1、计算机学科专业基础综合计算机网络-传输层(四)及答案解析(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）_(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 UDP服务的程序使用的是哪个应用层协议?（分数：3.50）_(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
2、报无选项。试问应当划分为几个 IP数据报片?说明每一个 IP数据报片的数据字段长度和片段偏移字段的值。（分数：3.50）_(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）_(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）_(6).一个 TCP连接要发送 3200B的数据。第一个字节的编号为 1
3、0010。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）_(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)（分数：3.50）_(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 =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）_(9).网络允许的最大报文段的长度为 128字节，
4、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）_(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）_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）_(2).假设第二个
5、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）_(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，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）_(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）_(5).假定 TCP报文段载荷是 1500B，最大分组存活时间是 120s
6、，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）_(6).一个 TCP连接使用 256kb/s的链路，其端到端延时为 128ms。经测试发现吞吐率只有 128kb/s。试问窗口是多少?忽略 PDU封装的协议开销以及接收方应答分组的发送时间(假定应答分组长度很小)。（分数：3.50）_(7).假定 TCP最大报文段的长度是 1KB，拥塞窗口被置成 18KB，并且发生了超时事件。如果接着的 4次进发量传输都是成功的，那么该窗口将是多大?（分数：3.50）_一个 TCP首部的数据信息(以十六进制表示)为：0x0D 28 00 15
7、50 5F A9 06 00 00 0000 70 02 40 00 C0 29 00 00。TCP 首部的格式如下图所示。请回答：（分数：14.00）(1).源端口号和目的端口号各是多少?（分数：3.50）_(2).发送的序列号是多少?确认号是多少?（分数：3.50）_(3).TCP首部的长度是多少?（分数：3.50）_(4).这是一个使用什么协议的 TCP连接?该 TCP连接的状态是什么?（分数：3.50）_主机 H通过快速以太网连接 Internet，IP 地址为 192.168.0.8，服务器 S的 IP地址为 211.68.71.80。H 与 S使用 TCP通信时，在 H上捕获的其中
8、 5个 IP分组如表 1所示。 B表 1/B编 号 IP分组的前 40字节内容(十六进制)145 00 00 30 01 9b 40 00 80 06 1d e8 c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c5 00 00 00 00 70 02 43 80 5d b0 00 00243 00 00 30 00 00 40 00 31 06 6e 83 d3 44 47 50 c0 a8 00 0813 88 0b d9 e0 59 9f ef 84 6b 41 c6 70 12 16 d0 37 e1 00 003 45 00 00 28 01
9、9c 40 00 80 06 1d ef c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c6 e0 59 9f f0 50 f0 43 80 2b 32 00 00445 00 00 38 01 9d 40 00 80 06 1d de c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c6 e0 59 9f f0 50 18 43 80 e6 55 00 00545 00 00 28 68 11 40 00 31 06 06 7a d3 44 47 50 c0 a8 00 0813 88 0b d9 e0 59
10、9f f0 84 6b 41 d6 50 10 16 d0 57 d2 00 00回答下列问题。（分数：10.50）(1).表 1中的 IP分组中，哪几个是由 H发送的?哪几个完成了 TCP连接建立过程?哪几个在通过快速以太网传输时进行了填充?（分数：3.50）_(2).根据表 1中的 IP分组，分析 S已经收到的应用层数据字节数是多少?（分数：3.50）_(3).若表 1中的某个 IP分组在 S发出时的前 40字节如表 2所示，则该 IP分组到达 H时经过了多少个路由器? B表 2/B来自 S的分组45 00 00 28 68 11 40 00 40 06 ec ad d3 44 47 50
11、 ca 76 01 0613 88 a1 08 e0 59 9f f0 84 6b 41 d6 50 10 16 d0 b7 d6 00 00注：IP 分组头和 TCP段头结构分别如图 1，图 2所示。 图 1 IP分组头结构（分数：3.50）_计算机学科专业基础综合计算机网络-传输层(四)答案解析(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。
12、（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 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 UDP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
13、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
14、片的总长度、数据长度和片偏移的值如下表所示。 1 2 3 4 5 6IP报片长 1500B1500B1500B1500B1500B820B数据长 1480B1480B1480B1480B1480B800B片偏移 0 185 370 555 740 925)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
15、。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
16、数：3.50）_正确答案：(第一种方法将不按序的报文段丢弃，会引起被丢弃报文段的重复传送，增加对网络带宽的消耗，但由于用不着将该报文段暂存，可避免对接收方缓冲区的占用。 第二种方法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；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).一个 TCP连接要发送 3200B的数据。第一个字节的编号为 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
17、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 641024B。6410
18、248(2010-3)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 =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-)(旧的 RTT)+(新的 RTT样本)根据以上公式：RTT 1=(1-0.2)35+0.227=33.4msRTT2=(1-0.2)33.4+0.23032.7msRTT3=(1-0.2)32.7+0.22130.4ms所以当第三
19、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(2 n-1)。现在序号用 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。255128830=8704bps所以，每一条 TCP连接所能达到的最高数据率为 8704
20、bps。)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端时延，RTT=2端到端时延，那么RTT=220=40ms。所以吞吐率=65535(8/0.041=13.107 Mb/s。 线路效率=吞吐率/信道带宽，本题中，线路效率(13.107Mb/
21、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
22、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 120。)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，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
23、。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
24、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，即第一个完全窗口。10ms4=40ms，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
25、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，重新设门限值为 8(16的一半)，拥塞窗口再重新设为 1，执行慢启动算法，到门限值 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
26、，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 12。)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
27、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。1566823861=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险。)解析：(6).一个 TCP连接使用 256kb/s的链路，其端到端延时为 128ms。经测试发现吞吐率只有 128kb/s。试问窗口是多少?忽略 PDU封装的协议开销以及接收方应答分组的发送时间(假定应答分组长度很小)。（分数：3.50）_正确答案：(来回路程的时延 128ms2=256ms。 设窗口值
28、为 X(注意：以字节为单位)。 假定一次最大发送量等于窗口值，且发送时间等于 256ms，那么每发送一次都得停下来期待再次得到下一个窗口的确认，以得到新的发送许可。这样，发送时间等于停止等待应答的时间，结果，测到的平均吞吐率就等于发送速率的一半，即 128kb/s。 8X(12821000)=2560.001 X=25610002560.0018=25632=8192 所以，窗口值为 8192。)解析：(7).假定 TCP最大报文段的长度是 1KB，拥塞窗口被置成 18KB，并且发生了超时事件。如果接着的 4次进发量传输都是成功的，那么该窗口将是多大?（分数：3.50）_正确答案：(在因特网的
29、拥塞控制算法中，除了使用慢启动的接收窗口和拥塞窗口外，还使用第 3个参数，即门槛值，开始置成 18KB。当发生超时的时候，该门槛值被设置成当前拥塞窗口值的一半即 9KB，而拥塞窗口则重置成一个最大报文段长。然后再使用慢启动的算法决定网络可以接受的进发量，一直增长到门槛值为止。从这一点开始，成功地传输线性地增加拥塞窗口，即每一次进发传输后只增加一个最大报文段，而不是每个报文段传输后都增加一个最大报文段的窗口值。现在由于发生了超时，下一次传输将是 1个最大报文段，然后是 2个、4 个和 8个最大报文段，第四次发送成功，且门限为 9KB，所以在 4次进发量传输后，拥塞窗口将增加为(8+1)=9KB。
30、)解析：一个 TCP首部的数据信息(以十六进制表示)为：0x0D 28 00 15 50 5F A9 06 00 00 0000 70 02 40 00 C0 29 00 00。TCP 首部的格式如下图所示。请回答：（分数：14.00）(1).源端口号和目的端口号各是多少?（分数：3.50）_正确答案：(源端口号为第 1、2 字节，即 0D 28，转换为十进制数 3368。目的端口号为第 3、4 字节，即00 15，转换为十进制数 21。)解析：(2).发送的序列号是多少?确认号是多少?（分数：3.50）_正确答案：(第 58 字节为序列号，即 50 5F A9 06。第 912 字节为确认号
31、，即 00 00 00 00，也即十进制的 0。)解析：(3).TCP首部的长度是多少?（分数：3.50）_正确答案：(第 13字节的前 4比特为 TCP首部的长度，这里的值是 7(以 4B为单位)，故乘以 4后得到 TCP首部的长度为 28字节，说明该 TCP首部还有 8字节的选项数据。)解析：(4).这是一个使用什么协议的 TCP连接?该 TCP连接的状态是什么?（分数：3.50）_正确答案：(根据目的端口是 21可以知道这是一条 FTP的连接，而 TCP的状态则需要分析第 14字节。第14字节的值为 02，即 sYN置为 1了，而且 ACK=0表示该数据段没有捎带的确认，这说明是第一次握
32、手时发出的 TCP连接。)解析：主机 H通过快速以太网连接 Internet，IP 地址为 192.168.0.8，服务器 S的 IP地址为 211.68.71.80。H 与 S使用 TCP通信时，在 H上捕获的其中 5个 IP分组如表 1所示。 B表1/B编 号IP分组的前40字节内容(十六进制)145 00 00 30 01 9b 40 00 80 06 1d e8 c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c5 00 00 00 00 70 02 43 80 5d b0 00 00243 00 00 30 00 00 40 00 31 06
33、6e 83 d3 44 47 50 c0 a8 00 0813 88 0b d9 e0 59 9f ef 84 6b 41 c6 70 12 16 d0 37 e1 00 00345 00 00 28 01 9c 40 00 80 06 1d ef c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c6 e0 59 9f f0 50 f0 43 80 2b 32 00 00445 00 00 38 01 9d 40 00 80 06 1d de c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c6 e0 59 9f
34、f0 50 18 43 80 e6 55 00 00545 00 00 28 68 11 40 00 31 06 06 7a d3 44 47 50 c0 a8 00 0813 88 0b d9 e0 59 9f f0 84 6b 41 d6 50 10 16 d0 57 d2 00 00回答下列问题。（分数：10.50）(1).表 1中的 IP分组中，哪几个是由 H发送的?哪几个完成了 TCP连接建立过程?哪几个在通过快速以太网传输时进行了填充?（分数：3.50）_正确答案：(由图 1看出，源 IP地址为 IP分组头的第 1316 字节。在表 1中 1、3、4 号分组的源 IP地址均为 19
35、2.168.0.8(c0a80008H)，所以 1、3、4 号分组是由 H发送的。 在表 1中，1 号分组封装的 TCP段的 SYN=1，ACK=0，seq=846b 41c5H；2 号分组封装的 TCP段的 SYN=1，ACK=1，seq=e059 9fefH，ack=846b 41c6H；3 号分组封装的 TCP段的 ACK=1，seq=846b 41c6H，ack=e059 9ff0H，所以1、2、3 号分组完成了 TCP连接的建立过程。 由于快速以太网数据帧有效载荷的最小长度为 46字节，表1中 3、5 号分组的总长度为 40(28H)字节，小于 46字节，其余分组总长度均大于 46字节。所以 3、5 号分组通过快速以太网传输时需要填充。)解析：(2).根据表 1中的 IP分组，分析 S已经收到的应用层数据字节数是多少?（分数：3.50）_正确答案：(由 3号分组封装的 TCP段可知，发送应用层数据初始序号为，seq=846b 41c6H，由 5号分组封装的 TCP段可知，ack 为 seq=846b 41d6H，所以 S已经收到的应用层数据的字节数为 846b41d6H-846b 41c6H=10H=16字节。
