第七章运输层
7-01（1）试说明运输层的作用。网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？
（2）当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向连接的？
（3）接收端收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？
答：（1）从通信和信息处理的角度来看，运输层向它上面的应用层提供通信服务。运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。
（2）都是。这要从不同层次来看。在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。
（3）丢弃。
7-04解释为什么突然释放运输连接就可能丢失用户数据而使用TCP的连接释放方法就可保证不丢失数据。
答：当主机1和主机2之间连接建立后，主机1发送了一个TCP数据段并正确抵达主机2，接着主机1发送另一个TCP数据段，这次很不幸，，主机2在收到第二个TCP数据段之前发出了释放连接请求，如果就这样突然释放连接，显然主机1发送的第二个TCP报文段会丢失。而使用TCP的连接释放方法，主机2发出了释放连接的请求，那么即使收到主机1的确认后，只会释放主机2到主机1方向的连接，即主机2不再向主机1发送数据，而仍然可接收主机1发来的数据，所以可保证不丢失数据。
7-05试用具体例子说明为什么在运输连接建立时要使用三次握手。说明如不这样做可能会出现什么情况。
答：我们知道，3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已准备好），也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。
现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机A和B之间的通信，假定B给A发送一个连接请求分组，A收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，A认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，B在A的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道A是否已准备好，不知道A建议什么样的序列号，B甚至怀疑A是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，B认为连接还未建立成功，将忽略A发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而A在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。
7-06一个TCP报文段的数据部分最多为多少字节？为什么？如果用户要传送的数据的字节长度超过TCP报文段中的序号字段可能编出的最大序号，问还能否用TCP来传送？
答：65495字节。此数据部分加上TCP首部的20字节，再加上IP数据报的首部的20字节，正好是IP数据报的最大长度。当然，IP首部包含了选择，则IP首部长度超过20字节，这时TCP报文段的数据部分的长度将小于65495字节。
7-10设TCP使用的最大窗口为64KB，即64*1024字节。而传输信道貌岸然的带宽可认为是不受限制的。若报文段的平均时延为20ms，问所能得到的最大的吞吐量是多少？
答：可见在报文段平均往返时延20ms内，发送方最多能发送64×1024×8比特，所以最大的吞吐量为=64×1024×8÷（20×10-3）=26214400bit/s=26.21Mbit/s
7-11试计算一个包括5段链路的运输连接的单程端到端时延。5段链路程中有2段是卫星链路。每条卫星链路又由上行链路和下行链路两部分组成。可以取这两部分的传播时延之和为250ms，每一个广域网的范围为1500km，其传播时延可按150000km/s来计算。各数据链路数率为48kbit/s，帧长为960bit。
答：5段链路的传播时延=250×2+（1500/150000）×3×1000=530ms
5段链路的发送时延=960÷（48×1000）×5×1000=100ms
所以5段链路单程端到端时延=530+100=630ms
7-13用TCP传送512字节的数据，设窗口为100字节，而TCP报文段每次也是传送100字节的数据。再设发送端和接收端的起始序号分别选为100和200。试画出类似于图7-15的工作示意图，从连接建立阶段到连接释放都要画上。
解：
7-23一个UDP用户数据报的数据字段为8192字节。要使用以太网来传送。试问应当划分为几个数据报片？说明每一个数据报片的数据字段长度和片偏移字段的值。
答：6个。数据字段的长度：前5个是1480字节，最后一个是800字节。片偏移字段的值分别是：0，185，370，555，740和925。
7-24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？“乘法减少”和“加法增大”各用在什么情况下？
答：慢开始：在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段MSS的数值。在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个MSS的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。
拥塞避免：当拥塞窗口值大于慢开始门限时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。拥塞避免算法使发送端的拥塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小。
快重传算法规定，发送端只要一连收到三个重复的ACK即可断定有分组丢失了，就应立即重传丢失的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时。
快恢复算法：(1)当发送端收到连续三个重复的ACK时，就重新设置慢开始门限ssthresh。
(2)与慢开始不同之处是拥塞窗口cwnd不是设置为1，而是设置为ssthresh+3*MSS。
(3)若收到的重复的ACK为n个（n>3），则将cwnd设置为ssthresh+n*MSS。
(4)若发送窗口值还容许发送报文段，就按拥塞避免算法继续发送报文段。
(5)若收到了确认新的报文段的ACK，就将cwnd缩小到ssthresh。
“乘法减小“是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要出现一次超时（即出现一次网络拥塞），就把慢开始门限值ssthresh设置为当前的拥塞窗口值乘以0.5。当网络频繁出现拥塞时，ssthresh值就下降得很快，以大大减少注入到网络中的分组数。
“加法增大”是指执行拥塞避免算法后，当收到对所有报文段的确认就将拥塞窗口cwnd增加一个MSS大小，使拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞。
7-28网络允许的最大报文段长度为128字节，序号用8bit表示，报文段在网络中的生存时间为30秒。试求每一条TCP连接所能达到的最高数据率。
答：具有相同编号的TCP报文段不应该同时在网络中传输，必须保证，当序列号循环回来重复使用的时候，具有相同序列号的TCP报文段已经从网络中消失。现在存活时间是30秒，那么在30秒的时间内发送发送的TCP报文段的数目不能多于255个。
255×128×8÷30=8704b/s
所以每条TCP连接所能达到的最高速率是8.704kb/s
7-30一个TCP连接下面使用256kbit/s的链路，其端到端时延为128ms。经测试，发现吞吐量只有120kbit/s。试问发送窗口是多少？
答：来回路程的时延=128×2=256ms。
设发送窗口为X字节，假定一次最大发送量等于窗口值，那么，每发送一次都得停下来等待得到本窗口的确认，以得到新的发送许可，这样
8X
8X256×10-3=120×103，X=7228字节
256×103
7-32一UDP用户数据报的首部十六进制表示是：06120045001CE217。试求源端口号、目的端口号、用户数据报的总长度、数据部分长度。这个用户数据报是从客户发送给服务器还是从服务器发送给客户？使用UDP的这个服务器程序是什么？
答：源端口这1554，目的端口为69，UDP数据报总长度28字节，数据部分长度为20字节。
此UDP用户数据报是从客户发给服务器，服务器程序是TFTP。