大三下學(xué)習(xí)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)習(xí)題

助教：吳子華Phone:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程習(xí)題課

什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)鏈路的帶寬？帶寬的單位？數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延和往返時(shí)延RRT？信號帶寬：一個(gè)信號不同頻率成分所占的頻率范圍。（單位：赫茲HZ）發(fā)送時(shí)延：結(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入傳輸媒體所需要時(shí)間傳播時(shí)延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間排隊(duì)時(shí)延：有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延表示處理時(shí)延，而處理時(shí)延是數(shù)據(jù)在交換結(jié)點(diǎn)為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行的一些的必要的的處理所花費(fèi)的時(shí)間。往返時(shí)延：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中它也是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到來自接收端的確認(rèn)（接收端收到數(shù)據(jù)后便立即發(fā)送確認(rèn)），總共經(jīng)歷的時(shí)延。比較電路交換、報(bào)文交換和分組交換的優(yōu)缺點(diǎn)電路交換：計(jì)算機(jī)終端通信，線路利用效率低，時(shí)延小，實(shí)時(shí)性強(qiáng)報(bào)文交換：“儲存-轉(zhuǎn)發(fā)”形式傳輸數(shù)據(jù)，提高對中繼電路的利用率，但是實(shí)時(shí)性差，同時(shí)占用太多的交換機(jī)儲存用量分組交換:具備電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)

試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要發(fā)送送的報(bào)文共x（bit）。從源點(diǎn)到終點(diǎn)共經(jīng)過k段鏈路，每段鏈路的傳播時(shí)延為d（s），數(shù)據(jù)速率為b(bit/s)。在電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為s(s)。在分組交換時(shí)分組長度為p(bit)，且各結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)。

問在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電路交換的要?。?/p>

線路交換時(shí)延：分組交換時(shí)延：在上題的分組交換網(wǎng)中，設(shè)報(bào)文長度和分組長度分別為x和(p+h)(bit),其中p為分組的數(shù)據(jù)部分的長度，而h為每個(gè)分組所帶的控制信息固定長度，與p的大小無關(guān)。通信的兩端共經(jīng)過k段鏈路。鏈路的數(shù)據(jù)率為b(b/s)，但傳播時(shí)延和結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)時(shí)間均可忽略不計(jì)。若打算使總的時(shí)延為最小，問分組的數(shù)據(jù)部分長度p應(yīng)取為多大？總時(shí)延: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2×108m/s。試計(jì)算以下兩種情況的發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)延：

（1）

數(shù)據(jù)長度為107bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/s。

（2）

數(shù)據(jù)長度為103bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/s。

從上面的計(jì)算中可以得到什么樣的結(jié)論？

（1）發(fā)送時(shí)延：

傳播時(shí)延：（2）發(fā)送時(shí)延：

傳播時(shí)延：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為什么要采用分層次的結(jié)構(gòu)？

①各層之間是獨(dú)立的。②靈活性好。③結(jié)構(gòu)上可分割開④易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)⑤能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個(gè)要素是什么？各有什么含義？

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。由以下三個(gè)要素組成：

（1）語法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。

（2）語義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。

（3）同步：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。TCP/IP五層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)對應(yīng)協(xié)議

應(yīng)用層HTTP，SNMP，F(xiàn)TP，SMTP，DNS，Telnet運(yùn)輸層 TCP，UDP網(wǎng)絡(luò)層 IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP數(shù)據(jù)鏈路層CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU物理層TCP/IP五層協(xié)議物理層：物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流。數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上無差錯(cuò)地傳送以幀（frame）為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。

網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選擇合適的路由，使發(fā)送站的運(yùn)輸層所傳下來的分組能夠正確無誤地按照地址找到目的站，并交付給目的站的運(yùn)輸層。

運(yùn)輸層：運(yùn)輸層的任務(wù)是向上一層的進(jìn)行通信的兩個(gè)進(jìn)程之間提供一個(gè)可靠的端到端服務(wù)，使它們看不見運(yùn)輸層以下的數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)。

應(yīng)用層：應(yīng)用層直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)物理層要解決哪些問題？物理層的主要特點(diǎn)是什么？（1）物理層要盡可能地屏蔽掉物理設(shè)備和傳輸媒體，通信手段的不同，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，只考慮完成本層的協(xié)議和服務(wù)。

（2）給其服務(wù)用戶（數(shù)據(jù)鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般為串行按順序傳輸?shù)谋忍亓鳎┑哪芰?，為此，物理層?yīng)該解決物理連接的建立、維持和釋放問題。

（3）在兩個(gè)相鄰系統(tǒng)之間唯一地標(biāo)識數(shù)據(jù)電路解釋以下名詞：數(shù)據(jù)，信號，模擬數(shù)據(jù)，模擬信號，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號，碼元，單工通信，半雙工通信，全雙工通信數(shù)據(jù)：是運(yùn)送信息的實(shí)體。信號：則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。模擬數(shù)據(jù)：運(yùn)送信息的模擬信號。模擬信號：連續(xù)變化的信號。數(shù)字信號：取值為有限的幾個(gè)離散值的信號。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：取值為不連續(xù)數(shù)值的數(shù)據(jù)。碼元(code)：在使用時(shí)間域（或簡稱為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。

解釋以下名詞：

數(shù)據(jù)，信號，模擬數(shù)據(jù)，模擬信號，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號，碼元，單工通信，半雙工通信

單工通信：即只有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。

半雙工通信：即通信和雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送（當(dāng)然也不能同時(shí)接收）。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過一段時(shí)間再反過來。

全雙工通信：即通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息?；鶐盘柵c寬帶信號的傳輸各有什么特點(diǎn)？

（1）基帶信號是將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。

（2）寬帶信號則是將基帶信號進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號?；鶐盘栠M(jìn)行調(diào)制后，其頻譜移到較高的頻率處。由于每一路基帶信號的頻譜被搬移到不同的頻段上，因此合在一起后并不會互相干擾。這樣做可以在一條線路中同時(shí)傳送許多路的數(shù)字信號，因而提高了線路的利用率。奈氏準(zhǔn)則與香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是什么？“比特/每秒”和“碼元/每秒”有何區(qū)別？奈特準(zhǔn)則：每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元的傳輸速率是每秒2個(gè)碼元香農(nóng)公式：帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限信息傳輸速率C=Wlog2（1+S/N）比特是信息量的單位，1個(gè)碼元攜帶n比特的信息量，波特是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?，MBaud的碼元傳輸速率所對應(yīng)的信息傳輸率為M×nbit/s什么是曼徹斯特編碼？其特點(diǎn)如何？

1011001標(biāo)準(zhǔn)曼徹斯特碼：“1”代表從高到低，“0”代表從低到高差分曼徹斯特編碼：“1”代表沒有跳變“0”代表有跳變幀定界是分組交換的必然要求

透明傳輸避免消息符號與幀定界符號相混淆

差錯(cuò)檢測防止差錯(cuò)的無效數(shù)據(jù)幀浪費(fèi)后續(xù)路由上的傳輸和處理資源

數(shù)據(jù)鏈路層的三個(gè)基本問題(幀定界、透明傳輸、差錯(cuò)檢測)為什么都必須加以解決？如果在數(shù)據(jù)鏈路層不進(jìn)行幀定界，會發(fā)生什么問題？

無法區(qū)分分組

無法確定分組的控制域和數(shù)據(jù)域

無法將差錯(cuò)更正的范圍限定在確切的局部PPP協(xié)議的主要特點(diǎn)是什么？簡單，提供不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，檢錯(cuò)，無糾錯(cuò)

不使用序號和確認(rèn)機(jī)制

PPP適用于線路質(zhì)量不太差的情況下、PPP沒有編碼和確認(rèn)機(jī)制作二進(jìn)制除法，1得余數(shù)1110，添加的檢驗(yàn)序列是1110.數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個(gè)1變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？

若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個(gè)1都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC的生成多項(xiàng)式是P（X）=X4+X+1。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)協(xié)議使用同步傳輸技術(shù)傳送比特串0110111111111100。試問經(jīng)過零比特填充后變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的數(shù)據(jù)部分是0000，問刪除發(fā)送端加入的零比特后變成怎樣的比特串？

碼元傳輸速率即為波特率，以太網(wǎng)使用曼徹斯特編碼，這就意味著發(fā)送的每一位都有兩個(gè)信號周期。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率是10MB/s，因此波特率是數(shù)據(jù)率的兩倍，即20M碼元/秒數(shù)據(jù)率為10Mb/s的以太網(wǎng)在物理媒體上的碼元傳輸速率是多少碼元/秒？

10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思10BASE-T中的“10”表示信號在電纜上的傳輸速率為10MB/s，“BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“T”代表雙絞線星形網(wǎng)，但10BASE-T的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過100m10Mb/s以太網(wǎng)升級到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s時(shí)，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)？技術(shù)問題：使參數(shù)a保持為較小的數(shù)值，可通過減小最大電纜長度或增大幀的最小長度

在100mb/s的以太網(wǎng)中采用的方法是保持最短幀長不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜的度減小到100m，幀間時(shí)間間隔從原來9.6微秒改為現(xiàn)在的0.96微秒

吉比特以太網(wǎng)仍保持一個(gè)網(wǎng)段的最大長度為100m，但采用了“載波延伸”的方法，使最短幀長仍為64字節(jié)（這樣可以保持兼容性）、同時(shí)將爭用時(shí)間增大為512字節(jié)。并使用“分組突發(fā)”減小開銷

10吉比特以太網(wǎng)的幀格式與10mb/s，100mb/s和1Gb/s以太網(wǎng)的幀格式完全相同

吉比特以太網(wǎng)還保留標(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(shí)，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，吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體，它使用長距離（超過km）的光收發(fā)器與單模光纖接口，以便能夠工作在廣域網(wǎng)。

假定1km長的CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率為1Gb/s。設(shè)信號在網(wǎng)絡(luò)上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協(xié)議的最短幀長。單程傳播時(shí)間為5微秒雙程時(shí)間里應(yīng)發(fā)數(shù)據(jù)為10*10-6/10-9=10000bit

(1250字節(jié))有10個(gè)站連接到以太網(wǎng)上。試計(jì)算一下三種情況下每一個(gè)站所能得到的帶寬。

（1）

10個(gè)站都連接到一個(gè)10Mb/s以太網(wǎng)集線器。

（2）

10個(gè)站都連接到一個(gè)100Mb/s以太網(wǎng)集線器。

（3）

10個(gè)站都連接到一個(gè)10Mb/s以太網(wǎng)交換機(jī)。為什么早期的以太網(wǎng)選擇總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而不是星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在卻改為使用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？常用的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆校盒切尉W(wǎng)，總線網(wǎng)，環(huán)形網(wǎng)，樹形網(wǎng)當(dāng)時(shí)很可靠的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較貴，人們都認(rèn)為無源的總線結(jié)構(gòu)更加可靠，但實(shí)踐證明，連接有大量站點(diǎn)的總線式以太網(wǎng)很容易出現(xiàn)故障，而現(xiàn)在專用的ASIC芯片的使用可以講星形結(jié)構(gòu)的集線器做的非?？煽?，因此現(xiàn)在的以太網(wǎng)一般都使用星形結(jié)構(gòu)的拓?fù)洹Ｒ蕴W(wǎng)使用的CSMA/CD協(xié)議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用TDM相比優(yōu)缺點(diǎn)如何？

CSMA/CD是一種動態(tài)的媒體隨機(jī)接入共享信道方式，而傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用TDM是一種靜態(tài)的劃分信道，所以對信道的利用，CSMA/CD是用戶共享信道，更靈活，可提高信道的利用率，不像TDM，為用戶按時(shí)隙固定分配信道，即使當(dāng)用戶沒有數(shù)據(jù)要傳送時(shí)，信道在用戶時(shí)隙也是浪費(fèi)的；傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用TDM是靜態(tài)時(shí)隙分配，均勻高負(fù)荷時(shí)信道利用率高，低負(fù)荷或符合不均勻時(shí)資源浪費(fèi)較大，CSMA/CD動態(tài)使用空閑資源，低負(fù)荷時(shí)信道利用率高，但控制復(fù)雜，高負(fù)荷時(shí)信道沖突大。對計(jì)算機(jī)通信來說，突發(fā)式的數(shù)據(jù)更不利于使用TDM方式。網(wǎng)橋的工作原理和特點(diǎn)是什么？網(wǎng)橋與轉(zhuǎn)發(fā)器以及以太網(wǎng)交換機(jī)有何異同？網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)器工作在物理層，它僅簡單地轉(zhuǎn)發(fā)信號，沒有過濾能力

以太網(wǎng)交換機(jī)則為鏈路層設(shè)備，可視為多端口網(wǎng)橋。

（見教材p123）表示有五個(gè)站點(diǎn)分別連接在三個(gè)局域網(wǎng)上，并且用網(wǎng)橋B1和B2連接起來。每一個(gè)網(wǎng)橋都有兩個(gè)接口（1和2）。在一開始，兩個(gè)網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表都是空的。以后有以下各站向其他的站發(fā)送了數(shù)據(jù)幀：H1發(fā)送給H5，H3發(fā)送給H2，H4發(fā)送給H3，H2發(fā)送給H1。

簡單說明下列協(xié)議的作用：IP、ARP、RARP、ICMPIP協(xié)議：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連。使參與互連的性能各異的網(wǎng)絡(luò)從用戶看起來好像是一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。ARP協(xié)議：是解決同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址和硬件地址的映射問題。

RARP：是解決同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的硬件地址和IP地址的映射問題。

ICMP：提供差錯(cuò)報(bào)告和詢問報(bào)文，以提高IP數(shù)據(jù)交付成功的機(jī)會IP地址分為幾類？各如何表示？IP地址的主要特點(diǎn)是什么？（1）IP地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級的好處是：

第一，IP地址管理機(jī)構(gòu)在分配IP地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號，而剩下的主機(jī)號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自行分配。這樣就方便了IP地址的管理。

第二，路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機(jī)號），這樣就可以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。

（2）實(shí)際上IP地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。

當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號net-id必須是不同的。這種主機(jī)稱為多歸屬主機(jī)(multihomedhost)。

由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將IP數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)），因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)不同的IP地址。

(3)用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號net-id。

(4)所有分配到網(wǎng)絡(luò)號net-id的網(wǎng)絡(luò)，范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。子網(wǎng)掩碼為代表什么意思？1、A類網(wǎng)2、B類網(wǎng)3、C類網(wǎng)某A類網(wǎng)絡(luò)和某B網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)號subnet-id分別為16個(gè)1和8個(gè)1，問這兩個(gè)子網(wǎng)掩碼有何不同？有相同的子網(wǎng)掩碼有不同的子網(wǎng)數(shù)一個(gè)B類地址的子網(wǎng)掩碼是。試問在其中每一個(gè)子網(wǎng)上的主機(jī)數(shù)最多是多少？

Host-id的位數(shù)為4+8=12，因此，最大主機(jī)數(shù)為：

212-2=4096-2=4094

試辨認(rèn)以下IP地址的網(wǎng)絡(luò)類別。

（1）（2）7（3）53

（4）48（5）（6）

(2)和(5)是A類,(1)和(3)是B類,(4)和(6)是C類.某單位分配到一個(gè)B類IP地址，其net-id為.該單位有4000臺機(jī)器，分布在16個(gè)不同的地點(diǎn)。如選用子網(wǎng)掩碼為，試給每一個(gè)地點(diǎn)分配一個(gè)子網(wǎng)掩碼號，并算出每個(gè)地點(diǎn)主機(jī)號碼的最小值和最大值

4000/16=250，平均每個(gè)地點(diǎn)250臺機(jī)器。如選為掩碼，則每個(gè)網(wǎng)絡(luò)所連主機(jī)數(shù)=28-2=254>250，共有子網(wǎng)數(shù)=28-2=254>16，能滿足實(shí)際需求。有如下的4個(gè)/24地址塊，試進(jìn)行最大可能性的聚合/24

/24

/24

/24

132=（10000100）133=（10000101）134=（10000110）135=（10000111）共同的前綴有22位，即11010100

00111000

100001，聚合的CIDR地址塊是：/22

有如下的4個(gè)/24地址塊，試進(jìn)行最大可能性的聚合現(xiàn)共收到5個(gè)分組，其目的站IP地址分別為：（1）0（2）2（3）51（4）7（5）10/25的網(wǎng)絡(luò)地址為：-2728/25的網(wǎng)絡(luò)地址為：29-54/25的網(wǎng)絡(luò)地址為：128.96.4