中科院大学计算机网络习题答案9

中科院大学计算机网络硕士课程

第九单元 传输层

09-练习题与解答

1．假定TCP使用两次握手替代三次握手来建立连接。也就是说，不需要第三个报文。那么现在是否可能产生死锁？请给出例子来说明你的答案。

解答：我们知道，3次握手完成两个重要功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已准备好），也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送与确认。

现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机A和B之间的通信。假定B给A发送一个连接请求分组，A收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，A认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，B在A的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道A是否已准备好，不知道A建议什么样的序列号用于A到B的交通，也不知道A是否同意B所建议的用于B到A交通的初始序列号，B甚至怀疑A是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，B认为连接还未建立成功，将忽略A发来的任何数据分组，只等待接收连接确认应答分组。而A在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

2. 一台TCP机器在1Gbps的通道上使用65535字节的发送窗口，单程延迟时间等于10毫

秒。问可以取得的最大吞吐率是多少？ 线路效率是多少？ 解答：10毫秒×2=20毫秒（RTT）

每20毫秒（RTT）可以发送一个窗口大小的交通量 每秒50个窗口（1000毫秒÷20毫秒=50） 65535×8×50 = 26.214Mbps

26.214Mbps÷1000Mbbps ≈ 2.6% (在1Gbps的通道上) 所以，最大吞吐率是26.214Mbps，线路效率约为2.6%。

3. 一个TCP报文段的最大载荷是65495字节，为什么要选择这样一个奇怪的数字呢？

解答：整个TCP报文段必须适配IP分组65535字节的总长度。因为TCP头最少20个字节，IP头的开销最少20个字节，所以仅剩下65495字节用于TCP数据。

4．对于以1Gbps速率运行的网络，是延迟（而不是带宽）成为约束因素。现在设有一个城

域网（MAN），其源端机和目的端机相隔20km。问数据传输速率为多大时，由于光速导致的往返路程延迟等于1K字节分组的发送延迟？

【解答】光在光纤和铜导线中的速度是大约每毫秒200公里。对于一条20公里的线路，单程延迟是100微秒，往返延迟是200微秒。1K字节就是1 024×8=8192位。如果发送8 192位的时间是200微秒，那么发送延迟等于传播延迟。设W(秒)是发送1位的时间，那么从等式

8 192W=200×10得到W=2×10÷8 192， 1/W==8192÷（2×10）≈40×10。 所以，数据传输速率应为40Mbps。

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授课教师：鲁士文 授课地点：雁栖湖教学区 公布答案时间：2014年11月28日

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第九单元 传输层

5．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分组如附表(a)所示。

请回答下列问题。

（1）附表(a)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？

注：IP分组头和TCP段头结构分别如插图(a)和插图(b)所示。

【解答】主机H的IP地址192.168.0.8用十六进制表示是c0 a8 00 08，服务器S的IP地址211.68.71.80用十六进制表示是d3 44 47 50。附表(a)表中的1号、3号和4号IP分组的源IP地址都是c0 a8 00 08，即主机H的地址，因此它们都是由H发送的。

授课教师：鲁士文 授课地点：雁栖湖教学区 公布答案时间：2014年11月28日

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第九单元 传输层

在表中列出的5个IP分组中，在数据段中对应TCP报文段的编码位的6位段所在的字节分别是02H、12H、f0H、18H和10H；其中1号、2号IP分组的SYN位的值是1；2号和3号分组编码段的ACK位都是1，2号分组中的序号是e0 59 9f ef, 3号分组中的确认号是e0 59 9f f0,后者等于前者加1。 因此，1号、2号和3号IP分组完成了TCP连接建立过程。 快速以太网数据帧的数据段的最小长度是46字节。在表中列出的5个IP分组中，IP分组总长度分别是0030H，0030H，0028H，0038H和0028H。其中3号和5号分组的长度0028H（十进制40）小于46字节，其它分组长度都大于46字节，因此3号和5号分组通过快速以太网传输时进行了填充。

（2）根据附表(a)中的IP分组，分析S已经收到并由其传输层向应用层提交的数据字节是多少？

【解答】在表中列出的5个IP分组中，2号和5号分组是从S发往H的，在数据段中对应TCP报文段的编码位的6位段所在的字节分别是12H和10H。2号IP分组执行连接建立，编码位中的ACK位是1，确认号是84 6b 41 c6 (接收的初始序号) 。5号IP分组内TCP编码位中的ACK位是1，确认号是84 6b 41 d6 H。因此S已经收到并由其传输层向应用层提交的数据字节是84 6b 41 d6 H - 84 6b 41 c6 H = 10H=16字节。 （3）若附表(a)中的某个IP分组在S发出时的前40字节如附表(b)所示，则该IP分组到达H时经过了多少个路由器？ 【解答】附表(b)所示的IP分组的标识是68 11 H，与附表(a)中的5号IP分组的标识相同，源IP地址都是d3 44 47 50 H，即服务器S的IP地址，因此它们是同一个IP分组。前者的生存时间段的值是40H；后者是在H上捕获的，其生存时间段的值是31H； 40H – 31 H = 0F H = 15；所以该IP分组到达H时经过了15个路由器。

6．假定TCP拥塞窗口被置成18K字节，并且发生了超时事件。如果接着的4个突发量传

输都是成功的，那么第4次传输的突发量所对应的拥塞窗口值是多大？假定最大报文段长度是1KB。

解答：在Internet的拥塞控制算法中，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16个报文段。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，而拥塞窗口则重置成一个最大报文段长。然后再使用慢启动算法决定网络可以接受的突发量，一直增长到门槛值为止。从这一点开始，成功的传输线性地增加拥塞窗口，即每一次突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，门槛值被设置成18/2=9K字节。然后是2个、4个和8个最大报文段，所以第4次传输的突发量所对应的拥塞窗口值是8K字节。

授课教师：鲁士文 授课地点：雁栖湖教学区 公布答案时间：2014年11月28日

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