計算機網(wǎng)絡(luò)課后習題答案剖析

1、計算機網(wǎng)絡(luò)課后習題答案（第五章）（2009-12-14 18:28:04）轉(zhuǎn)載標簽： 課程 - 計算機教育第五章 傳輸層501 試說明運輸層在協(xié)議棧中的地位和作用， 運輸層的通信和網(wǎng)絡(luò)層的通信有什么重要區(qū) 別？為什么運輸層是必不可少的？答：運輸層處于面向通信部分的最高層， 同時也是用戶功能中的最低層， 向它上面的應用層 提供服務(wù)運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信， 但網(wǎng)絡(luò)層是為主機之間提供邏輯通信 （面 向主機，承擔路由功能，即主機尋址及有效的分組交換）。各種應用進程之間通信需要 “可靠或盡力而為 ”的兩類服務(wù)質(zhì)量， 必須由運輸層以復用和 分用的形式加載到網(wǎng)絡(luò)層。502 網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)報

2、或虛電路服務(wù)對上面的運輸層有何影響？ 答：網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)報或虛電路服務(wù)不影響上面的運輸層的運行機制。但提供不同的服務(wù)質(zhì)量。503 當應用程序使用面向連接的 TCP 和無連接的 IP 時，這種傳輸是面向連接的還是面向 無連接的？答：都是。這要在不同層次來看，在運輸層是面向連接的，在網(wǎng)絡(luò)層則是無連接的。504 試用畫圖解釋運輸層的復用。 畫圖說明許多個運輸用戶復用到一條運輸連接上， 而這 條運輸連接有復用到 IP 數(shù)據(jù)報上。505 試舉例說明有些應用程序愿意采用不可靠的UDP ，而不用采用可靠的 TCP 。答： VOIP ：由于語音信息具有一定的冗余度，人耳對VOIP 數(shù)據(jù)報損失由一定的承受度，但

3、對傳輸時延的變化較敏感。有差錯的 UDP 數(shù)據(jù)報在接收端被直接拋棄， TCP 數(shù)據(jù)報出錯則會引起重傳，可能帶來 較大的時延擾動。因此 VOIP 寧可采用不可靠的 UDP ，而不愿意采用可靠的 TCP。506 接收方收到有差錯的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報時應如何處理？ 答：丟棄507如果應用程序愿意使用 UDP 來完成可靠的傳輸，這可能嗎？請說明理由 答：可能，但應用程序中必須額外提供與 TCP 相同的功能。508 為什么說 UDP 是面向報文的，而 TCP 是面向字節(jié)流的？答：發(fā)送方 UDP 對應用程序交下來的報文，在添加首部后就向下交付 IP 層。 UDP 對應 用層交下來的報文，既不合并，也不拆

4、分，而是保留這些報文的邊界。接收方 UDP 對 IP 層交上來的 UDP 用戶數(shù)據(jù)報， 在去除首部后就原封不動地交付上層的 應用進程，一次交付一個完整的報文。發(fā)送方 TCP 對應用程序交下來的報文數(shù)據(jù)塊，視為無結(jié)構(gòu)的字節(jié)流（無邊界約束，課分拆 / 合并），但維持各字節(jié) 509 端口的作用是什么？為什么端口要劃分為三種？ 答：端口的作用是對 TCP/IP 體系的應用進程進行統(tǒng)一的標志，使運行不同操作系統(tǒng)的計算 機的應用進程能夠互相通信。熟知端口，數(shù)值一般為 01023. 標記常規(guī)的服務(wù)進程； 登記端口號，數(shù)值為 102449151 ，標記沒有熟知端口號的非常規(guī)的服務(wù)進程；510 試說明運輸層中偽

5、首部的作用。 答：用于計算運輸層數(shù)據(jù)報校驗和。511 某個應用進程使用運輸層的用戶數(shù)據(jù)報UDP ，然而繼續(xù)向下交給 IP 層后，又封裝成IP 數(shù)據(jù)報。既然都是數(shù)據(jù)報，可否跳過 UDP 而直接交給 IP 層？哪些功能 UDP 提供了但 IP 沒提提供？答：不可跳過 UDP 而直接交給 IP 層IP 數(shù)據(jù)報 IP 報承擔主機尋址， 提供報頭檢錯； 只能找到目的主機而無法找到目的進程。UDP 提供對應用進程的復用和分用功能，以及提供對數(shù)據(jù)差分的差錯檢驗。512一個應用程序用 UDP，到 IP 層把數(shù)據(jù)報在劃分為 4個數(shù)據(jù)報片發(fā)送出去，結(jié)果前兩 個數(shù)據(jù)報片丟失， 后兩個到達目的站。 過了一段時間應用程

6、序重傳 UDP ，而 IP 層仍然劃分 為 4 個數(shù)據(jù)報片來傳送。結(jié)果這次前兩個到達目的站而后兩個丟失。試問：在目的站能否 將這兩次傳輸?shù)?4 個數(shù)據(jù)報片組裝成完整的數(shù)據(jù)報？假定目的站第一次收到的后兩個數(shù)據(jù) 報片仍然保存在目的站的緩存中。答：不行重傳時，IP 數(shù)據(jù)報的標識字段會有另一個標識符。僅當標識符相同的 IP數(shù)據(jù)報片才能組裝成一個 IP 數(shù)據(jù)報。前兩個 IP 數(shù)據(jù)報片的標識符與后兩個 IP 數(shù)據(jù)報片的標識符不同， 因此不能組裝成一個 IP 數(shù)據(jù)報。513一個 UDP 用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)字段為 8192 季節(jié)。在數(shù)據(jù)鏈路層要使用以太網(wǎng)來傳送。 試 問應當劃分為幾個 IP 數(shù)據(jù)報片？說明每一個

7、IP 數(shù)據(jù)報字段長度和片偏移字段的值。答：6個數(shù)據(jù)字段的長度：前 5個是 1480 字節(jié)，最后一個是 800字節(jié)。 片偏移字段的值分別是： 0， 1480， 2960， 4440， 5920和 7400.514一 UDP 用戶數(shù)據(jù)報的首部十六進制表示是： 06 32 00 45 00 1C E2 17. 試求源端口、 目 的端口、用戶數(shù)據(jù)報的總長度、數(shù)據(jù)部分長度。這個用戶數(shù)據(jù)報是從客戶發(fā)送給服務(wù)器發(fā) 送給客戶？使用 UDP 的這個服務(wù)器程序是什么？解：源端口 1586，目的端口 69，UDP 用戶數(shù)據(jù)報總長度 28 字節(jié)，數(shù)據(jù)部分長度 20字節(jié)。此 UDP 用戶數(shù)據(jù)報是從客戶發(fā)給服務(wù)器（因為目

8、的端口號3 ），則將 cwnd 設(shè)置為 ssthresh 若發(fā)送窗口值還容許發(fā)送報文段，就按擁塞避免算法繼續(xù)發(fā)送報文段。 若收到了確認新的報文段的 ACK ，就將 cwnd 縮小到 ssthresh 乘法減?。?是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段，只要出現(xiàn)一次超時 （即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞） ，就 把慢開始門限值 ssthresh 設(shè)置為當前的擁塞窗口值乘以0.5。當網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞時， ssthresh 值就下降得很快，以大大減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)。 加法增大：是指執(zhí)行擁塞避免算法后，在收到對所有報文段的確認后 （即經(jīng)過一個往返時間） ，就把擁 塞窗口 cwnd 增加一個 MSS 大小，使擁

9、塞窗口緩慢增大，以防止網(wǎng)絡(luò)過早出現(xiàn)擁塞。538設(shè) 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(wǎng)絡(luò)發(fā)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?shù)母鲹砣翱诖笮　?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， 2，4，6，7，8，9.539 TCP 的擁塞窗口 cwnd大小與傳輸輪次 n 的關(guān)系如下所示：cwnd1248163233343536373839n12345678910111213cwnd4041422122232425261248n1415

10、1617181920212223242526（ 1）試畫出如圖 5-25 所示的擁塞窗口與傳輸輪次的關(guān)系曲線。（ 2）指明 TCP 工作在慢開始階段的時間間隔。（ 3）指明 TCP 工作在擁塞避免階段的時間間隔。（4）在第 16 輪次和第 22 輪次之后發(fā)送方是通過收到三個重復的確認還是通過超市檢測到 丟失了報文段？（5）在第 1 輪次，第 18輪次和第 24輪次發(fā)送時，門限 ssthresh分別被設(shè)置為多大？（6）在第幾輪次發(fā)送出第 70 個報文段？（ 7）假定在第 26 輪次之后收到了三個重復的確認，因而檢測出了報文段的丟失，那么擁塞窗口 cwnd 和門限 ssthresh應設(shè)置為多大？答

11、：（ 1）擁塞窗口與傳輸輪次的關(guān)系曲線如圖所示（課本后答案）：（2） 慢開始時間間隔：【 1，6】和【 23， 26】（3）擁塞避免時間間隔：【 6， 16】和【 17， 22】（4）在第 16 輪次之后發(fā)送方通過收到三個重復的確認檢測到丟失的報文段。在第22 輪次之后發(fā)送方是通過超時檢測到丟失的報文段。（5）在第 1 輪次發(fā)送時，門限 ssthresh 被設(shè)置為 32在第 18 輪次發(fā)送時，門限 ssthresh 被設(shè)置為發(fā)生擁塞時的一半，即 21.在第 24 輪次發(fā)送時，門限 ssthresh是第 18 輪次發(fā)送時設(shè)置的 21（6）第 70報文段在第 7 輪次發(fā)送出。（ 7） 擁塞窗口 c

12、wnd 和門限 ssthresh應設(shè)置為 8 的一半，即 4.540 TCP 在進行流量控制時是以分組的丟失作為產(chǎn)生擁塞的標志。有沒有不是因擁塞而 引起的分組丟失的情況 ?如有，請舉出三種情況。答：當 Ip 數(shù)據(jù)報在傳輸過程中需要分片，但其中的一個數(shù)據(jù)報未能及時到達終點，而終點組裝IP 數(shù)據(jù)報已超時，因而只能丟失該數(shù)據(jù)報； IP 數(shù)據(jù)報已經(jīng)到達終點，但終點的緩存沒有足 夠的空間存放此數(shù)據(jù)報； 數(shù)據(jù)報在轉(zhuǎn)發(fā)過程中經(jīng)過一個局域網(wǎng)的網(wǎng)橋， 但網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù) 報的幀沒有足夠的差錯空間而只好丟棄。541用TCP傳送 512字節(jié)的數(shù)據(jù)。設(shè)窗口為 100字節(jié)，而 TCP報文段每次也是傳送 100 字節(jié)的數(shù)

13、據(jù)。再設(shè)發(fā)送端和接收端的起始序號分別選為100 和 200，試畫出類似于圖 5-31的工作示意圖。從連接建立階段到連接釋放都要畫上。542在圖 5-32中所示的連接釋放過程中，主機B能否先不發(fā)送 ACK=x+1 的確認? （因為后面要發(fā)送的連接釋放報文段中仍有 ACK=x+1 這一信息 ）答：如果 B 不再發(fā)送數(shù)據(jù)了，是可以把兩個報文段合并成為一個，即只發(fā)送 FIN+ACK 報文段。 但如果 B 還有數(shù)據(jù)報要發(fā)送，而且要發(fā)送一段時間，那就不行，因為 A 遲遲收不到確認， 就會以為剛才發(fā)送的 FIN 報文段丟失了，就超時重傳這個 FIN 報文段，浪費網(wǎng)絡(luò)資源。543在圖（5-33）中，在什么情況

14、下會發(fā)生從狀態(tài) LISTEN 到狀態(tài) SYN_SENT ，以及從狀態(tài) SYN_ENT 到狀態(tài) SYN_RCVD 的變遷 ?答：當 A 和 B 都作為客戶，即同時主動打開 TCP 連接。這時的每一方的狀態(tài)變遷都是： CLOSED SYN-SENT- SYN-RCVD- ESTABLISHED544 試以具體例子說明為什么一個運輸連接可以有多種方式釋放。可以設(shè)兩個互相通信的用戶分別連接在網(wǎng)絡(luò)的兩結(jié)點上。答：設(shè) A,B 建立了運輸連接。協(xié)議應考慮一下實際可能性：A 或 B 故障，應設(shè)計超時機制，使對方退出，不至于死鎖；A 主動退出， B 被動退出B 主動退出， A 被動退出545解釋為什么突然釋放運

15、輸連接就可能會丟失用戶數(shù)據(jù)，而使用TCP 的連接釋放方法就可保證不丟失數(shù)據(jù)。答：當主機 1 和主機 2 之間連接建立后，主機 1 發(fā)送了一個 TCP 數(shù)據(jù)段并正確抵達主機 2，接 著主機 1 發(fā)送另一個 TCP 數(shù)據(jù)段，這次很不幸，主機 2 在收到第二個 TCP 數(shù)據(jù)段之前發(fā)出 了釋放連接請求， 如果就這樣突然釋放連接， 顯然主機 1 發(fā)送的第二個 TCP 報文段會丟失。 而使用 TCP 的連接釋放方法，主機 2 發(fā)出了釋放連接的請求，那么即使收到主機1 的確認后，只會釋放主機 2到主機 1方向的連接， 即主機 2不再向主機 1發(fā)送數(shù)據(jù)， 而仍然可接受 主機 1 發(fā)來的數(shù)據(jù)，所以可保證不丟失數(shù)

16、據(jù)。546 試用具體例子說明為什么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(xiàn)什么情況。答：3 次握手完成兩個重要的功能，既要雙方做好發(fā)送數(shù)據(jù)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(xié)商，這個序列號在握手過程中被發(fā)送和確認。假定 B 給 A 發(fā)送一個連接請求分組， A 收到了這個分組，并發(fā)送了確認應答分組。按照兩 次握手的協(xié)定， A 認為連接已經(jīng)成功地建立了，可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)分組?？墒?， 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 建議什么樣的序 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

17、下， B 認為連接還未建立 成功，將忽略 A 發(fā)來的任何數(shù)據(jù)分組，只等待連接確認應答分組。而 A 發(fā)出的分組超時后，重復發(fā)送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。RTT547一個客戶向服務(wù)器請求建立 TCP連接?？蛻粼?TCP 連接建立的三次握手中的最后 個報文段中捎帶上一些數(shù)據(jù)，請求服務(wù)器發(fā)送一個長度為 L 字節(jié)的文件。假定： （1）客戶和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸速率是R 字節(jié) /秒，客戶與服務(wù)器之間的往返時間是（固定值）。（ 2）服務(wù)器發(fā)送的 TCP 報文段的長度都是 M 字節(jié)，而發(fā)送窗口大小是 nM 字節(jié)。（3）所有傳送的報文段都不會出錯（無重傳），客戶收到服務(wù)器發(fā)來的報文段后就及時發(fā) 送確認。（4）所有的協(xié)議首部開銷都可忽略，所有確認報文段和連接建立階段的報文段的長度都可 忽略（即忽略這些報文段的發(fā)送時間）。試證明，從客戶開始發(fā)起連接建立到接收服務(wù)器發(fā)送的整個文件多需的時間 T 是：T=2RTT+L/R 當 nMR（RTT）+M 或 T=2RTT+L/R+