计算机网络理论与实践 习题及答案 第5章

习题一、选择题1. 运输层的基本功能是将（B）数据封装成运输层报文。 A.数据链路层 B.应用层 C.会话层 D.网络层2. （A）是面向连接的服务。 A.TCP B.UDP C.IP D.以太网3. 运输层的端口是指（C）。 A.服务器的端口 B.路由器的端口 C.应用进程的标识 D.交换机的端口4. TCP协议用滑动窗口实现（A）。 A.流量控制 B.拥塞控制 C.连接建立 D.差错改正5. 拥塞控制是根据（A）的状况决定发送端向网络注入的数据大小和速率。 A.网络 B.应用进程 C.接收端 D.网卡6. 接收端在收到数据字节序号为100的报文后将向发送端发送确认号为（B）的确认报文。 A.100 B.101 C.0 D.17. 下面的关于传输控制协议表述不正确的是（A）。 A.主机寻址 B.进程寻址 C.流量控制 D.差错检测8. TCP协议采取的保证数据包可靠传递的措施不包括（D）。 A.超时重传机制 B.确认应答机制 C.校验和机制 D.用户认证与加密机制9. 滑动窗口的作用是（A）。 A.流量控制 B.拥塞控制 C.路由控制 D.差错控制10. 慢开始和拥塞避免算法的作用是（B）。 A.流量控制 B.拥塞控制 C.路由控制 D.差错控制二、填空题1. 运输层的基本服务又可分成两种，分别是（UDP）服务和（TCP）服务。2. （IP地址）和（端口号）的绑定组成了套接字（Socket）。3. 从流量控制的角度，发送窗口一定不能超过接收窗口，实际的发送窗口的上限值应该等于（cwnd）与（rwnd）中最小的一个。4. TCP连接采用三次握手方法。首先发送方向接收方发送报文，报文中的同步位SYN＝(1)，表示向接收方提出连接请求，同时报文中的初始序号seq=x，是发送方为自己选取的初始序列号。接收方收到此报文后，若同意连接，作为第2次握手，接收方向发送方回送同步位SYN＝(1)、确认位ACK=(1)、初始序列号seq＝y，以及确认序号ack＝(x+1)的报文段，对发送方的连接请求进行确认。最后一次握手，发送方向接收方发送确认位ACK=(1)、确认序号ack=(y+1)的报文段，对第2次握手时接收方发来的报文进行确认，完成连接的建立。三、判断题1. 用户数据报协议（UDP）属于应用层协议。（错）2. 运输层用进程编号（PID）来标识主机间通信的应用进程。（对）3. TCP和UDP都具有差错检测功能。（对）4. TCP和UDP都使用端口来标识主机间通信的应用进程。（对）5. 流量控制也就是拥塞控制。（错）6. UDP协议是为TCP协议提供的一种服务。（错）7. DNS使用UDP53端口。（对）8. 只有TCP协议才使用SYN标志位。（对）9. TCP的连接分请求和应答两个阶段。（错）10. 到目前为止尚未发现TCP协议的任何安全漏洞。（错）四、简答题1. 试说明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区别？为什么运输层是必不可少的？答：运输层的通信和网络层的通信有以下重要区别：通信的主体不同：运输层的服务对象是应用程序，而网络层的服务对象是主机。通信的范围不同：运输层提供的是端到端的通信，即通信的两个端点是计算机程序，而网络层提供的是主机到主机的通信。服务的性质不同：运输层提供的是可靠的服务，包括错误检测和修正、保证数据顺序和完整性等，而网络层提供的是尽最大努力交付的服务，不保证数据包的顺序、完整性或可靠性。运输层是必不可少的，原因如下：端到端通信：运输层负责实现端到端的通信，这是许多应用场景的基本需求，如电子邮件、文件传输等。可靠性：运输层通过TCP协议提供可靠的数据传输，确保数据正确无误地到达目的地，这对于数据完整性要求高的应用至关重要。流量控制：运输层通过TCP协议实现流量控制，避免发送方发送数据过快导致接收方来不及处理。拥塞控制：运输层通过TCP协议实现拥塞控制，防止网络拥塞导致通信效率下降。复用和分用：运输层通过端口号实现复用和分用，多个应用程序可以通过不同的端口号共享同一网络连接。因此，运输层在现代网络通信中扮演着至关重要的角色，它为应用层提供了可靠、高效的通信服务，是整个网络协议栈中不可或缺的一层。2. 端口的作用是什么？答：端口在计算机网络通信中扮演着至关重要的角色。它的作用可以分为以下几个方面：服务的标识符：在网络中，一台主机可以提供多种服务，如HTTP（网页服务）、FTP（文件传输服务）、SMTP（邮件传输服务）等。端口为这些服务提供了唯一的标识符，使得网络上的其他计算机可以通过这些端口与提供特定服务的主机进行通信。区分不同的服务：在TCP/IP通信协议中，端口号与特定的服务相对应。例如，80端口通常被分配给HTTP服务，而21端口被分配给FTP服务。这样，即使在同一台主机上运行着多个服务，网络上的其他设备也能通过端口号来识别和访问正确的服务。多路复用和多路分解：端口使得一个主机上的多个进程能够通过不同的端口号同时发送和接收数据。换句话说，端口允许一台计算机同时处理多个网络连接。通信会话的区分：在传输层，TCP和UDP协议使用端口号来区分同一个主机上的不同通信会话。即使是在同一台主机上，不同的端口号也能够保证数据包被正确地送达目标进程。安全隔离：通过合理配置端口，管理员可以为不同的服务设置不同的安全策略，比如限制访问特定端口的服务，从而增强网络的安全性。端口扫描与安全检测：在网络安全领域，端口扫描是一种常用的检测手段。通过扫描一个网络中的开放端口，可以发现可能的服务漏洞，从而采取相应的防护措施。综上所述，端口是计算机网络通信中不可或缺的一部分，它为不同的服务和进程提供了必要的通信渠道，同时也使得网络的管理和安全控制变得更加有效。3. TCP协议实现可靠性数据传输的方法有哪些？答：TCP（传输控制协议）是一个面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它通过以下几种方式实现数据的可靠传输：数据包排序：TCP将每个数据包都分配一个序列号，这样接收端就可以按正确的顺序重新组合接收到的数据包。流量控制：TCP使用滑动窗口机制进行流量控制。接收端会告诉发送端其当前可用的缓冲区大小，以防止发送端发送的数据过多导致接收端缓冲区溢出。拥塞控制：当网络拥塞时，TCP会降低发送速率，等待网络拥塞缓解后再提高发送速率。TCP使用一系列算法（如慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复）来管理网络拥塞。错误检测：TCP使用校验和（checksum）来检测数据包在传输过程中是否发生错误。在发送端，每个数据包都附加一个校验和；在接收端，对每个数据包进行校验和计算，如果计算结果与附加的校验和不匹配，则数据包被丢弃。重传机制：如果接收端未能按预期收到数据包，它会发送一个"重传"信号给发送端，请求重新发送数据包。TCP使用一个重传计时器来监控未被确认的数据包。连接管理：TCP通过三次握手（3-wayhandshake）建立连接，并在数据传输完成后通过四次挥手（4-wayhandshake）关闭连接。这确保了双方都清楚连接的状态，避免了资源泄露或无效的数据传输。这些机制共同确保了TCP能够提供可靠的数据传输服务，无论网络环境如何变化，都能保证数据的完整性、有序性和正确性。4. 如何理解TCP协议中的滑动窗口？答：通过动态调整窗口大小，在确保数据可靠性的同时，允许数据在网络中以高效的方式传输。发送方和接收方通过维护和更新各自的窗口，协同工作以适应网络状况，保证数据传输的效率和稳定性。5. UDP协议针对哪些数据计算检验和？答：UDP（用户数据报协议）的校验和是对整个UDP数据报文进行计算的，包括其伪首部、首部和数据部分。具体来说，其计算范围是UDP伪首部（12字节）、UDP首部（8字节）以及UDP负载数据。伪首部包括源地址、目的地址、UDP数据长度和协议类型字段，而首部则包含源端口、目的端口、长度和校验和字段。6. 拥塞控制的常用算法有哪些？答：慢启动算法：当一个TCP连接刚刚建立时，发送方会以较小的发送速率发送数据，然后逐步增加发送速率，直到达到预设的最大发送速率。这种算法可以避免一开始就发送大量的数据导致网络拥塞。拥塞避免算法：该算法通过限制发送方的发送速率来避免网络拥塞。当检测到拥塞时，发送方会降低发送速率，并在一段时间后逐渐增加发送速率，以避免再次发生拥塞。快重传算法：该算法通过快速重传丢失的数据包来避免网络拥塞。当检测到某个数据包丢失时，发送方会快速重传该数据包，并减少发送速率，直到确认该数据包已经被接收或者超过一定的重传次数。快恢复算法：该算法通过快速恢复丢失的数据包来避免网络拥塞。当检测到某个数据包丢失时，发送方会快速重传该数据包，并在一段时间后逐渐增加发送速率，以尽快恢复正常的数据传输。五、综合题1. 设发送端为A，接收端为B，忽略拥塞窗口，当前A的滑动窗口大小为10个分组单位，在连续发送编号为1到5的5个分组后，收到B以累积确认方式确认已经收到3号分组的信息，同时接收方窗口rwnd修改成了3，问： （1）此时可以明确B已经收到的分组是哪些？