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否忙。如果信道忙，就暂不发送，否则就发送。这种方法称为“先听后说”，减少了发生冲突的概率。
根据监听后的策略，有三种不同的协议，即：非坚持型、1—坚持型、P—坚持型。 （1）非坚持型
非坚持型的工作原理是当监听到信道空闲时，则立即发送；当监听到信道忙时，不坚持监听，而是延迟一个随机时间再次监听，准备发送。当然，再次监听之前可能信道早已空闲，这就造成一定的时间浪费，但减少了冲突发生的概率。
（2）1—坚持型
1—坚持型的工作原理是在监听到信道忙时，一直坚持监听，直到监听到信道空闲，以概率1立即发送。这种策略是争取及早发送数据，但当有两个或以上的站同时在监听和准备发送时，信道由忙至空闲的状态转换就起了同步的作用，两个或多个站同时发送，就会发生冲突。
（3）P—坚持型
为了降低1—坚持型的冲突概率，又减少非坚持型造成的介质时间浪费，采用了一种折中方案，这就是P—坚持型CSMA。这种方案的特点是当监听到总线空闲时，以P的概率发送，而以1—P的概率延迟一个时间单位。时间单位等于最大端—端传播延时τ。然后再监听，如果监听到信道忙，则继续监听，直到空闲。
上述三种方案都不能避免冲突发生，无非冲突的概率不同。一旦有冲突发生，则要延迟随机个τ时间片再重复监听过程。
3.19 简单比较一下纯ALOHA和时隙ALOHA协议。
答：ALOHA是最基本的随机访问技术，其又分为纯ALOHA和时隙ALOHA。它们的区别在于是否将时间分成离散的时隙以便所有的帧都必须同步到时隙中。纯ALOHA不要求全局的时间同步，而时隙ALOHA则需要。
由于采用纯ALOHA技术的系统中，任何站点可以在任意时刻发送帧。在一个站发送分组过程中的任何时刻都可能发生冲突。这样相邻的两冲突分组都必须重发。需要重发的分组各自延迟一个随机时间后再重发，直至成功。
采用时隙ALOHA技术，只要发送帧的长度小于时隙长度，如果在帧开始时没有冲突，则在这个时隙内就不会出现冲突，帧就能发送成功。与纯ALOHA相比，时隙ALOHA冲突的危险区时间由2个T0变为一个T0，在同等条件下冲突的可能性减小。时隙ALOHA的最大信道利用率是纯ALOHA的2倍，但需要全系统同步，增加了控制开销。
3.21 假设某个4Mb/s的令牌环的令牌保持计时器的值是10ms。则在该环上可以发送的最长帧是多少？
答：在令牌环网中，为了保证不会因为令牌丢失而使网络不能正常工作，需要对令牌监测。令牌保持计时器的值是10ms，就表示监控站必须在10ms内监测到网络中有令牌帧传送，否则会进入令牌丢失处理过程。因此要求网络中传输一个数据帧的时间不能超过10ms。
此令牌环网络的数据速率4Mb/s，则10ms可以传送数据40000bit，即最长的帧为40000bit。实际上，考虑必要的控制开销和传播时延、节点延迟，实际应用的帧长度会更小一些，数据部分更短。
4.3简述以太网CSMA/CD的工作原理。
答：CSMA/CD采用分布式控制方法，总线上的各个计算机通过竞争的方式，获得总线的使用权。只有获得总线使用权的计算机才能向总线上发送数据，而发送的数据能被连在总线上的所有计算机接收到。
CSMA/CD的具体含义解释如下： （1）载波监听 是指每个计算机在发送数据之前先要检测总线上是否有其他计算机在发
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送数据，如果有，则暂时不发送数据，以减少发生冲突的机会。
（2）多点接入 是指在总线式局域网中，有多台计算机连接在一根总线上，共享总线的信道资源。
（3）冲突检测 是指发送数据的计算机在发送数据的同时，还必须监听传输媒体，判断是否发生了冲突。因为如果存在多个计算机都在发送数据，就会形成信号的叠加，即冲突，从而造成接收方无法接收到正确的数据。一旦检测到冲突，发送方应立即停止发送，等待一个随机时间间隔后重发。
4.4以太网中争用期有何物理意义？其大小有哪几个因素决定？
答：我们将总线式局域网的端到端往返时延 称为争用期，也称为冲突窗口。总线式局域网中，一台计算机从开始发送数据起，最多要经过 时间就可确知是否发生了冲突。如果数据帧长度过短，在争用期2 时间内即可发送完毕，那么，发送方和接收方都无法正确判别此次发送的数据是否发生了冲突。因为在0～2 时间内，极有可能发生了冲突。
争用期，端到端往返时延2，其物理意义在于：提供了设计总线式局域网中最小有效帧长的计算依据。
争用期的大小由总线式局域网的总线长度以及电磁波的传播速率决定。
4.5有10个站连接到以太网上。试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。 (1)10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器； (2)10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器； (3)10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。 答：(1) 10个站共享10Mb/s带宽 (2) 10个站共享100Mb/s带宽 (3)每个站独享10Mb/s带宽
4.6 100个站分布在4km长的总线上。协议采用CSMA/CD。总线速率为5Mb/s，帧平均长度为1000bit。试估算每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值。信号传播速率为2×8
10m/s。
答：由题意，N=100
1??PAmax??1???N?N?1＝0.36973
l/v4*103/2*108a????0.16T0lf/C1000/5*10?
??1?1?a(2PA?1?1)0.693993697
每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值为：
C*?5*106*0.693993697??N*lf100*100034.7 (帧/秒/站)
4.7简述网桥的工作原理及特点。网桥、转发器以及以太网交换机三者异同点有哪些？ 答：网桥的工作原理：
当连接多个不同类型的局域网时，就需要在数据链路层扩展局域网，使用的设备为网桥。网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到—个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC
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地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口。
网桥工作在数据链路层，转发器工作在物理层，以太网交换机又叫多端口网桥。 4.11广域网中的主机为什么采用层次结构的编址方式？ 答：为了便于实现高效率的寻址。
5.2 转发器、网桥和路由器都有何区别？
答：1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。转发器是物理层的中继系统。网桥是数据链路层的中继系统。路由器是网络层的中继系统。在网络层以上的中继系统为网关。
2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。
5.3 试简单说明IP、ARP、RARP和ICMP协议的作用。
答：IP：网际协议，TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一，IP 使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。无连接的数据报传输. 数据报路由。
ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP地址映射成物理地址。RARP（逆向地址解析协议）将物理地址映射成IP 地址。
ICMP：Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。
注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。IP 协议只是尽最大可能交付，至于交付是否成功，它自己无法控制。
5.5 试说明IP地址与硬件地址的区别，为什么要使用这两种不同的地址？
答：网络层及以上使用IP 地址；链路层及以下使用硬件地址。IP 地址在IP 数据报的首部，而硬件地址则放在MAC 帧的首部。在网络层以上使用的是IP 地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。
在IP 层抽象的互连网上，我们看到的只是IP 数据报，路由器根据目的站的IP地址进行选路。在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是MAC 帧，IP 数据报被封装在MAC帧里面。MAC 帧在不同的网络上传送时，其MAC 帧的首部是不同的。这种变化，在上面的IP 层上是看不到的。每个路由器都有IP 地址和硬件地址。使用IP 地址与硬件地址，尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP 层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的细节，并使我们能够使用统一的、抽象的IP 地址进行通信。
5.6 简述以太网主机何时如何通过ARP查询本地路由器的物理地址。
答：本地主机与目的主机通信之前，先判断目的主机是否在本地网络上，如果不是，则要将IP包先发给本地路由器，此时如果本地主机不知道本地路由器的物理地址，则广播发送一个ARP请求报文询问，路由器收到后发送ARP响应报文告知自己的物理地址，本地主机收到ARP响应后再真正发送目的地址为目的主机的IP包给路由器，由它进行转发。
5.8 IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据，这样做的最大好处是什么？坏处是什么？
答：在首部中的错误比在数据中的错误更严重。例如，一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。许多主机并不检查投递给它们的分组是否确实是要投递给它们的。它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。有的时候数据不参与检验和的计算，因为这样做代价大，上层协议通常也做这种检验工作，从而引起重复和多余。因此，这样做可以加快分组的转发，但是缺点是数据部分出现差错时不能及早发现。
5.11 假设互联网由两个局域网通过路由器连接起来。第一个局域网上某主机有一个400字节长的TCP报文传到IP层，加上20字节的首部后成为IP数据报，要发向第二个局域网。
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但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有150字节。因此数据报在路由器处必须进行分片。试问第二个局域网向其上层要传送多少字节的数据？
答：进入本机IP 层时TCP报文长度为400字节, 进入第1个局域网IP数据报长度为 400+20= 420B；在第二个局域网，报文要进行分片，已知最长数据帧的数据部分只有150B，由于3*130<400，所以共分成4片，故第二个局域网向上传送400+4*20=480字节(TCP报文长度+4个IP首部长度)的数据。
5.12 一个数据报长度为4000字节（包含固定长度的首部）。现在经过一个网络传送，但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。试问应当划分为几个短些的数据报片？各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值？
答：4000-20=3980字节。3 片；
第一片：数据字段长度1480、片偏移是0，MF 是1；
第二片：数据字段长度1480、片偏移是185，MF 是1；1480/8=185 第三片：数据字段长度1020、片偏移是370 和MF 是0；1480*2/8=370 5.13如何利用ICMP报文实现路径跟踪？
答：（1）源站向目的站发送TTL=1的ICMP echo request报文，然后第1个路由器将返回ICMP超时报文，从IP数据报首部即可以得到第1个路由器的IP地址；
（2）将TTL增1，源站向目的站发送ICMP echo request报文，将依次收到ICMP超时报文，如果返回的是ICMP echo reply报文，则说明探包已经到达了目的站。
5.14 划分子网有何意义？子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？某网络的现在掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少台主机？某一A类网络和一B类网络的子网号分别占16比特和8比特，问这两个网络的子网掩码有何不同？
答：子网掩码为255.255.255.0表示IP地址的前24bit 表示网络地址，包括网络号和子网号，后8位表示主机号。可以代表C类地址对应的子网掩码默认值。子网掩码为255.255.255.248，根据掩码的定义，后三位是主机号，一共可以表示8 个主机号，除掉全0 和全1 的两个，该网络能够连接6台主机。
5.15 设某路由器建立了如下表所示的路由表:
目的网络 128.96.39.0 128.96.39.128 128.96.40.0 192.4.153.0 *（默认） 子网掩码 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.192 － 下一跳 接口0 接口1 R2 R3 R4 此路由器可以直接从接口0和接口1转发分组，也可通过相邻的路由器R2、R3和R4进行转发。现共收到5个分组，其目的站IP地址分别为：
（1）128.96.39.10 （2）128.96.40.12 （3）128.96.40.151 （4）192.4.153.17
（5）192.4.153.90 试分别计算其下一站。
答：（1）接口0，（2）R2，（3）R4，（4）R3，（5）R4。
5.16 某单位分配到一个B类IP地址，其网络号为129.250.0.0。该单位有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一个地点分配一个子网号码，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值。
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答：一种答案：每一个地点分配其中一个子网号码：129.250.1~16.0，每个地点主机号码的最小值为1，最大值为254。
5.17 设某ISP（因特网服务提供者）拥有CIDR地址块202.192.0.0/16。先后有四所大学（A、B、C、D）向该ISP分别申请大小为4000、2000、4000、8000个IP地址的地址块，试为ISP给这四所大学分配地址块。
答：A：202.192.0.0/20（2^12=4096）; B：202.192.00010 0002/21（2^11=2048）； C：202.192.0010 0000/20（2^12=4096）; D：202.192.010 000002/19（2^13=8096）。 5.18 简述采用无分类编址时的IP数据报转发算法。
从数据报DG中取出目的IP地址ID; for 表T中的每一表项do
将ID与表项中的子网掩码按位相“与”，结果为N;
if N等于该表项中的目的网络地址, 则 【与直连网络的匹配也可以放在for外】 if 下一跳指明应直接交付, 则 把DG直接交付给目的站
(包括解析ID得到对应的物理地址, 将DG封装入帧并发送); else
把DG发往本表项指明的下一跳地址
(包括完成下一跳地址到物理地址的映射, 将DG封装入帧并发送); return. for_end
5.19 试简述RIP、OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。 答：如下表所示： 主要特点 网关协议 路由表内容 最优通路依据 算法 传送方式 RIP 内部 目的网，下一站，距离 跳数 距离向量 运输层UDP 简单、但效率低 跳数16 为不可OSPF 内部 目的网，下一站，距离 代价 链路状态 IP数据报 BGP 外部 目的网，完整路由 多种策略 路径向量 建立TCP连接 其他 效率高 路由器频繁达 交换信息，难维好消息传的快，持一致性 坏消息传的慢 规模大，统一度量，可达性 5.20 有个IP数据报从首部开始的部分内容如右所示(16进制表示)，请标出IP首部和传输层首部，并回答：
45 00 02 79 1C A4 40 00 （1）数据报首部长度和总长度各为多少字节？ 80 06 00 00 0A 0A 01 5F （2）数据报的协议字段是多少，表示什么意思？ DA 1E 73 7B 07 38 00 50 19 71 85 77 7F 25 2B AA （3）源站IP地址和目的站IP地址分别是什么？(用点分十
50 18 FF FF 5B 6E 00 00 进制表示) 47 45 54 20 2F 73 2F 62 （4）TTL、校验和字段是多少？ 6C 6F 67 5F 34 62 63 66 64 64 63 64 （5）源端口和宿端口是什么？并请推测所用的应用层协
议是什么？
答：（1）数据报首部长度5×4=20字节, 总长度=027916=633字节 （2）协议字段值为6, 表示TCP
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南邮计算机通信与网络习题答案
