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一、综合题

1． 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

，主机H 与S 使用TCP 通信时在主机H 上捕获的其中5个IP 分组见如表1所示。

表1 在主机H 上捕获的IP 分组

请回答下列问题。

（1）表17中的IP 分组中，哪几个是由主机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？

（2）根据表1中的IP 分组，分析主机S 已经收到的应用层数据字节数是多少？

（3）若表1中的某个IP 分组在主机S 发出的前40B 见表4-8，则该IP 分组到达主机H 时经历了多少个路由器？

表2 主机S 发出的IP 分组

IP 分组头和TCP 段头结构分别如图1和图2所示。

图1 IP 分组头部

图2 TCP 段头结构

【答案】（1）三个小问的解题思路。

第一小问的解题思路：数据由H 发送，说明此IP 数据报的源IP 地址肯定是主机H 的IP 地址，主机H 的IP 地址为192.168.0.8, 转换成十六进制为COA80008。

从图1可以看出，IP 分组的源地址是在IP 分组头结构的第138〜168, 现在需要做的是：对照表4-8, 看看哪个分组的第138〜168恰好为COA80008。对照表，可以看出分组1、3、4的第138〜168恰好为C0A80008。所以1、3、4号分组是由主机H 发送的。

第二小问的解题思路：要想看出哪几个分组完成了TCP 连接，首先考生需要非常清楚TCP

，建立连接的三次握手的详细过程。首先，第一次握手ACK 必须为0（—般不写出）而根据图4-17

ACK 位于第148的第4位，所示的结构可以看出，而5个分组中第148的第4位只有分组1为0,

其余分组均为1，所以第一次握手的分组必须为分组1。而分组1的32位序号为846B41C5, 所以下一个分组的确认号必须为846B41C6，并且SYN 字段要为1，只有分组2满足。而分组3的序号必须为846B41C6, 确认序号必须为分组2的序号加1，即E0599FF0, 而现在分组3和分组4都满足。但是，肯定是先建立连接，再发送数据。所以只能选择分组3为TCP 连接建立的第3次握手，故分组1、2、3完成了TCP 连接建立的过程。

第三小问的解题思路：需要填充的IP 分组，表明该分组加上188的MAC 帧首部还达不到最短帧长648。所以接下来就需要分别判断这5个分组的长度。

从图1可以看出，第38和第48代表IP 分组的总长度。5个IP 分组的总长度分别是：0030、0030、0028、0038、0028，转换成十进制分别为48、48、40、56、40。所以可以看出第3个和第5个IP 分组在通过快速以太网传输时需要填充；

（2）由于到第三个报文为止，TCP 连接已经建立好。从第3个分组封装的TCP 段可知，发

ACK 为846B41D6H , 所以送应用层数据初始序号为846B41C6H , 由5号分组封装的TCP 段可知，

主机S 已经收到的应用层数据的字节数为846B41D6H-846B41C6H=10H=16B。

（3）由于主机S 发出的IP 分组的标识=6811H, 而表4-8中的第5个分组的标识也为6811H ，

TTL 字段在IP 分组头部的第9所以该分组所对应的是表1中的第5个分组。从图4-16可以看出，

个字节，所以可得主机S 发出的IP 分组的TTL=40H=64，而第5个分组的TTL=31H=49, 64-49=15, 所以IP 分组到达主机H 时经过了15个路由器。

2． 试述防火墙的工作原理和所提供的功能，什么叫做网络级防火墙和应用级防火墙？

【答案】防火墙（Firewall ）是一种特殊编程的路由器，安装在一个网点和网络的其余部分之间，目的是实施访问控制策略。防火墙的工作原理：防火墙中的分组过滤路由器检查进出被保护网络的分组数据，按照系统管理员事先设置好的防火墙规则来与分组进行匹配，符合条件的分组就能通过，否则就丢弃。

防火墙提供的功能有两个：一个是阻止，另一个是允许。阻止就是阻止某种类型的通信流量通过防火墙，允许的功能与组织的恰好相反。可见防火墙必须能够识别流量的各种类型。不过在大多数情况下防火墙的主要功能是阻止。

网络级防火墙：主要是用来防止整个网络出现外来非法的入侵，属于这类的有分组过滤和授权服务器。前者检查所有流入本网络的信息，然后拒绝不符合事先制定好的一套准则的数据，而后者则是检查用户的登录是否合法；应用级防火墙：从应用程序来进行访问控制。通常使用应用网关或代理服务器来区分各种应用。

3． 端到端时延与时延抖动有什么区别？产生时延抖动的原因是什么？为什么说在传送音频/视频数据时对时延和时延抖动都有较高的要求？

【答案】（1）端到端时延与时延抖动的区别：

端到端的时延是指信号按照固定长度打包经IP 分组送入网络中进行传送，在发送端和接收端的时间差；而时延抖动是指时延的变化。

（2）产生时延抖动的原因：

在使用IP 协议的因特网中，每个分组是独立地传送，因而这些分组到达接收端是非等时的，即每个分组的时延不同，因此产生了时延抖动。

（3）在传送音频/视频数据时对时延和时延抖动都有较高的要求的原因：

多媒体数据往往是实时数据。在发送实时数据的同时，在接收端边接收边播放。模拟的多媒体信号只有经过数字化后才能在因特网上传送。这就是要经过采样和模数转换变为数字信号，然后将一定数量的比特组装成等时的分组。这种等时分组进入因特网的速率也是恒定的。但传统的因特网本身是非等时的，因而这些分组在接收端的到达速率一般都会变成非恒定的。如果在接收端对这些以非恒定速率到达的分组边接收边还原，那么就一定会产生很大的失真。因此，在传送多媒体数据时对时延和时延抖动都有较高的要求。

4． 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高，香农公式在数据通信中的意义是什么，“比特/每秒”和“码元海秒”有何区别？

【答案】根据香农定理公式其中，C 为信道的极限信息传输速率，W 为带宽，S/N为信噪比，可知，数据在信道中的传输速率受到信噪比和带宽的影响。

从理论上来说，只要信号功率足够大或者噪声功率足够小，信噪比就可以任意提高。但在实际的系统中，由于受到系统发射功率的限制，信号功率不可能无穷大，而对于系统来说，有一定的噪声基底，噪声功率不可能无穷小，因此信噪比不能任意提高。