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网络层核心任务:将数据从源主机送达到目的主机
网络层主要功能:
(1)转发: 当输入链路接收到一个分组后,路由器需要决策通过哪条输出链路将分组发送出去,并将分组从输入接口转移到输出接口。
(2)路由选择: 当分组从源主机流向目的主机时,必须通过某种方式决定分组经过的路由或路径。
(3)连接建立: 网络层连接是从源主机到目的主机经过的一条路径,这条路径所经过的每个路由器等网络设备都要参与网络层连接的建立。
传输时延(发送时延),记为dt, dt = L / R;
L:分组长度,单位bit
R:链路带宽(即速率),单位bit/s
传播时延,记为dp,dp = D / V;
D:物理链路长度,单位m
V:信号传播速度,单位m/s
时延带宽积,记为G,G = 传播时延 × 链路带宽 = dp × R
传播时延的单位:s
带宽的单位:bit/s
时延带宽积的单位:bit
A将文件交付给C需要大约0.5s
计算过程:4Mbit / 20Mbps + 4Mbit / 40Mbps + 4Mbit / 20Mbps - 0【开始时间】 = 0.2s + 0.1s + 0.2s - 0 = 0.5s
B将文件交付给D需要大约需要0.35s
计算过程:
t = 0.1 + e B开始发
t = 0.2 + e 发送到路由器1
t = 0.2 + 0.1【排队0.1s(只有从一个口出的时候才要排队,如果不是一个口出就不用排队)因为A要在这个口走0.1s所以这里是+0.1s排队时间】从路由器1开始发
t = 0.3 + 0.05 到达路由器2
t = 0.35 + 0.1 到达D
0.1s + 2Mbit / 20Mbps + 0.1s + 2Mbit / 40Mbps + 2Mbit / 20Mbps - 0.1s【开始时间】 = 0.1s + 0.1s + 0.1s + 0.05s + 0.1s - 0.1s = 0.35s
有两台主机A和B,它们由一条带宽为200Kbit/s互连,信号传播速率为20km/s,现在A向B发送分组,分组长度为64bit。则使时延带宽积刚好为一个分组长度的链路长度是多少?
答:
设链路长度为D,根据时延带宽积公式可得 (D/(20km/s)) * (200Kbit/s) = 64bit,故计算可得D=64bit/(200Kbit/s) * (20km/s) = 6.4m。
假设使用某主机的浏览器在浏览网页时点击了一个超链接,其URL为“http://www.indi.cn/fl.html”,URL中的域名对应的IP地址在该主机上没有缓存;文件fl.html引用了5个小图像;域名解析过程中,无等待的一次DNS解析请求与响应时间记为RTTd,HTTP请求传输Web对象过程的一次往返时间记为RTTh。
请回答:
1.什么情形下浏览器解析到URL对应的IP地址的时间最短?最短时间是多少?
2.什么情形下浏览器解析到URL对应的IP地址的时间最长?最长时间是多少?
3.域名解析时间最长时,查询了哪些域名服务器?
4.若浏览器没有配置并行TCP连接,试求基于HTTP1.0的默认连接方式获取URL链接Web页完整内容(包括引用的图像)所需要的时间(不包括域名解析时间)并写出计算过程。
答:
1.当浏览网页的主机所对应的本地域名服务器上存有URL对应的IP地址时,解析时间最短,时间为1RTTd。
2.当URL对应的IP地址只能在其对应的权威域名服务器上找到时,解析时间最长,时间为4RTTd。
3.域名解析时间最长时,先后查询了本地域名服务器、根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器。
4.
HTTP1.0默认连接方式为非持久连接,获取WEB页及页内引用的每幅图像都需要分别建立连接和传送信息。若浏览器没有配置并行TCP连接,传输过程为串行方式。
因此,获取URL链接Web页完整内容需要的时间为:获取WEB页时间+获取5幅图像时间=1×2RTTh+5×2RTTh=12RTTh。
题图给出了基于UDP客户与服务器的典型Socket API函数调用过程,写出图中序号(1)~(5)处需要调用的Socket API函数。
答:
(1)bind(ums)
(2)sendto(ucs)
(3)recvfrom(ums)
(4)recvfrom(ucs)
(5)sendto(ums)
cs模式:n = 10的时候
p2p模式:n = 10的时候
计时器超时会把它变成1
三次重复确认会把它变成一半
阈值会调整为当前窗口的一半
(1答)
(2答)慢启动:1-6,23-26
(3答)拥塞避免:6-16,17-22
(4答)16是三次重复确认,22是通过计时器超时
(5答)32、21、13
(6答)第7个RTT
(7答)cwnd和阈值都设置为4
下图是某个TCP连接(协议为TCP-Reno)的拥塞窗口随RTT的变化过程。请回答如下问题:
第1个RTT时的拥塞窗口阈值是多少?
说明该过程中哪些时间段为慢启动阶段?
说明该过程中哪些时间段为拥塞避免阶段?
第10个RTT时,发生了什么事件?拥塞窗口及其阈值大小如何变化?
第16个RTT时,发生了什么事件?拥塞窗口及其阈值大小如何变化?
1)16MSS
2)0~4和17~20时间段为慢启动阶段。
3)4~10和11~16和20~25时间段为拥塞避免阶段。
4)第10个RTT时,发送端连续收到3次重复确认,阈值Threshold=22/2=11,拥塞窗口=11。
5)第16个RTT时,发送端发生了计时器超时,意味着网络发生了拥塞。阈值Threshold=16/2=8,拥塞窗口=1。
设主机A向主机B连续发送5个分组,主机B对每个收到的分组进行确认,其中第二个分组丢失,其余分组以及重传的第二个分组主机B均正确接收,主机A正确接收所有的ACK;各分组从1开始依次连续编号(即1、2、3……),主机A的超时时间足够长。对应GBN、SR 和TCP协议,请回答:
主机A分别发送了多少个分组?
主机B分别发送了多少个ACK?
如果超时时间比5RTT长得多,则哪个协议成功交付5个分组的时间最短?
答:
主机A分别发送的分组个数是9、6、6。
主机B分别发送的ACK个数是8、5、5。
采用TCP协议成功交付5个分组的时间最短。
假设此前发送的数据报已正确接收,主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段,其序号分别是70和100。试问:
第一个报文段携带了多少字节的数据?
主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少?
主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180,试问A发送的第二个报文段中的数据有多少个字节?
如果A发送的第一个报文段丢失了,但第二个报文到达了B。B在第二个报文段到达后向A发送确认。试问这个确认号应为多少?
答:
1)第一个报文段的数据序号是70到99,共30字节的数据。
2)主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号为:99+1=100。
3)A发送的第二个报文段后的数据长度为:179-100+1=80(字节)。
4)因为此时收到的报文段的最后一个序号为69,当在第二个报文段到达后,B向A发送确认,所以这个确认号应为70。
片偏移量=起始数据 / 8b
十进制转二进制:记住2的0次幂到7次幂。用十进制数依次减。
二进制转十进制也是一样,把为1的加起来即可。
PS:
网络地址(子网地址):网络位是特定位,主机位全为0.
广播地址:网络位是特定位,主机位全为1.
主机位 = 32 - 子网掩码中1的个数
前缀或网络位的位数 = 子网掩码中1的个数
做题步骤:
第一步:确定网络位,主机位
第二步:确定网络地址(子网地址)
第三步:确定广播地址
第四步:确定子网掩码
(1)202.119.110.190
(2)202.119.110.65
(3)255.255.255.224
(4)202.119.110.110
(5)202.119.110.113
(6)202.119.110.126
请将 IP 网络12.34.56.0/24划分为3个子网,要求:第一个子网的可分配 IP 地址不少于50个,第二个子网的可分配 IP 地址不少于60个,第三个子网的可分配 IP 地址不少于120个。
答:
第一个子网的子网地址是12.34.56.0,子网掩码是255.255.255.192,可分配IP地址数为62,可分配IP地址范围是:12.34.56.1/26-12.34.56.62/26;
第二个子网的子网地址是 12.34.56.64,子网掩码是255.255.255.192,可分配IP地址数为 62,可分配IP地址范围是:12.34.56.65/26〜12.34.56.126/26;
第三个子网的子网地址是 12.34.56.128,子网掩码是255.255.255.128,可分配IP地址数为 126,可分配IP地址范围是:12.34.56.129/25〜12.34.56.254/25。
设某ISP拥有一个网络地址块201.123.16.0/21,现在该ISP 要为A、B、C、D四个组织分配IP地址,其需要的地址数量分别为985、486、246以及211,而且要求将低地址段的IP 地址分配给IP地址需求量大的组织。
请给出一个合理的分配方案以满足该需求。要求将各组织所获得的子网地址、广播地址、子网掩码、IP 地址总数、可分配IP地址数和可分配IP地址范围参照题44表(样表)绘表填写。
答:
答案:
w 6
w 5
w 3
w 2
w 3
w 7
x的4次方 + x + 1得出下面的位串
注意点:这里是二进制取余,不是数字的取余
若接收方收到的二进制数字序列为11010110111101,CRC生成多项式为 x4+x+1,试说明数据传输过程中是否出错(要求写出计算机过程)。
答:
多项式 x4+x+1对应的位串是10011,
余数不为0,说明数据传输过程中出错。
已知发送方采用CRC校验方法,生成多项式x4+x3+1,若接收方收到的二进制数字序列为101110110101,请判断数据传输过程中是否出错。
答:
101110110101除11001余110【这里的除法是二进制的除法,同上面的几个题,就不写过程了】,余数不为0,所以传输出错。
给出生成多项式G(x)=x4+x2+1对应的二进制位串以及位串1011011对应的多项式,并为该位串进行CRC编码,写出编码过程及编码后的结果。
答:
生成多项式的G(x)对应的位串为10101。对位串1011011进行CRC编码,求余数R的过程:
得到编码后的结果为10110111100。
设生成多项式G(x)=x4+x3+1,数据传输过程中接收方收到CRC编码的数据为 10110011010,判断接收到的数据是否正确,写出判断依据及过程。
答:
G(x)对应的比特串为11001,用其去除接收到的10110011010,若余数为零,则接收到的数据正确,否则有错。
该题余数为0,所以无错
在一个采用CSMA/CD协议的网络中,传输介质是一根完整的电缆,数据传输速率为1Gbit/s,电缆中的信号传播速度是200000 km/s。若最小数据帧长度减少800 bit, 则最远的两个站点之间的距离至少需要减少多少?
笔者的解题思路:
某CSMA/CD基带总线网长度为100m,信号传播速度为200m/μs,若位于总线两端的站点在发送数据帧时产生冲突,试问:
该两站间信号传播延迟时间是多少?
最多经过多长时间才能检测到冲突?(要求写出计算过程)
答:
该两站间时延 Td = 100m ÷ (200m/μs) = 0.5μs
最大冲突检测时间 = 2Td = 2*0.5μs = 1μs
分别计算携带40字节和400字节数据的以太网帧的最大传输效率。(数据传输效率=数据长度/帧的总长度。要求写出计算过程,计算结果保留3位有效数字)
答:
携带40字节情况下的最大传输效率:40/(40+6+18)=62.5%;
携带400字节情况下的最大传输效率:400/(400+18)=95.7%。
答案:D
设传输宽带为3000Hz无噪声信道的调制电平数为32,试求出最大信号传输速率和最大数据传输速率(要求写出计算过程)。
答:
最大信号传输速率 = 2B = 2*3000Hz = 6000Hz;
最大数据传输速率 = 2Blog2M = 2*3000*log2(32) = 30000bit/s = 30Kbit/s
在无噪声情况下,若某通信链路的宽带为3kHz,采用4个相位,每个相位具有4种振幅的QAM调制技术,则该通信链路的最大数据传输速率是多少?
答:
信号状态数 = M = 4*4 = 16
最大数据传输速率 = 2Blog2M = 2 × 3kHz × log2(16) = 2 × 3k × 4 = 24kbit/s。
某客户端首先向服务器请求断开TCP连接后,TCP断开连接的过程如题图所示。若该TCP连接采用四次挥手的对称断开连接机制,对照该图回答:
当客户向服务器发送完最后一个数据段后,客户端发送的信息及其状态如何变化?
当服务器收到客户的FIN段后,服务器发送的信息及其状态如何变化?
当客户收到ACK段后,客户端状态如何变化?
当服务器向客户发送完最后一个数据段后,服务器发送的信息及其状态如何变化?
当客户收到服务器发来的FIN段后,客户端发送的信息及其状态如何变化?
当服务器在收到最后一次ACK段后,服务器状态如何变化?
1)当客户向服务器发送完最后一个数据段后,可以发送一个FIN段(FIN=1,seq=u),请求断开客户到服务器的连接,其状态由ESTABLISHED进入FIN_WAIT_1。
2)服务器收到客户的FIN段后,向客户发送一个ACK段(ACK=1,seq=v,ack_seq=u+1),ACK段可以封装应用层数据。服务器状态由ESTABLISHED进入CLOSE_WAIT。
3)当客户收到ACK段后,其状态由FIN_WAIT_1进入FIN_WAIT_2。
4)当服务器向客户发送完最后一个数据段后,服务器向客户发送FIN段(FIN=1,ACK=1,seq=w,ack_seq=u+1),同样,该FIN段也不携带应用层数据。服务器状态则由CLOSE_WAIT进入LAST_ACK,此时服务器也不再发送数据。
5)当客户收到服务器发来的FIN段后,向服务器发送ACK段(ACK=1,seq=u+1,ack_seq=w+1),其状态由FIN_WAIT_2进入TIME_WAIT,等待2MSL(Maximum Segment Lifetime)时间,然后进入CLOSED状态,最终释放连接。
6)服务器在收到最后一次ACK段后,状态由LAST_ACK进入CLOSED状态
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