計算機網(wǎng)絡典型習題講解課件

1計算機網(wǎng)絡習題講解1計算機網(wǎng)絡習題講解第一章基本概念端到端延遲計算2第一章基本概念2OSI參考模型請從低到高的順序指出OSI參考模型中的七層,并對其中（任選的）五層的每一層指出一個實際協(xié)議的例子。答：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層（或會晤層）、表示層、應用層物理層：任何一種調(diào)制解調(diào)體制數(shù)據(jù)鏈路層：ALOHA、CSMA或CSMA/CD、TDMA、FDMA、CDMA、FDDI等之一網(wǎng)絡層：ARP、IP、ICMP、OSPF、BGP等傳輸層：TCP、UDP之一會話層：NetBIOS等表示層：XML、HTML、MIME、XDR等應用層：FTP、HTTP、DNS、SMTP、DHCP、

RIP、ODBC、RPC等3OSI參考模型請從低到高的順序指出OSI參考模型中的七層,OSI參考模型從下到上列舉OSI7層模型，并概要說明每層的主要功能。

物理層：該層包括物理連網(wǎng)媒介，是計算機連網(wǎng)的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)鏈路層：在不可靠的物理線路上進行可靠的數(shù)據(jù)傳遞

網(wǎng)絡層：實際完成主機到主機的通信服務。（IP、ARP、RARP、ICMP+各種選路協(xié)議）

傳輸層：在終端用戶之間提供透明的數(shù)據(jù)傳輸。（TCP、UDP）

會話層：負責在網(wǎng)絡中的兩節(jié)點之間建立和維持通信

表示層：為不同終端的上層用戶提供數(shù)據(jù)和信息的格式化方法。（例如加密解密）

應用層：負責對軟件提供接口以使程序能夠使用網(wǎng)絡服務（注意不是運行的那些應用程序，而是提供的接口或者服務）4OSI參考模型從下到上列舉OSI7層模型，并概要說明每層的練習（1）以下功能典型地屬于OSI模型的哪一層？介質(zhì)訪問控制(MediumAccessControl)位的差錯檢測與恢復路由學習分組轉(zhuǎn)發(fā)進程-進程之間的可靠傳輸(2)以下具體設備或軟件工作在OSI模型的哪一層？XML（擴展超標記語言）IP路由器Web服務器JAVARMI（遠程方法調(diào)用）以太網(wǎng)網(wǎng)卡5數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層傳輸層表示層應用層應用層練習（1）以下功能典型地屬于OSI模型的哪一層？5數(shù)據(jù)鏈路層端到端延遲計算考慮兩臺主機A和B由一條速率為Rbit/s的鏈路相連。假定這兩臺主機相隔m米，沿該鏈路的傳播速率為sm/s。主機A向主機B發(fā)送長度為L比特的分組。書上課后習題5.P46a.根據(jù)m和s表達傳播時延dpropb.根據(jù)L和R確定分組的傳輸時延dtransc.忽略處理時延和排隊時延，得出端到端時延的表達式d.假定主機A在時刻t=0開始傳輸該分組，在時刻t=dtrans，該分組的最后一個比特在什么地方？e.假定dprop大于dtrans，在時刻t=dtrans，該分組的第一個比特在何處？f.假定dprop小于dtrans，在時刻t=dtrans，該分組的第一個比特在何處？g.假定s=2.5*108，L=100b，R=28kb/s。求出傳播時延等于傳輸時延的距離m。6端到端延遲計算考慮兩臺主機A和B由一條速率為Rbit/s的a.m/sb.L/Rc.L/R+m/sd.atthespotofAe.在鏈路上且距離Adtrans*s米處f.atthespotofBg.大約8.9*105

米7解答a.m/s7解答課后習題18假定兩個主機A和B相隔10000km，由一條直接的R=1Mb/s的鏈路相連。假定跨越該鏈路的傳播速率是2.5*108m/s。書上課后習題18.P47a.計算“帶寬時延”積R*tprop。b.考慮從主機A到主機B發(fā)送一個400kb的文件，假定該文件作為一個大報文連續(xù)發(fā)送。在任何給定時間，在鏈路上具有的比特數(shù)量最大值是多少？c.給出帶寬時延的一種解釋。d.在該鏈路上一個比特的寬度（以m計）是多少？它比一個足球場更長嗎？e.根據(jù)傳播速率s，帶寬R和鏈路m的長度，推導出比特寬度的一般表達式。8課后習題18假定兩個主機A和B相隔10000km，由一條直解答a.“帶寬時延”積＝（1e7/2.5e8）*1e6=40,000bitb.40000bitc.一條鏈路的帶寬時延積就是這條鏈路上具有的比特數(shù)的最大值。d.1e7/4e4=250m,比一個足球場的長度還長。e.s/R9解答a.“帶寬時延”積＝（1e7/2.5e8）*1e6=40傳輸層滑動窗口信道利用率計算TCP連接建立、刪除連接開始到結(jié)束的序列號及確認號計算填空UDP和TCP的區(qū)別10傳輸層滑動窗口信道利用率計算10滑動窗口計算題衛(wèi)星信道上數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s，數(shù)據(jù)幀長為1000bit，衛(wèi)星信道的傳播時延為270ms，而幀的控制信息、確認幀長及幀處理時間均可忽略不計。當采用下列三種協(xié)議時，試計算可能達到的信道利用率是多少？

A.stop-and-wait

B.Go-Back-N,WT=6,WB=1;

C.SelectRepeat,WT=5，WB=511答案：信道利用率

=數(shù)據(jù)發(fā)送時間

/（數(shù)據(jù)發(fā)送時間

+傳播時延）

1)信道利用率

=(1000bit/1Mb/s)/(1000bit/1Mb/s+270ms*2)=0.184842%

2)信道利用率

=(1000bit/1Mb/s*6)/(1000bit/1Mb/s*6+270ms*2)=1.098901%

3)信道利用率

=(1000bit/1Mb/s*5)/(1000bit/1Mb/s*5+270ms*2)=0.91743%

滑動窗口計算題衛(wèi)星信道上數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s，數(shù)據(jù)幀長為TCP建立連接3-wayhandshakingSYN=1，Seq#=mTCPclientTCPserverSYN=1，Seq#=n,ACK=1,Ack#=m+1ACK=1，Ack#=n+1m：客戶端起始序列號，n：客戶端起始序列號TCP建立連接3-wayhandshakingSYN=1，TCP刪除/關(guān)閉連接FIN=1

Seq#=MACK=1，Ack#=M+1M=連接關(guān)閉前已經(jīng)被確認收到數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序列號加1任何一方(clientorserver)都能夠發(fā)送關(guān)閉請求，單向關(guān)閉.TCP刪除/關(guān)閉連接FIN=1Seq#=MACK=1，AcTCP關(guān)閉連接具有單向性

FIN=1，Seq#=MABACK=1，Ack#=M+1A到B的連接關(guān)閉,而B到A的連接并未關(guān)閉仍可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)Stream？TCP關(guān)閉連接具有單向性

FIN=1，Seq#=MABACTCP整個過程練習SYN=1,序列號=？ABBaseSeq#.=6999建立連接400BreadyA到B的連接關(guān)閉SYN=1,Seq#=？,ACK=1，Ack#=？ACK=1,Ack#=？

BaseSeq#=1999500BReadyACK=1，Ack#=？Seq#=？,500BSeq#=？,400BACK=1,Ack#=？FIN=1，Seq#=？ACK=1，Ack#=？此時，A還能繼續(xù)向B傳輸數(shù)據(jù)嗎，反過來呢，為什么TCP整個過程練習SYN=1,序列號=？ABBaseSe解答SYN=1,序列號=(6999)ABBaseSeq#.=6999建立連接400BreadyA到B的連接關(guān)閉SYN=1,Seq#=(1999),ACK=1，Ack#=(7000)ACK=1,Ack#=(2500)BaseSeq#=1999500BReadyACK=1，Ack#=(2000)Seq#=(2000),500BSeq#=(7000),400BACK=1,Ack#=(7400)FIN=1，Seq#=(7400)ACK=1，Ack#=(7401)此時，A不能繼續(xù)向B傳輸數(shù)據(jù)，反過來可以，因為TCP關(guān)閉連接具有單向性，上面只關(guān)閉了A到B的連接，B到A的連接未關(guān)閉解答SYN=1,序列號=(6999)ABBaseSe關(guān)閉連接練習設TCP客戶端當前已被確認的最大序列號是9453,服務器端當前已被確認的最大序列號是65778，畫出關(guān)閉從服務器端到客戶端的TCP連接的過程,并在圖上標出正確的序列號和確認號。

17關(guān)閉連接練習設TCP客戶端當前已被確認的最大序列號是9453以下是一個TCP傳輸過程,假設每次接收方都全部接受到達的數(shù)據(jù),請正確填寫圖中括號中的數(shù)字。18以下是一個TCP傳輸過程,假設每次接收方都全部接受到達的數(shù)解答19解答19UDP和TCP比較UDP和TCP都是因特網(wǎng)傳輸層協(xié)議，它們有哪些重要區(qū)別？

答：UDP為無連接傳輸，TCP為有連接傳輸；UDP不可靠，TCP可靠；UDP支持廣播和組播，TCP對這兩者都不能支持；UDP沒有流量調(diào)節(jié)機制，TCP有流量調(diào)節(jié)機制；UDP面向消息（數(shù)據(jù)有邊界）；TCP面向字節(jié)流（數(shù)據(jù)無邊界）。一個多媒體應用軟件需要支持視頻流的組播功能，問采用TCP還是UDP實現(xiàn)較為合適？說明理由。

答：采用UDP，因為UDP支持組播但TCP不支持。20UDP和TCP比較UDP和TCP都是因特網(wǎng)傳輸層協(xié)議，它們有網(wǎng)絡層IP地址（地址分類、子網(wǎng)掩碼、特殊的IP地址）IP首部（IHL，totallenth）IP尋址（根據(jù)路由表選路填表題）IP組網(wǎng)（包括IP地址分配、靜態(tài)路由表生成和路由匯聚）IP選路IP分片與組裝組播與廣播異同21網(wǎng)絡層IP地址（地址分類、子網(wǎng)掩碼、特殊的IP地址）21IP地址分類可根據(jù)第一個十進制數(shù)來判斷網(wǎng)絡類別A類：1~126，127預留B類：128~191C類

：192~223D類：224~239E類：240~25522IP地址分類可根據(jù)第一個十進制數(shù)來判斷網(wǎng)絡類別22IP地址分類及特殊的IP地址A類地址第1字節(jié)為網(wǎng)絡地址，其它3個字節(jié)為主機地址。地址范圍：---54A類地址中的私有地址和保留地址：10.X.X.X是私有地址（所謂的私有地址就是在互聯(lián)網(wǎng)上不使用，而被用在局域網(wǎng)絡中的地址）。范圍（---55）127.X.X.X是保留地址，用做循環(huán)測試用的。B類地址第1字節(jié)和第2字節(jié)為網(wǎng)絡地址，其它2個字節(jié)為主機地址。地址范圍：---54。

B類地址的私有地址和保留地址

---55是私有地址

169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自動獲取IP地址，而你在網(wǎng)絡上又沒有找到可用的DHCP服務器。就會得到其中一個IP。23IP地址分類及特殊的IP地址A類地址23C類地址C類地址范圍：---54。C類地址中的私有地址：192.168.X.X是私有地址。(---55)D類地址

D類地址不分網(wǎng)絡地址和主機地址，它的第1個字節(jié)的前四位固定為1110。

D類地址范圍：---54E類地址

E類地址不分網(wǎng)絡地址和主機地址，它的第1個字節(jié)的前五位固定為11110。

E類地址范圍：---5424C類地址24練習以下IP地址分別屬A、B、C、D哪一類？

0819

25ABACD練習以下IP地址分別屬A、B、C、D哪一類？25A子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼與IP地址做“與”運算得到該IP地址的網(wǎng)絡地址。1.根據(jù)子網(wǎng)掩碼的長度，計算以下IP地址的子網(wǎng)地址：/8/11/16/19/242.分別寫出用點分十進制記號表示的9位、11位、17位、21位和25位長度的子網(wǎng)掩碼.26子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼與IP地址做“與”運算得到該IP地址的網(wǎng)絡地解答1.

/8 /11/16 /19/242.

2827解答1.27IP首部IHL(IPHeaderLength):首部長度,占4bit,可表示最大數(shù)是15個單位,一個單位4個字節(jié)，因此首部的最大值是60字節(jié)。一般是20字節(jié)。Totallength:總長度，指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位是字節(jié)，占用16bit,因此數(shù)據(jù)報的總長度為65535字節(jié)，即64KB。28IP首部IHL(IPHeaderLength):首部長度,IP尋址練習1一個網(wǎng)絡見下圖,寫出路由器R1、R2的路由表(lan1,lan2等是接口的名字；對直接相連的網(wǎng)絡,表項中的下一跳IP地址請用”C”標記；不要求寫默認路由項)29路由表格式:目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字IP尋址練習1一個網(wǎng)絡見下圖,寫出路由器R1、R2的路由表解答目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字CLan1CLan2Lan2Lan230目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字vlan160CVlan160CVlan159CVlan2R1的路由表:R2的路由表:解答目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字224IP尋址練習2一個路由器R上的路由表如下,試畫出該路由器與其鄰居路由器的連接關(guān)系,并在圖上標出各個接口的名字、接口的IP地址、通過每個鄰居路由器可到達的目標網(wǎng)絡。注：“下一跳的IP地址”欄的C表示直接相鄰。31目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址RIP-距離離出接口的名字C0lan2C0lan159C0lan1607lan25lan21lan21lan2IP尋址練習2一個路由器R上的路由表如下,試畫出該路由器與解答32解答32IP尋址練習3（1）什么是分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中的“最長掩碼匹配”規(guī)則？（2）對目標地址分別為/12、/24、/17的三個路由項，在路由表中正確的排列順序是什么？33答:（1）“最長掩碼匹配”規(guī)則是指對相同前綴的目標地址，子網(wǎng)掩碼越長則越排列在路由表的前面，子網(wǎng)掩碼越短則越排列在路由

表的后面。（2）正確的（從前向后）順序是/24、/17、/12。IP尋址練習3（1）什么是分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中的“最長掩碼匹配”規(guī)IP組網(wǎng)練習1假定一個網(wǎng)絡上需要連接最多709臺計算機設備。（1）若對其分配VLSM(可變長子網(wǎng)掩碼的)IP地址,問子網(wǎng)掩碼最長可達多少?簡要說明計算過程。地址空間的使用效率（%）是多少？（2）若分配有類型的IP地址,問A、B、C哪一類最合適?簡要說明理由。地址空間的使用效率（%）是多少？34解:(1)設k位主機號，由2k-1-2<709<2k-2得k=10，故子網(wǎng)掩碼需要32-k=22位。地址空間使用效率=709/(210-2)=70%(2)B類最合適，因為B類地址的地址空間大小最接近709。地址空間使用效率=709/65534=1%IP組網(wǎng)練習1假定一個網(wǎng)絡上需要連接最多709臺計算機設備。IP組網(wǎng)練習2一個企業(yè)網(wǎng)有8個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)上的主機數(shù)量相同，各為1000臺。若要求所有的IP地址都有形式202.100.x.y,試寫出各個子網(wǎng)的IP地址(即NetID)、最短子網(wǎng)掩碼長度，并簡要說明計算方法。35解:根據(jù)子網(wǎng)大小,每個子網(wǎng)至少需要10位主機號;由于有8個子網(wǎng),因此需要

至少3位擴展網(wǎng)絡號部分,因此每個子網(wǎng)掩碼最短需要19位,剩余13位（>10位）

作為主機號。由此，8個子網(wǎng)的IP地址分別是：

/19/19/19/19/19/19/19/19IP組網(wǎng)練習2一個企業(yè)網(wǎng)有8個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)上的主機數(shù)量相同RoutingintheInternet36/54路由匯聚RoutingprotocolscansummarizeaddressesofseveralnetworksintooneaddressIcanroutetothe

/16network.

RoutingTable/16BRoutingTable/24/24/24/24/24/24ARoutingintheInternet36/54路由RoutingintheInternet37/54

（SummarizingwithinanOctet）/24=10101100.00010000.10101000.00000000相同的位數(shù)為21（NumberofCommonBits=21）

不同位數(shù)11位（NoncommonBits=11）匯總：/21（Summary:/21）/24=172 .16.10101001.0/24=172 .16.10101010.0/24=172 .16.10101011.0/24=172 .16.10101100.0/24=172 .16.10101101.0/24=172 .16.10101110.0/24=172 .16.10101111.0RoutingintheInternet37/54

（IP選路自治系統(tǒng)內(nèi)部選路：RIP：距離向量路由選擇協(xié)議,它選擇路由的度量標準（metric)是跳數(shù)，最大跳數(shù)是15跳，如果大于15跳，它就會丟棄數(shù)據(jù)包。OSPF:鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，它選擇路由的度量標準是帶寬，延遲。38IP選路自治系統(tǒng)內(nèi)部選路：38練習以下是RX路由器上的路由表.見表1，其中路由一列中，C代表直連，RA代表通過鄰居RA學習到。表1RX的路由表

表2收到RB的路由表某個時刻，鄰居RB發(fā)來的路由表，見表2，問題（1）請問經(jīng)過路由更新后，該路由器的路由表變?yōu)?？請畫出最終路由表。問題（2）該路由協(xié)議采用RIP協(xié)議，請大概解釋一下rip協(xié)議的工作原理。39目標網(wǎng)絡地址

掩碼路由RIP距離C0RA32892RB3

RL4

RB7RB5RM10目標網(wǎng)絡地址掩碼RIP距離112892345練習以下是RX路由器上的路由表.見表1，其中路由一列中，C代解答目標網(wǎng)絡地址

掩碼路由RIP距離C0RB22892RB4

RL4

RB7RB6RM104012.RIP工作原理RIP協(xié)議是基于距離向量算法的一種動態(tài)路由協(xié)議，路由實現(xiàn)時，RIP作為一個系統(tǒng)長駐進程（daemon）而存在于路由器中，負責從網(wǎng)絡系統(tǒng)的其它路由器接收路由信息，從而對本地IP層路由表作動態(tài)的維護，保證IP層發(fā)送報文時選擇正確的路由。同時負責廣播本路由器的路由信息，通知相鄰路由器作相應的修改。RIP協(xié)議處于UDP協(xié)議的上層，RIP所接收的路由信息都封裝在UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)報中，所以它是種應用層協(xié)議解答目標網(wǎng)絡地址掩碼路由RIP距離202.204IP分片與組裝不同的鏈路層協(xié)議能承載的最大數(shù)據(jù)量為最大傳輸單元(MTU)不同，如上圖所示。網(wǎng)絡層分組在傳輸?shù)倪^程中就需要分片。除了最后一片外所有初始有效載荷數(shù)據(jù)的數(shù)量應當是8字節(jié)的倍數(shù)，并且偏移值(offset)應當被規(guī)定以8字節(jié)塊為單位書上219頁例題41hosthostrouterrouterMTU=4000MTU=1500MTU=2000IP分片與組裝不同的鏈路層協(xié)議能承載的最大數(shù)據(jù)量為最大傳輸單4242組播和廣播異同組播和廣播的相同點和不同點是什么?

答：相同點：一個發(fā)送端，多個接收端；不同點：與發(fā)送方處于同一網(wǎng)段上的所有計算機都是廣播中的接收端；組播中的接收端只能是與發(fā)送方處于同一組群內(nèi)的計算機。43組播和廣播異同組播和廣播的相同點和不同點是什么?43數(shù)據(jù)鏈路層ARP原理CSMA/CD的原理和應用差錯檢測和糾錯MAC地址和IP地址的區(qū)別44數(shù)據(jù)鏈路層ARP原理44ARP原理1.說明ARP協(xié)議的主要功能，并簡述其工作過程.ARP協(xié)議的主要功能是將32位IP地址轉(zhuǎn)換為48位物理地址。工作過程：首先每臺主機都會在緩沖區(qū)建立一個ARP列表，以表示IP與MAC的對應關(guān)系。當有數(shù)據(jù)包發(fā)送時，會先檢查ARP列表中是否存在該IP對應的MAC地址，如果有，則直接將包發(fā)送到這個MAC地址，如果沒有，就向本地網(wǎng)段發(fā)起一個ARP請求的廣播包，網(wǎng)絡中所有主機收到這個ARP包后，會先檢查自己的IP是否與包中的IP地址一致，如果不一致則忽略，如果一致，則將發(fā)送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中（已存在的則覆蓋），然后向發(fā)送端發(fā)送一個響應包，發(fā)送方收到該響應包后將接收方的IP與MAC添加到自己的ARP列表中。然后開始數(shù)據(jù)的傳輸。45ARP原理1.說明ARP協(xié)議的主要功能，并簡述其工作過程.ARP原理2.在什么情況下,一個主機在發(fā)送一個IP分組前不需要檢索其ARP緩存或使用ARP?答：廣播或組播。3.ARP緩存用來提高ARP的效率，請問為什么強制ARP緩存的表項壽命有限？答：ARP緩存表項表示MAC地址-IP地址對應關(guān)系,但這種對應關(guān)系可以發(fā)生變化,(例如更換網(wǎng)卡),因此必須強制ARP緩存的表項壽命有限。46ARP原理2.在什么情況下,一個主機在發(fā)送一個IP分組前不CSMA/CD的原理和應用說明局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議的主要目的，并概述CSMA/CD協(xié)議的工作過程。主要目的是：提供尋址及媒體存取的控制方式，使得不同設備或網(wǎng)絡上的節(jié)點可以在多點的網(wǎng)絡上通訊而不互相沖突工作過程：CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測）在發(fā)送幀的同時對信道進行偵聽，以確定是否發(fā)生沖突，若在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測到了沖突，則發(fā)送阻塞信息并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，然后等待隨機時間再次發(fā)送47CSMA/CD的原理和應用說明局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議的主要差錯檢測和糾錯1.假設分組的信息內(nèi)容是比特模式1010101010101011，并且使用了偶校驗方案。在二維奇偶校驗情況下，該檢查和字段的值是什么？你的答案應該使用最小長度檢查和字段。課后習題12.利用CRC校驗法計算：假設D的值為10101010，生成多項式G的值為1001。求出R的值是什么？課后習題548差錯檢測和糾錯1.假設分組的信息內(nèi)容是比特模式1010101解答1.最右面的一列和最下面的一行是校驗比特。所以該檢查和字段的值為000100012.如果我們用10101010000除以1001，我們可以得到10111101，余數(shù)是101，即R=101。49解答1.最右面的一列和最下面的一行是校驗比特。所以該檢查和字MAC地址和IP地址區(qū)別MAC地址和IP地址有什么本質(zhì)區(qū)別？答：MAC地址是數(shù)據(jù)鏈路層地址，IP地址是網(wǎng)絡層地址；MAC地址沒有結(jié)構(gòu)性涵義，IP地址有結(jié)構(gòu)性涵義，表示計算機與網(wǎng)絡之間的連接關(guān)系。50MAC地址和IP地址區(qū)別MAC地址和IP地址有什么本質(zhì)區(qū)別？物理層Nyquist公式Shannon公式Nyquist公式和Shannon公式對比51物理層Nyquist公式51Nyquist公式Nyquist公式：用于無噪聲理想低通信道。（奈奎斯特公式）

Nyquist公式為估算已知帶寬信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。例，話音級線路的帶寬約為3.1kHz，根據(jù)上式計算的信道最大數(shù)據(jù)傳輸率如下表所示52C=2Wlog2M◆C=該信道最大數(shù)據(jù)傳輸率，單位b/s◆W=帶寬，單位Hz◆M=信號編碼級數(shù)M最大數(shù)據(jù)率

26200b/s412400b/s818600b/s1624800b/s3231000b/sNyquist公式Nyquist公式：用于無噪聲理想低通信道53Shannon公式Shannon公式：用于有噪聲干擾信道（香農(nóng)公式）例：信道帶寬W=3.1kHz，S/N=2000，則C=3100×log2（1+2000）≈34kb/s，即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會大于34kb/s。注意：信噪比的單位也可用分貝(dB)表示：S/NdB=10log10S/N所以，若S/NdB=30dB，則S/N=1000。C=Wlog2（1+S/N）

C:傳輸率，單位b/sW:帶寬，單位HzS/N:信噪比53Shannon公式Shannon公式：用于有噪聲干擾信道54Nyquist公式和Shannon公式

C=2Wlog2M用于理想信道（這樣的信道存在嗎？）數(shù)據(jù)傳輸率隨信號編碼級數(shù)增加而增加。

C=Wlog2（1+S/N）用于有噪聲信道（實際的信道總是有噪聲?。o論信號編碼級數(shù)增加到多少，此公式給出了有噪聲信道可能達到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。原因：噪聲的存在將使編碼級數(shù)不可能無限增加。54Nyquist公式和Shannon公式C=2W55計算機網(wǎng)絡習題講解1計算機網(wǎng)絡習題講解第一章基本概念端到端延遲計算56第一章基本概念2OSI參考模型請從低到高的順序指出OSI參考模型中的七層,并對其中（任選的）五層的每一層指出一個實際協(xié)議的例子。答：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層（或會晤層）、表示層、應用層物理層：任何一種調(diào)制解調(diào)體制數(shù)據(jù)鏈路層：ALOHA、CSMA或CSMA/CD、TDMA、FDMA、CDMA、FDDI等之一網(wǎng)絡層：ARP、IP、ICMP、OSPF、BGP等傳輸層：TCP、UDP之一會話層：NetBIOS等表示層：XML、HTML、MIME、XDR等應用層：FTP、HTTP、DNS、SMTP、DHCP、

RIP、ODBC、RPC等57OSI參考模型請從低到高的順序指出OSI參考模型中的七層,OSI參考模型從下到上列舉OSI7層模型，并概要說明每層的主要功能。

物理層：該層包括物理連網(wǎng)媒介，是計算機連網(wǎng)的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)鏈路層：在不可靠的物理線路上進行可靠的數(shù)據(jù)傳遞

網(wǎng)絡層：實際完成主機到主機的通信服務。（IP、ARP、RARP、ICMP+各種選路協(xié)議）

傳輸層：在終端用戶之間提供透明的數(shù)據(jù)傳輸。（TCP、UDP）

會話層：負責在網(wǎng)絡中的兩節(jié)點之間建立和維持通信

表示層：為不同終端的上層用戶提供數(shù)據(jù)和信息的格式化方法。（例如加密解密）

應用層：負責對軟件提供接口以使程序能夠使用網(wǎng)絡服務（注意不是運行的那些應用程序，而是提供的接口或者服務）58OSI參考模型從下到上列舉OSI7層模型，并概要說明每層的練習（1）以下功能典型地屬于OSI模型的哪一層？介質(zhì)訪問控制(MediumAccessControl)位的差錯檢測與恢復路由學習分組轉(zhuǎn)發(fā)進程-進程之間的可靠傳輸(2)以下具體設備或軟件工作在OSI模型的哪一層？XML（擴展超標記語言）IP路由器Web服務器JAVARMI（遠程方法調(diào)用）以太網(wǎng)網(wǎng)卡59數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層傳輸層表示層應用層應用層練習（1）以下功能典型地屬于OSI模型的哪一層？5數(shù)據(jù)鏈路層端到端延遲計算考慮兩臺主機A和B由一條速率為Rbit/s的鏈路相連。假定這兩臺主機相隔m米，沿該鏈路的傳播速率為sm/s。主機A向主機B發(fā)送長度為L比特的分組。書上課后習題5.P46a.根據(jù)m和s表達傳播時延dpropb.根據(jù)L和R確定分組的傳輸時延dtransc.忽略處理時延和排隊時延，得出端到端時延的表達式d.假定主機A在時刻t=0開始傳輸該分組，在時刻t=dtrans，該分組的最后一個比特在什么地方？e.假定dprop大于dtrans，在時刻t=dtrans，該分組的第一個比特在何處？f.假定dprop小于dtrans，在時刻t=dtrans，該分組的第一個比特在何處？g.假定s=2.5*108，L=100b，R=28kb/s。求出傳播時延等于傳輸時延的距離m。60端到端延遲計算考慮兩臺主機A和B由一條速率為Rbit/s的a.m/sb.L/Rc.L/R+m/sd.atthespotofAe.在鏈路上且距離Adtrans*s米處f.atthespotofBg.大約8.9*105

米61解答a.m/s7解答課后習題18假定兩個主機A和B相隔10000km，由一條直接的R=1Mb/s的鏈路相連。假定跨越該鏈路的傳播速率是2.5*108m/s。書上課后習題18.P47a.計算“帶寬時延”積R*tprop。b.考慮從主機A到主機B發(fā)送一個400kb的文件，假定該文件作為一個大報文連續(xù)發(fā)送。在任何給定時間，在鏈路上具有的比特數(shù)量最大值是多少？c.給出帶寬時延的一種解釋。d.在該鏈路上一個比特的寬度（以m計）是多少？它比一個足球場更長嗎？e.根據(jù)傳播速率s，帶寬R和鏈路m的長度，推導出比特寬度的一般表達式。62課后習題18假定兩個主機A和B相隔10000km，由一條直解答a.“帶寬時延”積＝（1e7/2.5e8）*1e6=40,000bitb.40000bitc.一條鏈路的帶寬時延積就是這條鏈路上具有的比特數(shù)的最大值。d.1e7/4e4=250m,比一個足球場的長度還長。e.s/R63解答a.“帶寬時延”積＝（1e7/2.5e8）*1e6=40傳輸層滑動窗口信道利用率計算TCP連接建立、刪除連接開始到結(jié)束的序列號及確認號計算填空UDP和TCP的區(qū)別64傳輸層滑動窗口信道利用率計算10滑動窗口計算題衛(wèi)星信道上數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s，數(shù)據(jù)幀長為1000bit，衛(wèi)星信道的傳播時延為270ms，而幀的控制信息、確認幀長及幀處理時間均可忽略不計。當采用下列三種協(xié)議時，試計算可能達到的信道利用率是多少？

A.stop-and-wait

B.Go-Back-N,WT=6,WB=1;

C.SelectRepeat,WT=5，WB=565答案：信道利用率

=數(shù)據(jù)發(fā)送時間

/（數(shù)據(jù)發(fā)送時間

+傳播時延）

1)信道利用率

=(1000bit/1Mb/s)/(1000bit/1Mb/s+270ms*2)=0.184842%

2)信道利用率

=(1000bit/1Mb/s*6)/(1000bit/1Mb/s*6+270ms*2)=1.098901%

3)信道利用率

=(1000bit/1Mb/s*5)/(1000bit/1Mb/s*5+270ms*2)=0.91743%

滑動窗口計算題衛(wèi)星信道上數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s，數(shù)據(jù)幀長為TCP建立連接3-wayhandshakingSYN=1，Seq#=mTCPclientTCPserverSYN=1，Seq#=n,ACK=1,Ack#=m+1ACK=1，Ack#=n+1m：客戶端起始序列號，n：客戶端起始序列號TCP建立連接3-wayhandshakingSYN=1，TCP刪除/關(guān)閉連接FIN=1

Seq#=MACK=1，Ack#=M+1M=連接關(guān)閉前已經(jīng)被確認收到數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序列號加1任何一方(clientorserver)都能夠發(fā)送關(guān)閉請求，單向關(guān)閉.TCP刪除/關(guān)閉連接FIN=1Seq#=MACK=1，AcTCP關(guān)閉連接具有單向性

FIN=1，Seq#=MABACK=1，Ack#=M+1A到B的連接關(guān)閉,而B到A的連接并未關(guān)閉仍可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)Stream？TCP關(guān)閉連接具有單向性

FIN=1，Seq#=MABACTCP整個過程練習SYN=1,序列號=？ABBaseSeq#.=6999建立連接400BreadyA到B的連接關(guān)閉SYN=1,Seq#=？,ACK=1，Ack#=？ACK=1,Ack#=？

BaseSeq#=1999500BReadyACK=1，Ack#=？Seq#=？,500BSeq#=？,400BACK=1,Ack#=？FIN=1，Seq#=？ACK=1，Ack#=？此時，A還能繼續(xù)向B傳輸數(shù)據(jù)嗎，反過來呢，為什么TCP整個過程練習SYN=1,序列號=？ABBaseSe解答SYN=1,序列號=(6999)ABBaseSeq#.=6999建立連接400BreadyA到B的連接關(guān)閉SYN=1,Seq#=(1999),ACK=1，Ack#=(7000)ACK=1,Ack#=(2500)BaseSeq#=1999500BReadyACK=1，Ack#=(2000)Seq#=(2000),500BSeq#=(7000),400BACK=1,Ack#=(7400)FIN=1，Seq#=(7400)ACK=1，Ack#=(7401)此時，A不能繼續(xù)向B傳輸數(shù)據(jù)，反過來可以，因為TCP關(guān)閉連接具有單向性，上面只關(guān)閉了A到B的連接，B到A的連接未關(guān)閉解答SYN=1,序列號=(6999)ABBaseSe關(guān)閉連接練習設TCP客戶端當前已被確認的最大序列號是9453,服務器端當前已被確認的最大序列號是65778，畫出關(guān)閉從服務器端到客戶端的TCP連接的過程,并在圖上標出正確的序列號和確認號。

71關(guān)閉連接練習設TCP客戶端當前已被確認的最大序列號是9453以下是一個TCP傳輸過程,假設每次接收方都全部接受到達的數(shù)據(jù),請正確填寫圖中括號中的數(shù)字。72以下是一個TCP傳輸過程,假設每次接收方都全部接受到達的數(shù)解答73解答19UDP和TCP比較UDP和TCP都是因特網(wǎng)傳輸層協(xié)議，它們有哪些重要區(qū)別？

答：UDP為無連接傳輸，TCP為有連接傳輸；UDP不可靠，TCP可靠；UDP支持廣播和組播，TCP對這兩者都不能支持；UDP沒有流量調(diào)節(jié)機制，TCP有流量調(diào)節(jié)機制；UDP面向消息（數(shù)據(jù)有邊界）；TCP面向字節(jié)流（數(shù)據(jù)無邊界）。一個多媒體應用軟件需要支持視頻流的組播功能，問采用TCP還是UDP實現(xiàn)較為合適？說明理由。

答：采用UDP，因為UDP支持組播但TCP不支持。74UDP和TCP比較UDP和TCP都是因特網(wǎng)傳輸層協(xié)議，它們有網(wǎng)絡層IP地址（地址分類、子網(wǎng)掩碼、特殊的IP地址）IP首部（IHL，totallenth）IP尋址（根據(jù)路由表選路填表題）IP組網(wǎng)（包括IP地址分配、靜態(tài)路由表生成和路由匯聚）IP選路IP分片與組裝組播與廣播異同75網(wǎng)絡層IP地址（地址分類、子網(wǎng)掩碼、特殊的IP地址）21IP地址分類可根據(jù)第一個十進制數(shù)來判斷網(wǎng)絡類別A類：1~126，127預留B類：128~191C類

：192~223D類：224~239E類：240~25576IP地址分類可根據(jù)第一個十進制數(shù)來判斷網(wǎng)絡類別22IP地址分類及特殊的IP地址A類地址第1字節(jié)為網(wǎng)絡地址，其它3個字節(jié)為主機地址。地址范圍：---54A類地址中的私有地址和保留地址：10.X.X.X是私有地址（所謂的私有地址就是在互聯(lián)網(wǎng)上不使用，而被用在局域網(wǎng)絡中的地址）。范圍（---55）127.X.X.X是保留地址，用做循環(huán)測試用的。B類地址第1字節(jié)和第2字節(jié)為網(wǎng)絡地址，其它2個字節(jié)為主機地址。地址范圍：---54。

B類地址的私有地址和保留地址

---55是私有地址

169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自動獲取IP地址，而你在網(wǎng)絡上又沒有找到可用的DHCP服務器。就會得到其中一個IP。77IP地址分類及特殊的IP地址A類地址23C類地址C類地址范圍：---54。C類地址中的私有地址：192.168.X.X是私有地址。(---55)D類地址

D類地址不分網(wǎng)絡地址和主機地址，它的第1個字節(jié)的前四位固定為1110。

D類地址范圍：---54E類地址

E類地址不分網(wǎng)絡地址和主機地址，它的第1個字節(jié)的前五位固定為11110。

E類地址范圍：---5478C類地址24練習以下IP地址分別屬A、B、C、D哪一類？

0819

79ABACD練習以下IP地址分別屬A、B、C、D哪一類？25A子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼與IP地址做“與”運算得到該IP地址的網(wǎng)絡地址。1.根據(jù)子網(wǎng)掩碼的長度，計算以下IP地址的子網(wǎng)地址：/8/11/16/19/242.分別寫出用點分十進制記號表示的9位、11位、17位、21位和25位長度的子網(wǎng)掩碼.80子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼與IP地址做“與”運算得到該IP地址的網(wǎng)絡地解答1.

/8 /11/16 /19/242.

2881解答1.27IP首部IHL(IPHeaderLength):首部長度,占4bit,可表示最大數(shù)是15個單位,一個單位4個字節(jié)，因此首部的最大值是60字節(jié)。一般是20字節(jié)。Totallength:總長度，指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位是字節(jié)，占用16bit,因此數(shù)據(jù)報的總長度為65535字節(jié)，即64KB。82IP首部IHL(IPHeaderLength):首部長度,IP尋址練習1一個網(wǎng)絡見下圖,寫出路由器R1、R2的路由表(lan1,lan2等是接口的名字；對直接相連的網(wǎng)絡,表項中的下一跳IP地址請用”C”標記；不要求寫默認路由項)83路由表格式:目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字IP尋址練習1一個網(wǎng)絡見下圖,寫出路由器R1、R2的路由表解答目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字CLan1CLan2Lan2Lan284目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字vlan160CVlan160CVlan159CVlan2R1的路由表:R2的路由表:解答目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字224IP尋址練習2一個路由器R上的路由表如下,試畫出該路由器與其鄰居路由器的連接關(guān)系,并在圖上標出各個接口的名字、接口的IP地址、通過每個鄰居路由器可到達的目標網(wǎng)絡。注：“下一跳的IP地址”欄的C表示直接相鄰。85目標IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址RIP-距離離出接口的名字C0lan2C0lan159C0lan1607lan25lan21lan21lan2IP尋址練習2一個路由器R上的路由表如下,試畫出該路由器與解答86解答32IP尋址練習3（1）什么是分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中的“最長掩碼匹配”規(guī)則？（2）對目標地址分別為/12、/24、/17的三個路由項，在路由表中正確的排列順序是什么？87答:（1）“最長掩碼匹配”規(guī)則是指對相同前綴的目標地址，子網(wǎng)掩碼越長則越排列在路由表的前面，子網(wǎng)掩碼越短則越排列在路由

表的后面。（2）正確的（從前向后）順序是/24、/17、/12。IP尋址練習3（1）什么是分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中的“最長掩碼匹配”規(guī)IP組網(wǎng)練習1假定一個網(wǎng)絡上需要連接最多709臺計算機設備。（1）若對其分配VLSM(可變長子網(wǎng)掩碼的)IP地址,問子網(wǎng)掩碼最長可達多少?簡要說明計算過程。地址空間的使用效率（%）是多少？（2）若分配有類型的IP地址,問A、B、C哪一類最合適?簡要說明理由。地址空間的使用效率（%）是多少？88解:(1)設k位主機號，由2k-1-2<709<2k-2得k=10，故子網(wǎng)掩碼需要32-k=22位。地址空間使用效率=709/(210-2)=70%(2)B類最合適，因為B類地址的地址空間大小最接近709。地址空間使用效率=709/65534=1%IP組網(wǎng)練習1假定一個網(wǎng)絡上需要連接最多709臺計算機設備。IP組網(wǎng)練習2一個企業(yè)網(wǎng)有8個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)上的主機數(shù)量相同，各為1000臺。若要求所有的IP地址都有形式202.100.x.y,試寫出各個子網(wǎng)的IP地址(即NetID)、最短子網(wǎng)掩碼長度，并簡要說明計算方法。89解:根據(jù)子網(wǎng)大小,每個子網(wǎng)至少需要10位主機號;由于有8個子網(wǎng),因此需要

至少3位擴展網(wǎng)絡號部分,因此每個子網(wǎng)掩碼最短需要19位,剩余13位（>10位）

作為主機號。由此，8個子網(wǎng)的IP地址分別是：

/19/19/19/19/19/19/19/19IP組網(wǎng)練習2一個企業(yè)網(wǎng)有8個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)上的主機數(shù)量相同RoutingintheInternet90/54路由匯聚RoutingprotocolscansummarizeaddressesofseveralnetworksintooneaddressIcanroutetothe

/16network.

RoutingTable/16BRoutingTable/24/24/24/24/24/24ARoutingintheInternet36/54路由RoutingintheInternet91/54

（SummarizingwithinanOctet）/24=10101100.00010000.10101000.00000000相同的位數(shù)為21（NumberofCommonBits=21）

不同位數(shù)11位（NoncommonBits=11）匯總：/21（Summary:/21）/24=172 .16.10101001.0/24=172 .16.10101010.0/24=172 .16.10101011.0/24=172 .16.10101100.0/24=172 .16.10101101.0/24=172 .16.10101110.0/24=172 .16.10101111.0RoutingintheInternet37/54

（IP選路自治系統(tǒng)內(nèi)部選路：RIP：距離向量路由選擇協(xié)議,它選擇路由的度量標準（metric)是跳數(shù)，最大跳數(shù)是15跳，如果大于15跳，它就會丟棄數(shù)據(jù)包。OSPF:鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，它選擇路由的度量標準是帶寬，延遲。92IP選路自治系統(tǒng)內(nèi)部選路：38練習以下是RX路由器上的路由表.見表1，其中路由一列中，C代表直連，RA代表通過鄰居RA學習到。表1RX的路由表

表2收到RB的路由表某個時刻，鄰居RB發(fā)來的路由表，見表2，問題（1）請問經(jīng)過路由更新后，該路由器的路由表變?yōu)?？請畫出最終路由表。問題（2）該路由協(xié)議采用RIP協(xié)議，請大概解釋一下rip協(xié)議的工作原理。93目標網(wǎng)絡地址

掩碼路由RIP距離C0RA32892RB3

RL4

RB7RB5RM10目標網(wǎng)絡地址掩碼RIP距離112892345練習以下是RX路由器上的路由表.見表1，其中路由一列中，C代解答目標網(wǎng)絡地址

掩碼路由RIP距離C0RB22892RB4

RL4

RB7RB6RM109412.RIP工作原理RIP協(xié)議是基于距離向量算法的一種動態(tài)路由協(xié)議，路由實現(xiàn)時，RIP作為一個系統(tǒng)長駐進程（daemon）而存在于路由器中，負責從網(wǎng)絡系統(tǒng)的其它路由器接收路由信息，從而對本地IP層路由表作動態(tài)的維護，保證IP層發(fā)送報文時選擇正確的路由。同時負責廣播本路由器的路由信息，通知相鄰路由器作相應的修改。RIP協(xié)議處于UDP協(xié)議的上層，RIP所接收的路由信息都封裝在UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)報中，所以它是種應用層協(xié)議解答目標網(wǎng)絡地址掩碼路由RIP距離202.204IP分片與組裝不同的鏈路層協(xié)議能承載的最大數(shù)據(jù)量為最大傳輸單元(MTU)不同，如上圖所示。網(wǎng)絡層分組在傳輸?shù)倪^程中就需要分片。除了最后一片外所有初始有效載荷數(shù)據(jù)的數(shù)量應當是8字節(jié)的倍數(shù)，并且偏移值(offset)應當被規(guī)定以8字節(jié)塊為單位書上219頁例題95hosthostrouterrouterMTU=4000MTU=1500MTU=2000IP分片與組裝不同的鏈路層協(xié)議能承載的最大數(shù)據(jù)量為最大傳輸單9642組播和廣播異同組播和廣播的相同點和不同點是什么?

答：相同點：一個發(fā)送端，多個接收端；不同點：與發(fā)送方處于同一網(wǎng)段上的所有計算機都是廣播中的接收端；組播中的接收端只能是與發(fā)送方處于同一組群內(nèi)的計算機。97組播和廣播異同組