計算機網絡-經典計算例題

1.收發兩端之間的傳輸距離爲1000km，信號在媒體上的傳播速率爲2×108m/s。試計算如下兩種狀況的發送時延和傳播時延：
（1） 數據長度爲107bit,數據發送速率爲100kb/s。
（2） 數據長度爲103bit,數據發送速率爲1Gb/s。
（3） 從上面的計算中能夠獲得什麼樣的結論？

答案：

發送時延 = 數據長度（比特）/發送速率（比特/每秒）
              = 107/100000 = 107  / 105=100s；
     傳播時延 = 信道長度（米）/信號在信道上的傳播速
                率（米/每秒）= 106/(2×108)=0.005s；
發送時延 = 數據長度（比特）/發送速率（比特/每秒）   
              = 103/1000 000 000 =103 / 109=1μs；
     傳播時延 = 信道長度（米）/信號在信道上的傳播速
                率（米/每秒）
= 106/(2×108)=0.005s

從上面計算結果可知：
發送時延僅與發送的數據量、發送速率有關，與傳播速率無關；
傳播時延僅與傳播速度與傳播距離有關，與發送速率無關。

2.共有4個站進行碼分多址通訊。4個站的碼片序列爲

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）

X站現收到的碼片序列：（−1 +1 −3 +1 −1 −3 +1 +1）

問:哪一個站發送數據了？發送數據的站發送的是0仍是1？

解答：

碼片序列的特性：⑴ 每一個站分配的碼片必須各不相同，而且還必須互相正交；⑵ 任何一個碼片向量和該碼片向量本身的規格化內積都是1 ；⑶ 一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規格化內積值是 –1

X站收到的信號與A站的碼片作內積：

（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）*  (-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1） = 1

同理：

B站的內積爲–1，

C站的內積爲0，

D站的內積爲1。

所以，A站和D站發送的是1，B站發送的是0，而C站未發送數據。

 

3. 要發送的數據爲1101011011.採用CRC的生成多項式是P(x)=X4+X+1.⑴ 試求應添加在數據後面的餘數。⑵ 數據在傳輸過程當中最後兩個1都變成了0，問接收端可否發現？⑶ 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？

答案：

⑴ 根據生成多項式P(x)=X4+X+1，獲得除數：10011，在數據1101011011後面添加4個0，獲得：11010110110000；做二進制除法，11010110110000 ÷ 10011得餘數1110，添加的餘數是1110.

⑵ 若是數據在傳輸過程當中最後兩位都變成了0，即收到11010110 00 1110，接收方做二進制除法運算:11010110001110÷10011，得餘數100，不是0，故判斷數據出錯。

⑶ 出現以上這種狀況後，接收方將丟掉此數據。因爲缺重傳機制，即採用CRC檢驗僅能發現數據在傳輸過程當中出現差錯但並不能糾正差錯，數據鏈路層的傳輸還不是可靠的傳輸。

 

4.⑴ 一個PPP幀的數據部分（用十六進制寫出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。試問：該幀的數據部分出現了幾個幀定界符，幾個轉義符，真正的數據是什麼（用十六進制寫出）？

⑵PPP協議使用同步傳輸技術傳送比特串0110111111111100。試問通過零比特填充後變成怎樣的比特串？

⑶若接收端收到的PPP幀的數據部分是0001110111110111110110，問刪除發送端加入的零比特後變成怎樣的比特串？

答案：

⑴ 幀定界符（標誌字段）的值：0x7E； 轉義字符：「ESC」,其值：0x7D；當數據中出現幀定界符0x7E時，將其轉變爲：（0x7D，0x5E）；當數據中出現轉義符0x7D時，將其轉變爲：（0x7D，0x5D），因此

7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 中了出現了兩個幀定界符，兩個轉義符；其真正數據爲：7E FE 27 7D 7D 65 7E ；

⑵根據零比特填充法， 因爲幀定界符7E的二進制表示是：01111110；在發送端，只要發現數據部分有 5 個連續 1，則在其後當即填入一個 0，因此數據0110111111111100 通過零比特填充後爲：  011011111011111000；

⑶ 根據零比特填充法，接收端對幀中的比特流進行掃描，每當發現 5 個連續1時，就把這 5 個連續 1 後的一個 0 刪除。因此0001110111110111110110就變成了： 000111011111 11111 110 。

 

5.某個數據通訊系統採用CRC校驗方式，而且生成多項式的二進制比特序列爲11001，目的結點接收到的二進制比特序列爲 110111001（含CRC校驗碼）。請判斷傳輸過程當中是否出現了差錯？爲何？

答案：

作模2除法：110111001/11001，獲得商爲：10011，餘數： 10。根據CRC檢錯方法，因爲目的結點接收到帶有CRC校驗碼的數據比特序列不能被相同的生成多項式整除（即餘數不能爲0），因此能夠判斷傳輸過程當中出現了差錯。

 

6. 已知一IP地址爲140.95.36.8，請回答如下問題。⑴ 說明該地址屬於哪一類IP地址？⑵ 計算該類地址中的最大網絡數和每一個網絡中的最大主機數。⑶ 若是要將該IP地址所屬的網絡劃分爲30個子網，請給出恰當的子網掩碼。

答案：

⑴ 把140轉換爲二進制：10001100，由於其前兩位是：10 ，所以 140.95.36.8是B類地址；

⑵ B類地址可指派的網絡數爲214-1（128.0.0.0是不指派的），即16383；每一個網絡的最大主機數爲216-2（主機位全1或全0特殊用途），即65534；

⑶ 若是要將該IP地址所屬的網絡劃分爲30個子網，則需將主機號中的前5位（25=32）拿出來做爲子網號。因爲該IP地址爲B類地址，因此其子網掩碼爲：11111111.11111111.11111000.00000000，則得出子網掩碼爲:255.255.248.0

 

7.有以下的4個/24地址塊：

212.56.132.0/24，

212.56.133.0/24，

212.56.134.0/24，

212.56.135.0/24。

  試進行最大可能的聚合。

答案：

因爲四個地址塊的前兩個數字都相同，只需將每一個地址塊的第三個數字轉換爲二進制，以下：

212.56.100001 00.0，

212.56.100001 01.0，

212.56.100001 10.0，

212.56.100001 11.0，

因爲四個地址塊中的前22位相同，因此聚合後地址塊的網絡前綴爲 212.56.100001，

因此聚合後的地址塊爲：212.56.10000100.00000000 也即：212.56.132.0/22

 

8. 若發送方的發送窗口尺寸爲4，在發送了3號幀、並收到2號幀的確認後，發送方還可連續發送幾個數據幀；可發送數據幀的序號是什麼？  

答案：

TCP使用累積確認：僅對全部按序接收到的數據的進行確認。根據滑動窗口協議，落入發送窗口的數據容許發送到網絡上；
發送窗口大小爲4，發送了3號幀，收到了2號幀的確認，說明1號幀、2號幀接收方已收到，發送窗口向前移動（向右）2個幀，因爲發送窗口中仍要保留3號幀。所以，發送方可發送的幀數 = 4 -1 = 3 ，因此，發送方還可連續發3幀；
由於3號幀已發送過，因此，可發幀的序號爲4，5，6。

9.一個UDP用戶數據報的數據字段爲8192 B，要使用以太網來傳送。試問應當劃分爲幾個IP數據報片？說明每個IP數據報片的數據字段長度和片偏移字段的值。

答案：

已知，以太網的最大數據傳輸單元MTU爲1500字節，也即一個數據幀中數據字段的最大長度爲1500字節。
因爲一個IP數據報爲數據幀的數據字段，因此其總長度必定不能超過的MTU值，即IP 數據報的最大長度爲1500字節 ，除去IP 數據報的固定長度首部20字節 ，IP 數據報中數據字段的最大長度只能爲1480字節。

（2）UDP 用戶數據報的數據字段爲8192 B ，加上UDP 首部8 B ，UDP 用戶數據報長度 = 8200 B ，把其做爲IP 數據報的數據字段，顯然是不行的，必需要分片。

（3）因爲8200/1480=5.54>5，所以該IP 數據報應該分6片。前5片數據字段長度分別爲1480B ，因爲 8200-1480*5=800，第6片數據字段長度爲800B 。

（4）片偏移爲較長分組分片後，某片在原分組中的相對位置。即分片後數據離分片前數據的起點的距離。

    六個分片的片偏移字節依次爲 0字節、1480字節、2960字節、4440字節、5920字節、7400字節。片偏移以 8 個字節爲偏移單位，而1480 / 8=185，所以各片的片偏移分別爲：0，185，370，555，740，925。

 

10.已知一個IP數據報的總長度爲4020字節(使用固定首部),須要分片爲長度不超過1420字節的數據報片,試回答如下問題：

(1)請推算該IP數據報的分片過程,給出片數及各片的總長度、片偏移和MF標誌位；

(2)假定被分片後的第三個數據報片通過某個網絡時被再次分片,即劃分爲分片3-1(攜帶數據800字節)和分片3-2,請推算分片3-1和分片3-2的總長度,MF和片偏移?

一、解答：

分片前數據部分長度：4020-20=4000字節，分片後每片數據不能超過：1420-20=1400字節。因爲4000/1400=2.8...>2，所以該IP 數據報應該分3片；
前2片數據字段長度爲1400B ；因爲4000-1400*2=1200，第3片數據字段長度爲1200B；
分片後每片的總長度依次爲：1420B   ，1420B    ，1220B  
片偏移的值分別是：0（0/8），175（1400/8），350（2800/8）
MF標誌位依次爲：1，1，0
二、解答：

第三個數據報片經 過某個網絡時被再次分片，則報片3-1的總長度爲820（800+20）字節， 報片3-2的總長度爲420（400+20）字節;
MF標誌位依次爲：1，0
片偏移的值分別是：350（2800/8），450（3600/8）。

11.主機A向主機B連續發送了兩個TCP報文段，其序號分別爲70和100。試問：

第一個報文段攜帶了多少個字節的數據？
主機B收到第一個報文段後發回的確認中的確認號應
     當是多少？
若是主機B收到第二個報文段後發回的確認中的確認
     號是180，試問A發送的第二個報文段中的數據有多少
     字節？
若是A發送的第一個報文段丟失了，但第二個報文段
     到達了B。B在第二個報文段到達後向A發送確認。試
     問這個確認號應爲多少？
答案：
因爲接收方的確認號 = 按序收到的最後一個字節的編號 + 1，確認號也是指望收到對方的下一個報文段數據的第一個字節的序號。

因爲兩個TCP報文段，其序號分別爲70和100。所以
     第一個報文段的數據序號是70到99，共30字節的數
     據。
根據 接收方的確認號 = 正確收到的最後一個字節的
     編號 + 1與第第一個報文段的數據序號是70到99，因此，主機B收到第一個報文段後發回的確認中的確認號應當是100.
（3）因爲主機B收到第二個報文段後發回的確認中的確認
號是180，說明序號爲179以前的字節都已收到，而第一個報文段的最後一個字節是序號爲99，因此A發送的第二個報文段中的數據有：179-99 = 80字節。

（4）A發送的第一個報文段丟失，第二個報文段到達B。因爲TCP使用累積確認， B在第二個報文段到達後向A發送確認僅對全部按序接收到的數據的進行確認， 因此確認號爲70。

 

12.長度爲100字節的應用層數據交給傳輸層傳送，需加上20字節的TCP首部。再交給網絡層傳送，需加上20字節的IP首部。最後交給數據鏈路層的以太網傳送，加上首部和尾部共18字節。

（1）試求數據的傳輸效率。

（2）若是傳輸的數據爲1000字節，其傳輸效率又爲多少？

答案：

傳輸效率 = 要傳輸的數據/實際傳輸的數據
= 100/（100+20+20+18）= 63.3%

傳輸效率 = 要傳輸的數據/實際傳輸的數據
              = 1000/（1000+20+20+18）=94.5%

13.UDP 用戶數據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、用戶數據報的總長度、數據部分長度。這個用戶數據報是從客戶發送給服務器仍是從服務器發送給客戶？使用UDP 的這個服務器程序是什麼？

答案：

UDP 用戶數據首部由 ：源端口、目的端口、長度、檢驗和 4 個字段組成，每一個字段2個字節，共有 8 個字節。
UDP 用戶數據報首部的十六進制表示是：06 32  00 45  00 1C  E2 17，
所以源端口爲0632H = 1586，
目的端口爲0045H =  69，
用戶數據報的總長度爲 001C = 28，
數據部分長度爲：28-首部長度 = 28 - 8 =20 。
因爲目的端口號69<1023，是熟知端口，爲服務器端使用的端口號。所以該UDP 用戶數據報是從客戶發給服務器的。使用UDP 的這個服務程序是TFTP（69） 。

1四、設某路由器創建了以下所示的路由表（這三列分別是目的網絡、子網掩碼和下一跳路由器，若直接交付則最後一列表示應當從哪個接口轉發出去）：

某路由器的路由表

 

 

現共收到5個分組，其目的站IP地址分別爲：

(1) 128.96.39.10

(2) 128.96.40.12

(3) 192.4.153.90

試分別計算這些分組轉發的下一跳。

解答：

（1）分組的目的站IP 地址爲： 128.96.39.10。先與子網掩碼255.255.255.128相與，得128.96.39.0，查表知該分組經接口0 轉發。

（2）分組的目的IP 地址爲：128.96.40.12。

① 與子網掩碼255.255.255.128 相與得128.96.40.0；

② 經查路由表可知，該項分組經R2 轉發。

（3）分組的目的IP 地址爲：192.4.153.90

與子網掩碼255.255.255.128 相與後得192.4.153.0；
與子網掩碼255.255.255.192 相與後得192.4.153.64；
經查路由表知，該分組轉發選擇默認路由，經R4 轉發。

1五、某主機的IP地址是227.82.157.177/20。試問該主機所鏈接的網絡的網絡前綴是什麼？該網絡的網絡地址是什麼？主機號佔多少位？主機號的二進制表示是什麼？

解答：

網絡前綴是：11100011 01010010 1001，或用十進制表示爲：227.82.144.0/20。網絡地址是：11100011 01010010 10010000 00000000，或用十進制表示爲：227.82.144.0。網絡前綴是20位，因此主機號佔12位。主機號的二進制表示是：1101 10110001。