计算机网络基础第二章作业及参考解答

2.14 简述分组交换与电路交换的特点并作比较。通 信子网提供的虚电路服务是否就是电路交换？
• （一）电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间 建立一条被被双方独占的物理通路（有通信双方之间的交换设 备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。 • 优点： 1，由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所 以传输数据的时延非常小。 2，通信双方之间的物理通路一旦 建立，双方可以随时通信，实时性强。 3，双方通信时按发送 顺序传送数据，不存在失序问题。 4，电路交换既适用于传输 模拟信号，也适用于传输数字信号。 5，电路交换的交换设备 及控制均较简单。 • 缺点： 1， 电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌 长。 2， 电路交换建立连接后，物理通路被通信双方独占，即 使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用率低。 3， 电路交换时，数据直达，不同类型，不同规格，不同速率 的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。
2.11 虚拟局域网技术为用户提供了哪些优势？ VLAN有哪几类？在第二层交换机上能否定义基于源 IP子网的VLAN？
• 优势：由于VLAN是逻辑上对网络进行划分，组网方案灵活， 配置管理简单，降低了管理维护的成本。 • VLAN的分类：根据VLAN成员的定义方式分为两类，一类是基 于端口的VLAN，一类是基于策略的VLAN（按照某种策略配置 的VLAN，其包含的端口是动态加入的；其中又分为基于源 MAC地址的VLAN、基于协议的VLAN和基于源IP子网的VLAN） • 基于源IP子网的VLAN是根据报文源IP地址及子网掩码来进行划 分的，设备从端口接收到报文后，会根据报文的源地址来确 定报文所属的VLAN，然后将报文自动划分到指定VLAN中传输。 此特性主要用于将指定网段或IP地址发出的报文在指定的 VLAN中传送。而二层交换机中每个VLAN对应一个IP网段， VLAN之间是隔离的，所以无法实现基于源IP子网的VLAN。
• （二）分组交换：采用存储转发方式，将一个长报文分割为若 干个较短的分组，然后把这些分组（携带源地址，目的地址和 编号信息）逐个的发送出去。因此分组交换有以下优缺点。 优点： 1， 分组交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通 信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送分组。 2， 由 于采用存储转发方式，加之交换结点具有路径选择，当某条传 输线路故障时可选择其他传输线路，提高了传输的可靠性。 3， 通信双方不是固定的占有一条通信线路，而是在不同的时间一 段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的 利用率。 4， 加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传 输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并 行，这种流水线式传输方式减少了传输时间。 5， 分组长度固 定，相应的缓冲区的大小也固定，所以简化了交换结点中存储 器的管理。 6， 分组较短，出错几率减少，每次重发的数据量 也减Leabharlann Baidu，不仅提高了可靠性，也减少了时延。 缺点： 1， 由 于数据进入交换结点后要历经存储转发这一过程，从而引起转 发时延（包括接受分组，检验正确性，排队，发送时间等）， 而且网络的通信量越大造成的时延就越大，实时性较差。 2， 分组交换只适用于数字信号。 3， 分组交换可能出现失序，丢 失或重复分组，分组到达目的结点是，哟啊对分组按编号进行 排序等工作，增加了麻烦。
计算机网络与通信
第二章作业参考解答
2.8 了解CSMA/CD的工作原理。在全双工千兆位以 太网上，是否还需要执行CSMA/CD?为什么？
• CSMA／CD用来解决多结点如何共享公用 总线的问题。以太网中的任何结点都没 有可预约的发送时间。它们的发送都是 随机的且网中不存在集中控制的结点， 网中的结点都必须平等地争用发送时间， 因此这种介质访问控制属于随机争用型 方法。
2.10 什么是MAC地址？MAC地址有几种类型？分别
用在什么情况下？它们都可能出现在MAC帧的“源 地址”字段吗？网卡上的MAC地址属于哪种类型？ • MAC（Media Access Control, 介质访问控制）地址 是识别LAN（局域网）节点的标识。网卡的物理地 址通常是由网卡生产厂家写入网卡的EPROM，它 存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电 脑和接收数据的主机的地址。 • 以太网中，MAC地址有三种类型，分别应用于单 播、广播和组播； • 只有单播MAC地址可以出现在“源地址”字段； • 网卡上的MAC地址属于单播MAC地址。
2.9以太网共享式集线器和交换机的主要差别在哪里？
• 1、从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差别的。 首先，从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设 备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。 • 2、从工作方式来看，集线器采用一种“广播”模式，因此很容 易产生“广播风暴”，当网络规模较大时性能会受到很大的影 响。而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口 之间相互响应而不影响其他端口，因此交换机能够在一定程度 上隔离冲突域和有效抑制“广播风暴”的产生。 • 3、从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享 一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只 能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机 而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不 影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式 下而且可以工作在全双工模式下。
• 总之，若传输的数据量很大，而且传送时间 远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适； 当端到端的通路有很多段的链路组成时，采 用分组交换较为合适。从提高整个网络的信 道利用率上看，分组交换优于电路交换。 • 在分组交换方式中，通信子网内部的操作也 有虚电路和数据报两种方式。在虚电路操作 方式中，为了进行数据传输，网络的源节点 和目的节点之间先要建立一条逻辑通路，因 为这条逻辑通路不是专用的，所以称之为 “虚”电路。故虚电路服务属于分组交换而 不是电路交换。
３）随机延迟使用截断二进制指数退避算法让发生碰撞的站 在停止发送数据后，不等待信道变为空闲后就立即再发送 数据，而是推迟（退避）一个随机时间．可以使重传时再 次冲突的概率减小．具体的退避算法如下：①确定基本的 退避时间，它就是争用期为２t．以太网把争用期定为： ５１．２微秒．对于１０Ｍ／Ｓ的以太网，在争用期内可 以发送５１２bit．即６４字节，也可以说争用期是５１２ 比特的时间．１比特的时间就是发送１比特所需要的时 间．所以这种时间单位和数据率密切相关．②从离散的整 数集合【０，１，．．．，（２Ｋ－１）】中随机取出一 个整数，记为r．重传应推后的时间r倍的争用期．上面的 参数Ｋ按照下面的公式来计算: Ｋ＝ＭIN【重传次 数．１０】，可见当重传次数不超过１０的时候，参数Ｋ 等于重传次数；但当重传次数超过１０次时，K就不再增 大而一直都等于１０．③当重传１６次都不能成功则丢弃 该帧，并向高层报告． • 全双工千兆位以太网不属于共享介质访问，因此不需要执 行CSMA/CD。
CSMA／CD的基本工作原理：先听后发，边听 边发，冲突停止，随机延迟后重发。具体 如下：
１）载波监听的过程．若总线空闲，就可以 启动发送，否则继续侦听．
２）冲突检测．在数据的发送过程中，可能 会产生两个以上的发送信息，它们叠加之 后的信号波形与任何发送的结点输出的信 号波形不相同．在发送数据的过程中，也 进行冲突检测，只要发现冲突就停止发送 数据．