197.12.0/24

直接传送 b

202.197.11.0/24

直接传送 c

202.197.10.0/24

202.197.11.1 c

0.0.0.0/0

202.197.11.2 c

请分别回答下列问题。

（1）为了使得主机1能够以域名方式访问www.university.edu.cn服务器，主机1应该 配置哪些TCP/IP参数？每个参数值是多少？

（2）假设主机1使用的1234的UDP端口与DNS服务器通信，使用的5678的TCP端 口与web服务器通信，请分别填写出主机1发给DNS服务器和Web服务器的UDP报文和 TCP报文中的源端口和目的端口、IP报文中的源IP地址和目的IP地址以及在三个物理网络 中发送的MAC帧中的源MAC地址和目的MAC地址。

（3）主机1用户在IE浏览器中键入www.university.edu.cn地址后，然后获得学校的主 页。请详细叙述主机1是如何获取www.university.edu.cn主页的？即详细叙述主机1在获取 主页过程中主机1、路由器R1、路由器R3、DNS服务器、Web服务器是如何交换各种报文 的，不同层次协议之间是如何互相互作用的以及路由器是如何进行IP报文转发的。整个过 程涉及到的协议和报文格式包括DNS、HTTP、UDP、TCP、IP、ARP、以太网和FDDI（重 复的过程只需要描述一次即可）。

（1）答：

主机1应该配置IP地址、子网掩码、缺省网关以及DNS服务器地址，分别为202.197.12.1、 255.255.255.0、202.197.10.3和202.197.11.4

（2）答：分为两个部分

（a）主机1到DNS服务器——DNS解析：

UDP报文：目的端口53，源端口1234；

IP报文：目的IP地址202.197.11.4，源IP地址：202.197.10.1

MAC帧：

.. 以太网段（网络1）：目的地址是E3，源地址是E1 .. FDDI网段（网络2）：目的地址是F4，源地址是F1

（b）主机1到Web服务器——主页获取：

TCP报文：目的端口80，源端口5678

IP报文：目的IP地址202.197.12.6，源IP地址202.197.10.1

MAC帧：

.. 以太网段（网络1）：目的地址是E3，源地址是E1 .. FDDI网段（网络2）：目的地址是F3，源地址是F1 .. 以太网段（网络3）：目的地址是E6，源地址是E4

3：答（略）。

第九章 网络安全

1. 什么是病毒、蠕虫、木马和漏洞？ 2. 简述信息安全包含哪几种特性。

3. 网络安全攻击主要有哪几种？每一种攻击主要是破坏哪一种安全特性？ 4. 对称密钥加密算法的特点是什么？ 5. 公开密钥加密算法的特点是什么？

6. 已知RSA公开密钥密码体制的公开密钥e=7，n=33，明文M=5。试求其密文C。 通过 求解p、q和d可破译这种密码体制。若截获的密文C=13，试求经破译得到的明文M。

答：

本题可通过RSA算法，求解p、q、d进行破解。

由题干，e = 7 , n = 33。

n = p * q , 其中p、q均为素数，解得p = 3 , q = 11。

则求得Φ（n）为：

Φ（n）= (p - 1) * (q - 1) = 20

下面计算数d，由公式得：

e * d = 1 mod Φ（n）

结果得到d = 3 ，因为：

7 * 3＝21＝1 mod 20

现在我们得到了公钥 = <7 , 33> 和私钥=<3 , 33>

(1) 已知明文M = 5，由计算公式得： 密文C = Me mod n = 57 mod 33 = 14

(2) 已知密文C = 13，由计算公式得： 明文M = Cd mod n = 133 mod 33 = 19

7. 已知RSA公开密钥密码体制的公开密钥e=7，n=33。通过求解p、q和d可破译这种密 码体制。若截获的密文C=14，试求经破译得到的明文M。

答：

本题可通过RSA算法，求解p、q、d进行破解。

由于数据与题6相同，计算p、q、d同上，

可算出公钥 = <7 , 33> 和私钥=<3 , 33>

由题干，C = 14，由计算公式得：

明文M = Cd mod n = 143 mod 33 = 5

8. 简述基于公开密钥加密算法的保密通信过程。 9. 简述挑战－应答认证协议的工作过程。

10. 用于数字签名的散列函数必须满足哪几个条件？ 11. 简述对报文摘要进行签名的工作过程。

12. Alice要通过网络向Bob发送明文P，假设A的公钥和私钥分别为A公钥和A私钥， Bob的公钥和私钥分别为B公钥和B私钥。如果希望Alice发送的明文带上她的签名， 同时希望Alice 和Bob之间是保密通信，请问Alice在发送明文P前应对其如何处理？ 而Bob在接收到报文后又如何处理？

答：

a) Alice为了带上的签名，首先用私钥A私钥对报文P进行签名，即为EA私钥（P）； b) Alice和Bob之间要进行保密通信，Alice用Bob的公钥B公钥对签名报文EA私钥（P）进行加密

处理，即EB公钥（EA私钥（P））；

c) Bob接收到报文后，首先用私钥B私钥解密接收到报文，即EB私钥（EB公钥（EA私钥（P）））= EA 私钥（P）；

d) 最后Bob用Alice的公钥A公钥来验证Alice的签名， EA公钥（EA私钥（P））= P，并得到明文P。

13. 简述Diffie-Hellman密钥交换协议的工作过程。

14. 举例说明Diffie-Hellman密钥交换协议如何遭受中间人攻击？ 15. 简述基于KDC建立会话密钥的工作过程。

16. Kerberos有哪些基本组成部分？每部分的功能是什么？ 17. 试举例说明Kerberos协议的工作过程。

18. 为什么要对公钥进行认证？如何对公钥进行认证？ 19. 引入X.509标准的目的是什么？ 20. 什么是PKI？为什么要引入PKI？ 21. IPSec的目的是什么？

22. AH提供什么安全服务？在IP报文中如何插入AH？ 23. ESP提供什么安全服务？在IP报文中如何插入ESP？ 24. TLS的功能是什么？

25. TLS包含哪些协议？每种协议的作用是什么？ 26. 简述发送方PGP和接收方PGP的处理过程。 27. 防火墙和IDS的作用分别是什么？

28. 比较报文过滤、应用级网关和状态检测防火墙各自的原理和特点。 29. 简述IDS的基本组成以及没部分的作用。 30. 简述IDS的分类。 31. 什么是入侵防御系统

32. 什么是DoS和DDoS攻击。

33. DDoS攻击方式有哪两种？各有什么特点？

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