ctcp习题

计网

第一章

1. 请就计算机网络基本定义中提到的资源共享与信息交换，根据每一种情况分别再举至少2个例子。

资源共享:在互联网的边缘部分多台主机共享一台服务器，打印店里多台电脑连接一台打印机使用
信息交换:使用微信聊天，使用qq邮箱进行通信

2. 为什么电路交换的模式不合适计算机网络的通信？

因为计算机数据的出现具有突发性，因此使得在占用线路的绝大多数时间是空闲的，使得传输效率很低

3. 试分析分组交换技术的优缺点。

分组交换的特点是将单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，再转发到下一个结点。因此它具有高效、灵活、迅速和可靠的优点；缺点是存储转发需要排队，会产生时延，同时无法确定端到端的带宽。需要添加首部，影响信道实际传输效率。

4. 计算机网络就覆盖范围来说，分为哪些类型？ 请上网为每一种类型查找一种具体的例子

WAN（帧中继、ATM）；MAN（802.17弹性分组环）；LAN（以太网、802.11无线局域网）；PAN（蓝牙）

5. 请说明发送时延与传播时延的区别，同时解释在什么情况下，哪些时延占主体。

发送时延指的是发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间；而传播时延指的是电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
通常在距离不大的情况下，发送时延占主体；但在长距离通信情况下，比如卫星通信，传播时延会成为主要部分。

6. 请从下至上写出OSI参考模型和TCP/IP的体系结构中各层的名称。

OSI模型：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层
TCP/IP模型：网络接口层、网际层、运输层、应用层

7. 100字节的应用层数据，进入运输层加20字节首部，进入网络层加20字节首部，进入数据链路层，在使用以太网时，加上18字节首部。求信道中实际数据的传输效率。如果应用层数据是1字节呢？如果是1460字节呢？由此你得到什么样的启发？

100/(100+58)=63.3%
1/(1+58)=1.7%
1460/(1460+58)=96.2%
当应用层数据长度变长时，信道利用率会增加。所以在可能的情况下，尽量一次多发次数据，即保持分组一个较长的长度。 但也不能太度，因为分组太长，交换结点处的排队时延会增加，链路的占用时间也会增加；此外，发生错误时，重传的代价也会增加。

第二章

1.物理层的主要任务是什么?

描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性，包括：
•机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
•电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
•功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
•规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2. 通信信道，从交互方式来看，可以分为几种？请各举一些例子。

单向通信：广播、电视；
双向交替通信：对讲机；
双向同时通信：固定电话

3. 假设某信道的传输带宽为10kHz，请用Nyquist定理计算它产生的码元速率的极限。如果每个码元能取16种离散值，请问它的最大数据传输速率是多少 ？

10kHz*2*log2(16)=80Kbps

4. 普通电话信道的带宽为3.1KHz，最大信息传输速率为35Kbps，那么要想使最大速率增加60%,信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增加到10倍，问最大信息速率能否再增加20%?

利用香农公式计算，结果为：应增大到约100倍； 在此基础上将S/N再增大10倍，速率增加18.5%左右。

5. 双绞线中的直连线与交叉线有什么区别？各自用在什么场合，请写出相应标准的线序。

直连线 568B-568B 异种设备之间（交换机、集线器为一类；主机、路由器为一类）
交叉线 568B-568A 同种设备之间
568B标准：
1-8针线序：橙/白 橙 绿/白 蓝 蓝/白 绿 棕/白 棕
568A标准：
1-8针线序：绿/白 绿 橙/白 蓝 蓝/白 橙 棕/白 棕

6. 光在光纤中的传播速率为20万公里每秒，请计算波长在1.2um与1.4um之间的波的频带宽度.

20万公里每秒/1.2um-20万公里每秒/1.4um=23.8THz

7.常用的信道复用技术有哪些?

频分复用；时分复用（同步和异步）；光的波分复用（实属频分复用）；码分复用

8. 如何理解码分复用？ 请问自己的话写出你的理解.

9. 有4个站进行CDMA通信。四个站的码片序列为：A： -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 B： -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1C： -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 D： -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1现在收到的序列为： +1 -1 +3 -1 +1 +3 -1 -1。请问哪个站发送了数据，发送数据是0还是1？

将各站的码片序列与接收序列进行内积操作，结果为0则无发送，为1则发送1，为-1则发送0。最后结果是：A 、D发送0， B发送1， C没有发送
A站码元序列做乘积: -1+1-3-1+1-3-1-1＝-8，所以A发了消息，数据是0
B站码元序列做乘积: -1+1+3+1+1+3-1+1＝8，所以B站发了消息，数据是1
C站码元序列做乘积: -1-1-3-1+1+3+1+1＝0，所以C站没有发消息。
D站码元序列做乘积: -1-1-3+1-1-3-1+1＝-8，所以D站发了消息，数据是0

第三章

1.集线器、交换机、路由器、网卡分别工作在哪一层？

物理层、数据链路层、网络层、数据链路层（+物理层）

2.数据链路层解决的三个基本问题是什么？ 如何解决的？

封装成帧：通过帧的起始、结束定界符来实现；
透明传输：通过字符填充或比特填充来实现；
差错检测：通过添加校验码来实现，方法包括CRC。

3. 要发送的数据为1101011011，采用CRC方法，G（x）=X4+X+1，求发送码字。如果传输过程中数据位最后一位变成0，接收端能否发现？ 采用CRC校验后，数据链路层是否就变成了可靠传输？

发送码字：1101011011 1110
可以发现，因为新计算的校验码不是1110
没有变成可靠传输，可靠传输要解决乱序、丢包、包重复等问题，CRC校验仅仅保证无差错接收

4.假设数据串是 010111111010， 通过0比特填充， 再加上首尾定界符，最后的串是什么样子的？

01111110 0101111101010 01111110

5.传统以太网的码元速率是多少码元/秒？ 100BASE-TX中每部分的含义是什么？

20Mbaud, 100表示100M带宽；BASE表示基带传输；TX表示双绞线

4.假设1km长的CSMA/CD网络的速率为1Gbps，信号速率为20万公里/s，求使用此协议的最短帧长度。

1km*2/(20万公里/s)*1Gbps=10000 bit

4.作为网络设计师，你愿意使用交换机还是集线器组网？为什么？

交换机
交换机是二层设备，通过自学习，能对帧进行转发和过滤，它能分割碰撞域。集线器是一层设备，只能无条件转发，不能分割碰撞域。交换机支持全双工，采用硬件芯片，交换速度也相当快。

4.VLAN是什么意思？为什么要这样做？

虚拟局域网
交换机虽然可以分割碰撞域，但它不能分割广播域，所以交换机组的网络是一个大的广播域。而广播消息太多的时候，会影响全网性能。通过划分VLAN，让每个VLAN成一个广播域，控制了广播域的范围。同时VLAN可以将不同位置的主机组成逻辑上的新组，方便管理，也增强了网络安全性。

9.假定站点A和B在同一个10Mbps网段上，两者间的传播时延为225比特时间。现假定A发送一帧，且在A发送结束前，B也发送一帧。如果A发送的是以太网的最短帧，A在检测到和B发生碰撞之前，能否把自己的数据发送完毕？ 换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？（提示：每个以太帧在发送到物理信道时，还要考虑8字节的前导码和定界符）

设t=0时A发送帧，经过(8+64)*8=576比特时间，A发送完毕；
t=225比特时间，B就能检测到A的信号。所以，只要B在224比特时间之前发送数据，A在发送完毕前，就一定能检测到碰撞。
如果A在发送完毕之前没有检测到碰撞，则A发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞。

10.在上题中，A和B同时在t=0发送帧，当t=225比特时间，A和B同时检测到碰撞，并且在t=225+48=273比特完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B分别选择了0和1。试问A和B各在什么时间开始重传帧？A重传的帧在什么时间到达B？A重传的帧会不会和B重传的帧再次碰撞？B会不会在预定的重传时间推后发送数据？

t=0时，A和B发送帧；
t=225比特时间，A和B检测到碰撞；
t=273比特时间，A和B完成干扰信号的发送；
t=273+96+225=594比特时间，A开始重发；
t=273+512=785比特时间，B再次检测信道；如果空闲，B将在785+96=881比特时间重传。
根据上面的时间点，A重传的数据在819比特时间到达B，B检测到信道忙，因此不会在881比特时间发送数据，会推迟发送。

第四章

1.IP地址分为哪几类？ 每一类的特点是什么？ 各自的范围是什么？

A： 0开始 网络位1字节，主机位3字节，范围 1-126
B： 10开始 网络位2字节，主机位2字节，范围 128-191
C: 110开始 网络位3字节，主机位1字节，范围 192-223
D： 1110开始 224-239
E： 1111开始 240-255

2.请写出C类地址进行子网划分时，可能的子网掩码情况，并计算每种划分过程中的子网数，和每个子网中的主机数

3.请写出 141.14.74.24 在掩码 255.255.192.0下对应的广义网络地址，以及该网络地址对应的广播地址。

141.14.64.0, 141.14.127.255

4.已知华师有16个C类地址：202.116.32.0-202.116.47.0，如果进行地址聚合，请写出最大可能的聚合。

202.116.32.0/20

5.给定202.116.46.0/24，请进行子网划分，满足以下3组用户对IP地址数量的要求：A组有100台主机，B组有50台主机，C组有25台主机。

A： 202.116.46.0/25,可用IP数为126
B： 202.116.46.128/26,可用IP数为62
C: 202.116.46.192/26，可用IP数为62；（或者202.116.46.192/27,可用IP数为30. 没分完的202.116.46.224/27供以后使用）。

6. A与B可以正常通信，现在C想从中搞破坏，进行ARP欺骗，使A、B无法通信。请写出至少一种方案。

C发送ARP请求，目的方IP为A，目的方MAC不填；发送方IP为B，发送方MAC乱写成MAC_X。 这样A的ARP缓存就会记录B MAC_X， 从而报文无法到达B。

7. 请写出windows系统中tracert命令的作用，以及工作原理。

作用：找出从当前主机到目的主机所经过的通路上的路由器的IP地址；
原理：利用ICMP的TTL超时差错报告报文来实现。最后到达主机时，利用ICMP的ECHO Request问询报文来实现。具体过程是：（略）

8. 请例举常用的ICMP差错报告报文的种类，并简单解释

路由重定向：路由器向主机发送更改路由的报告，让主机将报文发到路径上最优的路由器。
源端抑制：路由器来不及处理源端的大量报文时，会丢弃报文，同时向源端报告。
参数错误：报文头中的字段值不正常时，向源端发送该报文
目的地不可达：细分为主机不可达、网络不可达、协议不可达、端口不可达等
超时：分为TTL超时，IP报文分片后的重组超时

9.以太网环境中，IP多播地址如何变成MAC多播地址。这种方式存在什么问题？

:取IP多播地址的低23位，前面拼接固定的25比特：01：00：5E：0。 由于IP多播实际上有28比特可以变换，这种映射方式忽略了其中的5位，会导致32个IP地址对应同一个MAC多播的问题。

10.IGMP报文有几种主要类型，在发送组成员关系查询报文时IGMP报文中的组地址、IP报文中的目的地址各是什么？

:IGMP类型：一般成员关系查询、成员加入组报告、成员离开组报告；
在发送组成员关系查询报文时IGMP报文中的组地址是0，IP报文中的目的地址是224.0.0.1。

第五章

1.运输层协议有哪些，请至少举出三种？

TCP、UDP、SCTP、MPTCP

2.运输层的端口号有多少比特位？分为哪三类？请写出几个常用的端口号对应的应用层协议。

16比特；
分为三类：熟知端口，0~1023； 登记端口号，1024~49151； 客户端口号， 49152~65535
常用端口号： 21 FTP 23TELNET 25 SMTP 80 HTTP 110 POP3

3.在自动重传请求ARQ协议中，哪些情况会导致报文的超时重传？ARQ协议的效率很低，请通过计算信道利用率来说明这一事实。

http://ctcp.scnu.edu.cn/images/scnu/7eff89c5-6fc4-41af-bc2f-4e6a6be7a34b.jpg

4.TCP协议中的超时重传计时器RTO是如何计算得到的，请写出对应的计算公式。

http://ctcp.scnu.edu.cn/images/scnu/e5eb6f5b-5a91-437c-8100-602e76a8aa4c.jpg

5.请画出TCP建立连接和释放连接的流程图。

请参见课本或PPT

6.请对TCP协议中的慢开始算法、拥塞避免算法、快重传算法和快恢复算法进行说明。

慢开始算法：在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口 cwnd 设置为一个最大报文段 MSS 的数值。在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个 MSS 的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口 cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。实际上拥塞窗口的值一直呈2倍方式递增。

拥塞避免算法：当拥塞窗口 cwnd 增长到慢开始门限值 ssthresh 时，就改为执行拥塞避免算法，拥塞窗口按线性规律增长。即，在收到对所有报文段的确认后，就把拥塞窗口 cwnd增加一个 MSS 大小，使拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞。
快重传算法：首先要求接收方每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认。这样做可以让发送方及早知道有报文段没有到达接收方。发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段。
快恢复算法：当发送端收到连续三个重复的确认时，把慢开始门限 ssthresh 减半。但接下去不执行慢开始算法，而是设置为慢开始门限 ssthresh 减半后的数值，然后开始执行拥塞避免算法，使拥塞窗口缓慢地线性增大。

7.主机A向主机B连接发送两个TCP报文段，其序号分别是70和100。问：

（1）第一个报文段携带了多少字节的数据？
（2）主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应该是多少？
（3）如果B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180，试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节？
（4）如果A发送的第一个报文段丢失了，但第二个报文段到达了B。B在第二个报文段到达后向A发送确认。试问这个确认号应该是多少
ans：
（1）30
（2）100
（3）80
（4）70

8.信道带宽为1Gbps，端到端的时延为10ms，TCP的发送窗口为65535B。问：可能达到的最大吞吐量是多少？信道利用率是多少？

L=65536×8+40×8=524600
C=109b/s
L/C=0.0005246s
Td=10×10-3s
Throughput=L/(L/C+2×Td)=524600/0.0205246=25.5Mb/s
Efficiency=(L/C)/(L/C+2×Td)=0.0255 或 = Throughput/Bandwidth=0.0255
最大吞吐量为25.5Mb/s
信道利用率为25.5/1000=2.55%

9.设TCP的ssthresh的初始值为8（报文段）。当拥塞窗口上升到12时，网络发生超时，TCP使用慢开始和拥塞避免。试分别求出第1轮到第15轮次传输的各拥塞窗口大小。你能说明拥塞窗口每一次变化的原因吗？

拥塞窗口的大小为：1，2，4，8，9，10，11，12，1，2，4，6，7，8，9。
1，2，4，8是慢开始阶段；9，10，11，12是加法增大，拥塞避免阶段；1，2，4，6重新进入慢开始阶段；7，8，9是加法增大阶段。当拥塞窗口 cwnd 增长到慢开始门限值 ssthresh 时，就改为执行拥塞避免算法，拥塞窗口按线性规律增长。网络发生超后，重新进入慢开始阶段。

10. 一UDP报文的首部的值是：06 32 00 45 00 1C E2 17。试求源端口、目的端口、总长度、数据部分长度。它是从客户端还是从服务器端发出的？使用UDP的这个服务器程序是什么？

源端口1586，目的端口69，总长度28B，数据长度20B，从客户端发出的，对应程序是TFTP。