《计算机网络教程》第五版 谢希仁 课后答案

信息工程学院

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。

信息工程学院

5-17 100VG 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 ATM 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

信息工程学院

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