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计算机网络_第7版_1-6章重点练习详解+答案_谢希仁.docx

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.72M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    第一章（P39）概述
    第二章（P67）物理层
    第三章（P109）
    第四章（P196）
    第五章（P245）
    简答题
    第一章
    第二章
    第三章
    第四章
    第五章
    第一章（P39）概述 1-15，假定网络的利用率达到了 90%。试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？ 解： 可以理解 D0 默认为 100 设网络利用率为 U，网络时延为 D，网络时延最小值为 D=D0/(1-90%)=D0/0.1=10D0 D0：空闲时延迟 U：网络利用率 利用率：D=D0/(1-U) D:当前网络延迟 1-17，收发两端之间的传输距离为 1000 km，信号在媒体上的传播速率为 2 × 10^8 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 10^7 bit，数据发送速率为 100 kbit/s。 2） 数据长度为 10^3 bit，数据发送速率为 1 Gbit/s。 从以上计算结果可得出什么结论？ 解： 发送时延 Ts = 数据帧长度（bit）/ 发送速率（bit/s） 传播时延 Tp = 信道长度（m）/ 电磁波在信道上的传播速度（m/s） 1） Ts = 10^7 bit / 100 kbit/s = 100 s，Tp = 10^6 m / (2 × 10^8) m/s = 0.005 s 2） Ts = 10^3 bit / 1 Gbit/s = 1 μs，Tp = 10^6 m / (2 × 10^8) m/s = 0.005 s 若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。但若数据长度 短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分 1-19 （1）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）。 （2）若应用层数据长度为 1000 字节，数据的传输效率是多少？ 解：. 本层的传输效率=上层传送下来的数据/本层向下层传送的数据 1）100 / (100+20+20+18) = 63.3% 2）1000 / (1000+20+20+18) = 94.5% 1-29，有一个点对点链路，长度为 50 km。若数据在此链路上的传播速度为 2 × 10^8 m/s， 试问链路的带宽应为多少才能使传播时延和发送 100 字节的分组的发送时延一样大？如果 发送的是 512 字节长的分组，结果又应如何？ 解： 传播时延 Tp = 50 × 10^3 m / (2 × 10^8) m/s = 2.5 × 10^(-4) s 100 字节时带宽 = 100 字节 / 2.5 × 10^(-4) s = 字节/s = 3.2 Mbit/s 512 字节时带宽 = 512 字节 / 2.5 × 10^(-4) s = 2.048 字节/s = 16.384 Mbit/s 1-30 有一个点对点链路，长度为 20000km。数据的发送速率是 1kbit/s，要发送的数据有
    100bit。数据在此链路上的传播速度为 2×108m/s。假定我们可以看见在线路上传输的比特， 试画出我们看到的线路上的比特（画两个图，一个在 100bit 刚刚发送完时，另一个是再经 过 0.05s 后）。 1-31 条件同上题。但数据的发送速率改为 1Mbit/s。和上题的结果相比较，你可以得出什 么结论？ 1-32，以 1 Gbit/s 的速率发送数据。试问在以距离或时间为横坐标时，一个比特的宽度分 别是多少？ 解： 距离：1 bit × 2 × 10^8 m/s（在光纤中的速率）/ 1 Gbit/s = 0.2 m 时间：1 bit / 1 Gbit/s = 10^(- 9) s 第二章（P67）物理层 2-07，假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为 20000 码元/秒。如果采用振幅调制， 把码元的振幅划分为 16 个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率(bit/s) ?P46 解： 香农公式 W：信道的带宽；S：信道内所传信号的平均功率；N：信道内部的高斯噪声功率。 信道的极限信息传输速率 C = W × log2 (1 + S/N) (bit/s) C = 20000 × log2 (16) = 80000 bit/s 2-08 假定要用 3KHz 带宽的电话信道传送 64kb/s 的数据（无差错传输），试问这个信道 应具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示？这个结果说明什么问题？） 答： 将 W=3kHz 带宽，C=64kb/s 传输速率带入 香农公式：C=Wlog2（1+S/N）(b/s) S/N=2C/W-1 带入信噪比公式：dB=10 log10(S/N)dB=10log10(2C/W-1) 得出约等于 64.2db。 2-09，用香农公式计算一下，假定信道带宽为 3100Hz，最大信道传输速率为 35 kbit/s， 那么若想使最大信道传输速率增加 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, 问最大信息速率能否再增加 20%？ 解： C = W × log2(1 + S/N) b/s S/N1=2 ^ (C1/W) – 1 = 2 ^ (35000/3100) -1 S/N2=2 ^ (C2/W) – 1 = 2 ^ (1.6 × C1/W) – 1 = 2 ^ (1.6 × 35000/3100) - 1 (S/N2) / (S/N1) = 100 再带入信噪比公式：dB=10 log10(S/N)得信噪比应增大到约 100 倍 C3=W × log2(1 + S/N3) = W × log2(1 + 10 × S/N2) C3/C2 = 18.5% 如果在此基础上将信噪比 S/N 再增大到 10 倍，最大信息速率只能再增加 18.5%左右。
    2-11，假定有一种双绞线的衰减是 0.7 dB/km（在 1 kHz 时），若容许有 20dB 的衰减，试 问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？如果要使这种双绞线的工作距离增大到 100 公里，问应当使衰减降低到多少？ 解： 使用这种双绞线的链路的工作距离为 s = 20 dB / 0.7 dB/km = 28.6 km 衰减应降低到 20 / 100 = 0.2 dB D : (- 1 + 1 - 1 – 1 – 1 – 1 + 1 B : (- 1 – 1 + 1 - 1 + 1 + 1 + 1 – 2-16，共有四个站进行码分多址 CDMA 通信。 四个站的码片序列为： A : (- 1 – 1 – 1 + 1 + 1 – 1 + 1 + 1 ) 1 ) C : (- 1 + 1 - 1 + 1 + 1 + 1 – 1 – 1 ) – 1 ) 现收到这样的码片序列 S : (- 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是 0 还是 1？ 解： A 发送 S•A = (+ 1 – 1 + 3 + 1 – 1 + 3 + 1 + 1 ) / 8 = 1， S•B = (+ 1 – 1 – 3 – 1 – 1 – 3 + 1 – 1 ) / 8 = - 1， B 发送 S•C = (+ 1 + 1 + 3 + 1 – 1 – 3 – 1 – 1 ) / 8 = 0， S•D = (+ 1 + 1 + 3 – 1 + 1 + 3 + 1 – 1 ) / 8 = 1， 1 0 1 C 无发送 D 发送 第三章（P109） 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? 解： CRC 检验：采用模 2 运算，余数=0 无差错、余数!=0 代表有差错（无法定位哪位出错） CRC 多项式：最高位与最低为必须为 1。余数比多项式结果少一位。规律如下表所示： N 7 7 7 7 K 4 4 3 3 15 11 码距 d G(x)多项式 3 3 4 4 3 x3+x+1 x3+x2+1 x4+x3+x2+1 x4+x2+x+1 x4+x+1 根据给出的生成多项式可以得出除数为 10011 作二进制除法, 1101011011 / 10011，得余数 1110 11010110101110 / 10011 余数为 011 11010110001110 / 10011 余数为 101 故两种错误均可发现 G(x) 1011 1101 11101 10111 10011
    仅仅采用 CRC 检验，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 CRC 的生成多项式是 P (X) = X^3 + 1。试求应添加 在数据后面的余数。 解： M=101110 模 2 运算后为 101110000 作二进制除法，101110000 / 1001，得余数 011 故添加在数据后面的余数是 011 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? 解： 发送端：只要发现 5 个连续 1，则立即填入一个 0 接收端：每当发现 5 个连续 1 时，就将这 5 个连续 1 后的一个 0 删除 发送端的数据 0110111111111100 经过零比特填充是 011011111011111000 接收端收到的 0001110111110111110110 删除发送端加入的零后是 00011101111111111110 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。 s（秒）、ms（毫秒）、μs（微秒）、ns（纳秒） 1s=1000ms，1 ms=1000μs，1μs=1000ns 答：对于 1km 电缆，单程传播时间为 1/200000=5 为微秒，来回路程传播时间为 10 微秒，为 了能够按照 CSMA/CD 工作，最小帧的发射时间不能小于 10 微秒，以 Gb/s 速率工作，10 微 秒可以发送的比特数等于 1*10^-6/1*10^-9=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 10 Mbit/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 100 Mbit/s 的以太网呢？ 解： 对于 10 Mbit/s 的以太网来说，以太网把争用期定为 51.2 微秒,要退后 100 个争用期。等 待时间为 5120us， 对于 100 Mbit/s 的以太网来说，以太网把争用期定为 5.12 微秒,要退后 100 个争用期。等 待时间为 512 μs 3-33， 在图 3-31 中，以太网交换机有 6 个接口，分别接到 5 台主机和一个路由器。在下 面表中的“动作”一栏中，表示先后发送了 4 个帧。假定在开始时，以太网交换机的交换 表是空的。试把该表中其他的栏目都填完空。
    第四章（P196） 9.（1）子网掩码为 255.255.255.0 代表什么意思？ 有三种含义 其一是一个 A 类网的子网掩码，对于 A 类网络的 IP 地址，前 8 位表示网络号，后 24 位表 示主机号，使用子网掩码 255.255.255.0 表示前 8 位为网络号，中间 16 位用于子网段的划 分，最后 8 位为主机号。第二种情况为一个 B 类网，对于 B 类网络的 IP 地址，前 16 位表示 网络号，后 16 位表示主机号，使用子网掩码 255.255.255.0 表示前 16 位为网络号，中间 8 位用于子网段的划分，最后 8 位为主机号。 第三种情况为一个 C 类网，这个子网掩码为 C 类网的默认子网掩码。 （ 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 ？ 255.255.255.248 即 11111111.11111111.11111111.11111000. 每一个子网上的主机为 (2^3)=6 台 （3）一 A 类网络和一 B 网络的子网号 subnet-id 分别为 16 个 1 和 8 个 1，问这两个子网掩 码有何不同？ A 类网络：11111111 给定子网号（16 位“1”）则子网掩码为 255.255.255.0 B 类网络 给定子网号（8 位“1”）则子网掩码为 255.255.255.0 但子网数目不同 (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？ （240）10=（128+64+32+16）10=（11110000）2 掩码位数 29，该网络能够连接 8 个主机，扣除全 1 和全 0 后为 6 台。 Host-id 的位数为 4+8=12，因此，最 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 00000000 00000000
    IP 地 址 ？ C2 2F C 类地址 主机数 2^12-2 C2 2F 14 11111111 00000000 11111111 大主机数为： 2^12-2=4096-2=4094 11111111.11111111.11110000.00000000 (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？ 是 10111111 (6)某个 IP 地址的十六进制表示 C2.2F.14.81，试将其转化为点分十进制的形式。这个地址 14 是 哪 一 类 81--à(12*16+2).(2*16+15).(16+4).(8*16+1)---à194.47.20.129 81 ---à11000010.00101111.00010100.10000001 (7)C 类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？ 有实际意义.C 类子网 IP 地址的 32 位中,前 24 位用于确定网络号,后 8 位用于确定主机号. 如果划分子网,可以选择后 8 位中的高位,这样做可以进一步划分网络,并且不增加路由表的 内容,但是代价是主机数相信减少. 10.试辨认以下 IP 地址的网络类别。 （1）128.36.199.3 （4）192.12.69.248 （5）89.3.0.1 A 类：0.0.0.0 - 127.255.255.255 B 类：128.0.0.0 - 191.255.255.255 C 类：192.0.0.0 - 223.255.255.255 答：(2)和(5)是 A 类,(1)和(3)是 B 类,(4)和(6)是 C 类. 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）。 （2）21.12.240.17 （3）183.194.76.253 （6）200.3.6.2 8 16 24 98
    4-14 重新计算上题，但使用十六进制运算方法（每 16 位二进制数字转换为 4 个十六进制数 字，再按十六进制加法规则计算） 。比较这两种方法。 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）？ 解： 进入本机 IP 层时报文长度为 3200 + 160 = 3360 bit 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 = 3680 bit 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 1200 bit，所以共分 成 4 片，故第二个局域网向上传送 3680 + 160 = 3840 bit
    子网掩码 4-20，设某路由器建立了如下路由表： 目的网络 128.96.39.0 128.96.39.128 128.96.40.0 192.4.153.0 *（默认） 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.192 —— 下一跳 接口 m0 接口 m1 R2 R3 R4 现共收到 5 个分组，其目的地址分别为： （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： 用目的 IP 地址和路由表中的子网掩码相与，若结果出现在路由表中的目的网络中，则转发 相应的下一跳，若没有出现在路由表中的目的网络中，则转发到默认站 R4 1）先把每个 IP 与掩码做“与”运算，求出网络号 网络号 可用 IP 范围 128.96.39.1——128.96.39.127 128.96.39.129——128.96.39.254 128.96.40.1——128.96.40.127 192.4.153.1——192.4.153.127 （1）128.96.39.0 /25 （2）128.96.39.128/25 （3）128.96.40.0/25 （4）192.4.153.0/25 2）比较题目所给的五个分组 IP 对应的子网是否在上述范围中 （1）接口 m0 （2）R2 （3）R4 （4）R3 （5）R4 （ 128.96.39.10 在 128.96.39.1——128.96.39.127 中 ） （128.96.40.12 在 128.96.39.129——128.96.39.254 中） 不在上述的子网中，则跳转到默认路由 R4 （192.4.153.17 在 128.96.40.1——128.96.40.127 中） 同（3） 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 解： 由于是连续掩码,划分子网时如果子网号为 n 个 bit,可划分子网数为(2^n)-2 个,所以 2 个子 网对应 2bit、6 对应 3bit 、30 对应 5bit、 62 对应 6bit、122 对应 7bit、250 对应 8bit 30=(25)-25bit 2 个则放 2 个 1：11111111 11000000 00000000 00000000 即 255.192 0 0 6 个则放 3 个 1：11111111 11100000 00000000 00000000 即 255.224.0.0 30 个：11111111 11111000 00000000 00000000 即 255.248.0.0 62 个：11111111 11111100 00000000 00000000 即 255.252.0.0 122 个：11111111 11111110 00000000 00000000 即 255.254.0.0 250 个：11111111 11111111 00000000 00000000 即 255.255.0.0 4-31，以下地址中的哪一个和 86.32/12 匹配？请说明理由。
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