《计算机网络》（谢希仁）第五版 课后习题答案(7)

的划分信道，所以对信道的利用，CSMA/CD 是用户共享信道，更灵活，可提高信道的利用率，

不像TDM，为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时，信道在用户时隙也

是浪费的；也因为CSMA/CD 是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用信道时会发生碰撞，

就降低信道的利用率，而TDM 中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突。对局域网来

说，连入信道的是相距较近的用户，因此通常信道带宽较宽，如果使用TDM 方式，用户在自

己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用。 对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用TDM 方式。

3-20 假定1km 长的CSMA/CD 网络的数据率为1Gb/s。设信号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。

答：对于1km 电缆，单程传播时间为1÷200000=5×10-6s，即5us，来回路程传播时间为10us。

为了能够按照CSMA/CD 工作，最短帧的发射时间不能小于10us。以1Gb/s 速率工作，10us

可以发送的比特数等于： 10000 1 10 10 10 9 6 = × ×

? ?

因此，最短帧是10000 位或1250 字节长。

3-21 什么叫做比特时间？使用这种时间单位有什么好处？100 比特时间是多少微秒？

答：比特时间是指传输1bit 所需要的时间。种时间单位与数据率密切相关，用它来计量时

延可以将时间与数据量联系起来。

“比特时间”换算成“微秒”必须先知道数据率是多少。如数据率是100Mb/s，则100 比特

时间等于10us。

3-22 假定在使用CSMA/CD 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

退避算法时选择了随机数r=100.试问这个站需要等多长时间后才能再次发送数据？如果

是100Mb/s 的以太网呢？

答：对于10Mb/s 的以太网，等待时间是5.12 毫秒 对于100Mb/s 的以太网，等待时间是512 微妙。

3-23 公式（3-3）表示，以太网的极限信道利用率与链接在以太网上的站点数无关。能否

由此推论出：以太网的利用率也与链接在以太网上的站点数无关？请说明理由。 答：实际的以太网各站发送数据的时刻是随机的，而以太网的极限信道利用率的得出是假定

以太网使用了特殊的调度方法（已经不再是CSMA/CD 了），使各站点的发送不发生碰撞。

3-24 假定站点A 和B 在同一个10Mb/s 以太网网段上。这两个站点之间的时延为225 比特

时间。现假定A 开始发送一帧，并且在A 发送结束之前B 也发送一帧。如果A 发送的是以

太网所容许的最短的帧，那么A 在检测到和B 发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？

换言之，如果A 在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A 所发送到帧不会和B

发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC

帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符）

答：设在t=0 时A 开始发送。在t=576 比特时间，A 应当发送完毕。

t=225 比特时间，B 就检测出A 的信号。只要B 在t=224 比特时间之前发送数据，A 在 发送完毕之前就一定检测到碰撞。就能够肯定以后也不会再发送碰撞了。

如果A 在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么就能够肯定A 所发送到帧不会和B 发送

的帧发生碰撞（当然也不会和其他的站点发送碰撞）。

3-25 在上题中的站点A 和B 在t=0 时同时发送了数据帧。当t=255 比特时间，A 和B 同时

检测到发送了碰撞，并且在t=225+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A 和B 在CSMA/CD

算法中选择不同的r 值退避。假定A 和B 选择的随机数分别是rA=0 和rB=1.。试问A 和B

各在什么时间开始重传其数据帧？A 重传的数据帧在什么时间到达B?A重传的数据会不会和

B 重传的数据再次发送碰撞？B 会不会在预定的重传时间停止发送数据？ 答：t=0 时，A 和B 开始发送数据。 t=255 比特时间，A 和B 都检测到碰撞。 t=273 比特时间，A 和B 结束干扰信号的传输。 t=594 比特时间，A 开始发送

t=785 比特时间，B 再次检测信道。如空闲，则B 在881 比特时间发送数据。否则再退

避。

A 重传的数据在819 比特时间到达B,B 先检测到信道忙，因此B 在预定的881 比特时间

停止发送数据。

3-26 以太网上只有两个站，他们同时发送数据，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i，i=1，2，3，。。。试计算第一次重传失败的概率、第二次重

传失败的概率、第三次重传失败的概率，以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数N。

答：设第i 次重传失败的概率为Pi，显然 Pi=（0.5）k， k=min[i,10] 故第一次重传失败的概率P1=0.5, 第二次重传失败的概率P2=0.25, 第三次重传失败的概率P3=0.125.。

P[传送i 次才成功]=P[第1 次传送失败]×P[第2 次传送失败]×。。。×P[第I -1 次传

送失败]×P[第i 次传送成功]

求{P[传送i 次才成功]}的统计平均值，得出平均重传次数为1.637.

3-27 假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而且其余的20%的通信

量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个

使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网 络上？

答：以太网交换机用在这样的以太网，其20%通信量在本局域网内，而80%的通信量到因特

网。

3-28 有10 个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。 （1）10 个站点连接到一个10Mbit/s 以太网集线器； （2）10 站点连接到一个100Mbit/s 以太网集线器； （3）10 个站点连接到一个10Mbit/s 以太网交换机。 答：（1）10 个站共享10Mbit/s； （2）10 个站共享100Mbit/s； （3）每一个站独占10Mbit/s。

3-29 10Mbit/s 以太网升级到100Mbit/s 和1Gbit/s 甚至10Gbit/s 时，需要解决哪些技术

问题？在帧的长度方面需要有什么改变？为什么？传输媒体应当有什么改变？ 答：以太网升级时，由于数据传输率提高了，帧的发送时间会按比例缩短，这样会影响冲突

的检测。所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，使参数a 保持为较小的值，才能

有效地检测冲突。在帧的长度方面，几种以太网都采用802.3 标准规定的以太网最小最大帧

长，使不同速率的以太网之间可方便地通信。100bit/s 的以太网采用保持最短帧长（64byte）

不变的方法，而将一个网段的最大电缆长度减小到100m，同时将帧间间隔时间由原来的9.6

μs，改为0.96μs。1Gbit/s 以太网采用保持网段的最大长度为100m 的方法，用“载波延

伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为64 字节，同时将争用字节增大为512 字节。传输

媒体方面，10Mbit/s 以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤，而100Mbit/s 和1Gbit/s 以太

网支持双绞线和光纤，10Gbit/s 以太网只支持光纤。

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