第六章 | 计算机网络原理 谢希仁（第八版）_ 习题答案（Part 5）

计算机网络原理 谢希仁（第八版）

第六章 应用层 习题答案 (Part 5)

6-41

(略)

6-42

对 TCP 的 OBJECT IDENTIFIER 是什么？

答：

{1.3.6.1.2.1.6}

6-43

(略)

6-44

什么是应用编程接口 API？它是应用程序和谁的接口？

答：

当某个应用进程启动系统调用时，控制权就从应用进程传递给了系统调用接口。此接口再将控制权传递给计算机的操作系统，操作系统将此调用给某个内部过程，并执行所请求的 操作。内部过程一旦执行完毕，控制权就又通过系统调用接口返回给应用程序。只要应用进 程需要从操作系统获得服务，就要将控制权传递给操作系统，操作系统在执行必要的操作后将控制权返回给应用进程，这种系统调用接口又称为应用编程接口 API。API 是应用程序和操作系统之间的接口。

6-45

试举出常用的几种系统调用的名称，说明它们的用途。

答：

bind 系统调用：用来指明套接字的本地地址（本地端口号和本地IP 地址）；
listen 系统调用：服务器收听，以便随时接受客户的服务请求；
accept 系统调用：服务器接受， 以便把远地客户进程发来的连接请求提取出来；
send 系统调用：客户和服务器都在 TCP 连接上使用send 系统调用传送数据；
recv 系统调用：客户和服务器都在TCP 连接上使用 recv 系统调用接收数据。

6-46

下图表示了各应用协议在层次中的位置。
（1）简单讨论一下为什么有的应用层协议要使用 TCP 而有的却要使用 UDP？
（2）为什么 MIME 画在 SMTP 之上？
（3）为什么路由选择协议 RIP 放在应用层？

答：

（1）应用层协议根据各自功能的需求，有的需要使用面向连接的 TCP 服务，提供可靠的数据传输服务，如 FTP，HTTP 等；而有的协议使用无连接的 UDP 服务，提供比较灵活的 服务，如 DHCP，SNMP
（2）MIME协议是扩展了的 SMTP 协议，是基于 SMIP 的，所以要放在 SMTP 上画。
（3）由于 RIP 协议是基于 UDP 协议而创建的。所以 RIP 协议应该放在 UDP 协议的上一层， 即应用层协议。

6-47

现在流行的 P2P 文件共享应用程序都有哪些特点，存在哪些值得注意的问题？

答：

（1）P2P 文件共享程序的特点：在 P2P 工作方式下，需要使用集中式的媒体服务器，这就解决了集中式媒体服务器可能出现的瓶颈问题。这种工作方式所有的音频/视频文件都是 在普通的因特网用户间传播。这其实是相当于有径多分散在各地的媒体服务器（由普通用户的 PC 机充当这种服务器）其他用户提供所要下载的音频/视频文件。
（2）P2P 文件共享程序也面临一些问题：文件的知识产权保护问题；P2P 流量的有效管 理问题；占用大量带宽资源问题；制定流量收费标准问题。

6-48

使用客户-服务器方式进行文件分发一台服务器把一个长度为 F 大文件分发给 N个对等方。假设文件传输的瓶颈是各计算机(包括服务器)的上传速率 u。试计算文件分发到所有对等方的最短时间。

解：

从服务器端角度考虑，N 台主机共需要从服务器得到的数据总量（比特数）是 NF。如果服务器能够不停地一起上传速率 u 向各主机发送数据，一直到各主机都收到文件 F，时间为(NF)/(u)s。则等待的最短时间为(NF)/(u)s。

6-49

重新考虑上题文件分发任务，但采用 P2P 文件分发方式，并且每个对等方只能在接收完整个文件后才能向其他对等方转发。试计算文件分发到所有 N 个对等方的最短时间。

答：

传送一次的时间为F/u。
第一次只能传送给 1 个对等方，第二次可以传送给 2 个对等方，第三次可以传送给 4 个对等方，到了最后的第 n 次可以传送给 2 n − 1 2^{n-1} 2n−1个对等方。
因此N=1+2+…+ 2 n − 1 2^{n-1} 2n−1，即 2 n − 1 2^n-1 2n−1=N。解得n=[log2(N+1)]，所以求得最短时间为nF/u=[log2(N+1)]F/u.

6-50

再重新考虑上题文件分发任务，但可以把这个非常大的文件划分为一个个非常小的数据块进行分发，即一个对等方在下载完一个数据块后就能像其他对等方转发，并同时可以下载其他数据块。不考虑分块增加的控制信息，试计算整个大文件分发到所有对等方的最短时间。

① 这个很大的文件可以划分为很多很多（例如，N 个，N 是对等方用户的数目）非常小的数据块。服务器把每一个小数据块分别发送给每一个对等方的用户。例如，第 k 个小数据块发送给第 k 个对等方用户。这样，总共用时间 F/u就能够把整个大文件发送完毕。请注意，每个小数据块只需要从服务器发送一次，以后不需要再重复发送。
② 现在这个大文件已经分散在 N 个对等方了，每个对等方只下载到其中的一个小数据块。所花费的时间是 (F/u)/(1/N)，N 是对等方用户的数目。
③ 然后，大量对等方用户之间互相传送数据。只要设计很好的传送规则，那么每经过时间 F/u，所有的对等方用户就都能够把整个大文件下载完毕。例如，我们可以在以后的每一次传送时，令第 k 个对等方，把刚才收到的第 k 个小数据块，传送给第 k-1 个对等方用户。第 1 个对等方则把刚刚收到的小数据块传送给第 N 个对等方用户。
④ 可见，整个大文件分发到所有对等方的最短时间是 F/u。

6-51

假定某服务器有一文件$F=15Gbit$要分发给分布在互联网各处得N个等待方。服务器上传速率$us=30Mbit/s$，每个对等方的下载速率$d=2Mbit/s$，上传速率为$u=300kbit/s$。设$(1)N=10,(2)N=1000$。试分别计算在客户-服务器方式下和在P2P方式下，该文件分发时间的最小值。

解：

(1) $N=10$
客户-服务器： $Tcs=max(NF)/us，F/dmin$
$(NF)/us=5000s$ ；
$F/dmin=7500s$。
则客户-服务器的最小分发时间为 $7500s$ 。
P2P： $Tp2p=maxF/dmin，F/us，NF/(us+\sum ui)$
$F/dmin=7500s$；
$F/us=500s$；
$NF/(us+\sum ui)=(10\times 15Gbit)/(30Mbit/s+10\times 300kbit/s)=4545.5s$
则P2P的最小分发时间为 $7500s$ 。
(2) $N=100$
客户-服务器： $Tcs=max(NF)/us，F/dmin$
$(NF)/us=50000s$；
$F/dmin=7500s$。
则客户-服务器的最小分发时间为 $50000s$ 。
P2P： $Tp2p=maxF/dmin，F/us，NF/(us+\sum ui)$
$F/dmin=7500s$；
$F/us=500s$；
$NF/(us+\sum ui)=(100\times 15Gbit)/(30Mbit/s+10\times 300kbit/s)=45454.5s$
则P2P的最小分发时间为 $45454.5s$ 。