计算机网络教程第五版谢希仁课后答案

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答:从概念上讲,不需要改变。在技术上,由于被请求的 IP 地址现在变大了,因此需要 比较大的域。在使用 IPv6 时,ARP 协议是需要改变的。因为在 IPv6 中,地址占的位数很大, 将这样一个地址翻译为一个物理地址是不现实的,所以,要改变这个协议要在技术方面改动, 毕竟 IPv6 与 IPv4 的结构差距很大,要概念性地改变它,是很麻烦的,其实在使用 IPv6 时, 早已不再需要 ARP 协议了。

补充题 10 IPv6 使用 16 字节地址空间。设每隔 1 微秒就分配出 100 万个地址。试计

算大约要用多少年才能将 IP 地址空间全部用光。可以和宇宙的年龄(大约有 100 亿年)进

行比较。

答:使用 16 个字节,总的地址数为 2128 或 3.4×1038。如果我们以每 10-12 秒 106,亦 即每秒 1018 的速率分配它们,这些地址将持续 3.4×1020s,即大约 1013 年的时间。这个数字 是宇宙年龄的 1000 倍。当然,地址空间不是扁平的,因此它们的分配是非线性的,但这个计

算结果表明,即使分配方案,即使分配方案的效率为千分之一,这么多地址也永远都不会用 完。

第 8 章 运输层

8-01 试说明运输层的作用。网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影 响?

答:(1)运输层是资源子网与通信子网的界面和桥梁,它负责端到端的通信,既是七层

模型中负责数据通信的最高层,又是面向网络通信的低三层和面向信息处理的最高三层之间 的中间层,起承上启下的作用。

(2)若通信子网所提供的服务越多,运输协议就可以做得越简单。若网络层提供虚电路 服务,那就能保证报文无差错、不丢失、不重复且按序地进行交付,因而运输协议就很简单。 但若网络层提供的是不可靠的数据报服务,则就要求主机有一个复杂的运输协议。在极端情 况下可以不需要运输层。

8-02 试用示意图来解释运输层的复用。一个给定的运输连接能否分裂成许多条虚电 路?试解释之;画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上,而这条运输连接又复用到 若干条网络连接(虚电路)上。

答:所有的传输层协议都为应用程序提供多路复用多路分解服务。除了多路复用移路分 解服务之外,传输层协议还可以给应用进程提供其他服务,包括可靠数据传输、带宽保证和 传输延迟保证。

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图 传输层在两个应用程序之间提供了逻辑的而不是物理的通信

如图所示,传输层协议实现于终端系统上,而不是在网络路由器上。网络路由器只作用 于 3—PDU 的网络层字段,而不作用于传输层字段。

8-03 解释为什么运输连接突然释放掉就可能会丢失用户数据而 TCP 的连接释放方法

就可保证不丢失数据。

8-04 试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三次握手。说明如不这样做可能 会出现什么情况。

解答:我们知道,3 次握手完成两个重要功能,既要双方做好发送数据的准备工作(双 方都知道彼此已准备好),也要允许双方就初始序列号进行协商,这个序列号在握手过程中被 发送与确认。

现在把三次握手改成仅需要两次握手,死锁是可能发生的。作为例子,考虑计算机 A 和

B 之间的通信。假定 B 给 A 发送一个连接请求分组,A 收到了这个分组,并发送了确认应答

分组。按照两次握手的协定,A 认为连接已经成功地建立了,可以开始发送数据分组。可是, B 在 A 的应答分组在传输中被丢失的情况下,将不知道 A 是否已准备好,不知道 A 建议什 么样的序列号用于 A 到 B 的交通,也不知道 A 是否同意 B 所建议的用于 B 到 A 交通的初始 序列号,B 甚至怀疑 A 是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下,B 认为连接还未建立 成功,将忽略 A 发来的任何数据分组,只等待接收连接确认应答分组。而 A 在发出的分组超 时后,重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

8-05 一个 TCP 报文段中的数据部分最多为多少个字节?为什么?如果用户要传送的 数据的字节长度,超过 TCP 报文段中的序号宇段可能编出的最大序号,问还能否用 TCP 来 传送?

解答:整个 TCP 报文段必须适配 IP 分组 65535 字节的载荷段。因为 TCP 头最少 20 个

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字节,所以仅剩下 65515 字节用于 TCP 数据。

8-06 主机 A 和 B 使用 TCP 通信。在 B 发送过的报文段中,有这样连续的两个:ACK=120 和 ACK=100。这可能吗(前一个报文段确认的序号还大于后一个的)?试说明理由。 8-07 在使用 TCP 传送数据时,如果有一个确认报文段丢失了,也不一定会引起对方数 据的重传。试说明理由(可结合上一题讨论)。

8-08 在 8.4.1 小节曾讲过,若收到的报文段无差错,只是未按序号,则 TCP 对此未作 明确规定,而是让 TCP 的实现者自行确定。试讨论两种可能的方法的优劣:

(1) 将不按序的报文段丢弃;

(2) 先将不按序的报文段暂存于接收缓存内,待所缺序号的报文段收齐后再一起上交 应用层。

解答:——

尽管到达的每个数据报都是完整的,但可能到达的数据报顺序是错误的,因此,TCP 必 须准备适当地重组报文的各个部分。

8-09 设 TCP 使用的最大窗口为 64KB,即 64 × 1024 字节,而传输信道的带宽可认

为是不受限制的。若报文段的平均往返时延为 20mS,问所能得到的最大吞吐量是多少?

解答:10 毫秒×2=20 毫秒

每 20 毫秒可以发送一个窗口大小的交通量,每秒 50 个窗口(1000 毫秒÷20 毫秒=50) 65535×8×50 = 26.214Mbps

26.214Mbps÷1000Mbbps ≈ 2.6%

所以,最大吞吐率是 26.214Mbps,线路效率约为 2.6%。

之和为 250mS。每一个广域网的范围为 1500 kM,其传播时延可按 150000 kM/s 来计算。

各数据链路速率为 48kb/s,帧长为 960bit。

8-10 试计算一个包括 5 段链路的运输连接的单程端到端时延。5 段链路程中有 2 段是

卫星链路。每条卫星链路又由上行链路和下行链路两部分组成。可以取这两部分的传播时延

8-11 重复上题,但假定其中的一个陆地上的广域网的传输时延为 150mS。

8-12 什么是 Karn 算法?在 TCP 的重传机制中,若不采用 Karn 算法,而是在收到确 认时认为是对重传报文段的确认,那么由此得出的往返时延样本和重传时间都会偏小。试问: 重传时间最后会减小到什么程度?

答:Karn 提出了一个算法:在计算平均往返时延时,只要报文段重发了,就不采用其往 返时延样本。这样得出的平均往返时延和重发时间当然就较准确。

反之,若不采用 Karn 算法,若收到的确认是对重发报文段的确认,但却被源站当成是 对原来的报文段的确认,那么这样计算出的往返时延样本和重发时间就会偏大。如果后面再

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发送的报文段又是经过重发后才收到确认报文段,那么按此方法得出的重发时间就越来越长。

若收到的确认是对原来的报文段的确认,但被当成是对重发报文段的确认,则由此计算 出的往返时延样本和重发时间都会偏小。这就必然导致报文段的重发。这样就有可能导致重 发时间越来越短。

8-13 若一个应用进程使用运输层的用户数据报 UDP。但继续向下交给 IP 层后,又封 装成 IP 数据报。既然都是数据报,是否可以跳过 UDP 而直接交给 IP 层? UDP 能否提 供 IP 没有提供的功能?

8-14 使用 TCP 对实时话音业务的传输有没有什么问题?使用 UDP 在传送文件时会 有什么问题?

答:首先,TCP/IP 协议本是为非实时数据业务而设计的。传统的 IP 网络主要是用来传

输数据业务采用的是尽力而为的、无连接的技术,存在失序到达和时延抖动甚至分组丢失等

情况。TCP 的流控制没有对语音处理优化的考虑,所以 VoIP 时有延时和丢包的情况。UDP

传输协议的报文可能会出现丢失、重复、延迟 以及乱序的错误,使用 UDP 进行通信的程序 就必须负责处理这些问题。

8-15 TCP 在进行流量控制时是以分组的丢失作为产生拥塞的标志。有没有不是因拥塞而

引起的分组丢失的情况?如有,请举出三种情况。

答:传统的 TCP 总是把分组丢失解释为拥塞,而假定链路错误造成的分组丢失是可以忽 略的。但是(1)在高速网络中,当数据传输速率比较高时,链路错误是不能忽略的。( 2)要 求的窗口大小很容易超出最大允许的 65 536 字节。( 3)较大的往返延迟偏差将导致不精确的 往返时间估计,它最终将降低 TCP 的丢失检测机制的效能,可能导致拥塞崩溃。

8-16 一个应用程序用 UDP,到了 IP 层将数据报再划分为 4 个数据报片发送出去。结

果前两个数据报片丢失,后两个到达目的站。过了一段时间应用程序重传 UDP 而 IP 层仍

能否将这两次传输的 4 个数据报片组装成为完整的数据报?假定目的站第一次收到的后两

个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。

然划分为 4 个数据报片来传送。结果这次前两个到达目的站而后两个丢失。试问:在目的站

8-17 为什么在 TCP 首部中有一个首部长度字段,而 UDP 的首部中就没有这个字段? 答:这是 TCP 与 UDP 包的区别,TCP 包的首部字段可以更好的保证数据传输的可靠安 全,而 UDP 就不能保证,所以 UDP 比 TCP 快,不间断但是不可靠,例如 QQ 视频就是使用 UDP,经常出现人不动,就是这个原因。

8-18 一个 UDP 数据报的数据字段为 8192 字节。要使用以太网来传送。试问应当划分 为几个数据报片?说明每一个数据报片的数据字段长度和片偏移字段的值。

8-19 网络允许的最大报文段长度为 128 字节,序号用 8bit 表示,报文段在网络中的寿

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