燕山大学里仁学院网络工程课后题及答案

1-01 计算机网络向用户提供哪些服务？ 答：主要有：（1）上网用户之间互相交换信息；（2）资源共享；（3）休闲娱乐。 1-02 试简述分组交换的要点。

答：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。

在分组交换网络中，数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。以短的分组形式传送。分组交换在线路上采用动态复用技术。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。在路径上的每个结点，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的报文。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。 分组交换网的主要优点是：

① 高效。在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占有。 ② 灵活。每个结点均有智能，为每一个分组独立地选择转发的路由。

③ 迅速。以分组作为传送单位，通信之前可以不先建立连接就能发送分组；网络使用高速链路。

④ 可靠。完善的网络协议；分布式多路由的通信子网

1-03 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用率低，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，经常使用的固定用户之间的通信。

（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，可实现不同速率、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和外存，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用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组。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的报文。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。

1-08 计算机网络有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？ 答：从不同的角度看，计算机网络可划分为不同的类别。 从网络的交换功能进行分类： （1）电路交换：在通信前要建立连接（请求分配资源），传输数据（在此过程一直占用资源），通信结束后释放资源。

（2）报文交换：整个报文整体传送到相邻结点，全部存储下来再查找转发表，转发到下一个结点；此方式时延长，目前已不多使用。 （3）分组交换：单个分组（整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来再查找转发表，转发到下一个结点。

（4）混合交换：混合使用以上多种交换方式的网络。

从网络的作用范围进行分类：

（1）广域网WAN：作用范围通常有几十到几千公里； （2）局域网LAN：地理范围较小（1km左右），速率较高；

（3）城域网MAN：作用范围一般为一个城市、几个街区，5-50km左右；

（4）个人区域网PAN：又称为无线个人区域网WPAN，将个人的电子设备用无线技术连接起来，范围10m 左右。

从网络的使用者角度进行分类： （1）公用网：由国家或组织出资组建的供公众使用的网络（一般仅供特定的交费用户使用）； （2）和专用网：由组织或部门建立的供本单位特殊业务而用的网络。 其它：

接入网：将家庭用户接入到Internet而提供服务的网络。

1-12 因特网的两大组成部分（边缘部分和核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？

答：边缘部分是由连接在因特网上的主机（如PC、大型计算机或某个ISP）组成，它们由用户直接使

用，用来通信和资源共享； 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，它们是为边缘部分提供连通性和交换服务的。

边缘部分的工作方式有：客户服务器方式和对等连接方式等；

核心部分采用电路交换、报文交换或分组交换的方式进行工作，核心部件为路由器。

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??108 m / 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107 bit ，数据发送速率为100kbps 。（2）数据长度为108 bit ，数据发送速率为1Gbps 。从以上计算结果得出什么结论？

答：

(1)发送时延＝107 bit /100kbps?? 100s 传播时延＝1000km / 2??108 m / s?? 5??10??3 s (2)发送时延＝108 bit /1Gbps =10??6 s 传播时延＝1000km / 2??108 m / s?? 5??10??3 s 从以上计算结果得出：发送时延决定总时延。

1-18 假设信号在媒体上的传播速率为 2.3?108 m / s ，媒体长度 l 分别为：（1）10cm（NIC）；（2）100m(LAN)；（3）100km（MAN）；（4）5000km（WAN）。试计算：当数据速率为1Mbps和10Gbps时在以上

媒体中正在传播的比特数。 答：

在媒体中正在传播的比特数=传播时延×数据速率=媒体长度/信号在媒体上的传播速率×数据速率。

1-21 协议与服务有何区别？有何关系？ 答：协议是水平的，服务是垂直的。 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间的通信的规则。服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

协议与服务的关系：在协议的控制下，上层对下层进行调用，下层对上层进行服务，上下层间用交换原语交换信息。同层两个实体间有时有连接。 1-22 网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

答：在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。 这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。一个网络协议主要由以下

三个要素组成：

（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；

（2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答； （3）同步，即事件实现顺序的详细说明。

对于非常复杂的计算机网络协议，其结构最好采用层次式的。 1-23 为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到？

答：网络协议是为特定目的而设计的一些应用程序或规则，由于实践使用环境的复杂性，在设计协议时必须把所有不利的条件事先都尽可能多地估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。看一个计算机网络协议是否正确，不能光看在正常情况下是否正确，而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。即便如此，由于协议的特殊性和测试的不可穷尽性，在实际应用中还是会遇到各种各样的问题。 2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？ 答：（1）物理层要解决的主要问题：①物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不

同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本层的协议与服务。②给其服务用户（数

据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。为此，

物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。③在两个相邻系统之间唯一地标识数据电

路。

（2）物理层的主要特点：①由于在 OSI 之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用。加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI 的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。 2-03 试给出数据通信系统模型，并说明其主要组成构件的作用。 答：数据通信系统可划分为三大部分： 1、源系统：

（1）源点：产生要传输数据的信源设备；

（2）发送器：将源点产生的数据编码成传输系统中可以传输的信号。 2、传输系统：是源点和目标的系统之间的一条线路或一个网络。 3、目的系统： （1）接收器：接收来自传输系统传送过来的信号，并将其置换成止的设备能够处理的信息； （2）终点：目的站点或信宿。

2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。 答：数据(data)：传送消息的实体。

信号(signal)：数据的电气的或电磁的表现。

模拟数据(analogous data)：消息的参数的取值是连续的数据。 模拟信号(analogous signal)：消息的参数的取值是连续的信号。 基带信号（baseband signal)：来自信源的信号。通常指数字信号，含有低频成份或直流成份。 带通信号（Bandpass signal)：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道） 数字数据(digital data)：代表消息的参数的取值是离散的数据。 数字信号(digital signal)：代表消息的参数的取值是离散的信号。

码元(code)：在使用时间域（简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

单工通信（Simplex Communication）：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半双工通信（Half-duplex Communication）：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。

全双工通信（Full-duplex Communication）：通信的双方可以同时发送和接收信息。 串行传输（Serial transmission）：使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。

并行传输(Parallel transmission)：在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

2-07 设某信道受奈氏准则的限制的最高速率为20000码元/秒，如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同的等级来传输，可获得多高的数据率（bps）？ 答： 数据传输速率?? B log 2 L?? 20000 log 2 16?? 80kbps 。

2-10 常用的传输媒体有哪几种？各有何特点？

答：常用的传输媒体有双绞线、同轴电缆、光纤和电磁波。 1、双绞线 特点：

（1）抗电磁干扰

（2）模拟传输和数字传输都可以使用双绞线 2、同轴电缆

特点：同轴电缆具有很好的抗干扰特性 3、光纤 特点：

（1）传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济；

（2）抗雷电和电磁干扰性能好；

（3）无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据； （4）体积小，重量轻。 4、电磁波 优点：

（1）微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大； （2）微波传输质量较高；

（3）微波接力通信的可靠性较高；

（4）微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较，建设投资少，见效快。当然，微波接力

通信也存在如下的一些缺点：

（1）相邻站之间必须直视，不能有障碍物。 （2）微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；

（3）与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差； （4）对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。 2-13 为什么要使用信道利用技术？常用的信道利用技术有哪些？

答：当单个信源的数据传输速率较低而所使用的信道的带宽较大时，为了充分利用信道，可以通过共

享信道的方式，让多个信源复用一个信道。

常用的信道利用技术有：频分复用，时分复用和统计时分复用，波分复用，码分复用等。

2-16 有4 个站进行码分复用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？发送的代码是什么？

答：只须计算4 个常规的内积：

（－1 ＋1 －3 ＋1 －1 －3 ＋1 ＋1） · （－1 －1 －1 ＋1 ＋1 －1 ＋1 ＋1）/8=1 （－1 ＋1 －3 ＋1 －1 －3 ＋1 ＋1） · （－1 －1 ＋1 －1 ＋1 ＋1 ＋1 －1）/8=－1 （－1 ＋1 －3 ＋1 －1 －3 ＋1 ＋1） · （－1 ＋1 －1 ＋1 ＋1 ＋1 －1 －1）/8=0 （－1 ＋1 －3 ＋1 －1 －3 ＋1 ＋1） · （－1 ＋1 －1 －1 －1 －1 ＋1 －1）/8=1 结果是A 和D 发送比特1，B 发送比特0，而C 未发送数据。

2-17 试比较xDSL,HFC以及FTTx接入技术的优缺点。 答：xDSL(Digital Subscriber Line，数字用户线路；）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而不需要重新布线。成本低，易实现，但带宽和质量差异性大且不能保证固定速率。

HFC（Hybrid Fiber Coax，光纤同轴混合）网的最大的优点具有很宽的频带，主干使用光纤，连接到已经有相当大的覆盖面的有线电视网，采用节点体系结构，具有较CATV更高的频谱，且可双向传输；使用电缆MODEM，传输效率高。缺点是，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；且上行信道可能出现冲突，当很多用户都使用上行信道时，每个用户所能分配到的带宽就显著减少。 FTTx（Fiber To The ?，光纤到??）这里字母 x 可代表不同意思（如Curb—路边，Office—办公室，Neighbor—邻区，Door—门户，Floor—楼层，Zone—小区等）。可提供最好的带宽和质量；缺点是现阶段线路和工程成本太大以及多数用户不需要很大的带宽。

3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在? 答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。

“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的

数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。 3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点. 答：：数据链路层中的链路控制功能包括：链路管理、帧定界、流量控制、差错控制、将数据和控制信息区分开、透明传输、寻址等功能。

数据链路层做成可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。

3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?

答：网络适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件；网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）。 3-04 数据链路层的三个基本问题(封装成帧、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？ 答：封装成帧是分组交换的必然要求；透明传输是避免二进制比特流中出现与帧定界符号相同的模式，

使节点错误识别帧；差错检测是为了避免接收到错误信息和防止信道中出现的无效数据帧浪费后续路由上

的传输和处理资源。

3-05 如果在数据链路层不进行封装成帧，会发生什么问题？ 答：在数据传输过程中的传输网中的结点及接收方将无法区分分组，也将不能确定分组的控制域和数

据域，也不能实现差错控制。

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：

1、PPP是面向字节的点对点通信协议，适用于线路质量不太差的情况，其主要特点：

（1）协议简单，不使用序号和确认机制，也不需要流量控制；具有检错能力，但无纠错功能；只支持点到点的链路通信和和全双工链路

（2）PPP规定特殊的字符为帧界定符，且在同步传输链路时，采用比特填充法，当用在异步传输时，

使用字符填充法来保证数据传输的透明性；

（3）PPP可同时支持链路所连接的LAN或ROUTER上运行的多种网络层协议；

（4）可在多种点到点的链路上运行（串行、并行、高速、低速、电的、光的、交换的或非交换的），并可自动检测链路的工作状态，同时对不同的链路设置最大传输单元MTU（帧的有效载荷）的标准默认值；

（5）提供了网络地址协议和数据压缩功能。

2、在TCP/IP协议簇中，可靠的传输由TCP协议负责，而PPP只进行检错，它是一个不可靠的传输协议，因此不需要帧的编号。 3、PPP适用于质量不太差的点对点全双工通信链路，且上层协议要保证数据传输的可靠性，如用户通过ISP联接Internet。 4、（1）PPP只提供了检错功能，当发现帧出现错误时，只是将其丢弃；

（2）PPP帧没有使用序号，接收端不能通过序号确认帧的顺序和是否完全到达。

3-07 要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是 P( x)?? x 4?? 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？采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了

可靠的传输？

答：作二进制除法，11010110110000÷10011得余数1110，添加的检验序列是1110。如果数据在传输过程中最后一个1变成了0，即收到11010110101110，收方将作二进制除法运算：11010110101110÷10011，得余数为：1000，不为0，故判断数据出错。 如果数据在传输过程中最后两位都变成了0，即收到11010110001110，收方将作二进制除法运算： 11010110001110÷10011，得余数为：100，不为0，故判断数据出错。出现以上这两种情况后，收方将丢掉此数据，所以仅仅采用了CRC检验，由于PPP缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。

3-08 要发送的数据为101110。采用CRCD 生成多项式是 P( x)? x3? 1，试求应添加在数据后面的余数。

答：作二进制除法，101110 000÷1001，得添加在数据后面的余数为011。

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）？

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：（1）0110111111111100经过零比特填充（每5个连续的1后添加1个0）后变成： 0110111111111100→011011111011111000

（2）删除0001110111110111110110中由发送端加入的零比特后变成： 0001110111110111110110→00011101111111111110

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是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？ 答：常用的LAN的拓扑结构有：星形网，总线网，环形网，树形网。

当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明，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芯片的使用可以将星形结构的集线器做的非常可靠，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。 3-15 什么叫做传统以太网？以太网有哪两个主要标准？

答：DIX Ethernet V2标准的局域网（由Digital Equipment Corporation, Intel Corporation and Xerox Corporation在1978年发布）。

DIX Ethernet V2标准与IEEE的802.3标准。

3-16 数据率为10Mbps的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？

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。标准以太网的数据速率是10MBps，因此：波特率是数据率的两倍，即20M波特。 3-22 假定在使用CSMA/CD协议的10Mbps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。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？如果是100Mbps的以太网呢？

答：对10Mbps的以太网，其争用期为51.2??s ，要退后100个争用期，等待时间是 51.2?s??100??

5.12ms 。

对100Mbps的以太网，其争用期定为5.12??s ，要退后100个争用期，等待时间是 5.12?s??100?? 512?s 。

3-28 有10个站连接到以太网上。试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。（1）10个站都连接到一个10Mbps以太网集线器；（2）10个站都连接到一个100Mbps以太网集线器；（3）10个站都连接到一个10Mbps以太网交换机。

答：（1）10个站都连接到一个10Mbps以太网集线器，每站点共享10Mbps的带宽； （2）10个站都连接到一个100Mbps以太网集线器，每站点共享100Mbps的带宽； （3）10个站都连接到一个10Mbps以太网交换机，每站点独占10Mbps的带宽。 3-30 以太网交换机有何特点？用它怎样组成虚拟局域网？

答：特点：以太网交换机实质就是一个多端口的网桥，它工作在数据链路层上。每一个端口都直接与一个主机或一个集线器相连，并且是全双工工作。它能同时连通多对端口，使每一对通信能进行无碰撞地传输数据。在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽。 以太网交换机支持存储转发方式，而有些交换机还支持直通方式。但要应当注意的是：用以太网交换机互连的网络只是隔离了网段（减少了冲突域），但同一台交换机的各个网段仍属于同一个广播域。因此，在需要时，应采用具VLAN能力的交换机划分虚拟网，以减少广播域（802.1q协议）。

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：网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先存放在其缓存中，若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找网桥中生成的站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。否则，就丢弃该帧。

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。但网桥转发前需先缓存并查找站表，连接不同MAC子层的网段时需耗时修改某些字段内容；增加了时延；无流量控制，以致产生丢帧；当网桥连接的用户过多时易产生较大广播风暴。

网桥与转发器相比，主要有以下异同点：（1）网桥和转发器都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。转发器的数目受限，而网桥从理论上讲，扩展的局域网范围是无限制的；（2）都能实现网段的互连，但网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；转发器只通过按比特转发信号实现各网段物理层的互连，网桥在 MAC 层转发数据帧实现数据链路层的互连，而且网桥能互连不同物理层甚至不同 MAC 子层的网段；（3）互连的各网段都在同一广播域，但网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；网桥将网段隔离为不同的冲突域，而转发器则无隔离信号作用。（4）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。

网桥与以太网交换机相比，主要有以下异同点：（1）以太网交换机实质上是一个多端口的网桥，以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有24个端口；它们都工作在数据链路层；（2）网桥的端口一般连接到局域网，而以太网交换机的每个接口都直接与主机相连， 3）交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。（4）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用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。

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。

4-03 作为中间系统，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？ 答：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，路由器是网络层的中继系统，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。路由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。网关又称为协议转换器，可用于连接使用不同协议的两个网络。 4-04 试简单说明下列协议的作用： IP、ARP、RARP和ICMP。 答：IP、ARP、ARRP、ICMP都是TCP/IP的网络层协议。 IP是网络层地址，是Internet Protocol网际协议的简称。

ARP是地址解析协议，即将网络地址转换成数据链路层地址。是Address Resolution Protocol的简称。

RARP是逆向地址解析协议，即将数据链路层地址转换成网络层地址。是Reverse Address Resolution Protocol的简称。

ICMP是网际控制报文协议，来检测网络层的通路信息和错误报告。是Internet Control Message

Protocol的简称。

4-05 IP分为几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？

答：为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位二进制数表示，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个网段，每个网络大约允许有1670万台主机，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位二进制数表示，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16384个网段，每个网络允许有65533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，网络中主机标识占1组8位二进制数，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，适用于结点比较少的网络（如校园网）。 4-06 试说明IP地址的规定，计算出表4-2中的各项数据。

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是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：（1）C类地址对应的子网掩码默认值。但也可以是A类或B类地址的掩码，即主机号由最后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）最多可有4094个。 （5）有效，但使用不方便。 （6）194.47.20.129，C类。

（7）有。对于小网络这样做还可进一步简化路由表。

4-10 试辩认以下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：A类：（2）和（5）。 B类：（1）和（3）。 C类：（4）和（6）。

4-13 设IP数据报使用固定首部，其各字段的具体数值如下图所示（除IP地址外均用十进制表示）。

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）。

4-17 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。但第二个局域同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”当然指的是局域同看见的数据）？ 答：进入本机IP层时报文长度为3200+160=3360bit；

经过两个局域网的网络层，又加上两个头部信息，此时长度共有3360+160+160=3680bit；在第二个局

域网，报文要进行分片，已知最长数据帧的数据部分只有1200bit，所以共分成4片，故第二个局域网向上 传送3840bit。

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数据报发送过程中总共使用了几 次ARP？

答：源主机A发送时使用1次，每经过1个路由器使用一次，共用6次。 4-20 设某路由器建立了如下表所示的路由表（p176）

此路由器可以直接从接口0和接口1转发分组，也可通过相邻的路由器R2、R3和R4进行转发。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。

答：（1）接口0 （2）R2 （3）R4 （4）R3 （5）R4

4-21 某单位分配到一个B类IP地址，其netid为129.250.0.0。该单位有4000多台机器，分布在16个不

同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一个地点分配一个子网号码，并算出每个地点主机

号码的最小值和最大值。

答：每个地点主机号码的最小值为1，最大值为254。 4-22 一个数据报长度为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：3片；

第一片：数据字段长度1480、片偏移是0，MF是1； 第二片：数据字段长度1480、片偏移是185，MF是1； 第三片：数据字段长度1020、片偏移是370和MF是0；

4-24 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） 30,(4）62，（5）122，（6）250

答： 1）255.128.0.0； 2）255.224.0.0； 3）255.248.0.0； 4）255.252.0.0； 5）255.254.0.0； 6）255.255.0.0

4-26 有如下4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：上述4个地址块中，第3个十进制数表示为二进制数分别为：

132=(10000100)2，133=(10000101)2，134=(10000110)2，135=(10000111)2，故以上4个地址块中，从前

向后地址相同的位数有8+8+6=22位，即最大可能的聚合用CIDR表示为：212.56.132.0/22。 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个地址？如果有，请指出，并说明理由。

答：208.128/11包含的地址范围为：208.128.0.0～208.159.255.255；

208.130.28/22包含的地址范围为：208.130.28.0～208.130.31.255，故地址块208.128/11包含了208.130.28/22。

4-28 已知路由器R1的路由表如下表所示：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。

4-31 以下地址中的哪一个和86.32/12匹配？请说明理由。 （1）86.33.224.123；（2）86.79.65.216；（3）86.58.119.74；（4）86.68.206.154

答：86.32/12表示的地址范围为：86.32.0.0～86.47.255.255，故：上述地址中只有（1）是匹配的。

4-32 以下地址中的哪一个和2.52.90.140匹配？请说明理由。 （1）0/4；（2）32/4；（3）4/6；（4）80/4 答：（1）的地址范围为：0.0.0.0～15.255.255.255；（2）的地址范围为：32.0.0.0～47.255.255.255； （3）的地址范围为：4.0.0.0～7.255.255.255；（4）的地址范围为：80.0.0.0～95.255.255.255，所以只

有（1）和2.52.90.140匹配。

4-33 下面的前缀中的哪一个和地址152.7.77.159及152.31.47.252都匹配？请说明理由。 （1）152.40/13；（2）153.40/9；（3）152.64/12；（4）152.0/11

答： 1）的地址范围为：152.40.0.0～152.47.255.255； 2）的地址范围为：153.0.0.0～153.127.255.255；

（3）的地址范围为：152.64.0.0～152.79.255.255；（4）的地址范围为：152.0.0.0～152.31.255.255，所以（4）和两个地址都匹配。 4-34 与下地址掩码相对应的网络前缀各有多少位？ （1）192.0.0.0；（2）240.0.0.0；（3）255.224.0.0；（4）255.255.255.252 答：（1）192表示为二进制数为(11000000)2，对应的网络前缀为/2；同理，（2）为/11，（3）为/11，（4）为30

4-35 已知块中的一个地址是140.120.84.24/20。试求这个地址块中的最小地址、最大地址、地址掩码、地址数及相当于多少个C类地址？

答：最小地址：140.120.80.0/20；最大地址：140.120.95.255/20；地址掩码：255.255.240.0；块中地址数： 212?? 4096 ；相当于C类地址数： 212?? 28?? 16 个。

4-37 某单位分配到一个地址块136.23.12.64/26。现在需要进一步分为4个一样大的子网。试问： （1）每个子网的网络前缀有多长？ （2）每个子网中有多少个地址？ （3）每个子网的地址块是什么？

（4）每个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么？ 答：1）该单位分配到一个地址块中共有 232?26?? 26 个主机，平均分为4个子网，每个子网有 26?

22?? 24

个主机，故网络前缀为/28。 （2）每个子网中有16个地址。 其它如下表：

4-42

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的区别？为什么运输层是必不可少的？

答：（1）在TCP/IP协议栈中，运输层是面向用户功能的最低层，同时又是面向通信功能的最高层，是二者的界面和桥梁，它负责端到端的通信；在OSI/RM七层模型中既是负责数据通信的最高层，又是面向

网络通信的低三层和面向信息处理的最高三层之间的中间层，起承上启下的作用。 （2）运输层必须提供端到端的可靠的传输服务及流量控制、差错控制和拥塞控制服务，同时提供服务点寻址等其它运输层的服务；而网络层主要提供路由功能，只负责将分组送到目标主机，但它只是提供尽力传输服务，不能保证数据通信的正确性，同时也不进行拥塞控制。

（3）端—端之间的通信实际上是进程之间的通信，网络层不负责将分组送到目标主机，而不负责送到对应的目标进程，这项任务只能由运输层完成。

运输层同时还提供“复用”和“分用”功能，可将上层不同进程发送来的数据使用同一运输层协议传送，在目标方，再将这些不同进程的数据分发到不同的目标进程，完成数据通信。

5-02 网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？

答：若通信子网所提供的服务越多，运输协议就可以做得越简单。若网络层提供虚电路服务，那就能保证报文无差错、不丢失、不重复且按序地进行交付，因而运输协议就很简单。但若网络层提供的是不可靠的数据报服务，则就要求主机有一个复杂的运输协议。在极端情况下可以不需要运输层。

5-05 试举例说明，有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。 答：一些传输信息较少的应用程序，如DNS、TFTP、IP电话、流式多媒体通信等。 5-06 接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？ 答：（1）丢弃；（2）附上差错警告信息，传给上层。

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，在添加首部后就交付给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，课分拆/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：（1）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。

（2）端口分类：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使用，需要登记；客户端使用的端口号（或短暂端口号）：客户端应用程序临时使用，不需要登记。

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的还是从服务器发送给客户

的？使用UDP的这个服务器程序是什么？ 答：UDP报文头部字段格式为：

，各两字节，共8字节，所以：源端口：0632H=1586，目的端口：0045H=69，UDP用户数据报总长度：001CH=28字节，数据部分长度：28-8=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TFTP。

5-21 假定使用连续ARQ协议中，发送窗口大小是3，而序列范围[0，15]，而传输媒体保证在接收方能

够按序收到分组。在某时刻，在接收方，下一个期望收到序号是5. 试问：

（1）在发送方的发送窗口中可能有出现的序号组合有哪几种？

（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。 答：（1）[2，4]，[3，5]，[4，6]，[5，7]。

（2）因为发送窗口大小为3，说明发送方可以一次发送2、3、4序号的分组。现接收方希望收到序号为5的分组，说明2、3、4分组均已收到且已发送出去确认信号，这些信号可能还滞留在网络中。

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？ 答：（1）100-70=30字节的数据。

（2）如果报文无错，确认号应为100。 （3）180-100=80字节。

（4）B将请求A重发开始序号为70的报文，故确认号应为70。

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?这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? 答：（1）慢开始：在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段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，可以分组注入到网络的速率更加合理。 （2）拥塞避免：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拥塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小。 （3）快重传算法：①接收方只每收到一个失序的报文段即立即发出重复确认，而不等待使用捎带确认；②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而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时。 （4）快恢复算法：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，

使其减半，以预防拥塞发生，但不立即执行拥塞算法，只将拥塞窗口cwnd的值设置为ssthresh的值，然后执行拥塞避免算法（加法增大）继续发送报文段。

（5）乘法减小：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的一半。

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。 （6）加法增大：是指执行拥塞避免算法后，在收到对所有报文段的确认后（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(单位为报文段)。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：（1）拥塞窗口大小分别为：1，2，4，8，9，10，11，12，1，2，4，6，7，8，9。 （2）当cwnd值≤ssthresh=8时，执行乘法增大算法，超过ssthresh值时执行加法增大算法，发生拥塞时 窗口值为12，故将ssthresh值减半变为6，且开始漫开始乘法增大算法，cwnd值达到6时，再将执行拥塞避免

算法，窗口值加法增大（7，8，9）。 5.39 答：（1）如下图

（2）慢开始时间间隔：【1，6】和【23，26】 （3）拥塞避免时间间隔：【6，16】和【17，22】

（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。

在第18轮次发送时，门限ssthresh被设置为发生拥塞时的一半，即21。 在第24轮次发送时，门限ssthresh是第18轮次发送时设置的21。

（6）第70报文段在第7轮次发送出（第6轮次前发送出1+2+4+8+16+32=65报文段，第7轮次又发送出33报文段，其中含70报文段）。

（7）拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为当前cwnd的一半，即8的一半，即4。 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。

答：5-42 在图5-32中所示的连接释放过程中，主机B能否先不发送ACK=x+1的确认？（因为后面要发送的连接释放报文段中仍有ACK=x+1这一信息） 答：如果B不再发送数据了，是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。

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