计算机网络习题部分解答

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习题部分解答

第一章

复习题

R1

没有区别，都是端系统。

R9

调制解调器30-50kbps，HFC30M下行、2M上行，DSL24M下行、2.5M上行，FTTH20M

R11

#### R12

电路交换优点：为端到端预留资源保持带宽。FDM需要设备进行载波生成、频率搬移，更复杂去。

R13

  2. 三个以上超过负载，就会等待。

  4. #### R18

传播速率和传输速率的区别。

R19

  1. 最小值500k

  2. 4M/500k=64s 注意：k=1000，K=1024，1B=8b

  3. 100k，4M/100k=320s

R23

应用层：实现应用

传输层：多路复用可靠性、拥塞控制

网络层：端到端通信、路由转发

数据链路层：相邻两点传输

物理层：物理介质上传输加载还原数字信号。

R25

路由器：网络层、链路层、物理层；链路层交换机：链路+物理；主机：所有五个层次。

习题

P2

#### P3

  1. 线路交换更合适，因为产生传输比较稳定，用线路交换可以有性能保证。

  2. 不用，直接就可以实现传输。

P6

  4. 刚刚离开发送方

  5. 在路上

  6. 已经到接收方了

  7. #### P14

  1. 传输排队
  2. 转换一下，令L/R=x x越接近1，t越接近无穷大

P22

丢包概率p，不丢概率1-p，n跳不丢概率： 一次成功概率，两次，n次，算加权平均求极限。 最终算得 #### P25

  2. 最大值就是上面的这个值。

  3. 在链路上的单向传输数据量（链路容量是它的两倍）

  5. #### P27

  2. 只占1%

P31

分组交换比报文交换效率要高。

b.c.d. 15ms第一个分组到达

更大限度利用传输资源。

第二章

复习题

P1

    1. 错，四个请求
    1. 对，同一个服务器下
    1. 错，非持续TCP连接只能传输一个请求和一个响应报文
    1. 错，服务器产生并发送该响应报文的日期和时间
    1. 错，有可能有空的——条件式请求，对象在服务器端未改变，头部代码304，此时报文体是空的

R6

常见难题

P10

每次连接先3次握手各自200bit，最后传输内容100kbit，都占用1/10带宽

R=150bps L=100kbit L'=200bit

  1. 非持久、并行10个

t1=200/150 t2=100k/150

ti=3*t1+t2=3*200/150+100k/150

tii = 3*t1'+t2'=3*200/150/10+100k/150/10

t=ti+tii=7377s 最终T=t+8tp（传播延迟忽略）

  1. 持久

t1=200/150 t2=100k/150

t = 2t1+t1+t2+10(t1+t2)+24tp=7351+24tp

没有太大差别，因为资源太少了。

P22

F=15Gb 服务器上载Us=30Mbps 客户端下载di=2Mbps，N=10、100、1000下客户端上载300k、700k、2Mbps

  • C/S模式

带入不同的N，N小的时候，瓶颈在客户端，N很大的情况下非常慢，瓶颈在服务器，NF/us很大，等待时间线性增加。

N 10 100 1000
300k 7680 51200 512000
700k 7680 51200 512000
2M 7680 51200 512000
  • P2P模式

N 10 100 1000
300k 7680 25600 46454
700k 7680 15300 21041.4
2M 7680 7680 7680

N小的时候，受限于客户端，所以仍然是7680。P在起作用，随着各个peer节点上载能力的增加，下载时间减少很明显，在2M时增加N时间也不会变。

习题

P9

L=850kbit R=15Mbps 16个/秒 响应平均时间3秒，hit=0.4，内网平均传播延迟t'=10ms

  • 没有缓存

流量强度

  • 有缓存

流量强度

平均速度更快、远程服务器压力更小

P23

Us dn N F dmin=min{di}

    1. Us/N≤dmin 服务器是瓶颈——下载时间NF/Us

    服务器向每个客户端提供的带宽都是Us/N即可满足

    1. Us/N≥dmin 客户端是瓶颈——下载时间F/dmin

    服务器向每个客户端分配的带宽都是dmin，总共Ndmin（服务器没有全部出力）

    1. 两种情况都有，去最大值——最差的情况，即为最小分发时间

P24

忽略F/dmin

    1. Us ≤ (us+u1+...+uN)/N 服务器是瓶颈——下载时间F/Us

    按比例把Us、F按照上载能力u1，u2……非等间隔进行划分，节点把自己收到的数据均分到所有其他节点，带宽和服务器提供给它的相同即可满足——可以推出每个节点上载能力完全可以满足

    1. Us ≥ (us+u1+...+uN)/N 客户端是瓶颈——下载时间NF/ (us+u1+...+uN)

    服务器把文件非等间隔分成N+1份，向客户端提供的服务带宽为ui/N-1，发送对应的第i块和N+1块 Ri=ui/N-1，RN+1=(Us-U/N-1)/N——刚好服务器带宽占满了Us。每个客户端以ui/N-1向其他节点发送第i块。

    1. 两种情况都有，取最大值——最差的情况，即为最小分发时间

第三章

复习题

R3

源端口y，目的端口x

R7

会被描述成相同的套接字，UDP socket只绑定自己的端口+IP。socket API里面有receive from字段可以判断不同的源IP、源端口。

R9

区分新旧、在接收方进行排序

R10

PDU发送过程中可能丢掉，启动超时重发进程

R14

    1. 没有数据捎带也要发送确认，错
    1. 会变化，根据上层应用层是否取完而变化，错
    1. 不会超过空闲buffer，更不会超过整个buffer，对
    1. 序号为m+TCP报文中字节数，确认是以字节为单位的，错
    1. TCP段头有一个receive window，对
    1. 指数移动加权平均，以前的值可能小于1秒，不一定大于等于，也可能小于1秒，错
    1. 不一定能收到，可能是ACK 38，错

R15

    1. 110-90=20
    1. ACK 90 TCP累计确认

R17

TCP公平性，每一个R/2.大致的公平性，往返延迟少，抢到的带宽多，和UDP没有可比性。

R18

当前拥塞窗口的一半ssth=cwnd/2 cwnd=ssth+3（三个冗余ACK）ssth=cwnd/2 cwnd=1（超时）

习题

P1

Telnet服务器使用的端口是23

    1. 源x，目的23
    1. 源y，目的23
    1. 源23，目的x
    1. 源23，目的y
    1. 可以，用不同IP区分即可
    1. 不可以，IP相同时必须用端口号区分

P3

简版checksum计算

求和、进位回滚，再取反码。

接收方加和与校验位相加直接判断是否全1——更快更方便

1bit可以，2bit不行

P8

——状态机，多了超时重传机制

超时所带来的重复问题已经被2.2序号机制搞定，参照2.2即可

P15

传播延迟15ms

Ttrans=L/R=1500*8/10^9=12us

假设处理时间为0

效率=nTtrans/(Ttrans+30ms)>0.9 ——n=2251

P23

GBN n ——2^n - 1

SR n —— 2^(n-1)

使用反证法证明

P24

    1. 对，接收方ACK滞留了，超时重发，确认到达之后发送窗口前移，又收到旧的ACK
    1. 对，接收方ACK滞留了，超时重发，确认到达之后发送窗口前移，又收到旧的ACK
    1. 对，退化成了停止等待协议（比特交替协议）
    1. 对，退化成了停止等待协议（比特交替协议）

P27

    1. 序列号207，源端口302，目的端口80
    1. 确认号207，源端口80，目的端口302
    1. 确认号127，在请求127及以后的报文
    1. 画图即可

P32

EstimatedRTT=(1-α)·EstimatedRTT+α·SampleRTT

DEV=β|SRTT-ERTT|+(1-β)DEV

RTO=ERTT+4DEV

    1. 迭代计算即可
    1. 算出迭代公式ERTT=x(1-x)^0SRTT1+x(1-x)^1SRTT2+x(1-x)^2SRTT3+...+(1-x)^(n-1)SRTTn
    1. 最后一项忽略，求极限

P40

    1. 慢启动：1-6，23-26
    1. 拥塞避免：6-15，16-22
    1. 3个冗余ACK，cwnd降到一半+3
    1. 超时，cwnd降为1
    1. 32MSS
    1. 42的一半，21MSS
    1. 29的一半，14MSS（下取整）
    1. 累加算一下，什么时候把70号放进去——第七轮
    1. 窗口本来为8，ssthreh=4，cwnd=4+3=7
    1. 窗口本来是42，ssthreh=21，cwnd=1（Tahoe3个冗余ACK以后也慢启动），19-16=3：1、2、4——cwnd=4
    1. 17：1；18：2；19：4；20：8；21：16；22：21（不能大于21）——再线性增加，加起来发送了52个分组

P45

    1. 窗口按照锯齿形增长，吞吐量=3/4 * W/RTT

    按照每次+1线性增加计算，得到总共预计发送的分组数N为分母，丢失率用1除以它

    1. 用丢失率算窗口，忽略窗口的一次项，反推出窗口

代入吞吐量公式，得到速率公式

P53

根据上一题得到的吞吐量和丢失率对应公式

L=2.14×10^-12——此时丢失极大可能是出错造成的，丢失是由拥塞造成的假设不成立了：不使用与高吞吐的情况、也不适合于无线通信的场景。我们的拥塞控制机制需要相应地改变。

第四章

复习题

R2

R3

R10

  1. 内存
  2. 总线
  3. 互联网络 fabric——并行转发

R11

  • 输入：进入很快交换结构交换慢，队列满了就会丢失。（头端阻塞）
  • 输出：交换机构的到达速度比传输速率快，队列满了也会丢失。

——交换速度n倍于输入限速消除分组消失。

R17

IP数据报内有个字段upper layer，决定了交给上层的协议实体类型。

R30

  • 版本号-版本号
  • 服务类型-流量类型
  • 数据报长度-载荷长度
  • 协议-下一个首部（next head）
  • TTL-跳限制（hop limmit）

R33

传统方式只匹配目的IP，最长字段匹配，动作只有转发。

SDN方式匹配字段很多，动作也很多：组播、单播、泛洪、block、修改……

习题

P5

    • 11100000 00 —— 0
    • 11100000 01000000 —— 1
    • 11100000 —— 2
    • 11100001 0 —— 2
    • 其他 —— 3
    1. 3、2、3

P6

00000000-00111111 —— 0——64

01000000-01011111 —— 1——32

01100000-01111111 —— 2——32

10000000-10111111 —— 2——64

11000000-11111111 —— 3——64

0：64；1：32；2：64+32=96；3：64

P10

  • 11100000 00 (224.0/10)—— 0
  • 11100000 01000000 (224.64/16)—— 1
  • 11100000 (224/8)—— 2
  • 11100001 0 (225.0/9)—— 2
  • 其他 —— 3

P14

MTU=700B：最大传输单元；分组大小=2400B

头部20字节：分成20和2380；

每次传输20+680，20+680……

2380/680=4

标识号422，偏移分别为0、85、170、255（8字节-64bit为单位），标志分别为1、1、1、0

P15

MTU=1500B，总大小5MB=5×10^6B

IP头部20B、TCP头部20B，后面1460B

N=5×10^6B/1460向上取整3425

若MB按2^20算，3592

P16

    1. 192.168.1.1、192.168.1.2、192.168.1.3，路由器192.168.1.4

  • NAT转换表为

第五章

复习题

R1

路由算法在每个路由器中运行，受限于每个路由器的资源和能力。

每个路由器都作为一个整体独立地工作，既有数据平面也有控制平面。——垂直集成

R4

LS：全局、集中式、一次性计算

DV：局部、分布式、迭代收敛

R7

  • AS内不关心策略只关心性能，自治区之间要进行控制（政策性、经济型）

  • AS内不用考虑规模，AS间要考虑

  • AS内要考虑性能，AS间不考虑

R8

错误，在自治区内进行泛洪——LS算法，所有节点都要获得链路状态信息

习题

P3

搞清楚源节点是什么（x），给出源节点到所有节点的最短路径，生成最小生成树。

P5

给定z节点判断其距离矢量的变化

P7

    1. Dx(w)=2，Dx(y)=5，Dx(u)=7
    1. c(x,w)增到6以上，c(x,y)减到1以下
    1. c(x,w)增到6及以下，c(x,y)减到1及以上

P14

    1. eBGP
    1. iBGP
    1. eBGP
    1. iBGP

P15

    1. I1，因为I1距离1c更近
    1. I2，都需要两大跳（AS-PATH相同），而距离最近的网关1b（NEXT-HOP），I2更近
    1. I1，经过1c需要两大跳而1b需要三大跳

第六章

复习题

R2

不是多余的，IP协议不是可靠的。逐跳可靠不等于整个链路可靠，IP数据报可能会被丢弃。同时不同的IP数据报经过不同的路径，其延迟可能不同，到达接收方可能会乱序。

R6

i=5，窗口=2^5=32——概率1/32

t=K*512位时 R=10Mbps，位时=1/R，代入求得延时=204.8us

R11

查询时事先不知道IP和mac的对应关系，应答以后就知道了源mac和源IP。——注意仅涉及同一子网。

R12

不可以：全球任何一个网卡有唯一一个mac地址

映射表定期保存、删除

习题

补充

P2

行列综合即可判断哪一位出错

同一行两列出错，可以判断两列有错，但无法定位

对偶出错，无法检测、无法定位

P8

代入

代入

P15

    1. 不用经过路由器，在一个子网内部，源：E IP 端口；目的：F IP 端口。
    1. 不会，因为不在一个子网，查询连接路由器R1的mac地址。源：E IP 端口；目的：B IP R1端口.
    1. S1收到会向所有其他端口转发广播，R1不会转发——ARP广播不跨子网

    响应时向A发送单播即可，因为请求里面携带了A的mac地址。

    S1会进行全端口转发——它的作用就是全端口转发，在一个碰撞域内

P17

P21

IP始终是源：A；目标：F

mac地址：

    1. 源：A；目标：R2
    1. 源：R2；目标：R1
    1. 源：R1；目标：F

P26

核心思想：交换表自学习不断累积——软状态关系，可以定期删除增加

R16

两两相连，各自出一个端口，连完以后就都在一块了，总共（N-1）*2

P31

路由器的MAC帧，根据路由选择协议对其中的IP数据报进行转发……

P28

物理上一个、逻辑上两个：一个mac两个IP

每次发IP数据报都要封装为以太网帧，发送到上层路由器解封装后查路由表，再封装成以太网帧下发到对应VLAN

——VLAN把同一交换机的不同端口捆绑为不同的虚拟局域网。

第八章

复习题

R1

可能，密文取一块就是机密但不完整，未加密的完整报文就是完整而不机密。通常公开密钥下完整性和源端可认证性捆绑。

R3

R13

计算更快、保证反向计算困难

R14

CA私钥对证书散列（报文摘要）进行加密

R16

防止重放攻击

习题

P8

    1. n=5*11=55 z=4*10=40
    1. e=3，e<n，且与z没有公因数
    1. d=27
    1. m=8，m^e=512，密文c=m^e mod n = 17

P17

先用自己的私钥解出对称式密钥Ks，解出明文m和数字签名，明文m算报文摘要，通过发送方公钥解报文摘要，一样的话就说明通过了机密性校验、完整性校验和身份校验。

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