第一章書後習題解析
1-01 計算機網絡向用戶可以提供哪些服務？
答：計算機網絡向用戶提供的最重要的功能有兩個，連通性和共享。
1-02 試簡述分組交換的特點
答：分組交換實質上是在“存儲——轉發”基礎上發展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優點。分組交換在線路上採用動態複用技術傳送按一定長度分割爲許多小段的數據——分組。每個分組標識後，在一條物理線路上採用動態複用的技術，同時傳送多個數據分組。把來自用戶發端的數據暫存在交換機的存儲器內，接着在網內轉發。到達接收端，再去掉分組頭將各數據字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。
1-03 試從多個方面比較電路交換、報文交換和分組交換的主要優缺點。
答：（1）電路交換電路交換就是計算機終端之間通信時，一方發起呼叫，獨佔一條物理線路。當交換機完成接續，對方收到發起端的信號，雙方即可進行通信。在整個通信過程中雙方一直佔用該電路。它的特點是實時性強，時延小，交換設備成本較低。但同時也帶來線路利用率低，電路接續時間長，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點。電路交換比較適用於信息量大、長報文，經常使用的固定用戶之間的通信。
（2）報文交換將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中。當所需要的輸出電路空閒時，再將該報文發向接收交換機或終端，它以“存儲——轉發”方式在網內傳輸數據。報文交換的優點是中繼電路利用率高，可以多個用戶同時在一條線路上傳送，可實現不同速率、不同規程的終端間互通。但它的缺點也是顯而易見的。以報文爲單位進行存儲轉發，網絡傳輸時延大，且佔用大量的交換機內存和外存，不能滿足對實時性要求高的用戶。報文交換適用於傳輸的報文較短、實時性要求較低的網絡用戶之間的通信，如公用電報網。
（3）分組交換分組交換實質上是在“存儲——轉發”基礎上發展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優點。分組交換在線路上採用動態複用技術傳送按一定長度分割爲許多小段的數據——分組。每個分組標識後，在一條物理線路上採用動態複用的技術，同時傳送多個數據分組。把來自用戶發端的數據暫存在交換機的存儲器內，接着在網內轉發。到達接收端，再去掉分組頭將各數據字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。
1-04 爲什麼說因特網是自印刷術以來人類通信方面最大的變革？
答：因特網縮短了人際交往的時間和空間，改變了人們的生活、工作、學習和交往方式，是世界發生了極大的變化。
1-05 因特網的發展大致分爲哪幾個階段？請指出這幾個階段最主要的特點。
答：第一階段是從單個網絡ARPANRET 向互聯網發展的過程。最初的分組交換網ARPANET 只是一個單個的分組交換網，所有要連接在ARPANET 上的主機都直接與就近的結點交換機相連。而後發展爲所有使用TCP/IP 協議的計算機都能利用互聯網相互通信。第二階段是1985-1993年，特點是建成了三級結構的因特網第三階段是1993年至今，特點是逐漸形成了多層次ISP 結構的因特網。
1-06 簡述因特網標準制定的幾個階段。
答：制定英特網的正式標準要經過一下的四個階段[RFC 2026]：
（1）因特網草案（Internet Draft）。
（2）建議標準（Proposed Standard）。
（3）草案標準（Draft Standard）。
（4）因特網標準（Internet Standard）。
1-07 小寫和大些開頭的英文名字internet 和Internet 在意思上有何重要區別？
答：以小寫字母i 開始的internet（互聯網或互連網）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網絡互聯而成的網絡。在這些網絡之間的通信協議（即通信規則）可以是任意的。以大寫字母I開始的Internet（因特網）則是一個專有名詞，它指當前全球最大的、開放的、由衆多網絡相互連接而成的特定計算機網絡，它採用TCP/IP 協議族作爲通信的規則，其前身是美國的ARPANET。
1-08 計算機網絡都有哪些類別？各種類別的網絡都有哪些特點？
答：1．按網絡覆蓋的地理範圍分類：（1）局域網：局域網是計算機硬件在比較小的範圍內通信線路組成的網絡，一般限定在較小的區域內，通常採用有線的方式連接起來。（2）城域網：城域網規模侷限在一座城市的範圍內，覆蓋的範圍從幾十公里至數百公里，城域網基本上是局域網的延伸，通常使用與局域網相似的技術，但是在傳輸介質和佈線結構方面牽涉範圍比較廣。（3）廣域網：覆蓋的地理範圍非常廣，又稱遠程網，在採用的技術、應用範圍和協議標準方面有所不同。
2．按傳榆介質分類：（1）有線網：採用同軸電纜、雙絞線，甚至利用又線電視電視電纜來連接的計算機網絡，又線網通過"載波"空間進行傳輸信息，需要用導線來實現。（2）無線網：用空氣做傳輸介質，用電磁波作爲載體來傳播數據。無線網包括：無線電話、語音廣播網、無線電視網、微波通信網、衛星通信網。
3．按網絡的拓撲結構分類：（1）星型網絡：各站點通過點到點的鏈路與中心相連，特點是很容易在網絡中增加新的站點，數據的安全性和優先級容易控制，易實現網絡監控，但一旦中心節點有故障會引起整個網絡癱瘓。（2）總線型網絡：網絡中所有的站點共享一條數據通道，總線型網絡安裝簡單方便，需要鋪設的電線最短，成本低，某個站點的故障一般不會影響整個網絡，但介質的故障會導致網絡癱瘓，總線網安全性低，監控比較困難，增加新站點也不如星型網絡容易。（3）樹型網絡：是上述兩種網的綜合。（4）環型網絡：環型網容易安裝和監控，但容量有限，網絡建成後，增加新的站點較困難。（5）網狀型網絡：網狀型網絡是以上述各種拓撲網絡爲基礎的綜合應用。
4．按通信方式分類：
（1）點對點傳輸網絡：數據以點到點的方式在計算機或通信設備中傳輸，在一對機器之間
通過多條路徑連接而成，大的網絡大多采用這種方式。
（2）廣播式傳輸網絡：數據在共用通信介質線路中傳輸，由網絡上的所有機器共享一條通
信信道，適用於地理範圍小的小網或保密要求不高的網絡。
5．按網絡使用的目的分類：
（1）共享資源網：使用者可共享網絡中的各種資源。
（2）數據處理網：用於處理數據的網絡。
（3）數據傳輸網：用來收集、交換、傳輸數據的網絡。
6．按服務方式分類：
（1）客戶機/服務器(C／S)模式：C／S 計算的模式的結構是分散、多層次和具有圖形用戶
接口的PC 機作爲客戶機，不同的操作系統或不同的網絡操作系統對應不同的語言和開發工
具，其工作特點是文件從服務器被下載到工作站上，然後在工作站上進行處理，而基於主機
的大型機工作特點是所有處理都發生在主機上。
（2）瀏覽器/服務器(B／S)模式：主要特點是它與軟硬件平臺的無關性，把應用邏輯和業
務處理規則放在服務器一側。
（3）對等網或稱爲對等式的網絡：對等網可以不要求具備文件服務器，特別是應用在一組
面向用戶的PC 機，每臺客戶機都可以與其他每臺客戶機實現"平等"對話操作，共享彼此的
信息資源和硬件資源，組網的計算機一般類型相同，甚至操作系統也相同，這種網絡方式靈
活方便，但是較難實現集中管理與控制，安全性也低。
7．按企業和公司管理分類：
（1）內部網：一般指企業內部網，自成一體形成一個獨立的網絡。
（2）內聯網：一般指經改造的或新建的企業內部網，採用通用的TCP／IP 作爲通信協議，
一般具備自己的WWW 服務器和安全防護系統，爲企業內部服務，不和因特網直接進行連接。
（3）外聯網：採用因特網技術，有自己的WWW 服務器，但不一定與因特網直接進行連接的
網絡，同時必須建立防火牆把內聯網與因特網隔離開，以確保企業內部信息的安全。
（4）因特網：因特網是目前最流行的一種國際互聯網，在全世界範圍內得到應用，結合多
媒體的"聲、圖、文"表現能力，不僅能處理一般數據和文本，而且也能處理語音、聲響、靜
止圖象、電視圖象、動畫和三維圖形等。
1-09 計算機網絡中的主幹網和本地接入網的主要區別是什麼？
答：主幹網的特點：設施共享；高度綜合集成，可應付高密度的業務需求量；工作在可控環境；使用率高；技術演進迅速，以軟件爲主；成本逐漸下降。本地接入網特點：設施專用，且分散獨立；接入業務種類多，業務量密度低；線路施工難度大，設備運行環境惡劣；使用率低；技術演進遲緩，以硬件爲主；網徑大小不一，成本與用戶有關。
1-10 試在下列條件下比較電路交換和分組交換。要傳送的報文共x（bit），從源站到目的站共經過k 段鏈路，每段鏈路的傳播時延爲d（s），數據率爲C（bit/s）。在電路交換時電路的建立時間爲s（s）。在分組交換時分組長度爲p（bit），且各結點的排隊等待時間可忽略不計。問在怎樣的條件下，分組交換的時延比電路交換的要小？
答：對電路交換，當t=s 時，鏈路建立；當t=s+x/C，發送完最後一bit；當t=s+x/C+kd，所有的信息到達目的地。對分組交換，當t=x/C， 發送完最後一bit；爲到達目的地，最後一個分組需經過k-1 個分組交換機的轉發，每次轉發的時間爲p/C，所以總的延遲= x/C+(k-1)p/C+kd所以當分組交換的時延小於電路交換x/C+(k-1)p/C+kd＜s+x/C+kd 時，(k-1)p/C＜s
1-11 在上題的分組交換網中，設報文長度和分組長度分別爲x 和（p+h）（ bit），其中p 爲分組的數據部分的長度，而h 爲每個分組所帶的控制信息固定長度，與p 的大小無關。通信的兩端共經過k 段鏈路。鏈路的數據率爲b（bit/s），但傳播時延和結點的排隊時間均可忽略不計。若打算使總的時延爲最小，問分組的數據部分長度p 應取爲多大？
答：分組個x/p，傳輸的總比特數：(p+h)x/p源發送時延：(p+h)x/pb最後一個分組經過k-1 個分組交換機的轉發，中間發送時延：(k-1)(p+h)/b總髮送時延D=源發送時延+中間發送時延D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b令其對p 的導數等於0，求極值p=√hx/(k-1)
1-12 因特網的兩大組成部分（邊緣部分與核心部分）的特點是什麼？他們的工作方式各有什麼特點？
答：邊緣部分由所有連接在因特網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數據、音頻或視頻）和資源共享。核心部分由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成。這部分是爲邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。在網絡邊緣的端系統中運行的程序之間的通信方式通常可劃分爲兩大類：客戶服務器方式（C/S 方式）即Client/Server 方式，對等方式（P2P 方式）即Peer-to-Peer 方式客戶(client)和服務器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。客戶服務器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關係。客戶是服務的請求方，服務器是服務的提供方。被用戶調用後運行，在打算通信時主動向遠地服務器發起通信（請求服務）。因此，客戶程序必須知道服務器程序的地址。不需要特殊的硬件和很複雜的操作系統。一種專門用來提供某種服務的程序，可同時處理多個遠地或本地客戶的請求。系統啓動後即自動調用並一直不斷地運行着，被動地等待並接受來自各地的客戶的通信請求。因此，服務器程序不需要知道客戶程序的地址。一般需要強大的硬件和高級的操作系統支持。對等連接方式從本質上看仍然是使用客戶服務器方式，只是對等連接中的每一個主機既是客戶又同時是服務器。網絡核心部分是因特網中最複雜的部分。網絡中的核心部分要向網絡邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信（即傳送或接收各種形式的數據）。在網絡核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是實現分組交換(packetswitching)的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能。路由器是實現分組交換(packet switching)的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能
1-13 客戶服務方式與對等通信方式的主要區別是什麼？有沒有相同的地方？
答：客戶服務器方式是一點對多點的，對等通信方式是點對點的。被用戶調用後運行，在打算通信時主動向遠地服務器發起通信（請求服務）。因此，客戶程序必須知道服務器程序的地址。系統啓動後即自動調用並一直不斷地運行着，被動地等待並接受來自各地的客戶的通信請求。因此，服務器程序不需要知道客戶程序的地址。對等連接方式從本質上看仍然是使用客戶服務器方式，只是對等連接中的每一個主機既是客戶又同時是服務器。對等連接也需要知道對方的服務器地址。
1-14 計算機網絡有哪些常用的性能指標？
答：1．速率
比特（bit）是計算機中數據量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。Bit 來源於binary digit，意思是一個“二進制數字”，因此一個比特就是二進制數字中的一個1 或0。速率即數據率(data rate)或比特率(bit rate)是計算機網絡中最重要的一個性能指標。速率的單位是b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。速率往往是指額定速率或標稱速率。
2．帶寬
“帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。現在“帶寬”是數字信道所能傳送的“最高數據率”的同義語，單位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。
3．吞吐量
吞吐量(throughput)表示在單位時間內通過某個網絡（或信道、接口）的數據量。吞吐量更經常地用於對現實世界中的網絡的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網絡。吞吐量受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。
4．時延
傳輸時延（發送時延）發送數據時，數據塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。也就是從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最後一個比特發送完畢所需的時間。
5．時延帶寬積
6．往返時間RTT
7．利用率
1-15 假定網絡的利用率到達了90%。試估算已選現在的網絡時延是他的最小值的多少倍？
答：D0 表示網絡空閒時的時延，D 表示當前網絡的時延。U 爲利用率
則： D=D0/(1-U) 即D=10 D0。
1-16 計算機通信網有哪些非性能特徵？計算機通信網性能指標與非性能特徵有什麼區別？
答：計算機通信網非性能特徵有：費用、質量、標準化、可靠性、可擴展性和可升級性、易於管理和維護。計算機通信網性能指標有：速率、帶寬、吞吐量、時延、時延帶寬積、往返時間、利用率。性能指標指的是與通信網絡本身性能相關的指數，而非性能特徵與其本身無直接關係。
1-17 收發兩端之間的傳輸距離爲1000km，信號在媒體上的傳播速率爲2×108m/s。試計算以下兩種情況的發送時延和傳播時延：（1） 數據長度爲107bit，數據發送速率爲100kbit/s。（2） 數據長度爲103bit，數據發送速率爲1Gbit/s。
從以上計算結果可得出什麼結論?
答：（1）：發送時延=107/（100×1000）=100s 傳播時延=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms （2）：發送時延=103/（109）=10-6s=1us傳播時延=1000×1000/（2×108）=5×10-3s=5ms
傳播時延在線路上是一樣的，若數據長度大同時發送數率低，則在總時延中發送時延往往大於傳播時延，但若若數據長度短同時發送數率高，則傳播時延就可能是總時延的主要部分。1-18 假設信號在媒體上的傳播速率爲2.3×108m/s。媒體長度l 分別爲：
（1） 10cm(網卡)
（2） 100m(局域網)
（3） 100km(城域網)
（4） 5000km(廣域網)
試計算當數據率爲1Mb/s 和10Gb/s 時在以上媒體中正在傳播的比特數。
答：傳播時延=信道長度/電磁波在信道上的傳播速率，時延帶寬積=傳播時延*帶寬
（1）（0.1/2.3×108）×1×106b/s=0.000435bit（數據率爲1Mb/s）
（0.1/2.3×108）×1×1010b/s=4.35bit（數據率爲10Gb /s）
（2）（100/2.3×108）×1×106b/s=0.435bit（數據率爲1Mb/s）
（100/2.3×108）×1×1010b/s=4.35×103bit（數據率爲10Gb /s）。
（3）（100000/2.3×108）×1×106 b/s =435bit（數據率爲1Mb/s）
（100000/2.3×108）×1×1010b/s=4.35×106bit（數據率爲10Gb /s）。
（4）（5×106/2.3×108）×1×106 b/s =21739bit（數據率爲1Mb/s）
（5×106/2.3×108）×1×1010b/s=2.1739×108bit（數據率爲10Gb /s）。
1-19 長度爲100 字節的應用層數據交給運輸層傳送，需加上20 字節的TCP 首部。再交給網絡層傳送，需加上20 字節的IP 首部。最後交給數據鏈路層的以太網傳送，加上首部和尾部18 字節。試求數據的傳輸效率。若應用層數據長度爲1000 字節，數據的傳輸效率是多少？
答：數據長度爲100 字節時
傳輸效率=100/（100+20+20+18）=63．3%
數據長度爲1000 字節時，
傳輸效率=1000/（1000+20+20+18）=94．5%
1-20 網絡體系結構爲什麼要採用分層次的結構？試舉出一些與分層體系結構的思想相似
的日常生活。
答：網絡體系結構採用分層的結構，可以減少協議設計的複雜性，使得各層之間是獨立的，
增強靈活性，使得網絡體系結構上可以分割開，易於實現和維護，同時促進標準化工作。
日常生活中，比如，甲、乙兩地兩人a、b 通信，a 將寫好的信交給甲地郵局，甲地郵局經
過交通部門將信郵至乙地郵局，b 再從乙地郵局取信。這相當於一個三層結構，如下圖所示
雖然兩個用戶、兩個郵政局、兩個運輸部門分處甲、乙兩地，但是它們都分別對應同等機構，
同屬一個子系統，而同處一地的不同機構則不再一個子系統內，而且它們之間的關係是服務
與被服務的關係。
1-21 協議與服務有何區別？有何關係？
答：協議是水平的，服務是垂直的。
協議是“水平的”， 即協議是控制對等實體之間的通信的規則。服務是“垂直的”， 即服務是由下層向上層通過層間接口提供的。
協議與服務的關係
在協議的控制下，上層對下層進行調用，下層對上層進行服務，上下層間用交換原語交換信
息。同層兩個實體間有時有連接。
1-22 網絡協議的三個要素是什麼？各有什麼含義？
答：在計算機網絡中要做到有條不紊地交換數據，就必須遵守一些事先約定好的規則。
這些爲進行網絡中的數據交換而建立的規則、標準或約定即稱爲網絡協議。一個網絡協議要
由以下三個要素組成：
（1）語法，即數據與控制信息的結構或格式；
（2）語義，即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種應答；
（3）同步，即事件實現順序的詳細說明。
對於非常複雜的計算機網絡協議，其結構最好採用層次式的。
1-23 爲什麼一個網絡協議必須把各種不利的情況都考慮到？
答：因爲網絡協議如果不全面考慮不利情況，當情況發生變化時，協議就會保持理想狀況，一直等下去！就如同兩個朋友在電話中約會好，下午3 點在公園見面，並且約定不見不撒。這個協議就是很不科學的，因爲任何一方如果有耽擱了而來不了，就無法通知對方，而另一方就必須一直等下去！所以看一個計算機網絡是否正確，不能只看在正常情況下是否正確，而且還必須非常仔細的檢查協議能否應付各種異常情況。
1-24 試述五層協議的網絡體系結構的要點，包括各層的主要功能。
答：所謂五層協議的網絡體系結構是爲便於學習計算機網絡原理而採用的綜合了OSI七層模型和TCP/IP的四層模型而得到的五層模型。
應用層、運輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層
各層的主要功能：
（1）應用層
應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶的需要。應用層不僅要提供應用進程所需要
的信息交換和遠地操作，而且還要作爲互相作用的應用進程的用戶代理（user agent),來完
成一些爲進行語義上有意義的信息交換所必須的功能。
（2）運輸層
任務是負責主機中兩個進程間的通信。
因特網的運輸層可使用兩種不同的協議。即面向連接的傳輸控制協議TCP 和無連接的用戶數
據報協議UDP。
面向連接的服務能夠提供可靠的交付。
無連接服務則不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery．
（3）網絡層
網絡層負責爲分組選擇合適的路由，使源主機運輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機。
（4）數據鏈路層
數據鏈路層的任務是將在網絡層交下來的數據報組裝成幀（frame)，在兩個相鄰結點間的鏈
路上實現幀的無差錯傳輸。
（5）物理層
物理層的任務就是透明地傳輸比特流。
“透明地傳送比特流”指實際電路傳送後比特流沒有發生變化。物理層要考慮用多大的電壓代表“1”或“0”，以及當發送端發出比特“1”時，接收端如何識別出這是“1”而不是“0”。物理層還要確定連接電纜的插頭應當有多少根腳以及各個腳如何連接。
1-25 試舉出日常生活中有關“透明”這種名詞的例子。
答:“透明”是指某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。書上舉例如:你看不見在
你面前有100%透明的玻璃的存在。
1-26 試解釋下列名詞：協議棧、實體、對等層、協議數據單元、服務訪問點、客戶、服務
器、客戶-服務器方式。
答：協議棧：指計算機網絡體系結構採用分層模型後，每層的主要功能由對等層協議的運行來實現，因而每層可用一些主要協議來表徵，幾個層次畫在一起很像一個棧的結構。
實體：表示任何可發送或接收信息的硬件或軟件進程。在許多情況下，實體是一個特定的軟件模塊。
對等層：在網絡體系結構中，通信雙方實現同樣功能的層。
協議數據單元：對等層實體進行信息交換的數據單位。
服務訪問點：在同一系統中相鄰兩層的實體進行交互（即交換信息）的地方。服務訪問點SAP是一個抽象的概念，它實體上就是一個邏輯接口。
客戶、服務器：客戶和服務器都是指通信中所涉及的兩個應用進程。客戶-服務器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關係。客戶是服務請求方，服務器是服務提供方。
客戶-服務器方式：客戶-服務器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關係，當客戶進程需要服務器進程提供服務時就主動呼叫服務進程，服務器進程被動地等待來自客戶進程的請求。
1-27 試解釋everything over IP 和IP over everything 的含義。
答：everything over IP：即IP 爲王，未來網絡將由IP 一統天下。未來的通信網既已肯定以數據信息業務爲重心，並普遍使用互聯網規約IP，那麼網上信息業務宜一律使用IP，即所謂everything over IP。
IP over everything：在現在的電通信網過渡到光通信網的過程中， IP、ATM、WDM 會配合使用，漸漸過渡，既是IP over everything。
第二章書後習題解析
2-01 物理層要解決什麼問題？物理層的主要特點是什麼？
（1）物理層要解決的主要問題：
①物理層要儘可能屏蔽掉物理設備、傳輸媒體和通信手段的不同，使上面的數據鏈路層感覺不到這些差異的存在，而專注於完成本曾的協議與服務。
②給其服務用戶（數據鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般爲串行按順序傳輸的比特流）的能力。爲此，物理層應解決物理連接的建立、維持和釋放問題。
③在兩個相鄰系統之間唯一地標識數據電路。
（2）物理層的主要特點：
①由於在OSI 之前，許多物理規程或協議已經制定出來了，而且在數據通信領域中，這些物理規程已被許多商品化的設備鎖採用。加之，物理層協議涉及的範圍廣泛，所以至今沒有按OSI 的抽象模型制定一套心的物理層協議，而是沿用已存在的物理規程，將物理層確定爲描述與傳輸媒體接口的機械、電氣、功能和規程特性。
②由於物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此，具體的物理協議相當複雜。
2-02 規程與協議有什麼區別？
答：在數據通信的早期，對通信所使用的各種規則都稱爲“規程”（procedure），後來具有體系結構的計算機網絡開始使用“協議”（protocol）這一名詞，以前的“規程”其實就是“協議”，但由於習慣，對以前制定好的規程有時仍常用舊的名稱“規程”。
2-03 試給出數據通信系統的模型並說明其主要組成構件的作用。
答：一個數據通信系統可劃分爲三大部分：
源系統（或發送端）、傳輸系統（或傳輸網絡）、和目的系統（或接收端）。
源系統一般包括以下兩個部分：
•源點：源點設備產生要傳輸的數據。例如正文輸入到PC 機，產生輸出的數字比特流。
•發送器：通常源點生成的數據要通過發送器編碼後才能在傳輸系統中進行傳輸。例如，調制解調器將PC 機輸出的數字比特流轉換成能夠在用戶的電話線上傳輸的模擬信號。
•接收器：接收傳輸系統傳送過來的信號，並將其轉換爲能夠被目的設備處理的信息。例如，調制解調器接收來自傳輸線路上的模擬信號，並將其轉換成數字比特流。
2-04 試解釋以下名詞：數據、信號、模擬數據、模擬信號、基帶信號、帶通信號、數字數據、數字信號、碼元、單工通信、半雙工通信、全雙工通信、串行傳輸、並行傳輸。
答：數據：是運送信息的實體。
信號：則是數據的電氣的或電磁的表現。
模擬數據：運送信息的模擬信號。
模擬信號：連續變化的信號。
基帶信號：來自信源的信號。
帶通信號：經過載波調製後的信號。
數字信號：取值爲有限的幾個離散值的信號。
數字數據：取值爲不連續數值的數據。
碼元：在使用時間域的波形表示數字信號時，代表不同離散數值的基本波形
單工通信：即只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。
半雙工通信：即通信和雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送（當然也不能同時接收）。
這種通信方式是一方發送另一方接收，過一段時間再反過來。
全雙工通信：即通信的雙方可以同時發送和接收信息。
基帶信號：來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文
件的數據信號都屬於基帶信號。
帶通信號：把基帶信號經過載波調製後，把信號的頻率範圍搬移到較高的頻段以便在信道
中傳輸（即僅在一段頻率範圍內能夠通過信道）。
並行傳輸：指數據在一條物理信道上傳輸時有多個數據位同時在設備之間進行的傳輸。
串行傳輸：指數據在一條物理信道上以位爲單位按時間順序逐位的傳輸。
2-05 物理層的接口有哪幾個特性？各包含什麼內容？
答：（1）機械特性：指明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等等。
（2）電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現的電壓的範圍。
（3）功能特性：指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何意。
（4）規程特性：說明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。
2-06 數據在信道中的傳輸速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香農公式在數據通信中的意義是什麼？“比特/秒”和“碼元/秒”有何區別？
答：限制碼元在信道上的傳輸速率的因素有以下兩個：
（1）在任何信道中，碼元傳輸速率是有上限的，傳輸速率超過此上限，就會出現嚴重的碼元間串擾的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成爲不可能。
（2）由於噪聲會使接收端對碼元的判決產生錯誤（ 1判決爲0或0判決爲1）。所以信噪比要限制在一定範圍內。由香農公式可知，信息傳輸速率由上限。信噪比越大，量化性能越好；均勻量化的輸出信噪比隨量化電平數的增加而提高；非均勻量化的信號量噪比，例如PCM 隨編碼位數N 指數規律增長，DPCM與頻率有關等。但實際信噪比不能任意提高，都有一定限制。例如增加電平數會導致接收機的成本提高，製作工藝複雜等。
香農公式的意義在於：只要信息傳輸速率低於信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種方法來實現無差錯的傳輸。
比特/秒是指信息傳輸速率，每秒鐘傳送的信息量；碼元/秒是碼元傳輸速率，每秒鐘傳送的碼元個數。兩者在二進制時相等。在多進制時，信息傳輸速率要乘以log 以2 爲底的進制數等於碼元傳輸速率
2-07 假定某信道受奈氏準則限制的最高碼元速率爲2000碼元/秒。如果採用振幅調製，把
碼元的振幅劃分爲16 個不同等級來傳送，那麼可以獲得多高的數據率（b/s）？
答：比特率=碼元速率×log2L，在公式中L是指表示數據的信號電平的數量，本題中爲16，因此數據率爲20000×log216=80000b/s
2-08 假定要用3kHz 貸款的電話信道傳送64kb/s 的數據（無差錯傳輸），試問這個信道應
該具有多高的信噪比（分別用比值和分貝來表示），這個結果說明什麼問題？
答：根據香農公式C = W log2(1+S/N) b/s，S/N =264000/3000 -1=2642245,用分貝表示爲10lgS/N =10lg2642245=64.2dB ，這是個信噪比很高的信道
2-09 用香農公式計算一下：假定信道帶寬爲3100Hz，最大信息傳輸速率爲35kb/s，那麼
若想使最大信息傳輸速率增加60%。問信噪比S/N 應增大到多少倍？如果在剛纔計算出的基
礎上將信噪比S/N 再增大到10倍，問最大信息傳輸速率能否再增加20%？
答：奈氏準則：每赫帶寬的理想低通信道是最高碼元傳輸速率是每秒2個碼元。香農公式則
表明了信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。根據香農公式，計算信道的極限信息傳輸速率C爲：C=log2(1+S/N）b/s;根據公式，可以計算出，信噪比S/N應增大到100。如果在此基礎上將信噪比S/N 再增大10倍，最大信息速率只能再增加18.5%左右。
2-10 常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點？
答：常見的傳輸媒體有以下幾種
1．雙絞線
雙絞線分屏蔽雙絞線和無屏蔽雙絞線。由兩根相互絕緣的導線組成。可以傳輸模擬信號，也可以傳輸數字信號，有效帶寬達250kHz，通常距離一般爲幾道十幾公里。導線越粗其通信距離越遠。在數字傳輸時，若傳輸速率爲每秒幾兆比特，則傳輸距離可達幾公里。一般用作電話線傳輸聲音信號。雖然雙絞線容易受到外部高頻電磁波的干擾，誤碼率高，但因爲其價格便宜，且安裝方便，既適於點到點連接，又可用於多點連接，故仍被廣泛應用。
2．同軸電纜
同軸電纜分基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜，其結構是在一個包有絕緣的實心導線外，再套上一層外面也有一層絕緣的空心圓形導線。由於其高帶寬（高達300~400Hz）、低誤碼率、性能價格比高，所以用作LAN 中。同軸電纜的最大傳輸距離隨電纜型號和傳輸信號的不同而不同，由於易受低頻干擾，在使用時多將信號調製在高頻載波上。
3．光導纖維
光導纖維以光纖維載體，利用光的全反向原理傳播光信號。其優點是直徑小、質量輕：傳播頻帶款、通信容量大：抗雷電和電磁干擾性能好，五串音干擾、保密性好、誤碼率低。但光電接口的價格較昂貴。光纖被廣泛用於電信系統鋪設主幹線。
4．無線電微波通信
無線電微波通信分爲地面微波接力通信和衛星通信。其主要優點是頻率高、頻帶範圍寬、通信信道的容量大；信號所受工業干擾較小、傳播質量高、通信比較穩定；不受地理環境的影響，建設投資少、見效快。缺點是地面微波接力通信在空間是直線傳播，傳輸距離受到限制，一般只有50km，隱蔽性和保密性較差；衛星通信雖然通信距離遠且通信費用與通信距離無關，但傳播時延較大，技術較複雜，價格較貴。
2-11 假定有一種雙絞線衰減是0.7db/km,若容許有20db 的衰減,試問使用這種雙絞線的鏈
路的工作距離有多長？如果要使這種雙絞線的工作距離增大到100公里，問應該使衰減降
低到多少？
答：在此頻率下可的傳輸距離=20dB/(0.7db/km)≈28.57（km）。
工作距離增大到100 公里，衰減應該爲20 dB /100 km =0.2db/m
2-12 試計算工作在1200nm 到1400nm 以及1400 nm 到1600 nm 之間（波長）的光波的頻帶寬度。假定光在光纖中的傳播速率爲2x108m/s。
答：2×108/（1200×10−9） -2×108/（1400×10−9）=2.381×1013 = 23.8THZ
2×108 /（1400×10−9）-2×108 /（1600 x 10−9）=1.786×1013 = 17.86THZ
2-13 爲什麼要使用信道複用技術？常用的信道複用技術有哪些？
答：信道複用的目的是讓不同的計算機連接到相同的信道上,以共享信道資源。在一條傳輸介質上傳輸多個信號,提高線路的利用率，降低網絡的成本。這種共享技術就是多路複用技術。
頻分複用（ FDM ，Freq uency Division Multiplexing ）就是將用於傳輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶（或稱子信道），每一個子信道傳輸1 路信號。頻分複用要求總頻率寬度大於各個子信道頻率之和，同時爲了保證各子信道中所傳輸的信號互不干擾，應在各子信道之間設立隔離帶，這樣就保證了各路信號互不干擾（條件之一）。
頻分複用技術的特點是所有子信道傳輸的信號以並行的方式工作，每一路信號傳輸時可不考慮傳輸時延，因而頻分複用技術取得了非常廣泛的應用。
時分複用（ TDM ，Time Division Multiplexing ）就是將提供給整個信道傳輸信息的時間劃分成若干時間片（簡稱時隙），並將這些時隙分配給每一個信號源使用，每一路信號在自己的時隙內獨佔信道進行數據傳輸。時分複用技術的特點是時隙事先規劃分配好且固定不變，所以有時也叫同步時分複用。其優點是時隙分配固定，便於調節控制，適於數字信息的傳輸；缺點是當某信號源沒有數據傳輸時，它所對應的信道會出現空閒，而其他繁忙的信道無法佔用這個空閒的信道，因此會降低線路的利用率。時分複用技術與頻分複用技術一樣，有着非常廣泛的應用，電話就是其中最經典的例子，此外時分複用技術在廣電也同樣取得了廣泛地應用，如SDH ，ATM，IP 和HFC 網絡中CM 與CMTS 的通信都是利用了時分複用的技術。
2-14 試寫出下列英文縮寫的全文，並進行簡單的解釋。
FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48
答：
FDM(frequency division multiplexing)頻分複用，同一時間同時發送多路信號。所有的用戶可以在同樣的時間佔用不同的帶寬資源。
TDM(Time Division Multiplexing)時分複用，將一條物理信道按時間分成若干時間片輪流地給多個用戶使用，每一個時間片由複用的一個用戶佔用，所有用戶在不同時間佔用同樣的頻率寬度。
STDM(Statistic Time Division Multiplexing)統計時分複用，一種改進的時分複用。不像時分複用那樣採取固定方式分配時隙，而是按需動態地分配時時隙。
WDM(Wave Division Multiplexing)波分複用，在光信道上採用的一種頻分多路敷衍的變種，即光的頻分複用。不同光纖上的光波信號（常常是兩種光波信號）複用到一根長距離傳輸的光纖上的複用方式。
DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)密集波分複用，使用可見光頻譜的寬帶特徵在單個光纖上同時傳輸多種光波信號的技術。DWDM 可以利用一根光纖同時傳輸多個波長，多路高速信號可以在光纖介質中同時傳輸，每路信號佔用不同波長。
CDMA(Code Wave Division Multiplexing)碼分多址，是採用擴頻的碼分多址技術。用戶可以在同一時間、同一頻段上根據不同的編碼獲得業務信道。
SONET(Synchronous Optical Network)同步光纖網，是以分級速率從155Mb/s 到2．5Gb/s的光纖數字化傳輸的美國標準，它支持多媒體多路複用，允許聲音、視頻和數據格式與不同的傳輸協議一起在一條光纖線路上傳輸。
SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步數字系列指國際標準同步數字系列。SDH 簡化了複用和分用技術，需要時可直接接入到低速支路，而不經過高速到低速的逐級分用，上下電路方便。
STM-1(Synchronous Transfer Module)第1 級同步傳遞模塊，SDH 的基本速率，相當於SONET體系中的OC-3 速率。
OC-48(Optical Carrier)第48 級光載波，是SONET 體系中的速率表示，對應於SDH 的STM-16速率，常用近似值2.5Gb/s．
2-15 碼分CDMA 爲什麼可以使所有用戶在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信而不會相互
干擾？這種複用方法有何優缺點？
答:因爲用戶在使用CDMA 通信時，各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型傳送信息時，用一個帶寬遠大於信號帶寬的高速僞隨機碼進行調製，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調製併發送出去。接收端由使用完全相同的僞隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把帶寬信號換成原信息書籍的窄帶信號即解擴、以實現信息通信。各用戶之間不會造成干擾。
這種複用方法的優點：頻譜利用率高，容量大；覆蓋範圍大；有很強的抗干擾能力，其頻譜類似於白噪聲，傳送的信號不易被敵人發現；採用CDMA 可提高通信的話音質量和數據傳輸的可靠性，減少對通信的影響；網絡成本低；降低手機的平均發射功率等等。
缺點是：需要爲各站分配不同互相正交的碼片序列；地域受線路影響，不是每個地方都能用，安裝時間長等。
2-16 共有4 個站進行碼分多址CDMA 通信。4 個站的碼片序列爲：
A：（ -1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1） B：（ -1 –1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）
C：（ -1 +1 –1 +1 +1 +1 -1 -1） D：（ -1 +1 –1 –1 -1 –1 +1 -1）
現收到這樣的碼片序列：（-1 +1 –3 +1 -1 –3 +1 +1）。問哪個站發送數據了？發送數據的站發送的1 還是0？
答：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A 發送1
S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B 發送0
S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C 無發送
S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D 發送1
2-17 試比較xDSL，HFC 以及FTTx 接入技術的優缺點。
答：xDSL 技術就是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業務。成本低，易實現，但帶寬和質量差異性大。
HFC 網的最大的優點具有很寬的頻帶，並且能夠利用已經有相當大的覆蓋面的有線電視網。要將現有的450 MHz 單向傳輸的有線電視網絡改造爲750 MHz 雙向傳輸的HFC 網需要相當的資金和時間。
FTTx（光纖到……）這裏字母x 可代表不同意思。可提供最好的帶寬和質量、但現階段線路和工程成本太大。
2-18 爲什麼ADSL 技術中，在不到1MHz 的帶寬中卻可以傳遞速率高達每秒幾個兆比？
答：ADSL 技術主要採用離散音頻調製技術，這種技術將正交振幅調製和頻分複用技術相結合，把1M左右的帶寬劃分爲256個通道，每個通道上採用16正交振幅調製技術，這樣每個比特可以攜帶16位數據，因此通過上述兩種技術提高了信道的速率，上下行速率的總和最終達到15M左右。
第三章書後習題解析
3-01 數據鏈路（即邏輯鏈路）與鏈路（即物理鏈路）有何區別？“電路接通了”與“數據
鏈路接通了”的區別何在？
答：（1）數據鏈路與鏈路的區別在於數據鏈路除鏈路外，還必須有一些必要的規程來控
制數據的傳輸。因此，數據鏈路比鏈路多了實現通信規程所需要的硬件和軟件。
（2） “電路接通了”表示鏈路兩端的結點交換機已經開機，物理連接已經能夠傳送比
特流了。但是，數據傳輸並不可靠。在物理連接基礎上，再建立數據鏈路連接，纔是“數據
鏈路接通了”。此後，由於數據鏈路連接具有檢測、確認和重傳等功能，才使不太可靠的物
理鏈路變成可靠的數據鏈路，進行可靠的數據傳輸。當數據鏈路斷開連接時，物理電路連接
不一定跟着斷開連接。
3-02 數據鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能？試討論數據鏈路層做成可靠的鏈路層有哪
些優點和缺點。
答：數據鏈路層中的鏈路控制包括以下功能：鏈路管理；幀同步；流量控制；差錯控制；
將數據和控制信息分開；透明傳輸；尋址。
數據鏈路層做成可靠的鏈路層的優點和缺點：所謂“可靠傳輸”就是：數據鏈路層的發送端發送什麼，在接收端就收到什麼。這就是收到的幀並沒有出現比特差錯，但卻出現了幀丟失、幀重複或幀失序。以上三種情況都屬於“出現傳輸差錯”，但都不是這些幀裏有“比特差錯”。“無比特差錯”與“無傳輸差錯”並不是同樣的概念。在數據鏈路層使用CRC檢驗，能夠實現無比特差錯的傳輸，但這不是可靠的傳輸。
3-03 網絡適配器的作用是什麼？網絡適配器工作在哪一層？
答：網絡適配器能夠對數據的串行和並行傳輸進行轉換，並且能夠對緩存數據進行出來，實現以太網協議，同時能夠實現幀的傳送和接受，對幀進行封閉等.網絡適配器工作在物理層和數據鏈路層。
3-04 數據鏈路層的三個基本問題（幀定界、透明傳輸和差錯檢測）爲什麼都必須加以解決？
答：幀定界使收方能從收到的比特流中準確地區分出一個幀的開始和結束在什麼地方；透明傳輸使得不管所傳數據是什麼樣的比特組合，都應當能夠在鏈路上傳送，因此很重要；差錯控制主要包括差錯檢測和差錯糾正，旨在降低傳輸的比特差錯率，因此也必須解決。
3-05 如果在數據鏈路層不進行幀定界，會發生什麼問題？
答：如果在數據鏈路層不進行幀定界，接收端不能識別收到的比特流中的幀的開始和結束，將發生幀數據錯誤，造成數據混亂，通信失敗。
3-06 PPP協議的主要特點是什麼？爲什麼PPP 不使用幀的編號？PPP 適用於什麼情況？爲什麼PPP協議不能使數據鏈路層實現可靠傳輸？
答：主要特點：
（1）點對點協議，既支持異步鏈路，也支持同步鏈路。
（2）PPP是面向字節的。
PPP不採用序號和確認機制是出於以下的考慮：
（1）若使用能夠實現可靠傳輸的數據鏈路層協議（如HDLC），開銷就要增大。在數據鏈路層出現差錯的概率不大時，使用比較簡單的PPP協議較爲合理。
（2）在因特網環境下，PPP的信息字段放入的數據是IP 數據報。假定我們採用了能實現可靠傳輸但十分複雜的數據鏈路層協議，然而當數據幀在路由器中從數據鏈路層上升到網絡層後，仍有可能因網絡擁塞而被丟棄。因此，數據鏈路層的可靠傳輸並不能保證網絡層的傳輸也是可靠的。
（3）PPP協議在幀格式中有幀檢驗序列FCS安段。對每一個收到的幀，PPP都要使用硬件進行CRC檢驗。若發現有差錯，則丟棄該幀（一定不能把有差錯的幀交付給上一層）。端到端的差錯檢測最後由高層協議負責。因此，PPP協議可保證無差錯接受。
PPP協議適用於用戶使用撥號電話線接入因特網的情況。
PPP協議不能使數據鏈路層實現可靠傳輸的原因：PPP有FCS來確保數據幀的正確性，如果錯誤則上報錯誤信息來確保傳輸的可靠性。當然它和其他L2協議一樣，沒有TCP的ACK機制，這也是傳輸層以下協議所具有的特性，以便於提高網絡的性能。
3-07 要發送的數據爲1101011011。採用CRC的生成多項式是P(x)=x4+x+1 。試求應添加在數據後面的餘數。數據在傳輸過程中最後一個1變成了0，問接收端能否發現？若數據在傳輸過程中最後兩個1都變成了0，問接收端能否發現？採用CRC檢驗後，數據鏈路層的傳輸是否就變成了可靠的傳輸？
答：添加的檢驗序列爲1110 （11010110110000 除以10011） 數據在傳輸過程中最後一個1 變成了0，11010110101110 除以10011，餘數爲011，不爲0，接收端可以發現差錯。數據在傳輸過程中最後兩個1 都變成了0，11010110001110 除以10011，餘數爲101，不爲0，接收端可以發現差錯。採用CRC檢驗後，數據鏈路層的傳輸能夠實現無比特差錯的傳輸，但這還不是可靠的傳輸，可靠的傳輸還需要確認信息和差錯重傳。
3-08 要發送的數據爲101110。採用CRC的生成多項式是P(X)=X3+1。試求應添加在數據
後面的餘數。
解：M=101110模2運算後爲101110000，與除數p=1001相除後得到餘數是011。
3-09 一個PPP幀的數據部分（用十六進制寫出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。
試問真正的數據是什麼（用十六進制寫出）？
答：根據PPP幀格式採用的特殊字符填充法，將7E轉換爲7D 5E，將7D轉換爲7D 5D ，所以真正的數據是 7E FE 27 7D 7D 65 7E。
3-10 PPP協議使用同步傳輸技術傳送比特串0110111111111100。試問經過零比特填充後
變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP 幀的數據部分是0001110111110111110110，問刪
除發送端加入的零比特後變成怎樣的比特串？
答：第一個比特串：經過零比特填充後編程011011111011111000（加上下劃線的0是填充的）。另一個比特串：刪除發送端加入的零比特後變成000111011111-11111-110（連字符表示刪除了0）。
3-11 試分別討論以下各種情況在什麼條件下是透明傳輸，在什麼條件下不是透明傳輸。
（1）普通的電話通信。
（2）電信局提供的公用電報通信。
（3）因特網提供的電子郵件服務。
答：（1）由於電話系統的帶寬有限，而且還有失真，因此電話機兩端的輸入聲波和輸出聲波是有差異的。在“傳送聲波”這個意義上講，普通的電話通信不是透明傳輸。但對“聽懂說話的意思”來講，則基本上是透明傳輸。但也有時個別語音會聽錯，如單個的數字1 和7，這就不是透明傳輸。
（2）一般說來，由於電報通信的傳輸是可靠的，接收的報文和發送的報文是一致的，因此應當是透明傳輸。但如果有人到電信局發送“1849807235”這樣的報文，則電信局會根據有關規定拒絕提供電報服務（電報通信不得爲公衆提供密碼通信服務）。因此，對於發送讓一般人看不懂意思的報文，現在的公用電報通信則不是透明通信。
（3）一般說來，電子郵件時透明傳輸。但有時不是。因爲國外有些郵件服務器爲了防止垃圾郵件，對來自某些域名(如.cn)的郵件一律阻攔掉。這就不是透明傳輸。有些郵件的附件在接收人的電腦上打不開。這也不是透明傳輸。
3-12 PPP協議的工作狀態有哪幾種？當用戶要使用PPP協議和ISP建立連接進行通信需要建立哪幾種連接？每一種連接解決什麼問題？
答：PPP協議的工作狀態分爲：“鏈路終止”狀態，“鏈路靜止”狀態，“鏈路建立”狀態，“鑑別”狀態，“網絡層協議”狀態，“鏈路打開”狀態。
用戶要使用PPP協議和ISP建立連接進行通信需要建立的連接爲： 鏈路靜止，鏈路建立，鑑別，網絡層協議，鏈路打開。鏈路靜止時，在用戶PC機和ISP的路由器之間並不存在物理層的連接。鏈路建立時，目的是建立鏈路層的LCP連接。
鑑別時，只允許傳送LCP協議的分組、鑑別協議的分組以及監測鏈路質量的分組。網絡層協議時，PPP鏈路的兩端的網絡控制協議NCP根據網絡層的不同協議無相交換網絡層特定的網絡控制分組。鏈路打開時，鏈路的兩個PPP端點可以彼此向對方發送分組。
3-13 局域網的主要特點是什麼？爲什麼局域網採用的廣播通信通信方式而廣域網不採用呢？
答：（1）局域網的主要特點。
從功能的角度來看，局域網具有以下幾個特點：
①共享傳輸信道。在局域網中，多個系統連接到一個共享的通信媒體上；
②地理範圍有限，用戶個數有限。通常局域網僅爲一個單位服務，只在一個相對獨立的局部範圍內聯網，如一座樓或幾種的建築羣內。一般來說，局域網的覆蓋範圍約爲10m~10km內或更大一些；
③傳輸速率高。局域網的傳輸速率一般爲1~100Mb/s，能支持計算機之間的告訴通信，所以時延較低。
④誤碼率低，因近距離傳輸，所以誤碼率很低，一般在10-8～10-11之間。
⑤多采用分佈式控制和廣播式通信。在局域網中各站是平等關係而不是主從關係，可以進行廣播或組播。
從網絡的體系結構和傳輸控制規程來看，局域網也有自己的特點：
①底層協議簡單。在局域網中，由於距離短、時延小、成本低、傳輸速率高、可靠性高，因此信道利用率已不是人們考慮的主要因素，所以底層協議較簡單。
②不單獨設立網絡層。局域網的拓撲結構多采用總線型、環型和星型等共享信道，網內一般不需要中間轉接，流量控制和路由選擇功能大爲簡化，通常在局域網不單獨設立網絡層。因此，局域網的體系結構僅相當於OSI/RM 的最低兩層。
③採用多種媒體訪問控制技術。由於採用共享廣播信道，而信道又可用不同的傳輸媒體，所以局域網面對的是多源、多目的鏈路管理的問題。由此引發出多種媒體訪問控制技術。
（2）局域網採用廣播通信是因爲局域網中的機器都連接到同一條物理線路，所有主機的數據傳輸都經過這條鏈路，採用的通信方式是將主機要發送的數據送到公用鏈路上，發送至所有的主機，接收端通過地址對比，接收法網自己的數據，並丟棄其他數據的方式。廣域網是由更大的的地理空間、更多的主機構成的，若要將廣播用於廣域網，可能會導致網絡無法運行。首先，主機間發送數據時，將會獨自佔用通信鏈路，降低了網絡的使用率；另一方面，主機A 向主機B 發送數據時，是想網絡中所有的主機發送數據，當主機數目非常多時，將嚴重消耗主機的處理能力。同時也造成了數據的無效流動；再次，極易產生廣播風暴，是網絡無法運行。
3-14 常用的局域網的網絡拓撲有哪些種類？現在最流行的是哪種結構？爲什麼早期的以太網選擇總線拓撲結構而不使用星形拓撲結構，但現在卻改爲使用星形拓撲結構？
答：常用的局域網的網絡拓撲有（1）總線網（2）星形網（3）環形網（4）樹形網。
現在最流行的是星形網。當時很可靠的星形拓撲結構較貴。人們都認爲無源的總線結構更加可靠，但是實踐證明，連接有大量站點的總線式以太網很容易出現故障，而現在專用的ASIC 芯片的使用可以將星形結構的集線器做得非常可靠。因此現在的以太網一般都是用星形結構的拓撲結構。
3-15 什麼叫做傳統以太網？以太網有哪兩個主要標準？
答：以太網是當今現有局域網採用的最通用的通信協議標準，組建於七十年代早期。Ethernet(以太網）是一種傳輸速率爲10Mbps 的常用局域網（LAN）標準。在以太網中，所有計算機被連接一條同軸電纜上，採用具有衝突檢測的載波感應多處訪問（CSMA/CD）方法，採用競爭機制和總線拓樸結構。基本上，以太網由共享傳輸媒體，如雙絞線電纜或同軸電纜和多端口集線器、網橋或交換機構成。在星型或總線型配置結構中，集線器/交換機/網橋通過電纜使得計算機、打印機和工作站彼此之間相互連接。有DIX Ethernet V2 標準和802.3 標準。
3-16 數據率爲10Mb/s 的以太網在物理媒體上的碼元傳輸速率是多少碼元/秒？
答：碼元傳輸速率即爲波特率。以太網使用曼徹斯特編碼，這就意味着發送的每一位都有兩個信號週期。標準以太網的數據速率是10Mb/s，因此波特率是數據率的兩倍，即20M 波特。
3-17 爲什麼LLC子層的標準已制定出來了但現在卻很少使用？
答：爲了是數據鏈路層能更好的使用多種局域網標準，802委員會就將局域網的數據鏈路層拆成兩個子層，即邏輯鏈路控制LLC子層和媒體介入控制MAC子層。與接入到傳輸媒體有關的內容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無關，不管採用何種協議的局域網對LLC子層來說都是透明的。
由於現在TCP/IP 體系經常是用的局域網是DIX Ethernet V2 而不是802.3標準中的幾種局域網。因此現在802委員會制定的邏輯鏈路控制子層的作用已經不大了，很多廠商生產的網卡上都僅裝有MAC協議而沒有LLC協議。所以LLC子層的標準現在已經很少使用了。
3-18 試說明10BASE-T 中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。
答：10BASE-T：“10”表示數據率爲10Mb/s，“BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“T”表示使用雙絞線的最大長度是500m。
3-19 以太網使用的CSMA/CD 協議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統的時分複用TDM 相比優缺點如何？
答：CSMA/CD 是一種動態的媒體隨機接入共享信道方式，而傳統的時分複用TDM 是一種靜態的劃分信道，所以對信道的利用，CSMA/CD 是用戶共享信道，更靈活，可提高信道的利用率，不像TDM，爲用戶按時隙固定分配信道，即使當用戶沒有數據要傳送時，信道在用戶時隙也是浪費的；也因爲CSMA/CD 是用戶共享信道，所以當同時有用戶需要使用信道時會發生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM 中用戶在分配的時隙中不會與別的用戶發生衝突。對局域網來說，連入信道的是相距較近的用戶，因此通常信道帶寬較寬，如果使用TDM 方式，用戶在自己的時隙內沒有數據發送的情況會更多，不利於信道的充分利用。對計算機通信來說，突發式的數據更不利於使用TDM 方式。
3-20 假定1km 長的CSMA/CD 網絡的數據率爲1Gb/s。設信號在網絡上的傳播速率爲
200000km/s。求能夠使用此協議的最短幀長。
答：對於1km 電纜，單程傳播時間爲1÷200000=5×10-6s，即5us，來回路程傳播時間爲10us。爲了能夠按照CSMA/CD 工作，最短幀的發射時間不能小於10us。以1Gb/s 速率工作，10us可以發送的比特數等於：（10×10-6 s）×(1.0×109b/s)=10000bit，因此，最短幀是10000 位或1250 字節長。
3-21 什麼叫做比特時間？使用這種時間單位有什麼好處？100 比特時間是多少微秒？
答：比特時間是指傳輸1bit 所需要的時間。種時間單位與數據率密切相關，用它來計量時延可以將時間與數據量聯繫起來。“比特時間”換算成“微秒”必須先知道數據率是多少。如數據率是100Mb/s，則100 比特時間等於10us。
3-22 假定在使用CSMA/CD 協議的10Mb/s 以太網中某個站在發送數據時檢測到碰撞，執行退避算法時選擇了隨機數r=100.試問這個站需要等多長時間後才能再次發送數據？如果
是100Mb/s 的以太網呢？
答：對於10Mb/s 的以太網，等待時間是（51.2×103）/10×106=5.12 毫秒
對於100Mb/s 的以太網，等待時間是（51.2×103）/100×106=512 微妙。
3-23 公式（3-3）表示，以太網的極限信道利用率與鏈接在以太網上的站點數無關。能否
由此推論出：以太網的利用率也與鏈接在以太網上的站點數無關？請說明理由。
答：不能，實際的以太網各站發送數據的時刻是隨機的，而以太網的極限信道利用率的得出是假定以太網使用了特殊的調度方法（已經不再是CSMA/CD了），使各站點的發送不發生碰撞。
3-24 假定站點A 和B 在同一個10Mb/s 以太網網段上。這兩個站點之間的時延爲225 比特
時間。現假定A 開始發送一幀，並且在A 發送結束之前B 也發送一幀。如果A 發送的是以
太網所容許的最短的幀，那麼A 在檢測到和B 發生碰撞之前能否把自己的數據發送完畢？
換言之，如果A 在發送完畢之前並沒有檢測到碰撞，那麼能否肯定A 所發送到幀不會和B
發送的幀發生碰撞？（提示：在計算時應當考慮到每一個以太網幀在發送到信道上時，在MAC幀前面還要增加若干字節的前同步碼和幀定界符）
答：設在t=0 時A 開始發送。在t=576 比特時間，A 應當發送完畢。t=225 比特時間，B 就檢測出A 的信號。只要B 在t=224 比特時間之前發送數據，A 在發送完畢之前就一定檢測到碰撞。就能夠肯定以後也不會再發送碰撞了。
如果A 在發送完畢之前並沒有檢測到碰撞，那麼就能夠肯定A 所發送到幀不會和B 發送的幀發生碰撞（當然也不會和其他的站點發送碰撞）。
3-25 在上題中的站點A 和B 在t=0 時同時發送了數據幀。當t=255 比特時間，A 和B 同時檢測到發送了碰撞，並且在t=225+48=273比特時間完成了干擾信號的傳輸。A 和B 在CSMA/CD算法中選擇不同的r 值退避。假定A 和B 選擇的隨機數分別是rA=0 和rB=1.。試問A 和B各在什麼時間開始重傳其數據幀？A 重傳的數據幀在什麼時間到達B?A重傳的數據會不會和B 重傳的數據再次發送碰撞？B 會不會在預定的重傳時間停止發送數據？
答：t=0 時，A和B開始發送數據。
t=255 比特時間，A和B都檢測到碰撞。
t=273 比特時間，A和B結束干擾信號的傳輸。
t=594 比特時間，A開始發送
t=785 比特時間，B再次檢測信道。如空閒，則B在881 比特時間發送數據。否則再退避。
A重傳的數據在819比特時間到達B,B先檢測到信道忙，因此B在預定的881比特時間停止發送數據。
3-26 以太網上只有兩個站，他們同時發送數據，產生了碰撞。於是按截斷二進制指數退避算法進行重傳。重傳次數記爲i，i=1，2，3，。。。試計算第一次重傳失敗的概率、第二次重傳失敗的概率、第三次重傳失敗的概率，以及一個站成功發送數據之前的平均重傳次數N。
答：設第i 次重傳失敗的概率爲Pi，顯然Pi=（0.5）k， k=min[i,10]，故第一次重傳失敗的概率P1=0.5，第二次重傳失敗的概率P2=0.25，第三次重傳失敗的概率P3=0.125.。
P[傳送i 次才成功]=P[第1 次傳送失敗]×P[第2 次傳送失敗]×。。。×P[第I -1 次傳送失敗]×P[第i 次傳送成功]求{P[傳送i 次才成功]}的統計平均值，
平均重傳次數=1×(1-1/2)+2×1/2×(1-(1/22))+3×1/2×1/22×(1-(1/23))+…
=1+1/2+1/2×1/22+1/2×1/22×1/23…=1.637
得出平均重傳次數爲1.637.
3-27 假定一個以太網上的通信量中的80%是在本局域網上進行的，而且其餘的20%的通信
量是在本局域網和因特網之間進行的。另一個以太網的情況則反過來。這兩個以太網一個
使用以太網集線器，而另一個使用以太網交換機。你認爲以太網交換機應當用在哪一個網
絡上？
答：由集線器組成的以太網是一個衝突域，且獨佔帶寬，由交換機組成的以太網，可以同時存在多個連接，根據兩個網絡的狀況相比較，以太網交換機用在這樣的以太網，其20%通信量在本局域網內，而80%的通信量到因特網。
3-28 有10 個站連接到以太網上，試計算以下三種情況下每一個站所能得到帶寬。
（1）10 個站點連接到一個10Mbit/s 以太網集線器；
（2）10 站點連接到一個100Mbit/s 以太網集線器；
（3）10 個站點連接到一個10Mbit/s 以太網交換機。
答：（1）10 個站共享10Mbit/s；
（2）10 個站共享100Mbit/s；
（3）每一個站獨佔10Mbit/s。
3-29 10Mb/s以太網升級到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s時，都需要解決哪些技術問題？爲什麼以太網能夠在發展的過程中淘汰掉自己的競爭對手，並使自己的應用範圍從局域網一直擴展到城域網和廣域網？
答：（1）技術問題：以太網升級時，由於數據傳輸率提高了，幀的發送時間會按比例縮短，這樣會影響衝突的檢測。所以需要減小最大電纜長度或增大幀的最小長度，使參數a保持爲較小的數值，可通過減小最大電纜長度或增大幀的最小長度在100mb/s的以太網中採用的方法是保持最短幀長不變，但將一個網段的最大電纜的度減小到100m，幀間時間間隔從原來9.6微秒改爲現在的0.96微秒。吉比特以太網仍保持一個網段的最大長度爲100m，但採用了“載波延伸”的方法，使最短幀長仍爲64字節（這樣可以保持兼容性）、同時將爭用時間增大爲512字節。並使用“分組突發”減小開銷。10吉比特以太網的幀格式與10mb/s，100mb/s和1Gb/s以太網的幀格式完全相同吉比特以太網還保留標準規定的以太網最小和最大幀長，這就使用戶在將其已有的以太網進行升級時，仍能和較低速率的以太網很方便地通信。
（2）以太網能夠在發展的過程中淘汰掉自己的競爭對手的優點：①成熟的技術；②互操作性較好；③價格便宜；④統一的幀格式，無需格式轉換；
3-30 以太網交換機有何特點？以太網交換機怎樣組成虛擬局域網？
答：特點：（1）以太網交換機實質上是一個多端口網橋。工作在數據鏈路層。（2）以太網交換機的每個端口都直接與一個單個主機或另一個集線器相連，並且一般工作在全雙工方式。（3）交換機能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機都能像獨佔通信媒體一樣，進行無碰撞地傳輸數據。通信完成後就斷開連接。（4）以太網交換機由於使用了專用的交換結構芯片，交換速度較高。（5）有些以太網交換機對接收的幀採用存儲轉發的方式，有些採用直通的交換方式。
以太網交換機組成虛擬局域網的幾種方式：（1）按照端口劃分VLAN。將交換機中的某個端口定義爲一個單獨的區域，從而形成一個VLAN。（2）按照MAC地址劃分的VLAN。每個機器的MAC地址作爲VLAN劃分的依據。（3）基於網絡層劃分VLAN。根據子網、IPX網絡號以及其他協議劃分VLAN。
3-31 網橋的工作原理和特點是什麼？網橋與轉發器以及以太網交換機有何異同？
答：網橋的每個端口與一個網段相連，網橋從端口接收網段上傳送的各種幀。每當收到一個幀時，就先暫存在其緩衝中。若此幀未出現差錯，且欲發往的目的站MAC 地址屬於另一網段，則通過查找站表，將收到的幀送往對應的端口轉發出去。若該幀出現差錯，則丟棄此幀。網橋過濾了通信量，擴大了物理範圍，提高了可靠性，可互連不同物理層、不同MAC 子層和不同速率的局域網。但同時也增加了時延，對用戶太多和通信量太大的局域網不適合。網橋與轉發器不同，（1）網橋工作在數據鏈路層，而轉發器工作在物理層；（2）網橋不像轉發器轉發所有的幀，而是隻轉發未出現差錯，且目的站屬於另一網絡的幀或廣播幀；（3）轉發器轉發一幀時不用檢測傳輸媒體，而網橋在轉發一幀前必須執行CSMA/CD 算法；（4）網橋和轉發器都有擴展局域網的作用，但網橋還能提高局域網的效率並連接不同MAC 子層和不同速率局域網的作用。
以太網交換機通常有十幾個端口，而網橋一般只有2-4個端口；它們都工作在數據鏈路層；網橋的端口一般連接到局域網，而以太網的每個接口都直接與主機相連，交換機允許多對計算機間能同時通信，而網橋允許每個網段上的計算機同時通信。所以實質上以太網交換機是一個多端口的網橋，連到交換機上的每臺計算機就像連到網橋的一個局域網段上。網橋採用存儲轉發方式進行轉發，而以太網交換機還可採用直通方式轉發。以太網交換機採用了專用的交換機構芯片，轉發速度比網橋快。
3-32 現有五個站分別連接在三個局域網上，並且用兩個透明網橋連接起來，如圖3.1所示。
每一個網橋的兩個端口號都標明在圖上。在一開始，兩個網橋中的轉發表都是空的。以後
有以下各站向其他的站發送了數據幀，即H1 發送給H5，H3 發送給H2，H4 發送給H3，H2發送給H1。試將有關數據填寫在下表中
答：
表3.1 數據發送表
發送的幀 網橋1的轉發表 網橋2的轉發表 網橋1的處理 網橋1的處理
站地址 端口 站地址 端口
H1→H5 MAC1 1 MAC1 1 轉發，寫入轉發表 轉發，寫入轉發表
H3→H2 MAC3 2 MAC3 1 轉發，寫入轉發表 轉發，寫入轉發表
H4→H3 MAC4 2 MAC4 2 寫入轉發表，丟棄不轉發 轉發，寫入轉發表
H2→H1 MAC2 1 寫入轉發表，丟棄不轉發 接收不到這個幀
3-33 網橋中的轉發是用自學習算法建立的。如果有的站點總是不發送數據而僅僅接收數
據，那麼在轉發表中是否就沒有與這樣的站點相對應的項目？如果要向這個站點發送數據
幀，那麼網橋能夠把數據幀正確轉發到目的地址嗎？
答：如果站點僅僅接受數據那麼在轉發表中就沒有這樣的項目。網橋能把數據幀正確的發送到目的地址。如果不知道目的地地址的位置，源機器就發佈一廣播幀，詢問它在哪裏。每個網橋都轉發該查找幀(discovery frame)，這樣該幀就可到達互聯網中的每一個LAN。當答覆回來時，途經的網橋將它們自己的標識記錄在答覆幀中，於是，廣播幀的發送者就可以得到確切的路由，並可從中選取最佳路由。
第四章書後習題解析
4-01 網絡層向上提供的服務有哪兩種？試比較其優缺點。
答案：虛電路服務和數據報服務。
虛電路的優點：虛電路服務是面向連接的，網絡能夠保證分組總是按照發送順序到達目的站，且不丟失、不重複，提供可靠的端到端數據傳輸；目的站地址僅在連接建立階段使用，每個分組使用短的虛電路號，使分組的控制信息部分的比特數減少，減少了額外開銷；端到端的差錯處理和流量控制可以由分組交換網負責，也可以由用戶機負責。虛電路服務適用於通信信息量大、速率要求高、傳輸可靠性要求高的場合。
虛電路的缺點：虛電路服務必須建立連接；屬於同一條虛電路的分組總是按照同一路由進行轉發；當結點發生故障時，所有通過出故障的結點的虛電路均不能工作。數據報的優點：數據報服務不需要建立連接；每個分組獨立選擇路由進行轉發，當某個結點發生故障時，後續的分組可以另選路由，因而提高了通信的可靠性。數據報服務的靈活性好，適用於傳輸可靠性要求不高、通信子網負載不均衡、需要選擇最佳路徑的場合。
數據報的缺點：數據報服務是面向無連接的，到達目的站時不一定按發送順序，傳輸中的分組可能丟失和重複，提供面向無連接的、不可靠的數據傳輸；每個分組都要有目的站的全地址；當網絡發生故障是，出故障的結點可能會丟失數據，一些路由可能會發生變化；端到端的差錯處理和流量控制只由主機負責。
4-02 網絡互連有何實際意義？進行網絡互連時，有哪些共同的問題需要解決？
答案：網絡互連暗含了相互連接的計算機進行通信，也就是說從功能上和邏輯上看，這些相互連接的計算機網絡組成了一個大型的計算機網絡。網絡互連可以使處於不同地理位置的計算機進行通信，方便了信息交流，促成了當今的信息世界。
存在問題有：不同的尋址方案；不同的最大分組長度；不同的網絡介入機制；不同的超時控制；不同的差錯恢復方法；不同的狀態報告方法；不同的路由選擇技術；不同的用戶接入控制；不同的服務（面向連接服務和無連接服務）；不同的管理與控制方式；等等。
注：網絡互連使不同結構的網絡、不同類型的機器之間互相連通，實現更大範圍和更廣泛意義上的資源共享。
4-03 作爲中間系統，轉發器、網橋、路由器和網關都有何區別？
答案：（1）轉發器、網橋、路由器、和網關所在的層次不同。轉發器是物理層的中繼系統。網橋是數據鏈路層的中繼系統。路由器是網絡層的中繼系統。在網絡層以上的中繼系統爲網關。
（2）當中繼系統是轉發器或網橋時，一般並不稱之爲網絡互連，因爲仍然是一個網絡。路由器其實是一臺專用計算機，用來在互連網中進行路由選擇。一般討論的互連網都是指用路由器進行互連的互連網絡。
4-04 試簡單說明IP、ARP、RARP 和ICMP 協議的作用。
答：IP:網際協議，它是TCP/IP 體系中兩個最重要的協議之一，IP 使互連起來的許多計算機網絡能夠進行通信。無連接的數據報傳輸. 數據報路由。
ARP（地址解析協議），實現地址轉換：將IP 地址轉換成物理地址。
RARP（逆向地址解析協議）， 將物理地址轉換成IP 地址。
ICMP:Internet 控制消息協議，進行差錯控制和傳輸控制，減少分組的丟失。
注：ICMP協議幫助主機完成某些網絡參數測試，允許主機或路由器報告差錯和提供有關異常情況報告，但它沒有辦法減少分組丟失，這是高層協議應該完成的事情。IP協議只是盡最大可能交付，至於交付是否成功，它自己無法控制。
4-05 IP 地址分爲幾類？各如何表示？ IP 地址的主要特點是什麼？
答案：目前的IP地址（IPv4：IP第四版本）由32個二進制位表示，每8位二進制數爲一個整數，中間由小數點間隔，如159.226.41.98，整個IP 地址空間有4組8位二進制數，表示主機所在網絡的地址（類似部隊的編號）以及主機在該網絡中的標識（如同士兵在該部隊的編號）共同組成。
爲了便於尋址和層次化的構造網絡，IP 地址被分爲A、B、C、D、E五類，商業應用中只用到A、B、C三類。
A類地址：A類地址的網絡標識由第一組8位二進制數表示，網絡中的主機標識佔3 組8位二進制數，A類地址的特點是網絡標識的第一位二進制數取值必須爲“0”。不難算出，A類地址允許有126個網段，每個網絡大約允許有1670萬臺主機，通常分配給擁有大量主機的網絡（如主幹網）。
B類地址：B類地址的網絡標識由前兩組8位二進制數表示，網絡中的主機標識佔兩組8位二進制數，B類地址的特點是網絡標識的前兩位二進制數取值必須爲“10”。B類地址允許有16384 個網段，每個網絡允許有65533 臺主機，適用於結點比較多的網絡（如區域網）。
C類地址：C類地址的網絡標識由前3組8位二進制數表示，網絡中的主機標識佔1組8位二進制數，C類地址的特點是網絡標識的前3位二進制數取值必須爲“110”。具有C類地址的網絡允許有254 臺主機，使用於結點比較少的網絡（如校園網）。
爲了便於記憶，通常習慣採用4個十進制數來表示一個IP地址，十進制數之間採用句點“.”予以分隔。這種IP地址的表示方法也被陳偉點分十進制法。如以這種方式表示，A類網絡的IP地址範圍爲1.0.0.1-127.255.255.254；B類網絡的IP地址範圍爲：128.1.0.1-191.255.255.254；C 類網絡的IP地址範圍爲：192.0.1.1-223.255.255.254。IP 地址共分5 類。
IP 地址是32位地址，其中分爲netid（網絡號），和hostid（主機號）。特點如下：
（1）IP地址不能反映任何有關主機位置的物理信息；
（2）一個主機同時連接在多個網絡上時，該主機就必須有多個IP地址；
（3）由轉發器或網橋連接起來的若干個局域網仍爲一個網絡；
（4）所有分配到網絡號（netid）的網絡都是平等的；
（5）IP地址可用來指明一個網絡的地址。
4-06 試根據IP地址的規定，計算出表4.1中的數據。
表4.1 IP 地址的指派範圍
網絡類型 最大網絡數 第一個可用
網絡號 最後一個可用
網絡號 每個網絡中的
最大主機數
A 126（27-2） 1 126 16777214
B 16383（214-1） 128.1 191.255 65534
C 2097151（221-1） 192.0.1 233.255.255 254
答案：（1） A 類網中，網絡號佔七個bit, 則允許用的網絡數爲2的7次方，爲128，但是要除去0和127的情況，所以能用的最大網絡數是126，第一個網絡號是1，最後一個網絡號是126。主機號佔24個bit, 則允許用的最大主機數爲2的24次方，爲16777216，但是也要除去全0和全1的情況，所以能用的最大主機數是16777214。
（2） B類網中，網絡號佔14個bit，則能用的最大網絡數爲2的14次方，爲16384，第一個網絡號是128.0，因爲127要用作本地軟件回送測試，所以從128開始，其點後的還可以容納2的8次方爲256，所以以128爲開始的網絡號爲128.0128.255，共256個，以此類推，第16384個網絡號的計算方法是： 16384/256=64128+64=192，則可推算出爲191.255。主機號佔16個bit, 則允許用的最大主機數爲2的16次方，爲65536，但是也要除去全0 和全1 的情況，所以能用的最大主機數是65534。192.255.255，共256×256=65536，以此類推，第2097152個網絡號的計算方法是：2097152/65536=32192+32=224，則可推算出爲223.255.255。主機號佔8個bit, 則允許用的最大主機數爲2的8次方，爲256，但是也要除去全0和全1的情況，所以能用的最大主機數是254。
（3） C 類網中，網絡號佔21個bit, 則能用的網絡數爲2的21次方，爲2097152，第一個網絡號是192.0.0 ， 各個點後的數佔一個字節，所以以192爲開始的網絡號爲192.0.0
4-07 試說明IP地址與硬件地址的區別。爲什麼要使用這兩種不同的地址？
答案： IP地址在IP數據報的首部，而硬件地址則放在MAC幀的首部。在網絡層以上使用的是IP 地址，而鏈路層及以下使用的是硬件地址。
在IP層抽象的互連網上，我們看到的只是IP數據報，路由器根據目的站的IP地址進行選路。在具體的物理網絡的鏈路層，我們看到的只是MAC幀，IP數據報被封裝在MAC幀裏面。MAC幀在不同的網絡上傳送時，其MAC幀的首部是不同的。這種變化，在上面的IP層上是看不到的。每個路由器都有IP地址和硬件地址。使用IP地址與硬件地址，儘管連接在一起的網絡的硬件地址體系各不相同，但IP層抽象的互連網卻屏蔽了下層這些很複雜的細節，並使我們能夠使用統一的、抽象的IP 地址進行通信。
4-08 IP地址方案與我國的電話號碼體制的主要不同點是什麼？
答案：IP地址分爲網絡號和主機號，它不反映有關主機地理位置的信息。而電話號碼反映有關電話的地理位置的信息，同一地域的電話號碼相似。注：我國電話號碼體制是按照行政區域劃分的層次結構，同一地域的電話號碼有相同的若干位前綴。號碼相近的若干話機，其地理位置應該相距較近。IP地址沒有此屬性，其網絡號和主機地理位置沒有關係。
4-09（1）子網掩碼爲255.255.255.0代表什麼意思？
（2）一網絡的現在掩碼爲255.255.255.248，問該網絡能夠連接多少個主機？
（3）一A類網絡和一B類網絡的子網號subnet-id 分別爲16個1和8個1，問這兩個網絡的子網掩碼有何不同？
（4）一個B類地址的子網掩碼是255.255.240.0。試問在其中每一個子網上的主機數最多是多少？
（5）一A類網絡的子網掩碼爲255.255.0.255，它是否爲一個有效的子網掩碼？
（6）某個IP地址的十六進制表示爲C2.2F.14.81，試將其轉換爲點分十進制的形式。這個地址是哪一類IP地址？
（7）C 類網絡使用子網掩碼有無實際意義？爲什麼？
答案：（1）可以代表C類地址對應的子網掩碼默認值；也能表示A 類和B 類地址的掩碼,前24 位決定網絡號和子網號，後8位決定主機號。（用24bit 表示網絡部分地址，包括網絡號和子網號）
（2） 255.255.255.248 化成二進制序列爲：11111111 11111111 11111111 11111000，根據掩碼的定義，後三位是主機號，一共可以表示8個主機號，除掉全0和全1的兩個，該網絡能夠接6個主機。
（3）子網掩碼的形式是一樣的，都是255.255.255.0；但是子網的數目不一樣，前者爲65534，後者爲254。
（4） 255.255.240.0（11111111.11111111.11110000.00000000）是B類地址的子網掩碼，主機地址域爲12比特，所以每個子網的主機數最多爲：212-2=4 094。
（5）子網掩碼由一連串的1和一連串的0組成，1代表網絡號和子網號，0對應主機號 255.255.0.255 變成二進制形式是： 11111111 11111111 00000000 11111111.可見，是一個有效的子網掩碼，但是不是一個方便使用的解決辦法。
（6）用點分十進制表示，該IP地址是194.47.20.129，爲C類地址。
（7）有，可以提高網絡利用率。
注：實際環境中可能存在將C 類網網絡地址進一步劃分爲子網的情況，需要掩碼說明子網號的劃分。C 類網參加互連網的路由，也應該使用子網掩碼進行統一的IP 路由運算。C類網的子網掩碼是255.255.255.0。
4-10 試辨認以下IP 地址的網絡類別。
（1） 128.36.199.3
（2） 21.12.240.17
（3） 183.194.76.253
（4） 192.12.69.248
（5） 89.3.0.1
（6） 200.3.6.2
答案：（1） 128.36.199.3 B 類網
（2） 21.12.240.17 A 類網
（3） 183.194.76.253 B 類網
（4） 192.12.69.248 C 類網
（5） 89.3.0.1 A 類網
（6） 200.3.6.2 C 類網
4-11 IP 數據報中的首部檢驗和並不檢驗數據報中的數據。這樣做的最大好處是什麼？壞處是什麼？
答案：好處是數據報每經過一個結點，結點只檢查首部的檢驗和，使結點工作量降低，網絡速度加快。壞處是隻檢驗首部，不包括數據部分，即使數據出錯也無法得知，只有到目的主機才能發現。
4-12 當某個路由器發現一IP 數據報的檢驗和有差錯時，爲什麼採取丟棄的辦法而不是要求源站重傳此數據報？計算首部檢驗和爲什麼不採用CRC 檢驗碼？
答案：之所以不要求源站重發，是因爲地址子段也有可能出錯，從而找不到正確的源站。數據報每經過一個結點，結點處理機就要計算一下校驗和。不用CRC，就是爲了簡化計算。
4-13.設IP數據報使用固定首部，其各字段的具體數值如圖所示（除IP地址外，均爲十進
製表示）。試用二進制運算方法計算應當寫入到首部檢驗和字段中的數值（用二進制表示）。
4-14. 重新計算上題，但使用十六進制運算方法（沒16 位二進制數字轉換爲4 個十六進制數字，再按十六進制加法規則計算）。比較這兩種方法。
答：相比而言，16進制更適合人工計算。
4-15.什麼是最大傳送單元MTU？它和IP數據報的首部中的哪個字段有關係？
答：MTU是數據鏈路層所限定的幀格式中數據字段的最大長度，與IP數據報首部中的總長度字段有關係
4-16 在因特網中將IP數據報分片傳送的數據報在最後的目的主機進行組裝。還可以有另一種做法，即數據報片通過一個網絡就進行一次組裝。試比較這兩種方法的優劣。
答案：前一種方法對於所傳數據報來將僅需要進行一次分段一次組裝，用於分段和組裝的開銷相對較小。但主機若在最終組裝時發現分組丟失，則整個數據報要重新傳輸，時間開銷很大。後一種方法分段和組裝的次數要由各個網絡所允許的最大數據報長度來決定，分段和組裝的開銷相對較大。但若通過一個網絡後組裝時發現分段丟失，可以及時地重傳數據報，時間開銷較前者小，同時可靠性提高。
4-17 一個3200位長的TCP報文傳到IP 層，加上160位的首部後成爲數據報。下面的互聯網由兩個局域網通過路由器連接起來。但第二個局域網所能傳送的最長數據幀中的數據部分只有1200位。因此數據報在路由器必須進行分片。試問第二個局域網向其上層要傳送多少比特的數據（這裏的“數據”當然指的是局域網看見的數據）？
答案：第二個局域網所能傳送的最長數據幀中的數據部分只有1200bit，即每個IP數據片的數據部分<1200-160(bit)，由於片偏移是以8字節即64bit爲單位的，所以IP數據片的數據部分最大不超過1024bit，這樣3200bit的報文要分4個數據片，所以第二個局域網向上傳送的比特數等於（3200+4×160），共3840bit。
4-18（1） 有人認爲：“ARP協議向網絡層提供了轉換地址的服務，因此ARP應當屬於數據鏈路層。”這種說法爲什麼是錯誤的？
（2）試解釋爲什麼ARP高速緩存每存入一個項目就要設置10~20分鐘的超時計時器。這個時間設置得太大或太小會出現什麼問題？
（3）至少舉出兩種不需要發送ARP請求分組的情況（即不需要請求將某個項目的IP地址解析爲相應的硬件地址）。
答案：（1）ARP不是向網絡層提供服務，它本身就是網絡層的一部分，幫助向傳輸層提供服務。在數據鏈路層不存在IP地址的問題。數據鏈路層協議是像HDLC和PPP這樣的協議，它們把比特串從線路的一端傳送到另一端。
（2）ARP將保存在高速緩存中的每一個映射地址項目都設置生存時間（例如，10~20分鐘）。凡超過生存時間的項目就從高速緩存中刪除掉。設置這種地址映射項目的生存時間是很重要的。設想有一種情況，主機A和B通信，A的ARP高速緩存裏保存有B的物理地址，但B的網卡突然壞了，B立即更換了一塊，因此B的硬件地址就改變了。A還要和B繼續通信。A在其ARP高速緩存中查找到B原先的硬件地址，並使用該硬件地址向B發送數據幀，但B原先的硬件地址已經失效了，因此A無法找到主機B。是過了一段時間，A的ARP高速緩存中已經刪除了B原先的硬件地址（因爲它的生存時間到了），於是A重新廣播發送ARP請求分組，又找到了B。時間設置太大，造成A一直空等而產生通訊時延，網絡傳輸緩慢。若太小，有可能網絡狀況不好，B暫時沒有應答A，但A已經認爲B的地址失效，A重新發送ARP請求分組，造成通訊時延。
（2）主機A和B通訊，A的ARP高速緩存裏保存有B的物理地址，此時不需要發送ARP請求分組。當主機A向B發送數據報時，很可能不久以後主機B還要向A發送數據報，因而主機B也可能要向A 發送ARP請求分組。爲了減少網絡上的通信量，主機A在發送其ARP請求分組時，就將自己IP地址到硬件的映射寫入ARP請求分組。當主機B收到A的ARP請求分組時，就將主機A的這一地址映射寫入主機B自己的ARP高速緩存中。這對主機B以後向A發送數據報時就更方便了。
4-19 主機A發送IP數據報給主機B,途中經過了5個路由器。試問在IP數據報的發
送過程總共使用幾次ARP？
解：前提，理論上當前主機路由器ARP表中都沒有下一跳路由器MAC共需6 次，主機A 先通過ARP得到第一個路由器的MAC，之後每一個路由器轉發前都通過ARP得到下一跳路由器的MAC，最後一條路由器將IP包發給B前仍要通過ARP得到B的MAC，共6次。
4-20. 設某路由器建立了如表4.2所示路由表（這三列分別是目的網絡、子網掩碼和下一跳路由器，若直接交付則最後一列表示應當從哪一個接口轉發出去）：
表4.2 路由表
目的網絡 子網掩碼 下一跳
128.96.39.0 255.255.255.128 接口0
128.96.39.128 255.255.255.128 接口1
128.96.40.0 255.255.255.128 R2
192.4.153.0 255.255.255.192 R3
*（默認） - R4
現共收到5個分組，其目的站IP地址分別爲：
（1）128.96.39.10
（2）128.96.40.12
（3）128.96.40.151
（4）192.4.153.17
（5）192.4.153.90
試分別計算其下一跳。
解：（1）分組的目的站IP地址爲： 128.96.39.10。先與子網掩碼255.255.255.128相與，得128.96.39.0，可見該分組經接口0轉發。
（2）分組的目的IP地址爲：128.96.40.12。
① 與子網掩碼255.255.255.128相與得128.96.40.0，不等於128.96.39.0。
② 與子網掩碼255.255.255.128相與得128.96.40.0，經查路由表可知，該項分組經R2 轉發。
（3）分組的目的IP 地址爲：128.96.40.151，與子網掩碼255.255.255.128相與後得128.96.40.128，與子網掩碼255.255.255.192相與後得128.96.40.128，經查路由表知，該分組轉發選擇默認路由，經R4 轉發。
（4）分組的目的IP地址爲：192.4.153.17。與子網掩碼255.255.255.128相與後得192.4.153.0。與子網掩碼255.255.255.192相與後得192.4.153.0，經查路由表知，該分組經R3 轉發。
（5）分組的目的IP地址爲：192.4.153.90，與子網掩碼255.255.255.128相與後得192.4.153.0。與子網掩碼255.255.255.192相與後得192.4.153.64，經查路由表知，該分組轉發選擇默認路由，經R4轉發。
4-21 某單位分配到一個B類IP 地址，其net-id 爲129.250.0.0。該單位有4000臺機器，平均分佈在16個不同的地點。如選用子網掩碼爲255.255.255.0，試給每一地點分配一個子網號碼，並計算出每個地點主機號碼的最小值和最大值。
答：4000/16=250，平均每個地點250臺機器。如選255.255.255.0爲掩碼，則每個網絡所連主機數=28-2=254>250，共有子網數=28-2=254>16，能滿足實際需求。
可給每個地點分配如下子網號碼
地點：子網號（subnet-id） 子網網絡號主機IP 的最小值和最大值
1： 00000001 129.250.1.0 129.250.1.1—129.250.1.254
2： 00000010 129.250.2.0 129.250.2.1—129.250.2.254
3： 00000011 129.250.3.0 129.250.3.1—129.250.3.254
4： 00000100 129.250.4.0 129.250.4.1—129.250.4.254
5： 00000101 129.250.5.0 129.250.5.1—129.250.5.254
6： 00000110 129.250.6.0 129.250.6.1—129.250.6.254
7： 00000111 129.250.7.0 129.250.7.1—129.250.7.254
8： 00001000 129.250.8.0 129.250.8.1—129.250.8.254
9： 00001001 129.250.9.0 129.250.9.1—129.250.9.254
10： 00001010 129.250.10.0 129.250.10.1—129.250.10.254
11： 00001011 129.250.11.0 129.250.11.1—129.250.11.254
12： 00001100 129.250.12.0 129.250.12.1—129.250.12.254
13： 00001101 129.250.13.0 129.250.13.1—129.250.13.254
14： 00001110 129.250.14.0 129.250.14.1—129.250.14.254
15： 00001111 129.250.15.0 129.250.15.1—129.250.15.254
16： 00010000 129.250.16.0 129.250.16.1—129.250.16.254
4-22 一具數據報長度爲4000字節（固定首部長度）。現在經過一個網絡傳送，但此網絡能夠傳送的最大數據長度爲1500字節。試問應當劃分爲幾個短些的數據報片？各數據報片的數據字段長度、片偏移字段和MF標誌應爲何數值？
答：IP數據報固定首部長度爲20字節，長度爲4000字節的數據報中數據爲4000-20=3980字節。MTU = 1500=首部長度+數據長度 = 20+1480，將原始數據報中的數據3980字節 = 1480 + 1480 + 1020（共三段）
所以：結果如表4.3所示。
表4.3 數據報片分配
總長度(字節) 數據長度(字節) MF 片偏移
原始數據報 4000 3980 0 0
數據報片1 1500 1480 1 0
數據報片2 1500 1480 1 185
數據報片3 1040 1020 0 370
4-23 分兩種情況（使用子網掩碼和使用CIDR）寫出因特網的IP 層查找路由的算法。
答：
使用子網掩碼的情況：
（1）從數據報的首部提取目的站的IP地址D，得出目的站的網絡號爲N。
（2）若N就是與此路由器直接相連的某一個網絡號，則不需要再經過其它的路由器，而直接通過該網絡將數據報交付給目的站D（這裏包括將目的主機地址D轉換爲具體的物理地址，將數據報封裝爲MAC幀，再發送此幀）；否則，執行（3）。
（3）若路由表中有目的地址爲D的指明主機路由，則將數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器；否則，執行（4）。
（4）若路由表中有到達網絡N的路由，則數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器；否則，執行（5）。
（5）若路由表中有子網掩碼一項，就表示使用了子網掩碼，這時應對路由表中的每一行，用子網掩碼進行和目的站IP地址D相“與”的運算，設得出結果爲M。若M等於這一行中的目的站網絡號，則將數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器，否則，執行（6）。
(61)若路由表中有一個默認路由，則將數據報傳遞給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行（7）。
（7）報告路由選擇出錯。
使用CIDR的情況：
（1）從數據報的首部提取目的站的IP地址D，得出目的站的網絡號爲N。
（2）若N就是與此路由器直接相連的某一個網絡號，則不需要再經過其它的路由器，而直接通過該網絡將數據報交付給目的站D（這裏包括將目的主機地址D轉換爲具體的物理地址，將數據報封裝爲MAC幀，再發送此幀）；否則，執行（3）。
（3）若路由表中有目的地址爲D的指明主機路由，則將數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器；否則，執行（4）。
（4）若路由表中有到達網絡N的路由，則數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器；否則，執行（5）。
（5）若路由表中有網絡前綴一項，就表示使用了CIDR，這時應對路由表中的每一行，用掩碼進行和目的站IP地址D相“與”的運算，設得出結果爲M。選擇M對應的目的站網絡號中網絡前綴最長的一行，數據報傳遞給路由表中所指明的下一站路由器；否則，執行（6）。
（6）若路由表中有一個默認路由，則將數據報傳遞給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行（7）。
（7）報告路由選擇出錯。
4-24 試找出可產生以下數目的A 類子網的子網掩碼（採用連續掩碼）
（1）2，（2）6，（3）30，（4）62，（5）122，（6）250
答： 30<32（加2 即將不能作爲子網號的全1和全0的兩種，所以子網號佔用5bit，所以網絡號加子網號共13bit，子網掩碼爲前13個1後19個0，即255.248.0.0。依此方法：
（1）255.192.0.0，（2）255.224.0.0，（3）255.248.0.0，（4）255.252.0.0，（5）255.254.0.0，（6）255.255.0.0
4-25 以下有四個子網掩碼，哪些是不推薦使用的？爲什麼？
（1）176.0.0.0，（2）96.0.0.0，（3）127.192.0.0，（4）255.128.0.0
答：只有（4）是連續的1 和連續的0 的掩碼，是推薦使用的。
4-26 有如下的四個/24 地址塊，試進行最大可能的聚合。
212.56.132.0/24
212.56.133.0/24
212.56.134.0/24
212.56.135.0/24
答：212=（11010100）2，56=（00111000）2
132=（10000100）2，
133=（10000101）2
134=（10000110）2，
135=（10000111）2
所以共同的前綴有22 位，即11010100 00111000 100001，聚合的CIDR 地址塊是：212.56.132.0/22
4-27 有兩個CIDR 地址塊208.128/11 和208.130.28/22。是否有哪一個地址塊包含了
另一地址塊？如果有，請指出，並說明理由。
答：208.128/11 的前綴爲：11010000 100，
208.130.28/22 的前綴爲：11010000 10000010 000101，它的前11 位與208.128/11 的前綴是一致的，所以208.128/11 地址塊包含了208.130.28/22 這一地址塊。
4-28 已知路由器R1的路由表如表4.4 所示。
表4.4 習題4-28 中的路由器R1的路由表
地址掩碼 目的網絡地址 下一跳地址 路由器接口
/26 140.5.12.64 180.15.2.5 M2
/24 130.5.8.0 190.16.6.2 M1
/16 110.71.0.0 ---- M0
/16 180.15.0.0 ---- M2
/16 190.16.0.0 ---- M1
默認 默認 110.71.4.5 M0
試畫出各網絡和必要的路由器的連接拓撲，標註出必要的IP 地址和接口。對不能確定的情況應當指明。
答：結果如圖4.1所示。在圖中網絡190.16.0.0/16與網絡130.5.8.0/24無法確定是否直接相連，所以採用虛線進行連接，表示未知情況，同理網絡180.15.2.5/26與網絡140.5.12.64/26無法確定是否直接相連，採用虛線進行連接，表示未知情況。
圖4.1 路由器的連接拓撲
4-29 一個自治系統有5個局域網，其連接圖如圖4.2所示。LAN2至LAN5上的主機數分別爲：91，150，3 和15。該自治系統分配到的IP地址塊爲30.138.118/23.試給出每一個局域網的地址塊（包括前綴）。
圖4.2有5個局域網的自治系統
答案：對LAN3，主機數150，（27-2）<150+1<（28-2），所以主機位爲8bit，網絡前綴爲24，分配地址塊30.138.118.0/24。（第24 位爲0）
對LAN2，主機數91，（26-2）<91+1<（27-2），所以主機位爲7bit，網絡前綴爲25，分配地址塊30.138.119.0/25。（第24、25 位爲10）
對LAN5，主機數15，（24-2）<15+1<（25-2），所以主機位爲5bit，網絡前綴爲27，分配地址塊30.138.119.192/27。（第24、25、26、27 位爲1110）
對LAN1，主機數3，（22-2）<3+1<（23-2），所以主機位爲3bit，網絡前綴爲29，分配地址塊30.138.119.232/29。（第24、25、26、27、28、29 位爲111101）
對LAN4，主機數3，（22-2）<3+1<（23-2），所以主機位爲3bit，網絡前綴爲29，分配地址塊30.138.119.240/29。（第24、25、26、27、28、29 位爲111110）
4-30 一個大公司有一個總部和三個下屬部門。公司分配到的網絡前綴是192.77.33/24。公司的網絡佈局如圖4.3所示。總部共有五個局域網，其中LAN1～LAN4 都連接到路由器R1 上，R1 再通過LAN5與路由其R5相連。R5和遠地的三個部門的局域網LAN6～LAN8通過廣域網相連。每個局域網旁邊標明的數字是局域網上主機數。試給每個局域網分配一個合適的網絡前綴。
圖4.3 公司的網絡佈局
答案：分配網絡前綴時應先分配地址數較多的前綴,本題的答案很多種,下面是其中的一種答案.
LAN1: 192.77.33.0/26
LAN3: 192.77.33.64/27;
LAN6: 192.77.33.192/27;
LAN7: 192.77.33.160/27;
LAN8; 192.77.33.128/27
LAN2: 192.77.33.96/28;
LAN4: 192.77.33.11228
LAN5: 192.77.33.224/27 ( 考慮到以太網可能還要連接及個主機, 故留有餘
地)WAN1:192.77.33.232/30; WAN2: 192.77.33.236/30; 192.77.33.240/30
4-31 以下地址中的哪一個和86.32/12 匹配？請說明理由。
（1）86.33.224.123；（2）86.79.65.216；（3）86.58.119.74；（4）86.68.206.154。
答案：
（1）與11111111 11110000 00000000 00000000 逐比特相“與”和86.32/12 匹配
（2）與11111111 11110000 00000000 00000000 逐比特相“與”和86.32/12 不匹配
（3）與11111111 11110000 00000000 00000000 逐比特相“與”和86.32/12 不匹配
（4）與11111111 11110000 00000000 00000000 逐比特相“與”和86.32/12 不匹配
4-32 以下的地址前綴中哪一個地址和2.52.90.140 匹配？請說明理由。
（1）0/4；（2）32/4；（3）4/6；（4）80/4。
答案：（1）2.52.90.140 與11110000 00000000 00000000 00000000 逐比特相“與”和0/4 匹配
（2）2.52.90.140 與11110000 00000000 00000000 00000000 逐比特相“與”和32/4不匹配
（3）2.52.90.140 與11110000 00000000 00000000 00000000 逐比特相“與”和4/6不匹配
（4）2.52.90.140 與11110000 00000000 00000000 00000000 逐比特相“與”和80/4不匹配
4-33 下面的前綴中的哪一個和地址152.7.77.159及152.31.47.252 都匹配？請說明理由。
（1）152.40/13；（2）153.40/9；（3）152.64/12；（4）152.0/11。
答案：（1）152.7.77.159 與11111111 11111000 00000000 00000000 逐比特相“與”和（1）不匹配，故（1）不符合條件。
（2）152.7.77.159 與11111111 10000000 00000000 00000000 逐比特相“與”和（2）
不匹配，故（2）不符合條件。
（3）152.7.77.159 與11111111 11110000 00000000 00000000 逐比特相“與”和（3）
不匹配，故（3）不符合條件。
（4）152.7.77.159 與11111111 11100000 00000000 00000000 逐比特相“與”和（4）
匹配， 152.31.47.252 和11111111 11100000 00000000 00000000 逐比特相“與”和（4）
匹配，故（4）不符合條件。
4-34 與下列掩碼相對應的網絡前綴各有多少比特？
（1）192.0.0.0；（2）240.0.0.0；（3）255.224.0.0；（4）255.255.255.252。
答案：點分十進制的地址化成二進制記法，1 的個數就是前綴的個數。
（1）11000000 00000000 00000000 00000000，對應的網絡前綴是2 比特
（2）11110000 00000000 00000000 00000000，對應的網絡前綴是4 比特
（3）11111111 11100000 00000000 00000000，對應的網絡前綴是11 比特
（4）11111111 11111111 11111111 11111100，對應的網絡前綴是30 比特
4-35 已知地址塊中的一個地址是140.120.84.24/20。試求這個地址塊中的最小地址和
最大地址。地址掩碼是什麼？地址塊中共有多少個地址？相當於多少個C類地址？
140.120.84.24 �140.120.(0101 0100).24
最小地址是140.120.(0101 0000).0/20 (80)
最大地址是140.120.(0101 1111).255/20 (95)
地址數是4096.相當於16 個C類地址。
4-36 已知地址塊中的一個地址是190.87.140.202/29。重新計算上題。
190.87.140.202/29 �190.87.140.(1100 1010)/29
最小地址是190.87.140.(1100 1000)/29 200
最大地址是190.87.140.(1100 1111)/29 207
地址數是8.相當於1/32 個C 類地址。
4-37 某單位分配到一個地址塊136.23.12.64/26。現在需要進一步劃分4個一樣大的子網。試問：
（1）每個子網的前綴有多長？
（2）每一個子網中有多少個地址？
（3）每一個子網的地址塊是什麼？
（4）每一個子網可分配給主機使用的最小地址和最大地址是什麼？
答：（1）28位
（2）共有26=64個地址，平均分配給4個子網後，每個子網爲16個地址
（3）第一個子網的地址塊是136.23.12.64/28
第二個子網的地址塊是136.23.12.80/28
第三個子網的地址塊是136.23.12.96/28
第四個子網的地址塊是136.23.12.112/28
（4）主機號全爲0和全爲1的地址不能使用，因此
第一個子網的可分配給主機的最小地址是136.23.12.65/28，最大地址是136.23.12.78/28
第二個子網的可分配給主機的最小地址是136.23.12.81/28，最大地址是136.23.12.94/28
第三個子網的可分配給主機的最小地址是136.23.12.97/28，最大地址是136.23.12.110/28
第四個子網的可分配給主機的最小地址是136.23.12.113/28，最大地址是136.23.12.126/28
4-38 IGP和EGP這兩類協議的主要區別是什麼？
答案：IGP：內部網關協議，只關心本自治系統內如何傳送數據報，與互聯網中其他自治系統使用說明協議無關。
EGP：外部網關協議，在不同的AS邊界傳遞路由信息的協議，不關心AS內部使用何種協議。
4-39 試簡述RIP、OSPF和BGP路由選擇協議的主要特點。
答案：
表4.5 三種路由選擇協議的主要特點
主要特點 RIP OSPF BGP
網關協議 內部 內部 外部
路由表內容 目的網，下一站，距離 目的網，下一站，距離 目的網，完美路由
最優通路依據 跳數 費用 多種策略
算法 距離矢量 鏈路狀態 距離矢量
傳送方式 運輸層UDP IP 數據報 建立TCP連接
其他 簡單；效率低；跳數爲16，不可達；好消息傳的快，壞消息傳的慢 效率高；路由器頻繁交換信息，難維持一致性； 規模大，統一度量，可達性
4-40 RIP使用UDP，OSPF使用IP，而BGP使用TCP。這樣做有何優點？爲什麼RIP週期性地和臨站交換路由信息而BGP卻不這樣做？
答案：RIP協議處於UDP協議的上層，RIP所接收的路由信息都封裝在UDP的數據報中；OSPF的位置位於網絡層，由於要交換的信息量較大，故應使報文的長度儘量短，故採用IP；BGP要在不同的自治系統之間交換路由信息，由於網絡環境複雜，需要保證可靠的傳輸，所以選擇TCP。內部網關協議主要是設法使數據報載一個自治系統中儘可能有效地從源站傳送到目的站，在一個自治系統內部並不需要考慮其他方面的策略，然而BGP使用的環境卻不同。主要有以下三個原因：第一，因特網規模太大，使得自治系統之間的路由選擇非常困難。第二，對於自治系統之間的路由選擇，要尋找最佳路由是不現實的。第三，自治系統之間的路由選擇必須考慮有關策略。由於上述情況，邊界網關協議BGP只能是力求尋找一條能夠到達目的地網絡且比較好的路由，而並非要尋找一條最佳路由，所以BGP不需要像RIP那樣週期性和臨站交換路由信息。，
4-41 假定網絡中的路由器B的路由表有如下的項目（這三列分別表示“目的網絡”、“距離”和“下一跳路由器”）
N1 7 A
N2 2 C
N6 8 F
N8 4 E
N9 4 F
現在B收到從C發來的路由信息（這兩列分別表示“目的網絡”和“距離” ）：
N2 4
N3 8
N6 4
N8 3
N9 5
試求出路由器B更新後的路由表（詳細說明每一個步驟）。
解：路由器B 更新後的路由表如下：
N1 7 A 無新信息，不改變
N2 5 C 相同的下一跳，更新
N3 9 C 新的項目，添加進來
N6 5 C 不同的下一跳，距離更短，更新
N8 4 E 不同的下一跳，距離一樣，不改變
N9 4 F 不同的下一跳，距離更大，不改變
4-42 假定網絡中的路由器A的路由表有如下的項目（這三列分別表示“目的網絡”、
“距離”和“下一跳路由器”）
N1 4 B
N2 2 C
N3 1 F
N4 5 G
現在A收到從C發來的路由信息（這兩列分別表示“目的網絡”和“距離” ）：
N1 2
N2 1
N3 3
試求出路由器A更新後的路由表（詳細說明每一個步驟）。
答：路由器A 更新後的路由表如下：
N1 3 C 不同的下一跳，距離更短，更新
N2 2 C 相同的下一跳，更新
N3 1 F 不同的下一跳，距離更長，不改變
N4 5 G 無新信息，不改變
4-43 IGMP協議的要點是什麼？隧道技術是怎樣使用的？
答案：要點有：（1）IGMP是用來進行多播的，採用多播協議可以明顯地減輕網絡中的各種資源的消耗，IP多播實際上只要硬件多播的一種抽象；（2）IGMP只有兩種分組，即詢問分組和響應分組。IGMP 使用IP 數據報傳遞其報文，但它也向IP 提供服務；（3）IGMP 屬於整個網際協議IP 的一個組成部分，IGMP 也是TCP/IP 的一個標準。
隧道技術使用：當多播數據報在傳輸過程中，若遇到不運行多播路由器的網絡，路由器就對多播數據報進行再次封裝（即加上一個普通數據報的首部，使之成爲一個向單一目的站發送的單播數據報），通過了隧道以後，再由路由器剝去其首部，使它又恢復成原來的多播數據報，繼續向多個目的站轉發。
4-44 什麼是VPN？VPN有什麼特點和優缺點？VPN有幾種類別？
答案：VPN全稱Virtual Private Network，即虛擬專用網。
VPN特點：（1）專用性，採用專用的IP地址構成專用互聯網。
（2）虛擬性，通過公用的因特網而不是專線來連接本機構不同網店，每個網點只需一個合法的全球IP地址。
（3）加密性，通過所有的因特網傳送的數據都必須加密。
（4）遠程可訪行，在外地的流動員工可通過遠程接入VPN訪問機構專用網。
VPN優點：（1）網點內部使用專用的IP地址，也稱可重用地址，網點只需一個合法的全球IP地址與因特網進行通信，大大節約全球IP地址資源。
（2）通過公用的因特網連接不同網店，節約租金。
（3）對通過因特網傳送的數據加密，保證了數據的安全性。
（4）方便公司在外地流動員工遠程接入專用網。
VPN缺點：部署難度大，VPN比普通網絡更復雜；部署費用大，VP需購買專用的硬件及軟件，費用比普通網絡更高。VPN有三種類型，分別是內聯網，外聯網和遠程接入VPN。
4-45 什麼是NAT?NAPT 有哪些特點？NAT 的優點和缺點有哪些？NAT 的優點和缺點有哪些？
答案：NAT全稱Network Address Translation，即網絡地址轉換。
NAPT全稱Network Address and Port Translation，及網絡地址與端口號轉換，其特點是：（1）在路由器轉發IP地址時，NAPT對IP地址和端口號都進行轉換，轉換過程如下，對於出專用網的數據，把專用網內不同的源IP地址轉化爲同樣的全球IP地址，把源主機端口號轉化爲不同的新的端口號；對於入專用網的應答，NAPT根據不同的目的端口號，從NAPT轉化表中找到正確的目的主機。（2）NAPT工作在網絡層和傳輸層。
NAT優點：（1）通過NAT，專用網內部主機可使用專用地址與因特網上的主機通信。（2）通過NAT一個全球合法的IP地址可被多臺專用網內部主機分享使用，節約全球IP地址資源。NAT缺點：通信必須有專用網內的主機發起，專用網內部主機不能充當服務器。
第五章書後習題解析
5-01 試說明運輸層在協議棧中的地位和作用，運輸層的通信和網絡層的通信有什麼重要
區別？爲什麼運輸層是必不可少的？
答：運輸層處於面向通信部分的最高層，同時也是用戶功能中的最低層，向它上面的應用層提供服務運輸層爲應用進程之間提供端到端的邏輯通信，但網絡層是爲主機之間提供邏輯通信（面向主機，承擔路由功能，即主機尋址及有效的分組交換）。各種應用進程之間通信需要“可靠或盡力而爲”的兩類服務質量，必須由運輸層以複用和分用的形式加載到網絡層。
5-02 網絡層提供數據報或虛電路服務對上面的運輸層有何影響？
答：網絡層提供數據報或虛電路服務不影響上面的運輸層的運行機制。但提供不同的服務質量。
5-03 當應用程序使用面向連接的TCP 和無連接的IP時，這種傳輸是面向連接的還是面向無連接的？
答：都是。這要在不同層次來看，在運輸層是面向連接的，在網絡層則是無連接的。
5-04 試用畫圖解釋運輸層的複用。畫圖說明許多個運輸用戶複用到一條運輸連接上，而這條運輸連接有複用到IP數據報上。
答：答案如圖5.1所示。
5-05 試舉例說明有些應用程序願意採用不可靠的UDP，而不用採用可靠的TCP。
答：一些傳輸數據量較少的應用程序，例如DNS、TFTP、IP電話、流媒體通信等。例如VOIP，由於語音信息具有一定的冗餘度，人耳對VOIP 數據報損失由一定的承受度，但對傳輸時延的變化較敏感。有差錯的UDP 數據報在接收端被直接拋棄，TCP 數據報出錯則會引起重傳，可能帶來較大的時延擾動。因此VOIP 寧可採用不可靠的UDP，而不願意採用可靠的TCP。
5-06 接收方收到有差錯的UDP 用戶數據報時應如何處理？
答：丟棄，並附上差錯警告信息發送給上層。
5-07 如果應用程序願意使用UDP 來完成可靠的傳輸，這可能嗎？請說明理由
答：可能，但應用程序中必須額外提供與TCP 相同的功能。
5-08 爲什麼說UDP 是面向報文的，而TCP 是面向字節流的？
答：發送方UDP 對應用程序交下來的報文，在添加首部後就向下交付IP 層。UDP對應用層交下來的報文，既不合並，也不拆分，而是保留這些報文的邊界。接收方UDP 對IP 層交上來的UDP 用戶數據報，在去除首部後就原封不動地交付上層的應用進程，一次交付一個完整的報文。發送方TCP 對應用程序交下來的報文數據塊，視爲無結構的字節流（無邊界約束，課分拆/合併），但維持各字節
5-09 端口的作用是什麼？爲什麼端口要劃分爲三種？
答：端口的作用是對TCP/IP 體系的應用進程進行統一的標誌，使運行不同操作系統的計算機的應用進程能夠互相通信。熟知端口，數值一般爲01023標記常規的服務進程；登記端口號，數值爲102449151，標記沒有熟知端口號的非常規的服務進程；數值爲49152~65535，留給客戶進程選擇暫時使用。當服務器進程收到客戶進程的報文時，就知道了客戶進程所使用的動態端口號。通信結束後，釋放這個端口號，可供其他客戶進程以後使用。 所以端口號劃分爲三種
5-10 試說明運輸層中僞首部的作用。
答：用於計算運輸層數據報校驗和。
5-11 某個應用進程使用運輸層的用戶數據報UDP，然而繼續向下交給IP層後，又封裝成IP數據報。既然都是數據報，可否跳過UDP而直接交給IP層？哪些功能UDP提供了但IP沒提提供？
答：不可跳過UDP而直接交給IP層， IP數據報承擔主機尋址，提供報頭檢錯；只能找到目的主機而無法找到目的進程。UDP提供對應用進程的複用和分用功能，以及提供對數據差分的差錯檢驗。
5-12 一個應用程序用UDP，到IP層把數據報在劃分爲4個數據報片發送出去，結果前兩個數據報片丟失，後兩個到達目的站。過了一段時間應用程序重傳UDP，而IP層仍然劃分爲4 個數據報片來傳送。結果這次前兩個到達目的站而後兩個丟失。試問：在目的站能否將這兩次傳輸的4 個數據報片組裝成完整的數據報？假定目的站第一次收到的後兩個數據報片仍然保存在目的站的緩存中。
答：不行。重傳時，IP 數據報的標識字段會有另一個標識符。僅當標識符相同的IP 數據報片才能組裝成一個IP 數據報。前兩個IP 數據報片的標識符與後兩個IP 數據報片的標識符不同，因此不能組裝成一個IP 數據報。
5-13 一個UDP用戶數據的數據字段爲8192字節。在數據鏈路層要使用以太網來傳送。試問應當劃分爲幾個IP數據報片？說明每一個IP數據報字段長度和片偏移字段的值。
答：UDP數據報的總長度=8字節頭部+8192數據=8200字節。網絡層的數據長度不超過1500字節，IP固定首部長度爲20字節，IP=20字節頭部+1480數據=1500字節。數據字段的長度爲1480*5=7400字節,8200-7400=800字節，故需要6個IP數據報片。值分別是0,1480,2960,4440,5920,7400。片偏移字段的以8個bit字節爲單位，所以片偏移字段的值分別是0,185,370,55,740,925。
5-14 一UDP 用戶數據報的首部十六進制表示是：06 32 00 45 00 1C E2 17.試求源端口、目的端口、用戶數據報的總長度、數據部分長度。這個用戶數據報是從客戶發送給服務器發送給客戶？使用UDP 的這個服務器程序是什麼？
解：源端口：0632H=1586，目的端口：0045H=69，UDP 用戶數據報總長度：001CH=28 字節，數據部分長度：28-8=20字節。此UDP 用戶數據報是從客戶發給服務器（因爲目的端口號<1023，是熟知端口）、服務器程序是TFTP。
5-15 使用TCP 對實時話音數據的傳輸有沒有什麼問題？使用UDP在傳送數據文件時會有什麼問題？
答：如果語音數據不是實時播放（邊接受邊播放）就可以使用TCP，因爲TCP 傳輸可靠。接收端用TCP 講話音數據接受完畢後，可以在以後的任何時間進行播放。但假定是實時傳輸，則必須使用UDP。UDP 不保證可靠交付，但UCP 比TCP 的開銷要小很多。因此只要應用程序接受這樣的服務質量就可以使用UDP。
5-16 在停止等待協議中如果不使用編號是否可行？爲什麼？
答:不行。分組和確認分組都必須進行編號，才能明確哪個分則得到了確認。
5-17 在停止等待協議中，如果收到重複的報文段時不予理睬（即悄悄地丟棄它而其他什麼也沒做）是否可行？試舉出具體的例子說明理由。
答：不可行，收到重複幀不確認相當於確認丟失，這樣會導致發送方A超時後再次發送同樣的幀
5-18 假定在運輸層使用停止等待協議。發送發在發送報文段M0後再設定的時間內未收到確認，於是重傳M0，但M0又遲遲不能到達接收方。不久，發送方收到了遲到的對M0的確認，於是發送下一個報文段M1，不久就收到了對M1的確認。接着發送方發送新的報文段M0，但這個新的M0在傳送過程中丟失了。正巧，一開始就滯留在網絡中的M0現在到達接收方。接收方無法分辨M0是舊的。於是收下M0，併發送確認。顯然，接收方後來收到的M0是重複的，協議失敗了。試畫出類似於教材中圖5-9所示的雙方交換報文段的過程。
答：舊的M0被當成新的M0。如圖5.2所示。
5-19 試證明：當用 n 比特進行分組的編號時，若接收到窗口等於 1 （即只能按序接收分
組），當僅在發送窗口不超過2n-1時，連接ARQ協議才能正確運行。窗口單位是分組。
答：由於使用n比特對分組進行編碼，所以分組的編號從02n-1,現假設發送方窗口的大小爲2n,則發送方可一次發送序號爲02n-1的分組。
假定序號爲0~2n-1的分組全部發送且接收方正確接收後，接收方將用ACK0來進行確認，發送方收到此分組後，不能確定的是重傳序號爲0的舊分組還是新分組，出現二義性，故發送窗口不能超過2n-1。
5-20 在連續ARQ協議中，若發送窗口等於7，則發送端在開始時可連續發送7 個分組。因此，在每一分組發送後，都要置一個超時計時器。現在計算機裏只有一個硬時鐘。設這7 個分組發出的時間分別爲t0,t1…t6，且tout都一樣大。試問如何實現這7個超時計時器（這叫軟件時鐘法）？
答：可採用鏈表記錄，其信息域爲分組的相對發送時間和分組編號來實現。當編號爲0的分組定時時鐘到期後，修改鏈表指針並重發此分組，同時將頭指針指向編號爲1的分組，以此類推。
5-21 假定使用連續ARQ協議中，發送窗口大小事3，而序列範圍[0,15],而傳輸媒體保證在接收方能夠按序收到分組。在某時刻，接收方，下一個期望收到序號是5。
試問：
（1）在發送方的發送窗口中可能有出現的序號組合有哪幾種？
（2）接收方已經發送出去的、但在網絡中（即還未到達發送方）的確認分組可能有哪些？說明這些確認分組是用來確認哪些序號的分組。
答：（1） [2,4],[3,5],[4,6],[5,7]。
（2）發送窗口的大小爲3，所以可以一次發送2、3、4序號的分組，現接收方希望收到序號爲5的分組，說明2、3、4序號的分組均已收到併發出確認信號，這些信號可能還在網絡中傳輸。
5-22 主機A向主機B發送一個很長的文件，其長度爲L字節。假定TCP使用的MSS有1460字節。
（1）在TCP的序號不重複使用的條件下，L的最大值是多少？
（2）假定使用上面計算出文件長度，而運輸層、網絡層和數據鏈路層所使用的首部開銷共66字節，鏈路的數據率爲10Mb/s，試求這個文件所需的最短髮送時間。
解：（1） L_max 的最大值是232=4GB。
（2）滿載分片數Q={L_max/MSS}取整=2941758 發送的總報文數N=Q*(MSS+66)+{（L_max-QMSS）+66}=4489122708+682=4489123390。總字節數是N=4489123390 字節，發送4489123390 字節需時間爲：N8/（10106）=3591.3 秒，即59.85 分，約1 小時。
5-23 主機A向主機B連續發送了兩個TCP報文段，其序號分別爲70和100。試問：
（1）第一個報文段攜帶了多少個字節的數據？
（2）主機B 收到第一個報文段後發回的確認中的確認號應當是多少？
（3）如果主機B收到第二個報文段後發回的確認中的確認號是180，試問A發送的第二個報文段中的數據有多少字節？
（4）如果A發送的第一個報文段丟失了，但第二個報文段到達了B。B在第二個報文段到達後向A 發送確認。試問這個確認號應爲多少？
答：（1）第一個報文段的數據序號是70到99，共30字節的數據。
（2）確認號應爲100。
（3）180-100=80 字節。
（4） 70
5-24 一個TCP連接下面使用256kb/s的鏈路，其端到端時延爲128ms。經測試，發現吞吐量只有120kb/s。試問發送窗口W是多少？（提示：可以有兩種答案，取決於接收等發出確認的時機）。
答：來回路程的時延等於256ms(=128ms×2)。設窗口值爲X(注意：以字節爲單位)，假定一次最大發送量等於窗口值，且發射時間等於256ms，那麼，每發送一次都得停下來期待再次得到下一窗口的確認，以得到新的發送許可。這樣，發射時間等於停止等待應答的時間，結果，測到的平均吞吐率就等於發送速率的一半，即8X÷(256×1000)=256×0.001，X=8192。所以，窗口值爲8192。
5-25 爲什麼在TCP首部中要把TCP端口號放入最開始的4個字節？
答：在ICMP的差錯報文中要包含IP首部後面的8個字節的內容，而這裏面有TCP首部中的源端口和目的端口。當TCP收到ICMP差錯報文時需要用這兩個端口來確定是哪條連接出了差錯。
5-26 爲什麼在TCP首部中有一個首部長度字段，而UDP的首部中就沒有這個這個字段？
答：TCP首部除固定長度部分外，還有選項，因此TCP首部長度是可變的。UDP首部長度是固定的。
5-27 一個TCP報文段的數據部分最多爲多少個字節？爲什麼？如果用戶要傳送的數據的字節長度超過TCP報文字段中的序號字段可能編出的最大序號，問還能否用TCP來傳送？
答：65495字節，此數據部分加上TCP首部的20字節，再加上IP首部的20字節，正好是IP數據報的最大長度65535。（當然，若IP首部包含了選擇，則IP首部長度超過20字節，這時TCP 報文段的數據部分的長度將小於65495字節。）數據的字節長度超過TCP報文段中的序號字段可能編出的最大序號，通過循環使用序號，仍能用TCP來傳送。
5-28 主機A向主機B發送TCP報文段，首部中的源端口是m而目的端口是n。當B向A發送回信時，其TCP報文段的首部中源端口和目的端口分別是什麼？
答：分別是n和m。
5-29 在使用TCP傳送數據時，如果有一個確認報文段丟失了，也不一定會引起與該確認報文段對應的數據的重傳。試說明理由。
答：還未重傳就收到了對更高序號的確認。
5-30 設TCP 使用的最大窗口爲65535字節，而傳輸信道不產生差錯，帶寬也不受限制。若報文段的平均往返時延爲20ms，問所能得到的最大吞吐量是多少?
答：在發送時延可忽略的情況下，最大數據率=最大窗口8/平均往返時間=26.2Mb/s。
5-31 通信信道帶寬爲1Gb/s，端到端時延爲10ms。TCP的發送窗口爲65535字節。試問:可能達到的最大吞吐量是多少?信道的利用率是多少?
答：報文長度L=65536×8+40×8=524600，信道寬度C=109b/s，L/C=0.0005246s，傳播時延Td=10×10-3s=0.02104864
最大吞吐量=L/(L/C+2×Td)=524600/0.0205246=25.5Mb/s
信道的利用率=(L/C)//(L/C+2×D)=0.0255
最大吞吐量爲25.5Mb/s。信道利用率爲25.5/1000=2.55%
5-32 什麼是Karn算法?在TCP的重傳機制中，若不採用Karn算法，而是在收到確認時都認爲是對重傳報文段的確認，那麼由此得出的往返時延樣本和重傳時間都會偏小。試問：重傳時間最後會減小到什麼程度?
答：Karn 算法：在計算平均往返時延RTT時，只要報文段重傳了，就不採用其往返時延樣本。在統計意義上，重傳時間最後會減小到使用karn 算法的1/2.
5-33 假定TCP在開始建立連接時，發送方設定超時重傳時間是RTO=6s。
（1）當發送方接到對方的連接確認報文段時，測量出RTT樣本值爲1.5s。試計算現在的RTO值。
（2）當發送方發送數據報文段並接收到確認時，測量出RTT樣本值爲2.5s。試計算現在的RTO值。
答：
（1）據RFC2988 建議，RTO=RTTs+4RTTd。其中RTTd 是RTTs的偏差加權均值。初次測量時，RTTd（1）= RTT（1）/2；後續測量中，RTTd（i）=（1-Beta ） RTTd（i-1）+Beta*{ RTTs- RTT（i）}；Beta=1/4。
依題意，RTT（1）樣本值爲1.5 秒，則RTTs（1）=RTT（1）=1.5s RTTd（1）=RTT（1）/2=0.75s
RTO（1）=RTTs（1）+4RTTd（1）=1.5+40.75=4.5(s)
（2）由已知：RTT（2）=2.5 RTTs（1）=1.5s RTTd（1）=0.75s，所以RTTd（2）=（1-Beta ） RTTd（1）+Beta*{ RTTs（1）- RTT（2）}=0.753/4+{1.5-2.5}/4=13/16
所以有：RTO（2）=RTTs（1）+4RTTd（2）=1.5+413/16=4.75s
5-34 已知第一次測得TCP的往返時延的當前值RTT是30ms。現在收到了三個接連的確認報
文段，它們比相應的數據報文段的發送時間分別滯後的時間是：26ms，32ms和24ms。設α=0.9。試計算每一次的新的加權平均往返時間值RTTs。討論所得出的結果。
答：a=0.1，RTT=30 ms，M1=26ms，M2=32ms，M3=24ms
RTTS1=RTT*(1-a) +26a=29.6
RTTS2=RTT1a+32(1-a)=29.84
RTTS3=RTT2a+24（1-a）=29.256
三次算出加權平均往返時間分別爲29.6，29.84 和29.256ms。可以看出，RTT 的樣本值變化多達20%時，加權平均往返。
5-35 試計算一個包括5段鏈路的運輸連接的單程端到端時延。5段鏈路程中有2段是衛星鏈路，有3段是廣域網鏈路。每條衛星鏈路又由上行鏈路和下行鏈路兩部分組成。可以取這兩部分的傳播時延之和爲250ms。每一個廣域網的範圍爲1500km，其傳播時延可按150000km/s來計算。各數據鏈路速率爲48kb/s，幀長爲960位。
答：5段鏈路的傳播時延=2502+（1500/150000）31000=530ms
5段鏈路的發送時延=960/（481000）51000=100ms
所以5段鏈路單程端到端時延=530+100=630ms
5-36 重複5-35題，但假定其中的一個陸地上的廣域網的傳輸時延爲150ms。
答：5段鏈路的傳播時延=2502+（1500/150000）31000=530ms
5段鏈路的發送時延=960/（48*1000）41000+150=230ms
所以5段鏈路單程端到端時延=530+230=760ms
5-37 在TCP的擁塞控制中，什麼是慢開始、擁塞避免、快重傳和快恢復算法?這裏每一種算法各起什麼作用? “乘法減小”和“加法增大”各用在什麼情況下?
答：慢開始：
在主機剛剛開始發送報文段時可先將擁塞窗口cwnd設置爲一個最大報文段MSS的數值。在每收到一個對新的報文段的確認後，將擁塞窗口增加至多一個MSS 的數值。用這樣的方法逐步增大發送端的擁塞窗口cwnd，可以分組注入到網絡的速率更加合理。
擁塞避免：
當擁塞窗口值大於慢開始門限時，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。擁塞避免算法使發送的擁塞窗口每經過一個往返時延RTT就增加一個MSS的大小。
快重傳算法規定：
發送端只要一連收到三個重複的ACK即可斷定有分組丟失了，就應該立即重傳丟手的報文段而不必繼續等待爲該報文段設置的重傳計時器的超時。
快恢復算法：
當發送端收到連續三個重複的ACK時，就重新設置慢開始門限ssthresh與慢開始不同之處是擁塞窗口cwnd不是設置爲1，而是設置爲ssthresh若收到的重複的ACK爲n個（n>3），則將cwnd 設置爲ssthresh若發送窗口值還容許發送報文段，就按擁塞避免算法繼續發送報文段。若收到了確認新的報文段的ACK，就將cwnd縮小到ssthresh。
乘法減小：
是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段，只要出現一次超時（即出現一次網絡擁塞），就把慢開始門限值ssthresh設置爲當前的擁塞窗口值乘以0.5。當網絡頻繁出現擁塞時，ssthresh 值就下降得很快，以大大減少注入到網絡中的分組數。
加法增大：
是指執行擁塞避免算法後，在收到對所有報文段的確認後（即經過一個往返時間），就把擁塞窗口cwnd增加一個MSS大小，使擁塞窗口緩慢增大，以防止網絡過早出現擁塞。
5-38 設TCP的ssthresh的初始值爲8(單位爲報文段)。當擁塞窗口上升到12時網絡發生了超時，TCP使用慢開始和擁塞避免。試分別求出第1 次到第15 次傳輸的各擁塞窗口大小。你能說明擁塞控制窗口每一次變化的原因嗎？
答：擁塞窗口大小分別爲：1，2，4，8，9，10，11，12，1，2，4，6，7，8，9。
依照原理，首先執行TCP連接初始化，將擁塞窗口cwnd值置爲1；其次執行慢開始算法，cwnd按指數規律增長，因此隨後窗口大小分別爲2,4,8。當擁塞窗口cwnd=ssthresh時，進入擁塞避免階段，其窗口大小依次是9,10,11,12，直到上升到12爲止發生擁塞；然後把門限值ssthresh設置爲當前的擁塞窗口值乘以0.5，門限值ssthresh變爲6,；然後進入慢開始，cwnd值置爲1，cwnd按指數規律增長，隨後窗口大小分別爲1,2,4,6，當擁塞窗口cwnd=ssthresh時，進入擁塞避免階段，其窗口大小依次是7,8,9。
5-39 TCP的擁塞窗口cwnd 大小與傳輸輪次n的關係如表5.1所示：
表5.1 擁塞窗口cwnd 大小與傳輸輪次n的關係
cwnd 1 2 4 8 16 32 33 34 35 36 37 38 39
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
cwnd 40 41 42 21 22 23 24 25 26 1 2 4 8
n 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
（1）試畫出如教材中圖5-25所示的擁塞窗口與傳輸輪次的關係曲線。
（2）指明TCP 工作在慢開始階段的時間間隔。
（3）指明TCP 工作在擁塞避免階段的時間間隔。
（4）在第16 輪次和第22 輪次之後發送方是通過收到三個重複的確認還是通過超市檢測到丟失了報文段？
（5）在第1輪次，第18輪次和第24 輪次發送時，門限ssthresh分別被設置爲多大？
（6）在第幾輪次發送出第70 個報文段？
（7）假定在第26 輪次之後收到了三個重複的確認，因而檢測出了報文段的丟失，那麼擁塞窗口cwnd和門限ssthresh應設置爲多大？
答：（1）答案如圖5.3所示。
圖5.3擁塞窗口cwnd 大小與傳輸輪次n的關係
（2）慢開始時間間隔：[1，6]和[23，26]
（3）擁塞避免時間間隔：[6，16]和[17，22]
（4）在第16 輪次之後發送方通過收到三個重複的確認檢測到丟失的報文段。在第22輪次之後發送方是通過超時檢測到丟失的報文段。
（5）在第1輪次發送時，門限ssthresh被設置爲32，在第18輪次發送時，門限ssthresh被設置爲發生擁塞時的一半，即21。在第24輪次發送時，門限ssthresh被設置爲13。
（6）第70報文段在第7 輪次發送出。
（7）擁塞窗口cwnd 和門限ssthresh 應設置爲8的一半，即4。
5-40 TCP 在進行流量控制時是以分組的丟失作爲產生擁塞的標誌。有沒有不是因擁塞而
引起的分組丟失的情況?如有，請舉出三種情況。
答：
當IP數據報在傳輸過程中需要分片，但其中的一個數據報未能及時到達終點，而終點組裝IP 數據報已超時，因而只能丟失該數據報；IP 數據報已經到達終點，但終點的緩存沒有足夠的空間存放此數據報；數據報在轉發過程中經過一個局域網的網橋，但網橋在轉發該數據報的幀沒有足夠的差錯空間而只好丟棄。
5-41 用TCP傳送512字節的數據。設窗口爲100字節，而TCP報文段每次也是傳送100字節的數據。再設發送端和接收端的起始序號分別選爲100和200，試畫出類似於教材中圖5-31的工作示意圖。從連接建立階段到連接釋放都要畫上。
答：答案如圖5.4所示。
圖5.4 TCP傳送數據的工作示意圖
5-42 在圖5-32中所示的連接釋放過程中，主機B能否先不發送ACK=x+1 的確認? (因爲後面要發送的連接釋放報文段中仍有ACK=x+1 這一信息)
答：
如果B 不再發送數據了，是可以把兩個報文段合併成爲一個，即只發送FIN+ACK 報文段。但如果B 還有數據報要發送，而且要發送一段時間，那就不行，因爲A 遲遲收不到確認，就會以爲剛纔發送的FIN 報文段丟失了，就超時重傳這個FIN 報文段，浪費網絡資源。
5-43 在圖(5-33)中，在什麼情況下會發生從狀態LISTEN到狀態SYN_SENT，以及從狀態SYN_ENT到狀態SYN_RCVD的變遷?
答：當A和B都作爲客戶，即同時主動打開TCP連接。這時的每一方的狀態變遷都是：CLOSED----�SYN-SENT—�SYN-RCVD–�ESTABLISHED
5-44 試以具體例子說明爲什麼一個運輸連接可以有多種方式釋放。可以設兩個互相通信的用戶分別連接在網絡的兩結點上。
答：設A，B建立了運輸連接。協議應考慮一下實際可能性：
A或B故障，應設計超時機制，使對方退出，不至於死鎖；
A主動退出，B被動退出
B主動退出，A被動退出
5-45 解釋爲什麼突然釋放運輸連接就可能會丟失用戶數據，而使用TCP的連接釋放方法就可保證不丟失數據。
答：
當主機1和主機2之間連接建立後，主機1發送了一個TCP數據段並正確抵達主機2，接着主機1發送另一個TCP數據段，這次很不幸，主機2在收到第二個TCP數據段之前發出了釋放連接請求，如果就這樣突然釋放連接，顯然主機1發送的第二個TCP報文段會丟失。
而使用TCP的連接釋放方法，主機2發出了釋放連接的請求，那麼即使收到主機1的確認後，只會釋放主機2到主機1方向的連接，即主機2不再向主機1發送數據，而仍然可接受主機1發來的數據，所以可保證不丟失數據。
5-46 試用具體例子說明爲什麼在運輸連接建立時要使用三次握手。說明如不這樣做可能會出現什麼情況。
答：
3次握手完成兩個重要的功能，既要雙方做好發送數據的準備工作（雙方都知道彼此已準備好），也要允許雙方就初始序列號進行協商，這個序列號在握手過程中被髮送和確認。
假定B給A發送一個連接請求分組，A收到了這個分組，併發送了確認應答分組。按照兩次握手的協定，A認爲連接已經成功地建立了，可以開始發送數據分組。可是，B在A的應答分組在傳輸中被丟失的情況下，將不知道A是否已準備好，不知道A建議什麼樣的序列號，B甚至懷疑A是否收到自己的連接請求分組，在這種情況下，B認爲連接還未建立成功，將忽略A發來的任何數據分組，只等待連接確認應答分組。而A發出的分組超時後，重複發送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。
5-47 一個客戶向服務器請求建立TCP連接。客戶在TCP連接建立的三次握手中的最後一個報文段中捎帶上一些數據，請求服務器發送一個長度爲L字節的文件。假定：
（1）客戶和服務器之間的數據傳輸速率是R字節/秒，客戶與服務器之間的往返時間是RTT（固定值）。
（2）服務器發送的TCP報文段的長度都是M字節，而發送窗口大小是nM字節。
（3）所有傳送的報文段都不會出錯（無重傳），客戶收到服務器發來的報文段後就及時發送確認。
（4）所有的協議首部開銷都可忽略，所有確認報文段和連接建立階段的報文段的長度都可忽略（即忽略這些報文段的發送時間）。
試證明，從客戶開始發起連接建立到接收服務器發送的整個文件多需的時間T 是：T=2RTT+L/R 當nM>R(RTT)+M或T=2RTT+L/R+(K-1)[M/R+RTT-nM/R] 當nM<R(RTT)+M其中，K=[L/nM]，符號[x]表示若x不是整數，則把x 的整數部分加1。
答：
發送窗口較小的情況，發送一組nM個字節後必須停頓下來，等收到確認後繼續發送。共需K=[L/nM]個週期：其中前K-1個週期每週期耗時M/R+RTT,共耗時（K-1）（M/R+RTT）第K 週期剩餘字節數Q=L-（K-1）nM，需耗時Q/R，總耗時=2RTT+(K-1)(M/R+RTT)+Q/R =2*RTT+L/R+(K-1)[( M/R+RTT)-nM/R
第六章書後習題解析
6-01 因特網的域名結構是怎麼樣的？它與目前的電話網的號碼結構有何異同之處？
答：（1）域名的結構由標號序列組成，各標號之間用點隔開：… . 三級域名. 二級域名. 頂級域名，各標號分別代表不同級別的域名。
（2）電話號碼分爲國家號結構分爲（中國+86）、區號、本機號。
6-02 域名系統的主要功能是什麼？域名系統中的本地域名服務器、根域名服務器、頂級域名服務器以及權限域名權服務器有何區別？
答:
域名系統的主要功能：將域名解析爲主機能識別的IP 地址。因特網上的域名服務器系統也是按照域名的層次來安排的。每一個域名服務器都只對域名體系中的一部分進行管轄。共有三種不同類型的域名服務器。即本地域名服務器、根域名服務器、授權域名服務器。當一個本地域名服務器不能立即回答某個主機的查詢時，該本地域名服務器就以DNS 客戶的身份向某一個根域名服務器查詢。若根域名服務器有被查詢主機的信息，就發送DNS 回答報文給本地域名服務器，然後本地域名服務器再回答發起查詢的主機。但當根域名服務器沒有被查詢的主機的信息時，它一定知道某個保存有被查詢的主機名字映射的授權域名服務器的IP 地址。通常根域名服務器用來管轄頂級域。根域名服務器並不直接對頂級域下面所屬的所有的域名進行轉換，但它一定能夠找到下面的所有二級域名的域名服務器。每一個主機都必須在授權域名服務器處註冊登記。通常，一個主機的授權域名服務器就是它的主機ISP 的一個域名服務器。授權域名服務器總是能夠將其管轄的主機名轉換爲該主機的IP 地址。因特網允許各個單位根據本單位的具體情況將本域名劃分爲若干個域名服務器管轄區。一般就在各管轄區中設置相應的授權域名服務器。
6-03 舉例說明域名轉換的過程。域名服務器中的高速緩存的作用是什麼？
答：
（1）把不方便記憶的IP 地址轉換爲方便記憶的域名地址。
（2）作用：可大大減輕根域名服務器的負荷，使因特網上的DNS 查詢請求和回答報文的數量大爲減少。
6-04 設想有一天整個因特網的DNS系統都癱瘓了（這種情況不大會出現），試問還可以給
朋友發送電子郵件嗎？
答：DNS是因特網上使用的命名系統，用來便於人們使用域名轉換爲IP地址，通常人們發送電子郵件時是通過郵箱服務器別名來進行識別的，如果DNS系統癱瘓時，雖然無法通過郵箱服務器別名查找郵件地址，但可以通過IP地址直接進行通信，前提是你必須記住自己郵箱服務器的IP地址和朋友郵箱服務器的IP地址。
6-05 文件傳送協議FTP的主要工作過程是怎樣的？爲什麼說FTP是帶外傳送控制信息？主進程和從屬進程各起什麼作用？
答：（1） FTP 使用客戶服務器方式。一個FTP 服務器進程可同時爲多個客戶進程提供服務。FTP 的服務器進程由兩大部分組成：一個主進程，負責接受新的請求；另外有若干個從屬進程，負責處理單個請求。主進程的工作步驟：
①打開熟知端口（端口號爲21），使客戶進程能夠連接上。
②等待客戶進程發出連接請求。
③啓動從屬進程來處理客戶進程發來的請求。從屬進程對客戶進程的請求處理完畢後即終止，但從屬進程在運行期間根據需要還可能創建其他一些子進程。
④回到等待狀態，繼續接受其他客戶進程發來的請求。主進程與從屬進程的處理是併發地進行。
FTP 使用兩個TCP 連接。
控制連接在整個會話期間一直保持打開，FTP 客戶發出的傳送請求通過控制連接發送給服務器端的控制進程，但控制連接不用來傳送文件。
實際用於傳輸文件的是“數據連接”。服務器端的控制進程在接收到FTP 客戶發送來的文件傳輸請求後就創建“數據傳送進程”和“數據連接”，用來連接客戶端和服務器端的數據傳送進程。數據傳送進程實際完成文件的傳送，在傳送完畢後關閉“數據傳送連接”並結束運行。
6-06 簡單文件傳送協議TFTP與FTP的主要區別是什麼？各用在什麼場合？
答：文件傳送協議FTP只提供文件傳送的一些基本的服務，它使用TCP可靠的運輸服務。
FTP的主要功能是減少或消除在不同操作系統下處理文件的不兼容性。
FTP使用客戶服務器方式。一個FTP服務器進程可同時爲多個客戶進程提供服務。FTP的服務器進程由兩大部分組成：一個主進程，負責接受新的請求；另外有若干個從屬進程，負責處理單個請求。
TFTP是一個很小且易於實現的文件傳送協議。
TFTP使用客戶服務器方式和使用UDP數據報，因此TFTP需要有自己的差錯改正措施。
TFTP只支持文件傳輸而不支持交互。
TFTP沒有一個龐大的命令集，沒有列目錄的功能，也不能對用戶進行身份鑑別。
6-07 遠程登錄TELNET 的主要特點是什麼？什麼叫做虛擬終端NVT？
答：（1）用戶用TELNET就可在其所在地通過TCP連接註冊（即登錄）到遠地的另一個主機上（使用主機名或IP地址）。
TELNET能將用戶的擊鍵傳到遠地主機，同時也能將遠地主機的輸出通過TCP連接返回到用戶屏幕。這種服務是透明的，因爲用戶感覺到好像鍵盤和顯示器是直接連在遠地主機上。
（2） TELNET定義了數據和命令應該怎樣通過因特網，這些定義就是所謂的網絡虛擬終端NVT。
6-08 解釋以下名詞。各英文縮寫詞的原文是什麼？
www,URL.HTTP,HTML,CGI,瀏覽器，超文本，超媒體，超鏈，頁面，活動文檔，搜索引擎。
答：
www:萬維網WWW（World Wide Web）並非某種特殊的計算機網絡。萬維網是一個大規模的、聯機式的信息儲藏所，英文簡稱爲Web.萬維網用鏈接的方法能非常方便地從因特網上的一個站點訪問另一個站點（也就是所謂的“鏈接到另一個站點”），從而主動地按需獲取豐富的信息。
URL:爲了使用戶清楚地知道能夠很方便地找到所需的信息，萬維網使用統一資源定位符URL（Uniform Resource Locator）來標誌萬維網上的各種文檔，並使每一個文檔在整個因特網的範圍內具有唯一的標識符URL.
HTTP:爲了實現萬維網上各種鏈接，就要使萬維網客戶程序與萬維網服務器程序之間的交互遵守嚴格的協議，這就是超文本傳送協議HTTP.HTTP 是一個應用層協議，它使用TCP 連接進行可靠的傳送。
CGI:通用網關接口CGI 是一種標準，它定義了動態文檔應該如何創建，輸入數據應如何提供給應用程序，以及輸出結果意如何使用。CGI 程序的正式名字是CGI腳本。按照計算機科學的一般概念。
瀏覽器：一個瀏覽器包括一組客戶程序、一組解釋程序，以及一個控制程序。
超文本：超文本的基本特徵就是可以超鏈接文檔；你可以指向其他位置，該位置可以在當前的文檔中、局域網中的其他文檔，也可以在因特網上的任何位置的文檔中。這些文檔組成了一個雜亂的信息網。目標文檔通常與其來源有某些關聯，並且豐富了來源；來源中的鏈接元素則將這種關係傳遞給瀏覽者。
超媒體：超級媒體的簡稱,是超文本（hypertext）和多媒體在信息瀏覽環境下的結合。
超鏈：超鏈接可以用於各種效果。超鏈接可以用在目錄和主題列表中。瀏覽者可以在瀏覽器屏幕上單擊鼠標或在鍵盤上按下按鍵，從而選擇並自動跳轉到文檔中自己感興趣的那個主題，或跳轉到世界上某處完全不同的集合中的某個文檔。超鏈接（hyper text），或者按照標準叫法稱爲錨（anchor），是使用 標籤標記的，可以用兩種方式表示。錨的一種類型是在文檔中創建一個熱點，當用戶激活或選中（通常是使用鼠標）這個熱點時，會導致瀏覽器進行鏈接。
頁面：頁面，類似於單篇文章頁面，但是和單篇文章不同的是：1.每個頁面都可以自定義樣式，而單篇文章則共用一個樣式。2.頁面默認情況一般不允許評論，而單篇文章默認情況允許評論。3.頁面會出現在水平導航欄上，不會出現在分類和存檔裏，而單篇文章會出現在分類和存檔裏，不會出現在水平導航欄上。
活動文檔：即正在處理的文檔。在Microsof t Word 中鍵入的文本或插入的圖形將出現在活動文檔中。活動文檔的標題欄是突出顯示的。一個基於Windows 的、嵌入到瀏覽器中的非HTML 應用程序，提供了從瀏覽器界面訪問這些應用程序的功能的方法。
搜索引擎：搜索引擎指能夠自動從互聯網上搜集信息，經過整理以後，提供給用戶進行查閱的系統。
6-09 假定一個超鏈從一個萬維網文檔鏈接到另一個萬維網文檔時，由於萬維網文檔上出現了差錯而使得超鏈只想一個無效的計算機名字。這是瀏覽器將向用戶報告什麼？
答：404 Not Found{找不到}。
6-10 假定要從已知的URL 獲得一個萬維網文檔。若該萬維網服務器的Ip 地址開始時並不知道。試問：除HTTP 外，還需要什麼應用層協議和傳輸層協議？
答：應用層協議需要的是DNS。運輸層協議需要的是UDP（DNS）使用和TCP（HTTP 使用）。
6-11 你所使用的瀏覽器的高速緩存有多大？請進行一個試驗：訪問幾個萬維網文檔，然後將你的計算機與網絡斷開，然後再回到你剛纔訪問過的文檔。你的瀏覽器的高速緩存能夠存放多少各頁面？
答：因不同機器而定，沒有固定答案。用戶可以自己設定瀏覽器的高速緩存的大小，緩存越大可存儲的脫機頁面就越大，根據頁面的內容多少不同而佔用的空間也不同。
6-12 什麼是動態文檔？試舉出萬維網使用動態文檔的一些例子。
答：如果文擋的內容在瀏覽器訪問萬維網時纔有應用程序動態創建，這種文檔稱爲動態文檔（dynamic document）。當瀏覽器請求到達時，萬維網服務器要運行另一個應用程序，並將控制轉移到此程序。接着，該應用程序對瀏覽器發來的數據進行處理，其間可能訪問數據庫或圖形軟件包等其它服務器資源，並輸出HTML 格式的文檔，萬維網服務器將應用程序的輸出作爲對瀏覽器的響應。由於對瀏覽器每次請求的響應都是臨時生成的，因此用戶通過動態文檔看到的內容可根據需要不斷變化。例如Google 搜索到的信息，博客，論壇等。
6-13 瀏覽器同時打開多個TCP連接進行瀏覽的優缺點如何？請說明理由。
答案：優點：簡單明瞭方便。缺點：卡的時候容易死機。
6-14 當使用鼠標點取一個WWW文檔時，若該文檔除了有文本外，還有一個本地.gif圖和兩個遠地.gif圖像。試問：需要使用哪個應用程序，以及需要建立幾次UDP連接和幾次TCP連接？
答：使用支持HTTP協議的應用程序。不需要建立UDP連接。需要建立4次TCP連接，一次讀取整個WWW文檔，然後讀取三個.gif圖像文件。由於HTTP是一種分佈式協議，對本地.gif圖像文件和遠地.gif圖像文件同樣看待。
6-15 假定你在瀏覽器上點擊一個URL,但是這個URL 的IP 地址以前並沒有緩存在本地主機上。因此需要用DNS 自動查找和解析。假定要解析到所有要找到的URLd IP 地址公斤過n個DNS 服務器，所經過的時間分別爲RTT1,RTT2,…,RTTn。假定從要找的網頁上只需讀取一個很小的圖片(即忽略這個小圖片的傳輸時間)。從本地主機到這個網頁的往返時間是RTTw。試問從點擊這個URL 開始，一直到本地主機的屏幕上出現所讀取的小圖片，一共要經過多少時間？
解：解析IP 地址需要時間是：RTT1+RTT2+…+RTTn。建立TCP 連接和請求萬維網文檔需要2RTTw。所以總共需要的時間是：RTT1+RTT2+…+RTTn+2RTTw
6-16 在上題中假定同一臺服務器的HTML 文件中有鏈接了三個份非常小的對象。若忽略這些對象的發送時間，試計算客戶點擊讀取這些對象所需的時間。
（1） 沒有並行TCP 連接的非持續HTTP；
（2） 使用並行TCP 連接的非持續HTTP；
（3） 流水線方式的持續HTTP。
解：（1）所需時間= RTT1+RTT2+…+RTTn+8RTTw。
（2）所需時間= RTT1+RTT2+…+RTTn+4RTTw。
（3）所需時間= RTT1+RTT2+…+RTTn+3RTTw。
6-17 在瀏覽器中應當有幾個可選解釋程序。試給出一些可選解釋程序的名稱。
答：在瀏覽器中，HTML 解釋程序是必不可少的，而其他的解釋程序則是可選的。如java可選解釋程序，但是在運行java 的瀏覽器是則需要兩個解釋程序，即HTML 解釋程序和Java小應用程序解釋程序。
6-18 一個萬維網網點有1千萬個頁面，平均每個頁面有10個超鏈。讀取一個頁面平均要100ms。問要檢索整個網點所需的最少時間？
答：t=100×10-3×1000×104 =106s，106/(24×60×60)≈11.574天
6-19 搜索引擎可分爲那兩種類型？給有什麼特點？
答：
搜索引擎按其工作方式主要可分爲兩種，分別是全文搜索引擎和目錄索引類搜索引擎。
全文搜索引擎是名副其實的搜索引擎，國外具代表性的有Google、Fast/AllTheWeb、AltaVista、Inktomi、Teoma、WiseNut 等，國內著名的有百度（ Baidu）。它們都是通過從互聯網上提取的各個網站的信息（以網頁文字爲主）而建立的數據庫中，檢索與用戶查詢條件匹配的相關記錄，然後按一定的排列順序將結果返回給用戶，因此他們是真正的搜索引擎。從搜索結果來源的角度，全文搜索引擎又可細分爲兩種，一種是擁有自己的檢索程序（Indexer），俗稱“蜘蛛”（Spider）程序或“機器人”（Robot）程序，並自建網頁數據庫，搜索結果直接從自身的數據庫中調用，如上面提到的7 家引擎；另一種則是租用其他引擎的數據庫，並按自定的格式排列搜索結果，如Lycos 引擎。
目錄索引雖然有搜索功能，但在嚴格意義上算不上是真正的搜索引擎，僅僅是按目錄分類的網站鏈接列表而已。用戶完全可以不用進行關鍵詞（Keywords）查詢，僅靠分類目錄也可找到需要的信息。目錄索引中最具代表性的莫過於大名鼎鼎的Yahoo 雅虎。其他著名的還有Open Directory Project（DMOZ）、LookSmart、About 等。國內的搜狐、新浪、網易搜索也都屬於這一類。
6-20 試述電子郵件的最主要的組成部件。用戶代理UA 的作用是什麼?沒有UA 行不行？
答：電子郵件的主要組成部件，這就是用戶代理、郵件服務器，以及電子郵件使用的協議。用戶代理UA 就是用戶與電子郵件系統的接口，在大多數情況下就是在用戶PC 機中運行的程序。郵件服務器是電子郵件系統的核心構建，因特網上所有的ISP 都有郵件服務器。遇見服務器所使用的協議主要有用戶發送郵件的SMTP 協議，另一個協議是用於接受郵件的POP協議。
用戶代理的功能主要有：（1）撰寫，給用戶提供方便地編輯信件的環境；（2）顯示，能方便的在計算機屏幕上顯示出來信；（3）處理，處理包括髮送郵件和接收郵件。沒有用戶代理是不行的。這是因爲並非所有的計算機都能運行郵件服務器程序。有些計算機可能沒有足夠的存儲器來運行允許程序在後臺運行的操作系統，或是可能沒有足夠的CPU 能力來運行服務器程序。更重要的是，郵件服務器程序必須不間斷地運行，每天不間斷地連接在因特網上，否則可能使很陡外面發來的郵件丟失。讓用戶的PC 機運行郵件服務器程序是不現實的。讓來信暫時存儲在ISP 郵件服務器中，而當用戶方便是就從服務器中的用戶信箱中來讀取來信，是比較合理的做法。
6-21 電子郵件的信封和內容在郵件的傳送過程中起什麼作用？和用戶的關係如何？
答案電子郵件由信封和內容兩部分組成。電子郵件的傳輸程序根據郵件信封上的信息來傳送郵件，用戶在從自己的郵箱中讀取郵件時候才能見到郵件的內容。
6-22 電子郵件的地址格式是怎樣的？請說明各部分的意思。
答案電子郵件系統規定電子郵件地址的格式爲：收信人郵箱名@郵箱所在主機的域名，其中“@”表示“在”的意思。收信人郵箱名又簡稱爲用戶名，是收信人自己定義的字符串標識符，收信人郵箱名的字符串在郵箱所在計算機中必須是唯一的，電子郵件的用戶一般採用容易記憶的字符串。郵箱所在地域名在整個因特網範圍內必須是唯一的。
6-23 試簡述SMTP通信的三個階段的過程。
答案SMTP 通信的三個階段：
（1）連接建立。發信人現將發送的郵件送到郵件緩存。SMTP 客戶每隔一段時間對郵件緩存掃描一次。如發現有郵件，就通主機的SMTP 服務器建立TCP 連接，連接建立後，SMTP服務器發出“服務就緒”，然後SMTP 客戶想SMTP 發送命令，SMTP 若有能力接收郵件，發送準備好命令，若SMTP 服務器不可用，回答服務不可用。
（2）郵件傳送。郵件的發送從MAIL 命令開始。若SMTP 服務器已經準備號接受郵件，則發送一個RCPT 命令，並從SMTP 服務器返回相應的信息，然後開始傳送數據；如果SMTP 沒有準備好接受郵件，就返回一個代碼，指出錯誤的原因。
（3）連接釋放。郵件發送完畢後，SMTP 客戶發送QUIT 命令。SMTP 服務器返回信息，表示同意釋放TCP 連接，郵件發送的全部過程結束。
6-24 試述郵局協議POP的工作過程。在電子郵件中，爲什麼需要使用POP和SMTP這兩個協議？IMAP與POP有何區別？
答案當收取郵件時，電子郵件軟件首先會根據用戶名和密碼調用DNS 協議對POP服務器進行解析IP地址，然後郵件程序便開始使用TCP 協議連接郵件服務器的110端口。當郵件程序成功地連上POP服務器後，齊賢慧使用USER 命令將郵箱的賬號傳給POP服務器，然後在使用PASS 命令將郵箱的密碼傳給服務器，當完成這一認證過程後，郵件程序使用STAT命令請求服務器返回郵箱的統計資料，比如郵件總數和郵件大小等，然後LIST 便會列出服務器裏郵件數量。接着郵件程序就會使用RETR 命令接受郵件，接受一封后便使用DELE 命令將郵件服務器中的郵件置爲刪除狀態。當使用QUIT 時，郵件服務器便會將置爲刪除標誌的郵件給刪了。這就是POP協議工作的過程。
POP協議和SMTP 協議分別是用來收信、發信時使用的協議。也就是說，這兩個協議是專門爲接受、發送郵件設計的語言，通過使用POP和SMTP 協議，可以是接受以及發送郵件變得方便。因特網報文存取協議IMAP 比POP複雜，雖然都是按照客戶服務器方式工作，但還是有很大的差別。IMAP 是一個聯機協議，用戶可以在自己的PC 機上操縱ISP 郵件服務器的郵箱，就像在本地操縱一樣。當用戶打開IMAP 服務器的郵箱時，可以看到郵件首部。若用戶需要打開某個郵件，則該郵件才傳送到用戶的計算機上。用戶可以按照某種條件對郵件進行查找，在用戶未發出刪除郵件的命令之前，IMAP 服務器郵箱中的郵件一直保存着。這樣用戶就可以在不同的地方使用不同的計算機隨時上網閱讀和處理自己的郵件。IMAP 還允許收信人只讀取郵件中的某一個部分。
6-25 MIME與SMTP的關係是怎樣的？什麼是quoted-printable 編碼和base64編碼?
答：由於SMTP 存在着一些缺點和不足，在這種情況下提出了通用因特網郵件擴充協議MIME。MIME 並沒有改動SMTP 或取代它。MIME 的意圖是繼續使用目前的格式，但增加了郵件主題的結構，並定義了傳送非ASCII 碼的編碼規則，也就是說，MIME 郵件可以在現有的電子郵件程序和協議下傳送。
quoted-printable 編碼適用於所有可以打印的ASCII 碼，除非特殊字符等號“=”外，都不改變。
base64 編碼適用於任意的二進制文件。編碼過程是先將二進制代碼劃分爲一個24bit長的單元，然後將每一個24bit 單元劃分爲4 個6bit 組，每一個6bit 組按照一定方法轉換成ASCII 碼。base64 編碼增加了開銷，當需要傳送的數據大部分爲ASCII 碼時，最好還是採用quoted-printable 編碼。
6-26 一個二進制文件共3072字節長，若使用base64編碼，並且每發送完80字節就插入一個回車符CR和一個換行符LF，問一共發送了多少個字節？
答：
base64的編碼原則方法是先將二進制代碼劃分爲一個24bit長的單元，然後將每一個24bit單元劃分爲4個6bit組，每一個6bit組按照一下方法轉換成ASCII碼。6bit的二進制代碼共有64中不同的值，從0到63，分別用大寫字碼，小寫字碼，10個阿拉伯數字，+，/表示，再用兩個連在一起的等號和一個等號分別表示最後一組的代碼只有8或16bit。回車和換行可以在任何地方插入。然後將ASCII碼進行傳輸。簡單說，是將每6bit的數據轉換爲8bit之後再進行傳輸。
轉換後共需要傳送的字節數=30728/4096,由題知每80個字節就插入兩個字節，所以一共還需要插入的字節數爲4096/802=102再加上最後一組發送完應答如的CR和LF，最後一共需要傳輸的字節數爲4096+102+2=4200（ 字節）。
6-27 試將數據11001100 10000001 00111000 進行base64編碼，並得出最後傳送的ASCII數據。
答：考察的仍然是base64編碼，基本原理同上題一樣。分成6bit每組，按照相對應的ASCII 碼進行傳送。本題中按照6bit 每組進行排列，得到110011 001000 000100 111000，相對應的編碼爲ZlE4,根據ASCII 編碼表得到最後傳送的數據爲：7A 49 45 34。
01111010 01001001 01000101 00110100。
6-28 試將數據01001100 10011101 00111001 進行quoted-printable 編碼，並得出最後傳送的ASCII 數據。這樣的數據用quoted-printable 編碼後，其編碼開銷有多大？
答：quoted-printable 編碼規則是對於可打印的字節的二進制代碼用兩個十六進制數字表示，然後在前面加上一個等號“=”。而等號的二進制代碼爲00111101，即十六進制的3D，等號的quoted-printable 編碼爲“=3D”。對於本體，所給數據的十六進制表示爲4C 9D 39，其中第二個字節爲非ASCII 編碼，需要增加等號，增加後對應的ASCII 值爲L=9D9，則最後的ASCII 編碼爲4C 3D 39 44 39。解得此題：01001100 00111101 00111001 01000100 00111001。
編碼開銷=（5-3）/3 = 66.7% 。
6-29 電子郵件系統需要將人們的電子郵件地址編成目錄以便於查找。要建立這種目錄應將人名劃分爲幾個標準部分（例如，姓、名）。若要形成一個國際標準，那麼必須解決哪些問題？
答：問題解決非常困難。人名的書寫方法，例如，很多國家是先寫名再寫姓，但中國或日本等國家則先寫姓再寫名。有些國家的一些人還有中間的名。稱呼也有非常多的種類，還有各式各樣的頭銜等，很難有統一的格式。所以必須先解決人名書寫格式問題。
6-30 電子郵件系統使用TCP傳送郵件。爲什麼有時我們會遇到郵件發送失敗的情況？爲什麼有時對方會收不到我們發送的郵件？
答：有時對方的郵件服務器不工作，郵件就發送不出去。對方的郵件服務器出故障也會使郵件丟失。
6-31 基於萬維網的電子郵件系統有什麼特點？在傳送郵件時使用什麼協議？
答：
特點：不管在什麼地方，只要能上網，在打開萬維網瀏覽器後，就可以收發電子郵件。這時，郵件系統中的用戶代理就是普通的萬維網。
電子郵件從發送方到發送方郵件服務器是使用HTTP 協議。
兩個郵件服務器之間的傳送使用SMTP。
郵件從接收方郵件服務器傳送到接收方是使用HTTP 協議。
6-32 DHCP協議用在什麼情況下？當一臺計算機第一次運行引導程序時，其ROM中有沒有該主機的IP地址、子網掩碼或某個域名服務器的IP地址？
答：
動態主機配置協議DHCP提供了即插即用連網的機制。這種機制允許一臺計算機加入新的網絡和獲取IP 地址而不用手工參與。所以非常適合應用於經常移動位置的計算機，例如筆記本在辦公室和家中移動應用時。
當一臺計算機第一次運行引導程序時，其ROM中沒有該主機的IP地址、子網掩碼或某個域名服務器的IP地址。
6-33 什麼是網絡管理？爲什麼說網絡管理是當今網絡領域中的熱門課題？
答：網絡管理簡稱網管，包括對硬件、軟件和人力的使用、綜合與協調，以便對網絡資源進行監視、測試、配置、分析、評估和控制，以合理的價格滿足網絡使用需求，如實時運行性能、服務質量等。
網絡是當今不可或缺的信息基礎設施，尤其是進入互聯網時代，網絡變得越來越龐大，也越來越複雜。網絡是一個由許多運行着多種協議的結點組成的分佈式系統，這些結點需要相互通信和交換信息，網絡的狀態也總是不斷變化着。爲了上面提到的網絡管理目標，必須依靠網絡自身來對網絡實現智能的高效管理，因此網絡管理業成爲網絡技術必不可少的一個分支，也是網絡領域中最熱門的話題之一。
6-34 解釋下列術語：網絡元素、被管對象、管理進程、代理進程和管理信息庫。
答：網絡元素是指網絡中的被管設備，有時簡稱網元，可以是主機、路由器、網橋、交換機/集線器、打印機、調制解調器等設備。每一個網絡設備可以有多個被管對象，可以是設備中的一個硬件部件（如一塊網卡），也可以是某些硬件或軟件（如路由選擇協議）的配置參數集合。管理信息庫是一個網絡中所有被管對象的集合的數據結構。
管理站是整個網絡管理系統的核心，管理站中的核心構件是管理程序，管理程序運行時會創建一個或若干個管理進程。在每一個被管設備中都要運行一個網絡管理的代理程序，運行時就成了代理進程。一個綜合網絡管理系統包含OSI 網絡管理模型的多個或全部功能域。目前有的綜合網絡管理系統（如CA公司的Unicenter、HP 的OpenView、IBM 的Tivoli）還涉及信息管理、存儲管理等各種資源管理。
6-35 SNMP使用UDP傳送報文。爲什麼不使用TCP？
答：因爲SNMP協議採用客戶/服務器工作方式，客戶與服務器使用request和response報文建立了一種可靠的請求/響應關係，因此不必再耗時建立TCP連接。而採用首部開銷比TCP小的UDP報文形式。
6-36 爲什麼SNMP的管理進程使用探詢掌握全網狀態屬於正常情況，而代理進程用陷阱向管理進程報告屬於較少發生的異常情況？
答：探詢主要由管理站根據需要來向代理請求信息或要求代理執行某個動作，該方式開銷和時延都相對大一些，再正常情況下，這些都是可以接受的。儘管探詢方式也可以爲代理進程所用，但在嚴重異常情況下，需要及時地向管理進程報告。因此採用了陷阱方式。
6-37 SNMP使用哪幾種操作？SNMP在Get報文中設置了請求標識符字段，爲什麼？
答：SNMP 有兩種操作：（1） “讀”操作，用get 報文來檢測各被管對象的狀況。（2） “寫”
操作，用set 報文來改變各被管對象的狀況。因爲SNMP 在get 報文中設置請求標識符字段，可以允許管理進程同時向許多代理髮送請求，代理響應回答的get-response 報文中也包含相應的請求標識符，以區分不同的代理髮回的響應報文。
6-38 什麼是管理信息庫MIB？爲什麼要使用MIB？
答:管理信息庫MIB是一個網絡中所有可能的被管對象集合的數據結構。
只有在MIB中的對象纔是SNMP能夠管理的。MIB的定義與具體的網絡管理協議無關，這對於廠商和用戶都有利，廠商可以在產品中包含SNMP代理軟件，並保證在定義新的MIB項目後該軟件仍能夠遵守標準。用戶可以使用同一網絡管理客戶軟件來管理具有不同版本的MIB的多個路由器。
6-39 什麼是管理信息結構SMI？它的作用是什麼？
答:管理信息結構SMI 是SNMP 的另一個重要組成部分。SMI 標準指明瞭所有的MIB 變量必須使用抽象語法記法1（ASN.1）來定義。
6-40 用ASN.1 基本編碼規則對以下4 個數組（SEQUENCE-OF）進行編碼。假定每一個數字佔用4 個字節。2345，1236，122，1236
答:整個的編碼爲：
30 18
02 04 00 00 09 29
02 04 00 00 04 D4
02 04 00 00 00 7A
02 04 00 00 04 D4
6-41 SNMP 要發送一個GetRequest 報文，以便向一個路由器獲取ICMP 的icmpInParmProbs的值。在icmp 中變量icmpInParmProbs 的標號是（5），它是一個計數器，用來統計收到的類型爲參數問題的ICMP 差錯報告報文的數目。試給出這個GetRequest 報文的編碼。
答:1.3.6.1.2.1.5.5.0
30 29
02 01 00
04 06 70 75 62 6C 69 63
A0 1C
02 04 00 01 06 14
02 01 00
02 01 00
30 0E
30 0C
06 08 2B 06 01 02 01 05 05 00
05 00
6-42 對tcp 的OBJECT IDENTIFIER 是什麼？
答: {1.3.6.1.2.1.6}
6-43 在ASN.1 中，IP 地址（IPAddress）的類別是應用類。若IPAddress=131.21.14.2，試求其ASN.1 編碼。
答: IPAddress的T字段爲40，IPAddress要用4字節編碼，上述IPAddress的16進製表示爲：83 15 0E 02，所以其ASN.1 編碼爲40 04 83 15 0E 02
6-44 什麼是應用編程接口API？它是應用程序和誰的接口？
答: 當某個應用進程啓動系統調用時，控制權就從應用進程傳遞給了系統調用接口。此接口
再將控制權傳遞給計算機的操作系統，操作系統將此調用給某個內部過程，並執行所請求的
操作。內部過程一旦執行完畢，控制權就又通過系統調用接口返回給應用程序。只要應用進
程需要從操作系統獲得服務，就要將控制權傳遞給操作系統，操作系統在執行必要的操作後
將控制權返回給應用進程，這種系統調用接口又稱爲應用編程接口API。API 是應用程序和
操作系統之間的接口。
6-45 試舉出常用的幾種系統調用的名稱，說明它們的用途。
答: 如圖6.1所示。系統的調用包括多種，例如bind、accept、listen等。
當套接字被創建後，它的端口號和ip地址都是空的，因此應用進程要調用bind（綁定）來指明套接字的本地端口號和本地ip地址。在服務器端調用bind是就是把熟知端口號和本地ip地址填寫到已創建的套接字中，這就叫做把本地地址綁定到套接字。在客戶端也可以不調用bind，這時由操作系統內核自動分配一個動態端口號，通信結束後由系統收回。
服務器在調用bind後，還必須調用listen（收聽）把套接字設置爲被動方式，以便隨時接受客戶的服務請求，UDP服務器由於只提供無連接服務，不使用listen系統調用。
服務器緊接着就調用accept（接受），以便把遠地客戶進程發來的連接請求提取出來，系統調用accept的一個變量就是要指明從哪一個套接字發起的連接。
6-46 圖6.2表示了各應用協議在層次中的位置。
（1）簡單討論一下爲什麼有的應用層協議要使用TCP 而有的卻要使用UDP？
（2）爲什麼MIME 畫在SMTP 之上？
（3）爲什麼路由選擇協議RIP 放在應用層？
答: （1）應用層協議根據各自功能的需求，有的需要使用面向連接的TCP 服務，提供可靠的數據傳輸服務，如FTP，HTTP 等；而有的協議使用無連接的UDP 服務，提供比較靈活的服務，如DHCP，SNMP 等。
（2）MIME 協議是擴展了的SMTP 協議，是基於SMIP 的，所以要放在SMTP 上畫。
（3）由於RIP 協議是基於UDP 協議而創建的。所以RIP 協議應該放在UDP 協議的上一層，即應用層協議。