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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=10 mbps
（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：“ 10Mbit/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号， 10”表示数据率为
“5”表示每一段电缆的最大长度是 500m。
1010BASE2： 10Mbit/s， BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“2” “ ”表示数据率为 “
表示每一段电缆的最大长度是 185m。
10BASE-T： 10Mbit/s， BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“T” “ 10 ”表示数据率为 “
表示使用双绞线作为传输媒体。
10BROAD36：10 10Mbit/s， BROAD”表示电缆上的信号是宽带信号， “ ”表示数据率为 “
“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）。
5-07 10Mb/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。
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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
）=0.6925 当站点数较大时，信道利用率最大值 Smax 接近=1/（1+4.44a
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
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 帧长加长
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
?a d=25m C=10Mbit/s C=10Gbit/s 10-5 10-2 a 越小，信道利用率越大 d=2500m C=10Mbit/s 10-3 C=10Gbit/s 1 资料
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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。
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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 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 一 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
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
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
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
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
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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
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计算机网络教程第五版谢希仁课后答案
