计算机学科专业基础综合计算机网络传输层四

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1、计算机学科专业基础综合计算机网络 -传输层 （四）（ 总分： 84.00 ，做题时间： 90 分钟 ）一、 B 综合应用题 /B（ 总题数： 4，分数： 84.00）一个UDP首部的信息（十六进制表示）为0xF7 21 00 45 00 2C E8 27。 UDP数据报的格式如下图所示。试问： （分数： 35.00 ）（1）. 源端口、目的端口、数据报总长度、数据部分长度。（分数：3.50 ）正确答案： （第 1、2字节为源端口， 即 F7 21，转换为十进制为 63265。第 3、4字节为目的端口， 即 00 45， 转换为十进制为69。第5、6字节为UDP长度（包含首部和数据部分），即00

2、 2C ,转换为十进制为44，数 据报总长度为 44字节，数据部分长度为 44-8=36 字节。 ）解析：（2）.该UDP数据报是从客户发送给服务器还是服务器发送给客户？使用该UDF服务的程序使用的是哪个应用层协议 ?（分数： 3.50 ）正确答案：（由上题可知，该UDP数据报的源端口号为 63265，目的端口号为69，前一个为客户端使用的端 口号，后一个为熟知的 TFTP协议的端口，可知该数据报是客户发给服务器的。）解析：（3）. 一个UDP用户数据报的数据字段为 8192B，要使用以太网来传送。假定 IP数据报无选项。试问应当划 分为几个 IP 数据报片 ?说明每一个 IP 数据报片的数据

3、字段长度和片段偏移字段的值。（分数： 3.50 ）正确答案：（以太网帧的数据段的最大长度是 1500B，UDP用户数据报的头部是 8B。假定IP数据报无选项， 头部长度都是 20B。 IP 数据报的片段偏移指出一个片段在原 IP 分组中的相对位置，偏移的单位是8B。 UDP用户数据报的数据字段为 8192B，加上8B的头部，总长度是8200B。应当划分为6个IP报片。各IP报片 的总长度、数据长度和片偏移的值如下表所示。123456IP 报片长 1500B1500B1500B1500B1500B820B 数据长 1480B1480B1480B1480B1480B800B 片偏移 0185370

4、 555740 925）解析：（4）.在使用TCP传送数据时，如果有一个确认报文段丢失了，也不一定会引起与该确认报文段对应的数据 的重传。试说明理由 ?（分数： 3.50 ）正确答案：（这是因为发送方可能还未重传时，就收到了对更高序号的确认。例如主机A连续发送两个报文段：（SEQ=92, DATA共8B）和（SEQ=100, DETA共20B），均正确到达主机 B。B连续发送两个确认：（ACK=100） 和（ACK=120），但前一个确认帧在传送时丢失了。例如A在第一个报文段（SEQ=92, DATA共 8B）超时之前收到了对第二个报文段的确认（ACK=120），此时A知道，119号和在119

5、号之前的所有字节（包括第一个报文 段中的所有字节）均已被B正确接收，因此A不会再重传第一个报文段。）解析：（5）.如果收到的报文段无差错，只是未按序号，则TCP对此未作明确规定，而是让TCP的实现者自行确定。 试讨论两种可能的方法的优劣： 1） 将不按序的报文段丢弃。 2） 先将不按序的报文段暂存于接收缓存内， 待所缺序号的报文段收齐后再一起上交应用层。（分数：3.50）收缓存内，待所缺序号的报文段收齐后再一起上交应用层；这样有可能避免发送方对已经被接收方收到的 不按序的报文段的重传，减少对网络带宽的消耗，但增加了接收方缓冲区的开销。 ） 解析：（6）. 个TCP连接要发送3200B的数据。第

6、一个字节的编号为10010。如果前两个报文各携带 1000B的数据，最后一个携带剩下的数据，请写出每一个报文段的序号。（分数： 3.50）正确答案： （TCP 为传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。报文段的序号则指的是本报文段所发送 的数据的第一个字节的序号。 因此第一个报文段的序号为10010，第二个报文段的序号为 10010+1000=11010，第三个报文段的序号为 11010+1000=12010。 ）解析：（7）.设TCP使用的最大窗口尺寸为 64KB, TCP报文在网络上的平均往返时间为20ms,问TCP协议所能得到的最大吞吐量是多少 ?（假设传输信道的带宽是不受限的 ）（分

7、数： 3.50）正确答案：（最大吞吐量表明在1个RTT内将窗口中的字节全部发送完毕。在平均往返时间20ms内，发送的最大数据量为最大窗口值，即64X1024B64X1024X8-（20 X10 -3） 26.2Mb/S因此，所能得到的最大吞吐量是26.2Mb/s 。）解析：（8）.已知：当前TCP连接的RTT值为35ms,连续收到3个确认报文段，它们比相应的数据报文段的发送时间滞后了 27ms 30ms与21ms设a =0.2。计算第三个确认报文段到达后的新的RTT估计值。（分数：3.50 ） 正确答案：（新的估计RTT=（1- a ） X（旧的RTT）+a X（新的RTT样本）根据以上公式：

8、 RTT1=（1- 0.2） X 35+0.2X 27=33.4msRTT=（1- 0.2） X 33.4+0.2 X3032.7msRTT=（1- 0.2） X32.7+0.2 X2130.4ms所以当第三个确认报文到达后，新的RTT估计值是30.4ms。）解析：（9）.网络允许的最大报文段的长度为128字节，序号用8比特表示，报文段在网络中的寿命为30s。求每一条TCP连接所能达到的最高数据率。（分数：3.50 ）正确答案： （具有相同编号的报文段不应该同时在网络中传输， 必须保证当序列号循环回来重复使用的时候， 具有相同序列号的报文段已经从网络中消失，类似于GBN原理（2n-1）。现在序

9、号用8比特表示，报文段的寿命为30s，那么在30s的时间内发送方发送的报文段的数目不能多于255个。255X 128X 8- 30=8704bps所以，每一条TCP连接所能达到的最高数据率为8704bps o ）解析：（10）.在一个TCP连接中，信道带宽为1Gb/s，发送窗口固定为65535B，端到端时延为20ms问可以取得 的最大吞吐率是多少？线路效率是多少?（发送时延忽略不计，TCP及其下层协议首部长度忽略不计 ）（分数: 3.50 ）正确答案：（由于收到接收方的确认至少需要一个RTT故在一个RTT内，发送的数据量不能超过发送窗口大小，所以吞吐率=发送窗口大小/RTT。题目中告诉的是端到

10、端时延，RTT=X端到端时延，那么RTT=X20=40ms所以吞吐率=65535X（8/0.041=13.107Mb/s。线路效率=吞吐率/信道带宽，本题中，线路效率（13.107Mb/s）/（1000Mb/s）=1.31%。本题在计算时要特别注意单位 （是b还是B），区分Gb/s和GB/S。）解析：主机A基于TCP向主机B连续发送3个TCP报文段。第1个报文段的序号为90, 第 2 个报文段的序号为 120，第 3个报文段的序号为 150。 （分数： 24.50）（1）. 第 1、 2个报文段中有多少数据 ?（分数： 3.50）正确答案：（注意：TCP传送的数据流中的每一个字节都是有一个编号

11、的，而TCP报文段的序号为其数据部分第一个字节的编号。 那么第 1 个报文中的数据有 120-90=30 字节，第 2个报文中的数据有 150-120=30 字 节。）解析：（2）.假设第二个报文段丢失而其他两个报文段到达主机B,那么在主机B发往主机A的确认报文中，确认号应该是多少 ?（分数： 3.50 ）正确答案：（由于TCP使用累计确认的策略，那么当第2个报文段丢失后，第3个报文段就成了失序报文，B期望收到的下一个报文段是序号为120的报文段，所以确认号为 120o ）解析：（3）.考虑在一条具有10ms来回路程时间的线路上采用慢启动拥塞控制而不发生网络拥塞情况下的效应，接收窗口 24KB

12、,且最大段长2KB那么，需要多长时间才能发送第一个完全窗口？（分数：3.50 ）正确答案： （慢启动拥塞控制考虑了两个潜在的问题，即网络容量和接收方容量， 并且分别处理每一个问题。为此，每个发送方都维持两个窗口，即接收方准许的窗口和拥塞窗口。发送方可以发送的字节数是这两个 窗口中的最小值。 当建立一条连接的时候，发送方把拥塞窗口初始化为在该连接上使用的1 个最大报文段尺寸。然后它发送 1 个最大报文段。如果这个报文段在超时之前得到确认，发送方就把拥塞窗口增加到2个最大报文段长，并发送两个报文段。当发出去的每个报文段被确认时，拥塞窗口都要增加1 个最大报文段。因此，当拥塞窗口是 n个报文段时，如

13、果所有 n个报文段都及时得到确认，那么拥塞窗口将增加n个最大报文段，变成 2n 个最大报文段。事实上，每一次突发性连续报文段都会使拥塞窗口加倍。拥塞窗口继续按指数型增长，直到超时发生，或者到了接收方窗口的边界。其思想是如果突发量1024B、2048B和4096B工作得很好，但8192B的突发量引起超时，那么拥塞窗口应该设置成4096B以避免拥塞。只要拥塞窗口保持在4096B，不管接收方准许什么样的窗口空间，都不会发送大于4096B的突发量。这种算法就称为慢启动。现在所有的TCP实现都需要支持这个算法。现在，最大的段长是2KB,开始的突发量分别是 2KB 4KB 8KB和16KB,下面是24KB

14、,即第一个完全窗口。 10mSX4=40m因此，需要 40ms才能发送第一个完 全窗口。） 解析：（4）.设TCP的拥塞窗口的慢开始门限值初始为 12（单位为报文段），当拥塞窗口达到16时出现超时，再次 进入慢启动过程。从此时起若恢复到超时时刻的拥塞窗口大小，需要的往返时间是多少？（分数：3.50 ）正确答案：（在慢启动和拥塞避免算法中，拥塞窗口初始为1,窗口大小开始按指数增长。当拥塞窗口大于慢开始门限后停止使用慢启动算法，改用拥塞避免算法。此处慢开始的门限值初始为12,当拥塞窗口增大到12时改用拥塞避免算法，窗口大小按线性增长，每次增加 1个报文段，当增加到 16时，出现超时，重 新设门限值

15、为8（16的一半），拥塞窗口再重新设为1,执行慢启动算法，至U门限值8时执行拥塞避免算法。 这样，拥塞窗口的变化为 1， 2， 4， 8， 12， 13， 14， 15， U16/U， 1， 2， 4， 8， 9， 10， 11， 12，13, 14, 15, U16/U，。可见从出现超时时拥塞窗口为16到恢复拥塞窗口大小为 16,需要的往返时间次数是 12o ）解析：（5）.假定TCP报文段载荷是1500B,最大分组存活时间是 120s，那么要使得TCP报文段的序列号不会循环 回来而重叠，线路允许的最快速度是多大?（不考虑帧长限制 ）（分数： 3.50）正确答案：（目标在120s内最多发送232B（序列为32位），即35791394B/S的载荷。TCP报文段载荷是1500B,那么可以发送23861个报文段。TCP开销是20B, IP开销是20B,以太网开销是26B（18字节的首部和尾部，7个字节的前同步码，1个字节的帧开始定界符）。这就意味着对于1500B的载荷，必须发送1566B。1566X8X23861=299Mb/s因此，允许的最快线路速度是299Mb/s。比这速度更快，就冒有在同一时间不同的TCP报文段具有相同的序号的风