計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：自頂向下方法-課本課后習(xí)題和答案

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：自頂向下方法-課本課后習(xí)題答案(1-3)課后習(xí)題答案：Chapter1:Reviewquestions:1,4,11,13,15,16,18,19,23,25,261沒(méi)有不同，在本文書(shū)中，“主機(jī)”和“終端系統(tǒng)”可以互換使用。終端系統(tǒng)包括PCs，工作站，Web服務(wù)器，電子郵件服務(wù)器，連接Internet的PDA，WebTV等。41通過(guò)電話線撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器：住宅2通過(guò)電話線的DSL：住宅或小型辦公室3光纖電纜：住宅4100Mbps交換以太網(wǎng)：公司5無(wú)線LAN：移動(dòng)電話6蜂窩移動(dòng)接入（例如WAP）：移動(dòng)電話11電路交換網(wǎng)絡(luò)可以為一個(gè)通話保證特定數(shù)量的端到端帶寬。大多數(shù)現(xiàn)在分組交換網(wǎng)絡(luò)（包括Internet）可以提供所有端到端帶寬保證。13在時(shí)間t0發(fā)送主機(jī)開(kāi)始傳輸。在t1=L/R1時(shí)，發(fā)送主機(jī)完成傳輸并且整個(gè)分組到達(dá)路由器（沒(méi)有傳播延遲）。因?yàn)槁酚善髟跁r(shí)間t1擁有整個(gè)分組，所以它在時(shí)間t1開(kāi)始向接收主機(jī)傳輸此分組。在時(shí)間t2=t1+L/R2，路由器完成傳輸并且接收主機(jī)接收整個(gè)分組（也沒(méi)有傳播延遲）。因此端到端延遲是L/R1+L/R2。15a)可以支持兩個(gè)用戶(hù)因?yàn)槊總€(gè)用戶(hù)需要一半的鏈路帶寬。b)因?yàn)樵趥鬏斶^(guò)程中每個(gè)用戶(hù)需要1Mbps，如果兩個(gè)或更上用戶(hù)同時(shí)傳輸，那么最大需要2Mbs。因?yàn)楣蚕淼逆溌返目捎脦捠?Mbps，所以在鏈接之前沒(méi)有排隊(duì)延遲。然而，如果三個(gè)用戶(hù)同時(shí)傳輸，那么需要的帶寬將是3Mbps，它大于共享鏈路的可用帶寬，在這種情況下在鏈接前存在排隊(duì)延遲。c)給定用戶(hù)傳輸?shù)母怕适?.2。d)所有三個(gè)用戶(hù)同時(shí)傳輸?shù)母怕适?(0.2)3=0.008。因?yàn)楫?dāng)所有用戶(hù)都傳輸時(shí)，隊(duì)列增加，所以在隊(duì)列增加的分?jǐn)?shù)（它等于所有三個(gè)用戶(hù)同時(shí)傳輸?shù)母怕剩┦?.008。16延遲組件是處理延遲，傳輸延遲，傳播延遲和排隊(duì)延遲。除了排隊(duì)延遲是變化的，其它所有延遲都是固定的。1810msec;d/s;no;no19a)500kbpsb)64secondsc)100kbps;320seconds23Internet協(xié)議棧中的5層——從頂?shù)降住獞?yīng)用層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，鏈路層和物理層。章節(jié)1.5.1中概述了各自的主要職責(zé)。25路由器處理從第1層到第3層（這不完全準(zhǔn)確，因?yàn)樾滦偷膫鞲衅饔质浅洚?dāng)防火墻或緩沖組件，并且也處理第4層）。鏈路層交換機(jī)處理第1層到第2層。主機(jī)處理所有5層。26a)病毒需要某些人的互動(dòng)形式來(lái)傳播。典型的例子是電子郵件病毒b)蠕蟲(chóng)不需要用戶(hù)復(fù)制。在感染的主機(jī)中的蠕蟲(chóng)掃描IP地址和端口號(hào)，尋找容易的進(jìn)程進(jìn)行感染。c)特洛伊木馬隱藏在某些有用的軟件之中。Problems:2,5,12,18,242a)電路交換網(wǎng)絡(luò)將適合此描述的應(yīng)用，因?yàn)榇藨?yīng)用包含擁有可預(yù)測(cè)平滑帶寬需求的長(zhǎng)期會(huì)話。因?yàn)閭鬏斅室阎⑶也皇潜ㄐ缘模钥梢詾槊總€(gè)應(yīng)用會(huì)話電路預(yù)留帶寬而沒(méi)有非常大的浪費(fèi)。此外，我們不要關(guān)心建立和解除一個(gè)電路連接的開(kāi)銷(xiāo)，它們分?jǐn)偨o定義應(yīng)用會(huì)話的較長(zhǎng)時(shí)間。b)給定一個(gè)大量鏈接能力，網(wǎng)絡(luò)需要擁塞控制機(jī)制。在最壞的情況下（很有可能擁塞），所有應(yīng)用同時(shí)在一個(gè)或更多的特定網(wǎng)絡(luò)鏈接上同時(shí)傳輸。但是，因?yàn)槊總€(gè)鏈接提供足夠的帶寬來(lái)處理應(yīng)用數(shù)據(jù)率的總和，所以不會(huì)發(fā)生擁塞（非常少的排隊(duì)）。5a)秒.b)秒.c)秒.d)此比特剛離開(kāi)HostAe)第一個(gè)比特在鏈路中并且沒(méi)有到達(dá)HostBf)第一個(gè)個(gè)比特已經(jīng)達(dá)到HostB。g)km.12第一個(gè)傳輸?shù)姆纸M的排隊(duì)延遲是0，第二個(gè)傳輸?shù)姆纸M是L/R，一般地，對(duì)于第n個(gè)傳輸?shù)姆纸M來(lái)說(shuō)，排隊(duì)延遲是(n-1)L/R。因此，對(duì)于N個(gè)分組來(lái)說(shuō)平均的延遲是：(L/R+2L/R+.......+(N-1)L/R)/N=L/RN(1+2+.....+(N-1))=LN(N-1)/(2RN)=(N-1)L/(2R)注意：1+2+.......+N=N(N+1)/218a)40,000bitsb)40,000bitsc)鏈路的帶寬延遲積是可以在鏈路中的最大比特?cái)?shù)。d)1比特是250米長(zhǎng)，它比一個(gè)足球場(chǎng)長(zhǎng)1米。e)s/R24a)從源主機(jī)到第一個(gè)分組交換機(jī)的時(shí)間=。使用“存儲(chǔ)交換”分組交換，從源主機(jī)到目的主機(jī)移動(dòng)該數(shù)據(jù)包的總共時(shí)間=b)從源主機(jī)到第一個(gè)分組交換機(jī)移動(dòng)第一個(gè)分組的時(shí)間，第一臺(tái)交換機(jī)接收的第二個(gè)分組的時(shí)間=第一個(gè)分組到達(dá)第二臺(tái)交換機(jī)的時(shí)間=，第2ms時(shí)，第二個(gè)分組能被第一臺(tái)交換機(jī)全部收到。c)第一個(gè)分組到達(dá)目的主機(jī)的時(shí)間=，在此之后，每1ms就收到一個(gè)分組，因此收到最后一個(gè)分組（第5000個(gè)分組）的時(shí)間=?？梢园l(fā)現(xiàn)使用報(bào)文分段要小的多（差不多1/3）d)缺點(diǎn)：1)分組必須放在目的的序列中2)報(bào)文分段產(chǎn)生很多較小的數(shù)據(jù)包。因?yàn)椴还芊纸M的大小如何，頭的大小通常是相同的。使用分組分段，頭比特的總數(shù)更多。Chapter2:Reviewquestions:1,3,5,6,11,13,15,22,27,281Web：HTTP；文件傳輸：FTP；遠(yuǎn)程登錄:Telnet；網(wǎng)絡(luò)新聞：NNTP；e-mail:SMTP。3初始通信的進(jìn)程是客戶(hù)端；等待連接的進(jìn)程是服務(wù)器。5目標(biāo)主機(jī)的IP地址和目標(biāo)套接字的端口號(hào)。6應(yīng)該使用UDP。通過(guò)UDP，傳輸可以在一個(gè)往返時(shí)間（RTT）中完成——客戶(hù)端向UDPsocket發(fā)送傳輸請(qǐng)求，并且服務(wù)器向客戶(hù)端的UDPsocket返回應(yīng)答。通過(guò)TCP，最少需要兩個(gè)RTT——一個(gè)是構(gòu)建TCP連接，另一個(gè)是客戶(hù)端發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器返回應(yīng)答。11與這些協(xié)議相關(guān)的應(yīng)用要求所有應(yīng)用數(shù)據(jù)要按照正確的順序接收而沒(méi)有間隔。TCP提供這些服務(wù)而UDP則沒(méi)有。13Web緩存器可以產(chǎn)生較接近用戶(hù)或者用戶(hù)主機(jī)連接的相同LAN的希望內(nèi)容。Web緩存器可以降低所有對(duì)象的延遲，即使沒(méi)有儲(chǔ)存的對(duì)象，因?yàn)榫彺娼档土随溌妨髁俊?5FTP使用兩個(gè)平行的TCP連接，一個(gè)是發(fā)送控制信息（例如傳輸文件的請(qǐng)求）的連接和實(shí)際傳輸文件的連接。因?yàn)榭刂菩畔⒉辉谖募l(fā)送的連接上發(fā)送，所以FTP發(fā)送“帶外”控制信息。22在P2P文件共享系統(tǒng)中的覆蓋網(wǎng)絡(luò)包括參與文件系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的邏輯鏈接。如A和B之間存在一個(gè)半永久TCP連接，那么從節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)B存在一個(gè)邏輯鏈接（在圖理論中是一條邊）。覆蓋網(wǎng)絡(luò)不包括路由器。通過(guò)Gnutella，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)想加入Gnutella網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它首先發(fā)現(xiàn)（帶外）已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)的IP地址。然后向這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送加入消息。當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到確認(rèn)時(shí)，它成為Gnutella網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)成員。節(jié)點(diǎn)通過(guò)周期的刷新消息維持它們的邏輯鏈接。27使用UDP服務(wù)器，沒(méi)有歡迎套接字，并且來(lái)自不同客戶(hù)端的所有數(shù)據(jù)通一個(gè)套接字進(jìn)入服務(wù)器。使用TCP服務(wù)器，存在一個(gè)歡迎套接字，并且每次客戶(hù)端初始一個(gè)到服務(wù)器的連接，就創(chuàng)建一個(gè)新的套接字。因此，為了支持n個(gè)同時(shí)連接，服務(wù)將需要n+1個(gè)套接字。28對(duì)于TCP應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，只要客戶(hù)端執(zhí)行了，那么它就嘗試與服務(wù)器初始化一個(gè)TCP連接。如果TCP服務(wù)器沒(méi)有運(yùn)行，那么客戶(hù)端將建立此連接失敗。對(duì)于UDP應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，客戶(hù)端不會(huì)在執(zhí)行時(shí)立即初始化連接（或者嘗試與UDP服務(wù)器通信）。Problems:9,249a)速率為R鏈路上傳輸對(duì)象大小為L(zhǎng)的時(shí)間為L(zhǎng)/R。平均時(shí)間是R分隔的對(duì)象的平均時(shí)間：?=(900,000bits)/(15,000,000bits/sec)=0.06sec在鏈路上的流量強(qiáng)度是(15requests/sec)(0.06msec/request)=0.9。因此，平均訪問(wèn)延遲是(0.06sec)/(1-0.9)=0.6seconds。因此總共的平均響應(yīng)時(shí)間是0.6sec+2sec=2.6secb)訪問(wèn)鏈路的流量強(qiáng)度降低了40%，這是因?yàn)檎?qǐng)求的40%在這個(gè)機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中是滿(mǎn)足的。因此平均訪問(wèn)延遲是(0.06sec)/[1–(0.6)(0.9)]=0.13seconds。響應(yīng)時(shí)間基本是0如果請(qǐng)求滿(mǎn)足緩沖區(qū)（這發(fā)生的概率是0.4）；對(duì)于緩沖未命中的情況平均響應(yīng)時(shí)間是0.13sec+2sec=2.13sec（這發(fā)生的概率是60%）。因此平均響應(yīng)時(shí)間是(0.4)(0sec)+(0.6)(2.13sec)=1.278seconds24a)如果首先運(yùn)行TCP客戶(hù)端，那么客戶(hù)端嘗試與不存在的服務(wù)器進(jìn)程建立TCP連接。TCP連接將建立失敗。b)UDP客戶(hù)端沒(méi)有與服務(wù)器建立連接。因此，所有事情都運(yùn)行正常如果你首先運(yùn)行UDP客戶(hù)端，然后運(yùn)行UDP服務(wù)器，再在鍵盤(pán)中輸入某些輸入。“等待D1”。這里請(qǐng)求其正在等待來(lái)自B的D1數(shù)據(jù)消息。計(jì)時(shí)器通常運(yùn)行在此狀態(tài)。如果計(jì)時(shí)器超時(shí)了，那么A發(fā)送另一個(gè)R1消息，重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)器并且記住此狀態(tài)。如果從B收到了D1消息，那么A停止計(jì)時(shí)器并且進(jìn)入“等待上級(jí)的Request0”的狀態(tài)。如果A在此狀態(tài)收到了D0數(shù)據(jù)消息，那么它將被忽略。數(shù)據(jù)提供者（B）只有兩個(gè)狀態(tài)“發(fā)送D0”。在此狀態(tài)，通過(guò)發(fā)送D0，B連續(xù)響應(yīng)收到的R0消息，并且記住此狀態(tài)。如果B收到了R1消息，那么它知道它的D0消息已經(jīng)被正確地接受了。因此它丟棄此D0數(shù)據(jù)（因?yàn)樗呀?jīng)在另一邊收到了）并且然后進(jìn)入“發(fā)送D1”狀態(tài)，這里它將使用D1去發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求片。“發(fā)送D1”。在此狀態(tài)下，通過(guò)發(fā)送D1，B連續(xù)響應(yīng)收到的R1消息，然后記住此狀態(tài)。如果B收到了R1消息，那么它知道它的D1消息已經(jīng)正確地收到了并且因此進(jìn)入“發(fā)送D1”狀態(tài)。20為了避免圖3.27的場(chǎng)景，我們想避免接收器窗口的前緣（也就是擁有最高序列號(hào)的那個(gè)）回繞在序列號(hào)空間中并且與后緣（也就是在發(fā)送者窗口中擁有最低序列號(hào)的那個(gè)）。也就是說(shuō)，序列后空間必須足夠大以適合整個(gè)接收器狀態(tài)和整個(gè)發(fā)送者窗口而沒(méi)有這些重疊條件。因此，我們需要確定序列號(hào)的一個(gè)范圍可以在任意給定時(shí)間接受者和發(fā)送者的窗口都可以包含。假設(shè)接收者正在等待的數(shù)據(jù)包的最低序列號(hào)是數(shù)據(jù)包m。在這種情況下，它的窗口是[m,m+w-1]并且它已經(jīng)收到（并且確認(rèn)了）數(shù)據(jù)包m-1和它之前的w-1個(gè)數(shù)據(jù)包，這里w是窗口的大小。如果這些w個(gè)ACKs都沒(méi)有被發(fā)送者收到，那么值為[m-w,m-1]的ACK消息可能仍然在傳過(guò)來(lái)的過(guò)程中。如果擁有這些ACKs數(shù)的ACKs都沒(méi)有被接受者收到，那么發(fā)送者的窗口將是[m-w,m-1]。因此，發(fā)送者的最小邊是m-w,并且接收著的導(dǎo)邊是m+w-1。為了讓接收者的窗口的導(dǎo)邊不會(huì)與發(fā)送者的尾邊重疊，序列號(hào)空間必須足夠大以容納2w序列號(hào)。也就是，序列號(hào)空間至少是窗口大小的兩倍，。23這里有個(gè)可能的序列號(hào)。a)序列號(hào)沒(méi)有每個(gè)報(bào)文就增加一個(gè)。而是通過(guò)發(fā)送的數(shù)據(jù)的字節(jié)的數(shù)增加。所以MSS的大小是無(wú)關(guān)的——從A發(fā)送到B的最大大小文件簡(jiǎn)單地可以表示為字節(jié)數(shù)。b)報(bào)文的數(shù)目是，66字節(jié)的頭添加到每個(gè)報(bào)文上，得到194,156,028字節(jié)的頭。傳輸?shù)淖止?jié)的總數(shù)是比特。因此在鏈路率10Mbps中傳輸將耗時(shí)3,591seconds=59minutes去傳輸此文件。24a)在從主機(jī)A發(fā)往B的第二個(gè)報(bào)文段中，序號(hào)為289，源端口號(hào)為503，目的端口號(hào)為80。b)如果第一個(gè)報(bào)文段在第二個(gè)報(bào)文段之前到達(dá)，在第一個(gè)到達(dá)報(bào)文段的確認(rèn)中，確認(rèn)號(hào)為289，源端口號(hào)為80，目標(biāo)端口號(hào)為503。c)如果第二個(gè)報(bào)文段在第一個(gè)報(bào)文段之前到達(dá)，在第一個(gè)報(bào)文段的確認(rèn)中，確認(rèn)號(hào)為249。d)33a)運(yùn)行TCP慢啟動(dòng)的時(shí)間間隔是[1，6]和[23，26]。b)運(yùn)行TCP擁塞避免的時(shí)間間隔是[6，16]和[17，22]。c)在第16個(gè)傳輸周期之后，報(bào)文段的丟失通過(guò)3個(gè)重復(fù)確認(rèn)來(lái)檢測(cè)。如果存在一個(gè)超時(shí)，那么擁塞窗口的大小將降低為1。d)在第22個(gè)傳輸周期之后，報(bào)文段的丟失通過(guò)超時(shí)檢測(cè)，并且因此擁塞窗口的大小設(shè)置為1。e)Threshold初始值為32，因?yàn)樵诖舜翱诖笮∩下龁?dòng)停止，擁塞避免開(kāi)始。f)Threshold設(shè)置為擁塞窗口的值的一半當(dāng)檢測(cè)到包丟失時(shí)。當(dāng)在傳輸周期16中檢測(cè)到丟失時(shí)，擁塞窗口大小為42。因此在第18個(gè)傳輸周期Threshold是21。g)Threshold設(shè)置為擁塞窗口的值的一半當(dāng)檢測(cè)到數(shù)據(jù)包丟失時(shí)。當(dāng)