《计算机网络教程》第五版谢希仁编课后答案【khdaw_lxywyl】

谢希仁《计算机⽹络教程》习题参考答案第⼀章 概述

传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速度发送时延＝数据块长度/信道带宽总时延＝传播时延＋发送时延＋排队时延

1-01 计算机⽹络的发展可划分为⼏个阶段？每个阶段各有何特点？ 答：计算机⽹络的发展可分为以下四个阶段。 （1）⾯向终端的计算机通信⽹：其特点是计算机是⽹络的中⼼和控制者，终端围绕中⼼ 计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计 算机的主要任务还是进⾏批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和 成批处理能⼒。 （2）分组交换⽹：分组交换⽹由通信⼦⽹和资源⼦⽹组成，以通信⼦⽹为中⼼，不仅共 享通信⼦⽹的资源，还可共享资源⼦⽹的硬件和软件资源。⽹络的共享采⽤排队⽅式，即由 结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进⾏通信的⽤户断续（或动态） 分配传输带宽，这样就可以⼤⼤提⾼通信线路的利⽤率，⾮常适合突发式的计算机数据。 （3）形成计算机⽹络体系结构：为了使不同体系结构的计算机⽹络都能互联，国际标准 化组织ISO 提出了⼀个能使各种计算机在世界范围内互联成⽹的标准框架—开放系统互连基 本参考模型OSI.。这样，只要遵循OSI 标准，⼀个系统就可以和位于世界上任何地⽅的、也 遵循同⼀标准的其他任何系统进⾏通信。 （4）⾼速计算机⽹络：其特点是采⽤⾼速⽹络技术，综合业务数字⽹的实现，多媒体和 智能型⽹络的兴起。 1-02 试简述分组交换的要点。

答：分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报⽂交 换的优点。在分组交换⽹络中，数据按⼀定长度分割为许多⼩段的数据——分组。以短的分 组形式传送。分组交换在线路上采⽤动态复⽤技术。每个分组标识后，在⼀条物理线路上采 ⽤动态复⽤的技术，同时传送多个数据分组。在路径上的每个结点，把来⾃⽤户发端的数据 暂存在交换机的存储器内，接着在⽹内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺 序重新装配成完整的报⽂。 分组交换⽐电路交换的电路利⽤率⾼， ⽐报⽂交换的传输时延⼩，w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

交互性好。 分组交换⽹的主要优点是： ①⾼效。在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占有。 ②灵活。每个结点均有智能，为每⼀个分组独⽴地选择转发的路由。 ③迅速。以分组作为传送单位，通信之前可以不先建⽴连接就能发送分组；⽹络使⽤⾼ 速链路。 ④可靠。完善的⽹络协议；分布式多路由的通信⼦⽹。

1-03试从多个⽅⾯⽐较电路交换、报⽂交换和分组交换的主要优缺点。 答：（1）电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，⼀⽅发起呼叫，独占⼀条物理 线路。当交换机完成接续，对⽅收到发起端的信号，双⽅即可进⾏通信。在整个通信过程中 双⽅⼀直占⽤该电路。它的特点是实时性强，时延⼩，交换设备成本较低。但同时也带来线 路利⽤率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端⽤户之间不能通信等缺点。电路 交换⽐较适⽤于信息量⼤、长报⽂，经常使⽤的固定⽤户之间的通信。 （2）报⽂交换将⽤户的报⽂存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时， 再将该报⽂发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”⽅式在⽹内传输数据。报⽂交换的 优点是中继电路利⽤率⾼，可以多个⽤户同时在⼀条线路上传送，可实现不同速率、不同规 程的终端间互通。但它的缺点也是显⽽易见的。以报⽂为单位进⾏存储转发，⽹络传输时延⼤，且占⽤⼤量的交换机内存和外存，不能满⾜对实时性要求⾼的⽤户。报⽂交换适⽤于传 输的报⽂较短、实时性要求较低的⽹络⽤户之间的通信，如公⽤电报⽹。 （3）分组交换分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交 换和报⽂交换的优点。分组交换在线路上采⽤动态复⽤技术传送按⼀定长度分割为许多⼩段 的数据——分组。每个分组标识后，在⼀条物理线路上采⽤动态复⽤的技术，同时传送多个 数据分组。把来⾃⽤户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在⽹内转发。到达接收端， 再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报⽂。分组交换⽐电路交换的电路利⽤率⾼，⽐报⽂交换的传输时延⼩，交互性好。 1-04 为什么说因特⽹是⾃印刷术以来⼈类通信⽅⾯最⼤的变⾰？ 1-05 试讨论在⼴播式⽹络中对⽹络层的处理⽅法。讨论是否需要这⼀层？ 答： ⼴播式⽹络是属于共享⼴播信道， 不存在路由选择问题， 可以不要⽹络层， 但从OSI 的观点，⽹络设备应连接到⽹络层的服务访问点，因此将服务访问点设置在⾼层协议与数据链路层中逻辑链路⼦层的交界⾯上，IEEE 802标准就是这样处理的。1-06 计算机⽹络可从哪⼏个⽅⾯进⾏分类？

答：从⽹络的交换功能进⾏分类：电路交换、报⽂交换、分组交换和混合交换；从⽹络 的拓扑结构进⾏分类：集中式⽹络、分散式⽹络和分布式⽹络；从⽹络的作⽤范围进⾏分类： ⼴域⽹W AN 、局域⽹LAN 、城域⽹MAN ；从⽹络的使⽤范围进⾏分类：公⽤⽹和专⽤⽹。w w w .k h d a w .c o m 课后答案⽹

1-07 试在下列条件下⽐较电路交换和分组交换。要传送的报⽂共 x （bit ）。从源站到⽬ 的站共经过k 段链路，每段链路的传

播时延为d （s ），数据率为 b （b/s ）。在电路交换时电路 的建⽴时间为 S （s ）。在分组交换时分组长度为p （bit ），且各结点的排队等待时间可忽略不 计。问在怎样的条件下，分组交换的时延⽐电路交换的要⼩？ 答：对于电路交换， t=s 时电路建⽴起来； t=s+x/b 时报⽂的最后1位发送完毕； t=s+x/b+kd 时报⽂到达⽬的地。⽽对于分组交换，最后 1 位在 t=x/b 时发送完毕。为到达最终⽬的地， 最后1个分组必须被中间的路由器重发k-1次，每次重发花时间p/b （⼀个分组的所有⽐特都 接收齐了，才能开始重发，因此最后1位在每个中间结点的停滞时间为最后⼀个分组的发送 时间），所以总的延迟为 kd bp k b x + - + ) 1 ( 为了使分组交换⽐电路交换快，必须： kd b x s kd b p k b x + + < + - + ) 1 ( 所以： b p k s ) 1 ( - > 1-8在上题的分组交换⽹中，设报⽂长度和分组长度分别为x 和（p+h ）（bit ），其中p 为 分组的数据部分的长度，⽽此为每个分组所带的控制信息固定长度，与p 的⼤⼩⽆关。通信 的两端共经过ｋ段链路。链路的数据率为b （b/s ），但传播时延和结点的排队时间均可忽略不 计。若打算使总的时延为最⼩，问分组的数据部分长度Ｐ应取为多⼤？

答：所需要的分组总数是x /p ，因此总的数据加上头信息交通量为（p+h ）x/p 位。 源端发送这些位需要时间为：pbx

h p ) ( + 中间的路由器重传最后⼀个分组所花的总时间为（k-1）（p +h ）/b 因此我们得到的总的延迟为 对该函数求p的导数，得到 令

得到w w w .k h d a w .c o m 课后答案⽹

因为 p ＞0，所以

故

时能使总的延迟最⼩。

1-09 计算机⽹络中的主⼲⽹和本地接⼊同各有何特点？ 答：主⼲⽹络⼀般是分布式的，具有分布式⽹络的特点：其中任何⼀个结点都⾄少和其 它两个结点直接相连；本地接⼊⽹⼀般是集中式的，具有集中式⽹络的特点：所有的信息流 必须经过中央处理设备（交换结点），链路从中央交换结点向外辐射。 1-10 试计算以下两种情况的发送时延和传播时延： （1）数据长度为10 7 bit ，数据发送速率为100kb/s ，收发两端之间的传输距离为1000km ， 信号在媒体上的传播速率为2×10 8 m/s 。 解：发送时延＝ s

kbit bit / 100 10 7 =100s 传播时延＝ s m km / 10 2 1000 8 ′ =5×10 -3 s

（2）数据长度为10 3 bit ，数据发送速率为1Gb/s 。收发两端之间的传输距离为1000km ，信号在媒体上的传播速率为2×10 8 m/s 。解：发送时延＝ s

bit bit / 10 1 10 9 3 ′ =1×10 -6 s 传播时延＝ s

m km / 10 2 1000 8 ′ =5×10 -3 s 1-11 计算机⽹络由哪⼏部分组成？ 答：⼀个计算机⽹络应当有三个主要的组成部分： （1）若⼲主机，它们向⽤户提供服务； （2）⼀个通信⼦⽹，它由⼀些专⽤的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成的；（3）⼀系列协议，这些协议为主机之间或主机和⼦⽹之间的通信⽽⽤的。第2章协议与体系结构

2-01 ⽹络协议的三个要素是什么？各有什么含义？

答：在计算机⽹络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守⼀些事先约定好的规则。 这些为进⾏⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则、标准或约定即称为⽹络协议。⼀个⽹络协议主w w w .k h d a w .c o m 课后答案⽹

要由以下三个要素组成：

（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；

（2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答；（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。

对于⾮常复杂的计算机⽹络协议，其结构最好采⽤层次式的。2-02 试举出对⽹络协议的分层处理⽅法的优缺点。

答：优点：（1）可使各层之间互相独⽴，某⼀层可以使⽤其下⼀层提供的服务⽽不需知 道服务是如何实现的。（2）灵活性好，当某⼀层发⽣变化时，只要其接⼝关系不变，则这层 以上或以下的各层均不受影响。（3）结构上可以分割开，各层可以采⽤最合适的技术来实现。

（4）易于实现和维护。（5）能促进标准化⼯作。

缺点：层次划分得过于严密，以致不能越层调⽤下层所提供的服务，降低了协议效率。 2-03 试举出⼀些与分层体系结构的思想相似的⽇常⽣活。答：

2-04 试述具有五层协议的原理⽹络体系结构的要点，包括各层的主要功能。 答：综合OSI 和TCP/IP 的优点，采⽤⼀种原理体系结构。各层的主要功能： 物理层 物理层的任务就是透明地传送⽐特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞 线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下⾯，当做第0层。） 物理层还要确定连接电缆插头 的定义及连接法。 数据链路层 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上⽆差错地传送以帧 （frame ）为单位的数据。每⼀帧包括数据和必要的控制信息。 ⽹络层⽹络层的任务就是要选择合适的路由， 使发送站的运输层所传下来的分组能够 正确⽆误地按照地址找到⽬的站，并交付给⽬的站的运输层。 运输层 运输层的任务是向上⼀层的进⾏通信的两个进程之间提供⼀个可靠的端到端 服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。 应⽤层 应⽤层直接为⽤户的应⽤进程提供服务。 2-05 试举出⽇常⽣活中有关“透明”这种名词的例⼦。 2-06 试将TCP/IP 和OSI 的体系结构进⾏⽐较。讨论其异同之处。

答：（1）OSI 和 TCP/IP 的相同点是⼆者均采⽤层次结构，⽽且都是按功能分层。（2） OSI 和TCP/IP 的不同点： OSI ① 分七层，⾃下⽽上分为物理层、数据链路层、⽹络层、运输 层、 会话层、 表⽰层和应⽤层， ⽽TCP/IP 分四层： ⽹络接⼝层、⽹间⽹层 （IP ）、 传输层 （TCP ） 和应⽤层。 严格讲， TCP/IP ⽹间⽹协议只包括下三层， 应⽤程序不算TCP/IP 的⼀部分。 OSI ② 层次间存在严格的调⽤关系，两个（N ）层实体的通信必须通过下⼀层（N-1）层实体，不能 越级， ⽽TCP/IP 可以越过紧邻的下⼀层直接使⽤更低层次所提供的服务 （这种层次关系常被 称为“等级”关系），因⽽减少了⼀些不必要的开销，提⾼了协议的效率。 OSI ③ 只考虑⽤⼀种w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

标准的公⽤数据⽹。2-07 解释以下名词：

协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户/服务器⽅式。 答：协议栈——协议套件⼜称为协议栈，因为它由⼀系列的⼦层组成，各层之间的关系好像 ⼀个栈。实体（entity ）—— ⽤以表⽰任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。对等层与协议：

任何两个同样的层次（例如在两个系统的第4层）之间，好像将数据（即数据单元加上 控制信息）直接传递给对⽅。这就是所谓的“对等层”（peer layers ）之间的通信。我们以前经 常提到的各层协议，实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。

服务访问点 SAP —— 是相邻两层实体交互的⼀个逻辑接⼝。协议数据单元PDU —— 各层的数据单元

服务数据单元 SDU —— 各层之间传递数据的单元

客户-服务器模型——⼤部分⽹络应⽤程序在编写时都假设⼀端是 客户，另⼀端是服务器， 其⽬的是为了让服务器为客户提供⼀些特定的服务。可以将这种服务分为两种类型：重复型或并 发型。客户机是主叫⽅，服务器是被叫⽅。2-08 ⾯向连接服务与⽆连接服务各⾃的特点是什么？

答：⾯向连接服务在数据交换之前必须先建⽴连接，保留下层的有关资源，数据交换结 束后，应终⽌这个连接，释放所保留的资源。⽽对⽆连接服务，两个实体之间不建⽴连接就 可以通信，在数据传输时动态地分配下层资源，不需要事先进⾏预保留。

2-09 协议与服务有何区别？有何关系？答：协议是⽔平的，服务是垂直的。

协议是“⽔平的” ，即协议是控制对等实体之间的通信的规则。服务是“垂直的” ，即服 务是由下层向上层通过层间接⼝提供的。协议与服务的关系

在协议的控制下，上层对下层进⾏调⽤，下层对上层进⾏服务，上下层间⽤交换原语交 换信息。同层两个实体间有时有连接。第3章物理层

标准话路频率（300－3400Hz ）⼀个标准话路所占带宽4kHz （64kbit/s ）调制的3种⽅式（调频、调幅和调相）

信道复⽤技术（频分复⽤、（统计）时分复⽤、波分复⽤和码分复⽤）w w w .k h d a w .c o m 课后答案⽹

3-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？ 答：（1）物理层要解决的主要问题：①物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通 信⼿段的不同，使上⾯的数据链路层感觉不到这些差异的存在，⽽专注于完成本层的协议与 服务。②给其服务⽤户（数据链路层）在⼀条物理的传输媒体上传送和接收⽐特流（⼀般为 串⾏按顺序传输的⽐特流）的能⼒。为此，物理层应解决物理连接的建⽴、维持和释放问题。 ③在两个相邻系统之间唯⼀地标识数据电路。 （2）物理层的主要特点：①由于在 OSI 之前，许多物理规程或协议已经制定出来了， ⽽且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采⽤。加之，物理层协议涉 及的范围⼴泛，所以⾄今没有按OSI 的抽象模型制定⼀套新的物理层协议，⽽是沿⽤已存在 的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接⼝的机械、电⽓、功能和规程特性。②由于 物理连接的⽅式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。 3-02 物理层的接⼝有哪⼏个⽅⾯的特性？各包含些什么内容？ 答：物理层的接⼝有机械特性、电⽓特性和功能特性。 （1）机械特性说明接⼝所⽤接线器的形状和尺⼨、引线数⽬和排列、固定和锁定装置等等。（2）电⽓特性说明在接⼝电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围。即什么样的电压 表⽰1或0。 （3）功能特性说明某条线上出现的某⼀电平的电压表⽰何种意义。（4）规程特性说明 对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 3-04 奈⽒准则与⾹农公式在数据通信中的意义是什么？

答：奈⽒准则指出了：码元传输的速率是受限的，不能任意提⾼，否则在接收端就⽆法 正确判定码元是1还是0 （因为有码元之间的相互⼲扰）。 奈⽒准则是在理想条件下推导出的。 在实际条件下，最⾼码元传输速率要⽐理想条件下得出的数值还要⼩些。电信技术⼈员的任 务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将⽐特转换为较为合适的传输信号。 需要注意的是，奈⽒准则并没有对信息传输速率（b/s ）给出限制。要提⾼信息传输速率就必 须使每⼀个传输的码元能够代表许多个⽐特的信息。这就需要有很好的编码技术。

⾹农公式给出了信息传输速率的极限，即对于⼀定的传输带宽（以赫兹为单位）和⼀定 的信噪⽐，信息传输速率的上限就确定了。这个极限是不能够突破的。要想提⾼信息的传输 速率，或者必须设法提⾼传输线路的带宽，或者必须设法提⾼所传信号的信噪⽐，此外没有 其他任何办法。⾄少到现在为⽌，还没有听说有谁能够突破⾹农公式给出的信息传输速率的 极限。⾹农公式告诉我们，若要得到⽆限⼤的信息传输速率，只有两个办法：要么使⽤⽆限⼤ 的传输带宽（这显然不可能），要么使信号的信噪⽐为⽆限⼤，即采⽤没有噪声的传输信道或 使⽤⽆限⼤的发送功率（当然这些也都是不可能的）。3-05 常⽤的传输媒体有哪⼏种？各有何特点？w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

答：常⽤的传输媒体有双绞线、同轴电缆、光纤和电磁波。 ⼀、双绞线 特点： （1）抗电磁⼲扰 （2）模拟传输和数字传输都可以使⽤双绞线 ⼆、同轴电缆 特点：同轴电缆具有很好的抗⼲扰特性 三、光纤 特点： （1）传输损耗⼩，中继距离长，对远距离传输特别经济； （2）抗雷电和电磁⼲扰性能好； （3）⽆串⾳⼲扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据； （4）体积⼩，重量轻。 四、电磁波 优点： （1）微波波段频率很⾼，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很⼤； （2）微波传输质量较⾼； （3）微波接⼒通信的可靠性较⾼； （4）微波接⼒通信与相同容量和长度的电缆载波通信⽐较，建设投资少，见效快。 当然，微波接⼒通信也存在如下的⼀些缺点： （1）相邻站之间必须直视，不能有障碍物。 （2）微波的传播有时也会受到恶劣⽓候的影响； （3）与电缆通信系统⽐较，微波通信的隐蔽性和保密性较差； （4）对⼤量的中继站的使⽤和维护要耗费⼀定的⼈⼒和物⼒。 3-06 什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码？其特点如何？ 答：曼彻斯特编码是将每⼀个码元再分成两个相等的间隔。码元1是在前⼀个间隔为⾼ 电平⽽后⼀个间隔为低电平。码元0则正好相反，从低电平变到⾼电平。这种编码的好处是 可以保证在每⼀个码元的正中间出现⼀次电平的转换，这对接收端的提取位同步信号是⾮常 有利的。缺点是它所占的频带宽度⽐原始的基带信号增加了⼀倍。 差分曼彻斯特编码的规则是若码元为 1，则其前半个码元的电平与

上⼀个码元的后半个 码元的电平⼀样；但若码元为 0，则其前半个码元的电平与上⼀个码元的后半个码元的电平

相反。不论码元是10或，在每个码元的正中间的时刻，⼀定要有⼀次电平的转换。差分曼彻 斯特编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗⼲扰性能。

3-07 传播时延、发送时延和重发时延各⾃的物理意义是什么？

答：传播时延是指电磁波在信道中传输所需要的时间。它取决于电磁波在信道上的传输 速率以及所传播的距离。发送时延是发送数据所需要的时间。 它取决于数据块的长度和数据在信道上的发送速率。w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

重发时延是因为数据在传输中出了差错就要重新传送，因⽽增加了总的数据传输时间。 3-08 模拟传输系统与数字传输系统的主要特点是什么？

答：模拟传输：只能传模拟信号，信号会失真。

数字传输：可传模拟与数字信号，噪声不累计，误差⼩。3-09EIA-232和RS-449接⼝标准各⽤在什么场合？

答：通常 EIA-232 ⽤于标准电话线路（⼀个话路）的物理层接⼝，⽽ RS-449 则⽤于宽 待电路（⼀般是租⽤电路）3-10 基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？

答： （1）基带信号是将数字信号1或0直接⽤两种不同的电压来表⽰，然后送到线路上 去传输。

（2） 宽带信号则是将基带信号进⾏调制后形成的频分复⽤模拟信号。 基带信号进⾏调制 后，其频谱移到较⾼的频率处。由于每⼀路基带信号的频谱被搬移到不同的频段上，因此合 在⼀起后并不会互相⼲扰。这样做可以在⼀条线路中同时传送许多路的数字信号，因⽽提⾼ 了线路的利⽤率。

3-11 有 600MB （兆字节）的数据，需要从南京传送到北京。⼀种⽅法是将数据写到磁 盘上，然后托⼈乘⽕车将这些磁盘捎去。另⼀种⽅法是⽤计算机通过长途电话线路（设信息 传送的速率是 2.4 kb/s ） 传送此数据。 试⽐较这两种⽅法的优劣。 若信息传送速率为 33.6 kb/s ， 其结果⼜如何？

答：假定连续传送且不出错。若⽤ 2.4Kb/s 速率，传输 600MB 需要 24.3 天 （=600×1048576×8=5033164800bit ）。若⽤33.6Kb/s 速率传送，则需时间1.73天。⽐托⼈乘 ⽕车捎去要慢，且更贵。

3-12 56 kb/s 的调制解调器是否已突破了⾹农的信道极限传输速率？这种调制解调器的 使⽤条件是怎样的？

答：56Kb/s 的调制解调器主要⽤于⽤户与ISP 的通信，这时从⽤户到ISP 之间只需经过 ⼀次A/D 转换，⽐两个⽤户之间使⽤的33.6Kb/s 调制解调器的量化噪声要⼩，所以信噪⽐进 ⼀步提⾼。 虽然33.6Kb/s 调制解调器的速率基本已达到⾹农的信道极限传输速率， 但是56Kb/s 的调制解调器的使⽤条件不同，它提⾼了信噪⽐，它没有突破⾹农极限传输速率的公式。 56Kb/s的调制解调器的使⽤条件是ISP 也使⽤这种调制解调器（这⾥是为了进⾏数字信号不 同编码之间的转换，⽽不是数模转换），并且在ISP 与电话交换机之间是数字信道。若ISP 使 ⽤的只是 33.6Kb/s 调制解调器，则⽤户端的 56Kb/s 的调制解调器会⾃动降低到与 33.6Kb/s 调制解调器相同的速率进⾏通信。

3-13 在3.3.1⼩节介绍双绞线时，我们说：“在数字传输时，若传输速率为每秒⼏个兆⽐ 特，则传输距离可达⼏公⾥。”但⽬前我们使⽤调制解调器与ISP 相连时，数据的传输速率最w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

⾼只能达到 56 kb/s ，与每秒⼏个兆⽐特相距甚远。这是为什么？

答：“在数字传输时，若传输速率为每秒⼏个兆⽐特，则传输距离可达⼏公⾥。”这是指 使⽤数字线路，其两端的设备并没有带宽的限制。当我们使⽤调制解调器与ISP 相连时，使 ⽤的是电话的⽤户线。这种⽤户线进⼊市话交换机处将带宽限制在3400Hz 以下，与数字线 路的带宽相差很⼤。

3-15码分复⽤ CDMA 为什么可以使所有⽤户在同样地时间使⽤同样的频带进⾏通信⽽ 不会互相⼲扰？这种复⽤⽅法有何有缺点？

3-16有4个站进⾏码分复⽤CDMA 通信。4个站的码⽚序列为：A ：（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1）B ：（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）

C ：（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1）D ：（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）

现收到这样的码⽚序列：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。问哪个站发送数据了？发 送的代码是什么？答：只须计算4个常规的内积：

（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）?（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1）/8=1 （－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）?（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）/8=－1 （－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）?（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1）/8=0 （－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）?（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）/8=1 结果是A 和D 发送⽐特1，B 发送⽐特0，⽽C 未发送数据。第4章数据链路层

4-01 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？“电路接通了”与“数据 链路接通了”的区别何在？ 答：（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，还必须有⼀些必要的规程来控 制数据的传输。因此，数据链路⽐链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。（2）“电路接 通了”表⽰链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送⽐特流了。但是，数据传 输并不可靠。在物理连接基础上，再建⽴数据链路连接，才是“数据链路接通了”。此后，由 于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链 路，进⾏可靠的数据传输。当数据链路断开连接时，物理电路连接不⼀定跟着断开连接。 4-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能？

答：数据链路层中的链路控制包括链路管理；帧同步；流量控制；差错控制；将数据和 控制信息分开；透明传输；寻址等功能。

4-03 考察停⽌等待协议算法。在接收结点，当执⾏步骤（4）时，若将“否则转到（7）” 改为“否则转到（8）”，将产⽣什么结果？w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

答：步骤（4）中，若,表明发送结点队上⼀帧的确认发送结点没有正确收到，发送结点 重传了上⼀帧， 此时接收结点的做法应当是： 丢弃该重复帧， 并重发对该帧的确认。 若改为“转 到（8）”，接收结点发送否认帧，则接收结点以为该帧传输错误，则⼀直重发该帧。

4-04 在停⽌等待协议算法中，在接收站点，当执⾏步骤（3）时，若将“否则—－—— 转到（6） ”改为“否则—－——转到（2） ”将产⽣什么结果？答：

4-05在停⽌等待协议算法中，若不使⽤帧的序号将出现什么后果？答：

4-06 ⼀个信道速率为 4 kb/s 。采⽤停⽌等待协议。传播时延为20 ｍｓ。确认帧长度和 处理时间均可忽略。问帧长为多少才能使信道利⽤率达到⾄少 50％？ 答：当发送⼀帧的时间等于信道的传播时延的2倍时，信道利⽤率是50％，或者说当发 送⼀帧的时间等于来回路程的传播时延时，效率将是 50％。即 20ms*2=40ms 。现在发送速 率是每秒4000bit ，即发送⼀位需

0.25ms 。则帧长40/0.25=160bit 4-07 在停⽌等待协议中，确认帧是否需要序号？请说明理由。 答：在⼀般情况下，确认帧不需要序号。但如果超时时间设置短了⼀些，则可能会出现 问题，即有时发送⽅会分不清对哪⼀帧的确认。 4-08 试写出连续ARQ 协议的算法。

答：连续ARQ 协议的⼯作原理如图所⽰。

连续ARQ 协议在简单停⽌等待协议的基础上，允许连续发送若⼲帧，在收到相应ACK

后继续发送若⼲帧，⽤以提⾼传输效率。这时ACK 及NAK 也必须有对应的帧序号，才能够 ⼀⼀对应起来。在发⽣差错时丢弃原已发送的所有后续帧，重发差错发⽣以后的所有帧，相当于完全返 回重传。信道较差时，连续ARQ 协议传输效率不⾼。w w w .k h d a w .c o m 课后答案⽹

4-09 试证明：当⽤ n 个⽐特进⾏编号时，若接收窗⼝的⼤⼩为１，则只有在发送窗⼝ 的⼤⼩Wt<=2 n -1时，连续 ARQ 协议才能正确运⾏。 证明： （1）显然 WT 内不可能有重复编号的帧，所以WT ≤2n 。设WT=2n ； （2）注意以下情况： 发送窗⼝：只有当收到对⼀个帧的确认，才会向前滑动⼀个帧的位置； 接收窗⼝：只有收到⼀个序号正确的帧，才会向前滑动⼀个帧的位置，且同时向发送端 发送对该帧的确认。 显然只有接收窗⼝向前滑动时， 发送端⼝才有可能向前滑动。 发送端若没有收到该确认， 发送窗⼝就不能滑动。 （3）为讨论⽅便，取n=3。并考虑当接收窗⼝位于0时，发送窗⼝的两个极端状态 状态1：发送窗⼝：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

全部确认帧收到接收窗⼝：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

状态2： 发送窗⼝：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

全部确认帧都没收到接收窗⼝：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 （4） 可见在状态2下， 接收过程前移窗⼝后有效序列号的新范围和发送窗⼝的旧范围之 间有重叠，致使接收端⽆法区分是重复帧还是新帧。为使旧发送窗⼝和新接收窗⼝之间序列 号不发⽣重叠，有WT ＋WR ≤2n ，所以WT ≤2n-1。 4-10 试证明：对于选择重传ARQ 协议，若⽤ n ⽐特进⾏编号，则接收窗⼝的最⼤值受 公式（4-8）的约束。

证明：同上，有，⽽选择重传ARQ 协议中，接收窗⼝肯定⽐发送窗⼝⼩，即，故证。 4-11 在选择重传ARQ 协议中， 设编号⽤3 bit 。 再设发送窗⼝Wt=6⽽接收窗⼝WR= 3。 试找出⼀种情况，使得在此情况下协议不能正确⼯作。

答：设想在发送窗⼝内的序号为0，1，2，3，4，5，⽽接收窗⼝等待后⾯的6，7，0。 接收端若收到0号帧，则⽆法判断是新帧还是重传的（当确认帧丢失）。

4-12 在连续ARQ 协议中，设编号⽤3bit ，⽽发送窗⼝Wt=8。试找出⼀种情况，使得在 今此情况下协议不能正确⼯作。答：设想在发送窗⼝内的序号为0，1，2，3，4，5，6，7。⽽接收窗⼝等待后⾯的0。 接收端若收到0号帧，则⽆法判断是新帧还是重传的（当确认帧丢失）

4-13 在什么条件下，选择重传ARQ 协议和连续ARQ 协议在效果上完全⼀致？答：当传输误差错时，或者选择重传协议的接收窗⼝为1时

4-14 在连续ARQ 协议中，若发送窗⼝Wt ＝7，则发送端在开始时叶连续发送7个数据w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

帧。因此，在每⼀帧发出后，都要置⼀个超时计时器。现在计算机⾥只有⼀个硬时钟。设这 7 个数据帧发出的时间分别为t0，t1，…，t6，且t out 都⼀样⼤。试问如何实现这7个超时计 时器（这叫软时钟法）？答：可使⽤链表实现。

4-15 卫星信道的数据率为 1Ｍb/s 。数据帧长为 2000 bit 。忽略确认帧长和处理时间。试 计算下列情况下的信道利⽤率：（1）停⽌等待协议。（2）连续ARQ 协议，Wt=7。（3）连续 ARQ 协议，Wt ＝127。（4）连续ARQ 协议，Wt ＝255。

答：使⽤卫星信道端到端的传输延迟是 250ms-270ms,以 1Mb/s 发送，2000bit 长的帧的 发送时间是2000bit/（1Mb/s ）=2ms。若⽤t=0表⽰开始传输时间，那么在t=2ms ，第⼀帧发 送完毕。t=252ms ，第⼀帧完全到达接收⽅。t=254ms ，对第⼀帧的确认帧发送完毕。t=504ms 时带有确认的帧完全到达发送⽅。因此周期是542ms 。如果在504ms 内可以发送k 个帧（每 个帧的发送⽤2ms 时间）， 则信道利⽤率是2k/504， 因此，（1） 停⽌等待协议，

k=1,2/504=1/252 （2）W=7，14/504=7/252（3）W=127，254/504=127/252（4）W=255，2W=510>504，故信 道利⽤率为1。

4-16 试简述HDLC 帧各字段的意义。HDLC ⽤什么⽅法保证数据的透明传输？ 答：（1）HDLC 帧的格式，信息字段（长度可变）为数据链路层的数据，它就是从⽹络 层传下来的分组。在信息字段的两端是24bit 的帧头和帧尾。 HDLC 帧两端的标志字段⽤来界定⼀个帧的边界， 地址字段是⽤来填写从站或应答站的 地址信息，帧校验序列FCS ⽤来对地址、控制和信息字段组成的⽐特流进⾏校验，控制字段 最复杂，⽤来实现许多主要功能。 （2） 采⽤零⽐特填充法来实现链路层的透明传输， 即在两个标志字段之间不出现6个连 续 1。具体做法是在发送端，当⼀串⽐特流尚未加上标志字段时，先⽤硬件扫描整个帧，只要发现5 个连续的 1，则在其后插⼊1 个 0，⽽在接收端先找到 F 字段以确定帧的边界，接 着再对其中的⽐特流进⾏扫描，每当发现5个连续的1，就将这5个连续1后的1个0删除， 以还原成原来的⽐特流。 4-17 HDLC 帧可分为哪⼏个⼤类？试简述各类帧的作⽤。

答:在 HDLC 中，帧被分为三种类型：（1）信息帧⽤于传输数据的帧，具有完全的控制 顺序。（2）监控帧⽤于实现监控功能的帧。包括接收准备好、接收未准备好、请求发送、选 择发送等监控帧。主要完成回答、请求传输、请求暂停等功能。（3）⽆编号帧⽤于提供附加 的链路控制功能的帧。该帧没有信息帧编号，因此可以表⽰各种⽆编号的命令和响应（⼀般 情况下，各种命令和响应都是有编号的），以扩充主站和从站的链路控制功能。

4-18 HDLC 规定，接收序号Ｎ（R ）表⽰序号为[N （R ）-1]（mod8）的帧以及在这以前w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

的各帧都已正确⽆误地收妥了。为什么不定义“N （R ）表⽰序号为N （R ）（mod8）的帧以及 在这以前的各帧都已正确⽆误地收妥了”？

答：因为帧的初始序号为0

4-19PPP 协议的主要特点是什么？它适⽤在什么情况下？答：点对点协议PPP ,它有三个组成部分:（1）⼀个将IP 数据报封装到串⾏链路的⽅法.

（2）⼀个⽤来建⽴,配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP .（3）⼀套⽹络控制协议NCP ,⽀持不同的⽹络层协议.点对点协议PPP 适⽤于在PSTN 拨号的情况。第5章局域⽹

5-01 局域⽹的主要特点是什么？为什么说局域⽹是⼀个通信⽹？答：局域⽹是将⼩区域内的各种通信设备互联在⼀起的通信⽹络。1）特点：

⾼数据速率（0.1Mbps~100Mbps ）短距离（0.1km~25km ）低误码率（10 -8 ～10 -11 ）。

2）局域⽹络是⼀个通信⽹络，因为从协议层次的观点看，它包含着下三层的功能。 在OSI 的体系结构中，⼀个通信⼦⽹只有最低的三层。⽽局域⽹的体系结构也只有OSI 的下三层，没有第四层以上的层次。所以说局域⽹只是⼀种通信⽹。5-02 IEEE 802 局域同参考模型与 OSI 参考模型有何异同之处？

答：0SI 体系结构指 7 层开放式互连标准参考模型。IEEE802 是国际电⼦与电⽓⼯程师 协会发布的关于办公⾃动化和轻⼯业局域⽹体系结构的⼀系列标准⽂件，该标准基本上对应 于0SI 模型的物理层和数据链路层， 这个标准使⽹络的物理连接和访问⽅法规范化。 已被IS0 陆续接收为标准。

相同：IEEE802局域⽹遵循OSI 模型。包括物理层、数据链路层和⽹络层。

不同：对应OSI 模型的数据链路层分成两个⼦层，介质访问控制⼦层和逻辑链路控制⼦ 层；⼀般不单独设置⽹络层。局域⽹的参考模型只相当于OSI 参考模型的最低两层，且两者的物理层和数据链路层之 间也有很⼤差别。在IEEE802系列标准中各个⼦标准的物理层和媒体访问控制MAC ⼦层是 有区别的，⽽逻辑链路控制 LLC ⼦层是相同的，也就是说，LLC ⼦层实际上是⾼层协议与 任何⼀种MAC ⼦层之间的标准接⼝。

5-03 ⼀个 7 层楼，每层有⼀排共 15 间办公室。每个办公室的楼上设有⼀个插座。所 有的插座在⼀个垂直⾯上构成⼀个正⽅形栅格组成的⽹的结点。设任意两个插座之间都允许w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

连上电缆（垂直、⽔平、斜线、……均可）。现要⽤电缆将它们连成：（1）集线器在中央的 星形同；（2）以太⽹；试计算每种情况下所需的电缆长度。

答：（1）假定从下往上把7层楼分别编号为1～7层。在星形⽹中，路由器放在4层中间 位置。到达7×15－1=104个场点中的每⼀个场点都需要有电缆。因此电缆的总长度等于：

（2）对于以太⽹（10BASE5），每⼀层都需要 56m ⽔平电缆，再加上 24m （=4×6）垂 直⽅向电缆，所以总长度等于：56×7＋24=416（m ）

5-04数据率为10Mb/s 的以太⽹的码元传输速率是多少？

答：码元传输速率即为波特率。10Mb/s 以太⽹使⽤曼彻斯特编码，这就意味着发送的每 ⼀位都有两个信号周期，因此波特率是数据率的两倍，即20M 波特。

5-05有10个站连接到以太⽹上，试计算以下三种情况下每个站所能得到的带宽？ 答：（1）10个站共享10Mbit/s ；

10/10=1mbps

（2）10个站共享100Mbit/s ；100/10=10mbps

（3）每站独占10Mbps 。连接到以太⽹交换机上的每台计算机都享有10mbps 的带宽。 5-06试说明

10BASE5，10BASE2，10BASE-T ，10BASE-F 、1BASE5，10BROAD36、 和FOMAU 所代表的意思。

答：10BASE5： “10”表⽰数据率为10Mbit/s ， “BASE ”表⽰电缆上的信号是基带信号， “5”表⽰每⼀段电缆的最⼤长度是500m 。

10BASE2： “10”表⽰数据率为10Mbit/s ， “BASE ”表⽰电缆上的信号是基带信号，“2” 表⽰每⼀段电缆的最⼤长度是185m 。10BASE-T ： “10” 表⽰数据率为10Mbit/s ， “BASE ” 表⽰电缆上的信号是基带信号，“T ” 表⽰使⽤双绞线作为传输媒体。10BROAD36： “10”表⽰数据率为10Mbit/s ， “BROAD ”表⽰电缆上的信号是宽带信号， “36”表⽰⽹络的最⼤跨度是3600m 。FOMAU :（Fiber Optic Medium Attachment Unit ）光纤媒介附属单元，⽤以连接扩展以太 ⽹的转发器之间的光纤链路FOIRL（Fiber Optic Inter-Repeater Link ）。

5-0710Mb/s 以太⽹升级到100Mb/s 和1Gb/s 时，需要解决哪些技术问题？

答：欲保持10M ，100M ，1G 的MAC 协议兼容，要求最⼩帧长的发送时间⼤于最长的 冲突检测时间， 因⽽千兆以太⽹采⽤载波扩充⽅法。 ⽽且为了避免由此带来的额外开销过⼤， 当连续发送多个短帧时采⽤帧突发技术。⽽100M 以太⽹采⽤的则是保持帧长不变但将最⼤ 电缆长度减⼩到100m 。其它技术改进：（1）采⽤专⽤的交换集线器，缩⼩冲突域（2）发 送、接收、冲突检测传输线路独⽴，降低对媒体带宽要求（3）为使⽤光纤、双绞线媒体， 采⽤新的信号编码技术。

5-08 100个站点分布在4km 长的总线上，协议采⽤CSMA/CD 。总线速率为5Mbps ，帧 平均长度为1000⽐特，传播时延为5µs/km 。试估算每个站每秒钟发送的平均帧数最⼤值。w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

答案⼀：因传播时延为5µs/km ，则传播速度为2×10 8 m 。

100个站点时，每站发送成功的概率为A ＝（1－1/100） 100-1 ＝0.369信道利⽤率最⼤值Smax =1/（1+0.1（2/0.369-1））=0.693

因总线速率为 5Mbps ，且 100 个站点的100 个帧的总长度为100000 ⽐特，所以每个站 每秒钟发送的平均帧数最⼤值为34.65。

答案⼆：a=τ/T0=τC/L=5µs/km ×4km ×5Mbit/s ÷1000bit=0.1 当站点数较⼤时，信道利⽤率最⼤值Smax 接近=1/（1+4.44a）=0.6925 信道上每秒发送的帧的最⼤值= Smax ×C/L=0.6925×5Mbit/s/1000bit=3462 每个站每秒种发送的平均帧数的最⼤值=3462/100=34

5-09 在以下条件下，重新计算每个站每秒钟发送的平均帧数最⼤值。 （1）总线长度减⼩为1km ；（2）总线速率加倍；（3）帧长变为10000⽐特。 答：设a 与上题意义相同。当改变条件时，答案如下： （1）a1=a/4=0.025，Smax1=0.9000 每个站每秒种发送的平均帧数的最⼤值=45 总线长度减⼩，端到端时延就减⼩，以时间为单位的信道长度与帧长的⽐也减⼩,信道给 ⽐特填充得更满,信道利⽤率更⾼，所以每站每秒发送的帧更多。 （2）a2=2a=0.2，整个总线⽹的吞吐率Smax2=0.5296每个站每秒种发送的平均帧数的最⼤值=53 总线速度加倍，以时间为单位的信道长度与帧长的⽐也加倍，信道利⽤率减⼩（但仍⽐ 原来的1/2⼤），所以最终每站每秒发送的帧⽐原来多。 （3）a3=a/10=0.01，整个总线⽹的吞吐率Smax3=0.9574 每个站每秒种发送的平均帧数的最⼤值=4.8 帧长加长10倍，信道利⽤率增加，每秒在信道上传输的⽐特增加（但没有10倍） ，所以 最终每站每秒发送的帧⽐原来少。 5-10假定 1km 长的 CSMA/CD ⽹络的数据率为 1Gb/s 。设信号在⽹络上的传播速率为200000km/s 。求能够使⽤此协议的最短帧长。 答：对于1km 电缆，单程传播时间为，即5µs ，来回路程传播时间为10µs 。为了能够按 照CSMA/CD ⼯作，最⼩帧的发射时间不能⼩于10µs 。以1Gb/s 速率⼯作，10µs 可以发送的 ⽐特数等于，因此，最短帧长10000⽐特或1250字节。 5-11 有⼀个使⽤集线器的以太⽹，每个站到集线器的距离为d ，数据发送率为C ，帧长 为12500字节，信号在线路上的传播速率为2.5×108m/s 。距离d 为25m 和2500m ，发送速 率为10Mbit/s 或10Gbit/s 。这样就有4种不同的组合。试利⽤公式（5-9）分别计算4种不同 情况下a 的数值，并进⾏简单讨论。 答：a=τ/T0=τC/L=d

÷（2.5×108）×C ÷（12500×8）=4×10-14 d C d=25m d=2500m C=10Mbit/s C=10Gbit/s C=10Mbit/s C=10Gbit/s a 10-5 10-210-3 1 a 越⼩，信道利⽤率越⼤w w w .k h d a w .c o m 课后答案⽹分析：

站点到集线器距离⼀定的情况下，数据发送率越⾼，信道利⽤率越低。

数据发送率相同的情况下，站点到集线器的距离越短，信道利⽤率越⾼。

补充题： 为什么在CSMA/CD 协议中参数a 必须很⼩？⽤什么⽅法可以保证a 的值很⼩？ 答：在CSMA/CD 协议中参数a 很⼩，可以使线路利⽤率和整个⽹络系统吞吐率保持较 ⾼⽔平。 限制⽹络传输媒体长度、 提⾼总线速率或增加帧长度都是保证a 值很⼩的有效⽅法。

5-13帧中继的数据链路连接标识符DLCI 的⽤途是什么?什么是“本地意义”?答：DLCI 作地址信息⽤，⽤于FR 交换机沿着虚电路向下⼀节点转发帧。

所谓“本地意义”是指帧包含的 DLCI 只标识帧所经过的这段链路，⽽不标识上⼀段、下 ⼀段或其它链路，该帧前进时其 DLCI在每段链路上都可变化。另外，⼀条新建虚电路在某 链路上 DLCI 值的选取，只要求在本段链路上与其它虚电路彼此不同，即只要局部不同，不 要求跟别的链路段不同（全局不同）。

5-14 假定⼀个以太⽹上的通信量中的 80%是在本局域⽹上进⾏的，⽽其余的 20%的通 信量是在本局域⽹和因特⽹之间进⾏的。另⼀个以太⽹的情况则反过来。这两个以太⽹⼀个 使⽤以太⽹集线器， 另⼀个使⽤以太⽹交换机。 你认为以太⽹交换机应当⽤在哪⼀个⽹络上。 答： 以太⽹交换机⽤在这样的⽹络， 其20%通信量在本局域⽹⽽80%的通信量到因特⽹。 5-15 以太⽹使⽤的CSMA/CD 协议是以争⽤⽅式接⼊到共享信道。 这与传统的时分复⽤ TDM 相⽐优缺点如何？ 答：CSMA/CD 是⼀种动态的媒体随机接⼊共享信道⽅式，⽽传统的时分复⽤ TDM 是 ⼀种静态的划分信道，所以对信道的利⽤，CSMA/CD 是⽤户共享信道，更灵活，可提⾼信 道的利⽤率，不像 TDM ，为⽤户按时隙固定分配信道，即使当⽤户没有数据要传送时，信道在⽤户时隙也是浪费的；也因为CSMA/CD 是⽤户共享信道，所以当同时有⽤户需要使⽤ 信道时会发⽣碰撞，就降低信道的利⽤率，⽽ TDM 中⽤户在分配的时隙中不会与别的⽤户 发⽣冲突。对局域⽹来说，连⼊信道的是相距较近的⽤户，因此通常信道带宽较宽，如果使 ⽤TDM ⽅式，⽤户在⾃⼰的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利⽤。 对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使⽤TDM ⽅式。 5-16 使⽤CSMA/CD 协议时， 若线路长度为100m ， 信号在线路上传播速率为2×108m/s 。 数据的发送速率为 1Gbit/s 。试计算帧长度为 512 字节、1500 字节和 64000 字节时的参数 a 的数值，并进⾏简单讨论。 答：a=τ/T0=τC/L=100÷（2×108）×1×109/L=500/L ，信道最⼤利⽤率Smax =1/（1+4.44a ），最⼤吞吐量Tmax=Smax ×1Gbit/s帧长512字节时，a=500/（512×8）=0.122， Smax =0.6486，Tmax=648.6 Mbit/s

帧长1500字节时，a=500/（1500×8）=0.0417，Smax =0.8438 ，Tmax=843.8 Mbit/s 帧长64000字节

时,a=500/（64000×8）=0.000977,Smax =0.9957，Tmax=995.7 Mbit/s 可见，在端到端传播时延和数据发送率⼀定的情况下，帧长度越⼤，信道利⽤率越⼤， 信道的最⼤吞吐量越⼤。w w w .k h d a w .c o m 课后答案⽹

5-17100VG 局域⽹有哪些特点？和以太⽹相⽐，优缺点各有哪些？ 100VG-AnyLAN 也是⼀种使⽤集线器的 100 Mb/s ⾼速局域⽹， 它综合了现有以太⽹和 令牌环的优点。IEEE 也制定其标准 802.12。100VG-AnyLAN 常简写为 100VG 。VG 代表 Voice Grade ，⽽ Any 则表⽰它能使⽤多种传输媒体，并可⽀持 IEEE 802.3 和 802.5 的数 据帧。100VG 是⼀种⽆冲突局域⽹，能更好地⽀持多媒体传输。在⽹络上可获得⾼达 95% 的 吞吐量。在媒体接⼊控制 MAC ⼦层运⾏⼀种新的协议，叫做需求优先级（demand priority ） 协议。各⼯作站有数据要发送时，要向集线器发出请求。每个请求都标有优先级别。⼀般的 数据为低优先级，⽽对时间敏感的多媒体应⽤的数据（如话⾳、活动图像）则可定为⾼优先 级。集线器使⽤⼀种循环仲裁过程来管理⽹络的结点。它对各结点的请求连续进⾏快速的循 环扫描，检查来⾃结点的服务请求。集线器维持两个指针：⾼优先级指针和低优先级指针。 ⾼优先级的请求可在低优先级请求之前优先接⼊⽹络，因⽽可保证对时间敏感的⼀些应⽤提 供所需的实时服务。集线器接收输⼊的数据帧并只将其导向具有匹配⽬的地址的端⼝，从⽽ 提供了固有的⽹络数据安全性。优先级的标记由⾼层应⽤软件完成。标记信息作为帧信息的 ⼀部分被送往媒体接⼈控制 MAC ⼦层。 100VG 使⽤ 4 对 UTP （3 类线、4 类线或 5 类线）以半双⼯⽅式传送数据，因此每 对 UTP 的数据率只有 25 Mb/s 。 100VG 采⽤ 5B6B 编码来传输数据。这种编码⽅法是先 将数据流划分为每组 5 bit ，然后按编码规则将其转换为 6 bit 。因此每对 UTP 上 30 MBaud 的信号速率可以获得 25 Mb/s 的数据率。 5 bit 共有 32 种组合。但在 6 bit 的 64 种组合 中只有 20 种是其中的 1 和 0 ⼀样多 （当每组中具有相同数量的 1 和 0 可使直流分量为 零）， 因此有 12 种输⼊组合所对应的输出就⼀定有直流分量。 编码规则使这 12种输⼊中的 每⼀种对应于两种不同的输出：⼀种叫“⽅式 2 输出”，它包含 2 个 1 和 4 个 0 ； 另⼀ 种叫“⽅式 4 输出”，它包含4 个 1 和 2 个零。当这 12 种输⼊中的某⼀种出现时，对应 的输出就使“⽅式 2 输出”和“⽅式 4 输出”交替出现。这样就可使输出数据流中的直流分量 最⼩。100VG 还⽀持 10BASE-T 和令牌环的⽹络拓扑， 因此现有的 10BASE-T 以太⽹和令牌 环可很⽅便地移植成 100 Mb/s 的速率。 100VG 还可通过 FDDI 或 A TM 与⼴域⽹相连。 5-18⽹桥的⼯作原理和特点是什么？⽹桥与转发器以及以太⽹交换机有何异同？ 答：⽹桥从端⼝接收⽹段上传送的各种帧。每当收到⼀个帧时，就先存放在其缓存中， 若此帧未出现差错，且欲发往的⽬的站 MAC 地址属于另⼀⽹段，则通过查找⽹桥中⽣成的 站表，将收到的帧送往对应的端⼝转发出去。否则，就丢弃该帧。 ⽹桥过滤了通信量，扩⼤了物理范围，提⾼了可靠性，可互连不同物理层、不同 MAC⼦层和不同速率的局域⽹。但⽹桥转发前需先缓存并查找站表，连接不同 MAC ⼦层的⽹段 时需耗时修改某些字段内容；增加了时延；⽆流量控制，以致产⽣丢帧；当⽹桥连接的⽤户 过多时易产⽣较⼤⼴播风暴。

⽹桥与转发器相⽐，主要有以下异同点：（1）⽹桥和转发器都有扩展局域⽹的作⽤，但 ⽹桥还能提⾼局域⽹的效率并连接不同 MAC ⼦层和不同速率局域⽹的作⽤。转发器的数⽬ 受限，⽽⽹桥从理论上讲，扩展的局域⽹范围是⽆限制的；（2）都能实现⽹段的互连，但⽹w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹

桥⼯作在数据链路层，⽽转发器⼯作在物理层；转发器只通过按⽐特转发信号实现各⽹段物 理层的互连，⽹桥在 MAC 层转发数据帧实现数据链路层的互连，⽽且⽹桥能互连不同物理 层甚⾄不同 MAC ⼦层的⽹段；（3）互连的各⽹段都在同⼀⼴播域，但⽹桥不像转发器转发 所有的帧，⽽是只转发未出现差错，且⽬的站属于另⼀⽹络的帧或⼴播帧；⽹桥将⽹段隔离 为不同的冲突域，⽽转发器则⽆隔离信号作⽤。 （4）转发器转发⼀帧时不⽤检测传输媒体， ⽽⽹桥在转发⼀帧前必须执⾏

CSMA/CD 算法； ⽹桥与以太⽹交换机相⽐，主要有以下异同点：（1）以太⽹交换机实质上是⼀个多端⼝ 的⽹桥，以太⽹交换机通常有⼗⼏个端⼝，⽽⽹桥⼀般只有 2-4 个端⼝；它们都⼯作在数据 链路层； （2）⽹桥的端⼝⼀般连接到局域⽹，⽽以太⽹交换机的每个接⼝都直接与主机相连， （3）交换机允许多对计算机间能同时通信，⽽⽹桥允许每个⽹段上的计算机同时通信。 （4） ⽹桥采⽤存储转发⽅式进⾏转发，⽽以太⽹交换机还可采⽤直通⽅式转发。以太⽹交换机采 ⽤了专⽤的交换机构芯⽚，转发速度⽐⽹桥快。 5-19以太⽹交换机有何特点？⽤它怎样组成虚拟局域⽹？

答：特点：以太⽹交换机实质就是⼀个多端⼝的的⽹桥，它⼯作在数据链路层上。每⼀ 个端⼝都直接与⼀个主机或⼀个集线器相连，并且是全双⼯⼯作。它能同时连通多对端⼝， 使每⼀对通信能进⾏⽆碰撞地传输数据。在通信时是独占⽽不是和其他⽹络⽤户共享传输媒 体的带宽。

以太⽹交换机⽀持存储转发⽅式，⽽有些交换机还⽀持直通⽅式。但要应当注意的是： ⽤以太⽹交换机互连的⽹络只是隔离了⽹段 （减少了冲突域）， 但同⼀台交换机的各个⽹段仍 属于同⼀个⼴播域。因此，在需要时，应采⽤具VLAN 能⼒的交换机划分虚拟⽹，以减少⼴ 播域（802.1q 协议） 。

5-20 ⽆线局域⽹ WLAN 的 IEEE802.11 标准的 MAC 协议有哪些特点？为什么 WLAN 中不能使⽤冲突检测协议？试说明RTS帧和CTS 帧的作⽤。

答称之为DFWMAC 的⽆线局域⽹MAC 协议提供了⼀个名为分布式协调功能（DCF ） 的分布式接⼊控制机制以及⼯作于其上的⼀个可选的集中式控制，该集中式控制算法称为点 协调功能（PCF ）。DCF 采⽤争⽤算法为所有通信量提供接⼊；PCF提供⽆争⽤的服务，并 利⽤了 DCF 特性来保证它的⽤户可靠接⼊。PCF 采⽤类似轮询的⽅法将发送权轮流交给各 站，从⽽避免了冲突的产⽣，对于分组语⾳这样对于时间敏感的业务，就应提供PCF 服务。 由于⽆线信道信号强度随传播距离动态变化范围很⼤，不能根据信号强度来判断是否发⽣冲 突，因此不适⽤有线局域⽹的的冲突检测协议CSMA/CD 。802.11 采⽤了CSMA/CA 技术， CA 表⽰冲突避免。这种协议实际上是在发送数据帧前需对信道进⾏预约。

这种CSMA/CA 协议通过RTS （请求发送）帧和CTS （允许发送）帧来实现。源站在发 送数据前，先向⽬的站发送⼀个称为RTS 的短帧，⽬的站收到 RTS 后向源站响应⼀个 CTS 短帧，发送站收到CTS 后就可向⽬的站发送数据帧。5-21IEEE802.11标准的MAC 协议中的SIFS 、PIFS 和DIFS 的作⽤是什么？

答SIFS 是⼀种最短的帧间间隔，⽤于 PCF 中对轮询的响应帧、CSMA/CA 协议中预约w w w .k h d a w .c o m课后答案⽹