第七版自顶向下 第一章中文版 计算机网络课后习题答案_计算机网络自顶向下方法第七版答案

本人编写了1-9章全部答案，在我发布的pdf文件里，需要的话自行下载。文件免费
第一章
R组
1.主机和端系统这两个概念没有什么不同。在本书中，“主机”这个名词和“端系统”这个名词可以相互替换。端系统包括PC、工作站、web服务器、邮件服务器、PDA（一种掌上主机）、网络游戏控制台等。

2.从维基百科上说，外交协议通常是一系列规则，这些规则用于友好的表达出通信双方话语的意义，而且这些广受信誉的和历史悠久的规则使国与国、人与人之间很好的协同工作，有些协议是代表着各方的阶级立场，协议规则是基于各方友好愿意交流的原则之上的。

3.协议的标准对协议来说很重要，因为这样人们就能够创造出（通过协议）能够相互协作的网络系统与网络产品。

4.通过调制解调器在电话线上接入:家庭接入；在电话线上DSL接入：家庭接入或者是小型办公室；通过混合光纤同轴系统：家庭接入；100mbps的交换式以太网：企业接入；wifi：家庭接入或者企业接入；3G或4G：广域网无线接入。

5.混合光纤通轴系统的带宽是在用户间共享的，在下行通道，所有的数据包都在同一数据源产生，即，在前端产生，因此在下行通道不会发生碰撞

6.在美国的许多城市中，人们一般都通过这样的住宅接入技术：拨号、DSL、通过调制解调器接入、和光纤到户。

7.不同以太网的传输速率通常分为这几种，10mbps型的，100mbps型的，1gbps型的，和10gbps型的。

8.如今，大多数以太网都以双绞线为载体，它也可以用光纤为载体。

9.通过拨号调制解调：最高速率是56kbps，带宽是专用的（非共享）。ADSL最高下载速率是24mbps，最高上传速率是2.5mbps，带宽也是专用的。HFC：最高速率是42.8mbps，上传速率最高是30.7mbps，带宽是共享的。FTTH：上载速率是2-10mbps，下载速率是10-20mbps，带宽不是共享的。

10.现如今，主要有两种无线网络访问技术：
第一种是Wifi（802.11）技术，在无线局域网中，无限用户在某个基站（比如一个无线接入点）的数十米范围内来传送数据，这个基站通常连接着有线网络，因此能为用户提供无线的网络服务。

第二种是3G或4G这种大范围的无线接入网络，在这些系统中，许多蜂窝电话使用同一个无线基础设施来传送数据，这些基站由电信供应商来管理。这为基站数十公里范围的用户提供了无线接入服务。

11.在t0时刻，发送端开始传送数据，在t1=L/R1时刻，发送端传输完毕，路由器接受了整个数据包（没有传播时延）。因为路由在t1时刻接收到了整个数据包，它可以在t1时刻向接收端发送这个数据包，在t2=t1+L/R2时刻，路由器完成了传输，而且整个包被接收端接收（这里也没有传播时延），因此端到端的时延是L/R1+L/R2.

12.在传输过程中电路交换网络可以保证定量的端到端的时延，而在今天的分组交换网中（包括今天的以太网），无法抱枕任何端到端的带宽，FDM需要复杂巧妙的莫你硬件将信号转化成相应频率的带宽

13.A能支持两个用户，因为每个用户需要总带宽的一半
B.因为在传输过程中每个人需要1mbps的带宽，如果在同一时刻，正在传输的用户少于等于两人，那么最大就需要2mbps的带宽，因为在这个共享链路上可使用的带宽是2mbps，那么在链路前面就不会发生排队时延。然而如果是三个用户同时使用，那么就需要3mbps的带宽，这就大于这条链路所提供的带宽，那么这种情况发生时，就会在链路前面发生排队时延。
C.摸个指定用户正在传输的概率是0.2.
D，3个用户同时传输的概率是

因为只有在三个用户同时传输时队列才增长，那么队列增长占总时间的比例是0.008.

14.如果两个ISP没有实现对等链接，当他们发送了流量时，他们必须通过中间商ISP来传输流量，那么当然这两个ISP需要向中间商ISP付费，但是通过对等链接，这两个ISP就会减少向中间商ISP提供的费用，因特网交换点（IXP）（这通常是一个孤立的建筑，并带有自己的网络流量交换设备）是一个各方ISP相互对等的交汇点，某一个ISP可以通过向其他接入IXP的ISP收取相对较小的费用来盈利，费用由向交换IXP的流量来确定。

15.谷歌的专用网络将其所有大大小小的数据中心相互连接起来，谷歌数据中心的流量并不是通过公共网络传送，而是通过其专用网络。有许多数据中心都位于基层ISP附近，因此当谷歌向用户传送内容信息时，其通常绕过高层级ISP。那么是什么激发了谷歌提供商去创造这样一个专用网络那？第一，其可以给用户更好的体验，第二，因为其很少通过中间商ISP传输流量，这样就可以省钱，第三，如果ISP想要向这些内容提供商来收取更多的费用的话（在那些没有网络中立（注：网络中立指ISP必须平等对待所有流量，不能区别对待不同提供商来收取费用）的国家），这些提供商可以避免这些额外的开支。

16.总时延可以分为处理时延，传输时延，传播时延，和排队时延，除了排队时延是可以变化的之外，其他的都是固定的。

a. 1000km，1mbps，100bytes
b.100km，1mbps，100bytes

10 msec；d/s，no，no

a 500kbps
b 64seconds
c 100kbps；320seconds。

20端系统A将这个大文件分成几个大块，其将头部信息加入到这几个大块上，因此将这个文件分成了很多数据包。这些数据包的首部字段包括目的ip地址（也就是端系统B的ip地址）.交换机可以通过目的地址来决定所转发数据包的出站链路，就好比问路，在知道目的地的情况下，数据包也需要确定它下一步需要向哪个出站链路上转发。

21.最大的发送速率是500个包每秒最大的传输速率是350个包每秒，（书上问的是最小的的传输速率），那么相应的流量强度是500/350=1.43>1，这些实验最终都会发生丢包，但是第一次实验最早发生丢包的时间可能会与第二次实验最早发生丢包的时间不同，因为发送的过程是随机的。

22.一般都是这五个任务：差错控制，流量控制，分片和重组，多路复用，和建立连接，当然一个任务可能同时在两个层次都出现，比如很多层都有差错控制这个任务。

23.（从上到下）协议栈中这五层的名称是：应用层，传输层，网络层，链路层，和物理层每层的主要任务在1.51节强调过，不再多说。

24.应用层报文：应用层要发送的数据并由传输层传输。传输层报文段：由传输层将应用层报文附上传输层首部封装而成。网络层数据报：由网络层将传输层报文段附上网络层头部封装而成。链路层帧由链路层将网络层数据报和链路层头部封装而成。

25.路由器处理物理层，链路层，和网络层（即从一层到第三层）（这是一个善意的小小谎言，因为当今路由器有时可以充当防火墙或者缓冲组件，那么这也会涉及到传输层）。
链路层交换机主要处理到物理层和链路层（从第一层到第二层）。而主机是五层都处理。

（网络）病毒：需要人们网上交互才能传播。举个经典的例子：电子邮件病毒。
蠕虫：不需要用户复制。蠕虫在被感染的主机上扫描ip地址和端口号，寻找易感染的进程。

27.创造僵尸网络需要攻击者在某些应用或系统中发现漏洞。（举个例子，利用某个应用。的缓冲区溢出漏洞）发现漏洞后，攻击者需要扫描易于攻击的主机，目标基本上是通过利用某个漏洞来破坏一系列主机.属于僵尸网络的主机会自动扫描其周围环境并利用漏洞进行传播，僵尸网络最重要的一个属性是僵尸网络的发起者可以远程控制并发送命令于僵尸网络的所有节点，因此攻击者就有可能会向所有僵尸网络的节点发送命令来攻击一个节点（比如攻击者命令僵尸网络的节点向一个节点发送tcp syn ，目标节点可能就会陷入tcp syn 泛洪攻击中）

28.Trudy可以佯装bob向alice对话，并修改部分或所有bob向alice发送的数据，比如她可以将“alice，我欠你1000元”改为“alice，我欠你10000元”。此外，虽然bob发送给alice的数据加密了，她还是可以将bob发送给alice的数据丢掉。

P组
1.答案不唯一，很多协议都得以达到这个目的，接下来是其中一个答案：
ATM发送到服务器的消息：
Msg name 注释

---

HELO 让服务器察觉出ATM中插入了银行卡
ATM银行卡将用户的id传送到服务器
PASSWD 用户输入PIN并发送到服务器
BALANCE 用户请求查询账户余额
WITHHDRAWL 用户要取钱
BYE 用户结束
服务器发送到ATM的消息（显示）
Msg name 注释

---

PASSWD 要用户输入 PIN(密码)
OK 最后一次请求（PASSWD，WITHDRAWL）
OK
ERR 最后一次请求（PASSWD，WITHDRAWL）
出错
AMOUNT 回应查询余额操作
BYE 用户操作结束，在ATM再次显示欢迎
一次操作示范：
用户 服务器
HELO（用户名）--------->（检测用户名是否有效）
<---------PASSWD
PASSWD--------->(检测密码是否有效)
<-------OK(密码有效)
BALANCE ---------->
<----------AMOUNT
WITHDRAWL-------->查看钱是否够取出
--------->OK
ATM吐钱
BYE ----------->
<----------BYE

接下来是没有钱的情况
用户 服务器
HELO（用户名）--------->（检测用户名是否有效）
<---------PASSWD
PASSWD--------->(检测密码是否有效)
<-------OK(密码有效)
BALANCE ---------->
<----------AMOUNT
WITHDRAWL-------->查看钱是否够取出
--------->ERR（没钱了）
显示错误信息
不吐钱
BYE ----------->
<----------BYE
2.在N*（L/R）时第一个包到达目的地，第二个包仍呆在最后一个路由器，第三个包则是呆在倒数第二个路由器中，其他的包类似。在N*（L/R）+L/R,第二个包到达目的地，第三个包在最后一个路由器中，其他的包也是类似情况。以此类推，我们将会看到在N*（L/R）+(P-1)（L/R）=（N+P-1）（L/R）时所有的包都会到达目的地。

3.a) A 电路交换网将会更合适，因为应用对话时间长而且并且带宽可预测且变化幅度小。
因为传输速率已知而且这个应用程序不具有突发性，这将会为每个会话保留带宽且没有明显的浪费。另外，其建立连接和拆除连接开支都会在漫长的数据传输分摊，（从而显得微不足道）
b）在最糟糕的情况下，所有应用同时在几个链路上传输的话，然而，因为每个链路有足够的带宽来支撑所有应用的传输率的总和，所以不会发生拥塞（很小的排队），在链路容量如此富余的情况下，网络确实不需要拥塞控制机制。

4.a.在左上角和右上角的交换设备之间我们有四条连接，同样我们我们也能看到其他三条链路上也各自有四条链接，因此这个网络上可以支持16条连接。
b.我们可以先将四条穿过右上角的交换机，然后再将另外四条链接穿过右下角的交换机，这样总共就有8条链接了。
c.可以，对于A与C之间的链接，我们先将两条的通过交换机B，然后再将两条通过路由器D，而对于B和D之间的链接，我们先将两条通过A，再将两条通过C，这样做，每条链路最多就会有四条连接。

5.收费站相距75公里，汽车的速度是100km/hr，一个收费站以每12秒一个汽车的速度来服务汽车。
a.对于第一个收费站，有十辆车，需要花费120秒，即2分钟。到达第二个收费站时每辆车的传播时延是45分钟（跑75公里），因此所有的汽车都会在47分钟后在第二个收费站处排队，从第二个收费站到第三个收费站的整个过程也是如此。第三个收费站也要花费2分钟来服务10辆车，因此总时延是96分钟。
b.收费站之间的时延是812秒加上45分钟，即46分36秒。总时延是这个的两倍加上812秒，即94分钟48秒。

6.a. d prop = m/s 秒
b. d trans= L/R秒
c. d end to end = (m /s + L / R) seconds.
d .此比特刚刚离开主机A
e.链路上的第一个比特还没有到达主机B

f.第一比特已经到达主机B.

g.距离是

7.考虑到包中的第一位，在这个比特传输之前，必须先产生包中其他位，这就需要

传输包所需要的时间是

传播时间=10ms

直到解码所需时间为

类似的分析表明：所有位都有17.224ms的延迟。

A.可以支持20个用户
B.p=0.1
C.

D.

我们可以中心极限定理来近似这个概率。让作为随机变量使得

其中z服从标准正态分布，因此

9.
A.10000
B.

10.第一个终端需要将包传送到第一个链路上，在

时分组正在在第一条链路上传输，

加上交换机的处理时延

。在收到整个包之后，第一条链路和第二条链路上的交换机需要

将包传输到第二条链路上，在

时分组在第二条链路上传播
，相似的，我们也可以计算第二个路由器上的时延和第三个链路上的时延是：
和

。

我们只需要在方程式上赋上值就可以回答第二个问题：

11.因为比特是立即发送的，分组交换机不会带来任何时延；尤其是，他不会带来任何传输时延，因此

代入第十题的值，那么答案是：

12.到达的数据包必须等待链路传输4.5*1500bytes=6750bytes或者是54000bits.因为这些比特以2mbps进行传输，排队时延是27ms，通常排队时延都等于

13.
A.对于第一个包，排队时延是0，对二个包，排队时延是L/R，以此类推，第n个包的传输时延是（n-1）*L/R，因此对于n个包，平均排队时延是

这需要用到等差数列前n项和来计算。
B.传输N个包需要LN/R秒，因此，当每N个包到达时，缓冲区是空的，因此，所有批次包的平均时延等于一个批次中的平均时延，即（N-1）L/2R。
14.
A.传输时延是L/R，总时延是

B.另x=L/R
C.总时延为

。x等于0，总时延就是0，当x接近于1/a时，总时延就是接近无穷大。
15.总时延等于

16.系统中所有的包包括缓冲区的包和正在传输的包，所以N=10+1.
因为N=ad，所以（10+1）=a（排队时延+传输时延）。也就是11=a*（0.01+1/100），因此a等于550个包每秒。
17.A.总共有Q个节点（源节点和Q-1个路由器）。令

表示第q个节点的处理时延，让

表示第q个链路的传输速率，令

。
令

表示第q个链路的传播时延。那么

B.让

表示q节点上平均的排队时延，那么

18.在linux系统上你可以输入命令
traceroute www.targethost.com
在windows操作系统上你可以用
tracert www.targethost.com
无论哪种情况，你都会得到三种测量值，对于这三种测量值，你可以计算期望和方差，在一天的不同时间做实验，并对这些变化做出思考。
接下来是一个案例

以上是圣地亚哥的超级计算机和www.poly.edu之间的traceroutes
A.在三个不同的小时内的平均往返时延分别是71.18ms，71.38ms,71.55ms,标准差分别是0.075ms，0.21ms，和0.05ms。
B.在这个案例中，在三个小时的每个小时里，traceroute路径上有12个路由器的路由器，路径没有发生变化。
C.
从源节点到目的节点Traceroute包经过了四个ISP网络，是的，在这次实验中最大的时延发生在相邻ISP之间的对等接口



这是www.stella-net.net (France) 与www.poly.edu (USA)之间的traceroute

D.三个不同的小时的平均时延分别是87.09ms，86.35ms和86.48ms。标准差分别是0.53ms，0.18ms，0.23ms。在本案例中，三个小时的每小时的traceroute中路径上有11个路由器，路径没有发生变化，经过了3个ISP，在相邻的ISP的对等接口上出现了最大时延。
18.下面是一个案例：

以上是法国不同城市到美国的traceroute
A.在两个不同的法国到美国的traceroute中，七条链路是相同的，包括大西洋沿岸国家的链路。

B.在本案例中，一个是法国的城市的美国的traceroute，一个是德国到美国的traceroute，总三条链路是相同的，包括大西洋沿岸国家的链路

以上是美国向中国两个不同城市的traceroute。
C.在这两个traceroute中，五条链路是相同的，在到达中国之前，两个traceroute分开了。
20吞吐量=
21.如果仅使用一条路径，那么吞吐量就由下面的式子给出

如果使用所有路径，那么则是这个式子

、
22.成功收到包的概率

，直到包成功接收才停止传送，其传送次数服从参数为

的几何分布，因此平均传送次数为1/。那么平均重传的次数就是1/

-1.
23.我们先将第一个包称为A第二个包称为B。
A.如果瓶颈链路是第一条链路，那么B包就会在第一条链路上等待，直到A被传输完成，
所以分组到达间隔时间是L/R。
B.如果第二条链路是瓶颈链路而且二个包紧挨着发送，那么当第二条链路传输完成第一个包之前第二个包就会已经到达交换机的输入队列。也就是

左边的式子是第二个包到达第二条链路的输入队列所用的时间（这是第二条链路还没有开始传输第二个包）。右边的式子代第一个在第二个链路上完成传输所用的时间。
如果我们在T秒后发送第二个包，那么第二个包在第二个链路上将不会排队的话，以下式子得成立：

这样，T的最小值是

。
24.40TB=4010的12次方8比特，所以如果用专用链路，将会现需要40TB/100000000=3200000s=37天。但是如果用Fedex夜间快递的话，你可以保证这些数据在一天内交付完成，那么花费将会不到100美元。
25.
A.160000bits
B.160000bits
C.带宽时延积是一个链路所容纳最大的比特数
D.比特宽度等于链路长度/带宽时延积，所以一比特是125米，比一个足球场还要长。
E.s/R
26.s/R=20000km，那么R=s/20000km=250000000/20000000=12.5bps
27.
A.80 000 000bits
B.800 000bits，这是因为在某一时刻此链路上所容纳比特的数量=min（带宽时延积，包的大小）=800 000bits
C.25米
28.
A.

B.

C.将文件分开传送会花费更长的时间，因为每个包会需要对方发送相应的确认包，从而增加传输时延。
29.同步卫星离地表有36000km
A.150ms
B.1 500 000bits
C.600 000 000bits
30.数据到达协议栈顶部，让我们将这些数据类比成乘客及其行李，当乘客办理登记手续时，将会检查其行李，那么就会在他的包和票上贴上标签。如果图表1.20允许行李层实施这项服务或者在发送端将乘客和行李分开，然后在目的地在归还行李的话，这个标签就是在行李层添加的额外信息。当乘客通过安检时，相关人员通常也会他的票上戳个邮戳，来表示这个乘客通过了安检，这个信息（通过后来再一次检查）用来保证乘客的安全。
31.
A.源节点发送消息到第一个分组交换机所用的时间为

对于存储转发式交换机，源节点发送消息到目的节点所用的总时间是

B.源节点发送第一个包到第一个分组交换机所用的时间是

。第二个包被第一个交换机所接受的时间点与第一个包被第二个包接受的时间点相同，都是

。
C.第一个包被目的地接受的时间点为

。从这以后，目的地每5ms都会接受一个包，那么最后一个包被接受的时间点是15ms+799*5ms=4.01s。我们可以看到将消息分割再利用存储转发的方式进行发送会明显的减少总时延（几乎是三分之一）。
D.
i.在不进行分片的情况下，如果还不允许出现比特差错的话，比特一旦出错，整个没有分片消息（而不是单个数据包）就得重新传输。
ii.在不进行分片的请况下，如果像网络发送巨大的数据包（例如高清视频），路由器的缓存必须得容得下这些包，而且有的比较小的包会在路由器缓存中排队，排在这些体积较大的包后面，这样导致不合理的时延。
E.
i.包必须按原来的次序输入到目的节点。
ii.消息分片会产生许多很小的包，因为无论包自己有多大，头部大小对所有包来说都一样，那么分片数据包的话，会增加额外的首部比特。
32.对的，java小程序中的时延就相当于31题中的时延，无论是分组交换还是报文交换，传播时延影响着总体端到端的时延。
33.那么共有F/S个包，每个包的大小是S=80bits.最后一个包被第一个路由器接受的时间点是

,在这时，前F/S-2个包已到达目的地，而且第F/S-1个包在第二个路由器，最后一个包还得经过第一个路由器和第二个路由器传输，其传输时间均是

，因此发送整个文件的时延是

。如想要计算出S使得时延最小,那么计算过程如下

34.电路交换电话网络和和因特网在网关上连接在一起，当skype用户（在网上）打电话时，在用户和网关建立了一个电路交换链接，skype用户的音频数据在因特网上以数据包的形式发送到网关，在网关上，声音信号被重构发送到电路上，反过来，声音信号先是在电路上传输，到达网关，网关将这个声音信号重构成一个个分组数据包，让后将这些声音数据包发送给skype用户。