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第三章 单元测试参考答案 1 数据链路数据链路 逻辑链路逻辑链路 与链路与链路 物理链路物理链路 有何区别 有何区别 答 1 数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外 还必须有一些必要的规程来 控制数据的传输 因此 数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件 2 在停止等待协议中 应答帧为什么不需要序号 在停止等待协议中 应答帧为什么不需要序号 答 由停止等待协议的工作原理可知 收方每收到一个正确的数据后 都立即向发方 发送一个应答帧 发方只有收到上一个数据的确认帧后 才能继续发送下一帧 所以 在 停止等待协议中 无须对应答帧进行编号 3 在停止等待协议中如果不使用编号在停止等待协议中如果不使用编号 是否可行 为什么 是否可行 为什么 答 不行 对分组进行编号可以使接收方识别出重复的帧 对确认分组进行编号可使 发送方明确哪一个发送出去的分组收到了确认 哪一个分组还没有收到确认 4 简述简述 ARQ 协议的工作原理 协议的工作原理 答 ARQ 协议的要点 当发送站点发送完一个数据帧后 不是停下来等待应答帧 而是 可以连续再发送若干个数据帧 如果在此过程中又收到了接收端发来的应答帧 那么还可 以接着发送数据帧 由于减少了等待时间 整个通信的吞吐量就提高了 5 滑动窗口协议中 发送窗口和接收窗口的含义 滑动窗口协议中 发送窗口和接收窗口的含义 答 发送窗口用来对发送端进行流量控制 而发送窗口的大小代表在还没有收到对方确 认的条件下发送端最多可以发送多少个数据帧 接收窗口是为了控制哪些数据帧可以接收而哪些帧不可以接收 在接收端只有当收到 的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下 若接收到的数据帧落在接收 窗口之外 则一律将其丢弃 6 数据链路层中的链路控制包括哪些功能数据链路层中的链路控制包括哪些功能 试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点 和缺点 和缺点 答 1 链路管理 2 帧定界 3 流量控制 4 差错控制 5 将数据和控制信息区分开 6 透明传输 7 寻址 可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境 对于干扰严重的信道 可靠的链路 层可以将重传范围约束在局部链路 防止全网络的传输效率受损 对于优质信道 采用可 靠的链路层会增大资源开销 影响传输效率 7 数据链路层的三个基本问题数据链路层的三个基本问题 帧定界 透明传输和差错检测帧定界 透明传输和差错检测 为什么都必须加以解决 为什么都必须加以解决 答 帧定界是分组交换的必然要求 透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆 差 错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源 8 如果在数据链路层不进行帧定界 会发生什么问题 如果在数据链路层不进行帧定界 会发生什么问题 答 无法区分分组与分组 无法确定分组的控制域和数据域 无法将差错更正的范围 限定在确切的局部 9 解释零比特填充法 解释零比特填充法 答案 在 HDLC 的帧结构中 若在两个标志字段之间的比特串中 碰巧出现了和标志 字段 F 为 6 个连续 1 加上两边各一个 0 一样的比特组合 那么就会误认为是帧的边界 为了避免出现这种情况 HDLC 采用零比特填充法使一帧中两个 F 字段之间不会出现 6 个 连续 1 零比特填充法的具体做法是 在发送端 当一串比特流尚未加上标志字段时 先用 硬件扫描整个帧 只要发现 5 个连续 1 则立即填入一个 0 因此经过这种零比特填充后的 数据 就可以保证不会出现 6 个连续 1 在接收一个帧时 先找到 F 字段以确定帧的边界 接着再用硬件对其中的比特流进行扫描 每当发现 5 个连续 1 时 就将这 5 个连续 1 后的 一个 0 删除 以还原成原来的比特流 这样就保证了在所传送的比特流中 不管出现什么 样的比特组合 也不至于引起帧边界的判断错误 10 要发送的数据为要发送的数据为 1101011011 采用 采用 CRC 的生成多项式是的生成多项式是 XP 4 X X 1 试求应添加在 试求应添加在 数据后面的余数 数据在传输过程中最后一个 1 变成了 0 问接收端能否发现 若数据在传 输过程中最后两个 1 都变成了 0 问接收端能否发现 采用 CRC 检验后 数据链路层的传 输是否就变成了可靠的传输 答 添加的检验序列为 1110 11010110110000 除以 10011 数据在传输过程中最后一个 1 变成了 0 11010110101110 除以 10011 余数为 011 不 为 0 接收端可以发现差错 数据在传输过程中最后两个 1 都变成了 0 11010110001110 除以 10011 余数为 101 不为 0 接收端可以发现差错 采用了 CRC 检验后 数据链路层的传输成为 无比特差错 传输 但是对于帧丢失 帧重复及帧失序等 传输差错 就需要额外的机制来保证 所以说 采用了 CRC 检验后 数据链路层的传输还不是可靠的传输 11 要发送的数据为要发送的数据为 101110 采用 采用 CRCD 生成多项式是生成多项式是1 3 XXP 试求应添加在数据后 试求应添加在数据后 面的余数 面的余数 101011 11 1001 1010 1001 1100 1001 1010 1001 1011100001001 所以 加在数据后面的余数为 011 前面置零是因为按生成多项式最高幂为 3 原始数 据需要左移 3 位 12 简述简述 HDLC 帧各字段的意义 帧各字段的意义 HDLC 用什么方法保证数据的透明传输 用什么方法保证数据的透明传输 答 HDLC 帧结构如下图 商 余数 1 标志域 F HDLC 用一种特殊的位模式 01111110 作为标志以确定帧的边界 同一个标志 既可以作为前一帧的结束 也可以作为后一帧的开始 链路上所有的站都在不断地探索标志模式 一旦得到一个标志就开始接收帧 在接收帧的过程中如果发现一个标志 则认为该帧结束了 2 地址域 A 地址域用于标识从站的地址 虽然在点对点链路中不需要地址 但是为了 帧格式的统一 也保留了地址域 地址通常是 8 位长 然而经过协商之后 也可以采用更长的扩 展地址 3 控制域 C HDLC 定义了三种帧 可根据控制域的格式区分之 信息帧 I 帧 装载着要传 送的数据 此外还捎带着流量控制和差错控制的信号 4 信息域 INFO 只有 I 帧和某些无编号帧含有信息域 这个域可含有表示用户数据的任何 比特序列 其长度没有规定 但具体的实现往往限定了帧的最大长度 5 帧校验和域 FCS FCS 域中含有除标志域之外的所有其他域的校验序列 通常使用 16 bit 的 CRC CCITT 标准产生校验序列 有时也使用 CRC 32 产生 32 位的校验序列 采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流 或者说 就可实现数据链路层的透明传输 13 PPP协议的主要特点是什么 为什么协议的主要特点是什么 为什么 PPP不使用帧的编号 不使用帧的编号 PPP适用于什么情况 为什么适用于什么情况 为什么 PPP 协议不能使数据链路层实现可靠传输协议不能使数据链路层实现可靠传输 答 主要特点 1 点对点协议 既支持异步链路 也支持同步链路 2 PPP 是面向字节的 PPP 不采用序号和确认机制是出于以下的考虑 第一 若使用能够实现可靠传输的数据链路层协议 如 HDLC 开销就要增大 在数 据链路层出现差错的概率不大时 使用比较简单的 PPP 协议较为合理 第二 在因特网环境下 PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报 假定我们采用了能 实现可靠传输但十分复杂的数据链路层协议 然而当数据帧在路由器中从数据链路层上升 到网络层后 仍有可能因网络授拥塞而被丢弃 因此 数据链路层的可靠传输并不能保证 网络层的传输也是可靠的 第三 PPP 协议在帧格式中有帧检验序列 FCS 安段 对每一个收到的帧 PPP 都要使 用硬件进行 CRC 检验 若发现有差错 则丢弃该帧 一定不能把有差错的帧交付给上一层 端到端的差错检测最后由高层协议负责 因此 PPP 协议可保证无差错接受 PPP 协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况 PPP 协议不能使数据链路层实现可靠传输的原因 PPP 有 FCS 来确保数据帧的正确性 如果错误则上报错误信息来确保传输的可靠性 当然它和其他 L2 协议一样 没有 TCP 的 ACK 机制 这也是传输层以下协议所具有的特性 以便于提高网络的性能 标志F地址A控制C数据Data帧校验序列FCS标志F 长度 位 888可变168 0 1 1 0 1 N S P F S MP F P FN R N R N R 信息帧 监控帧 无编号帧 比特序号 1 2 3 4 5 6 7 8 14 局域网的主要特点是什么 为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢 局域网的主要特点是什么 为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢 答 局域网 LAN 是指在较小的地理范围内 将有限的通信设备互联起来的计算机通信 网络 从功能的角度来看 局域网具有以下几个特点 1 共享传输信道 在局域网中 多个系统连接到一个共享的通信媒体上 2 地理范围有限 用户个数有限 通常局域网仅为一个单位服务 只在一个相对独 立的局部范围内连网 如一座楼或集中的建筑群内 一般来说 局域网的覆盖范围越位 10m 10km 内或更大一些 从网络的体系结构和传输检测提醒来看 局域网也有自己的特点 1 低层协议简单 2 不单独设立网络层 局域网的体系结构仅相当于相当与 OSI RM 的最低两层 3 采用两种媒体访问控制技术 由于采用共享广播信道 而信道又可用不同的传输 媒体 所以局域网面对的问题是多源 多目的的连连管理 由此引发出多中媒体访问控制 技术 在局域网中各站通常共享通信媒体 采用广播通信方式是天然合适的 广域网通常采 站点间直接构成格状网 15 常用的局域网的网络拓扑有哪些种类 现在最流行的是哪种结构 为什么早期的以太网选常用的局域网的网络拓扑有哪些种类 现在最流行的是哪种结构 为什么早期的以太网选 择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构 但现在却改为使用星形拓扑结构 择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构 但现在却改为使用星形拓扑结构 答 星形网 总线网 环形网 树形网 当时很可靠的星形拓扑结构较贵 人们都认为无源的总线结构更加可靠 但实践证明 连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障 而现在专用的 ASIC 芯片的使用可以讲星 形结构的集线器做的非常可靠 因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑 16 什么叫做传统以太网 以太网有哪两个主要标准 什么叫做传统以太网 以太网有哪两个主要标准 答 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准 组建于七十年代早期 Ethernet 以太网 是一种传输速率为 10Mbps 的常用局域网 LAN 标准 在以太网中 所 有计算机被连接一条同轴电缆上 采用具有冲突检测的载波感应多处访问 CSMA CD 方法 采用竞争机制和总线拓朴结构 基本上 以太网由共享传输媒体 如双绞线电缆或同轴电 缆和多端口集线器 网桥或交换机构成 在星型或总线型配置结构中 集线器 交换机 网 桥通过电缆使得计算机 打印机和工作站彼此之间相互连接 有 DIX Ethernet V2 标准和 802 3 标准 17 试说明试说明 10BASE T 中的中的 10 BASE 和和 T 所代表的意思 所代表的意思 答 10BASE T 中的 10 表示信号在电缆上的传输速率为 10MB s BASE 表示电 缆上的信号是基带信号 T 代表双绞线星形网 但 10BASE T 的通信距离稍短 每个站 到集线器的距离不超过 100m 18 以太网使用的以太网使用的 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 相比优缺点如何 答 传统的时分复用 TDM 是静态时隙分配 均匀高负荷时信道利用率高 低负荷或符 合不均匀时资源浪费较大 CSMA CD 课动态使用空闲新到资源 低负荷时信道利用率高 但控制复杂 高负荷时信道冲突大 19 假定假定 1km 长的长的 CSMA CD 网络的数据率为网络的数据率为 1Gb s 设信号 设信号在网络上的传播速率为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 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 为微秒 来回路程传播时间为 10 微 秒 为了能够按照 CSMA CD 工作 最小帧的发射时间不能小于 10 微秒 以 Gb s 速率工作 10 微秒可以发送的比特数等于 10 10 6 1 10 9 10000 因此 最短帧是 10000 位或 1250 字 节长 20 假定在使用假定在使用 CSMA CD 协议的协议的 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避算法时选择了随机数 r 100 试问这个站需要等待多长时 试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据 如果间后才能再次发送数据 如果 是是 100Mb s 的以太网呢 的以太网呢 答 对于 10mb s 的以太网 以太网把争用期定为 51 2 微秒 要退后 100 个争用期 等 待时间是 51 2 微秒 100 5 12ms 对于 100mb s 的以太网 以太网把争用期定为 5 12 微秒 要退后 100 个争用期 等待 时间是 5 12 微秒 100 512 微秒 21 以太网上只有两个站 它们同时发送数据 产生了碰撞 于是按截断二进制指数退避算法以太网上只有两个站 它们同时发送数据 产生了碰撞 于是按截断二进制指数退避算法 进行重传 重传次数记为进行重传 重传次数记为 i i 1 2 3 试计算第 试计算第 1 次重传失败的概率 第次重传失败的概率 第 2 次重传的次重传的 概率 第概率 第 3 次重传失次重传失败的概率 以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数败的概率 以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数 I 答 将第 i 次重传成功的概率记为 pi 显然第一次重传失败的概率为 0 5 第二次重传 失败的概率为 0 25 第三次重传失败的概率为 0 125 平均重传次数 I 1 637 22 有有 10 个站连接到以太网上 试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽 个站连接到以太网上 试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽 1 10 个站都连接到一个个站都连接到一个 10Mb s 以太网集线器 以太网集线器 2 10 个站都连接到一个个站都连接到一个 100Mb s 以太网集线器 以太网集线器 3 10 个站都连接到一个个站都连接到一个 10Mb s 以太网交换机 以太网交换机 答 1 10 个站都连接到一个 10Mb s 以太网集线器 10mbs 2 10 个站都连接到一个 100mb s 以太网集线器 100mb