计算机网络原理第4章习题课
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每个站每秒种发送的平均帧数的最大值为3462÷100≈34。
青岛大学信息工程学院网络工程系
4-10. 假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上 传播速率为200 000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。
[解析] CSMA/CD是总线局域网带有冲突检测的载波监听多路访问协议。 数据在总线上传输存在传播时延，即使发送数据前监听到信道为 “空闲”，仍有可能在发送数据一段时间内发生碰撞。当一个站在 发送数据后，最迟要经过两倍的端到端的传播时延，才能知道自己 发送的数据是否和其他站发送的数据发生了碰撞。局域网按最坏情 况计算总线两端的两个站之间的传播时延为端到端的传播时延。因 此，帧的发送时延应该大于等于端到端往返传播时延才能检测得到 冲突。
计算机网络
第 4章 习题课
青岛大学信息工程学院Fra Baidu bibliotek络工程系
4-01．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采用呢？
[解析]局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通 信设备互连起来的计算机通信网络。广域网是由一些 结点交换机以及连接这些结点交换机的链路组成，它 的覆盖范围比较大。此题要求对局域网的特点和通信 方式有明确的把握，同时对广域网也要有一定的了解。 首先，局域网的特点应该从功能和体系结构以及传输 规程等方面进行充分的把握。第二问就要从局域网和 广域网的区别来分析，这里主要是考虑二者规模上的 差异。
青岛大学信息工程学院网络工程系
4-08.100个站分布在4km长的总线上，协议采用CSMA/CD， 总线速率为5Mb/s，帧平均长度为1000bit。试估算每个 站每秒钟发送的平均帧数的最大值。传播时延为5us/km。
[解析]此题欲求每秒发送的平均帧数，因此怎样得到此总线 的信道利用率是关键。已知站点数较多时的信道利用率
器不管有多少个端口，所有端口都共享一个带宽，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。因此对于集线器来说，使所有连接在这个集线器上 的站点共享信道；而对于交换机来说，每个端口都有一条独占的带 宽，当两个端口工作时不影响其他端口的工作。同时交换机不但可 以工作在半双工方式，也可以工作在全双工模式下，因此连接在交 换上的站实际上是独占信道的。 [解答]（1）10个站共享10Mb/s； （2）10个站共享100Mb/s； （3）每一个站独占10Mb/s。
青岛大学信息工程学院网络工程系
(2)局域网采用广播通信是因为局域网中的机器都连接到同 一条物理线路，所有主机的数据传输都经过这条链路， 采用的通信方式是将主机要发送的数据送到公用链路上， 发送至所有的主机，接收端通过地址对比，接收发往自 己的数据，并丢弃其他数据的发式。
广域网是由更大的地理空间，更多的主机构成的，若要将 广播用于广域网，可能会导致网络无法运行。首先，主 机间发送数据时，将会独占通信链路，降低了网络的使 用率；另外，主机A向主机B发送数据时，是向网络中 所有的主机发送数据，当主机数目非常多时，将严重消 耗主机的处理能力。同时也造成了数据的无效流动；再 次，极易产生广播风暴，使网络无法运行。
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[解答]（1）局域网的主要特点是： 从功能的角度来看，局域网具有如下几个特点： ①共享传输信道。在LAN中，多个系统连接到一个
共享的通信媒体上； ②地理覆盖范围有限，连接用户个数有限。通常
LAN为一个单位所有，覆盖范围约为10m～10km 内或更大些； ③传输速率高。LAN的传输速率一般为1～100Mb/s， 能支持计算机之间的高速通信，所以时延较低； ④误码率低。传输距离近，所以误码率很低，一般 在10-8～10-11之间。 ⑤多采用分布式控制和广播式通信。
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4-07．有10个站连接到以太网。试计算一下三种情况下每一个站所能 得到的带宽。
（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器； （2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器； （3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。 [解析]此题考查集线器和交换机在带宽方面的区别。从带宽来看，集线
4-17．网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以 太网交换机有何异同？
[解答]网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网 段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先暂存在缓 冲中。若此帧未出错，且欲发往的目的站MAC地址属于 另一网段，则通过查找网桥站表，将收到的帧送往对应 的端口转发出去；若该帧出现差错，则丢弃此帧。网桥 过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互 连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。但 同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网 不适合。
[解答]对于1km电缆，单程端到端传播时延为 =1km÷200000km/s=5×10-6s=5us，
端到端往返时延为：2=10us 按照CSMA/CD工作，数据帧的发送时延不能小于10us，以1Gb/s速率
工作，10us可发送的比特数等于： (10×10-6s) ×(1.0×109b/s)=10 000bit=1250B 因此，最短帧长是10000bit或1250B。
[解析]公式4-5指的是信道利用率定量分析中的参数a的计算 方法，即 a=/T0=/L/C=C/L
[解答] a=/T0=/L/C=C/L=d/s×C/L=d÷(2.5×108m/s) ×C÷(12500×8)=4×10-14dC，根据d和C的四种不同 组合来讨论a的值，结果如下表所示。
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4-11．有一个使用集线器的以太网，每个站到集线器的距 离为d，数据发送速率为C，帧长为12500字节，信号在 线路上的传播速率为2.5×108m/s。距离d为25m或 2500m，发送速率为10Mb/s或10Gb/s。这样就有4种不 同的组合。试利用公式（4-5）分别计算这四种不同情况 下参数a的数值，并进行简单的讨论。
为Smax=1/（1+4.44a），a= /T0 ，它是总线的单程传
播时延与帧的发送时延之比。
[解答] a=/T0=C/L=5us/km×4km×5Mb/s÷1000bit=0.1
当站点数较大时，信道利用率最大值Smax=1/ （1+4.44×0.1）=0.6925
信道上每秒发送的帧数的最大值 =0.6925×5Mb/s÷1000bit=3462
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4-10. 假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上 传播速率为200 000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。
[解析] CSMA/CD是总线局域网带有冲突检测的载波监听多路访问协议。 数据在总线上传输存在传播时延，即使发送数据前监听到信道为 “空闲”，仍有可能在发送数据一段时间内发生碰撞。当一个站在 发送数据后，最迟要经过两倍的端到端的传播时延，才能知道自己 发送的数据是否和其他站发送的数据发生了碰撞。局域网按最坏情 况计算总线两端的两个站之间的传播时延为端到端的传播时延。因 此，帧的发送时延应该大于等于端到端往返传播时延才能检测得到 冲突。
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第 4章 习题课
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4-01．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采用呢？
[解析]局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通 信设备互连起来的计算机通信网络。广域网是由一些 结点交换机以及连接这些结点交换机的链路组成，它 的覆盖范围比较大。此题要求对局域网的特点和通信 方式有明确的把握，同时对广域网也要有一定的了解。 首先，局域网的特点应该从功能和体系结构以及传输 规程等方面进行充分的把握。第二问就要从局域网和 广域网的区别来分析，这里主要是考虑二者规模上的 差异。
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4-08.100个站分布在4km长的总线上，协议采用CSMA/CD， 总线速率为5Mb/s，帧平均长度为1000bit。试估算每个 站每秒钟发送的平均帧数的最大值。传播时延为5us/km。
[解析]此题欲求每秒发送的平均帧数，因此怎样得到此总线 的信道利用率是关键。已知站点数较多时的信道利用率
器不管有多少个端口，所有端口都共享一个带宽，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。因此对于集线器来说，使所有连接在这个集线器上 的站点共享信道；而对于交换机来说，每个端口都有一条独占的带 宽，当两个端口工作时不影响其他端口的工作。同时交换机不但可 以工作在半双工方式，也可以工作在全双工模式下，因此连接在交 换上的站实际上是独占信道的。 [解答]（1）10个站共享10Mb/s； （2）10个站共享100Mb/s； （3）每一个站独占10Mb/s。
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(2)局域网采用广播通信是因为局域网中的机器都连接到同 一条物理线路，所有主机的数据传输都经过这条链路， 采用的通信方式是将主机要发送的数据送到公用链路上， 发送至所有的主机，接收端通过地址对比，接收发往自 己的数据，并丢弃其他数据的发式。
广域网是由更大的地理空间，更多的主机构成的，若要将 广播用于广域网，可能会导致网络无法运行。首先，主 机间发送数据时，将会独占通信链路，降低了网络的使 用率；另外，主机A向主机B发送数据时，是向网络中 所有的主机发送数据，当主机数目非常多时，将严重消 耗主机的处理能力。同时也造成了数据的无效流动；再 次，极易产生广播风暴，使网络无法运行。
青岛大学信息工程学院网络工程系
[解答]（1）局域网的主要特点是： 从功能的角度来看，局域网具有如下几个特点： ①共享传输信道。在LAN中，多个系统连接到一个
共享的通信媒体上； ②地理覆盖范围有限，连接用户个数有限。通常
LAN为一个单位所有，覆盖范围约为10m～10km 内或更大些； ③传输速率高。LAN的传输速率一般为1～100Mb/s， 能支持计算机之间的高速通信，所以时延较低； ④误码率低。传输距离近，所以误码率很低，一般 在10-8～10-11之间。 ⑤多采用分布式控制和广播式通信。
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4-07．有10个站连接到以太网。试计算一下三种情况下每一个站所能 得到的带宽。
（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器； （2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器； （3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。 [解析]此题考查集线器和交换机在带宽方面的区别。从带宽来看，集线
4-17．网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以 太网交换机有何异同？
[解答]网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网 段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先暂存在缓 冲中。若此帧未出错，且欲发往的目的站MAC地址属于 另一网段，则通过查找网桥站表，将收到的帧送往对应 的端口转发出去；若该帧出现差错，则丢弃此帧。网桥 过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互 连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。但 同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网 不适合。
[解答]对于1km电缆，单程端到端传播时延为 =1km÷200000km/s=5×10-6s=5us，
端到端往返时延为：2=10us 按照CSMA/CD工作，数据帧的发送时延不能小于10us，以1Gb/s速率
工作，10us可发送的比特数等于： (10×10-6s) ×(1.0×109b/s)=10 000bit=1250B 因此，最短帧长是10000bit或1250B。
[解析]公式4-5指的是信道利用率定量分析中的参数a的计算 方法，即 a=/T0=/L/C=C/L
[解答] a=/T0=/L/C=C/L=d/s×C/L=d÷(2.5×108m/s) ×C÷(12500×8)=4×10-14dC，根据d和C的四种不同 组合来讨论a的值，结果如下表所示。
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4-11．有一个使用集线器的以太网，每个站到集线器的距 离为d，数据发送速率为C，帧长为12500字节，信号在 线路上的传播速率为2.5×108m/s。距离d为25m或 2500m，发送速率为10Mb/s或10Gb/s。这样就有4种不 同的组合。试利用公式（4-5）分别计算这四种不同情况 下参数a的数值，并进行简单的讨论。
为Smax=1/（1+4.44a），a= /T0 ，它是总线的单程传
播时延与帧的发送时延之比。
[解答] a=/T0=C/L=5us/km×4km×5Mb/s÷1000bit=0.1
当站点数较大时，信道利用率最大值Smax=1/ （1+4.44×0.1）=0.6925
信道上每秒发送的帧数的最大值 =0.6925×5Mb/s÷1000bit=3462