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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 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。
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
5-21 IEEE802.11 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
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信道的 RTS 帧和 CTS 帧、目的站收到自己的数据帧后给发送站的确认帧等短帧的场合。PIFS 是中等的帧间间隔，用于 PCF 方式中轮询。DIFS 是最长的帧间间隔，用于 DCF 方式中所有 普通的通信量。
补充题：解释 CSMA/CD 和它的用途。在 802 项目的哪个部分中使用到 CSMA/CD？ 答：CSMA/CD 是用于以太网（802.3）的接入机制。如果站点想发送数据到网上，必须 首先监听线路上存在的通信量。如果没有检测到通信量，则认为线路是空闲的并开始发送。
站点在发送数据后继续监听，如果检测到冲突，站点停止当前的发送并等待某个时间量直到 线路干净，然后再从头开始这一切。
第 6 章 广域网
6-01 试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。
答：（1）在传输方式上，虚电路服务在源、目的主机通信之前，应先建立一条虚电路，
然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。数据报无需；
（2）从地址设置看，虚电路每个分组含有一个短的虚电路号，数据报有完整地址；
（3）从路由选择及影响来看，虚电路建好时，路由就已确定，所有分组都经过此路由，
数据报的每个分组独立选择路由。路由器失败时，所有经过路由器的虚电路都将被终止，数 据报服务则除了崩溃时全丢失分组外，无其他影响；
（4）关于分组顺序：虚电路服务能保证分组按发送顺序到达目的主机。数据报服务不能 保证数据报按序列到达目的主机。
（5）可靠性与适应性：虚电路服务比数据报服务的可靠性高。数据报服务的适应性比虚
电路服务强。
（6）在拥塞控制方面，若有足够的缓冲区分配给已经建立的每条虚电路，拥塞较容易控 制，而数据报服务难以控制拥塞。
（7）关于平衡网络流量：数据报服务既平衡网络中的信息流量，又可使数据报得以更迅 速地传输。而在虚电路服务中，一旦虚电路建立后，中继结点是不能根据流量情况来改变分 组的传送路径的。
综上所述，虚电路服务适用于交互作用，不仅及时、传输较为可靠，而且网络开销小。 数据报服务适用于传输单个分组构成的、不具交互作用的信息以及对传输要求不高的场合。
6-02 设有一通信子网。若使用虚电路，则每一分组必须有 3 字节的分组首都，而每个 网络结点必须为虚电路保留 8 字节的存储空间来识别虚电路。但若使用数据报，则每个分组 要有 15 字节的分组首部，而结点就不需要保留路由表的存储空间。设每段链路每传 1 兆字 节需 0.01 元，购买结点存储器的费用为每字节 0.01 元，而存储器的寿命为 2 年工作时间 （每周工作 40 小时）。假准一条虚电路的每次平均使用时间为 1000 秒，而在此时间内发送 200 分组，每个分组平均要经过 4 段链路。试问：采用哪种方案（虚电路或数据报）更为经 济？相差多少？
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答：4 段链路意味着涉及 5 个路由器。虚电路实现需要在 1000 秒内固定分配 5×8=40 字 节的存储器。数据报实现需要比虚电路实现多传送的头信息的容量等于（15－3）×4×200=9600 字节?链路。现在的问题就成了 40000 字节?秒的存储器对比 9600 字节?链路的电路容量。如果
存储器的使用期是两年，即 3600×40×52×2≈1.5×107 字节?秒的代价为 1÷（1.5×107）=6.7×10-8个字节?链路的代价为 10-6×9600=9.6×10-3 分，即 9.6 毫分。显然，对于这样的参数，虚电路 的实现要便宜一些。9.6－2.7=6.9 毫分，即在这 1000 秒的时间内便宜大约 6.9 毫分。
分，那么 40000 字节?秒的代价约等于 2.7 毫分。另一方面， 个字节?链路代价是 10-6 分，96001
6-03 假定通信子网中所有结点的处理机和计算机均正常工作，所有的软件也正确无误。 试问一个分组是否可能被投送到错误的目的结点（不管这个概率有多小）？
如果一个网络中所有链路的数据链路层协议都能正确工作，试问从源结点到目的结点之 间的端到端通信是否一定也是可靠的？
答：（1）有可能。大的突发噪声可能破坏分组。使用 k 位的检验和，差错仍然有 2-k 的
概率被漏检。如果分组的目的地址段或虚电路号码被改变，分组将会被投递到错误的目的地， 并可能被接收为正确的分组。换句话说，偶然的突发噪声可能把送往一个目的地的完全合法
的分组改变成送往另一个目的地的也是完全合法的分组。
尽管链路层协议能正确工作，但不能保证网络层协议正常工作，即通信子网是否可靠。
（2）端到端的通信不一定可靠。端到端的通信不仅与数据链路层有关，还与网络层有关，
6-04 有 AB 和 BC 两条链路。 A 经过 B 向 C 发送数据。B 收到 A 发来的数据
时，
可以先向 C 转发再向 A 发确认，也可以把这过顺序反过来。也就是说，B 要做的三件事 的顺序是：收数据一转发一发确认，或：收数据一发确认一转发。现假定 B 在做完第二件
事后处理机即出故障，内存中所存信息全部丢失，但很快又恢复了工作。试证明：只有采用 端到端发确认信息的方法（即从 C 向 A 发确认信息），才能保证在任何情况下数据都能从 A 经 B 正确无误地交付到 C。
6-05 广域网中的计算机为什么采用层次结构方式进行编址？
答：为了提高数据传送的效率，许多广域网都采用层次编址方案。最简单的层次地址方 案就是把一个地址分成前后两部分。前一部分表示分组交换机，后一部分表示连接在分组交 换机上的计算机。不难看出，采用这种编址方法，在整个广域网中的每一台计算机的地址一 定是唯一的。在实际应用中都是用一个二进制数来表示地址。这个二进制数的前面若干比特 表示地址的第一部分（交换机号），而剩下后面的一些比特则表示地址的第二部分（计算机接 入的低速端口号）。用户和应用程序可以将这样的地址简单地看成是一个数，而不必知道这个 地址是分层结构的。
6-06 在广域网中，直接交付和间接交付有什么不同？
答：当主机 A 要向另一个主机 B 发送数据报时，先要检查目的主机 B 是否与源主机 A 连接在同一个网络上。
如果是，就将数据报直接交付给目的主机 B 而不需要通过路由器。
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但如果目的主机与源主机 A 不是连接在同一个网络上，则应将数据报发送给本网络上 的某个路由器，由该路由器按照转发表指出的路由将数据报转发给下一个路由器。这就叫作 间接交付。
6-07 在广域网的转发表中使用默认路由有什么好处？
答：使用默认路由使转发表更加简洁，可减少查找转发表的时间。
6-08 一个数据报通信子网允许各结点在必要时将收到的分组丢弃。设结点丢弃一个分组 的概率为 P。现有一个主机经过两个网络结点与另一个主机以数据报方式通信，因此两个主 机之间要经过 3 段链路。当传送数据报时，只要任何一个结点丢弃分组，则源点主机最终将 重传此分组。试问：
（a）每一个分组在一次传输过程中平均经过几段链路？ （b）每一个分组平均要传送几次？
（c）目的主机每收到一个分组，连同该分组在传输时被丢弃的传输，平均需要经过几段 链路？
答：（1）从源主机发送的每个分组可能走 1 段链路（主机-结点）、2 段链路（主机-结点- 结点）或 3 段链路（主机-结点-结点-主机）。
走 1 段链路的概率是 p，
走 2 段链路的概率是 p （1-p），
走 3 段链路的概率是（1- p）2
则，一个分组平均通路长度的期望值是这 3 个概率的加权和，即等于
可能需要多次发送。
注意，当 p =0 时，平均经过 3 段链路，当 p =1 时，平均经过 1 段链路，当 0< p <1 时， p? ，令 ) 1 ( p??? ， （2）一次传送成功的概率= ) 1 (两次传送成功的概率= (1 三次传送成功的概率= (1 ……
因此每个分组平均传送次数
2 2
) ) 2
， ，
（3）每个接收到的分组平均经过的链路数 H
6-09 一个通信子网内部采用虚电路服务，沿虚电路共有 n 个结点交换机，在交换机中 为每一个方向设有一个缓存，可存放一个分组。在交换机之间采用停止等待协议，并采用以
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下的措施进行拥塞控制。结点交换机在收到分组后要发口确认，但条件是：（1）接收端已成 功地收到了该分组；（2）有空闲的缓存。设发送一个分组需 T 秒（数据或确认），传输的差 错可忽略不计，主机和结点交换机之间的数据传输时延也可忽略不计。试问，分组交付给目 的主机的速率最快为多少？
答：每 2（n－1）T 秒交付一个分组，对时间以 T 秒为单位分槽。在时槽 1，源结点交换 机发送第 1 个分组。在时槽 2 的开始，第 2 个结点交换机收到了分组，但不能应答。在时槽 3 的开始，第 3 个结点交换机收到了分组，但也不能应答。这样，此后所有的路由器都不会 应答。仅当目的主机从目的地结点交换机取得分组时，才会发送第 1 个应答。现在确认应答 开始往回传播。在源结点交换机可以发送第 2 个分组之前，需两次穿行该子网，需要花费的 时间等于 2（n-1）T。所以，源结点交换机往目的主机投递分组的速度是每 2（n-1）T 秒 1 个分组。显然这种协议的效率是很低的。
6-10 为什么 X.25 分组交换网会发展到帧中继？帧中继有什么优点？试从层次结构上以
及结点交换机需要进行的处理过程进行讨论。
答：在 X.25 网络发展初期，网络传输设施基本上是借用了模拟电话线路，这种线路容易 受噪声的干扰而产生误码。为确保传输无差错，X.25 在每个结点都需要作大量的处理。对于
经历多个网络结点的帧，这种处理帧的方法会导致较长的时延。除了数据链路层的开销，分 组层协议为确保在每个逻辑信道上按序正确传送，还要有一些处理开销。在一个典型的 X.25
网络中，分组在传输过程中在每个结点大约有 30 次左右的差错检查或其他处理步骤。
今天的数字光纤网比早期的电话网具有低得多得误码率，因此，我们可以简化 X.25 的某
些差错控制过程。帧中继就是一种减少结点处理时间的技术。
帧中继的原理：认为帧的传送基本上不会出错，因而只要一知道帧的目的地址就立即开始 转发该帧。这样，在一个帧中继网络中，一个结点在收到一个帧时，大约只需执行 6 个检错 但帧中继网络的吞吐率却要比 X.25 网络的提高一个数量级以上。
帧中继（frame relay，FR）是在用户与网络接口之间提供用户信息流的双向传输，并保 持信息顺序不变的一种承载业务。用户信息以帧为单位进行传输，并对用户信息流进行统计 传输线路逐步替代原有的模拟线路，用户终端日益智能化的情况下，由 X.25 分组交换技术发 展起来的一种传输技术。
步骤。这显然减少了帧在结点的时延。这种传输数据的帧中继方式也称为 X.25 的流水线方式，
复用。帧中继是综合业务数字网 ISDN 标准化过程中产生的一种重要技术，它是在数字光纤
6-11 快速分组交换和普通的分组交换的区别是什么？
ATM 是 ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE（异步转移模式）的英文缩写，是在分 组交换技术上发展起来的快速分组交换技术，它采用统计时分复用技术，并综合吸收了分组 交换高效率和电路交换高速度的优点，针对分组交换速率比较低的缺陷，利用电路交换几乎 与协议处理无关的特点，通过高性能的硬件设备来提高处理速度，实现高速化传输。ATM 以 独有的 ATM 信元进行数据传输，每个 ATM 信元 53 个字节，可传输话音、数据、图像和视 频业务。可以提供 256K 到 622M 之间的高速数据传输通道。
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计算机网络教程第五版谢希仁课后答案
