2011级tcpip作业答案及复习实例

网络协议分析（作业答案）一、某单位有5个局域网，并由一台路由器实现5个局域网的互联，每个局域网最多不超过20台主机，现准备用一个内部的C类地址192.168.5.0~192.168.5.255，对该网络进行规划，每个局域网定义为一个子网，请将各子网的IP地址范围及子网掩码和可分配的地址数填于下表。

更节省地址分配的网络地址。

二、拥塞控制与流量控制分别用在什么地方？两种控制如何配合使用？答：流量控制：tcp是面向连接的传输过程，为了协调发送方和接收方在发送报文时候的速率方面一致，并解解每发送一个报文都等对方确认后方可发送的低效率机制，使得网络的资源得不到充分的利用而制定了tcp流量控制（滑动窗口协议）。

通过动态控制滑动窗口的大小，可以实时控制好发送方的传输速度，使得接收方不会因为来不及处理数据而造成信息丢失。

滑动窗口打大小设置在ip数据报文当中。

拥塞控制：拥塞控制是为了解决网络中的路由器超载而引起的严重延迟现象。

在拥塞控制中，仍然利用发送方的窗口来控制网络数据流的速度，减缓注入网络的数据流，从而拥塞自然就被解除了。

配合使用：在tcp传输过程当中，如果仅仅是解决了流量控制的机制，而不考虑路由器的负担势必会造成网络拥塞。

网络上不同的主机发送方在不了解网络负荷的条件下不断地向网络注入数据，造成路由负担过重，导致数据丢失，数据丢失引发重传，重传进一步导致拥塞加剧，最终导致网络瘫痪。

所以，应该把流量控制和拥塞控制两者结合来考虑，通过取适合大小的发送窗口，既满足网络的要求，也满足接收方的要求。

发送窗口大小=min（接收方通告窗口大小，拥塞窗口的大小）三、设TCP的拥塞窗口初始门限值是8个报文段。

当拥塞窗口上升到12时网络发生了超时，TCP使用慢开始和拥塞避免。

试分别求出第1次到第15次传输的各拥塞窗口大小。

用图表示出来（参照课本图8-10）。

拥塞窗口从初始值1按照以下的规律进行变换：1，2，4，8，9，10，11，12，1，2，4，6，7，8，9，10，11，12的顺序变化。

四、解答：首先分析网络中各设备的协议结构，用协议栈的方式标明如下图。

其中局域网2和局域网3的设备与局域网1大致相同，协议栈也同，就不标明了。

（3）若局域网0中主机H0-1上一个进程A 与局域网1中主机H1-1上一个进程B 经由tcp 协议通信。

请描述通信过程数据包怎样在网络中传输，要求写出数据包在协议栈中是怎样封装包头和去包头的。

（a ）进程A 在H0-1机器的应用层中启动，要把数据传到机器H1-1应用层的进程中。

进程A 将数据从应用层送到传输层，传输层将报文分成段，并选用TCP 、UDP 其中的一个协议。

每个报文段封装一个传输层包头，用1表示。

包头指明源端口号与目的端口号。

传输层将封装好的报文送网络层，网络层加上网络层包头2，指明源IP 地址与目的IP 地址。

网络层将封装好的报文送链路层，链路层加上链路层包头3，指明源MAC 地址与目的MAC 地址，构成链路层帧。

帧通过物理层，以物理电信号传输。

（b ）交换机SW 从物理层接收到帧，查看目的MAC 地址，发现不在本网络内，将帧送往路由器R2。

（c ）路由器R2的一个口接收到信号并组成帧传给链路层，链路层去掉链路层的头3，传给网络层。

在网络层根据路由表将包送至到达目标往的路由器口。

出口将网络层的包传到链路层，链路层根据所连接网络的协议加上链路层头3，构成帧从物理层传出去。

注意，通过两个不同网络的包因两个网络协议不同不能直接传递，必须借助路由器。

路由器可实现协议转换功能，将通过两个不同网络的包通过协议栈在网络层实现传递。

（d）集线器HB1收到传输来的物理信号，因集线器只有物理层，所以它将信号在网络中广播。

（e）H1-1机器在物理层组装信号成帧，传至链路层。

链路层分析帧头3，发现目的MAC 地址与其MAC地址一致，接收这个帧，去掉帧头后传至网络层，网络层识别到目的IP地址。

去掉包头2后，传至传输层。

传输层分析包头1，找到目的端口号。

将包去掉头1，交给目的端口指定的进程B。

路由例子网络分为三个自治系统AS1，AS2，AS3。

自治系统内部的路由器运行内部路由协议RIP 或OSPF，本例指定运行RIP协议。

自治系统之间的路由器运行外部路由协议BGP、EGP，本例指定运行BGP。

R11是自治系统内的路由器，运行的是RIP协议。

R1、R2、R3是自治系统之间的路由器，对自治系统内运行内部路由协议RIP，对自治系统之间运行外部路由协议BGP。

即自治系统之间的路由器运行两套路由协议，有两套路由表。

一各自治系统内，路由器运行RIP协议。

根据自身与网络相连的路由口的地址配置，知道与其相连的网络地址（路由器相应口的地址配置与其直接相连网络地址一致，一般用手工静态配置）。

并加入默认路由项，以便让目的网络地址不在该网络的包从默认路由指引的路径出去。

默认表项目的地址可设为该自治系统边界路由器地址。

从而建立起初始内部路由表。

二内部路由器之间发送RIP报文交换信息更新路由表自治系统AS1内，R11发送RIP报文将自身路由表信息传给R1，R1根据R11的路由信息更新路由表。

自治系统AS1内，R1发送RIP报文将自身路由表信息传给R11，R11根据R1的路由信息更新路由表。

三自治系统之间的路由器R1、R2、R3运行BGP协议，根据自身内部路由表信息建立初始外部路由表。

四自治系统之间的路由器R1、R2、R3运行BGP协议，相互发送BGP报文传递路由表信息，更新外部路由表。

R2向R1发送BGP报文，通告R2的外部路由表信息，R1根据R2的路由表信息更新外部路由表。

R3向R1发送BGP报文，通告R3的外部路由表信息，R1根据R3的路由表信息更新外部路由表。

R1向R2发送BGP报文，通告R1的外部路由表信息，R2根据R1的路由表信息更新外部路由表。

外部路由表。

五经过初始路由表建立和路由信息更新之后，得到网络最终路由表。

内部路由表为：外部路由表为因此，路由器之间需要过一段时间相互发送RIP、BGP报文，更新路由表。

六若网络1中的主机A要传送包到达网络5中的主机B，路径选择过程如下：1、A首先根据其系统中配置的网关（即包从直接相连的路由器的出口地址），将包传到与所在网络直接相连的路由器R11上。

2、R11根据包的目标地址网络5查路由表（参见第五中的最终路由表），发现路由表中找不到目标地址对应的项。

从而将包按照默认路由表项送到AS1的边界路由器。

3、R1根据包的目标地址网络5查内部路由表（参见第五中的最终路由表），发现路由表中找不到目标地址对应的项。

于是查其外部路由表，发现目标地址应该递送到自治系统AS3的边界路由器R3。

4、R3接收到包之后查内部路由表，发现目的网络是与路由器直接相连的网络，于是将包直接在网络中交付给主机B。

流量控制说明只有TCP连接才有流量控制机制一流量控制的原因主机1上的进程A与主机B上的进程通过TCP协议连接通信，在建立连接的时候传输层给进程A分配发送缓冲，给B分配接受缓冲。

A交付的数据放在发送缓冲区中，待传输层处理。

传送到主机2，交付至传输层，由接收缓冲暂时存储，待B接收。

由A向B发送数据，若A发送数据过快，量过大，且B处理不及时，接收缓冲就会被占满。

接收缓冲被占满后，后面传过来的数据就会因无法存储而丢弃。

因此要根据接收缓冲区的空余空间大小来发送数据量，每次所发的数据量不超过缓存空间空余量。

二流量控制的方法（1）A与B开始建立连接的时候，A向B发送请求包，B向A发送应答包。

B在应答包的TCP头部“窗口大小”字段内填入当时计算出接收缓冲空余容量（发送窗口）。

A收到应答包后，获悉发送窗口大小，下次发送的数据量就会确保小于等于发送窗口。

（2）三次握手建立TCP连接之后，A每发送一个数据包给B，B都要向A，发送一个应答包，这个包的TCP头部的窗口大小字段记录B接收缓存的空余量。

下次发送的数据量就会确保小于等于发送窗口。

三发送窗口的计算发送窗口=接收缓存大小-已经占用的接收缓存大小=空余的接收缓存大小目前TCP连接已经不采用发送一个包返回一个应答包的传输方式。

而是传输一批数据包后再集中发一个确认，叫积累确认。

在积累确认中，某时刻接收缓冲状况如图中1所示。

以占用空间用蓝色表示的单元是已经接收的数据单元，蓝色空格序列中间还有一些白色的空格，表示发送端已经发送，但是还没有达到接收端的数据单元。

只有当一批数据已经接收完才能向进程B提交并向发送端A 确认。

图2中有一个数据单元到达，填补了一段数据单元序列的空隙，使得这段数据单元连成一片。

因此这段数据可以提交。

图3中表示数据提交后缓冲区的变化。

图4反映一个新数据单元到达后占用缓冲区。

发送窗口就是依照这样的规律周而复始变化。

拥塞控制说明只有TCP连接才有拥塞控制机制主机1主机2拥塞的原因进程A与进程B建立TCP连接通信，它们之间发送的数据都通过路径上的路由器。

路由器先接收数据，然后存储在在路由器缓冲中，再根据目的地址转发包。

若经过路由器的包过多无法及时处理，则路由器缓冲被占满，后面来的包就被丢弃。

拥塞控制的方法为避免拥塞，进程通信过程中要预测拥塞，一旦包时延过大或者超时，就认为拥塞可能会产生，进程往链路上传递的包数量要减少。

当拥塞消除，可以增加包的投放。

具体控制方法参照书上138页图8-10的说明。