南邮计算机网络课后答案第五章.doc

1、第五章 陆军 陆军 陆军 传输层 空军 501 试说明运输层在协议栈中的地位和作用 ， 海军 运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别 ？ 红军为什么运输层是必不可少的 ？ 红军 空军 答 ： 红军 运输层处于面向通信部分的最高层 ， 海军 同时也是用户功能中的最低层 ， 海军 向它上面的应用层提供服务 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信 ， 海军 但网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机 ， 海军 承担路由功能 ， 海军 即主机寻址及有效的分组交换 ） 水军 。 空军 陆军 陆军 陆军 陆军 各种应用进程之间通信需要 “可靠或尽力而为 ”的两类服务质量

2、， 海军 必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层 。 空军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 空军 502 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 ？ 红军 空军 答 ： 红军 网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制 。 空军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 但提供不同的服务质量 。 空军空军 503 当应用程序使用面向连接的 TCP 和无连接的 IP 时 ， 海军 这种传输是面向连接的还是面向无连接的 ？ 红军 空军 答 ： 红军都是 。 空军 这要在不同层次来看 ， 海军 在运输层是面向连接的 ， 海军 在网络层则是 无连接的 。 空军空军 504

3、试用画图解释运输层的复用 。 空军 画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上 ， 海军而这条运输连接有复用到 IP 数据报上 。 空军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 空军 505 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的 UDP， 海军 而不用采用可靠的 TCP。 空军 答 ： 红军VOIP： 红军 由于语音信息具有一定的冗余度 ， 海军 人耳对 VOIP 数据报损失由一定的承受度 ， 海军 但对传输时延的变化较敏感 。 空军 陆军 陆军 陆军 陆军 有差错的 UDP 数据报在接收端被直接抛弃 ， 海军 TCP 数据报出错则会引起 重传 ， 海军可能 空军 带来较大的时延扰动

4、 。 空军空军 因此 VOIP 宁可采用不可靠的 UDP， 海军而不愿意采用可靠的 TCP。 空军空军 506 接收方收到有差错的 UDP 用户数据报时应如何处理 ？ 红军答 ： 红军 丢弃 空军 507 如果应用程序愿意使用 UDP 来完成可靠的传输 ， 海军 这可能吗 ？ 红军 请说明理由答 ： 红军 可能 ，海军但应用程序中必须额外提供与 TCP 相同的功能 。 空军空军 508 为什么说 UDP 是面向报文的 ， 海军而 TCP 是面向字节流的 ？ 红军 空军 答 ： 红军 发送方 陆军 UDP 陆军 对应用程序交下来的报文 ， 海军 在添加首部后就向 下交付 陆军 IP 陆军 层 。

5、 空军 UDP 陆军 对应用层交下来的报文 ， 海军 既不合并 ， 海军 也不拆分 ， 海军 而是保留这些报文的边界 。 空军 接收方 陆军 UDP 陆军 对 陆军 IP 陆军层交上来的 陆军 UDP 陆军 用户数据报 ， 海军 在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程 ， 海军 一次交付一个完整的报文 。 空军空军 发送方 TCP 对应用程序交下来的报文数据块 ， 海军 视为无结构的字节流（无边界约束 ， 海军 课分拆 /合并 ） 水军， 海军 但维持各字节 空军 509 端口的作用是什么 ？ 红军为什么端口要划分为三种 ？ 红军 空军 答 ： 红军 端口的作用是对 TCP/IP 体系的应

6、用进程进行统一的标志 ， 海军 使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信 。 空军 熟知端口 ， 海军 数值一般为 01023.标记常规的服务进程 ； 红军 登记端口号 ， 海军数值为 102449151， 海军 标记没有熟知端口号的非常规的服务进程 ； 红军 陆军 510 试说明运输层中伪首部的作用 。 空军 陆军 陆军 答 ： 红军 用于计算运输层数据报校验和 。 空军空军 511 某个应用进程使用运输层的用户数据报 UDP， 海军 然而继续向下交给 IP 层后 ， 海军 又封装成 IP 数据报 。 空军 既然都是数据报 ， 海军 可否跳过 UDP 而直接交给 IP 层 ？ 红军

7、哪些功能 UDP 提供了但IP 没提提供 ？ 红军 空军 答 ： 红军 不可跳过 UDP 而直接交给 IP 层 IP 数据报 IP 报承担主机寻址 ， 海军 提供报头检错 ； 红军 只能找到目的主机而无法找到目的进程 。 空军 UDP 提供对应用进程的复用和分用功能 ， 海军 以及提供对数据差分的差错检验 。 空军空军 512 一个应用程序用 UDP， 海军 到 IP 层把数据报在划分为 4 个数据报片发送出去 ， 海军 结果前两个数据报片丢失 ， 海军 后两个到达目的站 。 空军 过了一段时间应用程序重传 UDP， 海军 而 IP 层仍然划分为 4 个数据报片来传送 。 空军 结果这次前两个

8、到达目的站而后两个丢失 。 空军 试问 ： 红军 在目的站能否将这两次传输的 4 个数据报片组装成完整的数据报 ？ 红军 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 。 空军 答 ： 红军 不行 陆军 陆军 重传时 ， 海军 IP 数据报的标识字段会有另一个标识符 。 空军 陆军 陆军 仅当标识符相同的 IP 数据报片才能组装成一个 IP 数据报 。 空军 前两个 IP 数据报片的标识符与后两个 IP 数据报片的标识符不同 ， 海军因此不能组装成一个 IP数据报 。 空军空军 513 一个 UDP 用户数据的数据字段为 8192 季节 。 空军 在数据链路层要使用以太网来传送

9、 。空军 试问应当划分为几个 IP 数据报片 ？ 红军 说明每一个 IP 数据报字段长度和片偏移字段的值 。 空军 答 ：红军 6个 陆军 陆军 数据字段的长度 ： 红军 前 5 个是 1480 字节 ， 海军 最后一个是 800 字节 。 空军 片偏移字段的值分别是 ： 红军 0， 海军 1480， 海军 2960， 海军 4440， 海军 5920 和 7400. 陆军 空军 514 一 UDP 用户数据报的首部十六进制表示是 ： 红军 06 陆军 32 陆军 00 陆军 45 陆军 00 陆军 1C 陆军 陆军 E2 陆军 17.试求源端口 、 红军 目的端口 、 红军 用户数据报的总长

10、度 、 红军 数据部分长度 。 空军 这个用户数据报是从客户发送给服务器发 送给客户 ？ 红军使用 UDP 的这个服务器程序是什么 ？ 红军 空军 解 ： 红军 源端口 1586， 海军 目的端口 69， 海军 UDP 用户数据报总长度 28 字节 ， 海军 数据部分长度 20 字节 。空军 陆军 陆军 陆军 陆军 此 UDP 用户数据报是从客户发给服务器（因为目的端口号 3） 水军 ， 海军 则将cwnd 设置为 ssthresh 若发送窗口值还容许发送报文段 ， 海军 就按拥塞避免算法继续发送报文段 。空军若收到了确认新的报文段的 ACK， 海军就将 cwnd 缩小到 ssthresh 空

11、军 乘法减小 ： 红军 是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段 ， 海军 只要出现一次超时（即出现一次网络拥塞 ） 水军 ， 海军 就把慢开始门限值 陆军 ssthresh 陆军 设置为当前的拥塞窗口值乘以 陆军 0.5。 空军 当网络频繁出现拥塞时 ， 海军 ssthresh 陆军 值就下降得很快 ， 海军 以大大减少注入到网络中的分组数 。 空军 加法增大 ： 红军 是指执行拥塞避免算法后 ， 海军 在收到对所有报文段的确认后（即经过一个往返时间 ） 水军 ， 海军 就把拥塞窗口 陆军cwnd 增加一个 陆军 MSS 陆军 大小 ， 海军 使拥 塞窗口缓慢增大 ， 海军 以防止网络过早出现拥

12、塞 空军 空军 。 空军 陆军 空军 538 设 TCP的 ssthresh 的初始值为 8(单位为报文段 )水军 。 空军 当拥塞窗口上升到 12 时网络发生了超时 ， 海军 TCP 使用慢开始和拥塞避免 。 空军 试分别求出第 1 次到第 15 次传输的各拥塞窗口大小 。空军 你能说明拥塞控制窗口每一次变化的原因吗 ？ 红军 陆军 答 ： 红军 拥塞窗口大小分别为 ： 红军 1， 海军 2， 海军 4， 海军 8， 海军 9，海军 10， 海军 11， 海军 12， 海军 1， 海军 2， 海军 4， 海军 6， 海军 7， 海军 8， 海军 9. 陆军 空军 539 TCP 的拥塞窗 口

13、 cwnd 大小与传输轮次 n 的关系如下所示 ： 红军 空军 cwnd 空军 陆军 n 1 空军 1 2 空军 2 4 空军 3 8 空军 4 16 空军 5 32 空军 6 33 空军 7 34 空军 8 35 空军 9 36 空军 10 37 空军 11 38 空军 12 39 空军 13 空军 cwnd 空军 陆军 n 40 空军 14 41 空军 15 42 空军 16 21 空军 17 22 空军 18 23 空军 19 24 空军 20 25 空军 21 26 空军 22 1 空军 23 2 空军 24 4 空军 25 8 空军 26 空军 （ 1） 水军试画出如图 5-25 所

14、示的拥塞窗口与传输轮次的关系曲线 。 空军空军 （ 2） 水军指明 TCP 工作在慢开始阶段的时间间隔 。 空军空军 （ 3） 水军指明 TCP 工作在拥塞避免阶段的时间间隔 。 空军空军 （ 4） 水军 在第 16 轮次和第 22 轮次之后发送方是通过收到三个重复的确认还是通过超市检测到丢失了报文段 ？ 红军 空军 （ 5） 水军在第 1轮次 ， 海军 第 18轮次和第 24轮次发送时 ， 海军 门限 ssthresh分别被设置为多大 ？ 红军 空军 （ 6） 水军在第几轮次发送出第 70个报文段 ？ 红军 空军 （ 7） 水军 假定在第 26 轮次之后收到了三个重复的确认 ， 海军 因而检

15、测出了报文 段的丢失 ， 海军 那么拥塞窗口 cwnd 和门限 ssthresh 应设置为多大 ？ 红军 空军 答 ： 红军（ 1） 水军 拥塞窗口与传输轮次的关系曲线如图所示（课本后答案 ） 水军 ： 红军 空军 （ 2） 水军 陆军 慢开始时间间隔 ： 红军 【 1， 海军 6】和【 23， 海军 26】 空军 （ 3） 水军 陆军 拥塞避免时间间隔 ： 红军 【 6， 海军 16】和【 17， 海军 22】 空军 （ 4） 水军 陆军 在第 16 轮次之后发送方通过收到三个重复的确认检测到丢失的报文段 。 空军 在第 22 轮次之后发送方是通过超时检测到丢失的报文段 。 空军空军 （ 5

16、） 水军 陆军 在第 1 轮次发送时 ， 海军 门限 ssthresh 被设置为 32 陆军 陆军 在第 18 轮次发送时 ， 海军 门限 ssthresh被设置为发生拥塞时的一半 ， 海军 即 21. 陆军 在第 24 轮次发送时 ， 海军 门限 ssthresh 是第 18 轮次发送时设置的 21（ 6） 水军 陆军 第 70 报文段在第 7 轮次发送出 。 空军 （ 7） 水军 陆军 拥塞窗口 cwnd 和门限 ssthresh 应设置为 8 的一半 ， 海军即 4.空军 540 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 。 空军 有没有不是因拥塞而引起的分组丢失的情况

17、?如有 ， 海军请举出三种情况 。 空军空军 答 ： 红军 当 Ip 数据报在传输过程中 需要分片 ， 海军 但其中的一个数据报未能及时到达终点 ， 海军 而终点组装 IP 数据报已超时 ， 海军 因而只能丢失该数据报 ； 红军 IP 数据报已经到达终点 ， 海军 但终点的缓存没有足够的空间存放此数据报 ； 红军 数据报在转发过程中经过一个局域网的网桥 ， 海军 但网桥在转发该数据报的帧没有足够的差错空间而只好丢弃 。 空军空军 541 用 TCP 传送 512 字节的数据 。 空军 设窗口为 100 字节 ， 海军 而 TCP 报文段每次也是传送 100字节的数据 。 空军 再设发送端和接收

18、端的起始序号分别选为 100 和 200， 海军 试画出类似于图 5-31的工作示意图 。 空军从连接建 立阶段到连接释放都要画上 。 空军空军 542 在图 5-32 中所示的连接释放过程中 ， 海军 主机 B能否先不发送 ACK=x+1 的确认 ? 陆军 陆军 (因为后面要发送的连接释放报文段中仍有 ACK=x+1 这一信息 )水军 陆军 空军 答 ： 红军 如果 B不再发送数据了 ， 海军 是可以把两个报文段合并成为一个 ， 海军 即只发送 FIN+ACK报文段 。 空军 但如果 B还有数据报要发送 ， 海军 而且要发送一段时间 ， 海军 那就不行 ， 海军 因为 A迟迟收不到确认 ，

19、海军 就会以为刚才发送的 FIN 报文段丢失了 ， 海军 就超时重传这个 FIN 报文段 ， 海军 浪费网络资源 。空军空军 543 在图 (5-33)水军 中 ， 海军 在什么情况下会发生从状态 LISTEN 到状态 SYN_SENT， 海军 以及从状空军 态 SYN_ENT 到状态 SYN_RCVD 的变迁 ?空军 答 ： 红军 当 A和 B都作为客户 ， 海军 即同时主动打开 TCP 连接 。 空军 这时的每一方的状态变迁都是 ： 红军 陆军CLOSED-SYN-SENT-SYN-RCVD-ESTABLISHED 空军 544 试以具体例子说明为什么一个运输连接可以有多种方式释放 。 空

20、军 可以设两个互相通信的用户分别连接在网络的两结点上 。 空军 陆军 空军 答 ： 红军设 A,B建立了运输连接 。 空军 协议应考虑一下实际可能性 ： 红军 空军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 A或 B故障 ， 海军 应设计超时机制 ， 海军 使对方退出 ， 海军 不至于死锁 ； 红军 空军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 A主动退出 ， 海军 B被动退出 空军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 B主动退出 ， 海军 A被动退出 空军 545 解释为什么突然释放运输连接就可能会丢失用户数据

21、， 海军 而使用 TCP 的连接释放方法就可保证不丢失数据 。 空军 答 ： 红 军当主机 1 和主机 2 之间连接建立后 ， 海军 主机 1 发送了一个 TCP数据段并正确抵达主机 2， 海军接着 空军 主机 1 发送另一个 TCP 数据段 ， 海军 这次很不幸 ， 海军 主机 2 在收到第二个 TCP 数据段之前发出了释放连接请求 ， 海军 如果就这样突然释放连接 ， 海军 显然主机 1 发送的第二个 TCP 报文段会丢失 。 空军而使用 TCP 的连接释放方法 ， 海军 主机 2 发出了释放连接的请求 ， 海军 那么即使收到主机 1 的确认后 ， 海军 只会释放主机 2 到主机 1 方向

22、的连接 ， 海军 即主机 2 不再向主机 1 发送数据 ， 海军 而仍然可接受主机 1 发来的数据 ， 海军所以可保证不丢失数据 。 空军空军 546 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 。 空军 说明如不这样做可能会出现什么情况 。 空军 答 ： 红军 陆军 3 次握手完成两个重要的功能 ， 海军 既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已 空军 准备好 ） 水军 ， 海军 也要允许双方就初始序列号进行协商 ， 海军 这个序列号在握手过程中被发送和确认 。空军空军 假定 B给 A发送一个连接请求分组 ， 海军 A收到了这个分组 ， 海军 并发送了确认应答分组 。 空军

23、 按照两 空军 空军 次握手的协定 ， 海军 A 认为连接已经成功地建立了 ， 海军 可以开始发送数据分组 。 空军 可是 ， 海军 B在 A 的应答分 组在传输中被丢失的情况下 ， 海军 将不知道 A是否已准备好 ， 海军 不知道 A建议什么样的序列号 ， 海军 B 甚至怀疑 A 是否收到自己的连接请求分组 ， 海军 在这种情况下 ， 海军 B 认为连接还未建立成功 ， 海军 将忽略 A发来的任何数据分组 ， 海军 只等待连接确认应答分组 。 空军 陆军 陆军 陆军 而 A发出的分组超时后 ， 海军重复发送同样的分组 。 空军 这样就形成了死锁 。 空军空军 547 一个客户向服务器请求建立

24、 TCP 连接 。 空军 客户在 TCP 连接建立的三次握手中的最后一个报文段中捎带上一些数据 ， 海军 请求服务器发送一个长度为 L 字节的文件 。 空军 假定 ： 红军 （ 1） 水军客户和服务器之间的数据传输速率是 R 字节 /秒 ， 海军 客户与服务器之间的往返时间是 RTT（固定值 ） 水军。 空军空军 （ 2） 水军 服务器发送的 TCP 报文段的长度都是 M 字节 ， 海军 而发送窗口大小是 nM 字节 。 空军 （ 3） 水军所有传送的报文段都不会出错（无重传 ） 水军 ， 海军 客户收到服务器发来的报文段后就及时发送确认 。空军 （ 4） 水军 所有的协议首部开销都可忽略 ，

25、 海军 所有确认报文段和连接建立阶段的报文段的长度都可忽略（即忽略这些报文段的发送时间 ） 水军 。 空军 试证明 ， 海军 从客户开始发起连接建立到接收服务器发送的整个文件多需的时间 T 是 ： 红军 陆军 T=2RTT+L/R 陆军 陆军 陆军 当 nMR(RTT)水军 +M 空军 或 陆军 陆军 T=2RTT+L/R+(K-1)水军 M/R+RTT-nM/R 陆军 陆军 陆军当 nMR(RTT)水军 +M 空军 其中 ， 海军 K=L/nM， 海军 符号 x表示若 x 不是整数 ， 海军 则把 x 的整数部分加 1。 空军空军 解 ： 红军 发送窗口较小的情况 ， 海军 发送一组 nM个字节后必须停顿下来 ， 海军 等收到确认后继续发送 。空军 共需 K=L/nM个周期 ： 红军 其中 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 前 K-1 个周期每周期耗时 M/R+RTT,共耗时（ K-1） 水军（ M/R+RTT） 水军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 陆军 第 K 周期剩余字节数 Q=L-（ K-1） 水军 *nM， 海军 需耗时 Q/R 陆军 总耗时=2*RTT+(K-1)水军 M/(R+RTT)水军 +Q/R=2*RTT+L/R+(K-1)水军 ( 陆军 M/R+RTT)水军 -nM/R 陆军 空军 空军