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计算机网络重点习题及解答728

计算机网络2012年重点习题及解答

教材：

《计算机网络（第五版）》，谢希仁编著，电子工业出版社

习题数量：

55题

章节

数量

主要知识点

备注

1、概述

因特网概述、体系结构

2、物理层

香农公式、信道复用、码分多址

3、数据链路层

PPP、CRC、CSMA/CD

4、网络层

IP地址分类、路由、网络设计、二进制反码运算求和

5、运输层

UDP/TCP、连续ARQ、拥塞控制

6、应用层

DNS、WWW

7、网络安全

加密与解密、防火墙

10、IPV6

IPV6、零压缩法

第一章、

概述（P34-35）

1-07、internet和Internet在意思上有何重要区别？

答：

以小写字母“i”开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。

在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。

以大写字母I开始的Internet（因特网）是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。

1-08、计算机网络有哪些类别？

各种类别的网络都有什么特点？

答：

计算机网络是指：

一些互相连接的、自治的计算机的集合。

按照不同的标准可将其分为不同的类别：

1、按交换方式：

有电路交换、报文交换、分组交换、帧中继交换、信元交换等。

2、按拓扑结构：

有集中式网络、分散式网络、分布式网络。

其中，集中式网络的特点是网络信息流必须经过中央处理机或网络交换节点（如星形拓扑结构）；分布式网络的特点是任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连（如网状形拓扑结构），它是主干网经常采用的一种结构；分散式网络实际上是星形网和网状形网的混合网。

3、按作用范围：

有广域网（WAN）、局域网（LAN）、城域网（MAN）。

其中，广域网的作用范围为几十至几千公里，又称为远程网；局域网的作用范围常被限制在一个单位或一个校园（1km）内，但数据传输速率高（10Mb/s以上）；城域网常介于广域网和局域网之间，局限在一个城市（5～50km）内。

4按使用范围：

有公用网和专用网。

其中，公用网都是由国家的电信部门建造和控制管理的；专用网是某个单位或部门为本系统的特定业务需要而建造的，不对单位或部门以外的人员开放。

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b（b/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？

解：

采用电路交换：

端到端时延：

采用分组交换：

端到端时延：

，

这里假定

，即不考虑报文分割成分组后的零头。

欲使

，必须满足

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：

分组个数：

x/p，传输的总比特数：

（p+h）x/p，源发送时延：

（p+h）x/pb，

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=√hx/（k-1）

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

。

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。

解：

（1）发送时延：

传播时延：

（2）发送时延：

传播时延：

1-18、假设信号在媒体上的传播速率为

。

媒体长度L分别为：

（1）10cm（网络接口卡）；

（2）100m（局域网）；（3）100km（城域网）；（4）5000km（广域网）；

试计算当数据率为

和

时在以上媒体中正在传播的比特数。

解：

传播时延=媒体长度/传播速率

媒体中的比特数=传播时延*带宽（数据发送速率）

媒体长度L

传播时延

媒体中的比特数

数据率＝

（1）0.1m

4.35

（2）100m

0.435

（3）100km

（4）5000km

0.0217s

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，加上首部和尾部共18字节，试求该数据的传输效率。

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）数据长度为100字节时

传输效率=100/（100+20+20+18）*100%=63.3%

（2）数据长度为1000字节时

传输效率=1000/（1000+20+20+18）*100%=94.5%

1-24、试述五层与七层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。

答：

所谓五层协议的网络体系结构是为便于学习计算机网络原理而采用的综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。

五层体系结构见图1-1所示。

图1-1五层体系结构模型

各层的主要功能：

1）应用层

2数据链路层

3网络层

4运输层

数据链路层

：

最高层，直接为用户的应用进程提供服务；

2）运输层：

是负责向两个主机中进程间的通信提供服务；

3）网络层：

为分组交换网上的不同主机提供通信服务；

4）数据链路层：

将网络层交下来的数据报组装成帧（frame），在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输；

物理层：

透明地传输比特流。

OSI七层协议模型及各层的主要功能：

第二章、

物理层（P62）

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应增大到多少倍数？

如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍，请问最大信息传输速率能否再增加20%？

解：

根据C=WLog2（1+S/N）

（1）将C=35000，W=3100代入，得1+S/N=2350/31

（2）再将C=35000*（1+60%），W=3100代入，得1+S/N=2350*1.6/31

此时，S/N比

（1）式要扩大100倍

（3）若S/N再比

（2）式扩大10倍，则

（2）式中的C要提高18.5%

2-13、为什么要使用信道复用技术？

常用的信道复用技术有哪些？

答：

信道复用技术可以使使多个进程能共享单一的传输层实体进行通信，从而节省大量资源。

常用的信道复用技术有：

◆频分复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplexing）将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。

◆时分复用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。

◆波分复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）在光纤上的频分复用。

◆码分复用（CDM，CodeDivisionMultiplexing）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。

◆统计复用（SDM，StatisticalDivisionMultiplexing）有时也称为标记复用、统计时分多路复用或智能时分多路复用，实际上就是所谓的带宽动态分配。

统计复用从本质上讲是异步时分复用，它能动态地将时隙按需分配，而不采用时分复用使用的固定时隙分配的形式，根据信号源是否需要发送数据信号和信号本身对带宽的需求情况来分配时隙，主要应用场合有数字电视节目复用器和分组交换网等。

2-14、试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。

FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48

答：

FDM：

FrequencyDivisionMultiplexing频分复用

TDM：

TimeDivisionMultiplexing时分复用

STDM：

StatisticTDM统计时分复用

WDM：

WavelengthDivisionMultiplexing波分复用

DWDM：

DenseWDM密集波分复用

CDMA：

CodeDivisionMultiplexAccess码分多址

SONET：

SynchronousOpticalNetwork同步光纤网

SDH：

SynchronousDigitalHierarchy同步数字系列

STM-1：

SynchronousTransferModule-1第一级同步传递模块，基本速率155.52Mb/s

OC-48：

OpticalCarrier－48第48级光载波

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

2-18、为什么在ADSL技术中，在不到1MHz的带宽中却可以传送速率高达每秒几个兆比？

答：

靠先进的DMT编码，频分多载波并行传输、使得每秒传送一个码元就相当于每秒传送多个比特。

第三章、

数据链路层（P105-107）

3-07、要发送的数据为1101011011。

采用CRC的生成多项式是

。

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）。

传输的全部数据是11010110111110。

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。

3-08、要发送的数据为101110。

采用CRCD生成多项式是

。

试求应添加在数据后面的余数。

答：

添加的检验序列为011（101110000除以1001）。

传输的全部数据是101110011。

3-09、一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。

试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？

答：

7D5EFE277D5D7D5D657D5E

7EFE277D7D657D

3-10、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：

0110111111111100

011011111011111000

0001110111110111110110

00011101111111111110

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。

试问这个站需要等待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，以太网把争用期定为51.2微秒，要退后100个争用期，等待时间是51.2（微秒）*100=5.12ms

对于100mb/s的以太网，以太网把争用期定为5.12微秒，要退后100个争用期，等待时间是5.12（微秒）*100=512微秒

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tA=（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，则B只可能在t=224比特时间之前发送数据。

考虑到以太网争用期51.2s，对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，是512比特时间

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）。

3-25、在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。

当t=225比特时间，A和B同时检测到发生了碰撞，并且在t=225+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。

A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。

假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。

试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？

A重传的数据帧在什么时间到达B？

A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞？

B会不会在预定的重传时间停止发送数据？

答：

解1：

参考P83图3-18及后续CSMA/CD要点。

对A而言，总线被占用时间是

＋

=498（见P83公式），A无退避0*512=0，498＋96（96为检测时间）＝594后马上发送。

594＋

＝819后A信号达到B，在此之前总线一直被占用（即B检测信道忙）。

对B而言，273发送完碰撞信号后，执行退避

，B再次检测信道时间是T=273+512=785,若96检测时间内空闲则于785+96=881发送，否则再退避。

A重传的数据在819比特时间到达B，B先检测到信道忙，因此B在预定的881比特时间停止发送。

3-26、以太网上只有两个站，它们同时发送数据，产生了碰撞。

于是按截断二进制指数退避算法进行重传。

重传次数记为i，i=1，2，3,…..。

试计算第1次重传失败的概率、第2次重传的概率、第3次重传失败的概率，以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数I。

答：

将第i次重传成功的概率记为pi。

显然

第一次重传失败的概率为0.5，第二次重传失败的概率为0.25，第三次重传失败的概率为0.125.

P【第I次成功】＝P【第1次失败】P【第2次失败】P【第3次失败】…P【第I－1次失败】P【第I次成功】＝

细化可得：

p[1]=

，p[1]=

，p[3]=

，p[4]=

，p[5]=

.。

。

平均重传次数即i的数学期望：

（或I=1.637）

3-28、有10个站连接在以太网上。

试计算以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10Mb/s以太网集线器。

（2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器。

（3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。

答：

（1）10个站共享10Mb/s。

（2）10个站共享100Mb/s。

（3）每个站独占10Mb/s。

3-32、有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。

每一个网桥的两个端口号都标明在图上。

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，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。

试将有关数据填写在下表中（H1－A，H2－B，H3－C，H4－D，H5－E）

解：

发送的帧

网桥1的转发表

网桥2的转发表

网桥1的处理

（转发？

丢弃？

登记？

）

网桥2的处理

（转发？

丢弃？

登记？

）

站地址

端口

站地址

端口

H1H5

转发，写入转发表

H3H2

转发，写入转发表

H4H3

写入转发表，丢弃不转发

转发，写入转发表

H2H1

写入转发表，丢弃不转发

接收不到这个帧

第四章、

网络层（P175-179）

4-05、IP地址分为几类？

如何表示？

IP地址的主要特点是什么？

答：

IP地址共分5类，分类情况如下所示：

IP地址是32位地址，其中分为netid（网络号），和hostid（主机号）。

特点如下：

◆IP地址不能反映任何有关主机位置的物理信息；

◆一个主机同时连接在多个网络上时，该主机就必须有多个IP地址；

◆由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络；

◆所有分配到网络号（netid）的网络都是平等的；

◆IP地址可用来指明一个网络的地址。

4-06、试根据IP地址的规定，计算出表4-2中的各项数据。

解：

1）A类网中，网络号占七个bit,则允许用的网络数为2的7次方，为128，但是要除去0和127的情况，所以能用的最大网络数是126，第一个网络号是1，最后一个网络号是126。

主机号占24个bit,则允许用的最大主机数为2的24次方，为16777216，但是也要除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是16777214。

A类地址占整个IP地址空间的50％。

2）B类网中，网络号占14个bit，则能用的最大网络数为2的14次方，为16384，第一个网络号是128.0.0.0不指派，而可以指派的最小B类网络地址是128.1.0.0。

因此B类地址可指派的网络数是16383。

主机号占16个bit,则允许用的最大主机数为2的16次方，为65536，除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是65534。

最后一个可用网络号是：

10111111.11111111，为191.255。

B类地址占整个IP地址空间的25％。

3）C类网中，网络号占21个bit,则能用的网络数为2的21次方，为2097152，第一个网络号是192.0.0.0不指派，所以第一个可用的网络号为192.0.1，共2097151个。

最后一个可用的网络号是：

11011111111.11111111.11111111，为223.255.255。

主机号占8个bit,则允许用的最大主机数为2的8次方，为256，但是也要除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是254。

C类地址占整个IP地址空间的12.5％。

4-09、

（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。

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：

（1）B类。

（2）A类。

（3）B类。

（4）C类。

（5）A类。

（6）C类。

解题思路：

A类地址是1——126，B类地址是128.1——191.255，C类地址是192.0.1——223。

4-13、设IP数据报使用固定首部，其各字段的具体数值如图4-54所示。

试计算应当写入到首部检验和字段中的数值（用二进制表示）。

首部检验和

10.12.14.5

12.6.7.9

图4-54习题4-13的图

解：

（IP数据报首部格式见P122图4-13，检验和计算方法见P186图5-7）

按照首部格式将数据转换成二进制排列如下：

0100010100000000→45

0000000000011100→028

0000000000000001→1

0000000000000000→00

0000010000010001→417

0000000000000000→检验和

0000101000001100→10.12

0000111000000101→14.5

0000110000000110→12.6

0000011100001001→7.9

详细计算步骤：

（1）第16位：

和4→结果100→10保留→第16位为0

（2）第15位：

和1→01→结果11→1保留→第15位为1

（3）第14位：

和4→100→结果101→10保留

→第14位为1

（4）第13位：

和3→11→结果101→10保留→第13位为1

（5）第12位：

和2→10→结果100→10保留→第12位为0

（6）第11位：

和0→0→结果10→1保留→第11位为0

（7）第10位：

和0→0→结果1→0保留→第10位为1

（8）第9位：

和

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