节点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dprop表示这两个节点之间的传播时延。如果dp ro p<L/R会出现碰撞吗为什么

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 248 IPv4的地址空间有 232 IPv6的地址空间有 2128

11.比较10 B AS E-T、 100B AS E-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{01231}中选择K故K为4的概率为1/32它对应于204.8ms的时延。

习题

1.假设分组的信息内容是比特模式1010101010101011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

1 0 1 0 0

1 0 1 0 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 1

0 0 0 1 1

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10101010。R的值是什么

答 由图5-8知 G1001 。用D除以G过程如下

100101 1 1

1001 1010101000

1001

1 101

1001

10000

1001

1 1 10

1001

001

即R001 。

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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dpo ll。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 N(

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I P地址。对子网1使用形式为111.111.111.xxx的地址对子网2使用形式为122.222.222.xxx的地址对子网3使用形式为133.133.133.xxx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5.4.2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

122222222001 133333333001

44-44-44-44-44-44 77-77-77-77-77-77

122222222003 133333333003

66-66-66-66-66-66 99-99-99-99-99-99b.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111.111.111.002

2.主机A用ARP来确定LAN的地址是111.111.111.002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122.222.003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55.55.55.55.55.55

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111.111.111.002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

00.00.00.00.00.00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

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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

对于100Mbps的以太网来说等待的时间是 512μs.

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KA=0KB=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 141001400Mbps.

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5.3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

E(p)Np(1p)N1

E'(p)N(1p)N1Np(N1)(1p)N2

N(1p)N2((1p)p(N1))

令E'(p)0得pb 由 a知 E(p

又

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故

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

E(p)Np(1p)2(N1)

E'(p)N(1p)2N22Np(N1)(1p)2N3

N(1p)2N3((1p)2p(N1))

令E

又 E(p

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