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41112062郝无忌网络

发布时间:2013-12-19 11:01:35  

第五章 链路层

复习题

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dprop<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{0,1,2,?,31}中选择K,故K为4的概率为1/32,它对应于204.8 ms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:

10100

10100

10100

10111

00011

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:

10010111

100110101010000

1001

110110011000010011110 001

即R?001。

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

p*?

1. N

b. 由(a)知:

E(p*)?N

111(1?)N?1?(1?)N?1NNN

1N

) ?

11?N(1?

又:

N??

lim(1?

11

)?1,lim(1?)N?e N??NN

故:

N??

limE(p*)?

1

. e

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'(p)?0,得

p*?1. 2N?1

又:

E(p*)?N1(1?)2(N?1) 2N?12N?1

111. ??2e2e故: N??limE(p*)?

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dpoll。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(?dpoll),

在一个轮询中传输的比特数是:NQ, 故最大吞吐量为:NQR?. QdpollN(?dpoll)1?RQQR

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:

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:51.2?103bits?5.12ms; 610?10bps

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。

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