第三章数辦链路层
3-01 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“的区別何在？
答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，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。
“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、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数 拯链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一左跟着断开连接。
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪 些优点和缺点. 答：链路管理
帧定界 流量控制 差错控制 将数据和控制信息区分开
透明传输 寻址
可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路 层可以将重传范国约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损：对于优质信道，采用可靠 的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层？
答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件 网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）
3-04 数据链路层的三个基本问题（帧定界、透明传输和差错检测）为什么都必须加以解 决？ 答：帧左界是分组交换的必然要求
透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆
差错检测防I上合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源 3-05 如果在数据链路层不进行帧泄界，会发生什么问题？ 答：无法区分分组与分组
无法确定分组的控制域和数据域 无法将差错更正的范围限定在确切的局部
3-06 PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？ PPP适用于什么情况？ 为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？
答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错
不使用序号和确认机制
地址字段A只巻为OxFF.地址字段实际上并不起作用。 控制字段C通常宜为0x03。 ppp是而向字节的
当PPP用在同步传输链路时，协议规泄采用硬件来完成比特填充（和HDLC的做法一样）, 当PPP用在异
步传输时，就使用一种特殊的字符填充法
PPP适用于线路质量不太差的情况下、PPP没有编码和确认机制
3-07 要发送的数据为HOlOllOllo采用CRC的生成多项式是P （X） =X4+X+1O试求应 添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了 0,问接收端能否发现？若数 拯在传输过程中最后两个1都变成了 0,问接收端能否发现？采用CRC检验后，数拯链路 层的传输是否就变成了可靠的传输？ 答：作二进制除法，1101011011 0000
作二进制除法，两种错误均可发展
仅仅采用了 CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。 3-08
要发送的数据为lOlllOe采用CRCD生成多项式是P （X） =X3+1。试求应添加在
10011得余数1110 ,添加的检验序列是1110.
数据后而的余数。
答：作二进制除法，101110 000 10011添加在数据后而的余数是011
3-09 一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。 试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？ 答：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E
7E FE27 7D 7D 65 7D
3-10 PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100.试问经过零比特填充后 变成怎样的比特串?若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110,问删除 发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？ 答：011011111 11111 00 011011111011111000 0001110111110111110110 000111011111 11111 110 3-11
试分别讨论一下各种情况在什么条件下是透明传输，在什么条件下不是透明传输。
（提示：请弄淸什么是“透明传输“，然后考虑能否满足其条件。） （1） 普通的电话通信。
（2） 电信局提供的公用电报通信。 （3） 因特网提供的电子邮件服务。
3-12 PPP协议的工作状态有哪几种？当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需 要建立哪几种连接？每一种连接解决什么问题？ 3-13
局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？
答：局域网LAN是指在较小的地理范用内，将有限的通信设备互联起来的汁算机通信网络 从功能的角度
来看，局域网具有以下几个特点： （1） （2）
共享传输信逍，在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。
地理范围有限，用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对 独立的局部
范国内连网，如一座楼或集中的建筑群内，一般来说，局域网的覆盖范围越位 10m?10km内或更犬一些。 从网络的体系结构和传输检测提醒來看，局域网也有自己的特点：
（1） （2） （3）
低层协议简单
不单?独设立网络层，局域网的体系结构仅相当于相当与OSPRM的最低两层
采用两种媒体访问控制技术，由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传 输媒体，所
以局域网面对的问题是多源，多目的的连连管理，山此引发出多中媒体访问控制 技术
在局域网屮各站通常共享通信媒体，采用广播通信方式是大然合适的，广域网通常采站点间 直接构成格状网。
3-14 常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？现在最流行的是哪种结构？为什么早期的
以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？ 答：星形网，总线网，环形网，树形网
当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明, 连接有大
量站点的总线式以太网很容易出现故障，而现在专用的ASIC芯片的使用可以讲星 形结构的集线器做的非常可壽，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。 3-15 什么叫做传统以太网？以太网有哪两个卞要标准？ 答：DIX Ethernet V2标准的局域网
L）IX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准
3-16 数拯率为10Mb/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？
答：码元传输速率即为波特率，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。标准以太网的数据速率是lOMB/s,因此波特率是数据率的两倍，即20M波特 3-17 为什么LLC子层的标准已制定出来了但现在却很少使用？
答；由于TCP/IP休系经常使用的局域网是DIX Ethernet V2而不是802.3标准中的几种 局域网，因此现在802委员会制定的逻辑链路控制子层LLC （HIJ 802.2标准）的作用己 经不大了。 3-18 试说明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“「所代表的意思。
答：10BASE-T中的“10”衣示信号在电缆上的传输速率为lOMB/s, “BASE\ 号是基带信号，代表双绞线星形网，但10BASE-T的通信距离稍短，每个站到集线器的 距离不超过100ma
3-19 以太网使用的CSMA/CD I办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：传统的时分复用TDM是律态时隙分配，均匀髙负荷时信道利用率高，低负荷或符合不 均匀时资源浪费较大，CSMA/CD课动态使用空闲新到资源，低负荷时信道利用率高，但控 制复杂，高负荷时信道冲突大。
3-20 假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为IGb/s。设信号在网络上的传播速率为 200000km/so求能够使用此协议的最短帧长。
答：对于lkm电缆，单程传播时间为1/200000=5为微秒，来回路程传播时间为10微秒， 为了能够按照CSMA/CD I作，最小帧的发射时间不能小于10微秒，以Gb/s速率工作，10 微秒可以发送的比特数等于10*10=6/1* 10人-9=10000,因此，最短帧是10000位或1250字节 长
3-21 什么叫做比特时间？使用这种时间单位有什么好处？ 100比特时间是多少微秒？
答：比特时间是发送一比特多需的时间，它是传信率的倒数，便于建立信息长度与发送延迟 的关系
“比特时间\换算成“微秒“必须先知道数据率是多少，如数据率是10Mb/s,则100比特 时间等于10微秒。
3-22 假左在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞， 执行退避算法时选择了随机数r=100.J试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？ 如果是100Mb/s的以太网呢？ 答：对于10mb/s的以太网，以太网把争用期立为51.2微秒，要退后100个争用期，等待时 间是 51.2 （微秒）*100=5.12ms
对于100mb/s的以太网，以太网把争用期泄为5.12微秒，要退后100个争用期，等待时间 是5.12 （微秒）*100=512微秒
3-23 公式（3-3）表示，以太网的极限信逍利用率与连接在以太网上的站点数无关。能否 由此推论出：以太网的利用率也与连接在以太网的站点数无关？请说明你的理由。
答：实际的以太网各给发送数据的时刻是随即的，而以太网的极限信逍利用率的得出是假左 以太网使用了特殊的调度方法（已经不再是CSMA/CD T），使各结点的发送不发生碰撞。
3-24 假泄站点A和B任同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225 比特时间。现假泄A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。如果A发送的 是以太网所容许的最短的帧，那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完 毕？换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯左A所发送的帧不会 和B发送的帧发生碰撞？（提示：在讣算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时， 在MAC帧前而还要增加若干字节的前同步码和帧泄界符）
答：设在t=0时A开始发送，在t= （64+8） *8=576比特时间，A应当发送完毕。t=225比 特时间，B就检测岀A的信号。只要B在A224比特时间之前发送数据，A在发送完毕之 前就一定检测到碰撞，就能够肯定以后也不会再发送碰撞了
如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么就能够肯左A所发送的帧不会和B 发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他站点发生碰撞）。
3-25 在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当A255比特时间，A和B同
时检测到发生了碰撞，并且在1=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在 CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假左A和B选择的随机数分别是rA=O和rB=l °试 问A和B各在什么时间开始重传英数据帧？ A重传的数据帧在什么时间到达B? A重传的 数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞？ B会不会在预立的重传时间停止发送数据？ 答：t=0时，A和B开始发送数据 T 1=225比特时间.A和B都检测到碰撞（tau） T2=273比特时间.A和B结朿干扰信号的传输（T1+48） T3=594 比特时间.A 开始发送（T2+Tau+rA*Tau+96）
T4=785比特时间，B再次检测信道。（T4+T2+Tau+Rb*Tau）如空闲,则B在T5=881比特 时间发送数据、否则再退避。（T5=T4+96）
A重传的数据在819比特时间到达B, B先检测到信道忙，因此B在预左的881比特时间停 止发送 3-26 以太网上只有两个站，它们同时发送数据，产生了碰撞。于是按截断二进制指数退
避算法进行重传。重传次数记为i, i=L 2, 3,??…。试计算第1次重传失败的概率、第2次 重传的概率、第3次重传失败的概率，以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数I。 答：将第i次重传成功的概率记为pi。显然
第一次重传失败的概率为0.5,第二次重传失败的概率为0.25,第三次重传失败的概率为 0.125.平均重传次数1=1.637
3-27 假左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，而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？ 答：集线器为物理层设备，模拟了总线这一共享媒介共争用，成为局域网通信容量的瓶颈。
交换机则为链路层设备，可实现透明交换 局域网通过路由器与因特网相连
当本局域网和因特网之间的通信量占主要成份时，形成集中而向路由器的数据流，使 用集线器冲突较大，采用交换机能得到改善。
当本局域网内通信量占主要成份时，采用交换机改善对外流量不明显
3-28 有10个站连接到以太网上。试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。 （1） 10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器： （2） 10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器： （3） 10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。 答：（1） 10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器：lOmbs
（2） 10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器：lOOmbs （3） 10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机：lOmbs
3-29 10Mb/s以太网升级到1 OOMb/s. lGb/S和10Gb/s时，都需要解决哪些技术问题？为什 么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手，并使自己的应用范用从局域网一直扩 展到城域网和广域网？ 答：技术问题：使参数a保持为较小的数值，可通过减小最大电缆长度或增大帧的最小长度 在100mb/s
的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆的 度减小到100m,帧间时间间隔从原来9.6微秒改为现在的0.96微秒
吉比特以太网仍保持一个网段的最大长度为100m,但采用了“载波延伸\的方法，使最 短帧长仍为64字节（这样可以保持兼容性）、同时将争用时间增大为512字节。并使用“分 组突发\减小开销 10吉比特以太网的帧格式与10mb/s, 100mb/s和lGb/s以太网的帧格式完全相同
吉比特以太网还保留标准规定的以太网最小和最大帧长，这就使用户在将其已有的以太网进 行升级时，仍能和较低速率的以太网很方便地通信。
由于数据率很高，吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体,它使用长距离（超 过km〉的光收发器与单模光纤接口，以便能够工作在广域网和城域网 3-30以太网交换机有何特点？用它怎样组成虚拟局域网？
答：以太网交换机则为链路层设备，可实现透明交换
虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。
这些网段具有某些共同的需求。
虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为VLAN标记 （tag）,用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。
3-31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：网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查 此帧的目的MAC地址，然后再确泄将该帧转发到哪一
计算机网络第三章课后答案
