【正文】 第2章21 物理層要解決哪些問題？物理層協(xié)議的主要任務(wù)是什么？解答：物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指具體的傳輸媒體。其實(shí)物理層規(guī)程就是物理層協(xié)議。（2）電氣特性 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。解答：一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分，即源系統(tǒng)（或發(fā)送端、發(fā)送方）、傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）和目的系統(tǒng)（或接收端、接收方）。典型的發(fā)送器就是調(diào)制器。終點(diǎn)：終點(diǎn)設(shè)備從接收器獲取傳送來的數(shù)字比特流，然后進(jìn)行信息輸出（例如，把漢字在PC屏幕上顯示出來）。解答：所求波形圖如圖所示。 n bit/s。解答：數(shù)據(jù)：運(yùn)送消息的實(shí)體。帶通信號(hào)：經(jīng)過載波調(diào)制后的信號(hào)（把基帶信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸）稱為帶通信號(hào)（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。單工通信：即只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。串行傳輸：數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)是逐個(gè)比特按照時(shí)間順序依次傳輸。在數(shù)字傳輸時(shí)，若傳輸速率為每秒幾個(gè)兆比特，則傳輸距離可達(dá)幾公里。目前同軸電纜主要用在有線電視網(wǎng)的居民小區(qū)中。光纖通常用在主干網(wǎng)絡(luò)中和高速局域網(wǎng)中。人們現(xiàn)在利用無線電、微波、紅外線以及可見光這幾個(gè)波段進(jìn)行通信。常用的復(fù)用技術(shù)包括：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用、碼分復(fù)用。STDM(Statistic TDM)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，又稱為異步時(shí)分復(fù)用，將線路的傳輸時(shí)間按需動(dòng)態(tài)地分配給各個(gè)信號(hào)源，而不是給每個(gè)信號(hào)源分配固定的時(shí)隙。隨著技術(shù)的發(fā)展，在一根光纖上復(fù)用的光載波信號(hào)的路數(shù)越來越多。CDMA(Code Division Multiplex Access)碼分多址，給每個(gè)用戶分配一個(gè)唯一的正交碼，在發(fā)送端，不同用戶的數(shù)據(jù)用該正交碼編碼后復(fù)用到同一信道進(jìn)行傳輸；在接收端，用同一正交碼解碼進(jìn)行分用。SONET為光纖傳輸系統(tǒng)定義了同步傳輸?shù)木€路速率等級(jí)結(jié)構(gòu)， Mbit/s為基礎(chǔ)。213 碼分多址CDMA的復(fù)用方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？解答：優(yōu)點(diǎn)是容量大，有很強(qiáng)的抗干擾能力，發(fā)送功率小。問是哪些用戶發(fā)送了數(shù)據(jù)？發(fā)送的是1還是0？解答：A的內(nèi)積為1，B的內(nèi)積為–1，C的內(nèi)積為0，D的內(nèi)積為1。HFC的優(yōu)點(diǎn)是利用現(xiàn)有的有線電視系統(tǒng)，傳輸帶寬高，但要將現(xiàn)有單向傳輸?shù)挠芯€電視電纜改造為雙向通信的電纜，小區(qū)用戶共享同一媒體。（1）DSL和電話網(wǎng)撥號(hào)接入技術(shù)都要通過電話網(wǎng)經(jīng)過電話交換機(jī)連接到ISP的路由器的。（√）原因：ADSL僅使用用戶線，利用頻分復(fù)用技術(shù)將用戶線劃分了數(shù)據(jù)信道和話音信道分離，上網(wǎng)的數(shù)據(jù)并不通過電話網(wǎng)，因此可以同時(shí)上網(wǎng)和打電話。（）218 請(qǐng)比較電話網(wǎng)撥號(hào)上網(wǎng)和通過ADSL上網(wǎng)的區(qū)別。在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的通信路徑往往要經(jīng)過許多段這樣的鏈路。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。解答：數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路控制的主要功能包括：封裝成幀、透明傳輸和差錯(cuò)檢測，可選功能包括可靠傳輸、流量控制等。因此，即使數(shù)據(jù)鏈路層是可靠的，在高層如運(yùn)輸層仍然有必要實(shí)現(xiàn)端到端可靠傳輸。這時(shí)CPU可以處理其他任務(wù)。34 如果不解決透明傳輸問題會(huì)出現(xiàn)什么問題？解答：如果不解決透明傳輸問題，如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中有與幀定界符相同的比特組合，則會(huì)導(dǎo)致幀定界錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個(gè)1變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個(gè)1都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？采用CRC檢驗(yàn)后，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是否就變成了可靠的傳輸？解答：根據(jù)CRC生成多項(xiàng)式，除數(shù)P=10011。若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個(gè)1都變成了0，則接收方收到的數(shù)據(jù)為11010110001110。采用CRC的生成多項(xiàng)式是。解答：在往返時(shí)延很不確定的情況下，如果確認(rèn)幀不編號(hào)，當(dāng)超時(shí)重傳時(shí)間小于實(shí)際的往返時(shí)延時(shí)，發(fā)送方會(huì)收到重復(fù)的確認(rèn)幀，導(dǎo)致錯(cuò)誤，如圖所示的情況，會(huì)導(dǎo)致M2丟失。解答：如圖所示，當(dāng)鏈路造成幀失序時(shí)，0/1編號(hào)不足以區(qū)分遲到的失序幀，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。由于20ms2=40ms，現(xiàn)在發(fā)送速率是每秒4311 考慮GBN協(xié)議，當(dāng)收到序號(hào)不對(duì)的分組，如果接收方僅僅將它們丟棄而不對(duì)最近按序接收的分組進(jìn)行確認(rèn)，會(huì)出現(xiàn)什么錯(cuò)誤情況。（圖略）312 考慮在GoBackN協(xié)議中幀序號(hào)的長度問題，假設(shè)幀序號(hào)用3 bit，而發(fā)送窗口為8。接收端若收到0號(hào)幀，則無法判斷是新的0號(hào)幀還是重傳的0號(hào)幀（當(dāng)0到7號(hào)幀的確認(rèn)幀全部丟失）。解答：設(shè)想在發(fā)送窗口內(nèi)的序號(hào)為0, 1, 2, 3, 4, 5，而接收窗口等待后面的6, 7, 0。km，km/s，分組大小為100 B，忽略應(yīng)答幀大小。周期長度=+50ms2=，1個(gè)周期內(nèi)發(fā)送1幀。所以，發(fā)送窗口最小為得x=26。316 使用1個(gè)64 kbps的衛(wèi)星通道（端到端的傳輸延遲是270 ms）發(fā)送512字節(jié)的數(shù)據(jù)幀（在一個(gè)方向上），而在另一方向上返回很短的確認(rèn)幀。對(duì)于窗口值1，每604ms可發(fā)送4096位，吞吐率=4096/≈6781bps。(2)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，PPP協(xié)議能夠在在同一條物理鏈路上同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP和IPX等。(5)網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商，PPP協(xié)議提供了一種機(jī)制使通信的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層（例如，兩個(gè)IP層）的實(shí)體能夠通過協(xié)商知道或能夠配置彼此的網(wǎng)絡(luò)層地址。試問真正的數(shù)據(jù)是什么（用十六進(jìn)制寫出）？解答：轉(zhuǎn)義符為7D，7D 5E還原為7E，7D 5D還原為7D，真正的數(shù)據(jù)為：7E FE 27 7D 7D 65 7E。320 PPP協(xié)議的工作狀態(tài)有哪幾種？當(dāng)用戶要使用PPP協(xié)議和ISP建立連接進(jìn)行通信需要建立哪幾種連接？每一種連接解決什么問題？解答：PPP協(xié)議的工作狀態(tài)有6種：鏈路靜止、鏈路建立、鑒別、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、鏈路打開、鏈路終止。而廣播通信方式需要解決共享信道問題，不利于連接覆蓋地理范圍非常大的大量用戶，在廣域范圍內(nèi)進(jìn)行廣播通信會(huì)造成通信資源的極大浪費(fèi)，因此，廣域網(wǎng)不采用廣播通信方式。以太網(wǎng)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：DIX Ethernet 。在此基礎(chǔ)上，IEEE ，數(shù)據(jù)率為10 Mbit/s。這與傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用TDM相比優(yōu)缺點(diǎn)如何？解答：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較輕，各站以突發(fā)方式發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，碰撞的概率很小，CSMA/CD信道利用率和效率比較高，而TDM會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)隙，效率比較低。如果發(fā)送的幀太短，還沒有來得及檢測到?jīng)_突就已經(jīng)發(fā)送完了，那么就無法進(jìn)行沖突檢測了，如圖所示。求能夠使用此協(xié)議的最短幀長。328 假設(shè)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)在一個(gè)速率為R的廣播信道上同時(shí)開始傳輸一個(gè)長度為L的分組。但這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)自己卻無法檢測到?jīng)_突，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)送完了分組以后另一結(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)才能到達(dá)，即在這兩結(jié)點(diǎn)的位置并無信號(hào)的疊加。收端收到有差錯(cuò)的幀時(shí)，丟棄即可。解答：若假定利用率為100%。距離d為25Gbit/s。md = 2500Mbit/sC = 1010–32結(jié)果表明距離越大，速率越高則參數(shù)a越大。解答：以太網(wǎng)的極限信道利用率考慮的是一種最理想的情況，即假定以太網(wǎng)上的各站發(fā)送數(shù)據(jù)都不會(huì)產(chǎn)生碰撞。m/s。結(jié)果表明可用通過增大以太網(wǎng)的幀長來提高網(wǎng)絡(luò)的信道利用率。335 在CSMA/CD中，為什么在檢測到碰撞后要執(zhí)行退避算法？再次重傳碰撞為何要把隨機(jī)選擇退避時(shí)間的范圍增加一倍？解答：發(fā)生碰撞的站點(diǎn)不能在等待信道變?yōu)榭臻e后就立即再發(fā)送數(shù)據(jù)，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致再次碰撞。336 簡述局域網(wǎng)交換機(jī)與集線器的區(qū)別？解答：(1)交換機(jī)工作在鏈路層，根據(jù)幀(鏈路層分組)的目的MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；而集線器工作在物理層，僅是將端口接收到的比特轉(zhuǎn)發(fā)到其他所有端口而不是對(duì)幀進(jìn)行處理。而以太網(wǎng)交換機(jī)可以將整個(gè)以太網(wǎng)幀緩存到內(nèi)存然后從輸出端口以新的速率發(fā)送出去。而1 Gbit/s以太網(wǎng)為了不再減小最大電纜長度采用“載波延伸”和“分組突發(fā)”技術(shù)增大爭用期，保持一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長度100m。(3) 易于安裝。當(dāng)主機(jī)需要通信時(shí)，交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的接口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便地實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)VLAN，連接到同一交換機(jī)的不同主機(jī)可以被劃分到不同的VLAN中（最常用的技術(shù)是根據(jù)交換機(jī)的端口來劃分VLAN），這些VLAN在邏輯上看起來就像一些獨(dú)立的LAN，互相不能直接通信。網(wǎng)橋與轉(zhuǎn)發(fā)器最大的區(qū)別就是工作的層次不同。341 圖349表示有五個(gè)站分別連接在三個(gè)局域網(wǎng)上，并且用網(wǎng)橋B1和B2連接起來。試把有關(guān)數(shù)據(jù)填寫在表33中。343 假設(shè)結(jié)點(diǎn)A、B和C都連接到同一個(gè)共享式以太網(wǎng)上（通過它們的適配器）。344 在以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)中有一個(gè)“類型”字段，簡述其作用，在PPP幀的首部中哪個(gè)字段的功能與之最接近？解答：該字段指明了以太網(wǎng)幀中的數(shù)據(jù)部分應(yīng)交給哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議或上層協(xié)議，如是IP協(xié)議還是ARP協(xié)議。不使用CSMA/CD的原因是：(1) 要實(shí)現(xiàn)碰撞檢測，就必須在發(fā)送信號(hào)的同時(shí)接收也接收信號(hào)。由于不可能避免所有的碰撞，CSMA/CA通過確認(rèn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸。(3)為進(jìn)一步減少碰撞的概率，還采用了虛擬載波監(jiān)聽機(jī)制，讓源站把它要占用信道的時(shí)間（包括目的站發(fā)回確認(rèn)幀所需的時(shí)間）及時(shí)通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時(shí)間都停止發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣就大大減少了碰撞的機(jī)會(huì)。這樣就減少了發(fā)生碰撞的機(jī)會(huì)。結(jié)果B同時(shí)收到A和C發(fā)來的數(shù)據(jù)，發(fā)生了碰撞。若目的站（如B）正確收到源站發(fā)來的RTS幀，且媒體空閑，就發(fā)送一個(gè)響應(yīng)控制幀，叫做允許發(fā)送CTS (Clear To Send)，它也包括這次通信所需的持續(xù)時(shí)間（從RTS幀中將此持續(xù)時(shí)間復(fù)制到CTS幀中）。在A的作用范圍外，但在B的作用范圍內(nèi)的其他站（如C），雖然收不到A的RTS，但能收到B的CTS，因此C知道A和B將要通信，并在A和B通信期間也不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)。347 ？解答：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩種長度的幀間間隔是為了實(shí)現(xiàn)不同類型幀的發(fā)送優(yōu)先級(jí)。使用SIFS的幀類型有ACK幀、CTS幀（在本節(jié)后面有介紹）、由過長的MAC幀分片后的數(shù)據(jù)幀，以及所有回答AP探詢的幀和在PCF方式中接入點(diǎn)AP發(fā)送出的任何幀。一個(gè)基本一個(gè)BSS包括一個(gè)基站和若干個(gè)移動(dòng)站。所有站要和本BSS以外的站通信時(shí)都必須通過本BSS的基站，一個(gè)基本服務(wù)集可以通過接入點(diǎn)AP連接到一個(gè)分配系統(tǒng)DS (Distribution System)，然后再連接到另一個(gè)基本服務(wù)集，這樣就構(gòu)成了一個(gè)擴(kuò)展的服務(wù)集。NAV (Network Allocation Vector)，網(wǎng)絡(luò)分配向量，是一個(gè)各站維護(hù)的內(nèi)部狀態(tài)變量，指出信道處于忙狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間。WiFi（Wireless Fidelity，即無線保真度）是IEEE 。解答：面向連接的虛電路服務(wù)和無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。選路算法最終生成轉(zhuǎn)發(fā)所用的轉(zhuǎn)發(fā)表。它力求使網(wǎng)絡(luò)生存性好和使對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制功能分散，因而只能要求網(wǎng)絡(luò)提供盡最大努力的服務(wù)。(2)更重要的是，該方法大大簡化了虛電路的建立，每段鏈路的VC號(hào)獨(dú)立選擇，無須所有路由器互相交互信息選擇一個(gè)全局唯一的VC號(hào)。因此在市場上總是有很多種不同性能、不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，供不同的用戶選用。 (2) 數(shù)據(jù)鏈路層使用的中間設(shè)備叫做網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。47 試簡單說明下列協(xié)議的作用：　　　IP, ARP和ICMP。48 為什么ARP查詢要在廣播幀中發(fā)送，而ARP響應(yīng)要用單播幀？解答：由于查詢方不知道被查詢方的MAC地址（這也正是為何要進(jìn)行ARP查詢的原因），而所有結(jié)點(diǎn)都要處理廣播幀，因此通過廣播發(fā)送給被查詢方。從這個(gè)意義上說，IP地址是一種分等級(jí)的地址結(jié)構(gòu)。(4) 在IP地址中，所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)的網(wǎng)絡(luò)(不管是范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng))都是平等的。C:254。因此，當(dāng)在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信時(shí)，要使用該網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的硬件地址，而要跨多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)就必須使用IP地址。413 IP數(shù)據(jù)報(bào)中的首部檢驗(yàn)和并不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)中的數(shù)據(jù)。解答：該字段指明了該數(shù)據(jù)報(bào)還能經(jīng)過多少個(gè)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)，每次數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過一臺(tái)路由器時(shí)，該字段的值減1。雖然CRC的檢錯(cuò)能力更強(qiáng)，但因特網(wǎng)校驗(yàn)和算法比CRC更易于用軟件實(shí)現(xiàn)，并且計(jì)算更快，而CRC更適合用硬件來實(shí)現(xiàn)，因此在數(shù)據(jù)鏈路層通常使用CRC，但在IP協(xié)議中卻不采用CRC，以減輕路由器的負(fù)擔(dān)。還可以有另一種做法，即數(shù)據(jù)報(bào)片通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)就進(jìn)行一次組裝。（2）由于每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)片都是獨(dú)立路由的，并非所有的數(shù)據(jù)報(bào)片都經(jīng)過同樣的路由器。但第二個(gè)局域網(wǎng)所能傳送的最長數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)部分只有1200比特?！边@種說法正確嗎？(2) 試解釋為什么ARP高速緩存每存入一個(gè)項(xiàng)目就要設(shè)置10 ~ 20分鐘的超時(shí)計(jì)時(shí)器。實(shí)踐證明緩存超時(shí)時(shí)間設(shè)置為10 ~ 20分鐘較為合理，太短會(huì)導(dǎo)致ARP請(qǐng)求過于頻繁，而太長會(huì)導(dǎo)致更換網(wǎng)卡的主機(jī)不能及時(shí)與其它主機(jī)通信。該單位有4000臺(tái)機(jī)器，平均分布在16個(gè)不同的地點(diǎn)。每個(gè)地點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)前綴和主機(jī)IP地址的最小值和最大值為:: ~: ~: ~: ~…………………………………: ~422 一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)長度為4000字節(jié)（固定首部長度）。由于1480正好能被8整除，因此每片數(shù)據(jù)最大長度為1480。MF字段的值分別為1, 1和0。對(duì)路由器直接相連的網(wǎng)絡(luò)逐個(gè)進(jìn)行檢查：用各網(wǎng)絡(luò)的掩碼和D逐位相“與”（AND操作），看結(jié)果是否和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若N與該行的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。是否有哪一個(gè)地址塊包含了另一個(gè)地址？如果有，請(qǐng)指出，并說明理由。解答：共同的前綴有22位，即：11010100 00111000 1000001。網(wǎng)絡(luò)地址是：11100011 01010010 10010000 00000000，或用十進(jìn)制表示為：。 (2) R2。428 考慮某路由器具有下列路由表項(xiàng)：表49 某路由器的路由表網(wǎng)絡(luò)前綴下一跳ABCD（1），請(qǐng)確定該路由器為該IP分組選擇的下一跳，并解釋說明。解答：（1）B；