发布时间 : 星期一 文章谢希仁计算机网络第五版(第3章)课后习题答案更新完毕开始阅读a4534fb5504de518964bcf84b9d528ea81c72fb1
一课资料网www.ekdoc.com 3-19 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。 3-20 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1÷200000=5×10-6s，即5us，来回路程传播时间为10us。为了能够按照CSMA/CD工作，最短帧的发射时间不能小于10us。以1Gb/s速率工作，10us可以发送的比特数等于：
10?10?6?10000?91?10
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：比特时间是指传输1bit所需要的时间。种时间单位与数据率密切相关，用它来计量时延可以将时间与数据量联系起来。
“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100Mb/s，则100比特时间等于10us。
3-22 假定在使用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.试问这个站需要等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，等待时间是5.12毫秒
对于100Mb/s的以太网，等待时间是512微妙。
3-23 公式（3-3）表示，以太网的极限信道利用率与链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链接在以太网上的站点数无关？请说明理由。 答：实际的以太网各站发送数据的时刻是随机的，而以太网的极限信道利用率的得出是假定 以太网使用了特殊的调度方法（已经不再是CSMA/CD了），使各站点的发送不发生碰撞。
3-24 假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的时延为225比特时间。现假定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，那么能否肯定A所发送到帧不会和B发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在
一课资料网www.ekdoc.com MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符）
答：设在t=0时A开始发送。在t=576比特时间，A应当发送完毕。
t=225比特时间，B就检测出A的信号。只要B在t=224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，那么就能够肯定A所发送到帧不会和B发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他的站点发送碰撞）。
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t=255比特时间，A和B同时检测到发送了碰撞，并且在t=225+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。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1.。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？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重传的数据再次发送碰撞？B会不会在预定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=255比特时间，A和B都检测到碰撞。
t=273比特时间，A和B结束干扰信号的传输。 t=594比特时间，A开始发送
t=785比特时间，B再次检测信道。如空闲，则B在881比特时间发送数据。否则再退避。
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在预定的881比特时间停止发送数据。
3-26 以太网上只有两个站，他们同时发送数据，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=1，2，3，。。。试计算第一次重传失败的概率、第二次重传失败的概率、第三次重传失败的概率，以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数N。答：设第i次重传失败的概率为Pi，显然
k
Pi=（0.5）， k=min[i,10]
故第一次重传失败的概率P1=0.5, 第二次重传失败的概率P2=0.25, 第三次重传失败的概率P3=0.125.。
P[传送i次才成功]=P[第1次传送失败]×P[第2次传送失败]×。。。×P[第I -1次传送失败]×P[第i次传送成功]
求 {P[传送i次才成功]}的统计平均值，得出平均重传次数为1.637.
3-27 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，而且其余的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上？
答：以太网交换机用在这样的以太网，其20%通信量在本局域网内，而80%的通信量到因特网。
3-28 有10个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。 （1）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网集线器； （2）10站点连接到一个100Mbit/s以太网集线器； （3）10个站点连接到一个10Mbit/s以太网交换机。
一课资料网www.ekdoc.com 答：（1）10个站共享10Mbit/s； （2）10个站共享100Mbit/s； （3）每一个站独占10Mbit/s。
3-29 10Mbit/s以太网升级到100Mbit/s和1Gbit/s甚至10Gbit/s时，需要解决哪些技术问题？在帧的长度方面需要有什么改变？为什么？传输媒体应当有什么改变？
答：以太网升级时，由于数据传输率提高了，帧的发送时间会按比例缩短，这样会影响冲突 的检测。所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，使参数a保持为较小的值，才能有效地检测冲突。在帧的长度方面，几种以太网都采用802.3标准规定的以太网最小最大帧长，使不同速率的以太网之间可方便地通信。100bit/s的以太网采用保持最短帧长（64byte）不变的方法，而将一个网段的最大电缆长度减小到100m，同时将帧间间隔时间由原来的9.6μs，改为0.96μs。1Gbit/s以太网采用保持网段的最大长度为100m的方法，用“载波延伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为64字节，同时将争用字节增大为512字节。传输媒体方面，10Mbit/s以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤，而100Mbit/s和1Gbit/s以太网支持双绞线和光纤，10Gbit/s以太网只支持光纤。
3-30以太网交换机有何特点？它与集线器有何区别？
答：以太网交换机实质上是一个多端口网桥。工作在数据链路层。以太网交换机的每个端口都直接与一个单个主机或另一个集线器相连，并且一般工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体一样，进行无碰撞地传输数据。通信完成后就断开连接。
区别：以太网交换机工作数据链路层，集线器工作在物理层。集线器只对端口上进来的比特流进行复制转发，不能支持多端口的并发连接。
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：网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。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，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。若该帧出现差错，则丢弃此帧。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。但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。 网桥与转发器不同，（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；（2）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；（3）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；（4）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。
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；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，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。所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。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。
3-32现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下图所示。
一课资料网www.ekdoc.com 每一个网桥的两个端口号都标明在图上。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。试将有关数据填写在下表中
B11H1H2B22H312H4H5MAC1答： MAC2MAC3MAC4MAC5
网桥1的转发表 发送的帧 站地址 H1?H5 H3?H2 H4?H3 H2?H1
MAC1 MAC3 MAC4 MAC2 端口 1 2 2 1 网桥2的转发表 网桥1的处理 （转发？丢弃？站地址 端口 登记？） MAC1 MAC3 MAC4 1 1 2 转发，写入转发表 转发，写入转发表 写入转发表，丢弃不转发 写入转发表，丢弃不转发 网桥2的处理 （转发？丢弃？登记？） 转发，写入转发表 转发，写入转发表 转发，写入转发表 接收不到这个帧 3-33 网桥中的转发是用自学习算法建立的。如果有的站点总是不发送数据而仅仅接收数据，那么在转发表中是否就没有与这样的站点相对应的项目？如果要向这个站点发送数据帧，那么网桥能够把数据帧正确转发到目的地址吗？
答：如果站点仅仅接受数据那么在转发表中就没有这样的项目。网桥能把数据帧正确的发送到目的地址。如果不知道目的地地址的位置，源机器就发布一广播帧，询问它在哪里。每个网桥都转发该查找帧(discovery frame)，这样该帧就可到达互联网中的每一个LAN。当答复回来时，途经的网桥将它们自己的标识记录在答复帧中，于是，广播帧的发送者就可以得到确切的路由，并可从中选取最佳路由。