计算机网络 谢希仁 第三章习题解答
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1 计算机网络 谢希仁
第三章：数据链路层
01、 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在？
答：所谓链路是指从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何的其他交换结点，它仅是一条路径的组成部分。数据链路：在数据传输时除了必须的一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输，把实现这些协议的硬件和软件都附加到链路上采构成数据链路。
“电路接通了”表示建立了一条物理连接，可以传输比特流了；“数据链路接通了”则表示已经建立了一条数据链层的连接，可以传输数据帧了。
02、 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和缺点。
答：数据链路层中的链路控制功能有：（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。
优点：能够保证数据在链路层的可靠传输；缺点：太复杂，实现起来麻烦，开销大
03、 网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？
答：适配器主要有以下几个作用：
（1）进行数据串行传输和并行传输的转换（2）对数据进行缓存（3）适配器能够实现以太网协议（4）当收到有差错的帧时自动丢弃而不必通知计算 2 机；当收到正确的数据时则通过中断通知计算机并把数据交付个网络层。
网络适配器工作在数据链路层。
04、数据链路层的三个基本问题为什么都必须加以解决？
答：“封装成帧”即帧定界，它是指在发送帧时发送端的数据链路层在帧的前后都加入商定好的标记，使得接收方在收到帧后能根据这种标记识别帧的开始和结束。若不解决这个问题，就会使得接收端不知道一个帧是从什么地方开始的，也不知道该在什么地方结束。
“透明传输”是指通过字节插入或比特插入等机制时的数据链路层传输的数据的比特组合不受限制。若不解决这个问题，就会使得接收端在判断帧的边界时出现混乱。
“差错检测”指采用某种机制在发送的帧中按照一定的规律设置若干个冗余比特，让接收方对收到的帧能够检查或确定是否有传输差错。若不解决该问题，接收端就会把有传输差错的帧交付给上层，造成上层的负担。
05、 如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？
答：如果不进行帧定界，就会使得接收端不知道一个帧是从什么地方开始的，也不知道该在什么地方结束。
06 、PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？
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： 3 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。
7、要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1 。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）
4
1100001010
10011 11010110110000
10011
10011
10011
10110
10011
10100
10011
1110
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CRC检验后并不能保证数据链路层的传输就是可靠的传输。
08、 要发送的数据为101110。采用CRC的生成多项式是P(x)=x3+1 。试求应添加在数据后面的余数。
答：余数是011，计算如下：
101011
1001 101110000
1001
1010
1001
1100
1001
1010
1001
011
09、 一个PPP帧的数据部分（十六进制）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 5 65 7D 5E。试问真正的数据是什么？
答：7D字节填充：0x7E – 0x7D 0x5E; 0x7D – 0x7D 0x5D
故真正数据为：7E FE 27 7D 7D 65 7E
10、 PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110 1111 1111 1100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接受端收到的PPP帧的数据部分0001 1101 1111 0111 1101 10，问删除发送端的零比特后变成怎样的比特串？
答：零比特填充后为：0110 1111 1011 1110 00 （5个1后填入0）
变成：0001 1101 1111 1111 1110 （5个1后的0删去）
习题3-11、试讨论以下各种情况在什么情况下是透明传输，什么情况下不是透明传输？（提示：请弄清楚什么是“透明传输”，然后考虑条件是否满足）
答：教材参考答案378页
12、 PPP协议的工作状态有哪几种？当用户要使用PPP 协议和ISP建立连接进行通信时需要建立哪几种连接？每一种连接解决什么问题？
答：PPP协议的工作状态有以下几种：链路静止状态（含起始状态和终止状态）；链路建立状态；鉴别状态；网络层协议状态；链路打开状态； 链路终止状态。
当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信时，需建立以下几种连接：
（1） 建立物理层的连接：用户PC机的通过调制解调器呼叫路由器在双方建立物理层的连接，以传输比特流。 6 （2） 建立LCP连接：这时双发要协商一些配置选项，包括链路上的最大帧长，鉴别协议的规约及不使用PPP帧中的地址和控制字段等，一旦协商成功，就建立了LCP链路，进入了鉴别状态。
（3） 建立NCP连接: 这时双方要进行NCP配置协商，根据网络层的不同协议互相交换网络层特定的网络控制分组。
13、 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用？
答：局域网的主要特点：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
因为局域网具有以上特点，所以几乎所有的局域网最早的概念都是提供一种允许多个设备共向同一个通信信道的途径，即采用广播通信方式，采用大容量LAN的目的并非要在一对工作站之间提供持续的高吞吐率，而是要提供在所连接的所有设备之间共享的聚合带宽。具有适当性能的共享局域网在多数时间都是空闲的，共享通道的容量要比所连接的所有网络站的稳态通信需求的总和还要大，有时通道的利用率并不高，但是却减少了多所连接的站的通信响应时间，因此对于局域网而言存在通道空闲状态所引起的代价并不大，但是却优化了整个系统的性能，。此外，共享局域网还有效提供了全连同的网络拓扑，每个站都直接地连接到局域网上的任一其他站，而不需要铺设数以百计的点到点的链路。
而在广域网中，由于覆盖范围广，用户数量巨大，不可能在同一个通信通道上提供足够大的共享容量而满足这么多用户的需求，所以一般都不采用广播通信方式。 7 14、 常用的局域网的拓扑结构有哪些种类？现在流行的是哪种结构？为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不使用星型拓扑结构，但是现在却改用星型拓扑结构？
答：常用的局域网的拓扑结构有以下几种：总线形，星形，环形及树形。
现在流行的是星形结构的集中式拓扑结构。
在20世纪70年代中期，大家认为星形结构的网络的可靠性较差，因为那时大规模集成电路刚刚起步，集成度还不高，若要制作出非常可靠的星形结构的网络交换机，则其费用将是很高的。而大家又认为无源器件的可靠性比有源器件的高，所以在20世纪70年代中期采用无源总线结构的以太网确实是比较经济实用的。然而随着以太网上站点数目的增多，由接头数目增多而造成的可靠性下降的问题逐渐暴露出来了。与此同时，大规模集成电路以及专用芯片的发展使得星形结构的集中式网络可以做得既便宜又可靠。在这种情况下，星形结构的集中式网络终于又成为以太网的首选拓扑。现在已很少有人使用老式的总线式以太网了。
15、 什么叫传统以太网？以太网有哪两个标准？
答：由于以太网的数据率已经演进到每秒百兆比特，吉比特甚至10吉比特，因此通常就用“传统以太网”来表示最早流行的10Mb/s速率的以太网。它有两种标准：
（1）1980年9月，DEC公司、因特尔公司和施乐公司联合提出了10Mb/s以太网规约的第一个版本DIX V1,于1982年又修改为DIX Ethernet V2,成为世界上第一个局域网的产品的规约，也是严格意义上的以太网的标准。
（2）1983年，IEEE802.3工作组在DIX Ethernet V2的基础上制定了第 8 一个IEEE的以太网的标准，它与DIX Ethernet V2只在帧格式上有很小的差别。
16、 数据率为10Mb/s的以太网在物理媒体上的码元传播速率是多少波特？
答：以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。标准以太网的数据速率是10Mb/s，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特。
17、 为什么LLC子层的标准已制定出来了但是现在却很少使用？
答：由于商业上的激烈竞争，IEEE802委员会未能形成一个统一的局域网标准，而是被迫制定了几个不同的局域网标准，因此为了更好的适应多种局域网标准，802委员会把数据链路层拆成了MAC和LLC两个子层，与接入到传输媒体有关的内容都放到了MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关。然而到了20世纪90年代，以太网在局域网市场取得了垄断地位，而发展很快的因特网中的TCP/IP体系经常使用DIX Ethernet V2标准而不是IEEE802标准，因此IEEE802制定的LLC子层的作用已经消失。
18、 试说明10BASE-T中的“10”、“BASE”、“T”所代表的含义。
