计算机网络(第5版)课后习题答案：第5章 运输层
第五章传输层
5-01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别？为什么运输层是必不可少的？
答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务。
运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。
各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。
5-02 网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？
答：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。但提供不同的服务质量。
5-03 当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的？
答：都是。这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。
5-04 试用画图解释运输层的复用。画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上，而这条运输连接又复用到IP数据报上。
答：许多个运输用户复用到一条运输连接上：不同的端口号。
这条运输连接又复用到IP数据报上：不同的协议号，UDP:17，TCP: 6。
5-05 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不用采用可靠的TCP。
答：VOIP（Voice over Internet Protocol）即网络电话，将模拟的声音讯号经过压缩与封包之后，以数据封包的形式在IP网络进行语音讯号的传输，通俗来说也就是互联网电话或IP电
话。
由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃，TCP数据报出错则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。因此VOIP宁可采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。
5-06 接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？
答：丢弃。
5-07 如果应用程序愿意使用UDP来完成可靠的传输，这可能吗？请说明理由。
答：可能，但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。
5-08 为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的？
答：IDP是面向报文的。发送方UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP 层。UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。接收方UDP，对IP 层交上来的UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。
TCP是面向字节流的。发送方TCP对应用程序交下来的报文数据块，视为无结构的字节流（无边界约束，可分拆/合并），但维持各字节的顺序----流（流入到进程或从进程流出的字节序列）。
5-09 端口的作用是什么？为什么端口要划分为三种？
答：端口的作用是对TCP/IP体系的应用进程进行统一的标志，使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信。熟知端口号，数值一般为0~1023，标记常规的服务进程如FTP:21,DNS:53,HTTP:80等；登记端口号，数值为1024~49151，标记没有熟知端口号的非常规的服务进程；客户端口号（短暂端口号），数值为49152~65535，客户进程运行时动态选择。
5-10 试说明运输层中伪首部的作用。
答：仅用于计算运输层数据报校验和。
5-11 某个应用进程使用运输层的用户数据报UDP，然而继续向下交给IP层后，又封装成IP 数据报。既然都是数据报，可否跳过UDP而直接交给IP层？哪些功能UDP提供了但IP没提提供？
答：不可跳过UDP而直接交给IP层。IP数据报IP报头承担主机寻址、报头检错，直接交给IP层只能找到目的主机而无法找到目的进程。
UDP提供对应用进程的复用和分用功能，以及提供对数据的差错检验。
5-12 一个应用程序用UDP，到了IP层把数据报在划分为4个数据报片发送出去，结果前两个数据报片丢失，后两个到达目的站。过了一段时间应用程序重传UDP，而IP层仍然划分为4个数据报片来传送。结果这次前两个到达目的站而后两个丢失。试问：在目的站能否将这两次传输的4个数据报片组装成完整的数据报？假定目的站第一次收到的后两个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。
答：数据报片丢失重传时，IP数据报的标识字段会有另一个标识符。仅当标识符相同的IP
数据报片才能组装成一个IP数据报。前两个IP数据报片的标识符与后两个IP数据报片的标识符不同，因此不能组装成一个IP数据报。
5-13 一个UDP用户数据报的数据字段为8192字节。在数据链路层要使用以太网来传送。试问应当划分为几个IP数据报片？说明每一个IP数据报字段长度和片偏移字段的值。
答：6个。8192字节加上UDP首部8字节共8200字节。
数据字段的长度：前5个是1480字节，最后一个是800字节。
片偏移字段的值分别是：0，1480，2960，4440，5920和7400。
5-14 一UDP用户数据报的首部十六进制表示是：06 32 00 45 00 1C E2 17。试求源端口、目的端口、用户数据报的总长度、数据部分长度。这个用户数据报是从客户发送给服务器发送给客户？使用UDP的这个服务器程序是什么？
解：源端口1586，目的端口69，UDP用户数据报总长度28字节，数据部分长度20字节。此UDP用户数据报是从客户发给服务器（因为目的端口号<1023，是熟知端口）、服务器程序是TFTP。
5-15 使用TCP对实时话音数据的传输有没有什么问题？使用UDP在传送数据文件时会有什么问题？
答：如果语音数据不是实时播放（边接收边播放）就可以使用TCP，因为TCP传输可靠。接收端用TCP接收讲话音数据接受完毕后，可以在以后的任何时间进行播放。但假定是实时传输，则必须使用UDP。UDP不保证可靠交付，但UCP比TCP的开销要小很多。因此只要应用程序接受这样的服务质量就可以使用UDP。
5-16 在停止等待协议中如果不使用编号是否可行？为什么？
答：不行。分组和确认分组都必须进行编号，才能明确哪个分组得到了确认。
5-17 在停止等待协议中，如果收到重复的报文段时不予理睬（即悄悄地丢弃它而其他什么也没做）是否可行？试举出具体的例子说明理由。
答：不行。收到重复帧不确认相当于确认丢失，会造成发送方重传已经发送并到达接收方的帧。
5-18 假定在运输层使用停止等待协议。发送方在发送报文段M0后在设定的时间内未收到确认，于是重传M0，但M0又迟迟不能到达接收方。不久，发送方收到了迟到的对M0的确认，于是发送下一个报文段M1，不久就收到了对M1的确认。接着发送方发送新的报文段M0，但这个新的M0在传送过程中丢失了。正巧，一开始就滞留在网络中的M0现在到达接收方。接收方无法分辨M0是旧的。于是收下M0，并发送确认。显然，接收方后来收到的M0是重复的，协议失败了。试画出类似于图5-9所示的双方交换报文段的过程。
答：见课本后答案。
5-19 试证明：当用n比特进行分组的编号时，若接收到窗口等于1（即只能按序接收分组），当仅在发送窗口不超过2n-1时，连接ARQ协议才能正确运行。窗口单位是分组。
解：见课本后答案。
5-20 在连续ARQ协议中，若发送窗口等于7，则发送端在开始时可连续发送7个分组。因
此，在每一分组发送后，都要置一个超时计时器。现在计算机里只有一个硬时钟。设这7个分组发出的时间分别为t0,t1…t6,且t out都一样大。试问如何实现这7个超时计时器（这叫软件时钟法）？
解：见课本后答案。
5-21 假定使用连续ARQ协议中，发送窗口大小事3，而序列范围[0,15],而传输媒体保证在接收方能够按序收到分组。在某时刻，在接收方，下一个期望收到序号是5。
试问：
（1）在发送方的发送窗口中可能有出现的序号组合有哪几种？
（2）接收方已经发送出去的、但在网络中（即还未到达发送方）的确认分组可能有哪些？说明这些确认分组是用来确认哪些序号的分组。
答：见课本后答案。
5-22 主机A向主机B发送一个很长的文件，其长度为L字节。假定TCP使用的MSS有1460字节。
（1）在TCP的序号不重复使用的条件下，L的最大值是多少？
（2）假定使用上面计算出文件长度，而运输层、网络层和数据链路层所使用的首部开销共66字节，链路的数据率为10Mb/s，试求这个文件所需的最短发送时间。
解：（1）L_max的最大值是2^32=4GB,G=2^30。
（２）满载分片数Q={L_max/MSS}取整=2941758发送的总报文数：
N=Q*(MSS+66)+{（L_max-Q*MSS）+66}=4489122708+682=4489123390
总字节数是N=4489123390字节，发送4489123390字节需时间为：N*8/（10*10^6）=3591.3秒，即59.85分，约1小时。
5-23 主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别为70和100。试问：
（1）第一个报文段携带了多少个字节的数据？
（2）主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少？
（3）如果主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180，试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节？
（4）如果A发送的第一个报文段丢失了，但第二个报文段到达了B。B在第二个报文段到达后向A发送确认。试问这个确认号应为多少？
解：（1）第一个报文段的数据序号是70到99，共30字节的数据。
（2）确认号应为100 （3）80字节（4）70
5-24 一个TCP连接下面使用256kb/s的链路，其端到端时延为128ms。经测试，发现吞吐量只有120kb/s。试问发送窗口W是多少？（提示：可以有两种答案，取决于接收等发出确认的时机）。
解：来回路程的时延等于256ms(=128ms×2)。
设窗口值为X（注意：以字节为单位），假定一次最大发送量等于窗口值，且发射时间等于256ms，那么，每发送一次都得停下来期待再次得到下一窗口的确认，以得到新的发送许可。这样，发射时间等于停止等待应答的时间。结果，测到的平均吞吐率就等于发送速率的一半，即：
8X÷(256×1000)=256×0.001
X=8192
所以，窗口值为8192。
5-25 为什么在TCP首部中要把TCP端口号放入最开始的4个字节？
答：在ICMP的差错报文中要包含IP首部后面的8个字节的内容，而这里面有TCP首部中的源端口和目的端口。当TCP收到ICMP差错报文时需要用这两个端口来确定是哪条连接出了差错。
5-26 为什么在TCP首部中有一个首部长度字段，而UDP的首部中就没有这个这个字段。答：TCP首部除固定长度部分外，还有选项，TCP首部长度是可变的，需要在TCP首部中设置一个首部长度字段。UDP首部长度是固定的，不需要首部长度字段。
5-27 一个TCP报文段的数据部分最多为多少个字节？为什么？如果用户要传送的数据的字节长度超过TCP报文字段中的序号字段可能编出的最大序号，问还能否用TCP来传送？答：65495字节，此数据部分加上TCP首部的20字节，再加上IP首部的20字节，正好是IP数据报的最大长度65535（当然，若IP首部包含了选择，则IP首部长度超过20字节
，这时TCP报文段的数据部分的长度将小于65495字节）。数据的字节长度超过TCP报文段中的序号字段可能编出的最大序号，通过循环使用序号，仍能用TCP来传送。
5-28 主机A向主机B发送TCP报文段，首部中的源端口是m而目的端口是n。当B向A 发送回信时，其TCP报文段的首部中源端口和目的端口分别是什么？
答：分别是n和m。
5-29 在使用TCP传送数据时，如果有一个确认报文段丢失了，也不一定会引起与该确认报文段对应的数据的重传。试说明理由。
答：还未重传就收到了对更高序号的确认。
5-30 设TCP使用的最大窗口为65535字节，而传输信道不产生差错，带宽也不受限制。若报文段的平均往返时延为20ms，问所能得到的最大吞吐量是多少?
答：在发送时延可忽略的情况下，最大数据率=最大窗口*8/平均往返时间=26.2Mb/s。
5-31 通信信道带宽为1Gb/s，端到端时延为10ms。TCP的发送窗口为65535字节。试问：可能达到的最大吞吐量是多少?信道的利用率是多少?
答：
L=65536×8+40×8=524608b，C=109b/s
发送时延L/C=0.000524608s
传输时延Td=10×10-3s=0.01s
Throughput=L/(L/C+2×Td)=524608/0.020524608=25.6Mb/s
Efficiency=(L/C)/(L/C+2×Td )= 0.000524608/0.020524608=0.0255
最大吞吐量为25.6Mb/s。信道利用率为25.5/1000=2.55%。
5-32 什么是Karn算法?在TCP的重传机制中，若不采用Karn算法，而是在收到确认时都认为是对重传报文段的确认，那么由此得出的往返时延样本和重传时间都会偏小。试问：重传时间最后会减小到什么程度?
答：Karn算法：在计算平均往返时延RTT时，只要报文段重传了，就不采用其往返时延样
本。
超时重传时间RTO = RTT S + 4 ? RTT D
新的RTT S= (1 -α) ? (旧的RTT S) +α? (新的RTT 样本)
RTT 的偏差的加权平均值RTT D(第一次测量时，RTT D值取为测量到的RTT 样本值的一半) ：新的RTT D = (1 -β) ? (旧的RTT D) + β?∣RTT S-新的RTT 样本∣。
设新往返时延样本Ti
RTT（1）=α*RTT（i-1）+（1-α）*T（i）；
RTT^（i）=α* RTT（i-1）+（1-α）*T（i）/2；
RTT（1）=α*0+(1-α)*T(1)= (1-α)*T(1);
RTT^（1）=α*0+(1-α)*T(1)/2= RTT（1）/2
RTT（2）= α*RTT（1）+（1-α）*T（2);
RTT^（2）= α*RTT（1）+（1-α）*T（2)/2;
= α*RTT（1）/2+（1-α）*T（2)/2= RTT（2）/2
RTO=beta*RTT，在统计意义上，重传时间最后会减小到使用karn算法的1/2。
5-33 假定TCP在开始建立连接时，发送方设定超时重传时间是RTO=6s。
（1）当发送方接到对方的连接确认报文段时，测量出RTT样本值为 1.5s。试计算现在的RTO值。
（2）当发送方发送数据报文段并接收到确认时，测量出RTT样本值为2.5s。试计算现在的RTO值。
答：
（1）据RFC2988建议，RTO=RTTs+4*RTTd。其中RTTd是RTTs的偏差加权均值。
初次测量时，RTTd（1）= RTT（1）/2；
后续测量中，RTTd（i）=（1-Beta）* RTTd（i-1）+Beta*{ RTTs- RTT（i）} Beta=1/4
依题意，RTT（1）样本值为1.5秒，则
RTTs（1）=RTT（1）=1.5s RTTd(1)=RTT(1)/2=0.75s
RTO(1)=RTTs(1)+4RTTd(1)=1.5+4*0.75=4.5(s)
（2）RTT（2）=2.5 RTTs（1）=1.5s RTTd（1）=0.75s
RTTd（2）=（1-Beta）* RTTd（1）+Beta*{ RTTs（1）- RT
（2）}=0.75*3/4+{1.5-2.5}/4=13/16
RTO(2)=RTTs（1）+4RTTd（2）=1.5+4*13/16=4.75s
5-34 已知第一次测得TCP的往返时延的当前值是30 ms。现在收到了三个接连的确认报文段，它们比相应的数据报文段的发送时间分别滞后的时间是：26ms，32ms和24ms。设α=0．9。试计算每一次的新的加权平均往返时间值RTTs。讨论所得出的结果。
答：a=0.1，RTTO=30
RTT1=RTTO*(1-a) +26*a=29.6
RTT2=RTT1*a+32(1-a)=29.84
RTT3=RTT2*a+24（1-a）=29.256
三次算出加权平均往返时间分别为29.6，29.84和29.256ms。
可以看出，RTT的样本值变化多达20%时，加权平均往返时间RTTs的变化却很小。
5-35 试计算一个包括5段链路的运输连接的单程端到端时延。5段链路程中有2段是卫星
链路，有3段是广域网链路。每条卫星链路又由上行链路和下行链路两部分组成。可以取这两部分的传播时延之和为250ms。每一个广域网的范围为1500km，其传播时延可按150000km/s来计算。各数据链路速率为48kb/s，帧长为960位。
答：5段链路的传播时延=250*2+（1500/150000）*3*1000=530ms
5段链路的发送时延=960/（48*1000）*5*1000=100ms
所以5段链路单程端到端时延=530+100=630ms
5-36 重复5-35题，但假定其中的一个陆地上的广域网的传输时延为150ms。
答：760ms
5-37 在TCP的拥塞控制中，什么是慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复算法?这里每一种算法各起什么作用? “乘法减小”和“加法增大”各用在什么情况下?
答：慢开始：在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段MSS的数值。在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个MSS的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd，可以分组注入到网络的速率更加合理。
拥塞避免：当拥塞窗口值大于慢开始门限时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。拥塞避免算法使发送的拥塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小。
快重传算法：发送端只要一连收到三个重复的ACK即可断定有分组丢失了，就应该立即重传丢手的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时。
快恢复算法：当发送端收到连续三个重复的ACK时，就重新设置慢开始门限ssthresh（当前拥塞窗口的一半）。与慢开始不同之处是拥塞窗口cwnd 不是设置为1，而是设置为新的慢开始门限ssthresh（当前拥塞窗口的一半）。
乘法减小：
是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要出现超时（即很可能出现了网络拥塞），就把慢开始门限值ssthresh设置为当前的拥塞窗口值的一半。当网络频繁出现拥塞时，ssthresh 值就下降得很快，以大大减少注入到网络中的分组数。
加法增大：
是指执行拥塞避免算法后，在收到对所有报文段的确认后（即经过一个往返时间），就把拥塞窗口cwnd增加一个MSS 大小，使拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞。
5-38 设TCP的ssthresh的初始值为8（单位为报文段）。当拥塞窗口上升到12时网络发生了超时，TCP使用慢开始和拥塞避免。试分别求出第1次到第15次传输的各拥塞窗口大小。你能说明拥塞控制窗口每一次变化的原因吗？
答：拥塞窗口大小分别为：1，2，4，8，9，10，11，12，1，2，4，6，7，8，9。
5-39 TCP的拥塞窗口cwnd大小与传输轮次n的关系如下所示：
Cwnd n
1 1
2 2
3 4
4 8
5 16
6 32
7 33
8 34
9 35
10 36
11 37
12 38
13 39
14 40
15 41
16 42
17 21
18 22
19 23
20 24
21 25
22 26
23 1
24 2
25 4
26 8
（1）试画出如图5-25所示的拥塞窗口与传输轮次的关系曲线。
（2）指明TCP工作在慢开始阶段的时间间隔。
（3）指明TCP工作在拥塞避免阶段的时间间隔。
（4）在第16轮次和第22轮次之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超市检测到丢失了报文段？
（5）在第1轮次，第18轮次和第24轮次发送时，门限ssthresh分别被设置为多大？（6）在第几轮次发送出第70个报文段？
（7）假定在第26轮次之后收到了三个重复的确认，因而检测出了报文段的丢失，那么拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为多大？
答：（1）拥塞窗口与传输轮次的关系曲线如图所示（课本后答案）：
（2）慢开始时间间隔：[1，6]和[23，26]
（3）拥塞避免时间间隔：[6，16]和[17，22]
（4）在第16轮次之后发送方通过收到三个重复的确认检测到丢失的报文段。在第22轮次之后发送方是通过超时检测到丢失的报文段。
（5）在第1轮次发送时，门限ssthresh被设置为32在第18轮次发送时，门限ssthresh被设置为发生拥塞时的一半，即21。在第24轮次发送时，门限ssthresh是第18轮次发送时设置的21。
（6）第70报文段在第7轮次发送出。
（7）拥塞窗口cwnd和门限ssthresh应设置为8的一半，即4。
5-40 TCP在进行流量控制时是以分组的丢失作为产生拥塞的标志。有没有不是因拥塞而引起的分组丢失的情况?如有，请举出三种情况。
答：当Ip数据报在传输过程中需要分片，但其中的一个数据报未能及时到达终点，而终点组装IP数据报已超时，因而只能丢失该数据报；IP数据报已经到达终点，但终点的缓存没有足够的空间存放此数据报；数据报在转发过程中经过一个局域网的网桥，但网桥在转发该
数据报的帧没有足够的差错空间而只好丢弃。
5-41 用TCP传送512字节的数据。设窗口为100字节，而TCP报文段每次也是传送100字节的数据。再设发送端和接收端的起始序号分别选为100和200，试画出类似于图5-31的工作示意图。从连接建立阶段到连接释放都要画上。
答：课本后答案。
5-42 在图5-32中所示的连接释放过程中，主机B能否先不发送ACK=x+1的确认? (因为后面要发送的连接释放报文段中仍有ACK=x+1这一信息) 。
答：如果B不再发送数据了，是可以把两个报文段合并成为一个，即只发送FIN+ACK报文段。但如果B还有数据报要发送，而且要发送一段时间，那就不行，因为A迟迟收不到确认，就会以为刚才发送的FIN报文段丢失了，就超时重传这个FIN报文段，浪费网络资源。
5-43 在图（5-33）中，在什么情况下会发生从状态LISTEN到状态SYN_SENT，以及从状态SYN_ENT到状态SYN_RCVD的变迁?
答：当A和B都作为客户，即同时主动打开TCP连接。这时的每一方的状态变迁都是：CLOSED→SYN-SENT→SYN-RCVD→ESTABLISHED。
5-44 试以具体例子说明为什么一个运输连接可以有多种方式释放。可以设两个互相通信的用户分别连接在网络的两结点上。
答：设A、B建立了运输连接。协议应考虑一下实际可能性：
A或B故障，应设计超时机制，使对方退出，不至于死锁；
A主动退出，B被动退出
B主动退出，A被动退出
5-45 解释为什么突然释放运输连接就可能会丢失用户数据，而使用TCP的连接释放方法就可保证不丢失数据。
答：当主机1和主机2之间连接建立后，主机1发送了一个TCP数据段并正确抵达主机2，接着主机1发送另一个TCP数据段，这次很不幸，主机2在收到第二个TCP数据段之前发出了释放连接请求，如果就这样突然释放连接，显然主机1发送的第二个TCP报文段会丢失。而使用TCP的连接释放方法，主机2发出了释放连接的请求，那么即使收到主机1的确认后，只会释放主机2到主机1方向的连接，即主机2不再向主机1发送数据，而仍然可接受主机1发来的数据，所以可保证不丢失数据。
5-46 试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三次握手。说明如不这样做可能会出现什么情况。
答：3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已准备好），也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。假定B给A发送一个连接请求分组，A收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，A认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，B在A的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道A是否已准备好，不知道A建议什么样的序列号，B甚至怀疑A是否收到自己的连接请求分组，在这种情况下，B认为连接还未建立成功，将忽略A发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。
而A发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。
5-47 一个客户向服务器请求建立TCP连接。客户在TCP连接建立的三次握手中的最后一个报文段中捎带上一些数据，请求服务器发送一个长度为L字节的文件。假定：
（1）客户和服务器之间的数据传输速率是R字节/秒，客户与服务器之间的往返时间是RTT （固定值）。
（2）服务器发送的TCP报文段的长度都是M字节，而发送窗口大小是nM字节。
（3）所有传送的报文段都不会出错（无重传），客户收到服务器发来的报文段后就及时发送确认。
（4）所有的协议首部开销都可忽略，所有确认报文段和连接建立阶段的报文段的长度
都可忽略（即忽略这些报文段的发送时间）。
试证明，从客户开始发起连接建立到接收服务器发送的整个文件多需的时间T是：T=2RTT+L/R 当nM>R(RTT)+M
或T=2RTT+L/R+(K-1)[M/R+RTT-nM/R] 当nM 其中，K=[L/nM]，符号[x]表示若x不是整数，则把x的整数部分加1。 解： 发送窗口较小的情况，发送一组nM个字节后必须停顿下来，等收到确认后继续发送。共需K=[L/nM]个周期，其中 前K-1个周期每周期耗时M/R+RTT,共耗时（K-1）（M/R+RTT） 第K周期剩余字节数Q=L-（K-1）*nM，需耗时Q/R 总耗时=2*RTT+(K-1)M/(R+RTT)+Q/R=2*RTT+L/R+(K-1)[( M/R+RTT)-nM/R] 第五章练习题答案 网络互连有何实际意义进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决 答：网络互连使得相互连接的网络中的计算机之间可以进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看，这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。网络互连可以使处于不同地理位置的计算机进行通信，方便了信息交流，促成了当今的信息世界。 需要解决的问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；不同的超时控制；不同的差错恢复方法；不同的状态报告方法；不同的路由选择技术；不同的用户接入控制；不同的服务（面向连接服务和无连接服务）；不同的管理与控制方式；等等。 注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通，实现更大范围和更广泛意义上的资源共享。 转发器、网桥和路由器都有何区别 答：1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。转发器是物理层的中继系统。网桥是数据链路层的中继系统。路由器是网络层的中继系统。在网络层以上的中继系统为网关。 2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。 试简单说明IP、ARP、RARP和ICMP协议的作用。 答：IP：网际协议，TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一，IP 使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。无连接的数据报传输. 数据报路由。 ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP地址映射成物理地址。RARP（逆向地址解析协议）将物理地址映射成IP 地址。 ICMP：Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。 注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。IP 协议只是尽最大可能交付，至于交付是否成功，它自己无法控制。 分类IP地址共分几类各如何表示单播分类IP地址如何使用 第五章 5—01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信 和网络层的通信有什么重要区别为什么运输层是必不可少 的 答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中 的最低层，向它上面的应用层提供服务 运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为 主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻 址及有效的分组交换）。 各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。 5—02 网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何 影响 答：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运 行机制。但提供不同的服务质量。 5—03 当应用程序使用面向连接的TCP 和无连接的IP 时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的 答：都是。这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在 网络层则是无连接的。 5—04 试用画图解释运输层的复用。画图说明许多个运输用户 复用到一条运输连接上，而这条运输连接有复用到IP 数据报上。 5—05 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP ，而 不用采用可靠的TCP 。 答：VOIP：由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP 数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。 有差错的UDP 数据报在接收端被直接抛弃，TCP 数据报出错 则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。因此VOIP宁可采 用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP 。 5—06 接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理 答：丢弃 5—07 如果应用程序愿意使用UDP 来完成可靠的传输，这可 能吗请说明理由 答：可能，但应用程序中必须额外提供与TCP 相同的功能。5—08 为什么说UDP 是面向报文的，而TCP 是面向字节流 的 答：发送方UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP 层。UDP 对应用层交下来的报文，既不合并， 也不拆分，而是保留这些报文的边界。 接收方UDP 对IP 层交上来的UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的 报文。 发送方TCP 对应用程序交下来的报文数据块，视为无结构的 习题答案 第1章多媒体技术基础知识 一、填空题 1．图像声音视频影像动画 2．感觉媒体表示媒体显示媒体存储媒体传输媒体 3．多媒体操作系统多媒体硬件系统媒体处理系统工具用户应用软件 4．多媒体压缩和解压缩技术多媒体存储技术多媒体数据库技术多媒体网络通信技术多媒体同步技术多媒体虚拟现实技术 5．感觉媒体表示媒体 6．只读型一次写型重写型 7．超链接（Hyperlink） 8．人工智能领域 9．集成化、智能化、嵌入化、网络化 10 ．扩展 二、选择题(可多选) 1．D 2．A 3．A B 4．A 5．B 三、简答题 1．什么是多媒体技术？多媒体技术的特性有哪些？ 答案：多媒体计算机技术通过计算机对文字、图形、图像、音频信息、视频影像、动画等多种媒体信息进行数字化采集、编码、存储、加工、传输，将它们有机地集成组合，并建立起相互的逻辑关联，使之成为具有交互功能的集成系统。所以，多媒体技术就是计算机综合处理多种媒体的技术。 多媒体技术的特性有： (1) 信息载体的多样性 (2) 集成性 (3) 交互性 (4) 协同性 (5) 实时性 2．与单纯的下载方式相比，这种对多媒体文件边下载边播放的流式传输方式具有哪些优点：答案： (1) 启动延时速度都大幅度地缩短 (2) 对系统缓存容量的需求大大降低 (3) 流式传输的实现有特定的实时传输协议 3．请从多媒体自身特征出发解释传统电视为何不属于多媒体？ 答案： 传统电视却乏交互性，不能根据用户需要浏览电视节目，因此，传统电视不属于多媒体。4．简述虚拟现实的关键技术。 答案： 虚拟现实涉及到多学科、多领域的技术应用，其中比较关键的技术有：大规模数据场景建模技术、动态实时的立体听觉、视觉生成技术、三维定位、方向跟踪、触觉反馈等传感技术和设备，交互技术及系统集成技术等。 5．简述多媒体数据压缩的必要性和可能性。 答案： 必要性：在多媒体系统中，为了达到令人满意的图像、视频画面质量和听觉效果，必须解决视频、音频信号 数据的大容量存储和实时传输问题 可能性：多媒体声、文、图、视频等信源数据有极强的相关性，也就是说有大量的冗余信息，数据压缩就是将庞大的数据中的冗余信息去掉，保留相互独立的分量。 第2章多媒体计算机系统 一、填空题 1．通用计算机(工作站等) 能够接收和播放多媒体信息的输入输出设备各种多媒体适配器通信传输设备及接口装置 2．MPC 3．平面式扫描仪手持式扫描仪滚筒式扫描仪胶片扫描仪 4．接触式三维扫描仪时差测距三维扫描仪三角测距三维扫描仪结构光源三维扫描仪非接触被动式扫描三维扫描仪。 5．Windows系列BeOS MacOSX。 6．表面声波技术触摸屏电阻技术触摸屏电容技术触摸屏红外线扫描技术触摸屏矢量压力传感技术触摸屏 Linux思考题5 1.fork（）和clone（）二者之间的区别是什么？ 答：fork创建一个进程时，子进程只是完全复制父进程的资源，复制出来的子进程有自己的task_struct结构和pid,但却复制父进程其它所有的资源。 通过fork创建子进程，需要将上面描述的每种资源都复制一个副本。fork()调用执行一次返回两个值，对于父进程，fork函数返回子程序的进程号，而对于子程序，fork函数则返回零，这就是一个函数返回两次的本质。在fork 之后，子进程和父进程都会继续执行fork调用之后的指令。 系统调用fork()和vfork()是无参数的，而clone()则带有参数。fork()是全部复制，vfork()是共享内存，而clone()是则可以将父进程资源有选择地复制给子进程，而没有复制的数据结构则通过指针的复制让子进程共享，具体要复制哪些资源给子进程，由参数列表中的clone_flags来决定。另外，clone()返回的是子进程的pid。 2.什么是进程？什么是线程？Linux系统中的进程有那些状态？如何获取系统 中各进程的状态？ 答：进程是指在系统中正在运行的一个应用程序；线程是系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元。对于操作系统而言，其调度单元是线程。一个进程至少包括一个线程，通常将该线程称为主线程。一个进程从主线程的执行开始进而创建一个或多个附加线程，就是所谓基于多线程的多任务。 Linux系统中的进程状态有：TASK_RUNNING(运行状态)，TASK_INTERRUPTIBLE(可中断睡眠状态)，TASK_UNINTERRUPTIBLE(不可中断的睡眠状态)，TASK_STOPPED(暂停状态)，TASK_NONINTERACTIVE(不可交互睡眠状态)，TASK_DEAD(死亡状态)，EXIT_ZOMBIE(僵死进程)，EXIT_DEAD(僵死撤销状态) ps 查看静态的进程信息 可以使用man 来查看 ps 的使用参数以下是几个常使用到得， a 显示当前终端的所有进程信息 u 使用以用户为主的格式输出进程信息 x 显示当前用户在所有终端下的进程信息 -e 显示系统内的所有进程 # ps 只显示当前用户打开的进程 ]# ps aux 显示系统中所有进程信息 3.Linux系统中进程有哪两种模式？各有何特点？ 答：用户进程和系统进程， 用户进程就是用户自己打开的应用程序，可有可无。 系统进程即是内核进程，是维持操作系统正常工作自动生成的，关闭系统进程会产生不可预知的结果。 4.Linux系统中进程控制块的作用是什么？它进程有何关系？ 第五章练习题答案 5.1 网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？ 答：网络互连使得相互连接的网络中的计算机之间可以进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看，这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。网络互连可以使处于不同地理位置的计算机进行通信，方便了信息交流，促成了当今的信息世界。 需要解决的问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；不同的超时控制；不同的差错恢复方法；不同的状态报告方法；不同的路由选择技术；不同的用户接入控制；不同的服务（面向连接服务和无连接服务）；不同的管理与控制方式；等等。 注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通，实现更大范围和更广泛意义上的资源共享。 5.2 转发器、网桥和路由器都有何区别？ 答：1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。转发器是物理层的中继系统。网桥是数据链路层的中继系统。路由器是网络层的中继系统。在网络层以上的中继系统为网关。 2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。 5.3 试简单说明IP、ARP、RARP和ICMP协议的作用。 答：IP：网际协议，TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一，IP 使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。无连接的数据报传输. 数据报路由。 ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP地址映射成物理地址。RARP（逆向地址解析协议）将物理地址映射成IP 地址。 ICMP：Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。 注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。IP 协议只是尽最大可能交付，至于交付是否成功，它自己无法控制。 5.4 分类IP地址共分几类？各如何表示？单播分类IP地址如何使用？ 答：IP 地址共分5 类，分类情况如下所示： A 类0 Netid Hostid（24比特） B 类10 Netid Hostid（16比特） C 类110 Netid Hostid（8比特） D 类1110 组播地址 E 类11110 保留为今后使用 IP 地址是32 位地址，其中分为netid（网络号），和hostid（主机号）。根据IP 地址第一个字节的数值，能够判断IP 地址的类型。 计算机网络第七版答案 第一章概述 1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享 1-02 简述分组交换的要点。答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并 1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。 答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。 （2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。 （3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。 1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？ 答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。 1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。 答：从单个网络APPANET向互联网发展；TCP/IP协议的初步成型建成三级结构的Internet； 分为主干网、地区网和校园网；形成多层次ISP结构的Internet；ISP首次出现。 1-06 简述因特网标准制定的几个阶段？ 答：（1）因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是RFC 文档。（2）建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为RFC 文档。（3）草案标准(Draft Standard)（4）因特网标准(Internet Standard) 1-07小写和大写开头的英文名internet 和Internet在意思上有何重要区别？ 答：（1）internet（互联网或互连网）：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。；协议无特指（2）Internet（因特网）：专用名词，特指采用TCP/IP 协议的互联网络。区别：后者实际上是前者的双向应用 1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？ 答：按范围：（1）广域网WAN：远程、高速、是Internet的核心网。 （2）城域网：城市范围，链接多个局域网。 （3）局域网：校园、企业、机关、社区。 （4）个域网PAN：个人电子设备 按用户：公用网：面向公共营运。专用网：面向特定机构。 1-09 计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么？ 答：主干网：提供远程覆盖\高速传输\和路由器最优化通信。本地接入网：主要支持用户的访问本地，实现散户接入，速率低。 1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit）。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？（提示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。） 答：线路交换时延：kd+x/b+s, 分组交换时延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)，其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟，当s>(k-1)*(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p,相反。 1-11在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b(b/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p应取为多大？（提示：参考图1-12的分组交换部分，观察总的时延是由哪几部分组成。）答：总时延D表达式，分组交换时延为：D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b D对p求导后，令其值等于0，求得p=[(xh)/(k-1)]^0.5 第五章课后部分习题答案 第五章课后习题答案 二、计算题 1.(1)该会计混淆了资本的5天使用成本与一年的使用成本。这两个成本是不可比的，必须将时间长度转化一致才可比较。 (2)%94.14610 15360%21%2=-?- (3)如果公司决定不获得现金折扣，在到 期日之前支付是毫无道理的。若是购货后30天付款，而非15天付款，则年利息成本可下降至 %73.3610 30360%21%2=-?- 2.放弃10天内付款的现金折扣成本=%7.3610 30360%21%2=-?- 放弃20天内付款的现金折扣成本=%4.3620 30360%11%1=-?- (1)因为银行的贷款利率为15%，低于放弃现金折扣成本，所以该公司不应放弃现金折扣，并且放弃10天内付款的现金折扣成本大于放弃20天内付款的成本，所以应在第10天付款。 (2)因为短期投资收益率比放弃折扣的代价高，所以应在第30天付款。 3.(1)外购： TC=3600×9.8+1440=36720(元) 自制： TC=825+10×3600=36825(元) 不考虑缺货的情况下，自制成本高，外购成本低。 (2)外购的经济订货批量 每年订货次数=3600/360=10(次) 交货期内的平均每天需要量=3600/360=10(件) 如果延迟交货1天，则交货期为10+1=11(天)，交货期内的需要量=11×10=110(件)，概率为0.25 如果延迟交货2天，则交货期为10+2=12(天)，交货期内的需要量=12×10=120(件)，概率为0.1 如果延迟交货3天，则交货期为10+3=13(天)，交货期内的需要量=13×10=130(件)，概率为0.05 ①保险储备B=0时， 再订货点R=10×10=100(件) S=(110-100)×0.25+(120-100)× 第五章传输层 5—01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么 重要区别？为什么运输层是必不可少的？ 答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应 用层提供服务 运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机之间提供逻辑 通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。 各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输 层以复用和分用的形式加载到网络层。 5—02 网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？ ：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。但提供不同的服务质量。 5—03 当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是 面向无连接的？ 答：都是。这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。 5—04 试用画图解释运输层的复用。画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上 ，而这条运输连接有复用到IP数据报上。 5—05 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不用采用可靠的TCP。 答：VOIP：由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃，TCP数据报出错则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。因此VOIP宁可采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。 5—06 接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？ 答：丢弃 5—07 如果应用程序愿意使用UDP来完成可靠的传输，这可能吗？请说明理由 答：可能，但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。 5—08 为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的？ 答：发送方UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP 层。UDP 对 应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。接收方UDP 对IP 层交上来的UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。发送方TCP对应用程序交下来的报文数据块，视为无结构的字节流（无边界约束，课分拆/合并），但维持各字节 5—09 端口的作用是什么？为什么端口要划分为三种？ 答：端口的作用是对TCP/IP体系的应用进程进行统一的标志，使运行不同操作系统的计 算机的应用进程能够互相通信。熟知端口，数值一般为0~1023.标记常规的服务进程； 登记端口号，数值为1024~49151，标记没有熟知端口号的非常规的服务进程； 5—10 试说明运输层中伪首部的作用。 答：用于计算运输层数据报校验和。 5—11 某个应用进程使用运输层的用户数据报UDP，然而继续向下交给IP层后，又封 第三章数据链路层 嵌入18-1杜国龙20180307008 3-01数据链路(即逻辑链路)与链路{即物理链路)有何区别?“电路接通了”与"数据链路接通了”的区别何在? 答:数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是"数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不- -定跟着断开连接。 3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论收据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点. 答:链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境:对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损:对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。 3-03网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪- -层? 答:适配器(即网卡)来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层(OSI 中的数据链里层和物理层) 3-04数据链路层的3三个基本问(帧定界、透明传轴和差错检测)为什么都必须加以解决? 答:帧定界是分组交换的必然要求透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源 3-05如果在数据链路层不进行帧定界,会发生什么问题? 答:无法区分分组与分组无法确定分组的控制域和数据域无法将差错更正的范围限定在确切的局部 3-06 PPP协议的主特点是什么?为什么PPP不使用帧的编号? PPP适用于什么情况?为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输? 答:简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制地址字段A只置为0xFF.地址字段实际上并不起作用。控制字段C通常置为0x03。PPP 是面向字节的当PPP用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充(和HDLC的做法-一样)，当PPP用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法PPP适用于线路质量不太差的情况下、PPP没有编码和确认机制 3-07要发送的数据为1101011011.采用CRC的生成多项式是P (X) -X4+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? 答:作二进制除法，1101011011 0000 10011得余数1110，添加的检验序列是1110.作二进制除法， 第五章练习题答案 5.1网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？ 答：网络互连使得相互连接的网络中的计算机之间可以进行通信，也就是说从功能上和 逻辑上看，这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。网络互连可以使处于 不同地理位置的计算机进行通信，方便了信息交流，促成了当今的信息世界。 需要解决的问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；不 同的超时控制；不同的差错恢复方法；不同的状态报告方法；不同的路由选择技术；不同的 用户接入控制；不同的服务（面向连接服务和无连接服务）；不同的管理与控制方式；等等。 注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通，实现更大范围和更广 泛意义上的资源共享。 5.2转发器、网桥和路由器都有何区别？ 答：1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。转发器是物理层的中继系统。网桥是数据链路层的中继系统。路由器是网络层的中继系统。在网络层以上的中继系统为网关。 2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是指用 路由器进行互连的互连网络。 5.3试简单说明IP、ARR RARP口ICMP协议的作用。 答：IP :网际协议，TCP/IP体系中两个最重要的协议之一，IP使互连起来的许多计算 机网络能够进行通信。无连接的数据报传输?数据报路由。 ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP地址映射成物理地址。RARP（逆向地址解析协议）将物理地址映射成IP地址。 ICMP： Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。 注：ICMP协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。IP协议只 是尽最大可能交付，至于交付是否成功，它自己无法控制。 5.4分类IP地址共分几类？各如何表示？单播分类IP地址如何使用？ 答：IP地址共分5类，分类情况如下所示： A 类0 Netid Hostid （24 比特） B 类10 Netid Hostid （16 比特） C 类110 Netid Hostid （8 比特） D类1110组播地址 E类11110保留为今后使用 IP地址是32位地址，其中分为netid （网络号），和hostid （主机号）。根据IP地址第一个字 第一章 1、（09-33）在OSI参考模型中，自下而上第一个提供端到端服务的层次是（）A．数据链路层 B.传输层 C.会话层 D.应用层 2、（10-33）下列选项中，不属于网络体系结构中所描述的内容是（） A.网络的层次 B.每一层使用的协议 C.协议的内部实现细节 D.每一层必须完成的功能 3、（10-34）在下图所示的采用“存储-转发”方式分组的交换网络中，所有链路的数据传输速度为100Mbps，分组大小为1000B，其中分组头大小20B，若主机H1向主机H2发送一个大小为980000B的文件，则在不考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下，从H1发送到H2接收完为止，需要的时间至少是（） A：80ms B：80.08ms C：80.16ms D：80.24ms 4、（11-33）TCP/IP参考模型的网络层提供的是（） A．无连接不可靠的数据报服务 B．无连接可靠的数据报服务 C．有连接不可靠的虚电路服务 D．有连接可靠的虚电路服务 5、（12-33）在TCP/IP体系结构中，直接为ICMP提供服务协议的是：（） A. PPP B. IP C. UDP D. TCP 6、（13-33）在OSI参考模型中，下列功能需由应用层的相邻层实现的是（） A.对话管理 B.数据格式转换 C.路由选择 D.可靠数据传输 7.（13-35）主机甲通过1个路由器（存储转发方式）与主机乙互联，两段链路的数据传输速率均为10Mbps,主机甲分别采用报文交换和分组大小为10kb的分组交换向主机乙发送1个大小为8Mb（1M=106）的报文。若忽略链路传播延迟、分组头开销和分组拆装时间，则两种交换方式完成该报文传输所需的总时间分别为（） 第5章 习题解答 5-1 由与非门组成的基本RS 触发器的d d S ,R 之间为什么要有约束？当违反约束条件时，输出端Q 、Q 会出现什么情况？试举例说明。 解：由与非门组成的基本RS 触发器的d R 和d S 之间的约束条件是：不允许d R 和d S 同时为0。当违反约束条件即当d R =d S =0时，Q 、Q 端将同时为1，作为基本存储单元来说，这既不是0状态，又不是1状态，没有意义。 5-2 试列出或非门组成的基本RS 触发器的真值表，它的输入端R d 和S d 之间是否也要有约束？为什么？ 解：真值表如右表所示、 Rd 、Sd 之同也要有约束条件，即不允许Rd=Sd=1， 否则Q 、Q 端会同时出现低电平。 5-3 画出图5-33由与非门组成的基本RS 触发器输出端Q 、Q 的电压波形，输入端 D D S R 、的电压波形如图中所示。 图5-33 解：见下图： 5-4 画出图5-34由或非门组成的基本RS 触发器输出端Q 、Q 的电压波形，输入端S D 、R D 的电压波形如图中所示。 图5-34 解：见下图： 5-5 图5-35所示为一个防抖动输出的开关电路。当拨动开关S时，由于开关触点接R S、的电压波形如图中所示。试画出Q、Q端对应的电压波形。 通瞬间发生振颤，D D 图5-35 解：见下图： 5-6 在图5-36电路中、若CP、S、R的电压波形如图中所示，试画出Q、Q端与之对应的电压波形。假定触发器的初始状态为Q＝0。 图5-36 解：见下图： 5-7 在图5-37(a)所示的主从RS触发器中，CP、R、S的波形如图5-37(b)所示，试画Q、Q和Q的波形图。 出相应的Q m、 m 图5-37 解：主从RS触发器的工作过程是：在CP＝l期间主触发器接收输入信号，但输出端并不改变状态，只有当CP下降沿到来时从触发器甚才翻转，称为下降沿触发。根据主从RS 触发器状态转换图可画出波形图如下图所示。 ~ 计算机网络第七版答案 第一章概述 1-01计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享 1-02简述分组交换的要点。答：（1）报文分组，加首部（ 2）经路由器储存转发（ 3）在目的地合并 1-03试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。 答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。 （2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。 （3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。 1-04为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？ 答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供 了各种媒体形式的实时交互能力。 1-05因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。 答：从单个网络 APPANET 向互联网发展； TCP/IP 协议的初步成型建成三级结构的Internet； 分为主干网、地区网和校园网；形成多层次ISP 结构的 Internet ；ISP 首次出现。 1-06简述因特网标准制定的几个阶段？ 答：（1）因特网草案 (Internet Draft) ——在这个阶段还不是 RFC 文档。（ 2）建议标准 (Proposed Standard)——从这个阶段开始就成为RFC 文档。（ 3）草案标准 (Draft Standard)（ 4 ）因特网标准 (Internet Standard) 1-07 小写和大写开头的英文名internet 和 Internet 在意思上有何重要区别？ 答：（1） internet （互联网或互连网）：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。；协议无特指（ 2）Internet（因特网）：专用名词，特指采用TCP/IP 协议的互联网络。区别：后者实际上是 前者的双向应用 1-08计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？ 答：按范围：（ 1）广域网 WAN ：远程、高速、是Internet 的核心网。 （2）城域网：城市范围，链接多个局域网。 （3）局域网：校园、企业、机关、社区。 （4）个域网 PAN：个人电子设备 按用户：公用网：面向公共营运。专用网：面向特定机构。 1-09计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是什么？ 答：主干网：提供远程覆盖高速传输和路由器最优化通信。本地接入网：主要支持用户的访问本地， 实现散户接入，速率低。 1-10试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x （bit）。从源点到终点共经过k 段链路，每段链路的传播时延为 d（s），数据率为 b(b/s) 。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时 分组长度为 p(bit) ，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电 路交换的要小？（提示：画一下草图观察k 段链路共有几个结点。） 答：线路交换时延： kd+x/b+s, 分组交换时延： kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b) ，其中 (k-1)*(p/b)表示 K 段传输中，有(k-1) 次的储存转发延迟，当 s>(k-1)*(p/b) 时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当 x>>p,相反。 1-11在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x 和(p+h)(bit), 其中 p 为分组的数据部分的长度，而h 为每个分组所带的控制信息固定长度，与p 的大小无关。通信的两端共经过 k 段链路。链路的数 据率为 b(b/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数 据部分长度p 应取为多大？（提示：参考图1-12的分组交换部分，观察总的时延是由哪几部分组成。）答：总时延 D 表达式，分组交换时延为：D= kd+(x/p)*((p+h)/b)+ (k-1)*(p+h)/b D 对 p 求导后，令其值等于 0，求得 p=[(xh)/(k-1)]^0.5 ·· 第五章组合逻辑电路 1．写出如图所示电路的输出信号逻辑表达式，并说明其功能。 （a）（b） 解：（a）Y1ABC（判奇功能：1的个数为奇数时输出为1） Y2AB(AB)CABACBC（多数通过功能：输出与输入多数一致）（b）Y1(AB)A(AB)BABAB（同或功能：相同为1，否则为0）2．分析如图所示电路的逻辑功能 （a）（b）（c） 解：（a）Y 1ABAB（判奇电路：1的个数为奇数时输出为1） 0011 （b）Y2(((AA)A)A)（判奇电路：1的个数为奇数时输出为1） 0123 YAM 00 （c）Y 1 A M 1 （M=0时，源码输出；M=1时，反码输出） YAM 23 3．用与非门设计实现下列功能的组合逻辑电路。（1）实现4变量一致电路。 （2）四变量的多数表决电路 解：（1） 1）定变量列真值表： ABCDYABCDY 0000110000 0001010010 0010010100 0011010110 010******* 010******* 0110011100 0111011111 2）列函数表达式：YABCDABC D ABCDABCD 3）用与非门组电路 （2）输入变量A、B、C、D，有3个或3个以上为1时输出为1，输人为其他状态时输出为0。 1）列真值表2）些表达式 3）用与非门组电路 4．有一水箱由大、小两台水泵ML和Ms供水，如图所示。水箱中设置了3个水位检测元 件A、B、C，如图（a）所示。水面低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过C点时水泵停止工作；水位低于C点而高于B点时Ms单独工作；水位低于B点而高于A点时ML单独工作；水位低于A点时 ML和Ms同时工作。试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路，要求电路尽量简单。 解：（1）根据要求列真值表（b） （b）（a） （2）真值表中×对应的输入项为约束项，利用卡诺图化简（c）（d） （c）（d） （e） 得：MABC s MB L （ML、M S的1状态表示工作，0状态表示停止） （3）画逻辑图（e） 第一章概述 1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。 答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。 （2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效 率高，通信迅速。 （3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网 络生存性能好。 1-12 因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？ 答：边缘部分：由各主机构成，用户直接进行信息处理和信息共享;低速连入核心网。 核心部分：由各路由器连网，负责为边缘部分提供高速远程分组交换。 1-17 收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/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107bit,数据发送速率为100kb/s。 （2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。 从上面的计算中可以得到什么样的结论？ 解：（1）发送时延：ts=107/105=100s 传播时延tp=106/(2×108)=0.005s （2）发送时延ts =103/109=1μs 传播时延：tp=106/(2×108)=0.005s 结论：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。 1-21 协议与服务有何区别？有何关系？ 答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成： （1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。 （2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 （3）同步：即事件实现顺序的详细说明。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个 对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还 需要使用下面一层提供服务。 协议和服务的概念的区分： 1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务 而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。 2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是 “垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服 5-1 设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码波形、双极性码波形、单极性归零码波形、双极性归零码波形、二进制差分码波形及八电平码波形。 解： 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 单极性码： 双极性码： 单极性归零码： 双极性归零码： 二进制差分码： 八电平码： 5-7 已知信息代码为1，求相应的AMI码、HDB3码、PST码及双相码。 解：信息代码：1 AMI码：+1000000000-1+1 HDB3码：+1000+V-B00+V0-1+1 PST码：+0-+-+-+-++- 双相码：10 5-8 已知信息代码为10011，试确定相应的AMI码及HDB3码，并分别画出它们的波形图。 解： 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 AMI码：+1 0 -1 0 0 0 0 0 +1 –1 0 0 0 0 +1 -1 HDB3码：+1 0 -1 0 0 0 –V 0 +1 –1 +B 0 0 +V –1 +1 5-9 某基带传输系统接收滤波器输出信号的基本脉冲为如图P5-5所示的三角形脉冲： （1）求该基带传输系统的传输函数H（ω）； （2）假设信道的传输函数C（ω）=1，发送滤波器和接收滤波器具有相同的传输函数，即G T（ω）=G R（ω），试求这时G T（ω）或G R（ω）的表示式。 P5-5 解：(1)H(ω)=∫∞ -∞ h(t)e-jωt dt =∫0Ts/2(2/T s)te-jωt dt +∫Ts Ts/22(1-t/T s)e-jωt dt =2∫Ts Ts/2 e-jωt dt+2/T s∫ Ts/2 t e-jωt dt-2/T s ∫Ts Ts/2 t e-jωt dt =- 2 e-jωt/(jω)︱Ts Ts/2+2/T s [-t/(jω)+1/ω2] e-jωt︱ Ts/2 -2/T s [-t/(jω)+1/ω2] e-jωt︱Ts Ts/2 =2 e-jωTs/2(2- e-jωTs/2- e-jωTs/2)/(ω2T s) =4 e-jωTs/2[1-cos(ωT s/2)]/(ω2T s) =8 e-jωTs/2sin2(ωT s/4)/(ω2T s) =2/T s·Sa2(ωT s/4) e-jωTs/2(2)∵H(ω)=G T(ω)C(ω)G R(ω) C(ω)=1, G T(ω)=G R(ω) ∴G T(ω)=G R(ω)=√2/T s·Sa(ωT s/4) e-jωTs/4 5-11 设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器组成总特性为H（ω），若要求以2/T s波特的速率进行数据传输，试检验图P5-7各种H（ω）满足消除抽样点上的码间干扰的条件否？ s s s s (a) (b) 计算机网络-第5章习题答案 第五章练习题答案 5.1 网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？ 答：网络互连使得相互连接的网络中的计算机之间可以进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看，这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。网络互连可以使处于不同地理位置的计算机进行通信，方便了信息交流，促成了当今的信息世界。 需要解决的问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；不同的超时控制；不同的差错恢复方法；不同的状态报告方法；不同的路由选择技术；不同的用户接入控制；不同的服务（面向连接服务和无连接服务）；不同的管理与控制方式；等等。 注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通，实现更大范围和更广泛意义上的资源共享。 5.2 转发器、网桥和路由器都有何区别？ 答：1）转发器、网桥、路由器、和网关所 在的层次不同。转发器是物理层的中继系统。网桥是数据链路层的中继系统。路由器是网络层的中继系统。在网络层以上的中继系统为网关。 2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。 5.3 试简单说明IP、ARP、RARP和ICMP 协议的作用。 答：IP：网际协议，TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一，IP 使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。无连接的数据报传输. 数据报路由。 ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP 地址映射成物理地址。RARP（逆向地址解析协议）将物理地址映射成IP 地址。 ICMP：Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。 注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异计算机网络_第5章习题答案
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