第11章广域网习题答案

第十一章习题 广域网

1、试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。

答：虚电路服务和数据报服务的区别可由下表归纳：

对比的方面 连接的建立 目的站地址 路由选择 当路由器出故障 虚电路 必须有 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 在虚电路连接建立时进行，所有分组均按同一路由 所有通过了出故障的路由器的虚电路均不能工作 总是按发送顺序到达目的站 由通信子网负责 数据报 不要 每个分组都有目的站的全地址 每个分组独立选择路由 出故障的路由器可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化 到达目的站时可能不按发送顺序 由主机负责 由主机负责 分组的顺序 端到端的差错处理 端到端的流量控制 由通信子网负责 从占用通信子网资源方面看：虚电路服务将占用结点交换机的存储空间，而数据报服务对每个 其完整的目标地址独立选径，如果传送大量短的分组，数据头部分远大于数据部分，则会浪费带宽。

从时间开销方面看：虚电路服务有创建连接的时间开销，对传送小量的短分组，显得很浪费；而数据报服务决定分组的去向过程很复杂，对每个分组都有分析时间的开销。

从拥塞避免方面看：虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来，一旦分组到达，所需的带宽和结点交换机的容量便已具有，因此有一些避免拥塞的优势。而数据报服务则很困难。

从健壮性方面看：通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素，但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿。因此虚电路服务更脆弱。

2、设有一分组交换网。若使用虚电路，则每一分组必须有3字节的分组首部， 而每个网络结点必须为虚电路保留8字节的存储空间来识别虚电路。但若使用数据报，则每个分组需有15字节的分组首部，而结点就不需要保留转发表的存储空间。设每段链路每传1MB需0.01元。购买结点存储器的代价为每字节0.01元，

而存储器的寿命为2年工作时间（每周工作40小时）。假定一条虚电路的每次平均时间为1000s，而在此时间内发送200分组，每个分组平均要经过4段链路。试问采用哪种方案（虚电路或数据报）更为经济？相差多少？

答：每个分组经过4段链路意味链路上包括5个分组交换机。 虚电路实现方案：需在1000秒内固定分配5×8=40bytes存储空间， 存储器使用的时间是2年，即2×52×40×3600=1.5×107sec 每字节每秒的费用=0.01/（1.5×107）=6.7×10-10元

总费用，即1000秒40字节的费用=1000×40×6.7×10-10=2.7×10-5元 数据报实现方案：比上述虚电路实现方案需多传(15-3)×4×200=9600bytes， 每字节每链路的费用=0.01/106=10-8元

总费用，即9600字节每链路的费用=9600×10-8=9.6×10-5元 9.6-2.7=6.9毫分

可见，本题中采用虚电路实现方案更为经济，在1000秒的时间内便宜6.9毫分。

3、假定分组交换网中所有结点的处理机和主机均正常工作，所有的软件也正常无误。试问一个分组是否可能被投送到错误的目的结点（不管这个概率有多小？） 如果一个网络中所有链路的数据链路层协议都能正确工作，试问从源结点到目的结点之间的端到端通信是否一定也是可靠的（见5-11）？

答：有可能。大的突发噪声可能破坏分组。使用k位的效验和，差错仍然有2-k的概率被漏检。如果分组的目的地址字段或虚电路的标识号被改变，分组会被投递到错误的目的地，并可能被接收为正确的分组。换句话说，偶然的突发噪声可能把送往一个目的地的完全合法的分组改变成送往另一个目的地的也是完全合法的分组。

即使所有的数据链路层协议都工作正常，端到端的通信不一定可靠。（见5-11）

4、广域网中的主机为什么采用层次结构方式进行编址？

答：层次结构方式进行编址就是把一个用二进制数表示的主机地址分为前后两部分。前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号，而后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的端口号，或主机的编号。采用两个层次

的编址方案可使转发分组时只根据分组和第一部分的地址（交换机号），即在进行分组转发时，只根据收到的分组的主机地址中的交换机号。只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时，交换机才检查第二部分地址（主机号），并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。采用这种方案可以减小转发表的长度，从而减少了查找转发表的时间。

5、一个数据报分组交换网允许各结点在必要时将收到的分组丢弃。设结点丢弃一个分组的概率为p。现有一个主机经过两个网络结点与另一个主机以数据报方式通信，因此两个主机之间要经过3段链路。当传送数据报时，只要任何一个结点丢弃分组，则源点主机最终将重传此分组。试问： （1）每一个分组在一次传输过程中平均经过几段链路？ （2）每一个分组平均要传送几次？

（3）目的主机每收到一个分组，连同该分组在传输时被丢弃的传输，平均需要经过几段链路？

答：（1）从源主机发送的每个分组可能走1段链路（主机-结点）、2段链路（主机-结点-结点）或3段链路（主机-结点-结点-主机）。 走1段链路的概率是p， 走2段链路的概率是p（1-p）， 走3段链路的概率是（1-p）2

则，一个分组平均通路长度的期望值是这3个概率的加权和，即等于 L=1×p＋2×p（1-p）＋3×（1-p）2= p2-3 p+3

注意，当p=0时，平均经过3段链路，当p=1时，平均经过1段链路，当0

（2）一次传送成功的概率=（1-p）2，令α=（1-p）2， 两次传送成功的概率=（1-α）α， 三次传送成功的概率=（1-α）2α， ……

因此每个分组平均传送次数T=α＋2α（1-α）＋3α（1-α）2＋

=［α/（1-α）］［（1-α）＋2（1-α）2＋3（1-α）3＋……］

因为 ∞ ∑ kqk = q/（1-q）2 k=1

所以 T=［α/（1-α）］×（1-α）/［1-（1-α）］2 =1/α=1/（1-p）2 （3）每个接收到的分组平均经过的链路数H H=L×T=（p2-3 p+3）/（1-p）2

5、一个分组交换网其内部采用虚电路服务，沿虚电路共有n个结点交换机，在交换机中每一个方向设有一个缓存，可存放一个分组。在交换机之间采用停止等待协议，并采用以下措施进行拥塞控制。结点交换机在收到分组后要发回确认，但条件是：①接收端已成功收到了该分组；②有空闲的缓存。设发送一个分组需T秒（数据或确认），传输的差错可忽略不计，主机和结点交换机之间的数据传输时延也可忽略不计。试问：交付给目的主机的速率最快为多少？

答：对时间以T秒为单位分槽。在时槽1，源结点交换机发送第1个分组。在时槽2的开始，第2个结点交换机收到了分组，但不能应答。在时槽3的开始，第3个结点交换机收到了分组，但也不能应答。这样，此后所有的路由器都不会应答。仅当目的主机从目的地结点交换机取得分组时，才会发送第1个应答。现在确认应答开始往回传播。在源结点交换机可以发送第2个分组之前，需两次穿行该子网，需要花费的时间等于2（n-1）T。所以，源结点交换机往目的主机投递分组的速度是每2（n-1）T秒1个分组。显然这种协议的效率是很低的。

6、有AB和BC两条链路。A经过B向C发送数据。若B收到A发来的数据时，可以先向C转发再向A发确认，也可以把这顺序反过来。也就是说，B要做的三件事的顺序是：按收数据-转发-发确认，或：接收数据-发确认-转发。现假定B在做完第二件事后处理机出现故障，存储器中所存信息全部丢失，但很快又恢复了工作。试证明：只有采用端到端发确认信息的方法（即从C向A发确认信息），才能保证在任何情况下数据都能从A经B正确无误地交付到C。

答：情形1：如B采用按收数据-转发-发确认顺序工作，在把A的数据转发给C后（随后C接收到该数据），处理机出现故障，存储器中所存信息全部丢失，

无法发确认给A；A在重发计时器到时后仍未收到确认，就会重发，这时B已恢复工作，再转发给C，则C收到两个重复的数据。

情形2：如B采用接收数据-发确认-转发顺序工作，在向A发送完确认后（随后A收到确认，认为该数据已成功交付），处理机出现故障，存储器中所存信息全部丢失，无法转发给C，而A认为该数据已成功交付，导致数据丢失。 因此就算所有的数据链路层协议都工作正常，端到端的通信不一定可靠。 如果采用端到端发确认信息的方法，情形1中C在收到数据后，会给A发送确认，A收到后不会重发数据。在情形2中，C未收到数据，没有给A发送确认，A在重发计时器到时后未收到确认，就重发数据，不会造成数据的丢失。所以只有采用端到端发确认信息的方法，才能保证在任何情况下数据都能从A经B正确无误地交付到C。

7、作为中间系统。转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

答：转发器：是物理层中间设备。主要作用是在物理层中实现透明的二进制比特复制，以补偿信号衰减。

网桥：是数据链路层的中间设备。主要作用是根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。

路由器：网络层的中间设备。作用是在互连网中完成路由选择的功能。 网关：网络层以上的中间系统。作用是在高层进行协议的转换以连接两个不兼容的系统。

8、试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。

答：IP协议：实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。

ARP协议：完成IP地址到MAC地址的映射。

RARP：使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。

ICMP：允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。从而提高IP数据报交付成功的机会。

9、（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

（2）一网络的子网掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少台主机？ （3）一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16bit的8bit，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）一个A类地址的子网掩码为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是C22F1481，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：（1）C类地址对应的子网掩码值。但也可以是A类或B类地址的掩码，即主机号由最后的8位决定。而路由器寻找网络由前24位决定。

（2） 6个主机。

（3） 子网掩码一样，但子网数目不同。

（4） 最多可有4094个（不考虑全0和全1的主机号）。 （5） 有效。但不推荐这样使用。 （6） 192.47.20.129。C类。

（7） 有。对于小网络这样做还可进一步简化路由表。

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：（1）B类。（2）A类。（3）B类。（4）C类。（5）A类。（6）C类。

11、一个3200bit长的TCP报文传到IP层，加上160bit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1200bit，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”当然指局域网看见的数据）？

答：第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit，即每个IP数据片的数据部分<1200-160(bit)，由于片偏移是以8字节即64bit为单位的，所以IP数据片的数据部分最大不超过1024bit，这样3200bit的报文要分4个数据片，所以第二个局域网向上传送的比特数等于（3200+4×160），共3840bit。

12、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）： 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。

13、某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为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小值和最大值。

答：4000/16=250，平均每个地点250台机器。如选255.255.255.0为掩码，则每个网络所连主机数=28-2=254>250，共有子网数=28-2=254>16，能满足实际需求。

可给每个地点分配如下子网号码

地点： 子网号（subnet-id） 子网网络号 主机IP的最小值和最大值 1： 00000001 129.250.1.0 129.250.1.1---129.250.1.254 2： 00000010 129.250.2.0 129.250.2.1---129.250.2.254 3： 00000011 129.250.3.0 129.250.3.1---129.250.3.254 4： 00000100 129.250.4.0 129.250.4.1---129.250.4.254 5： 00000101 129.250.5.0 129.250.5.1---129.250.5.254 6： 00000110 129.250.6.0 129.250.6.1---129.250.6.254 7： 00000111 129.250.7.0 129.250.7.1---129.250.7.254 8： 00001000 129.250.8.0 129.250.8.1---129.250.8.254 9： 00001001 129.250.9.0 129.250.9.1---129.250.9.254 10： 00001010 129.250.10.0 129.250.10.1---129.250.10.254 11： 00001011 129.250.11.0 129.250.11.1---129.250.11.254

12： 00001100 129.250.12.0 129.250.12.1---129.250.12.254 13： 00001101 129.250.13.0 129.250.13.1---129.250.13.254 14： 00001110 129.250.14.0 129.250.14.1---129.250.14.254 15： 00001111 129.250.15.0 129.250.15.1---129.250.15.254 16： 00010000 129.250.16.0 129.250.16.1---129.250.16.254

14、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

总长度(字节) 数据长度(字节)

MF 片偏移

0

原始数据报 4000 3980 0 数据报片1 1500 1480 数据报片2 1500 1480 数据报片3 1040 1020

1 0 1 185 0 370

15、试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码（采用连续掩码） （1）2，（2）6，（3）20，（4）62，（5）122，（6）250

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：

（1）255.192.0.0，（2）255.224.0.0，（4）255.252.0.0，（5）255.254.0.0，（6）255.255.0.0

16、以下有四个子网掩码，哪些是不推荐使用的？

（1）176.0.0.0，（2）96.0.0.0，（3）127.192.0.0，（4）255.128.0.0

答：只有（4）是连续的1和连续的0的掩码，是推荐使用的。

17、有如下的四个/24地址块，试进行最大可能的聚合。

212.56.132.0/24，212.56.133.0/24。212.56.134.0/24，212.56.135.0/24

答：212=（11010100）2，56=（00111000）2

132=（10000100）2， 133=（10000101）2 134=（10000110）2， 135=（10000111）2

所以共同的前缀有22位，即11010100 00111000 100001，聚合的CIDR

地址块是：212.56.132.0/22

18、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。 答：208.128/11的前缀为：11010000 100

208.130.28/22的前缀为：11010000 10000010 000101，它的前11位与208.128/11的前缀是一致的，所以208.128/11地址块包含了208.130.28/22这一地址块。

19、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

试求出路由器B更新后的路由表。

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

20、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。

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，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

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

20、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。

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，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

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vwl3.html