大学计算机网络（第四版谢希仁）习题解答

ESS AP BSA Portal DCF PCF NAV 第5章 广域网 5-01 从多方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。 答：虚电路服务和数据报服务的区别可由下表归纳： 对比的方面 连接的建立 目的站地址 虚电路 必须有 数据报 不要 仅在连接建立阶段使用，每个分组使每个分组都有目的站的全地址 用短的虚电路号 路由选择 在虚电路连接建立时进行，所有分组每个分组独立选择路由 均按同一路由 当路由器出故障 所有通过了出故障的路由器的虚电路均不能工作 出故障的路由器可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化 到达目的站时可能不按发送顺序 由主机负责 由主机负责 分组的顺序 端到端的差错处理 端到端的流量控制 总是按发送顺序到达目的站 由通信子网负责 由通信子网负责 从占用通信子网资源方面看：虚电路服务将占用结点交换机的存储空间，而数据报服务对每个 其完整的目标地址独立选径，如果传送大量短的分组，数据头部分远大于数据部分，则会浪费带宽。 从时间开销方面看：虚电路服务有创建连接的时间开销，对传送小量的短分组，显得很浪费；而数据报服务决定分组的去向过程很复杂，对每个分组都有分析时间的开销。 从拥塞避免方面看：虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来，一旦分组到达，所需的带宽和结点交换机的容量便已具有，因此有一些避免拥塞的优势。而数据报服务则很困难。 从健壮性方面看：通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素，但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿。因此虚电路服务更脆弱。 （1）在传输方式上，虚电路服务在源、目的主机通信之前，应先建立一条虚电路，然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。数据报无需；

（2）从地址设置看，虚电路每个分组含有一个短的虚电路号，数据报有完整地址； （3）从路由选择及影响来看，虚电路建好时，路由就已确定，所有分组都经过此路由，数据报的每个分组独立选择路由。路由器失败时，所有经过路由器的虚电路都将被终止，数据报服务则除了崩溃时全丢失分组外，无其他影响；

（4）关于分组顺序：虚电路服务能保证分组按发送顺序到达目的主机。数据报服务不能保证数据报按序列到达目的主机。

（5）可靠性与适应性：虚电路服务比数据报服务的可靠性高。数据报服务的适应性比虚电路服务强。

（6）在拥塞控制方面，若有足够的缓冲区分配给已经建立的每条虚电路，拥塞较容易控制，而数据报服务难以控制拥塞。

（7）关于平衡网络流量：数据报服务既平衡网络中的信息流量，又可使数据报得以更迅速地传输。而在虚电路服务中，一旦虚电路建立后，中继结点是不能根据流量情况来改变分组的传送路径的。

综上所述，虚电路服务适用于交互作用，不仅及时、传输较为可靠，而且网络开销小。数据报服务适用于传输单个分组构成的、不具交互作用的信息以及对传输要求不高的场合。

5-02设有一分组交换网。若使用虚电路，则每一分组必须有3字节的分组首部，而每个网络结点必须为虚电路保留8字节的存储空间来识别虚电路。但若使用数据报，则每个分组需有15字节的分组首部，而结点就不需要保留转发表的存储空间。设每段链路每传1MB需0.01元。购买结点存储器的代价为每字节0.01元，而存储器的寿命为2年工作时间（每周工作40小时）。假定一条虚电路的每次平均时间为1000s，而在此时间内发送200分组，每个分组平均要经过4段链路。试问采用哪种方案（虚电路或数据报）更为经济？相差多少？ 答：

每个分组经过4段链路意味链路上包括5个分组交换机。

虚电路实现方案：需在1000秒内固定分配5×8=40bytes存储空间， 存储器使用的时间是2年，即2×52×40×3600=1.5×10sec

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每字节每秒的费用=0.01/（1.5×10）=6.7×10元

总费用，即1000秒40字节的费用=1000×40×6.7×10=2.7×10元 数据报实现方案：比上述虚电路实现方案需多传(15-3)×4×200=9600bytes， 每字节每链路的费用=0.01/10=10元

总费用，即9600字节每链路的费用=9600×10=9.6×10元 9.6-2.7=6.9毫分

可见，本题中采用虚电路实现方案更为经济，在1000秒的时间内便宜6.9毫分。 5-03假定分组交换网中所有结点的处理机和主机均正常工作，所有的软件也正常无误。试问一个分组是否可能被投送到错误的目的结点（不管这个概率有多小？）

如果一个网络中所有链路的数据链路层协议都能正确工作，试问从源结点到目的结点之间的端到端通信是否一定也是可靠的（见5-11）？

答：在有噪音的情况下，如果分组的目的地址字段或虚电路的标识号被改变，分组会被投递到错误的目的地，并可能被接收为正确的分组。

端到端的通信不一定可靠。 端到端的通信不仅与数据链路层有关，还与网络层有关，尽管链路层协议能正确工作，但不能保证网络层协议正常工作，即通信子网是否可靠。 5-04 广域网中的主机为什么采用层次结构方式进行编址？

答：在广域网的每个结点交换机中都有一个转发表，里面存放了到达每个主机的路由。显然广域网中的主机数越多，查找转发表就越费时间。为了减少查找转发表花费的时间，在广域网中一般采用层次地址结构。

5-05一个数据报分组交换网允许各结点在必要时将收到的分组丢弃。设结点丢弃一个分组的概率为p。现有一个主机经过两个网络结点与另一个主机以数据报方式通信，因此两个主机之间要经过3段链路。当传送数据报时，只要任何一个结点丢弃分组，则源点主机最终将重传此分组。试问：

（1）每一个分组在一次传输过程中平均经过几段链路？ （2）每一个分组平均要传送几次？

（3）目的主机每收到一个分组，连同该分组在传输时被丢弃的传输，平均需要经过几段链路？

答：（1）从源主机发送的每个分组可能走1段链路（主机-结点）、2段链路（主机-结点-结点）或3段链路（主机-结点-结点-主机）。

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走1段链路的概率是p， 走2段链路的概率是p（1-p）， 走3段链路的概率是（1-p）

则，一个分组平均通路长度的期望值是这3个概率的加权和，即等于 L=1×p＋2×p（1-p）＋3×（1-p）= p-3p+3

注意，当p=0时，平均经过3段链路，当p=1时，平均经过1段链路，当0

（2）一次传送成功的概率=（1-p），令α=（1-p）， 两次传送成功的概率=（1-α）α， 三次传送成功的概率=（1-α）α， ……

因此每个分组平均传送次数T=α＋2α（1-α）＋3α（1-α）＋ =［α/（1-α）］［（1-α）＋2（1-α）＋3（1-α）＋……］ 因为 ∞

∑ kq = q/（1-q） k=1

所以 T=［α/（1-α）］×（1-α）/［1-（1-α）］ =1/α=1/（1-p） （3）每个接收到的分组平均经过的链路数H H=L×T=（p-3 p+3）/（1-p）

5-06一个分组交换网其内部采用虚电路服务，沿虚电路共有n个结点交换机，在交换机中每一个方向设有一个缓存，可存放一个分组。在交换机之间采用停止等待协议，并采用以下措施进行拥塞控制。结点交换机在收到分组后要发回确认，但条件是：①接收端已成功收到了该分组；②有空闲的缓存。设发送一个分组需T秒（数据或确认），传输的差错可忽略不计，主机和结点交换机之间的数据传输时延也可忽略不计。试问：交付给目的主机的速率最快为多少？

答：对时间以T秒为单位分槽。在时槽1，源结点交换机发送第1个分组。在时槽2的开始，第2个结点交换机收到了分组，但不能应答。在时槽3的开始，第3个结点交换机收到了分组，但也不能应答。这样，此后所有的路由器都不会应答。仅当目的主机从目的地结点交换机取得分组时，才会发送第1个应答。现在确认应答开始往回传播。在

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k

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