计算机通信与网络_清华大学出版社-习题答案(5)

a??T0?l/vlf/C1?4*10/2*101000/5*10638?0.1

??1?a(2PA?1)?1?0.693993697

每个站每秒钟发送的平均帧数的最大值为：

C*?N*lf

?5*10*0.693993697100*10006?34.7 (帧/秒/站)

4.07简述网桥的工作原理及特点。网桥、转发器以及以太网交换机三者异同点有哪些？ 答：网桥的工作原理：

当连接多个不同类型的局域网时，就需要在数据链路层扩展局域网，使用的设备为网桥。网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到—个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口。

网桥工作在数据链路层，转发器工作在物理层，以太网交换机又叫多端口网桥。

4.08为什么需要虚拟局域网（VLAN）？简述划分VLAN的方法。 答：

虚拟局域网VLAN(Virtual LAN)是在现有局域网上提供的划分逻辑组的一种服务，由IEEE 802.1Q标准进行了规定。

虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求，如同在一个项目组。每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网VLAN，其优点是每个VLAN属于一个单独的冲突域。

4.09广域网与互联网在概念上有何不同？ 答：

广域网是用来实现长距离传输数据的网络，由节点交换机和链路构成。广域网中的结点交换机一般采用存储转发方式，而广域网中的链路一般采用点到点链路。

广域网指的是单个网络，它与用路由器互联起来的互联网具有很大的区别。

4.10试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。 答：

特点 数据报服务 虚电路服务 21

思路 连接的建立 目的站地址 可靠通信应由用户主机来保证 不需要 每个分组都有目的站的全地址 可靠通信应由网络来保证 必须有 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 属于同一虚电路的所有分组均按照同一路由进行转发 所有通过出故障结点的虚电路均不能工作 总是按发送顺序到达目的站 可以由网络负责，也可以由用户主机负责 分组的转发 每个分组独立进行路由、转发 出故障的结点可能会丢失分组，后续分组将改变路由 不一定按发送顺序到达目的站 由用户主机负责 当结点出故障时 分组的顺序 端到端的差错处理和流量控制

4.11广域网中的主机为什么采用层次结构的编址方式？ 答：为了便于实现高效率的寻址。

4.12试分析X.25、帧中继和ATM的技术特点，简述其优缺点。 答：

CCITT在上个世纪70年代制订了公用分组交换网接口的建议，即X.25标准。遵循X.25标准设计的网络为X.25分组交换网，简称X.25网。X.25标准规定了物理层、数据链路层和分组层三个层次的内容。其体系结构层次如图所示。

分组层数据链路层物理层逻辑信道接口分组层数据链路层物理层LAPB数据链路层接口X.21物理层接口 X.25层次体系结构

帧中继(Frame Relay)采用快速分组交换技术，是对X.25网络的改进，被称为第二代的X.25，于1992年问世。

帧中继的快速分组交换的基本原理是，当帧中继交换机收到一个帧的首部时，只要一查出帧的目的地址就立即开始转发该帧，边接收边转发，从而提高了交换结点即帧中继交换机的吞吐率。当帧中继交换机接收完一帧时，再进行差错校验，如果检测到有误码，结点要立即中止这次传输。当中止传输的指示到达下个结点后．下个结点也立即中止该帧的传输，并丢弃该帧。

异步传递方式ATM(Asynchronous Transfer Mode)是建立在电路交换和分组交换的基础上的—种面向连接的快速分组交换技术，它采用定长分组作为传输和交换的单位。其中，这种定长分组叫做信元(cell)。“异步”的含义是指ATM信元可“异步插入”到

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同步的SDH比特流中。ATM采用的定长信元长度为53字节，信元首部为5字节，有利于用硬件实现高速交换。

ATM标准主要由ITU-T、ATM论坛(ATM Forum)以及IETF等参与制订，ATM标准规定了ATM网络的协议参考模型。如图4-37所示。

ATM的层次321ATM 适配层(AAL 层)ATM 层物理层CS子层(汇聚子层)SAR子层(拆装子层)(传输汇聚子层)PMD 子层(物理媒体相关子层)TC 子层

4.13为什么X.25不适合高带宽、低误码率的链路环境？试从层次结构上以及结点交换机的处理过程进行讨论。

答：X.25网的分组层向高层提供面向连接的虚电路服务，能保证服务质量。在网络链路带宽不高、误码率较高的情况下，X.25网络具有很大的优势。 随着通信主干线路大量使用光纤技术，链路带宽大大增加，误码率大大降低，X.25复杂的数据链路层协议和分组层协议的功能显得冗余。同时，端系统PC机的大量使用，使得原来由网络中间结点处理的流量控制和差错控制功能有可能放到端系统主机中处理，从而简化中间结点的处理，提高网络分组转发的效率。

4.14为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？ 答：

因为广域网是为了实现长距离传输数据，覆盖范围大，如果采用广播通信方式，同时要实现双向通信功能，必然要引入CSMA/CD，或令牌环等信道访问控制方式，则长时延将导致低效率。

第五章练习题答案

5.1 网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？ 答：网络互连使得相互连接的网络中的计算机之间可以进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看，这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。网络互连可以使处于不同地理位置的计算机进行通信，方便了信息交流，促成了当今的信息世界。

需要解决的问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；不同的超时控制；不同的差错恢复方法；不同的状态报告方法；不同的路由选择技术；不同的用户接入控制；不同的服务（面向连接服务和无连接服务）；不同的管理与控制方式；等等。

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注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通，实现更大范围和更广泛意义上的资源共享。

5.2 转发器、网桥和路由器都有何区别？

答：1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。转发器是物理层的中继系统。网桥是数据链路层的中继系统。路由器是网络层的中继系统。在网络层以上的中继系统为网关。

2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。

5.3 试简单说明IP、ARP、RARP和ICMP协议的作用。

答：IP：网际协议，TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一，IP 使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。无连接的数据报传输. 数据报路由。

ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP地址映射成物理地址。RARP（逆向地址解析协议）将物理地址映射成IP 地址。

ICMP：Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。 注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。IP 协议只是尽最大可能交付，至于交付是否成功，它自己无法控制。

5.4 分类IP地址共分几类？各如何表示？单播分类IP地址如何使用？ 答： IP 地址共分5 类，分类情况如下所示： A 类0 Netid Hostid（24比特） B 类10 Netid Hostid（16比特） C 类110 Netid Hostid（8比特） D 类1110 组播地址 E 类11110 保留为今后使用

IP 地址是32 位地址，其中分为netid（网络号），和hostid（主机号）。根据IP 地址第一个字节的数值，能够判断IP 地址的类型。

单播分类IP地址用于表示主机的网络连接。

5.5 试说明IP地址与硬件地址的区别，为什么要使用这两种不同的地址？ 答：网络层及以上使用IP 地址；链路层及以下使用硬件地址。IP 地址在IP 数据报的首部，而硬件地址则放在MAC 帧的首部。在网络层以上使用的是IP 地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。

在IP 层抽象的互连网上，我们看到的只是IP 数据报，路由器根据目的站的IP地址进行选路。在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是MAC 帧，IP 数据报被封装在

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MAC帧里面。MAC 帧在不同的网络上传送时，其MAC 帧的首部是不同的。这种变化，在上面的IP 层上是看不到的。每个路由器都有IP 地址和硬件地址。使用IP 地址与硬件地址，尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP 层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的细节，并使我们能够使用统一的、抽象的IP 地址进行通信。

5.6 简述以太网主机何时如何通过ARP查询本地路由器的物理地址。

答：本地主机与目的主机通信之前，先判断目的主机是否在本地网络上，如果不是，则要将IP包先发给本地路由器，此时如果本地主机不知道本地路由器的物理地址，则广播发送一个ARP请求报文询问，路由器收到后发送ARP响应报文告知自己的物理地址，本地主机收到ARP响应后再真正发送目的地址为目的主机的IP包给路由器，由它进行转发。

5.7 试辨认以下IP地址的网络类别： （1）138.56.23.13

（2）67.112.45.29

（3）198.191.88.12 （4）191.62.77.32

答：（2）是A 类，（1）和（4）是B 类，（3）是C 类。

解题思路：A 类地址以1-126开始，B 类地址以128-191开始，C 类地址以192-223开始。

5.8 IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据，这样做的最大好处是什么？坏处是什么？

答：在首部中的错误比在数据中的错误更严重。例如，一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。许多主机并不检查投递给它们的分组是否确实是要投递给它们的。它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。有的时候数据不参与检验和的计算，因为这样做代价大，上层协议通常也做这种检验工作，从而引起重复和多余。因此，这样做可以加快分组的转发，但是缺点是数据部分出现差错时不能及早发现。

5.9 当某个路由器发现一数据报的检验和有差错时。为什么采取丢弃的办法而不是要求源站重传此数据报？计算首部检验和为什么不采用CRC检验码？

答：之所以不要求源站重发，是因为地址字段也有可能出错，从而找不到正确的源站。

CRC 检验码需要使用多项式除法，逐站使用代价太高。数据报每经过一个结点，结点处理机就要计算一下校验和。不用CRC，就是为了简化计算。

5.10 在因特网中分片传送的IP数据报在哪儿进行组装，这样做的优点是什么？ 答：在目的站组装，这样做的优点是： （1）路由器处理数据报简单些；

（2）并非所有的数据报片都经过同样的路由器，因此在每一个中间的路由器进行

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