計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)典型習(xí)題講解

1、1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)習(xí)題講解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)習(xí)題講解第一章第一章l基本概念l端到端延遲計(jì)算端到端延遲計(jì)算2OSI參考模型參考模型l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(shí)際協(xié)議的例子。l答：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層（或會晤層）、表示層、應(yīng)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(luò)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(yīng)用層：FTP、HTTP、DNS、SMTP

2、、DHCP、 RIP 、ODBC、RPC等3OSI參考模型參考模型l從下到上列舉OSI 7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(jì)算機(jī)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(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳遞網(wǎng)絡(luò)層：實(shí)際完成主機(jī)到主機(jī)的通信服務(wù)。（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(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點(diǎn)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(yīng)用層：負(fù)責(zé)對軟件提供接口以使程序能夠使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（注意不是運(yùn)行的那些應(yīng)用程序，而是提供的接口或者服務(wù)）4練

3、習(xí)練習(xí)l（1）以下功能典型地屬于OSI模型的哪一層？ 介質(zhì)訪問控制(Medium Access Control) 位的差錯檢測與恢復(fù) 路由學(xué)習(xí) 分組轉(zhuǎn)發(fā) 進(jìn)程-進(jìn)程之間的可靠傳輸l(2) 以下具體設(shè)備或軟件工作在OSI模型的哪一層？ XML（擴(kuò)展超標(biāo)記語言） IP路由器 Web服務(wù)器 JAVA RMI（遠(yuǎn)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(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層端到端延遲計(jì)算端到端延遲計(jì)算l考慮兩臺主機(jī)A和B由一條速率為R bit/s的鏈路相連。假定這兩臺主機(jī)相隔m米，沿該鏈路的傳播速率為s m/s。主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送長度為L比特的分組。書上課后習(xí)題5

4、. P46a.根據(jù)m和s表達(dá)傳播時延dprop b.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(duì)時延，得出端到端時延的表達(dá)式d.假定主機(jī)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=28 kb/s。求出傳播時延等于傳輸時延的距離m。6la. m/slb. L/Rlc. L/R + m/sld. at the spot

5、of Ale. 在鏈路上且距離A dtrans*s米處lf. at the spot of Blg. 大約8.9*105 米7解答解答課后習(xí)題課后習(xí)題18l假定兩個主機(jī)A和B相隔10 000km，由一條直接的R=1 Mb/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(xí)題18. P47a.計(jì)算“帶寬時延”積R*tprop。b.考慮從主機(jī)A到主機(jī)B發(fā)送一個400 kb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(jì)）是多少？它比一個足球場更長嗎？e.根據(jù)傳播速率s

6、，帶寬R和鏈路m的長度，推導(dǎo)出比特寬度的一般表達(dá)式。8解答解答la.“帶寬時延”積（1e7/2.5e8）*1e6=40,000bitlb.40000bitlc.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。ld.1e7/4e4=250m,比一個足球場的長度還長。le.s/R9傳輸層傳輸層l滑動窗口信道利用率計(jì)算滑動窗口信道利用率計(jì)算lTCP連接建立、刪除連接建立、刪除l連接開始到結(jié)束的序列號及確認(rèn)號計(jì)算填空連接開始到結(jié)束的序列號及確認(rèn)號計(jì)算填空lUDP和和TCP的區(qū)別的區(qū)別10滑動窗口計(jì)算題滑動窗口計(jì)算題l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

7、延為270ms，而幀的控制信息、確認(rèn)幀長及幀處理時間均可忽略不計(jì)。當(dāng)采用下列三種協(xié)議時，試計(jì)算可能達(dá)到的信道利用率是多少？ A. stop-and-wait B. Go-Back-N, WT=6, WB=1; C. Select Repeat, W T =5 ，W B =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

8、) 信道利用率 =(1000bit/1Mb/s*5)/(1000bit/1Mb/s*5+270ms*2)=0.91743% TCP建立連接建立連接l3-way handshakingSYN=1，Seq# = mTCP clientTCP serverSYN=1，Seq#=n, ACK=1, Ack#= m+1ACK=1，Ack#=n+1m：客戶端起始序列號，：客戶端起始序列號，n：客戶端起始序列號：客戶端起始序列號TCP刪除刪除/關(guān)閉連接關(guān)閉連接FIN=1 Seq#=MACK=1，Ack#= M+1M=連接關(guān)閉前已經(jīng)被確認(rèn)收到數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序列號加連接關(guān)閉前已經(jīng)被確認(rèn)收到數(shù)據(jù)的最后一個字

9、節(jié)的序列號加1任何一方任何一方(client or server)都能夠發(fā)送關(guān)閉請求，單向關(guān)閉都能夠發(fā)送關(guān)閉請求，單向關(guān)閉.TCP 關(guān)閉連接具有單向性關(guān)閉連接具有單向性FIN=1，Seq#=MABACK=1，Ack#= M+1A 到到 B 的連接關(guān)閉的連接關(guān)閉, 而而B到到A的連接并未關(guān)閉仍可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)的連接并未關(guān)閉仍可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)Stream？TCP整個過程練習(xí)整個過程練習(xí)SYN=1,序列號序列號= ？ABBase Seq#.=6999 建立連接建立連接 400B readyA到到B的連接關(guān)的連接關(guān)閉閉SYN=1, Seq#=？, ACK=1，Ack#= ？ACK=1, Ack#=？ Ba

10、se Seq#=1999 500B Ready ACK=1，Ack#= ？Seq#=？, 500B Seq#= ？, 400B ACK=1, Ack#=？FIN=1，Seq#=？ACK=1，Ack#= ？此時，此時，A還能繼續(xù)向還能繼續(xù)向B傳輸數(shù)據(jù)嗎，反過來呢，為什么傳輸數(shù)據(jù)嗎，反過來呢，為什么解答解答SYN=1,序列號序列號= (6999) ABBase Seq#.=6999 建立連接建立連接 400B readyA到到B的連接關(guān)的連接關(guān)閉閉SYN=1, Seq#=(1999 ), ACK=1，Ack#= (7000)ACK=1, Ack#=(2500) Base Seq#=1999 500

11、B Ready ACK=1，Ack#= (2000)Seq#=(2000), 500B Seq#= (7000), 400B ACK=1, Ack#=(7400)FIN=1，Seq#=(7400)ACK=1，Ack#= (7401)此時，此時，A不能繼續(xù)向不能繼續(xù)向B傳輸數(shù)據(jù)，反過來可以，因?yàn)閭鬏敂?shù)據(jù)，反過來可以，因?yàn)門CP關(guān)閉連接關(guān)閉連接具有單向性，上面只關(guān)閉了具有單向性，上面只關(guān)閉了A到到B的連接，的連接，B到到A的連接未關(guān)閉的連接未關(guān)閉關(guān)閉連接練習(xí)關(guān)閉連接練習(xí)l設(shè)TCP客戶端當(dāng)前已被確認(rèn)的最大序列號是9453, 服務(wù)器端當(dāng)前已被確認(rèn)的最大序列號是65778，畫出關(guān)閉從服務(wù)器端到客戶端的T

12、CP連接的過程, 并在圖上標(biāo)出正確的序列號和確認(rèn)號。 17l以下是一個TCP傳輸過程, 假設(shè)每次接收方都全部接受到達(dá)的數(shù)據(jù), 請正確填寫圖中括號中的數(shù)字。18解答解答19UDP和和TCP比較比較lUDP和TCP都是因特網(wǎng)傳輸層協(xié)議，它們有哪些重要區(qū)別？l 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(jī)制，TCP有流量調(diào)節(jié)機(jī)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）。l一個多媒體應(yīng)用軟件需要支持視頻流的組播功能，問采用TCP還是UDP實(shí)現(xiàn)較為合適？說明理由。l 答：采用UDP

13、，因?yàn)閁DP支持組播但TCP不支持。20網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層lIP地址（地址分類、子網(wǎng)掩碼、特殊的地址（地址分類、子網(wǎng)掩碼、特殊的IP地址）地址）lIP首部（首部（ IHL ， total lenth ）lIP尋址（根據(jù)路由表選路填表題）尋址（根據(jù)路由表選路填表題）lIP組網(wǎng)（包括組網(wǎng)（包括IP地址分配、靜態(tài)路由表生成和路由匯聚）地址分配、靜態(tài)路由表生成和路由匯聚）lIP 選路選路lIP分片與組裝分片與組裝l組播與廣播異同組播與廣播異同21IP地址分類地址分類l可根據(jù)第一個十進(jìn)制數(shù)來判斷網(wǎng)絡(luò)類別lA類：112 6 ，127預(yù)留lB類：128191lC類 ：192223lD類：224239lE類：240

14、25522IP地址分類及特殊的地址分類及特殊的IP地址地址lA類地址類地址第1字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，其它3個字節(jié)為主機(jī)地址。地址范圍：-54 A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(luò)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。lB類地址類地址第1字節(jié)和第2字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，其它2個字節(jié)為主機(jī)地址。地址范圍：-54。 B類地址的私有地址和保留地址 -172

15、.31.255.255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(luò)上又沒有找到可用的DHCP服務(wù)器。就會得到其中一個IP。23lC類地址類地址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)lD類地址類地址 D類地址不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，它的第1個字節(jié)的前四位固定為1110。 D類地址范圍：-54lE類地址類地址 E類地址不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，它的第1個字節(jié)的前五位

16、固定為11110。 E類地址范圍：-5424練習(xí)練習(xí)l以下IP地址分別屬A、B、C、D哪一類？l l 0l 8l 1l 925ABACD子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼l子網(wǎng)掩碼與IP地址做“與”運(yùn)算得到該IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址。l1.根據(jù)子網(wǎng)掩碼的長度，計(jì)算以下IP地址的子網(wǎng)地址：/8 /11/16/19 /24l2.分別寫出用點(diǎn)分十進(jìn)制記號表示的9

17、位、11位、17位、21位和 25位長度的子網(wǎng)掩碼.26解答解答l1. /8 /11 /16 /19 /24 l2. 2827IP首部首部lIHL(IPHeaderLength):首部長度, 占4bit, 可表示最大數(shù)是15個單位,一個單位一個單

18、位4個字節(jié)個字節(jié)，因此首部的最大值是60字節(jié)。一般是20字節(jié)。lTotal length: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尋址練習(xí)尋址練習(xí)1l一個網(wǎng)絡(luò)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(luò), 表項(xiàng)中的下一跳IP地址請用”C”標(biāo)記；不要求寫默認(rèn)路由項(xiàng))29路由表格式:目標(biāo)IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字解答解答目標(biāo)IP地址子網(wǎng)掩碼下一跳的IP地址離出接口的名字CLan1255.2

19、55.255.0CLan2Lan2Lan230目標(biāo)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:IP尋址練習(xí)尋址練習(xí)2l一個路由器R上的路由表如下, 試畫出該路由

20、器與其鄰居路由器的連接關(guān)系, 并在圖上標(biāo)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(dá)的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。l注：“下一跳的IP地址”欄的C表示直接相鄰。31目標(biāo)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C0lan2C0lan159C0lan1607lan25lan2255.25

21、5.0.01lan21lan2解答解答32IP尋址練習(xí)尋址練習(xí)3l（1）什么是分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中的“最長掩碼匹配”規(guī)則？l（2）對目標(biāo)地址分別為/12、/24、/17的三個路由項(xiàng)，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(biāo)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

22、、/12。IP組網(wǎng)練習(xí)組網(wǎng)練習(xí)1l假定一個網(wǎng)絡(luò)上需要連接最多709臺計(jì)算機(jī)設(shè)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(dá)多少? 簡要說明計(jì)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(shè)k位主機(jī)號，由2 k-1-2 70910位） 作為主機(jī)號。由此，8個子網(wǎng)的IP地址分別是： /19 /19 /19 /19 202.100.128

23、.0/19 /19 /19 /19 Routing in the Internet36/54路由匯聚路由匯聚Routing protocols can summarize addresses of several networks into one addressI can route to the /16 network.Routing Table/16BRouting Table/24/24/24172.16

24、.27.0/24/24/24ARouting in the Internet37/54（Summarizing within an Octet）/24 = 10101100 . 00010000 . 10101 000 . 00000000相同的位數(shù)為21（Number of Common Bits = 21）不同位數(shù)11位（Noncommon Bits = 11） 匯總：/21（Summary: /21）/24 = 172 . 16 . 10101 00

25、1 . 0 /24 = 172 . 16 . 10101 010 . 0 /24 = 172 . 16 . 10101 011 . 0 /24 = 172 . 16 . 10101 100 . 0 /24 = 172 . 16 . 10101 101 . 0 /24 = 172 . 16 . 10101 110 . 0 /24 = 172 . 16 . 10101 111 . 0 IP 選路選路l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

26、由的度量標(biāo)準(zhǔn)（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(biāo)準(zhǔn)是帶寬，延遲。38練習(xí)練習(xí)l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(xué)習(xí)到。表1 RX的路由表 表2 收到RB的路由表l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)椋空埉嫵鲎罱K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(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址 掩 碼路由RIP距離C0202.204

27、.64.0RA328 92RB3 RL4 RB7RB5RM10目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址掩 碼RIP距離11289234255.255.25

28、5.05解答解答目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址 掩 碼路由RIP距離C0RB228 92RB4 RL4 RB7RB6RM1040l1l2.RIP工作原理lRIP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(shí)現(xiàn)時，RIP作為一個系統(tǒng)長駐進(jìn)程（daemon）而存在于路由器中，負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的其

29、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(hù)，保證IP層發(fā)送報文時選擇正確的路由。同時負(fù)責(zé)廣播本路由器的路由信息，通知相鄰路由器作相應(yīng)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(yīng)用層協(xié)議IP分片與組裝分片與組裝l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(luò)層分組在傳輸?shù)倪^程中就需要分片。l除了最后一片外所有初始有效載荷數(shù)據(jù)有效載荷數(shù)據(jù)的數(shù)量應(yīng)當(dāng)是8字節(jié)的倍數(shù)，并且偏移值(offset)應(yīng)當(dāng)被規(guī)定以8字節(jié)塊為單位l書上219頁例題41hosthostrouterrouterMTU = 40

30、00MTU = 1500MTU = 200042組播和廣播異同組播和廣播異同l組播和廣播的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么?l 答：相同點(diǎn)：一個發(fā)送端，多個接收端； 不同點(diǎn)：與發(fā)送方處于同一網(wǎng)段上的所有計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)。43數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層lARP原理原理lCSMA/CD的原理和應(yīng)用的原理和應(yīng)用l差錯檢測和糾錯差錯檢測和糾錯lMAC地址和地址和IP地址的區(qū)別地址的區(qū)別44ARP原理原理l1.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(jī)都會在緩沖區(qū)建立一個ARP

31、列表，以表示IP與MAC的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)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(yīng)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(luò)中所有主機(jī)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(yīng)包，發(fā)送方收到該響應(yīng)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原理原理l2.在什么情況下, 一個主機(jī)在發(fā)送一個IP分組前不需要檢索其ARP緩存或使用ARP ?

32、答：廣播或組播。l3.ARP緩存用來提高ARP的效率，請問為什么強(qiáng)制ARP緩存的表項(xiàng)壽命有限？ 答：ARP緩存表項(xiàng)表示MAC地址-IP地址對應(yīng)關(guān)系, 但這種對應(yīng)關(guān)系可以發(fā)生變化, (例如更換網(wǎng)卡), 因此必須強(qiáng)制ARP緩存的表項(xiàng)壽命有限。46CSMA/CD的原理和應(yīng)用的原理和應(yīng)用l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(shè)備或網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以在多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(jī)時間再次發(fā)送47差錯檢測和糾錯差錯檢測和糾錯l1.假設(shè)