計算機網絡習題

計算機網絡作業題

第一章

第一題

如圖所示網絡。A在t=0時刻開始向C發送一個2Mbits的文件；B在t=0.1+e秒（e爲無限趨近於0的小正實數）向D發送一個1Mbits的文件。忽略傳播延遲和結點處理延遲。

請回答下列問題：

1. 如果圖中網絡採用存儲-轉發方式的報文交換，則A將2Mbits的文件交付給C需要多長時間？B將1Mbits的文件交付給D需要多長時間？
2. 如果圖中網絡採用存儲-轉發方式的分組交換，分組長度爲等長的1kbits，且忽略分組頭開銷以及報文的拆裝開銷，則A將2Mbits的文件交付給C需要大約多長時間？B將1Mbits的文件交付給D需要大約多長時間？
3. 報文交換與分組交換相比，哪種交換方式更公平？（即傳輸數據量小用時少，傳輸數據量大用時長）
   答
4. 由於A先發報文所以，A的報文在路由器的隊列中排在B的報文前面，所以A交付2Mbits報文需要時間爲：2/10+2/20+2/10=0.5s=500ms；（3分）
   B將1Mbits的文件交付給D需要時間爲：1/10+2/20(排隊時間)+1/20+1/10=0.35s=350ms。（3分）
5. 從t=0時刻到t=0.1s，A發送了1000個分組，用時：1000×1000/10000000=0.1s，
   從t=0.1s時刻起與B共享連接路由器的鏈路，平均各共享到帶寬10Mbps，A大約再用時：1/10+2×1000/10000000=0.1002s交付剩餘的1000個分組，故A向C交付2Mbits文件大約需要(0.1+0.1002)s≈0.2s；（3分）
   B向D交付1Mbits文件需要時間大約爲：1/10+2×1000/10000000=0.1002s≈0.1s。（3分）
6. 分組交換比報文交換更公平。（2分）

第二題

考慮兩臺主機A和主機B由一條帶寬爲R bps、長度爲M米的鏈路互連，信號傳播速率爲V m/s。假設主機A從t=0時刻開始向主機B發送分組，分組長度爲L比特。試求：

1. 傳播延遲（時延）dp；
2. 傳輸延遲dt；
3. 若忽略結點處理延遲和排隊延遲，則端到端延遲de是多少？
4. 若dp>dt，則t=dt時刻，分組的第一個比特在哪裏？
5. 若V=250000km/s，L=512比特，R=100 Mbps，則使帶寬時延積剛好爲一個分組長度（即512比特）的鏈路長度M是多少？
   (注：1k=10^3,1M=106)
   答
6. 傳播延遲（時延）dp=M/V；（2分）
7. 傳輸延遲dt=L/R；（2分）
8. 端到端延遲de= L/R+M/V；（2分）
9. 若dp>dt，則t=dt時刻，分組的第一個比特所在位置是：距離主機A的Vdt米的鏈路上；（2分）
10. 帶寬時延積=Rdp=RM/V=512，因此， M=512V/R=512×250000000/100000000 =1280米。（2分）

第三題

假設主機A向主機B以存儲-轉發的分組交換方式發送一個大文件。主機A到達主機B的路徑上有3段鏈路，其速率分別是R1=500kbps，R2=2Mbps，R3=1Mbps。試求：

1. 假設網絡沒有其他流量，則傳送該文件的吞吐量是多少？
2. 假設文件大小爲4MB，則傳輸該文件到主機B大約需要多少時間？
   (注：1k=10^3,1M=106)
   答
3. 傳送該文件的吞吐量：TH=500kbps；（3分）
4. 傳送該文件到主機B大約需要時間：T=4×8×10^6/(500×103)=64s。（3分）

第二章

第一題

假設你在瀏覽某網頁時點擊了一個超鏈接，URL爲“https://www.kicker.com.cn/index.html ”，且該URL對應的IP地址在你的計算機上沒有緩存；文件index.html引用了8個小圖像。域名解析過程中，無等待的一次DNS解析請求與響應時間記爲RTTd，HTTP請求傳輸Web對象過程的一次往返時間記爲RTTh。請回答下列問題：
1）你的瀏覽器解析到URL對應的IP地址的最短時間是多少？最長時間是多少？
2）若瀏覽器沒有配置並行TCP連接，則基於HTTP1.0獲取URL鏈接Web頁完整內容（包括引用的圖像，下同）需要多長時間（不包括域名解析時間，下同）？
3) 若瀏覽器配置5個並行TCP連接，則基於HTTP1.0獲取URL鏈接Web頁完整內容需要多長時間？
4) 若瀏覽器沒有配置並行TCP連接，則基於非流水模式的HTTP1.1獲取URL鏈接Web頁完整內容需要多長時間？基於流水模式的HTTP1.1獲取URL鏈接Web頁完整內容需要多長時間？
答
1）瀏覽器解析到URL對應的IP地址的最短時間是：RTTd；（2分）最長時間是：5RTTd。（2分）
2）若瀏覽器沒有配置並行TCP連接，則基於HTTP1.0獲取URL鏈接Web頁完整內容需要的時間：18RTTh。（2分）
3) 若瀏覽器配置5個並行TCP連接，則基於HTTP1.0獲取URL鏈接Web頁完整內容需要的時間：6RTTh。（2分）
4) 若瀏覽器沒有配置並行TCP連接，則基於非流水模式的HTTP1.1獲取URL鏈接Web頁完整內容需要的時間：10RTTh；（2分）基於流水模式的HTTP1.1獲取URL鏈接Web頁完整內容需要的時間：3RTTh。（2分）

第二題

考慮向N個對等方（用戶）分發F=15Gb的一個文件。該服務器具有us=30Mbps的上傳速率，每個對等方的下載速率di=2Mbps，上傳速率爲u。請分別針對客戶-服務器分發模式和P2P分發模式兩種情況，對於N=10、100和1000以及u=500kbps、1Mbps和2Mbps的每種組合，繪製最小分發時間圖表。
（注：k=10^3、M=106、G=10^9）
答

第三章

第一題

假設主機A向主機B發送5個連續的報文段，主機B對每個報文段進行確認，其中第二個報文段丟失，其餘報文段以及重傳的第二個報文段均被主機B正確接收，主機A正確接收所有ACK報文段；報文段從1開始依次連續編號（即1、2、3……），主機A的超時時間足夠長。請回答下列問題：
1).如果分別採用GBN、SR和TCP協議，則對應這三個協議，主機A分別總共發了多少個報文段？主機B分別總共發送了多少個ACK？它們的序號是什麼？(針對3個協議分別給出解答）
2).如果對上述三個協議，超時時間比5RTT長得多，那麼哪個協議將在最短的時間間隔內成功交付5個報文段？
答
（1）當採用GBN協議時，由GBN協議可得：
主機A共發送了9個報文段，首先發送報文段1,2,3,4,5，當報文2丟失後，重發報文段2,3,4,5共9個；
主機B共發送8個ACK，首先發送ACK1,2丟失，因此對於3,4,5都發送ACK1共4個ACK1，後對於重傳的2,3,4,5，則發送ACK2，ACK3，ACK4，ACK5，一共8個ACK。
當採用SR協議時，由SR協議可得：
主機A共發送了6個報文段，首先發送報文段1,2,3,4,5，當報文2丟失後，重發報文段2共6個報文段；
主機B共發送5個ACK，首先發送ACK1，ACK3，ACK4，ACK5，對於重發的報文段2，則發送ACK2共5個ACK。
當採用TCP協議時，由TCP協議可得：
主機A共發送了6個報文段，首先發送報文段1,2,3,4,5，當報文2丟失後，重發報文段2共6個報文段；
主機B共發送5個ACK，首先發送4個ACK2，重傳後發送一個ACK6一共5個ACK。
（2）採用TCP協議可在最短的時間間隔內成功交付5個報文段，因爲TCP有快速重傳機制，即在未超時情況下就開始重傳丟失的2號報文段。

第二題

假設A、B兩個端系統通過唯一的一條8Mbps鏈路連接（M=10^6），該鏈路的雙向傳播時延是150ms；A通過一個TCP連接向B發送一個大文件，B的接收緩存足夠大，每個TCP段最大段長度（MSS）爲1500字節，TCP採用Reno版本，且總是處於擁塞避免階段（即忽略慢啓動）。請回答下列問題：
1).該TCP連接能夠獲得的最大窗口尺寸（以TCP段數計）是多少？
2).該TCP連接的平均窗口尺寸（以TCP段數計）和平均吞吐量（以bps計）是多少？
3).該TCP連接的擁塞窗口從發生丟包到恢復到最大窗口尺寸要經歷多長時間？
答
（1）當發送速率最大隻能等於鏈路帶寬時才能不發生丟包，因此由公式可得：
W * MSS / RTT = 8Mbps
W = 8 * 10^6 * 150 * 10^(-3) / (1500 * 8) = 100
因此TCP連接能夠獲得的最大窗口尺寸是100
（2）由公式可得：
平均窗口尺寸爲：We = 0.75 * W，即：
We = 0.75 * 100 = 75，
平均吞吐率爲：
We * MSS / RTT = 75 * (1500 * 8) / 150 * 10^(-3) = 6 * 10^6bps = 6Mbps
（3）因恢復過程中每個RTT窗口尺寸增加1個MSS，因此總共需要時間爲：
T = 100 / 2 * RTT = 50 * 150 * 10^(-3) = 7.5s

第四章

第一題

某網絡拓撲如圖所示，其中路由器內網接口、DHCP服務器、WWW服務器與主機1均採用靜態IP地址配置，相關地址信息見圖中標註；主機2～主機N通過DHCP服務器動態獲取IP地址等配置信息。

請回答下列問題。
（1）DHCP服務器可爲主機2～主機N動態分配IP地址的最大範圍是什麼？主機2使用DHCP協議獲取IP地址的過程中，發送的封裝DHCP Discover報文的IP分組的源IP地址和目的IP地址分別是什麼？
（2）主機2在通過DHCP服務器獲取IP地址的同時還可以獲取哪些IP地址配置所必須的信息？
（3）若主機1的子網掩碼和默認網關分別配置爲255.255.255.0和111.123.15.2，則該主機是否能訪問WWW服務器？是否能訪問Internet？請說明理由。
答
(1)DHCP服務器可爲主機2~主機N動態分配IP地址的最大範圍是：111.123.15.5～111.123.15.254；（2分）主機2發送的封裝DHCP Discover報文的IP分組的源IP地址和目的IP地址分別是0.0.0.0和255.255.255.255。（2分）
(2)主機2在通過DHCP服務器獲取IP地址的同時還可以獲取:子網掩碼（255.255.255.0）、默認網關（111.123.15.1）和域名服務器IP地址。（3分）
(3)主機1能訪問WWW服務器，但不能訪問Internet。（2分）由於主機1的子網掩碼配置正確而默認網關IP地址被錯誤地配置爲111.123.15.2（正確IP地址是111.123.15.1），所以主機1可以訪問在同一個子網內的WWW服務器，但當主機1訪問Internet時，主機1發出的IP分組會被路由到錯誤的默認網關（111.123.15.2），從而無法到達目的主機。（1分）

第五章

第一題

如圖所示網絡拓撲，所有路由器均採用距離向量路由算法計算到達兩個子網的路由（注：到達子網的路由度量採用跳步數）。

假設路由表結構如下表所示。
目的網絡 接口
請回答下列問題：
（1）若所有路由器均已收斂，請給出R1的路由表，要求包括到達圖中所有子網的路由，且路由表中的路由項儘可能少。
（2）在所有路由器均已收斂的狀態下，R3突然檢測到子網192.168.1.128/26不可到達，若接下來R2和R3同時向R1交換距離向量，則R1更新後的路由表是什麼？更新後的R1距離向量是什麼？
答
（1）R1的路由表：
目的網絡 接口
192.168.1.0/24 S1（2分）
192.168.1.192/26 E0（2分）
192.168.2.0/23 S0（2分）
（2）R1更新後的路由表：
目的網絡 接口
192.168.1.0/25 S1（2分）
192.168.1.128/26 S0（2分）
192.168.1.192/26 E0（2分）
192.168.2.0/23 S0（2分）
R1的距離向量：
192.168.1.0/25 2（2分）
192.168.1.128/26 3（2分）
192.168.1.192/26 1（2分）
192.168.2.0/23 2（2分）