計算機網絡謝希仁第七版第三章課後答案

時間 2019-11-14

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計算機網絡謝希仁第三章數據鏈路層

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3-01數據鏈路(即邏輯鏈路)與鏈路(即物理鏈路)有何區別? 「電路接通了」與」數據鏈路接通了」的區別何在? 算法

答案：數據鏈路與鏈路的區別在於數據鏈路出鏈路外，還必須有一些必要的規程來控制數據的傳輸，所以，數據鏈路比鏈路多了實現通訊規程所須要的硬件和軟件。「電路接通了」表示鏈路兩端的結點交換機已經開機，物理鏈接已經可以傳送比特流了，可是，數據傳輸並不可靠，在物理鏈接基礎上，再創建數據鏈路鏈接，纔是「數據鏈路接通了」，此後，因爲數據鏈路鏈接具備檢測、確認和重傳功能，才使不太可靠的物理鏈路變成可靠的數據鏈路，進行可靠的數據傳輸當數據鏈路斷開鏈接時，物理電路鏈接不必定跟着斷開鏈接。網絡

3-02數據鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能?試討論數據鏈路層作成可靠的鏈路層有哪些優勢和缺點. 答案：鏈路管理幀定界流量控制差錯控制將數據和控制信息區分開透明傳輸尋址可靠的鏈路層的優勢和缺點取決於所應用的環境：對於干擾嚴重的信道，可靠的鏈路層能夠將重傳範圍約束在局部鏈路，防止全網絡的傳輸效率受損；對於優質信異步

道，採用可靠的鏈路層會增大資源開銷，影響傳輸效率。學習

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3-03網絡適配器的做用是什麼?網絡適配器工做在哪一層?spa

答案：適配器（即網卡）來實現數據鏈路層和物理層這兩層的協議的硬件和軟件網絡適配器工做在TCP/IP協議中的網絡接口層（OSI中的數據鏈裏層和物理層）計算機網絡

3-04數據鏈路層的三個基本問題(幀定界、透明傳輸和差錯檢測)爲何都必須加以解決？htm

答案：幀定界是分組交換的必然要求透明傳輸避免消息符號與幀定界符號相混淆差錯檢測防止合差錯的無效數據幀浪費後續路由上的傳輸和處理資源blog

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3-05若是在數據鏈路層不進行幀定界，會發生什麼問題？

答案：沒法區分分組與分組沒法肯定分組的控制域和數據域沒法將差錯更正的範圍限定在確切的局部

3-06PPP協議的主要特色是什麼？爲何PPP不使用幀的編號？PPP適用於什麼狀況？爲何PPP協議不能使數據鏈路層實現可靠傳輸？

答案：簡單，提供不可靠的數據報服務，檢錯，無糾錯不使用序號和確認機制地址字段A 只置爲 0xFF。地址字段實際上並不起做用。控制字段 C 一般置爲 0x03。PPP 是面向字節的當 PPP 用在同步傳輸鏈路時，協議規定採用硬件來完成比特填充（和 HDLC 的作法同樣），當 PPP 用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法PPP適用於線路質量不太差的狀況下、PPP沒有編碼和確認機制

3-07要發送的數據爲1101011011。採用CRC的生成多項式是P（X）=X4+X+1。試求應添加在數據後面的餘數。數據在傳輸過程當中最後一個1變成了0，問接收端可否發現？若數據在傳輸過程當中最後兩個1都變成了0，問接收端可否發現？採用CRC檢驗後，數據鏈路層的傳輸是否就變成了可靠的傳輸？

答案：做二進制除法，1101011011 0000 10011 得餘數1110 ，添加的檢驗序列是1110.做二進制除法，兩種錯誤都可發展僅僅採用了CRC檢驗，缺重傳機制，數據鏈路層的傳輸還不是可靠的傳輸。

3-08要發送的數據爲101110。採用CRCD 生成多項式是P（X）=X3+1。試求應添加在數據後面的餘數。

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答案：做二進制除法，101110 000 10011 添加在數據後面的餘數是011

3-09一個PPP幀的數據部分（用十六進制寫出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。試問真正的數據是什麼（用十六進制寫出）？

答案：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 7E FE 27 7D 7D 65 7D

3-10PPP協議使用同步傳輸技術傳送比特串0110111111111100。試問通過零比特填充後變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的數據部分是0001110111110111110110，問刪除發送端加入的零比特後變成怎樣的比特串？

答案：011011111 11111 00 011011111011111000

0001110111110111110110 000111011111 11111 110

3-11試分別討論一下各類狀況在什麼條件下是透明傳輸，在什麼條件下不是透明傳輸。（提示：請弄清什麼是「透明傳輸」，而後考慮可否知足其條件。）（1）普通的電話通訊。

（2）電信局提供的公用電報通訊。

（3）因特網提供的電子郵件服務。

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3-12PPP協議的工做狀態有哪幾種？當用戶要使用PPP協議和ISP創建鏈接進行通訊須要創建哪幾種鏈接？每一種鏈接解決什麼問題？

3-13局域網的主要特色是什麼？爲何局域網採用廣播通訊方式而廣域網不採用呢？答案：局域網LAN是指在較小的地理範圍內，將有限的通訊設備互聯起來的計算機通訊網絡從功能的角度來看，局域網具備如下幾個特色：（1）共享傳輸信道，在局域網中，多個系統鏈接到一個共享的通訊媒體上。（2）地理範圍有限，用戶個數有限。一般局域網僅爲一個單位服務，只在一個相對獨立的局部範圍內連網，如一座樓或集中的建築羣內，通常來講，局域網的覆蓋範圍越位10m~10km內或更大一些。從網絡的體系結構和傳輸檢測提醒來看，局域網也有本身的特色：（1）低層協議簡單（2）不單獨設立網絡層，局域網的體系結構僅至關於至關與OSI/RM的最低兩層（3）採用兩種媒體訪問控制技術，因爲採用共享廣播信道，而信道又可用不一樣的傳輸媒體，因此局域網面對的問題是多源，多目的的連連管理，由此引起出多中媒體訪問控制技術在局域網中各站一般共享通訊媒體，採用廣播通訊方式是自然合適的，廣域網一般採站點間直接構成格狀網。

3-14經常使用的局域網的網絡拓撲有哪些種類？如今最流行的是哪一種結構？爲何早期的以太網選擇總線拓撲結構而不是星形拓撲結構，但如今卻改成使用星形拓撲結構？

答案：星形網，總線網，環形網，樹形網當時很可靠的星形拓撲結構較貴，人們都認爲無源的總線結構更加可靠，但實踐證實，鏈接有大量站點的總線式以太網很容易出現故障，而如今專用的ASIC芯片的使用能夠講星形結構的集線器作的很是可靠，所以如今的以太網通常都使用星形結構的拓撲。

3-15什麼叫作傳統以太網？以太網有哪兩個主要標準？

答案：DIX Ethernet V2 標準的局域網DIX Ethernet V2 標準與 IEEE 的 802.3 標準

3-16數據率爲10Mb/s的以太網在物理媒體上的碼元傳輸速率是多少碼元/秒？

答案：碼元傳輸速率即爲波特率，以太網使用曼徹斯特編碼，這就意味着發送的每一位都有兩個信號週期。標準以太網的數據速率是10MB/s，所以波特率是數據率的兩倍，即20M波特

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3-17爲何LLC子層的標準已制定出來了但如今卻不多使用？

答案：因爲 TCP/IP 體系常用的局域網是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標準中的幾種局域網，所以如今 802 委員會制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標準）的做用已經不大了。

3-18試說明10BASE-T中的「10」、「BASE」和「T」所表明的意思。

答案：10BASE-T中的「10」表示信號在電纜上的傳輸速率爲10MB/s，「BASE」表示電纜上的信號是基帶信號，「T」表明雙絞線星形網，但10BASE-T的通訊距離稍短，每一個站到集線器的距離不超過100m。

3-19以太網使用的CSMA/CD協議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統的時分複用TDM相比優缺點如何？

答案：傳統的時分複用TDM是靜態時隙分配，均勻高負荷時信道利用率高，低負荷或符合不均勻時資源浪費較大，CSMA/CD課動態使用空閒新到資源，低負荷時信道利用率高，但控制複雜，高負荷時信道衝突大。

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3-20 假定1km長的CSMA/CD網絡的數據率爲1Gb/s。設信號在網絡上的傳播速率爲200000km/s。求可以使用此協議的最短幀長。答案：對於1km電纜，單程傳播時間爲1/200000=5爲微秒，來回路程傳播時間爲10微秒，爲了可以按照CSMA/CD工做，最小幀的發射時間不能小於10微秒，以Gb/s速率工做，10微秒能夠發送的比特數等於10*10^-6/1*10^-9=10000,所以，最短幀是10000位或1250字節長

3-21什麼叫作比特時間？使用這種時間單位有什麼好處？100比特時間是多少微秒？答案：比特時間是發送一比特多需的時間，它是傳信率的倒數，便於創建信息長度與發送延遲的關係「比特時間」換算成「微秒」必須先知道數據率是多少，如數據率是10Mb/s，則100比特時間等於10微秒。

3-22假定在使用CSMA/CD協議的10Mb/s以太網中某個站在發送數據時檢測到碰撞，執行退避算法時選擇了隨機數r=100。試問這個站須要等待多長時間後才能再次發送數據？若是是100Mb/s的以太網呢？

答案：對於10mb/s的以太網，以太網把爭用期定爲51.2微秒，要退後100個爭用期，等待時間是51.2（微秒）*100=5.12ms對於100mb/s的以太網，以太網把爭用期定爲5.12微秒，要退後100個爭用期，等待時間是5.12（微秒）*100=512微秒

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3-23公式（3-3）表示，以太網的極限信道利用率與鏈接在以太網上的站點數無關。可否由此推論出：以太網的利用率也與鏈接在以太網的站點數無關？請說明你的理由。答案：實際的以太網各給發送數據的時刻是隨即的，而以太網的極限信道利用率的得出是

假定以太網使用了特殊的調度方法（已經再也不是CSMA/CD了），使各結點的發送不發生碰撞。

3-24 假定站點A和B在同一個10Mb/s以太網網段上。這兩個站點之間的傳播時延爲225比特時間。現假定A開始發送一幀，而且在A發送結束以前B也發送一幀。若是A發送的是以太網所允許的最短的幀，那麼A在檢測到和B發生碰撞以前可否把本身的數據發送完畢？換言之，若是A在發送完畢以前並無檢測到碰撞，那麼可否確定A所發送的幀不

會和B發送的幀發生碰撞？（提示：在計算時應當考慮到每個以太網幀在發送到信道上時，在MAC幀前面還要增長若干字節的前同步碼和幀定界符）答案：設在t=0時A開始發送，在t=（64+8）*8=576比特時間，A應當發送完畢。t=225比特時間，B就檢測出A的信號。只要B在t=224比特時間以前發送數據，A在發送完畢以前就

必定檢測到碰撞，就可以確定之後也不會再發送碰撞了若是A在發送完畢以前並無檢測到碰撞，那麼就可以確定A所發送的幀不會

和B發送的幀發生碰撞（固然也不會和其餘站點發生碰撞）。

3-25在上題中的站點A和B在t=0時同時發送了數據幀。當t=255比特時間，A和B同時檢測到發生了碰撞，而且在t=255+48=273比特時間完成了干擾信號的傳輸。A和B在CSMA/CD算法中選擇不一樣的r值退避。假定A和B選擇的隨機數分別是rA=0和rB=1。試問A和B各在什麼時間開始重傳其數據幀？A重傳的數據幀在什麼時間到達B？A重傳的數據會不會和B重傳的數據再次發生碰撞？B會不會在預約的重傳時間中止發送數據？答案：t=0時，A和B開始發送數據T1=225比特時間,A和B都檢測到碰撞（tau）T2=273比特時間,A和B結束干擾信號的傳輸（T1+48）T3=594比特時間,A 開始發送（T2+Tau+rA*Tau+96）T4=785比特時間，B再次檢測信道。（T4+T2+Tau+Rb*Tau）如空閒，則B在T5=881比特時間發送數據、不然再退避。（T5=T4+96）A重傳的數據在819比特時間到達B，B先檢測到信道忙，所以B在預約的881比特時間中止發送

3-26以太網上只有兩個站，它們同時發送數據，產生了碰撞。因而按截斷二進制指數退避算法進行重傳。重傳次數記爲i，i=1，2，3,…..。試計算第1次重傳失敗的機率、第2次重傳的機率、第3次重傳失敗的機率，以及一個站成功發送數據以前的平均重傳次數I。答案：將第i次重傳成功的機率記爲pi。顯然第一次重傳失敗的機率爲0.5，第二次重傳失敗的機率爲0.25，第三次重傳失敗的機率爲0.125.平均重傳次數I=1.637

3-27 假定一個以太網上的通訊量中的80%是在本局域網上進行的，而其他的20%的通訊量是在本局域網和因特網之間進行的。另外一個以太網的狀況則反過來。這兩個以太網一個使用以太網集線器，而另外一個使用以太網交換機。你認爲以太網交換機應當用在哪個網絡？

答案：集線器爲物理層設備，模擬了總線這一共享媒介共爭用，成爲局域網通訊容量的瓶頸。交換機則爲鏈路層設備，可實現透明交換局域網經過路由器與因特網相連當本局域網和因特網之間的通訊量佔主要成份時，造成集中面向路由器的數據流，使用集線器衝突較大，採用交換機能獲得改善。當本局域網內通訊量佔主要成份時，採用交換機改善對外流量不明顯

3-28有10個站鏈接到以太網上。試計算一下三種狀況下每個站所能獲得的帶寬。（1）10個站都鏈接到一個10Mb/s以太網集線器；（2）10個站都鏈接到一個100Mb/s以太網集線器；（3）10個站都鏈接到一個10Mb/s以太網交換機。答案:（1）10個站都鏈接到一個10Mb/s以太網集線器：10mbs （2）10個站都鏈接到一個100mb/s以太網集線器：100mbs（3）10個站都鏈接到一個10mb/s以太網交換機：10mbs

3-29 10Mb/s以太網升級到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s時，都須要解決哪些技術問題？爲何以太網可以在發展的過程當中淘汰掉本身的競爭對手，並使本身的應用範圍從局域網一直擴展到城域網和廣域網？

答案：技術問題：使參數a保持爲較小的數值，可經過減少最大電纜長度或增大幀的最小長度在100mb/s的以太網中採用的方法是保持最短幀長不變，但將一個網段的最大電纜的度減少到100m，幀間時間間隔從原來9.6微秒改成如今的0.96微秒吉比特以太網仍保持一個網段的最大長度爲100m，但採用了「載波延伸」的方法，使最短幀長仍爲64字節（這樣能夠保持兼容性）、同時將爭用時間增大爲512字節。並使用「分組突發」減少開銷10吉比特以太網的幀格式與10mb/s，100mb/s和1Gb/s以太網的幀格式徹底相同吉比特以太網還保留標準規定的以太網最小和最大幀長，這就使用戶在將其已有的以太網進行升級時，仍能和較低速率的以太網很方便地通訊。因爲數據率很高，吉比特以太網再也不使用銅線而只使用光纖做爲傳輸媒體，它使用長距離（超過km）的光收發器與單模光纖接口，以便可以工做在廣

3-30 以太網交換機有何特色？用它怎樣組成虛擬局域網？

答案：以太網交換機則爲鏈路層設備，可實現透明交換虛擬局域網 VLAN 是由一些局域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組。這些網段具備某些共同的需求。虛擬局域網協議容許在以太網的幀格式中插入一個 4 字節的標識符，稱爲 VLAN 標記 (tag)，用來指明發送該幀的工做站屬於哪個虛擬局域網。

3-31 網橋的工做原理和特色是什麼？網橋與轉發器以及以太網交換機有何異同？答案：網橋工做在數據鏈路層，它根據 MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉發。網橋具備過濾幀的功能。當網橋收到一個幀時，並非向全部的接口轉發此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，而後再肯定將該幀轉發到哪個接口轉發器工做在物理層，它僅簡單地轉發信號，沒有過濾能力以太網交換機則爲鏈路層設備，可視爲多端口網橋

3-32 圖3-35表示有五個站點分別鏈接在三個局域網上，而且用網橋B1和B2鏈接起來。每個網橋都有兩個接口（1和2）。在一開始，兩個網橋中的轉發表都是空的。之後有如下各站向其餘的站發送了數據幀：A發送給E，C發送給B，D發送給C，B發送給A。試把有關數據填寫在表3-2中。發送的幀 B1的轉發表 B2的轉發表 B1的處理（轉發？丟棄？登記？） B2的處理（轉發？丟棄？登記？）地址接口地址接口 A→E A 1 A 1 轉發，寫入轉發表轉發，寫入轉發表C→B C 2 C 1 轉發，寫入轉發表轉發，寫入轉發表D→C D 2 D 2 寫入轉發表，丟棄不轉發轉發，寫入轉發表B→A B 1 寫入轉發表，丟棄不轉發接收不到這個幀