链路层习题答案分析详解

第五章 链路层

1. 如果因特网中的所有链路都提供可靠的交付服务，TCP 可靠传输服务将是多余的吗为什么

答：不是多余的。虽然每条链路都能保证数据包在端到端的传输中不发生差错，但它不能保证IP 数据包是按照正确的顺序到达的。因此，TCP 需要用来使字节流按正确的序号到达接收端。

2. 链路层协议能够向网络层提供哪些可能的服务在这些链路层服务中，哪些在IP 中有对应的服务哪些在TCP 中有对应的服务

答：链路层能够向网络层提供的服务有：成帧，链路接入，可靠传送，流量控制，纠错，检错，全双工传输等。 其中，在IP 在有的服务是：成帧，检错。

在TCP 有的服务是：成帧，可靠传送，流量控制，检错和全双工传输。

3. 假设两个节点同时经一个速率为R 的广播信道开始传输一个长度为L 的分组。用d prop 表示这两个节点之间的传播时延。如果d prop

答：会发生冲突。当一个节点在传输数据的同时，又开始接受数据，故会发生冲突。

6. 如果LAN 有很大的周长时，为什么令牌环协议将是低效的

答：当一个节点传送一个帧时，该节点只有在此帧在整个环网中传播一遍后才释放令牌，因此，当LAN 有很大的周长时，令牌环协议将是低效的。

7. MAC 地址空间有多大IPv4的地址空间呢IPv6的地址空间呢

答：MAC 地址的空间有：482 IPv4的地址空间有：322 IPv6的地址空间有：128

2

11. 比较10BASE-T 、100BASE-T 和吉比特以太网的帖结构。它们有什么不同吗

答：这三种以太网技术具有相同的帧结构。

13. 在CSMA/CD 中，在第5次碰撞之后，一个节点选择的K=4的概率是多少这种K=4的结果对应于10Mbps 以太网上的多少秒时延

答：第5次碰撞后，适配器从}31210{，，，，?中选择K ，故K 为4的概率为32/1，它对应于 ms 的时延。 习题

1. 假设分组的信息内容是比特模式011，并且使用了偶校验方案。在二维奇偶校验情况下，包含该检验比特的字段的值是什么你的回答应该使用最小长度检验和字段。

答：二维偶校验方案如下：

110001

11010

01010

01010

0101

其中，最右面的一列和最下面的一行是校验比特。

5. 考虑在图5-8中的4比特生成多项式G ，假设D 的值为。R 的值是什么

答：由图5-8知：1001G =。用D 除以G ，过程如下：

10010111

001

1001

11101001

10000

1001

1101

1001

10101010001001 即001=R 。

.

11. 考虑有N 个节点和传输速率为Rbps 的一个广播信道。假设该广播信道为多路访问而使用轮询（有一个附加的轮询节点）。假设从某节点完成传输到后续节点允许传输的时间量（即轮询时延）是d poll 。假设在一个轮询周期中，一个给定的节点允许传输至多Q 比特。该广播信道的最大吞吐量是多少 答：轮询的长度是：)(poll d R Q N +，在一个轮询中传输的比特数是：NQ ，

故最大吞吐量为：Q

d R d R Q N NQ poll poll +=+1)(. 12. 如图5-38所示，考虑通过两台路由器互联的3个LAN 。

a. 将适配器包含在内，重画这个图。

b. 对所有的接口分配IP 地址。对子网1使用形式为的地址，对子网2使用形式为的地址，对子网3使用形式为的地址。

c. 为所有的适配器分配MAC 地址。

d. 考虑从主机A 向主机F 发送一个IP 数据报。假设所有的ARP 表都是最新的。就像在节中对单路由器例子中所做的那样，列举出所有步骤。

e. 重复(d)，现在假设在发送主机中的ARP 表为空（并且其他表都是最新的）。

答：a. 如下图所示：

b. 如上图所示；

c. 如上图所示；

d. 1. 在A 表格中确定数据，可以路由到节点；

2. 主机A 用ARP 来确定LAN 的地址是，即22-22-22-22-22；

3. A 中的适配器和以太网络包的以太网的目的地址是：22-22-22-22-22-22.；

4. 第一个路由器接收到分组并解包，该路由器的转发表指示数据包发到IP 为的主机；

5. 然后第一个路由器使用ARP 来获取相关的以太网地址，为；

6. 继续以上过程直到分组到达主机F 。

e. A 的ARP 必须知道IP 为的主机的局域网地址。主机A 发送在一个广播帧里发送ARP 请求，第一个路由器收到请求包，并给主机A 发送一个ARP 响应包。该ARP 响应包由一个目的地址为的以太网帧来承载。

14. 前面讲过，使用CSMA/CD 协议，适配器在碰撞之后等待K ·512比特时间，这里K 是随机选取的。对于K=100，对于一个10Mbps 的以太网来说，适配器返回到第二步要等多长时间对于100Mbps 的以太网来说呢 答：等待的时间为51200比特时间。 对于10Mbps 的以太网来说，等待的时间是：ms 12.51010102.5163=??bps

bits ； 对于100Mbps 的以太网来说，等待的时间是：μs 512.

16. 假设节点A 和节点B 在同一个10Mbps 以太网总线上，并且这两个节点的传播时延为225比特时间。假设A 和B 同时发送帧，帧发生了碰撞，然后A 和B 在CSMA/CD 算法中选择不同的K 值。假设没有其他节点处于活跃状态，来自A 和B 的重传会碰撞吗为了此目的，计算下面的例子就足以说明问题了。假设A 和B 在t=0比特时间开始传输。它们在t=225比特时间都检测到了碰撞。它们在t=225+48=273比特时间完成了阻塞信号的传输。假设K A =0，K B =1。B 会将它的重传调整到什么时间A 在什么时间开始发送（注意：这些节点在返回第2步之后，必须等待一个空闲信道，参见协议。）A 的信号在什么时间到达B 呢B 在它预定的时间控制传输吗 答：由题知：

在273+225=498比特时间时，B 传输的比特全部到达A ，A 检测到空闲信道；

在498+96=594比特时间时，A 开始传输数据；

在273+512=785比特时间时，B 返回到步骤2，B 在96比特时间后才能检测到空闲信道；

在594+225=819比特时间时，A 传输的数据到达B 。

因为B 安排和重传时间前，A 的重传信号就已经到达了B ，所以在A 重传数据的时候B 暂停传输。这样A 和B 就不会冲突。

22. 考虑图5-26。假设所有链路是100Mbps 。在该网络中的14个端系统能够取得的最大总体聚合吞吐量是多少为什么

答：最大总体聚合吞吐量为：Mbps 140010014=?.

23. 假定在图5-26中的3台连接各系的交换机用集线器来代替。所有链路是100Mbps 。在该网络中的14个端系统能够取得的最大总体聚合吞吐量是多少为什么

答：每个端系统能得到的最大吞吐量为100 Mbps ，连接各系的链接有100Mbps 的吞吐量，因此，如果这三台集线器链路的最大可能速率为100 Mbps ，则14个端系统间的最大总吞吐量为500 Mbps 。

24. 假定在图5-26中的所有交换机用集线器来代替。所有链路是100Mbps 。在该网络中14个端系统中的能够取得的最大总体聚合吞吐量是多少为什么

答：所有14个端系统一起的情况下，最大总吞吐量为100 Mbps 。

7. 在节中，我们提供了时隙ALOHA 效率推导的概要。在本习题中，我们将完成这个推导。

a. 前面讲过，当有N 个少活跃节点时，时隙ALOHA 的效率是Np(1-p)N-1。求出这个表达式最大化的p 值。

b. 使用在(a)中求出的p 值，令N 接近于无穷，求出时隙ALOHA 的效率。（提示：当N 接近于无穷时，(1-1/N)N 接近于1/e 。）

答：a. 由：

))

1()1(()1()1)(1()1()(')1()(22

11

----=----=-=----N p p p N p N Np p N p E p Np p E N N N N 令0)('=p E ，得N p 1

*=.

b. 由（a ）知：N N N N N N p E N N N 11)11()11()11(1)(1

1*--=-=-=-- 又：1)11(lim =-

∞→N N ，e N

N N =-∞→)11(lim 故：e p E N 1)(lim *=∞→. 8. 说明纯ALOHA 的最大效率为(1/2e)。注意：如果你完成了习题，本题很简单。

答：由：

))

1(2)1(()1()1)(1(2)1()(')1()(323

222)

1(2----=----=-=----N p p p N p N Np p N p E p Np p E N N N N 令0)('=p E ，得1

21*-=N p . 又：)1(2*)1211(12)(----=N N N N p E 故：e e p E N 21121)(lim *=?=∞→

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