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1、第三章 數(shù)據(jù)鏈路層3-01 數(shù)據(jù)鏈路(即邏輯鏈路)與鏈路(即物理鏈路)有何區(qū)別? “電路接通了”與”數(shù)據(jù)鏈路接通了”的區(qū)別何在?答：數(shù)據(jù)鏈路與鏈路的區(qū)別在于數(shù)據(jù)鏈路出鏈路外，還必須有一些必要的規(guī)程來控制數(shù)據(jù)的傳輸，因此，數(shù)據(jù)鏈路比鏈路多了實現(xiàn)通信規(guī)程所需要的硬件和軟件?！半娐方油恕北硎炬溌穬啥说慕Y(jié)點交換機已經(jīng)開機，物理連接已經(jīng)能夠傳送比特流了，但是，數(shù)據(jù)傳輸并不可靠，在物理連接基礎上，再建立數(shù)據(jù)鏈路連接，才是“數(shù)據(jù)鏈路接通了”，此后，由于數(shù)據(jù)鏈路連接具有檢測、確認和重傳功能，才使不太可靠的物理鏈路變成可靠的數(shù)據(jù)鏈路，進行可靠的數(shù)據(jù)傳輸當數(shù)據(jù)鏈路斷開連接時，物理電路連接不一定跟著斷開連接。3-
2、02 數(shù)據(jù)鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能?試討論數(shù)據(jù)鏈路層做成可靠的鏈路層有哪些優(yōu)點和缺點.答：鏈路管理 幀定界 流量控制 差錯控制將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開 透明傳輸 尋址 可靠的鏈路層的優(yōu)點和缺點取決于所應用的環(huán)境：對于干擾嚴重的信道，可靠的鏈路層可以將重傳范圍約束在局部鏈路，防止全網(wǎng)絡的傳輸效率受損；對于優(yōu)質(zhì)信道，采用可靠的鏈路層會增大資源開銷，影響傳輸效率。3-03 網(wǎng)絡適配器的作用是什么?網(wǎng)絡適配器工作在哪一層?答：適配器（即網(wǎng)卡）來實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的協(xié)議的硬件和軟件網(wǎng)絡適配器工作在TCP/IP協(xié)議中的網(wǎng)絡接口層（OSI中的數(shù)據(jù)鏈里層和物理層）3-04 數(shù)據(jù)鏈路層的三個基本問
3、題(幀定界、透明傳輸和差錯檢測)為什么都必須加以解決？答：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(shù)據(jù)幀浪費后續(xù)路由上的傳輸和處理資源3-05 如果在數(shù)據(jù)鏈路層不進行幀定界，會發(fā)生什么問題？答：無法區(qū)分分組與分組 無法確定分組的控制域和數(shù)據(jù)域 無法將差錯更正的范圍限定在確切的局部3-06 PPP協(xié)議的主要特點是什么？為什么PPP不使用幀的編號？PPP適用于什么情況？為什么PPP協(xié)議不能使數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)可靠傳輸？答：簡單，提供不可靠的數(shù)據(jù)報服務，檢錯，無糾錯 不使用序號和確認機制 地址字段A 只置為 0xFF。地址字段實際上并不起作用。控制字段
4、 C 通常置為 0x03。PPP 是面向字節(jié)的當 PPP 用在同步傳輸鏈路時，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充（和 HDLC 的做法一樣），當 PPP 用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法PPP適用于線路質(zhì)量不太差的情況下、PPP沒有編碼和確認機制3-07 要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC的生成多項式是P（X）=X4+X+1。試求應添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個1變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？采用CRC檢驗后，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是否就變成了可靠的傳輸？答：作二進制除法，1101011011 0000 100
5、11 得余數(shù)1110 ，添加的檢驗序列是1110. 作二進制除法，兩種錯誤均可發(fā)展僅僅采用了CRC檢驗，缺重傳機制，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸還不是可靠的傳輸。3-08 要發(fā)送的數(shù)據(jù)為101110。采用CRCD 生成多項式是P（X）=X3+1。試求應添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。答：作二進制除法，101110 000 10011 添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)是0113-09 一個PPP幀的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)是什么（用十六進制寫出）？答：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 7E FE 27 7D 7D
6、65 7D3-10 PPP協(xié)議使用同步傳輸技術(shù)傳送比特串0110111111111100。試問經(jīng)過零比特填充后變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的數(shù)據(jù)部分是0001110111110111110110，問刪除發(fā)送端加入的零比特后變成怎樣的比特串？答：011011111 11111 000110111110111110000001110111110111110110000111011111 11111 1103-11 試分別討論一下各種情況在什么條件下是透明傳輸，在什么條件下不是透明傳輸。（提示：請弄清什么是“透明傳輸”，然后考慮能否滿足其條件。）（1）普通的電話通信。（2）電信局提供的公
7、用電報通信。（3）因特網(wǎng)提供的電子郵件服務。3-12 PPP協(xié)議的工作狀態(tài)有哪幾種？當用戶要使用PPP協(xié)議和ISP建立連接進行通信需要建立哪幾種連接？每一種連接解決什么問題？3-13 局域網(wǎng)的主要特點是什么？為什么局域網(wǎng)采用廣播通信方式而廣域網(wǎng)不采用呢？答：局域網(wǎng)LAN是指在較小的地理范圍內(nèi)，將有限的通信設備互聯(lián)起來的計算機通信網(wǎng)絡 從功能的角度來看，局域網(wǎng)具有以下幾個特點：（1） 共享傳輸信道，在局域網(wǎng)中，多個系統(tǒng)連接到一個共享的通信媒體上。（2） 地理范圍有限，用戶個數(shù)有限。通常局域網(wǎng)僅為一個單位服務，只在一個相對獨立的局部范圍內(nèi)連網(wǎng)，如一座樓或集中的建筑群內(nèi)，一般來說，局域網(wǎng)的覆蓋范圍越
8、位10m10km內(nèi)或更大一些。從網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)和傳輸檢測提醒來看，局域網(wǎng)也有自己的特點：（1） 低層協(xié)議簡單（2） 不單獨設立網(wǎng)絡層，局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)僅相當于相當與OSI/RM的最低兩層（3） 采用兩種媒體訪問控制技術(shù)，由于采用共享廣播信道，而信道又可用不同的傳輸媒體，所以局域網(wǎng)面對的問題是多源，多目的的連連管理，由此引發(fā)出多中媒體訪問控制技術(shù)在局域網(wǎng)中各站通常共享通信媒體，采用廣播通信方式是天然合適的，廣域網(wǎng)通常采站點間直接構(gòu)成格狀網(wǎng)。3-14 常用的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲有哪些種類？現(xiàn)在最流行的是哪種結(jié)構(gòu)？為什么早期的以太網(wǎng)選擇總線拓撲結(jié)構(gòu)而不是星形拓撲結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在卻改為使用星形拓撲結(jié)構(gòu)？答：星
9、形網(wǎng)，總線網(wǎng)，環(huán)形網(wǎng)，樹形網(wǎng) 當時很可靠的星形拓撲結(jié)構(gòu)較貴，人們都認為無源的總線結(jié)構(gòu)更加可靠，但實踐證明，連接有大量站點的總線式以太網(wǎng)很容易出現(xiàn)故障，而現(xiàn)在專用的ASIC芯片的使用可以講星形結(jié)構(gòu)的集線器做的非?？煽?，因此現(xiàn)在的以太網(wǎng)一般都使用星形結(jié)構(gòu)的拓撲。3-15 什么叫做傳統(tǒng)以太網(wǎng)？以太網(wǎng)有哪兩個主要標準？答：DIX Ethernet V2 標準的局域網(wǎng)DIX Ethernet V2 標準與 IEEE 的 802.3 標準3-16 數(shù)據(jù)率為10Mb/s的以太網(wǎng)在物理媒體上的碼元傳輸速率是多少碼元/秒？答：碼元傳輸速率即為波特率，以太網(wǎng)使用曼徹斯特編碼，這就意味著發(fā)送的每一位都有兩個信號周期
10、。標準以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率是10MB/s，因此波特率是數(shù)據(jù)率的兩倍，即20M波特3-17 為什么LLC子層的標準已制定出來了但現(xiàn)在卻很少使用？答：由于 TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標準中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 委員會制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標準）的作用已經(jīng)不大了。3-18 試說明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。答：10BASE-T中的“10”表示信號在電纜上的傳輸速率為10MB/s，“BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“T”代表雙絞線星形網(wǎng)，但10BASE-T的通信距離
11、稍短，每個站到集線器的距離不超過100m。3-19 以太網(wǎng)使用的CSMA/CD協(xié)議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統(tǒng)的時分復用TDM相比優(yōu)缺點如何？答：傳統(tǒng)的時分復用TDM是靜態(tài)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(tài)使用空閑新到資源，低負荷時信道利用率高，但控制復雜，高負荷時信道沖突大。3-20 假定1km長的CSMA/CD網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)率為1Gb/s。設信號在網(wǎng)絡上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協(xié)議的最短幀長。答：對于1km電纜，單程傳播時間為1/200000=5為微秒，來回路程傳播時間為10微秒，為了能夠按照CSMA/CD工
12、作，最小幀的發(fā)射時間不能小于10微秒，以Gb/s速率工作，10微秒可以發(fā)送的比特數(shù)等于10*10-6/1*10-9=10000,因此，最短幀是10000位或1250字節(jié)長3-21 什么叫做比特時間？使用這種時間單位有什么好處？100比特時間是多少微秒？答：比特時間是發(fā)送一比特多需的時間，它是傳信率的倒數(shù)，便于建立信息長度與發(fā)送延遲的關(guān)系 “比特時間”換算成“微秒”必須先知道數(shù)據(jù)率是多少，如數(shù)據(jù)率是10Mb/s，則100比特時間等于10微秒。3-22 假定在使用CSMA/CD協(xié)議的10Mb/s以太網(wǎng)中某個站在發(fā)送數(shù)據(jù)時檢測到碰撞，執(zhí)行退避算法時選擇了隨機數(shù)r=100。試問這個站需要等待多長時間后
13、才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)？如果是100Mb/s的以太網(wǎng)呢？答：對于10mb/s的以太網(wǎng)，以太網(wǎng)把爭用期定為51.2微秒，要退后100個爭用期，等待時間是51.2（微秒）*100=5.12ms對于100mb/s的以太網(wǎng)，以太網(wǎng)把爭用期定為5.12微秒，要退后100個爭用期，等待時間是5.12（微秒）*100=512微秒3-23 公式（3-3）表示，以太網(wǎng)的極限信道利用率與連接在以太網(wǎng)上的站點數(shù)無關(guān)。能否由此推論出：以太網(wǎng)的利用率也與連接在以太網(wǎng)的站點數(shù)無關(guān)？請說明你的理由。答：實際的以太網(wǎng)各給發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻是隨即的，而以太網(wǎng)的極限信道利用率的得出是假定以太網(wǎng)使用了特殊的調(diào)度方法（已經(jīng)不再是CSMA/CD
14、了），使各結(jié)點的發(fā)送不發(fā)生碰撞。3-24 假定站點A和B在同一個10Mb/s以太網(wǎng)網(wǎng)段上。這兩個站點之間的傳播時延為225比特時間?，F(xiàn)假定A開始發(fā)送一幀，并且在A發(fā)送結(jié)束之前B也發(fā)送一幀。如果A發(fā)送的是以太網(wǎng)所容許的最短的幀，那么A在檢測到和B發(fā)生碰撞之前能否把自己的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢？換言之，如果A在發(fā)送完畢之前并沒有檢測到碰撞，那么能否肯定A所發(fā)送的幀不會和B發(fā)送的幀發(fā)生碰撞？（提示：在計算時應當考慮到每一個以太網(wǎng)幀在發(fā)送到信道上時，在MAC幀前面還要增加若干字節(jié)的前同步碼和幀定界符）答：設在t=0時A開始發(fā)送，在t=（64+8）*8=576比特時間，A應當發(fā)送完畢。t=225比特時間，B就檢測
15、出A的信號。只要B在t=224比特時間之前發(fā)送數(shù)據(jù)，A在發(fā)送完畢之前就一定檢測到碰撞，就能夠肯定以后也不會再發(fā)送碰撞了 如果A在發(fā)送完畢之前并沒有檢測到碰撞，那么就能夠肯定A所發(fā)送的幀不會和B發(fā)送的幀發(fā)生碰撞（當然也不會和其他站點發(fā)生碰撞）。3-25 在上題中的站點A和B在t=0時同時發(fā)送了數(shù)據(jù)幀。當t=255比特時間，A和B同時檢測到發(fā)生了碰撞，并且在t=255+48=273比特時間完成了干擾信號的傳輸。A和B在CSMA/CD算法中選擇不同的r值退避。假定A和B選擇的隨機數(shù)分別是rA=0和rB=1。試問A和B各在什么時間開始重傳其數(shù)據(jù)幀？A重傳的數(shù)據(jù)幀在什么時間到達B？A重傳的數(shù)據(jù)會不會和B
16、重傳的數(shù)據(jù)再次發(fā)生碰撞？B會不會在預定的重傳時間停止發(fā)送數(shù)據(jù)？答：t=0時，A和B開始發(fā)送數(shù)據(jù)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(jié)束干擾信號的傳輸（T1+48）T3=594比特時間,A 開始發(fā)送（T2+Tau+rA*Tau+96）T4=785比特時間，B再次檢測信道。（T4+T2+Tau+Rb*Tau）如空閑，則B在T5=881比特時間發(fā)送數(shù)據(jù)、否則再退避。（T5=T4+96）A重傳的數(shù)據(jù)在819比特時間到達B，B先檢測到信道忙，因此B在預定的881比特時間停止發(fā)送3-26 以太網(wǎng)上只有兩個站，它們同時發(fā)送數(shù)據(jù)，產(chǎn)生了碰撞。于是按截斷二進制指數(shù)退避算
17、法進行重傳。重傳次數(shù)記為i，i=1，2，3,.。試計算第1次重傳失敗的概率、第2次重傳的概率、第3次重傳失敗的概率，以及一個站成功發(fā)送數(shù)據(jù)之前的平均重傳次數(shù)I。答：將第i次重傳成功的概率記為pi。顯然第一次重傳失敗的概率為0.5，第二次重傳失敗的概率為0.25，第三次重傳失敗的概率為0.125.平均重傳次數(shù)I=1.6373-27 假定一個以太網(wǎng)上的通信量中的80%是在本局域網(wǎng)上進行的，而其余的20%的通信量是在本局域網(wǎng)和因特網(wǎng)之間進行的。另一個以太網(wǎng)的情況則反過來。這兩個以太網(wǎng)一個使用以太網(wǎng)集線器，而另一個使用以太網(wǎng)交換機。你認為以太網(wǎng)交換機應當用在哪一個網(wǎng)絡？答：集線器為物理層設備，模擬了總
18、線這一共享媒介共爭用，成為局域網(wǎng)通信容量的瓶頸。 交換機則為鏈路層設備，可實現(xiàn)透明交換 局域網(wǎng)通過路由器與因特網(wǎng)相連 當本局域網(wǎng)和因特網(wǎng)之間的通信量占主要成份時，形成集中面向路由器的數(shù)據(jù)流，使用集線器沖突較大，采用交換機能得到改善。 當本局域網(wǎng)內(nèi)通信量占主要成份時，采用交換機改善對外流量不明顯3-28 有10個站連接到以太網(wǎng)上。試計算一下三種情況下每一個站所能得到的帶寬。（1）10個站都連接到一個10Mb/s以太網(wǎng)集線器；（2）10個站都連接到一個100Mb/s以太網(wǎng)集線器；（3）10個站都連接到一個10Mb/s以太網(wǎng)交換機。答:（1）10個站都連接到一個10Mb/s以太網(wǎng)集線器：10mbs
19、（2）10個站都連接到一個100mb/s以太網(wǎng)集線器：100mbs （3）10個站都連接到一個10mb/s以太網(wǎng)交換機：10mbs3-29 10Mb/s以太網(wǎng)升級到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s時，都需要解決哪些技術(shù)問題？為什么以太網(wǎng)能夠在發(fā)展的過程中淘汰掉自己的競爭對手，并使自己的應用范圍從局域網(wǎng)一直擴展到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)？答：技術(shù)問題：使參數(shù)a保持為較小的數(shù)值，可通過減小最大電纜長度或增大幀的最小長度 在100mb/s的以太網(wǎng)中采用的方法是保持最短幀長不變，但將一個網(wǎng)段的最大電纜的度減小到100m，幀間時間間隔從原來9.6微秒改為現(xiàn)在的0.96微秒 吉比特以太網(wǎng)仍保持一個網(wǎng)段的最大
20、長度為100m，但采用了“載波延伸”的方法，使最短幀長仍為64字節(jié)（這樣可以保持兼容性）、同時將爭用時間增大為512字節(jié)。并使用“分組突發(fā)”減小開銷10吉比特以太網(wǎng)的幀格式與10mb/s，100mb/s和1Gb/s以太網(wǎng)的幀格式完全相同吉比特以太網(wǎng)還保留標準規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長，這就使用戶在將其已有的以太網(wǎng)進行升級時，仍能和較低速率的以太網(wǎng)很方便地通信。由于數(shù)據(jù)率很高，吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體，它使用長距離（超過km）的光收發(fā)器與單模光纖接口，以便能夠工作在廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)3-30 以太網(wǎng)交換機有何特點？用它怎樣組成虛擬局域網(wǎng)？答：以太網(wǎng)交換機則為鏈路層設備，可實現(xiàn)
21、透明交換虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個 4 字節(jié)的標識符，稱為 VLAN 標記(tag)，用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個虛擬局域網(wǎng)。3-31 網(wǎng)橋的工作原理和特點是什么？網(wǎng)橋與轉(zhuǎn)發(fā)器以及以太網(wǎng)交換機有何異同？答：網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個接口轉(zhuǎn)發(fā)器工作在物理層，它僅簡單地轉(zhuǎn)發(fā)信號，沒有過濾能力以太網(wǎng)交換機
22、則為鏈路層設備，可視為多端口網(wǎng)橋3-32 圖3-35表示有五個站點分別連接在三個局域網(wǎng)上，并且用網(wǎng)橋B1和B2連接起來。每一個網(wǎng)橋都有兩個接口（1和2）。在一開始，兩個網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表都是空的。以后有以下各站向其他的站發(fā)送了數(shù)據(jù)幀：A發(fā)送給E，C發(fā)送給B，D發(fā)送給C，B發(fā)送給A。試把有關(guān)數(shù)據(jù)填寫在表3-2中。發(fā)送的幀B1的轉(zhuǎn)發(fā)表B2的轉(zhuǎn)發(fā)表B1的處理（轉(zhuǎn)發(fā)？丟棄？登記？）B2的處理（轉(zhuǎn)發(fā)？丟棄？登記？）地址接口地址接口AEA1A1轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表CBC2C1轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表DCD2D2寫入轉(zhuǎn)發(fā)表，丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)，寫入轉(zhuǎn)發(fā)表BAB1寫入轉(zhuǎn)發(fā)表，丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)接收不到這個幀3-33 網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表是用自學習算法建立的。如果有的站點總是不發(fā)送數(shù)據(jù)而僅僅接受數(shù)據(jù)，那么在轉(zhuǎn)發(fā)表中是否就沒有與這樣的站點相對應的項目？如果要向這個站點發(fā)送數(shù)據(jù)幀，那么網(wǎng)橋能夠把數(shù)據(jù)幀正確轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址嗎？答：沒有與這樣的站點相對應的項目; 網(wǎng)橋能夠利用廣播把數(shù)據(jù)幀正確轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址
計算機網(wǎng)絡 第三章課后答案
