计算机网络习题——第5章 运输层

5-01运输层在协议栈中的地位和作用。运输层的通信和网络层的通信有什么重要的区别？为什么运输层是必不可少的？
传输层是面向通信部分的最高层次,也是用户功能的最低层次,向其上层的应用程序提供服务。
传输层提供应用程序过程之间的端到端逻辑通信,但网络层提供主机之间的逻辑通信(面向主机,具有主机地址和高效群交换等路由功能)。
不同应用过程之间的通信需要两个类型的“可靠或完成的”服务质量,并且必须由传输层以重复和分担的形式载入网络层。

5-03 当应用程序使用面向连接的TCP和不连接的IP时,这种传输是面向连接的或不连接的。
这需要看在不同的层次上,运输层是连接的,网络层是不连接的。

例子5-05表明,一些应用程序更喜欢不可靠的UDPs而不是不可靠的TCPs。
语音:因为语音信息具有一定的冗余性,耳朵对VoIP数据所报告的损失具有一定的容忍度.然而, 传输 延迟 的 变化 更 敏感 。不正确的UDP数据消息直接丢弃在接收端,TCP数据报告错误会导致重新传输,这可能导致更大的时间延迟。因此,VoIP宁愿使用不可靠的UDP,他们不想使用可靠的TCP。

5-06当接收者收到错误的UDP用户数据报告时,应怎么办?
丢弃，不接收。

5-09端口的作用是什么?为什么端口号应该分成三个类型?
该端口作为TCP/IP系统的应用程序进程的统一符号,使运行不同操作系统的计算机的应用程序进程互相通信。
已知端口的数目通常为0-1023。 标记常规服务过程;
注册端口号为1024至49151,标志着不了解端口号的罕见服务过程。

5-14 UDP用户数据报告的第一个16位数字表示为: 06 32 00 45 00 1C E2 17.测试了源端口的总长度、目标端口、用户数据报告和数据部分长度。这个用户数据消息是从客户端发送到服务器,还是从服务器发送到客户端?使用UDP的服务器程序是什么?
0632是源端口16英寸转10英寸6*16²+3*16¹+2*16⁰=1586；
0045是终点站16英寸转10英寸4*16¹+5*16⁰=69；
00 1c是用户数据包的总长度=16+12=28;
数据部分长度为28 - 首部长级 = 28-8=20;
由于目的端口69<1023是熟知端口（服务器端使用的端口号），因此该UDP数据报是从客户发给服务器的，程序是TFFTP。

5-16在停止等待协议中是否可能不使用代码?为什么?
必须编码子组和确认子组,以确定哪个子组被确认。

5-17在停止等待协议中，如果收到重复的报文段时不予理睬（即悄悄地丢弃它而其他什么也不做）是否可行？试举出具体例子说明理由。

没有确认的情况下收到重复帧相当于确认损失

5-19 证明:如果接收窗口为1(即只有序列接收一个子集),当子集被编码为n位数时,则连续的ARQ协议只能正常工作,如果发送窗口不超过2n-1。

5-21假设使用连续ARQ协议,发送窗口大小为3,序列数范围为[0,15],而发送媒体确保接收器接收子集按顺序。 在接收器上,在某个点下一个预期的序列是5。
(1)发送者发送窗口中可能出现哪些序列组合?
已 收到 最多 4 个 小组 委员会 。如发件人已收到这些确认,那么发送窗口的范围是[5,7],假设所有确认都丢失了,发件人没有收到这些确认。这时，发送窗口应该是[2,4]。因此，发送窗口可以是任何的[2,4], [3,5], [4,6], [5,7]。
(二)接收者发送的确认组是什么,但尚未进入网络(即发送者尚未到达)? 说明哪些确认组用于确认哪些序列号码。
接收者期望接收序列第5号的子集,说明序号为2，3，4的分组都已收到，并且发送了确认。发送者已收到与序列编号1的子组的确认.否则发件人无法发送单元4。可见，对序号2，3，第四组的确认很可能留在网格中。这些确认用于确认序列号2,3，4的分组。

5-23主机A连续向主机B发送两个TCP消息段,分别有序列编号70和100。
报告第一段中载有多少字节数据?
第一个报告段有70至99个数据序列,总共30个字节。
(二)在收到消息的第一段后,发送回主机B的确认中确认号码是多少?
确认号应为100。 当消息被接受时,它被订到99号,希望收到第100字节,所以发送确认号100。
(三)如果B在信件第二段后返回的信件确认中收到180个确认号,请问A,信件第二段的数据有多少字节被发送?
第三个报文段的数据序号是100到179，共80字节的数据。
（4）如果A发送的第一个报文段丢失了，但第二个报文段到达了B。B在第二个报文段到达后向A发送确认。试问这个确认号应为多少？
如第一通告没有收到,则随后的通告将不会得到确认。 b 预计a将重新发送一个连号70的讯息,所以发送一个确认编号70。

5-30设置最大TCP窗口为65535字节,没有传输通道的错误和带宽限制。 如果一个段落的平均返回时间是20ms,问一下可以得到的最大吞吐量。
如果发送延迟是忽略不计的,最大大数据速率=最大窗口*8/平均返回时间=65535*8/20=26.2 Mb/s。

5-31通信信道带宽为1Gb/s，端到端时延为10ms。TCP的发送窗口为65535字节。试问：可能达到的最大吞吐量是多少？信道的利用率是多少？
回程延迟相当于端到端传播延迟的两倍,即20ms=0.02s;
发送时间延迟等于窗口数据体积,不包括带宽,即65535*8/10⁹秒；
TCP每个发送一个窗口,需要等待确认信息返回,所以每次一个窗口被发送出去,最快速的发送下一个窗口的方法是通过绕道延迟(没有考虑延迟的确认信息非常小),所以在一个传输周期中,包括发送延迟和返回延迟,传输数据的数量是窗口的大小(这不考虑TCP、IP头条和帧组成)。
因此,最大吞吐量是窗口的大小,除了一个传输周期的时间,即65535*8/(65535*8/10)⁹+0.02)=25.54Mb/s。
使用率为25.54Mb/s/100Mb/s=2.55%。

5-37在TCP的拥塞控制中，什么是慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复算法？这里每一/种算法各起什么作用？“乘法减小”和“加法增大”各用在什么情况下？

慢开始：
当主机刚刚开始发送消息段时,您可以将cwnd的拥挤窗口设置为最大MSS值。在收到报告中新的段落的确认后,增加拥挤窗口的数目到多个MSS.这种方法逐渐增加传送器的拥挤窗口,该组能被注入到网络的速率更合理。我们还应该指出,开始缓慢并不意味着CND的增长速度是缓慢的,这意味着当TCP开始发送消息时,cwnd=1首先设置。使发送者在开始时只发送一个消息(试图找出网络拥塞),然后逐渐增加cwnd,当然,这比设置一个大的cwnd值来同时插入大量段落到网络更慢。这是防止网络拥塞的一个很好的方法。

拥塞避免：
当拥挤窗口值超过慢启动门限度时,停止使用慢启动算法并转换为拥挤回避算法。 拥挤回避算法通过每当RTT延迟往返时发送拥挤窗口,增加MSS的大小。

快重传算法：
如果发送者在一个行中收到三个重复的ACK来确定一个子集已经丢失,它应该立即重新发送丢失的消息段,而不继续等待该消息段的重新发送时间表设置的超时。

快恢复算法：
当发射器接收三个连续重复的ACK时,重新设置慢启动为阈值.慢启动的区别是拥挤窗口cwnd没有设置为1,相反,它被重新设置。若收到的重复的AVK为n个（n>3），然后Cwnd被设置为ssthresh。如果发送窗口值也允许发送消息段落,继续通过避免拥塞算法发送消息段.如果收到了确认声明新段的ACK,这个 cwnd 减少到 ssthresh 乘法.

乘法减小：
它意味着慢启动阶段或避免拥挤阶段,只要有一个超时(即有一个网络拥挤),将慢启动门限值重新设置为0乘以当前的拥挤窗口值.5.当网络经常拥挤时,ssthresh值非常迅速下降,大大减少进入网络的分组数目。

加法增大：
这意味着在执行阻塞回避算法后,在收到所有报告段落的确认后(即在24小时后),阻塞窗口cwnd增加MSS大小,导致阻塞窗口缓慢增长,以防止网络过早堵塞。

为TCP设置的 ssthresh 5-38的初始值为8(单元是报告段)。当拥挤窗口升到12点时,网络就会超时,TCP使用慢启动并避免拥挤。设法确定第一到十五个传输的拥挤窗口的大小。你能解释为什么在堵塞的窗口中每次发生变化的原因 吗?
(1)当TCP连接启动时,cwnd=1;
（2）执行慢开始算法，使用慢开始算法后，每经过一个传输轮次(transmission round)，拥塞窗口cwnd就加倍。随后的窗口大小为2，4，8；
(3) cwnd=8=ssthresh时,进入避免拥挤阶段,减少交通拥挤的算法是让交通拥挤的窗口慢慢生长,也就是说,每当RTT通过一个回程时间的cwnd加上发送人的拥挤窗口的1,而不是像慢启动阶段那样增加增长的两倍。它的窗口大小是9,10，11，12，直到12发生拥塞；
(4)更新 ssthresh=6.输入慢启动,设置cwnd=1,重复(2),输入慢启动阶段窗口为1,2,4,6,输入堵塞避免阶段窗口大小为7,8,9;
因此,从第一个到十五个传输的拥挤窗口的尺寸分别是1,2,4,8,9,10,11,12,1,2,4,6,7,8,9。

5.39TCP的拥挤窗口 cwnd大小与传输周期 n之间的关系如下:

(一)尝试图5-25所示的交通堵塞窗口与传输周期之间的关系的曲线。
(2)指定TCP工作和慢启动之间的时间间隔。
(2)慢启动时间间隔:[1,6]和[23,26]。
(三)指定TCP在避免拥挤阶段工作的时间间隔。
(3)拥挤避免时间间隔:[6,16]和[17,22]。
(四)在第16和第22轮之后,发件人是否通过收到三次重复确认或加班发现消息段落的丢失?
(4)在第16轮之后,发送者从新的门限值开始,通过收到三个重复确认来检测消息中缺失的段落。
在第22轮之后,发送者开始缓慢,通过超时检测丢失消息段。
（5）在第1轮次、第18轮次和第24轮次发送时，门限ssthresh分别被设置为多大？
（5）在第1轮次发送时，门限 ssthresh 被设置为32。
在第18轮的传输中,阈值被重新设定为一半的拥挤,即21。
在第24轮的转播中,Ssthresh的门槛为13。
( 6 ) 报告 第70段 的 递交 几 轮?
( 6 ) 报告 第70段 在 第七轮 中 转递 。
（7）假定在第26轮次之后收到了三个重复的确认，因而检测出了报文段的丢失，那么拥塞窗口cwmd 和门限ssthresh应设置为多大？
(7)交通堵塞窗口和门限应重新设置为8的一半,即4。

5-49以下是第一个存储在16位数字格式的UDP:
CB8400D001C001C问题:
(一)源端口号码是什么?
CB84是一个源端口16英寸转10英寸12*16³+11*16²+8*16+4=52100。
(二)目的是什么港口号码?
00D是目标端口16英寸转10英寸13*16⁰=13。
这个用户数据报告的总长度是多少?
001C是用户数据消息的总长度16+12=28。
(4)数据长度是多少?
数据的长度是28-第一部长级 = 28-8=20。
（5）这个分组是从客户到服务器方向的，还是从服务器到客户方向的？
目的端口数为13(知识端口),分支由客户端到服务器。
(六)客户过程是什么?
Daytime。

5-52UDP和IP具有同样的可靠性吗?请解释。
检查UDP用户数据报告和UDP用户数据报告第一部分以及整个UDP用户数据报告数据部分,检查IP数据报告,只检查IP数据报告的第一部分。UDP用户数据报告验证,并添加假标题,换句话说,下面的IP数据报告的源IP地址和目标IP地址也被检查。

流量控制与拥挤控制的主要区别是什么?发送窗口的大小取决于流量控制或拥挤控制?
交通堵塞控制:防止太多的数据进入网络,这可以防止网络中的路由器或链路过载.拥塞控制有一个先决条件:网络能够承受当前的网络负荷。交通堵塞控制是一个全球的过程,它涉及所有的主机和路由器,以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
流量控制：指点对点通信量的控制，是端到端的问题。流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。
发送窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口。如果再考虑到接收方的接收能力，那么发送窗口还可能小于拥塞窗口。
发送者通过以下原则控制拥挤窗口: 在网络上没有拥挤时,拥挤窗口会增加,以便发送更多的子组;但在网络上拥挤时,拥挤窗口会有所减少,从而减少进入网络的子组的数量。

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