计算机网络课后答案

第一章

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，发送完最后一bit；当t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。对分组交换，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，所以总的延迟= x/C+(k-1)p/C+kd所以当分组交换的时延小于电路交换x/C+(k-1)p/C+kd＜s+x/C+kd 时，(k-1)p/C＜s

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令其对p 的导数等于0，求极值p=

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2.3×108 。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100kbit/s，传播距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。（2） 数据长度为103bit，数据发送速率为1Gbit/s，传输距离和信号在媒体上的传播速率同上。

答：（1）：发送延迟=107/（100×1000）=100s 传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms （2）：发送延迟=103/（109）=10-6s=1us传播延迟=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms

1-19、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18 字节。试求数据的传输效率。若应用层数据长度为1000 字节，数据的传输效率是多少？

答：数据长度为100 字节时

传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3%

数据长度为1000 字节时，

传输效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5%

第二章

2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为2000 码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16 个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）？

答：2000 log216=80000 b/s

2-09 用香农公式计算一下：假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%。问信噪比S/N 应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N 再增大到10 倍，问最大信息传输速率能否再增加20%？

答：奈氏准则：每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒2 个码元。香农公式则表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。根据香农公式，计算信道的极限信息传输速率C 为：C=log2(1+S/N）b/s;根据公式，可以计算出，信噪比S/N应增大到100 倍。如果在此基础上将信噪比S/N 再增大10 倍，最大信息速率只能再增加18.5%左右。

2-16 共有4 个站进行码分多址CDMA 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：（-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1 还是0？

答：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

2-17 试比较xDSL，HFC 以及FTTx 接入技术的优缺点。

答：xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。成本低，易实现，但带宽和质量差异性大。 HFC 网的最大的优点具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。要将现有的450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为750 MHz 双向传输的HFC 网需要相当的资金和时间。

FTTx（光纤到 ）这里字母x 可代表不同意思。可提供最好的带宽和质量、但现阶段线路和工程成本太大。

第三章

3-06、PPP 协议的主要特点是什么？为什么PPP 不使用帧的编号？PPP 适用于什么情况？为什么PPP 协议不能使数据链路层实现可靠传输？

答： 主要特点：

1、点对点协议，既支持异步链路，也支持同步链路。

2、PPP 是面向字节的。

PPP 不采用序号和确认机制是出于以下的考虑：

1、若使用能够实现可靠传输的数据链路层协议（如HDLC），开销就要增大。在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的PPP 协议较为合理。

2、在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是IP 数据报。假定我们采用了能实现可靠传输但十分复杂的数据链路层协议，然而当数据帧在路由器中从数据链路层上升到网络层后，仍有可能因网络授拥塞而被丢弃。因此，数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传输也是可靠的。

3、PPP 协议在帧格式中有帧检验序列FCS 安段。对每一个收到的帧，PPP 都要使用硬件进行CRC 检验。若发现有差错，则丢弃该帧（一定不能把有差错的帧交付给上一层）。端到端的差错检测最后由高层协议负责。因此，PPP 协议可保证无差错接受。

PPP 协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。

PPP 协议不能使数据链路层实现可靠传输的原因：

PPP 有FCS 来确保数据帧的正确性，如果错误则上报错误信息来确保传输的可靠性。当然它和其他L2 协议一样，没有TCP 的ACK 机制，这也是传输层以下协议所具有的特性，以便于提高网络的性能。 3-07 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。

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。

3-20 假定1km 长的CSMA/CD 网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。

答：对于1km 电缆，单程传播时间为1÷200000=5×10-6s，即5us，来回路程传播时间为10us。

为了能够按照CSMA/CD 工作，最短帧的发射时间不能小于10us。以1Gb/s 速率工作，10us可以发送的比特数等于：

10 10 6

1 10=10000

因此，最短帧是10000 位或1250 字节长。

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据时检测到碰撞，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。

3-28 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 个站点连接到一个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。

答：（1）10 个站共享10Mbit/s；

（2）10 个站共享100Mbit/s；

（3）每一个站独占10Mbit/s。

3-32 本题答案参考课本。

第四章

4-09（1）子网掩码为255.255.255.0 代表什么意思？

（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 类网络的子网号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少？

（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。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 类和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：11111111 11111111 11111111 11111000，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（11111111.11111111.11110000.00000000）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： 11111111 11111111 00000000 11111111.可见，是一个有效的子网掩码，但是不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将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。

(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

答案：(1) 128.36.199.3 B 类网

(2) 21.12.240.17 A 类网

(3) 183.194.76.253 B 类网

(4) 192.12.69.248 C 类网

(5) 89.3.0.1 A 类网

(6) 200.3.6.2 C 类网

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）。

1000101 00000000 00000000-00011100

00000000 00000001 00000000-00000000

00000100 00010001 xxxxxxxx xxxxxxxx

00001010 00001100 00001110 00000101

00001100 00000110 00000111 00001001 作二进制检验和（XOR） 01110100 01001110 取反码

10001011 10110001

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路由器连接起来。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数据报的长度为：3200+160=3360bit

第二个局域网分片应分为 3200/1200 =3片

3片的首部共为3*160=480bit

则总共要传送的数据共3200+480=3680bit。

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由器，若直接交付则最后一列表示应当从哪一个接口转发出去）：

目的网络子网掩码下一跳

128.96.39.0 255.255.255.128 接口0

128.96.39.128 255.255.255.128 接口1

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，其目的站IP 地址分别为：

（1）128.96.39.10

（2）128.96.40.12

（3）128.96.40.151

（4）192.4.153.17

（5）192.4.153.90

试分别计算其下一跳。

解：（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。

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，长度为4000字节的数据报中数据为4000-20=3980字节。

MTU = 1500 = 首部长度+数据长度 = 20+1480

将原始数据报中的数据3980字节 = 1480 + 1480 + 1020 （共三段）

4-28答案：图形见课后答案

4-30 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，其中LAN1～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机数。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.

LAN1: 192.77.33.0/26

LAN3: 192.77.33.64/27;

LAN6: 192.77.33.192/27;

LAN7: 192.77.33.160/27;

LAN8; 192.77.33.128/27

LAN2: 192.77.33.96/28;

LAN4: 192.77.33.11228

LAN5: 192.77.33.224/27 ( 考虑到以太网可能还要连接及个主机, 故留有余地)WAN1:192.77.33.232/30; WAN2: 192.77.33.236/30; 192.77.33.240/30

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”）

N1 7 A

N2 2 C

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”和“距离” ）：

N2 4

N3 8

N6 4

N8 3

N9 5

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”）

N1 4 B

N2 2 C

N3 1 F

N4 5 G

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” ）：

N1 2

N2 1

N3 3

试求出路由器A 更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。 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

第五章

5—13 一个UDP 用户数据的数据字段为8192季节。在数据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。

答：6 个数据字段的长度：前5 个是1480 字节，最后一个是800 字节。片偏移字段的值分别是：0,185,370,555,740,925.

5—14 一UDP 用户数据报的首部十六进制表示是：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 的这个服务器程序是什么？

解：源端口1586，目的端口69，UDP 用户数据报总长度28 字节，数据部分长度20字节。此UDP 用户数据报是从客户发给服务器（因为目的端口号<1023，是熟知端口）、服务器程序是TFFTP。

5—22 主机A向主机B发送一个很长的文件，其长度为L字节。假定TCP 使用的MSS有1460字节。

（1） 在TCP 的序号不重复使用的条件下，L的最大值是多少？

（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销共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。

解：（1）L_max 的最大值是2^32=4GB,G=2^30.

(2) 满载分片数Q={L_max/MSS}取整=2941758 发送的总报文数

N=Q*(MSS+66)+{（L_max-Q*MSS）+66}=4489122708+682=4489123390总字节数是N=4489123390 字节， 发送4489123390 字节需时间为： N*8/（10*10^6）=3591.3 秒，即59.85 分，约1 小时。

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

解得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

C=109b/s

L/C=0.0005246s

Td=10×10-3s

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%

第六章

6-09 假定一个超链从一个万维网文档链接到另一个万维网文档时，由于万维网文档上出现了差错而使得超链只想一个无效的计算机名字。这是浏览器将向用户报告什么？

答：404 Not Found。

6-10 假定要从已知的URL 获得一个万维网文档。若该万维网服务器的Ip 地址开始时并不知道。试问：除HTTP 外，还需要什么应用层协议和传输层协议？

答：应用层协议需要的是DNS。运输层协议需要的是UDP（DNS）使用和TCP（HTTP 使用）。

6-15、假定你在浏览器上点击一个URL,但是这个URL 的IP 地址以前并没有缓存在本地主机上。因此需要用DNS 自动查找和解析。假定要解析到所有要找到的URLd IP 地址公斤过n个DNS 服务器，所经过的时间分别为RTT1,RTT2, ,RTTn。假定从要找的网页上只需读取一个很小的图片(即忽略这个小图片的传输时间)。从本地主机到这个网页的往返时间是RTTw。试问从点击这个URL 开始，一直到本地主机的屏幕上出现所读取的小图片，一共要经过多少时间？

解：解析IP 地址需要时间是： RTT1+RTT2 + +RTTn。

建立TCP 连接和请求万维网文档需要2RTTw。

6-16、在上题中假定同一台服务器的HTML 文件中有链接了三个份非常小的对象。若忽略这些对象的发送时间，试计算客户点击读取这些对象所需的时间。

(1) 没有并行TCP 连接的非持续HTTP；

(2) 使用并行TCP 连接的非持续HTTP；

(3) 流水线方式的持续HTTP。

解：（1）所需时间=RTT1+RTT2+ +RTTn+8RTTw。

（2）所需时间=RTT1+RTT2+ +RTTn+4RTTw。

（3）所需时间=RTT1+RTT2+ +RTTn+3RTTw。

6-26 一个二进制文件共3072 字节长，若使用base64 编码，并且每发送完80 字节就插入一个回车符CR 和一个换行符LF，问一共发送了多少个字节？

答案：转换后共需要传送的字节数=3072*8/4096,由题知每80 个字节就插入两个字节，所以一共还需要插入的字节数为4096/80*2=102 再加上最后一组发送完应歘如的CR 和LF，最后一共需要传输的字节数为4096+102+2=4100（ 字节）。

6-27 试将数据11001100 10000001 00111000 进行base64 编码，并得出最后传送的ASCII数据。

答案：01111010 01001001 01000101 00110100。

6-28 试将数据01001100 10011101 00111001 进行quoted-printable 编码，并得出最后传送的ASCII 数据。这样的数据用quoted-printable 编码后，其编码开销有多大？

答案：01001100 00111101 00111001 01000100 00111001。 编码开销= （5-3）/3 = 66.7% 。

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