计算机网络计算题答案(谢希仁)

第一章 概述

习题1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x(bit)。从源站到目的站共经过k 段链路，每段链路的传播时延为d(s)，数据率为b (b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s (s)。在分组交换时分组长度为p (bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？ 解：采用电路交换：端到端时延：kd b

x s t c ++= 采用分组交换：端到端时延：kd b

x b p k t p ++-=)1(， 这里假定p x >>，即不考虑报文分割成分组后的零头。

欲使c p t t <，必须满足s b

p k <-)1( 习题1-11在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x 和（p+h ）（bit ），其中p 为分组的数据部分的长度，而h 为每个分组所带的控制信息固定长度，与p 的大小无关。通信的两端共经过k 段链路。链路的数据率为b （bit/s ），但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延为最小，问分组的数据部分长度p 应取为多大？

答：分组个数x/p ，

传输的总比特数：(p+h)x/p

源发送时延：(p+h)x/pb

最后一个分组经过k-1个分组交换机的转发，中间发送时延：(k-1)(p+h)/b

总发送时延D=源发送时延+中间发送时延

D=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b

令其对p 的导数等于0，求极值

p=√hx/(k-1)

习题1-20 收发两端之间的传输距离为1000km ，信号在媒体上的传播速率为s m /1028

?。试计算以下两种情况的发送时延的传播时延：

（1） 数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s 。

（2） 数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s 。 解：（1）发送时延：s t s 10010105

7

== 传播时延：s t p 005.010

21086

=?= （2）发送时延：s t s μ110109

3

== 传播时延：s t p 005.010

21086

=?= 习题1-21 假设信号在媒体上的传播速度为2×108m/s.媒体长度L 分别为：

（1）10cm （网络接口卡） （2）100m （局域网）

（3）100km （城域网） （4）5000km （广域网）

试计算出当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。

解：（1）1Mb/s:传播时延=0.1/(2×108)=5×10-10比特数=5×10-10×1×106=5×10-4 1Gb/s: 比特数=5×10-10×1×109=5×10-1

（2）1Mb/s: 传播时延=100/(2×108)=5×10-7比特数=5×10-7×1×106=5×10-1 1Gb/s:比特数=5×10-7×1×109=5×102

（3）1Mb/s: 传播时延=100000/(2×108)=5×10-4比特数=5×10-4×1×106=5×102 1Gb/s:比特数=5×10-4×1×109=5×105

（4）1Mb/s: 传播时延=5000000/(2×108)=2.5×10-2比特数=2.5×10-2×1×106=5×104 1Gb/s:比特数=2.5×10-2×1×109=5×107

习题1-22 长度为100字节的应用层数据交给传输层传送，需加上20字节的TCP首部

再交给网络层传送，需加上20字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送，加

首部和尾部工18字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除

所发送的总数据（即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销）。

若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？

解：（1）100/（100+20+20+18）=63.3%

（2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%

第二章物理层

习题2-06 用香农公式计算一下：假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%。问信噪比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再增大到10倍，问最大信息传输速率能否再增加20%？

答：C = W log2(1+S/N) b/s- SN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1

SN2=2*（C2/W）-1=2*（1.6*C1/w）-1=2*（1.6*35000/3100）-1

SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。

C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）C3/C2=18.5%

如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加18.5%左右习题2-04 有600MB（兆字节）的数据，需要从南京传送到北京。一种方法是将数据写到磁盘上，然后托人乘火车将这些磁盘捎去。另一种方法是用计算机通过长途电话线路（设信息传送的速率是 2.4Kb/s）传送此数据。试比较这两种方法的优劣。若信息传送速率为33.6Kb/s，其结果又如何？

答：假定连续传送且不出错。若用2.4Kb/s速率，传600MB（=600×1048576×8=5033164800 bit）需要24.3天。若用33.6Kb/s速率传送，则需时间1.73天。比托人乘火车捎去要慢，且更贵。

习题2-17 共有4个站进行码分多址CDMA通信。4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 -1）

C：（-1 +1 –1 +1 +1 +1 -1 -1）D：（-1 +1 –1 –1 -1 –1 +1 -1）

现收到这样的码片序列：（-1 +1 –3 +1 -1 –3 +1 +1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的1还是0？

答：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A发送1

S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B发送0

S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C无发送

S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D发送1

第三章数据链路层

习题3-17要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1 。试求应添加在数据后面的余数。

数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？

若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？

答：添加的检验序列为1110 （11010110110000除以10011）

数据在传输过程中最后一个1变成了0，11010110101110除以10011，余数为011，不为0，接收端可以发现差错。

数据在传输过程中最后两个1都变成了0，11010110001110除以10011，余数为101，不为0，接收端可以发现差错。

习题3-18 一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？

答：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E

7E FE 27 7D 7D 65 7D

习题3-19 PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？

答：011011111 11111 00

011011111011111000

0001110111110111110110

000111011111 11111 110

第四章局域网

4-03数据率为10Mbit/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少波特？

答：以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。标准以太网的数据速率是10Mb/s，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特。

4-05试说明10BASE5，10BASE2，10BASE-T，1BASE-5，10BROAD36和FOMAU所代表的意思。答：10BASE5，10BASE2，10BASE-T分别表示以太网的三种不同的物理层。10表示数据率是10Mb/s，BASE表示电缆上的信号是基带信号，采用曼彻斯特编码。5表示粗缆，每一段电缆的最大长度是500米。2代表细缆，每一段电缆的最大长度是185米。T表示双绞线。

10BROAD36：“10”表示数据率为10Mbit/s，“BROAD”表示电缆上的信号是宽带信号，“36”表示网络的最大跨度是3600m。

FOMAU : (Fiber Optic Medium Attachment Unit) 光纤媒介附属单元。

4-07有10个站连接在以太网上。试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。

（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器。

（2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器。

（3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。

答：（1）10个站共享10Mb/s。（2）10个站共享100Mb/s。（3）每个站独占10Mb/s。

4-19现有5个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。每一个网桥的两个端口号都标明在图上。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。试将有关数据填写在下表中

H

1

5-06一个分组交换网其内部采用虚电路服务，沿虚电路共有n个结点交换机，在交换机中每一个方向设有一个缓存，可存放一个分组。在交换机之间采用停止等待协议，并采用以下措施进行拥塞控制。结点交换机在收到分组后要发回确认，但条件是：①接收端已成功收到了该分组；②有空闲的缓存。设发送一个分组需T秒（数据或确认），传输的差错可忽略不计，主机和结点交换机之间的数据传输时延也可忽略不计。试问：交付给目的主机的速率最快为多少？

答：对时间以T秒为单位分槽。在时槽1，源结点交换机发送第1个分组。在时槽2的开始，第2个结点交换机收到了分组，但不能应答。在时槽3的开始，第3个结点交换机收到了分组，但也不能应答。这样，此后所有的路由器都不会应答。仅当目的主机从目的地结点交换机取得分组时，才会发送第1个应答。现在确认应答开始往回传播。在源结点交换机可以发送第2个分组之前，需两次穿行该子网，需要花费的时间等于2（n-1）T。所以，源结点交换机往目的主机投递分组的速度是每2（n-1）T秒1个分组。显然这种协议的效率是很低的。第六章网络互连

6-08（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？

（2）一网络的子网掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少台主机？

（3）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？

（4）一个A类地址的子网掩码为255.255.0.255。它是否为一个有效的子网掩码？

（5）某个IP地址的十六进制表示是C22F1481，试将其转换为点分十进制的形式.这个地址是哪一类IP地址?

（6）C类网络使用子网掩码有无实际意义?为什么?

（1）C类地址对应的子网掩码值。但也可以是A类或B类地址的掩码，即主机号由最后的8位决定。而路由器寻找网络由前24位决定。

（2）6个主机。

（3）子网掩码一样，但子网数目不同。

（4）最多可有4094个（不考虑全0和全1的主机号）。

（5）有效。但不推荐这样使用。

（6）192.47.20.129。C类。

（7）有。对于小网络这样做还可进一步简化路由表。

6-9 试辨认以下IP地址的网络类别。

(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：（1）B类。（2）A类。（3）B类。（4）C类。（5）A类。（6）C类。

6-15设某路由器建立了如下路由表（这三列分别是目的网络、子网掩码和下一跳路由器，若直接交付则最后一列表示应当从哪一个接口转发出去）：

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

*（默认）R4

现共收到5个分组，其目的站IP地址分别为：

（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

试分别计算其下一跳。

解：（1）分组的目的站IP地址为：128.96.39.10。先与子网掩码255.255.255.128相与，得128.96.39.0，可见该分组经接口0转发。

（2）分组的目的IP地址为：128.96.40.12。

①与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，不等于128.96.39.0。

②与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，经查路由表可知，该项分组经R2

转发。

（3）分组的目的IP地址为：128.96.40.151，与子网掩码255.255.255.128相与后得128.96.40.128，与子网掩码255.255.255.192相与后得128.96.40.128，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。

（4）分组的目的IP地址为：192.4.153.17。与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.0，经查路由表知，该分组经R3转发。

（5）分组的目的IP地址为：192.4.153.90，与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.64，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。

6-16某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0。该单位有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一地点分配一个子网号码，并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。

答：4000/16=250，平均每个地点250台机器。如选255.255.255.0为掩码，则每个网络所连主机数=28-2=254>250，共有子网数=28-2=254>16，能满足实际需求。

可给每个地点分配如下子网号码

地点：子网号（subnet-id）子网网络号主机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

…. ………. ………….. …………………………….

16：00010000 129.250.16.0 129.250.16.1---129.250.16.254

6-17一具数据报长度为4000字节（固定首部长度）。现在经过一个网络传送，但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。试问应当划分为几个短些的数据报片？各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值？

答：IP数据报固定首部长度为20字节

6-19试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码（采用连续掩码）

（1）2，（2）6，（3）20，（4）62，（5）122，（6）250

答：（3）20+2=22<25（加2即将不能作为子网号的全1和全0的两种，所以子网号占用5bit，所以网络号加子网号共13bit，子网掩码为前13个1后19个0，即255.248.0.0。依此方法：（1）255.192.0.0，（2）255.224.0.0，（4）255.252.0.0，（5）255.254.0.0，（6）255.255.0.0

6-20以下有4个子网掩码，哪些是不推荐使用的？

（1）176.0.0.0，（2）96.0.0.0，（3）127.192.0.0，（4）255.128.0.0

答：只有（4）是连续的1和连续的0的掩码，是推荐使用的。

6-21有两个CIDR地址块208.128/11和208.130.28/22。是否有哪一个地址块包含了另一地址块？如果有，请指出，并说明理由。

答：208.128/11的前缀为：11010000 100

208.130.28/22的前缀为：11010000 10000010 000101，它的前11位与208.128/11的前缀是一致的，所以208.128/11地址块包含了208.130.28/22这一地址块。

6-22一个自治系统有5个局域网，其连接图如图6-61所示。LAN2至LAN5上的主机数分别为：91，150，3和15。该项自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23。试给出每一个局域网的地址块（包括前缀）。

解:分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀。

地址块30.138.118/23可写成30.138.118.0/23

写成二进制表示：00011110 10001010 01110110 00000000

掩码11111111 11111111 11111110 00000000

LAN3有150个主机加一个路由器地址为151个地址。

地址块00011110 10001010 0111011* ********

分配地址块00011110 10001010 01110110 ********

即30.138.118.0/24

LAN2有91个主机加一个路由器地址为92个地址。

分配地址块00011110 10001010 01110111 0*******

即30.138.119.0/25

LAN5有15个主机加一个路由器地址为16个地址。需要/27地址块，可分配/26地址块。

分配地址块00011110 10001010 01110111 10******

即30.138.119.128/26

LAN4有3个主机加一个路由器地址为4个地址。至少需要/29地址块

分配地址块00011110 10001010 01110111 11000***

即30.138.119.192/29

LAN1至少有3个IP地址供路由器用。也分一个/29地址块

分配地址块00011110 10001010 01110111 11001***

即30.138.119.200/29

6-23以下地址中的哪一个和86.32/12匹配：请说明理由。

（1）86.33.224．123：（2）86.79.65.216；（3）86.58.119.74; (4)86.68.206.154。

86.32/12 →86.00100000 下划线上为12位前缀说明第二字节的前4位在前缀中。

给出的四个地址的第二字节的前4位分别为：0010 ，0100 ，0011和0100。因此只有（1）是匹配的。

6-24以下地址中的哪一个地址2.52.90。140匹配？请说明理由。

（1）0/4；（2）32/4；（3）4/6（4）152.0/11

前缀（1）和地址2.52.90.140匹配

2.52.90.140 →0000 0010.52.90.140

0/4 →0000 0000

32/4 →0010 0000

4/6 →0000 0100

80/4 →0101 0000

6-25 与下列掩码相对应的网络前缀各有多少比特？

（1）192.0.0.0；（2）240.0.0.0；（3）255.254.0.0；（4）255.255.255.252。

（1）/2 ; (2) /4 ; (3) /11 ; (4) /30 。

6-26一个网络有几个子网，其中的一个已经分配了子网掩码74.178.247.96/29，问下面那个不能再分配？

(1)74.178.247.120/29 (2)74.178.247.64/29 (3)74.178.247.80/28 (4)74.178.247.104/29 答：74.178.247.80/2

第七章运输层

7-23一个UDP用户数据的数据字段为8192季节。在数据链路层要使用以太网来传送。试问应当划分为几个IP数据报片？说明每一个IP数据报字段长度和片偏移字段的值。

答：6个

数据字段的长度：前5个是1480字节，最后一个是800字节。

片偏移字段的值分别是：0，1480，2960，4440，5920和7400.

7-27通信信道带宽为1Gb／s，端到端时延为10ms。TCP的发送窗口为65535字节。试问:可能达到的最大吞吐量是多少?信道的利用率是多少?

答：10ms×2=20ms

每20ms可以发送一个窗口大小的交通量，每秒50个窗口（1000ms÷20ms－50）。

65535×8×50=26.214Mb/s

26.214Mb/s÷1000Mb/s≈2.6%

所以，最大吞吐量是26.214Mb/s，信道的利用率约为2.6%。

7-31设源站和目的站相距20km，而信号在传输媒体中传输速率为200Km/ms。若一个分组长度为1KB，而其发送时间等于信号的往返传输时延，求数据的发送速率。

答：信号在传输媒体中的传播速率为200km/ms，对于一条20km的线路，单程延迟是100us，往返延迟是200us。1K字节就是1024×8=8192位。如果发送8192位的时间是200us，那么发送延迟等于传播延迟。设W是发送1位的时间，那么从等式：8192W=200×10-6得到1/W=8192÷（2×10-4）≈40×106,所以，数据的发送速率应为40Mb/s。