交大继续教育 计算机网络 四次作业答案

1、 OSI模型中，通常是数据链路层负责将比特流或字符流转换成帧格式。

2、 对于网络模型来说，路由器是工作在网络层的设备。

3、 HUB（集线器）是工作在物理层的设备。

4、 FTP、Telnet等属于应用层的应用系统。

5、 OSI模型中，由物理层负责比特流的透明传输。

6、 哪种物理层编码技术可用于解决连续的0或连续1的问题。只有曼切斯特编码。

7、 如果用telnet bbs.sjtu.edu.cn传输一串信息，那么真正在物理媒体上传输的信息是

以某种形式调制的0或1数据。

8、 在一条无噪声的信道上，如果带宽是4MHz，信号分成32个等级，那么，信道的最大比

特率(即数据传输率)为40Mbps。

9、 在一条无噪声的信道上，如果带宽是4MHz，信号分成32个等级，那么，信道对应波特

率为8M波特。

10、在一条无噪声的信道上，如果带宽是4MHz，信号分成32个等级，那么，发送一个20KB的文件最短需要的时间是4ms。

Nyquist定理 在无噪声信道中，当带宽为H Hz，信号电平为V级，则：

数据传输速率 = 2Hlog2V b/s

信道的速率24Mlog23240Mbps，即信道的最大比特率为40Mbps。 ∵ 比特率 = (log2V) × 波特率 ∴ 波特率比特率T=20KB/40Mbps=(20×8)/(40×1000)=0.004秒 1B=8bit 所以乘以8，M和K是1000的关系

11、一路电话的带宽为Kbps。

12、HFC用了FDM和TDM多路复用的方法。

13、如果主机A通过由32路TDM共享的2.048Mbps总线链路向主机B发送一个32Kb的文件，则传输时间为500ms

每一路的速率=2.048M/32＝Kbps

因此传输时间=文件长/一路传输速率=32Kb/Kbps=0.5s。

14、在曼切斯特编码中，如果信号的到达速率（即信号的波特率）是10M，那么数据传输速率是5Mbps。

特点：每一位数据需要两个时钟周期，因此信号的频率是数据率的2倍(例如10Mbps需要20MHz信号频率)

log2V40Mlog2328M

第二次作业解析

1、 如果采用奇校验，01001011和10100100的校验位分别是 1和0 在数据后加一个奇偶(parity)位，奇偶位设置标准是保证码字中“1”位的数目是偶数(或奇数)。

2、076C5FAA867E1A3B66333C的32位校验和为0BC152DF

076C5FAA+867E1A3B+66333C= F43EAD21

F43EAD21的补码为：0BC152DF，因此32位校验和就是0BC152DF。以上计算过程如下： 数数1+数2+数3+进位= 位 0 A+B+C+0= 1 A+3+3+2= 2 F+A+3+1= 3 5+1+3+1= 4 C+E+4+0= 5 6+7+5+1= 6 7+6+6+1= 7 0+8+6+1= 和 33 18 29 10 30 19 20 15 进位 当前位 补码 2 1 1 2 1 D 0 A 1 E 1 3 1 4 0 F 16-1= F 15-2= D 15-D= 2 15-A= 5 15-E= 1 15-3= C 15-4= B 15-F= 0 和=F43EAD21 补码=0BC152DF F43EAD21可以看作是无符号数，也可以看作有符号数，这跟C语言里一样。如果把求补码当成求相反数，就必须将其看成有符号数。无论是有符号还是无符号数，其内部实现机制都是反码加1（对应十六进制运算是最末位用16去减，其他位统统用15去减），即：

[原码]F43EAD21=11110100 00111110 10101101 00100001 [反码]0BC152DE=00001011 11000001 01010010 11011110 [补码]0BC152DF=00001011 11000001 01010010 11011111

3、0111010111001001采用CRC校验码，生成多项式为 x3+x+1，最后发送的数据为0111010111001001111

原字符串加3个0,除数为1011，求余数，异或运算，得余数为111

4、在带宽为20Mbps、距离为5km的信道上用协议3传输数据帧，电信号在线路上的传播速度约为5 s/km，确认帧长度忽略，当信道利用率为50%时，帧长为1Kb

帧长为L比特。协议3是一个严格交替发送和接收协议。 线路的利用率=∴ L=2BD1VLB= L2DVL2BD2BVLV，代入以上参数，可以得到答案

L=2BD/V=2×20000000(Mb/s)×5000(m)/200000000(m/s)＝1000bit=1Kb

5、采用一位滑动窗口协议（即协议4），通信一方的next_frame_to_send=0，frame_expected=1，当收到一个（seq=0, ack=0, data）的帧后，它next_frame_to_send=1，frame_expected =1，并将该帧的数据丢弃

一方面，∵帧的seq=0，≠接收窗口=1，∴ 该帧是错误帧，会丢弃，且接收窗口不会向前滑动，还是=1。

另一方面，∵帧的ack=0，=发送窗口=0，∴ 表明刚才发送出去的帧已经成功收到应答，所以发送窗口向前滑动一位，=1。

6、采用一位滑动窗口协议（即协议4），通信一方的next_frame_to_send=0，frame_expected=1，当发送一帧时，帧的内容为（seq=0 ack=0 data）。

∵ 发送帧时：seq = S = next_frame_to_send，而ack = R - 1 = frame_expected-1 % (MAX_SEQ+1);

∴ seq= S = 0。ack = R -1 % (MAX_SEQ+1) = (1 - 1) % (1+1) = 0.

❖ 说明

➢ S = next_frame_to_send, R = frame_expected

➢ 接收帧时：seq与R比较,若相等则接收送网络层,且R++;否则拒绝。ack与S

比较,若相等则从网络层取新包,S++;否则S无变化。

➢ 发送帧时：seq=next_frame_to_send; ack=frame_expected-1;

7、采用位插入法的帧格式，若欲传输的信息是10111111011，则实际传输的比特串是

带位填充的首尾标志法

这是一种面向二进制位的帧格式，把所有需传输的数据（不论是ASCII字符还是二进制位串）一字排开，并以特殊的位模式01111110作为帧标志，即一个帧的开始（同时标志前一个帧的结束）

当帧内容中出现一个与帧标志相同的位串01111110，则在5个1后插入一个0，即变成01111101，接收方将自动删除第5 个1后的0。称为位插入法，或透明传输。

如果由于干扰，一个帧没有正确接收，则可扫描接收串，一旦扫描到01111110，即新的一帧从此开始。即可以再同步

8、网桥是一种可以用于网段隔离；是一种工作在数据链路层；具有在数据链路层进行路由功能；具有其他各项列举的全部功能的设备。

9、100Mbps的以太网的波特率是125MHz波特。

10、一个CSMA/CD的网络，最大传输距离为5000米，信号传播速率为200m/μs，网络带宽

为10M。最短帧长是500bit

❖ 最短帧长公式

发送最短帧的时间=帧长/网络速率 =2τ=2×最长线路长度/信号传播速率

即2*D/V=L/B

全部国际单位制 2*5000/(200*10^6) =L/(10*10^6)

11、一个CSMA/CD的网络，最大传输距离为5000米，信号传播速率为200m/μs，网络带宽为10M，则网络的时隙长度为50μs

时隙长度即上题公式中2*D/V或L/B 500/(10*10^6)=50μs

12、在以太网中的某一时隙，有两个站点同时开始发送，则3次竞争内（包括第3次）将帧成功发送的概率是87.5%。（或者说3次竞争总可以解决冲突的概率）

前三次竞争都冲突的概率=2^-3 成功概率=1-2^-3=0.875

二进制指数后退算法举例

❖ 对于两个站点的第j次竞争，发生在第i次冲突之后，j=i+1，站点会在[0,2j-1)或[0,2i)范围选择等待时隙。 其发生冲突的概率=1/2j-1=1/2i ❖ 前j次竞争都冲突的概率=

1×1/2×…×1/2j-1=1/2(j-1)×j/2=1/2i×(i+1)/2

13、IEEE 802.11采用的MAC协议是CSMA/CA，在该协议中当某站点收到站点A发给站点B的RTS，没有收到任何CTS后，则该站点可以与除A、B以外的站点通信

14、想使由多个交换机连接的机器处于不同的局域网，需要采用VLAN技术。 15、在以太网中，当两个站点碰撞（即冲突）5次后，选择的随机等待时隙数的范围是[0,31]。（用数学的区间符号表示，如[a, b]）

二进制指数后退算法

❖ 发送方在检测到冲突后，双方（或多方）都将延时一段时间，所谓一段时间到底是多长?

❖ 冲突检测到后，时间被分成离散的时隙

❖ 时隙的长度等于信号在介质上来回的传播时间（51.2s ） ❖ 一般地，经i次冲突后，发送站点需等待的时隙数将从0 ~ 2i - 1中随机选择 , 即[0, 2i-1]或[0, 2i) ❖ 随机数的最大值是1023（即第10次冲突之后）

第三次作业解析

1、 路由算法的作用是 负责填充和更新路由表。

路由与转发：路由是决定路线，转发是当一个数据包到达时发生的动作。换句话说，转发是根据路由表来进行数据包的发送，而路由算法负责填充和更新路由表

2、 某网络设备的IP地址为202.112.192.4，它属于C类IP地址。

地址类别 A B C D

网络数 0~127（128） 128~191（16384） 192~223（2097152） 224~239 主机数 16777216 65536 256 3、 一个IP=10.10.30.88机器访问IP=202.120.2.102的Web服务器中网页，NAT的内网地址

=10.10.30.1，地址=218.81.195.105，则Web服务器收到的IP包中的源地址域的值= 218.81.195.105。 NAT将内网出去的IP包的源地址替换成自己外部IP地址，因此服务器收到的IP包中的源地址域的值=NAT外部IP地址=218.81.195.105。

4、 BGP协议采用路由算法是基于距离矢量算法（D-V）的。

BGP协议是一种改进的距离矢量协议。路由器不仅维护它到每个目标的开销，还记录下所使用的路径。这样解决了困扰距离矢量路由算的“无穷计算”的问题。系统管理员自己可以定义评分函数，这样使避免了把最短路径作为唯一路由选择标准的缺陷。

5、 202.120.5.193/28子网可容纳的主机数为14个。

6、 202.120.5.193/28的子网掩码为255.255.255.240。

解答：

202.120.5.193/28的子网掩码长度为28位。即28个1＋(32-28=4)个0， 即(11111111 11111111 11111111 11110000)2=255.255.255.240

C类IP的网络地址长度为24位，因此子网长度为28-24=4，子网中表示主机数长度为8-4=4，（其中8是C类地址表示后缀长度），该子网可容纳的主机数=24－2＝14个。另外一种计算方法是，子网中主机数长度= IP地址总长度-掩码1的个数=32-28=4。该子网可容纳的主机数=24－2＝14个。之所有要减去2，是因为主机编码为全0和全1的地址一般不用于主机IP地址（分别用于表示网络和广播地址），因此一般要去掉这2个地址。

7、 对某C类子网进行子网划分，子网号长度3位。其中子网中110(二进制数)子网主机号

为6(十进制数)的节点的IP地址的最后一个字节的值为198。 （110 00110）2=198。

因为C类地址的表示主机的字段为1个字节，而子网号为3位，因此剩下的真正表示主机的位数只有8-3=5位，让这5位等于=6，即00110，加上之前的110子网号就等于二进制的11000110。

8、 RIP、OSPF分别采用的路由算法分别是D-V、L-S。

RIP采用D-V路由算法，是Internet的一个主要路由协议，传输层采用UDP协议

OSPF是Internet上主要的内部网关协议，负责AS内部路由 1988年开始制定，1990年成为标准，采用L-S路由算法

9、 某路由器中的路由表如下表所示：

子网号 202.120.34.128 202.120.34. Default 子网掩码 255.255.255.192 255.255.255.192 下一跳 本路由器端口0 本路由器端口1 路由器R2 按下表所示，当该路由器收到所指定目的地址的数据包时，填写应转发的下一跳。

收到数据包的目的地址 202.120.33.57 202.120.34.100 202.120.34.177

应转发的下一跳 路由器R2 本路由器端口1 本路由器端口0

首先计算路由表的对应的子网掩码

202.120.34.128&255.255.255.192=202.120.34.128 202.120.34.&255.255.255.192=202.120.34.

然后计算各IP地址对应的网络号，方法：网络号=IP地址&子网掩码，然后查表查出其出口 202.120.34.100&255.255.255.192=202.120.34. 202.120.34.177&255.255.255.192=202.120.34.128

10、一个有5个节点的网络中，如果节点5的邻居有1、3、4，各邻居节点传来的距离矢量如下表所示：

TO 1 2 3 4 5 结点1 0 10 8 5 7 结点3 11 6 0 3 4 结点4 5 9 3 0 7 5到邻居1、3、4的距离分别为7、4、11。试用距离矢量法计算节点5的路由表，在表中剩余的部分填写选项。

TO 1 2 3 4 5

10=min(10+7, 6+4, 9+11)

10是由结点3提供的（6+4）

PPT例题：某单位有一C类地址 202.10.23.0，该单位有多个部门，每个部门的机器数为20个左右，问如何确定子网掩码? 最多能有几个子网? 每个子网的主机数为多少?

掩码：255.255.255.224 最多的子网个数：8(6)个 2^4<20<2^5 2^(8-5)-2=6 某个主机IP地址及其掩码也可写成：202.10.23.47/27 每个子网的主机数为：2^5-2=32-2 = 30（台）

延时 7 10 4 7 0 线路 结点1 结点3 结点3 结点3 — 第四次作业解析

1、 数据报的最大长度为2K，当拥塞窗口为40K时发生拥塞，经过三次成功传输后，拥塞窗

口大小为8KB。

2、 数据报的最大长度为2K，当拥塞窗口为40K时发生拥塞，经过三次成功传输后，阈值（临

界值）大小为20KB。

3、 数据报的最大长度为2K，当拥塞窗口为40K时发生拥塞，经过五次成功传输后，拥塞窗

口大小为20KB。

4、 数据报的最大长度为2K，当拥塞窗口为40K时发生拥塞，经过五次成功传输后，阈值（临

界值）大小为20KB。

5、 数据报的最大长度为2K，当拥塞窗口为40K时发生拥塞，经过6次成功传输，在第7

次传输发生超时（即发生拥塞），则拥塞窗口大小为2K。

6、 数据报的最大长度为2K，当拥塞窗口为40K时发生拥塞，经过6次成功传输，在第7

次传输发生超时（即发生拥塞），则阈值（临界值）大小为11KB。

TCP/IP在传输层协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）两个。 传输次数 0次(拥塞) 1次(成功) 2次(成功) 3次(成功) 4次(成功) 5次(成功) 6次(成功) 7次(拥塞) 拥塞窗口大小 阈值 40KB 20KB 2KB 4KB 8KB 16KB 20KB 22KB 2KB 20KB 20KB 20KB 20KB 20KB 20KB 11KB 说明(条件测试) ∵发生拥塞 ∴阈值=拥塞窗口大小/2=20KB =最大数据段 <阈值(20KB)，指数增长。 <阈值(20KB)，继续指数增长。 之所以没有取32KB，可以参考下图 >阈值(20KB)，线性增长(增长最大数据段长) ∵发生拥塞 ∴阈值=拥塞窗口大小/2=11KB，且拥塞窗口初始化=最大数据段长 因此三次成功传输后拥塞窗口为8KB，五次成功传输后拥塞窗口为20KB

拥塞窗口的初始化

❖ 连接建立时，发送方将拥塞窗口的初始大小设置为最大的数据段长度，并随后发一

个最大长度的数据段，如该数据段在定时器超时前得到了确认，发送方在原来的拥塞窗口的基础上再增加一倍长度，发送两个数据段，如两个数据段都得到了确认，则再增加一倍长度，直到数据传输超时或到达接收方的窗口大小为止

❖ 当拥塞窗口的大小为n个数据段时，如果发送的n个数据段都得到了确认，那么此

时拥塞窗口的大小即为n个数据段对应的字节数

拥塞窗口大小的修正

❖ 除接收窗口和拥塞窗口外，拥塞控制时还需指定一个临界值(threshold)，临界值的

初始值为K，如果发生数据传输超时，将临界值设为当前拥塞窗口的1/2，并使拥塞窗口恢复到最大的数据段长度，成功的传输使拥塞窗口按指数增加（成倍），直到到达临界值，以后按线性增加（按最大的数据段长度） ❖ 这种算法称为慢启动算法(slow start)。

拥塞窗口动态调整举例

❖ 假定原来拥塞窗口为KB，但已超时

❖ 最大的数据段长度为1024(1K)，即慢启动的初始值

7、 设α=7/8，在RTT= 5.0ms时发出的三个数据报的实际往返时间分别为 5.5，6.2，7.5，

则发出3个数据报后最后的RTT＝5.5ms（四舍五入精确到小数点后1位）。

每次计算采用RTT = RTT0 + (1 - )M0公式： M (数据段实际往返时间) RTT 5 5.5 5.0625 6.2 5.204688 7.5 5.491602 0.875 RTT = RTT0 + (1 - )M0 其中：RTT0：前一次计算得到的重发定时值 M0：前一次测量得到的往返时间

：修正因子，前一次的RTT值的权值（通常取 = 7/8）

RTT：到达连接目标端的往返时间的当前最佳估计值，可理解为往返时间概率分布的期望值

7/8*5.0+(1-7/8)*5.5=5.0625

7/8*5.0625+(1-7/8)*6.2=5.204688 7/8*5.204688+(1-7/8)*7.5=5.491602

α

8、 MTA用于收发电子邮件的协议是SMTP。 9、 用于网络管理的协议是SNMP。 10、 用于传输网页的协议是HTTP。

11、在ftp的被动模式（即PASV模式）下数据连接是由客户方发起的（即使用connect原语）。

FTP主动模式(PORT模式)的TCP连接图：

控制连接FTP客户

FTP被动模式(PASV模式)的TCP连接图：

数据连接FTP服务器控制连接FTP客户数据连接FTP服务器

12、有一个简单的以太网LAN，假定简单网络管理协议中管理者主机A站通过get命令读取被管主机B设备信息时，则A向B发送的帧内容为：

① 第① 空对应协议为：MAC。 第② 空对应协议为：IP。 第③ 空对应协议为：UDP。 第④ 空对应协议为：SNMP。

② ③ ④ data

MAC/以太帧头 IP头 UDP头 SNMP头 data 这是网络协议中，数据封装的形式，注意SNMP是采用UDP传输的。

考试时可能会把SNMP换成HTTP

注意：Internet主要协议体系结构