第七章運(yùn)輸層章節(jié)練習(xí)

1、第七章 運(yùn)輸層7-01（1）試說(shuō)明運(yùn)輸層的作用。網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)報(bào)或虛電路服務(wù)對(duì)上面的運(yùn)輸層有何影響？（2）當(dāng)應(yīng)用程序使用面向連接的tcp和無(wú)連接的ip時(shí)，這種傳輸是面向連接的還是面向連接的？（3）接收端收到有差錯(cuò)的udp用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)應(yīng)如何處理？答：（1）從通信和信息處理的角度來(lái)看，運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)。運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信。（2）都是。這要從不同層次來(lái)看。在運(yùn)輸層是面向連接的，在網(wǎng)絡(luò)層則是無(wú)連接的。（3）丟棄。7-04解釋為什么突然釋放運(yùn)輸連接就可能丟失用戶(hù)數(shù)據(jù)而使用tcp的連接釋放方法就可保證不丟失數(shù)據(jù)。答：當(dāng)主機(jī)1和主機(jī)2之間連接建立后，主機(jī)1發(fā)送了一個(gè)t

2、cp數(shù)據(jù)段并正確抵達(dá)主機(jī)2，接著主機(jī)1發(fā)送另一個(gè)tcp數(shù)據(jù)段，這次很不幸，主機(jī)2在收到第二個(gè)tcp數(shù)據(jù)段之前發(fā)出了釋放連接請(qǐng)求，如果就這樣突然釋放連接，顯然主機(jī)1發(fā)送的第二個(gè)tcp報(bào)文段會(huì)丟失。而使用tcp的連接釋放方法，主機(jī)2發(fā)出了釋放連接的請(qǐng)求，那么即使收到主機(jī)1的確認(rèn)后，只會(huì)釋放主機(jī)2到主機(jī)1方向的連接，即主機(jī)2不再向主機(jī)1發(fā)送數(shù)據(jù)，而仍然可接收主機(jī)1發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，所以可保證不丟失數(shù)據(jù)。7-05試用具體例子說(shuō)明為什么在運(yùn)輸連接建立時(shí)要使用三次握手。說(shuō)明如不這樣做可能會(huì)出現(xiàn)什么情況。答：我們知道，3次握手完成兩個(gè)重要的功能，既要雙方做好發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作（雙方都知道彼此已準(zhǔn)備好），也要允許雙

3、方就初始序列號(hào)進(jìn)行協(xié)商，這個(gè)序列號(hào)在握手過(guò)程中被發(fā)送和確認(rèn)。 現(xiàn)在把三次握手改成僅需要兩次握手，死鎖是可能發(fā)生的。作為例子，考慮計(jì)算機(jī)a和b之間的通信，假定b給a發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求分組，a收到了這個(gè)分組，并發(fā)送了確認(rèn)應(yīng)答分組。按照兩次握手的協(xié)定，a認(rèn)為連接已經(jīng)成功地建立了，可以開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)分組?？墒?，b在a的應(yīng)答分組在傳輸中被丟失的情況下，將不知道a是否已準(zhǔn)備好，不知道a建議什么樣的序列號(hào)，b甚至懷疑a是否收到自己的連接請(qǐng)求分組。在這種情況下，b認(rèn)為連接還未建立成功，將忽略a發(fā)來(lái)的任何數(shù)據(jù)分組，只等待連接確認(rèn)應(yīng)答分組。而a在發(fā)出的分組超時(shí)后，重復(fù)發(fā)送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。7-06一個(gè)tc

4、p報(bào)文段的數(shù)據(jù)部分最多為多少字節(jié)？為什么？如果用戶(hù)要傳送的數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度超過(guò)tcp報(bào)文段中的序號(hào)字段可能編出的最大序號(hào)，問(wèn)還能否用tcp來(lái)傳送？答：65495字節(jié)。此數(shù)據(jù)部分加上tcp首部的20字節(jié)，再加上ip數(shù)據(jù)報(bào)的首部的20字節(jié)，正好是ip數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度。當(dāng)然，ip首部包含了選擇，則ip首部長(zhǎng)度超過(guò)20字節(jié)，這時(shí)tcp報(bào)文段的數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度將小于65495字節(jié)。7-10設(shè)tcp使用的最大窗口為64kb，即64*1024字節(jié)。而傳輸信道貌岸然的帶寬可認(rèn)為 是不受限制的。若報(bào)文段的平均時(shí)延為20ms，問(wèn)所能得到的最大的吞吐量是多少？答：可見(jiàn)在報(bào)文段平均往返時(shí)延20ms內(nèi)，發(fā)送方最多能發(fā)送64

5、×1024×8比特，所以最大的吞吐量為=64×1024×8÷（20×10-3）=26214400bit/s=26.21mbit/s7-11試計(jì)算一個(gè)包括5段鏈路的運(yùn)輸連接的單程端到端時(shí)延。5段鏈路程中有2段是衛(wèi)星鏈路。每條衛(wèi)星鏈路又由上行鏈路和下行鏈路兩部分組成?？梢匀∵@兩部分的傳播時(shí)延之和為250ms，每一個(gè)廣域網(wǎng)的范圍為1500km，其傳播時(shí)延可按150000km/s來(lái)計(jì)算。各數(shù)據(jù)鏈路數(shù)率為48kbit/s，幀長(zhǎng)為960bit。答：5段鏈路的傳播時(shí)延=250×2+（1500/150000）×3×100

6、0=530ms 5段鏈路的發(fā)送時(shí)延=960÷（48×1000）×5×1000=100ms所以5段鏈路單程端到端時(shí)延=530+100=630ms7-13用tcp傳送512字節(jié)的數(shù)據(jù)，設(shè)窗口為100字節(jié)，而tcp報(bào)文段每次也是傳送100字節(jié)的數(shù)據(jù)。再設(shè)發(fā)送端和接收端的起始序號(hào)分別選為100和200。試畫(huà)出類(lèi)似于圖7-15的工作示意圖，從連接建立階段到連接釋放都要畫(huà)上。解：7-23一個(gè)udp用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)字段為8192字節(jié)。要使用以太網(wǎng)來(lái)傳送。試問(wèn)應(yīng)當(dāng)劃分為幾個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)片？說(shuō)明每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)片的數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度和片偏移字段的值。答：6個(gè)。數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度：前5個(gè)是14

7、80字節(jié)，最后一個(gè)是800字節(jié)。片偏移字段的值分別是：0，185，370，555，740和925。7-24在tcp的擁塞控制中，什么是慢開(kāi)始、擁塞避免、快重傳和快恢復(fù)算法？這里每一種算法各起什么作用？“乘法減少”和“加法增大”各用在什么情況下？答：慢開(kāi)始：在主機(jī)剛剛開(kāi)始發(fā)送報(bào)文段時(shí)可先將擁塞窗口 cwnd 設(shè)置為一個(gè)最大報(bào)文段 mss 的數(shù)值。在每收到一個(gè)對(duì)新的報(bào)文段的確認(rèn)后，將擁塞窗口增加至多一個(gè) mss 的數(shù)值。用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口 cwnd，可以使分組注入到網(wǎng)絡(luò)的速率更加合理。 擁塞避免：當(dāng)擁塞窗口值大于慢開(kāi)始門(mén)限時(shí)，停止使用慢開(kāi)始算法而改用擁塞避免算法。擁塞避免算法使發(fā)

8、送端的擁塞窗口每經(jīng)過(guò)一個(gè)往返時(shí)延rtt就增加一個(gè)mss的大小。快重傳算法規(guī)定，發(fā)送端只要一連收到三個(gè)重復(fù)的 ack 即可斷定有分組丟失了，就應(yīng)立即重傳丟失的報(bào)文段而不必繼續(xù)等待為該報(bào)文段設(shè)置的重傳計(jì)時(shí)器的超時(shí)。快恢復(fù)算法：(1) 當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)的 ack 時(shí)，就重新設(shè)置慢開(kāi)始門(mén)限 ssthresh。(2) 與慢開(kāi)始不同之處是擁塞窗口 cwnd 不是設(shè)置為 1，而是設(shè)置為 ssthresh + 3 *mss。 (3) 若收到的重復(fù)的 ack 為 n 個(gè)（n > 3），則將 cwnd 設(shè)置為 ssthresh + n * mss。(4) 若發(fā)送窗口值還容許發(fā)送報(bào)文段，就按擁塞避免算

9、法繼續(xù)發(fā)送報(bào)文段。(5) 若收到了確認(rèn)新的報(bào)文段的 ack，就將 cwnd 縮小到 ssthresh。“乘法減小“是指不論在慢開(kāi)始階段還是擁塞避免階段，只要出現(xiàn)一次超時(shí)（即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞），就把慢開(kāi)始門(mén)限值 ssthresh 設(shè)置為當(dāng)前的擁塞窗口值乘以 0.5。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞時(shí)，ssthresh 值就下降得很快，以大大減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)。“加法增大”是指執(zhí)行擁塞避免算法后，當(dāng)收到對(duì)所有報(bào)文段的確認(rèn)就將擁塞窗口 cwnd增加一個(gè) mss 大小，使擁塞窗口緩慢增大，以防止網(wǎng)絡(luò)過(guò)早出現(xiàn)擁塞。 7-28網(wǎng)絡(luò)允許的最大報(bào)文段長(zhǎng)度為128字節(jié)，序號(hào)用8bit表示，報(bào)文段在網(wǎng)絡(luò)中的生存時(shí)間為30

10、秒。試求每一條tcp連接所能達(dá)到的最高數(shù)據(jù)率。答：具有相同編號(hào)的tcp報(bào)文段不應(yīng)該同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，必須保證，當(dāng)序列號(hào)循環(huán)回來(lái)重復(fù)使用的時(shí)候，具有相同序列號(hào)的tcp報(bào)文段已經(jīng)從網(wǎng)絡(luò)中消失?，F(xiàn)在存活時(shí)間是30秒，那么在30秒的時(shí)間內(nèi)發(fā)送發(fā)送的tcp報(bào)文段的數(shù)目不能多于255個(gè)。 255×128×8÷30=8704 b/s所以每條tcp連接所能達(dá)到的最高速率是8.704 kb/s7-30一個(gè)tcp連接下面使用256kbit/s的鏈路，其端到端時(shí)延為128ms。經(jīng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)吞吐量只有120kbit/s。試問(wèn)發(fā)送窗口是多少？答：來(lái)回路程的時(shí)延=128×2=256ms。 設(shè)發(fā)送窗口為x字節(jié)，假定一次最大發(fā)送量等于窗口值，那么，每發(fā)送一次都得停下來(lái)等待得到本窗口的確認(rèn)，以得到新的發(fā)送許可，這樣8x8x 256×10-3 =120×103， x=7228字節(jié)256×1037-32一udp用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)的首部十六進(jìn)制表示是：06 12 00 45 00