计算机网络期末习题
第一章 概述
?1-02、試簡述分組交換的要點。
解答：分組交換最主要的特點就是采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。
我們把要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)稱為一個報文。在發(fā)送報文之前，先把較長的報文劃分成為一個個更小的等長數(shù)據(jù)段，在每一個數(shù)據(jù)段前面，加上一些必要的控制信息組成的首部后，就構(gòu)成了一個分組。分組又稱為“包”，而分組的首部也可稱為“包頭”。分組實在互聯(lián)網(wǎng)中傳送的數(shù)據(jù)單元。分組中的“首部”是非常重要的，正是由于分組的首部包含了諸如目的地址和源地址等重要控制信息，每一個分組才能在互聯(lián)網(wǎng)中獨立地選擇傳送路徑。
互聯(lián)網(wǎng)的核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互聯(lián)起來的路由器組成的，而主機(jī)處在互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分。主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并且可以和其他主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器則是用來轉(zhuǎn)發(fā)分組的，即進(jìn)行分組交換的。路由器每收到一個分組，先臨時存儲下來，再檢查其首部，查找轉(zhuǎn)發(fā)表，按照首部中的目的地址，找到合適的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去，把這個分組轉(zhuǎn)交給下一個路由器。這樣一步一步地經(jīng)過若干個或幾十個不同的路由器，以存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式，把分組交付最終目的主機(jī)。各路由器之間必須經(jīng)常交換彼此掌握的路由信息，以便創(chuàng)建和維持在路由器中的轉(zhuǎn)發(fā)表，使得轉(zhuǎn)發(fā)表能夠在整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)送變化時及時更新。
?1-12、
互聯(lián)網(wǎng)的兩大組成部分（邊緣與核心部分）的特點是什么？它們的工作方式各有什么特點。
解答：互聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并且在地理上覆蓋了全球，但從其工作方式上看，可以劃分為以下兩大塊：
（1）邊緣部分：由所有連接在互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)組成。這部分是用戶直接使用的，用來進(jìn)行通信和資源共享。
（2）核心部分：由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣提供服務(wù)的（提供連通性和交換）。
在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)之間的通信方式通常可劃分為兩大類：客戶-服務(wù)器方式和對等方式。
在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器。路由器是實現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵構(gòu)件，互聯(lián)網(wǎng)的核心部分的工作方式其實也就是路由器的工作方式。路由器的任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組。當(dāng)路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組時，必須查找路由表。因此，互聯(lián)網(wǎng)中的各路由器必須根據(jù)路由選擇協(xié)議的規(guī)定相互交換路由信息，以便使路由表更夠及時反映出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓Ｓ纱丝梢?#xff0c;互聯(lián)網(wǎng)的核心部分的工作方式有兩種：一種是路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組，另一種是路由器之間不斷地交換路由信息。
?1-14、
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有哪些常用的新能指標(biāo)。
解答：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常用的性能指標(biāo)有：
（1）速率：指的是連接在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率，它也稱為數(shù)據(jù)率或比特率。
（2）帶寬：用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路傳送數(shù)據(jù)的能力，網(wǎng)絡(luò)帶寬表示在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點到另一點所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”。
（3）吞吐量：表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。
（4）時延：指數(shù)據(jù)（一個報文或分組，甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。時延包括發(fā)送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延等。
（5）時延帶寬積：是傳播時延和帶寬的乘積。鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。
（6）往返時間：表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來自接收方的確認(rèn)（接收方收到數(shù)據(jù)后便立即發(fā)送確認(rèn)），總共經(jīng)歷的時間。有時，往返時間還包括網(wǎng)絡(luò)各中間結(jié)點的處理時延、排隊時延及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時的發(fā)送時延。
（7）利用率：分信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率兩種。信道利用率指出某信道有百分之幾的時候是被利用的。完全空閑的信道的利用率是零。網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。
?1-24、簡答題必考
試述具有五層協(xié)作以的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的要點，包括各層的主要功能。
解答：OSI的體系結(jié)構(gòu)是七層協(xié)議。TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)是四層協(xié)議，而真正有具體內(nèi)容的只是上面三層。在學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理是往往采取折中的辦法，即綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運輸層和應(yīng)用層。
這五層協(xié)議的各層的主要功能如下：
（1）物理層。物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流。物理層還要確定連接電纜的插頭應(yīng)當(dāng)有多少根引腳以及各條引腳應(yīng)如何連接。
（2）數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層將網(wǎng)絡(luò)層交下來的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀，在相鄰結(jié)點間的鏈路上“透明”地傳送幀中的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差錯控制等）。
（3）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)層把運輸層產(chǎn)生的報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組或包進(jìn)行傳送。網(wǎng)絡(luò)層的另一個任務(wù)就是要選擇合適的路由，使源主機(jī)運輸層所傳下來的分組能夠通過網(wǎng)絡(luò)中的路由器找到目的主機(jī)。
（4）運輸層。運輸層的任務(wù)就是負(fù)責(zé)向兩個主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供服務(wù)。由于一個主機(jī)可同時運行多個進(jìn)程，因此運輸層有復(fù)用和分用的功能。復(fù)用就是多個應(yīng)用層進(jìn)程可同時使用下面運輸層的服務(wù)，分用則是運輸層把收到的信息分別交付上面應(yīng)用層中的相應(yīng)的進(jìn)程。運輸層主要使用以下兩種協(xié)議：一個是傳輸控制協(xié)議TCP，是面向連接的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪亩?#xff0c;能夠提供可靠的交付。另一個是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP，是無連接的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇怯脩魯?shù)據(jù)報，不保證提供可靠的交付，只能“盡最大努力交付”。
（5）應(yīng)用層。應(yīng)用層是體系結(jié)構(gòu)中的最高層。應(yīng)用層直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用層協(xié)議很多，如支持萬維網(wǎng)應(yīng)用的HTTP協(xié)議、支持電子郵件的SMTP協(xié)議，支持文件傳送的FTP協(xié)議，等等
?1-17、
收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為 m/s。
試計算以下兩種情況的發(fā)送時延和傳播時延：
?（1）數(shù)據(jù)長度為 bit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kbit/s。
?（2）數(shù)據(jù)長度為 bit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gbit/s。
從以上計算結(jié)果可得出什么結(jié)論？
解答：兩種情況分別計算如下：
（1）發(fā)送時延為 ，
傳播時延為 。發(fā)送時延遠(yuǎn)大于傳播時延。（2）發(fā)送時延為 ，
傳播時延為5ms。發(fā)送時延遠(yuǎn)小于傳播時延。若數(shù)據(jù)長度大而發(fā)送速率低，則在總的時延中，發(fā)送時延往往大于傳播時延。但若數(shù)據(jù)長度短而發(fā)送速率高，則傳播時延又可能是總時延中的主要成分。?1-18、
假設(shè)信號在媒體上的傳播速率為 。媒體長度 分別為：
（1）10cm（網(wǎng)絡(luò)接口卡）
（2）100m（局域網(wǎng)）
（3）100km（城域網(wǎng)）
（4）5000km（廣域網(wǎng)）
試計算當(dāng)數(shù)據(jù)率為1Mbit/s和10Gbit/s時，在以上媒體中正在傳播的比特數(shù)。
解答：計算步驟如下：
先計算10cm（即0.1m）的媒體上信號的傳播時延：計算10CM線路上正在傳播的比特數(shù)：
1Mbit/s數(shù)據(jù)率時為：
10Gbit/s數(shù)據(jù)率時為：
第三章 數(shù)據(jù)鏈路層
3-01,三個基本問題 簡答題必考
數(shù)據(jù)鏈路層的三個基本問題
封裝成幀
封裝成幀(framing)：就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，這樣就構(gòu)成了一個幀。
接收端在收到物理層上交的比特流后，就能根據(jù)首部和尾部的標(biāo)記，從收到的比特流中識別幀的開始和結(jié)束。
分組交換的一個重要概念：就是所有在因特網(wǎng)上傳送的數(shù)據(jù)都是以分組(即IP數(shù)據(jù)報)為傳送單位。
網(wǎng)絡(luò)層的IP數(shù)據(jù)報傳送到數(shù)據(jù)鏈路層就成為幀的數(shù)據(jù)部分。在幀的數(shù)據(jù)部分的前面和后面分別添加上首部和尾部，就構(gòu)成了一個完整的幀。
幀長等于數(shù)據(jù)部分長度加上幀首部和幀尾部的長度，而首部和尾部的一個重要作用就是進(jìn)行幀定界(即確定幀的界限)。
首部和尾部還包含許多必要的控制信息，在發(fā)送幀時，是從幀首部開始發(fā)送。
各種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都要對幀首部和幀尾部的格式有明確的規(guī)定。
為了提高幀的傳輸效率，應(yīng)當(dāng)使幀的數(shù)據(jù)部分長度盡可能大于首部和尾部的長度。但是，每一種鏈路層協(xié)議都規(guī)定了幀的數(shù)據(jù)部分的長度上限——最大傳送單元MTU(Maximum Transfer Unit)。
當(dāng)數(shù)據(jù)是由可打印的ASCII碼組成的文本文件時，幀定界可以使用特殊的幀定界符。
控制字符SOH(Start Of Header)放在一幀的最前面，表示幀的首部開始。另一個控制字符EOT(End Of Transmission)表示幀的結(jié)束。他們的十六進(jìn)制編碼分別是01(二進(jìn)制是00000001)和04(二進(jìn)制是00000100)。
當(dāng)數(shù)據(jù)在傳輸中出現(xiàn)差錯時，幀定界符的作用更加明顯。假定發(fā)送端在尚未發(fā)完一個幀時突然出現(xiàn)故障，中斷了發(fā)送。但隨后很快又恢復(fù)正常，于是重新從頭開始發(fā)送剛才未發(fā)送完的幀。由于使用了幀定界符，在接收端就知道前面收到的數(shù)據(jù)時個不完整的幀(只有首部SOH，沒有傳輸結(jié)束符EOT)，必須丟棄。而后面收到的數(shù)據(jù)有明顯的幀定界符(SOH和EOT)，因此這是一個完整的幀，應(yīng)當(dāng)收下。
透明傳輸
由于幀的開始和結(jié)束的標(biāo)記是使用專門指明的控制字符，因此，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的任何8比特的組合一定不允許和用作幀定界的控制字符的比特編碼一樣，否則就會出現(xiàn)幀定界的錯誤。
當(dāng)傳送的幀使用文本文件組成的幀時(文本文件中的字符都是從鍵盤上輸入的)，其數(shù)據(jù)部分顯然不會出現(xiàn)像SOH或EOT這樣的幀定界控制字符。可見不管從鍵盤上輸入什么字符都可以放在這樣的幀中傳輸過去，因此這樣的傳輸就是透明傳輸。
問題：當(dāng)數(shù)據(jù)部分是非ASCII碼的文本文件時(如二進(jìn)制代碼的計算機(jī)程序或圖像等)，情況就不同了，如果數(shù)據(jù)中的某個字符的二進(jìn)制代碼恰好和SOH或EOT這種控制字符一樣，數(shù)據(jù)鏈路層就會錯誤地找到幀的邊界，把部分幀收下(誤認(rèn)為是完整的幀)，而把剩下的那部分?jǐn)?shù)據(jù)丟棄(這部分找不到幀定界控制字符SOH)。這樣的幀的傳輸顯然就不是透明傳輸。
問題分析：為了解決透明傳輸?shù)膯栴}，就必須設(shè)法使數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的控制字符”SOH”和”EOT”在接收端不被解析為控制字符。
解決方法：發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符”SOH”和”EOT”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符”ESC”(其十六進(jìn)制編碼是1B)。而在接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除這個插入的轉(zhuǎn)義字符。這種方法稱為字節(jié)填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)在數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么解決方法仍然是在轉(zhuǎn)義字符的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符。因此，當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時，就刪除其中前面的一個。
差錯檢測
傳輸差錯：可分為兩大類，一類就是最基本的比特差錯，另一類就是收到的幀并沒有出現(xiàn)比特錯誤，但卻出現(xiàn)了幀丟失、幀重復(fù)或幀失序。
比特差錯：就是比特在傳輸過程中可能會產(chǎn)生差錯，即1可能會變成0，0可能會變成1。比特差錯是傳輸差錯中的一種。
三個幀：[#1]-[#2]-[#3]，假定在接收端收到的卻有可能出現(xiàn)的情況：
(1)幀丟失：收到[#1]-[#3]（丟失了[#2]）。
(2)幀重復(fù)：收到[#1]-[#2]-[#2]-[#3]（收到兩個[#2]）。
(3)幀失序：收到[#1]-[#3]-[#2]（后面發(fā)的幀反而先到達(dá)了接收端，這與一般的數(shù)據(jù)鏈路層傳輸概念不一樣）。
誤碼率BER(Bit Error Rate)：就是在一段時間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率。例如，誤碼率為10(-10)時，表示平均每傳送1010個比特就會出現(xiàn)一個比特的差錯。誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系，如果提高信噪比，就可以使誤碼率減小。
問題：實際的通信鏈路并非理想的，它不可能使誤碼率下降到零。
問題分析：為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?#xff0c;在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時，必須采用各種檢測措施。
解決方法：目前在數(shù)據(jù)鏈路層廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗CRC(Cyclic Redundancy Check)的檢測技術(shù)。
注：在數(shù)據(jù)鏈路層使用CRC檢驗，能夠?qū)崿F(xiàn)無比特差錯的傳輸，但這還不是可靠傳輸。
補(bǔ)充： OSI的觀點是必須把數(shù)據(jù)鏈路層做成是可靠傳輸?shù)摹Ｒ虼嗽贑RC檢測基礎(chǔ)上，增加了幀編號、確認(rèn)和重傳機(jī)制。收到正確的幀就要向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)。發(fā)送端在一定的期限內(nèi)若沒有收到對方的確認(rèn)，就認(rèn)為出現(xiàn)了差錯，因而就進(jìn)行重傳，直到收到對方的確認(rèn)為止。
這種方法在歷史上曾經(jīng)起到很好的作用。但現(xiàn)在的通信線路的質(zhì)量已經(jīng)大大提高了，由通信鏈路質(zhì)量不好引起差錯的概率已經(jīng)大大降低。
因特網(wǎng)廣泛使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都不適用確認(rèn)和重傳機(jī)制，即不要求數(shù)據(jù)鏈路層向上層提供可靠傳輸?shù)姆?wù)(因為這要付出的代價太高，不合算)。如果在數(shù)據(jù)鏈路層傳輸數(shù)據(jù)時除了差錯并且需要進(jìn)行改正，那么改正差錯的任務(wù)就由上層協(xié)議(如，運輸層TCP協(xié)議)來完成。實驗證明，這樣可以提高通信效率。
3-02、
數(shù)據(jù)鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能?試討論把數(shù)據(jù)鏈路層做成可靠的鏈路層有哪些優(yōu)點和缺點。
解答:鏈路控制的主要功能有三:（1）封裝成幀;（2）透明傳輸;（3)差錯檢測。
數(shù)據(jù)鏈路層做成可靠的鏈路層，就表示從源主機(jī)到目的主機(jī)的整個通信路徑中的每一段鏈路的通信都是可靠的。這樣做的優(yōu)點是可以使網(wǎng)絡(luò)中的某個結(jié)點及早發(fā)現(xiàn)傳輸中出了差錯，因而可以通過數(shù)據(jù)鏈路層的重傳來糾正這個差錯。如果數(shù)據(jù)鏈路層不是做成可靠的鏈路層，那么當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某個結(jié)點發(fā)現(xiàn)收到的幀有差錯時，就僅僅丟棄有差錯的幀，而并不通知發(fā)送結(jié)點重傳出現(xiàn)差錯的幀。只有當(dāng)目的主機(jī)的高層協(xié)議（例如，運輸層協(xié)議TCP）發(fā)現(xiàn)了這個錯誤時，才通過源主機(jī)重傳出現(xiàn)差錯的數(shù)據(jù)。但這時已經(jīng)遲了，可能要重傳較多的數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)資源有些浪費。
但是，有時高層協(xié)議使用的是不可靠的傳輸協(xié)議UDP。UDP并不要求重傳有差錯的數(shù)據(jù)。在這種情況下，如果數(shù)據(jù)鏈路層做成是可靠的鏈路層，那么在某些情況下這并不會帶來更多的好處。換言之，增加了可靠性，犧牲了實時性，有時反而是不合適的
3-08、必考
要發(fā)送的數(shù)據(jù)為101110。采用CRC的生成多項式為 。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。
解答：CRC的生成多項式為
，因此用二進(jìn)制表示的除數(shù)為
P=1001。除數(shù)是4位。在數(shù)據(jù)后面要添加3個0。進(jìn)行CRC運算后，得出余數(shù)R=011。
?3-28、
10Mbit/s以太網(wǎng)升級到100Mbit/s，1Gbit/s和10Gbit/s時，都需要解決哪些技術(shù)問題？為什么以太網(wǎng)能夠在發(fā)展的過程中淘汰掉自己的競爭對手，并使自己的應(yīng)用范圍從局域網(wǎng)一直擴(kuò)展到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)？
解答：IEEE802.3 u的100Mbit/s以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)未包括對同軸電纜的支持。這意味著想從10Mbit/s細(xì)纜以太網(wǎng)升級到100Mbit/s快速以太網(wǎng)的用戶必須重新布線。現(xiàn)在10/100Mbit/s以太網(wǎng)多使用無屏蔽雙絞線布線。
在100Mbit/s的以太網(wǎng)中，保持最短幀長不變，把一個網(wǎng)段的最大電纜長度減少到100m。但最短幀長仍為64字節(jié)，即512比特。因此100Mbit/s以太網(wǎng)的爭用期是5.12us，幀間最小間隔現(xiàn)在是0.96us，都是10Mbit/s以太網(wǎng)的1/10。吉比特以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.3z，它有以下幾個特點：（1）允許在1Gbit/s下全雙工和半雙工兩種工作方式。
（2）使用IEEE802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式。
（3）在半雙工方式下使用CSMA/CD協(xié)議（全雙工方式不需要CSMA/CD協(xié)議）。
（4）與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容。
解答：吉比特以太網(wǎng)工作在半雙工方式時，就必須進(jìn)行碰撞檢測。吉比特以太網(wǎng)仍然保持一個網(wǎng)段的最大長度為100m，但采用了“載波延伸”的辦法，使最短幀長仍為64字節(jié)（這樣可以保持兼容性），同時將爭用期增大為512字節(jié)。凡發(fā)送的MAC幀長不足512字節(jié)時，就用一些特殊字符填充在幀的后面，使MAC幀的發(fā)送長度增大到512字節(jié)，這對有效載荷并無影響。接收端在收到以太網(wǎng)的MAC幀后，要把所填充的特殊字符刪除后才向高層交付。當(dāng)原來僅64字節(jié)長的短幀填充到512字節(jié)時，所填充的448字節(jié)就造成了最大的開銷。
吉比特以太網(wǎng)還增加了分組突發(fā)的功能。當(dāng)很多短幀要發(fā)送時，第一個短幀要采用上面所說的載波延伸的方法進(jìn)行填充。但隨后的一些短幀則可一個接一個地發(fā)送，它們之間只需要留有必要的幀間最小間隔即可。這樣就形成一串分組的突發(fā)，直到達(dá)到1500字節(jié)或稍多一些為止。當(dāng)吉比特以太網(wǎng)工作在全雙工方式時，不適用載波延伸和分組突發(fā)。
解答：10G比特以太網(wǎng)簡稱為10GE，其正式標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.3ae，它的幀格式不變。10GE還保留了802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長。這就使用戶在將其已有的以太網(wǎng)進(jìn)行升級時，仍能和較低速率的以太網(wǎng)很方便地通信。
由于數(shù)據(jù)率很高，10GE不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。它使用長距離的光收發(fā)器與單模光纖接口，以便能夠在廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)的范圍。10GE也可使用較便宜的多模光纖，但傳輸距離為65~300m。
10GE只工作在全雙工模式，因此不存在爭用問題，也不使用CSMA/CD協(xié)議。這就使得10GE的傳輸距離不再受進(jìn)行碰撞檢測的限制而大大提高了。
解答：以太網(wǎng)從10Mbit/s到10Gbit/s的演進(jìn)，是因為以太網(wǎng)具有以下的一些優(yōu)點：
（1）可擴(kuò)展（從10Mbit/s到10Gbit/s）。
（2）靈活（多種媒體、全/半雙工、共享/交換）。
（3）易于安裝。
（4）穩(wěn)健性好。
?3-30、
在圖T-3-30中，某學(xué)院的以太網(wǎng)交換機(jī)有三個接口分別和學(xué)院三個系的以太網(wǎng)的路由器相連。圖中的A,B和C都是100Mbit/s以太網(wǎng)交換機(jī)。假定所有鏈路的速率都是100Mbit/s，并且圖中的9臺主機(jī)中的任何一個都可以和任何一個服務(wù)器或主機(jī)通信。試計算這9臺主機(jī)和兩個服務(wù)器產(chǎn)生的總的吞吐量的最大值。為什么？
解答：這里的9臺主機(jī)和兩個服務(wù)器都工作時的總吞吐量是900+200=1100Mbit/s。三個系各有一臺主機(jī)分別訪問兩個服務(wù)器和通過路由器上網(wǎng)。其他主機(jī)在系內(nèi)通信。
第四章 網(wǎng)絡(luò)層
?4-09、
試回答下列問題：
（1）子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0代表什么意思？
（2）一個網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)在掩碼為255.255.255.248，問該路由器能夠連接多少臺主機(jī)？
（3）一個A類網(wǎng)絡(luò)和一個B類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)號subnet-id分別為16個1和8個1，問這兩個網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼有何不同？
（4）一個B類地址的子網(wǎng)掩碼是255.255.240.0。試問在其中每一個子網(wǎng)上的主機(jī)數(shù)最多是多少？
（5）一個A類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼為255.255.0.255，它是否為有效的子網(wǎng)掩碼？
（6）某個IP地址的十六進(jìn)制表示是C2.2F.14.81，試將其轉(zhuǎn)換為點分十進(jìn)制的形式。這個地址是哪一類IP地址？
（7）C類網(wǎng)絡(luò)使用子網(wǎng)掩碼有無實際意義？為什么？
解：（1）可以是C類地址對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼默認(rèn)值，也可以是A類或B類地址的掩碼，這時主機(jī)號由最后8位決定，而路由器尋找網(wǎng)絡(luò)由前24位決定。
（2）只有3位分配給主機(jī)號，扣除全0和全1的主機(jī)號，可用的共6個主機(jī)號。
（3）兩個網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼一樣，但它們的子網(wǎng)數(shù)目不同。
（4）每個子網(wǎng)上的主機(jī)最多可有212-2=4094個。
（5）是一個有效的子網(wǎng)掩碼，但不推薦這用使用，因為子網(wǎng)中的1不是連續(xù)的。
（6）194.47.20.129，是C類地址。
（7）有實際意義。對于小網(wǎng)絡(luò)這樣做還可以進(jìn)一步劃分幾個子網(wǎng)。
4-19 從IPv4過渡到IPv6的方法有哪些 簡答題必考
Ipv4到Ipv6的過渡的主要方法有雙棧策略和隧道策略。
1、雙棧策略：
是指在網(wǎng)元中同時具有 IPv4和IPv6兩個協(xié)議棧，它既可以接收、處理、收發(fā)IPv4的分組，也可以接收、處理、收發(fā)IPv6的分組。對于主機(jī)（終端）來講，“雙棧”是指其 可以根據(jù)需要來對業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行IPv4封裝或者IPv6封裝。對于路由器來講，“雙棧”是指在一個路由器設(shè)備中維護(hù)IPv6和IPv4兩套路由協(xié)議棧，使得路由器既能與IPv4主機(jī)也能與IPv6主機(jī)通信，分別支持獨立的IPv6和IPv4路由協(xié)議。
2、隧道策略：
是 IPv4/v6綜合組網(wǎng)技術(shù)中經(jīng)常使用到的一種機(jī)制，所謂“隧道”，簡單地講就是利用一種協(xié)議來傳輸另一種協(xié)議的數(shù)據(jù)技術(shù)，隧道包括隧道入口和隧道出口 （隧道終點），這些隧道端點通常都是雙棧節(jié)點。在隧道入口以一種協(xié)議的形式來對另外一種協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝并發(fā)送。在隧道出口對接收到的協(xié)議數(shù)據(jù)解封裝， 并做相應(yīng)的處理。在隧道的入口通常要維護(hù)一些與隧道相關(guān)的信息，如記錄隧道MTU等參數(shù)。
?4-20、必考
設(shè)某路由器建立了如下路由表：
目的網(wǎng)絡(luò) 子網(wǎng)掩碼 下一跳
128.96.39.0 255.255.255.128 接口m0
128.96.39.128 255.255.255.128 接口m1
128.96.40.0 255.255.255.128 R2
192.4.153.0 255.255.255.192 R3
*(默認(rèn)) - R4
現(xiàn)共收到5個分組，其目的地址分別為：
（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
試分別計算其下一跳。
解：（1）128.96.39.10與255.255.255.128相與得128.96.39.0，故從接口m0轉(zhuǎn)發(fā)；
（2） 128.96.40.12與255.255.255.128相與得128.96.40.0，故從接口R2轉(zhuǎn)發(fā)；
（3） 128.96.40.151與255.255.255.128相與得128.96.40.128，沒有匹配的網(wǎng)絡(luò)，只能選擇默認(rèn)路由，故從接口R4轉(zhuǎn)發(fā)；
（4） 192.4.153.17與 255.255.255.192相與得192.4.153.0，故從接口R3轉(zhuǎn)發(fā)；
（5） 192.4.153.90與255.255.255.192相與得192.4.153.64，沒有匹配的網(wǎng)絡(luò)，只能選擇默認(rèn)路由，故從接口R4轉(zhuǎn)發(fā)。
?4-21、必考
某單位分配到一個B類IP地址，其ned-id為129.250.0.0。該單位有4000臺機(jī)器，平均分布在16個不同的地點。如選用子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，試給每一個地點分配一個子網(wǎng)號碼，并算出每個地點主機(jī)號碼的最小值和最大值。
解：4000/16=250，故每個網(wǎng)絡(luò)有250臺主機(jī)，主機(jī)號8位就夠了。而16個不同地點需要16個子網(wǎng)。剔除全1和全0的子網(wǎng)號，因此子網(wǎng)號至少需要5位。題目已經(jīng)給定了子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，就是說，題目已經(jīng)確定了采用8位的子網(wǎng)號，因此子網(wǎng)號可以選用從00000001到00010000這樣16個號碼。每一個地點的主機(jī)號從00000001到11111010共250個號碼。
?4-41、
假定網(wǎng)絡(luò)中的路由器B的路由有如下的項目（這三列分別表示“目的網(wǎng)絡(luò)”、“距離”和“下一跳路由器”）：
N1 7 A
N2 2 C
N6 8 F
N8 4 E
N9 4 F
現(xiàn)在B收到從C發(fā)來的路由信息（這兩列分別表示“目的網(wǎng)絡(luò)”和“距離”）：
N2 4
N3 8
N6 4
N8 3
N9 5
試求出路由器B更新后的路由表（詳細(xì)說明每一個步驟）。
解：先把收到的路由信息中的“距離” 加1：
N2 5
N3 9
N6 5
N8 4
N9 6
路由器B更新后的路由表如下：
N1 7 A 無新信息，不改變
N2 5 C 相同的下一跳，更新
N3 9 C 新的項目，添加進(jìn)來
N6 5 C 不同的下一跳，距離更短，更新
N8 4 E 不同的下一跳，距離一樣，不改變
N9 4 F 不同的下一跳，距離更大，不改變
第五章 運輸層
?5-21、
假定使用連續(xù)ARQ協(xié)議，發(fā)送窗口大小是3，而序號范圍是[0,15]，而傳輸媒體保證在接收方能夠按序收到分組。在某一時刻，在接收方，下一個期望收到的序號是5。試問：
(1)在發(fā)生方的發(fā)送窗口中可能出現(xiàn)的序號組合有哪些？
(2)接收方已經(jīng)發(fā)送出的、但在網(wǎng)絡(luò)中（即還未到達(dá)發(fā)送方）的確認(rèn)分組可能有哪些？說明這些確認(rèn)分組是用來確認(rèn)哪些序號的分組。
解：（1）在接收方，下一個期望收到的序號是5。這表明序號到4為止的分組都已收到。若這些確認(rèn)都已到達(dá)發(fā)送方，則發(fā)送窗口最靠前，其范圍是[5,7]。
假定所有的確認(rèn)都丟失了，發(fā)送方?jīng)]有收到這些確認(rèn)。這時，發(fā)送窗口最靠后，應(yīng)為[2,4]。
因此，發(fā)送窗口可以是[2,4], [3,5], [4,6], [5,7]中的任何一個。
（2）接收方期望收到序號5的分組，說明序號2,3,4的分組都已經(jīng)收到，并且發(fā)送了確認(rèn)。對序號為1的分組的確認(rèn)肯定被發(fā)送方收到了，否者發(fā)送方不可能發(fā)送4號分組。可見，對序號為2,3,4的分組的確認(rèn)有可能仍滯留在網(wǎng)絡(luò)中。這些確認(rèn)是用來確認(rèn)序號為2,3,4的分組的。
?5-22、
主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一個很長的文件，其長度為L字節(jié)。假定TCP使用的MSS為1460字節(jié)。
（1）在TCP的序號不重復(fù)使用的條件下，L的最大值為多少？
（2）假定使用上面計算出的文件長度，而運輸層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層所用的首部開銷共66字節(jié)，鏈路的數(shù)據(jù)率10Mbit/s，試求這個文件所需的最短發(fā)送時間。
解：
（1）可能的序號共232=4294967296。TCP的序號是數(shù)據(jù)字段的每一個字節(jié)的編號，而不是每一個報文段的編號。這個文件L的最大值就是可能的序號數(shù)，即4294967296字節(jié)。若1GB=230B,則L的最大值是4GB。
（2）232/1460=2941758.422，需要發(fā)送2941759個幀。
幀首部的開銷是66× 2941759=194156094字節(jié)。
發(fā)送的總字節(jié)數(shù)是=232+194156094=4489123390字節(jié)。
數(shù)據(jù)率10Mbit/s=1.25MB/s=1250000字節(jié)/秒。
發(fā)送4489123390字節(jié)所需時間為：4489123390/1250000=3591.3秒。
即59.85分，約1小時。
?5-23、
主機(jī)A向主機(jī)B連續(xù)發(fā)送了兩個TCP報文段，其序號分別是70和100。試問：
（1）第一個報文段攜帶了多少字節(jié)的數(shù)據(jù)？
（2）主機(jī)B收到第一個報文段后發(fā)回的確認(rèn)中的確認(rèn)號應(yīng)當(dāng)是多少？
（3）如果B收到第二個報文段后發(fā)回的確認(rèn)中的確認(rèn)號是180，試問A發(fā)送的第二個報文段中的數(shù)據(jù)有多少字節(jié)？
（4）如果A發(fā)送的第一個報文段丟失了，但第二個報文段到了B。B在第二個報文段到達(dá)后向A發(fā)送確認(rèn)。試問這個確認(rèn)號應(yīng)為多少？
解：
（1）第一個報文段的數(shù)據(jù)序號是70到99，共30字節(jié)的數(shù)據(jù)。
（2）B期望收到下一個報文段的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號是100，因此確認(rèn)號應(yīng)為100。
（3）A發(fā)送的第二個報文段中的數(shù)據(jù)中的字節(jié)數(shù)是180-100=80字節(jié)。
（4）B在第二個報文段到達(dá)后向A發(fā)送確認(rèn)，其確認(rèn)號應(yīng)為70。
?5-27、
一個TCP報文段的數(shù)據(jù)部分最多為多少個字節(jié)？為什么？如果用戶要傳送的數(shù)據(jù)的字節(jié)長度超過TCP報文段中的序號字段可能編出的最大序號，問還能否用TCP來傳送？
解：一個TCP報文段的數(shù)據(jù)部分最多為65495字節(jié)。數(shù)據(jù)部分加上TCP首部的20字節(jié)，再加上IP首部的20字節(jié)，正好是IP數(shù)據(jù)報的最大長度65535字節(jié)。當(dāng)然，若IP首部包含了選項，則IP首部長度超過20字節(jié)，這時TCP報文段的數(shù)據(jù)部分的長度將小于65495字節(jié)。
如果用戶要傳送的數(shù)據(jù)的字節(jié)長度超過TCP報文段中的序號字段可能編出的最大序號，仍可用TCP來傳送。編號用完后再重復(fù)使用。但應(yīng)設(shè)法保證不出現(xiàn)編號的混亂。?5-39、必考
TCP的擁塞窗口cwnd大小與傳輸輪次n的關(guān)系如下所示：
| n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| cwnd | 40 | 41 | 42 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 1 | 2 | 4 | 8 |
| n | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |
(1)試畫出如圖5-25所示的擁塞窗口與傳輸輪次的關(guān)系曲線。
(2)指明TCP工作在慢開始階段的時間間隔。
(3)指明TCP工作在擁塞避免階段的時間間隔。
(4)在第16輪次和第22輪次之后發(fā)送方是通過三個重復(fù)的確認(rèn)還是通過超時檢測到丟失了報文段？
(5)在第1輪次、第18輪次和第24輪次發(fā)送時，門限ssthread分別被設(shè)置為多大？
(6)在第幾輪次發(fā)送出第70個報文段？
(7)假定在第26輪次之后收到了三個重復(fù)的確認(rèn)，因而檢測出了報文段的丟失，那么擁塞窗口cwnd和門限應(yīng)設(shè)置為多大？
解：（1）
解：（2）慢開始時間間隔：[1,6]和[23,26]。
（3）擁塞避免時間間隔[6,16]和[17,22]。
（4）在第16輪次之后發(fā)送方通過收到三個重復(fù)的確認(rèn)檢測到丟失了報文段，因此題目給出，下一個輪次的擁塞窗口減半了。在第22輪次之后發(fā)送方是通過超時檢測到丟失了報文段，因為題目給出，下一個輪次的擁塞窗口下降到1了。
（5）在第1輪次發(fā)送時，門限ssthresh被設(shè)置為32，因此從第6輪次起就進(jìn)入了擁塞避免狀態(tài)，擁塞窗口每個輪次加1。在第18輪次發(fā)送時，門限ssthresh被設(shè)置為發(fā)生擁塞時擁塞窗口42的一半，即21。在第24輪次發(fā)送時，門限ssthresh被設(shè)置為發(fā)生擁塞時擁塞窗口26的一半，即13。
（6）第1輪次發(fā)送報文段1 (cwnd=1) 。第2輪次發(fā)送報文段2,3 (cwnd=2) 。第3輪次發(fā)送報文段4~7 (cwnd=4) 。
第4輪次發(fā)送報文段8~15 (cwnd=8) 。第5輪次發(fā)送報文段16~31 (cwnd=16) 。第6輪次發(fā)送報文段32~63 (cwnd=32) 。第7輪次發(fā)送報文段64~94 (cwnd=33) 。因此第70報文段在第7輪次發(fā)送出。
（7）檢測出了報文段的丟失時擁塞窗口cwnd是8，因此擁塞窗口cwnd的數(shù)值應(yīng)當(dāng)減半，等于4，而門限ssthresh應(yīng)設(shè)置為檢測出報文段丟失時擁塞窗口8的一半，即4。
第六章 傳輸層
DNS解析過程
當(dāng)一個用戶在地址欄輸入www.taobao.com時，DNS解析有大致十個過程，如下：
\1. 瀏覽器先檢查自身緩存中有沒有被解析過的這個域名對應(yīng)的ip地址，如果有，解析結(jié)束。同時域名被緩存的時間也可通過TTL屬性來設(shè)置。
\2. 如果瀏覽器緩存中沒有（專業(yè)點叫還沒命中），瀏覽器會檢查操作系統(tǒng)緩存中有沒有對應(yīng)的已解析過的結(jié)果。而操作系統(tǒng)也有一個域名解析的過程。在windows中可通過c盤里一個叫hosts的文件來設(shè)置，如果你在這里指定了一個域名對應(yīng)的ip地址，那瀏覽器會首先使用這個ip地址。
但是這種操作系統(tǒng)級別的域名解析規(guī)程也被很多黑客利用，通過修改你的hosts文件里的內(nèi)容把特定的域名解析到他指定的ip地址上，造成所謂的域名劫持。所以在windows7中將hosts文件設(shè)置成了readonly，防止被惡意篡改。
\3. 如果至此還沒有命中域名，才會真正的請求本地域名服務(wù)器（LDNS）來解析這個域名，這臺服務(wù)器一般在你的城市的某個角落，距離你不會很遠(yuǎn)，并且這臺服務(wù)器的性能都很好，一般都會緩存域名解析結(jié)果，大約80%的域名解析到這里就完成了。
\4. 如果LDNS仍然沒有命中，就直接跳到Root Server 域名服務(wù)器請求解析
\5. 根域名服務(wù)器返回給LDNS一個所查詢域的主域名服務(wù)器（gTLD Server，國際頂尖域名服務(wù)器，如.com .cn .org等）地址
\6. 此時LDNS再發(fā)送請求給上一步返回的gTLD
\7. 接受請求的gTLD查找并返回這個域名對應(yīng)的Name Server的地址，這個Name Server就是網(wǎng)站注冊的域名服務(wù)器
\8. Name Server根據(jù)映射關(guān)系表找到目標(biāo)ip，返回給LDNS
\9. LDNS緩存這個域名和對應(yīng)的ip
\10. LDNS把解析的結(jié)果返回給用戶，用戶根據(jù)TTL值緩存到本地系統(tǒng)緩存中，域名解析過程至此結(jié)束
總結(jié)
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