通過計算機網路的一些題目加深理解

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參考謝希仁的《計算機網路》

1. 長度為100位元組的應用層數據交給傳輸層傳送，需加上20位元組的TCP首部。再交給網路層傳送，需加上20位元組的IP首部。最後交給數據鏈路層的乙太網傳送，加上首部和尾部工18位元組。試求數據的傳輸效率。數據的傳輸效率是指發送的應用層數據除以所發送的總數據（即應用數據加上各種首部和尾部的額外開銷）。若應用層數據長度為1000位元組，數據的傳輸效率是多少？

解：（1）100/（100+20+20+18）=63.3%

（2）1000/（1000+20+20+18）=94.5%

通過這道題目對傳輸效率有一定的認識，然後對數據包的底層進一步加深理解。

2.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：端對端通信質量因約定了通信資源獲得可靠保障，對連續傳送大量數據效率高。（2）報文交換：無須預約傳輸帶寬，動態逐段利用傳輸帶寬對突髮式數據通信效率高，通信迅速。（3）分組交換：具有報文交換之高效、迅速的要點，且各分組小，路由靈活，網路生存性能好。

這到題目需要先理解三種交換方式的原理所在，電路交換就像打電話一樣，先建立連接，然後再進行通信。報文交換和分組交換的原理差不多，只不過報文交換是把全部數據都一次性存儲轉發，而分組交換則分成了多次。

3. 協議與服務有何區別？有何關係？

答：網路協議：為進行網路中的數據交換而建立的規則、標準或約定。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響應。

（3）同步：即事件實現順序的詳細說明。協議是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。在協議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務，而要實現本層協議，還需要使用下面一層提供服務。

協議和服務的概念的區分： 1、協議的實現保證了能夠向上一層提供服務。本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協議。下面的協議對上面的服務用戶是透明的。2、協議是「水平的」，即協議是控制兩個對等實體進行通信的規則。但服務是「垂直的」，即服務是由下層通過層間介面向上層提供的。上層使用所提供的服務必須與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務原語。

4.假定某信道受奈氏準則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果採用振幅調製，把碼元的振幅劃分為16個不同等級來傳送，那麼可以獲得多高的數據率（b/s）?

答：C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s

這題考查的是奈奎斯特公式：C = 2B * log2 N ( bps )

這裡B是物理帶寬，而2B為最高碼元傳輸速率=20000碼元/秒.

（感謝網友更正，歡迎交流討論）

N=16.因為也表示16個等級.即16個信號離散等級。

所以答案=20000*log2 16=20000*4=8000b/s.

5.共有4個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為

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S：（－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是0還是1？

解：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

這道題目主要是關於碼分復用的問題，解題方法就是套公式就行了。

6.要發送的數據為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：作二進位除法，11010110110000 / 10011 得餘數1110 ，添加的檢驗序列是1110.作二進位除法，兩種錯誤均可發展僅僅採用了CRC檢驗，缺重傳機制，數據鏈路層的傳輸還不是可靠的傳輸

這題主要是考查差錯校驗中的crc校驗，只要理解這個crc是啥就行了。就是得出餘數之後再加上去，下次再除以這個數就不會有餘數了，如果還有餘數則說明這個幀肯定有錯。

7.假定1km長的CSMA/CD網路的數據率為1Gb/s。設信號在網路上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協議的最短幀長

答：對於1km電纜，單程端到端傳播時延為：τ=1÷200000=5×10^-6s=5μs，

端到端往返時延為： 2τ=10μs

為了能按照CSMA/CD工作，最小幀的發送時延不能小於10μs，以1Gb/s速率工作，10μs可發送的比特數等於：10×10^-6×1×10^9=10000bit=1250位元組。

8.試說明IP地址與硬體地址的區別，為什麼要使用這兩種不同的地址？

IP 地址就是給每個連接在網際網路上的主機（或路由器）分配一個在全世界範圍是唯一的 32 位的標識符。從而把整個網際網路看成為一個單一的、抽象的網路在實際網路的鏈路上傳送數據幀時，最終還是必須使用硬體地址。

MAC地址在一定程度上與硬體一致，基於物理、能夠標識具體的鏈路通信對象、IP地址給予邏輯域的劃分、不受硬體限制。

9.某單位分配到一個B類IP地址，其net-id為129.250.0.0.該單位有4000台機器，分布在16個不同的地點。如選用子網掩碼為255.255.255.0，試給每一個地點分配一個子網掩碼號，並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台機器。 B類IP地址,而子網掩碼為255.255.255.0,則說明後面16位中的8位也是網路地址,所以主機數只有8位。

地點： 子網號（subnet-id） 子網網路號 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

10.設TCP的ssthresh的初始值為8(單位為報文段)。當擁塞窗口上升到12時網路發生了超時，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：擁塞窗口大小分別為：1，2，4，8，9，10，11，12，1，2，4，6，7，8，9.

首先是慢開始1,2,4,8。然後此後大於ssthresh,改用擁塞避免演算法8,9,10,11，12。但是由於到12時發生超時，所以此後從又從1開始，設ssthresh為1/2 *12=6。所以1，2,4,6.然後到了又開始擁塞演算法，6,7,8,9 所以，最後就是上面的排序。

11.試用具體例子說明為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發送和確認。假定B給A發送一個連接請求分組，A收到了這個分組，並發送了確認應答分組。按照兩次握手的協定，A認為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認為連接還未建立成功，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。

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