計算機網(wǎng)絡_第3章習題解答

1、第三章習題解答3.1 簡述數(shù)據(jù)鏈路層的功能。答：數(shù)據(jù)鏈路層是在物理層提供的比特流傳送服務的基礎上，通過一系列的控制和管理，構成透明的、相對無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，向網(wǎng)絡層提供可靠、有效的數(shù)據(jù)幀傳送的服務。其主要功能包括：鏈路管理，幀定界，流量控制，差錯控制，數(shù)據(jù)和控制信息的識別，透明傳輸，尋址。3.2 試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)電路，數(shù)據(jù)鏈路，主站，從站，復合站。答：數(shù)據(jù)電路是一條點到點的，由傳輸信道及其兩端的DCE構成的物理電路段，中間沒有交換節(jié)點。數(shù)據(jù)電路又稱為物理鏈路，或簡稱為鏈路。數(shù)據(jù)鏈路是在數(shù)據(jù)電路的基礎上增加傳輸控制的功能構成的。一般來說，通信的收發(fā)雙方只有建立了一條數(shù)據(jù)鏈路，通信才能夠有效地

2、進行。在鏈路中，所連接的節(jié)點稱為“站”。發(fā)送命令或信息的站稱為“主站”，在通信過程中一般起控制作用；接收數(shù)據(jù)或命令并做出響應的站稱為“從站”，在通信過程中處于受控地位。同時具有主站和從站功能的，能夠發(fā)出命令和響應信息的站稱為復合站。3.3 數(shù)據(jù)鏈路層流量控制的作用和主要功能是什么？答：流量控制簡稱“流控”，是協(xié)調(diào)鏈路兩端的發(fā)送站、接收站之間的數(shù)據(jù)流量，以保證雙方的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收達到平衡的一種技術。在計算機網(wǎng)絡中，由于接收方往往需要對接收的信息進行識別和處理，需要較多的時間，通常發(fā)送方的發(fā)送速率要大于接收方的接收能力。當接收方的接收處理能力小于發(fā)送方的發(fā)送能力時，必須限制發(fā)送方的發(fā)送速率，否則會

3、造成數(shù)據(jù)的丟失。流量控制就是一種反饋機制，接收方隨時向發(fā)送方報告自己的接收情況，限制發(fā)送方的發(fā)送速率。保證接收方能夠正常、有序地接收數(shù)據(jù)。3.4 在停止-等待協(xié)議中，確認幀是否需要序號？為什么？答：在停止-等待協(xié)議中，由于每次只確認一個已經(jīng)發(fā)送的幀，確認幀可以不需要序號。但在一些特殊情況下會出現(xiàn)問題。如果發(fā)送方在超時重發(fā)一個幀后又收到了遲到的確認，就不能確定該應答是對哪一個幀的確認，并可能導致隨后的傳送過程重新差錯。3.5 解釋為什么要從停止-等待協(xié)議發(fā)展到連續(xù)ARQ協(xié)議。答：停止等待協(xié)議的優(yōu)點是控制比較簡單；缺點是由于發(fā)送方一次只能發(fā)送一幀，在信號傳播過程中發(fā)送方必須處于等待狀態(tài)，這使得信道

4、的利用率不高，尤其是當信號的傳播時延比較長時，傳輸效率會更低。導致停止等待協(xié)議信道利用率低的原因，是因為發(fā)送方每發(fā)送一幀都需要等待接收方的應答，才可以繼續(xù)發(fā)送。如果能允許發(fā)送方在等待應答的同時能夠連續(xù)不斷地發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而不必每一幀都是接收到應答后才可以發(fā)送下一幀，則可以提高傳輸效率。允許發(fā)送方在收到接收方的應答之前可以連續(xù)發(fā)送多個幀的策略，就是滑動窗口協(xié)議。滑動窗口流量控制包括連續(xù)ARQ和選擇ARQ方式。3.6 對于使用3比特序號的停止-等待協(xié)議、連續(xù)ARQ協(xié)議和選擇ARQ協(xié)議，發(fā)送窗口和接收窗口的最大尺寸分別是多少？答：使用3比特對幀進行編號，可以有07，共8種編碼。停止-等待協(xié)議：發(fā)送窗口

5、1，接收窗口1；連續(xù)ARQ協(xié)議：最大發(fā)送窗口7，接收窗口1；選擇ARQ協(xié)議：最大發(fā)送窗口4，最大接收窗口4。3.7 信道速率為4kb/s，采用停止等待協(xié)議，單向傳播時延tp為20ms，確認幀長度和處理時間均可忽略，問幀長為多少才能使信道利用率達到至少50%？ 答： 不考慮確認幀發(fā)送時間和雙方的處理時間，則 信道利用率tF/(2tp+tF) tF=L/v， 其中L為幀長度，v=4kb/s 要使信道利用率達到50，則 tF = 40 ms 可以得到 L = 160 bit3.8 假設衛(wèi)星信道的數(shù)據(jù)率為1Mb/s，取衛(wèi)星信道的單程傳播時延為250ms，每一個數(shù)據(jù)幀長度是1000bit。忽略誤碼率、確

6、認幀長和處理時間。試計算下列情況下的衛(wèi)星信道可能達到的最大的信道利用率分別是多少？1) 停止-等待協(xié)議； 2）連續(xù)ARQ協(xié)議，WT=7；3）連續(xù)ARQ協(xié)議，WT=127。答：不考慮差錯情況，確認幀發(fā)送時間和雙方的處理時間，則 信道利用率tF/(2tp+tF) tF=L/v， 其中L為一個幀長度，v=1Mb/s，則tF=1000/10000000.001s1ms1) 停止-等待協(xié)議：每次只發(fā)送一個幀，信道利用率1 /（25021）1/5012）連續(xù)ARQ協(xié)議，WT=7：可以連續(xù)發(fā)送7個幀，但后面的6個幀是在等待的同時發(fā)送， 信道利用率7 /（25021）7/5013）連續(xù)ARQ協(xié)議，WT=127

7、：可以連續(xù)發(fā)送127個幀，但后面的126個幀是在等待的同時發(fā)送， 而且，當127個幀全部發(fā)送完畢使用了127ms，確認應答還沒有到達，信道利用率127 /（25021）127/5013.9 簡述PPP協(xié)議的組成。答：PPP由以下三個部分組成： （1）在串行鏈路上封裝IP數(shù)據(jù)報的方法：PPP既支持異步鏈路(無奇偶校驗的8比特數(shù)據(jù))，也支持面向比特的同步鏈路。 (2) 鏈路控制協(xié)議(Link Control Protocol ，LCP)：用于建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接，通信的雙方可協(xié)商一些選項。 (3) 網(wǎng)絡控制協(xié)議(Network Control Protocol，NCP)：用于建立、配置多種

8、不同網(wǎng)絡層協(xié)議，如IP，OSI的網(wǎng)絡層，DECnet以及AppleTalk等，每種網(wǎng)絡層協(xié)議需要一個NCP來進行配置，在單個PPP鏈路上可支持同時運行多種網(wǎng)絡協(xié)議。3.10 簡述PPP鏈路的建立過程。答：目前大部分家庭上網(wǎng)都是通過PPP在用戶端和運營商的接入服務器之間建立通信鏈路。當用戶撥號接入網(wǎng)絡服務提供商ISP時，路由器的調(diào)制解調(diào)器對撥號做出應答，并建立一條物理連接。這時，PC機向路由器發(fā)送一系列的LCP分組(封裝成多個PPP幀)。這些分組及其響應選擇了將要使用的一些PPP參數(shù)。接著就進行網(wǎng)絡層配置，NCP給新接人的PC機分配一個臨時的IP地址。這樣，計算機就和網(wǎng)絡建立了一個PPP連接，成

9、為Internet上的一個主機了。3.11 簡述HDLC信息幀控制字段中的N（S）和N（R）的含義。要保證HDLC數(shù)據(jù)的透明傳輸，需要采用哪種方法？答：HDLC信息幀控制字段中的N（S）表示當前發(fā)送的幀的編號，使接收方能夠正確識別所接收的幀及幀的順序；N（R）表示N(R)以前的各幀已正確接收，通知發(fā)送方希望接收下一幀為第N(R)幀。要保證HDLC數(shù)據(jù)的透明傳輸，需要避免數(shù)據(jù)和控制序列中出現(xiàn)類似幀標志的比特組合，保證標志F的唯一性，HDLC采用“0”比特插入刪除法。采用這種方法，在F以后出現(xiàn)5個連續(xù)的1，其后額外插入一個“0”，這樣就不會出現(xiàn)連續(xù)6個或6個以上“1”的情況。在接收方，在F之后每出

10、現(xiàn)連續(xù)5個“1”后跟隨“0”，就自動將其后的“0”刪除，還原成原來的比特流，3.12 若窗口序號位數(shù)為3，發(fā)送窗口尺寸為2，采用Go back N(出錯全部重發(fā))協(xié)議，試畫出由初始狀態(tài)出發(fā)相繼發(fā)生下列事件時的發(fā)送及接收窗口圖示：發(fā)送0號幀；發(fā)送1號幀；接收0號幀；接收確認0號幀；發(fā)送2號幀；接收1號幀；接收確認1號幀。答：3.13 試用HDLC協(xié)議，若主站A與從站B以異步平衡方式，采用選擇ARQ流量控制方案，按以下要求實現(xiàn)鏈路通信過程：1）A站有6幀要發(fā)送給B站，A站可連續(xù)發(fā)3幀；2）A站向B站發(fā)的第2、4幀出錯；幀表示形式規(guī)定為：（幀類型：地址，命令，發(fā)送幀序號N（S），接收幀序號N（R），

11、探詢/終止位P/F）答：3.14 在面向比特同步協(xié)議的幀數(shù)據(jù)字0”比特填充后的輸出是什么？ 答： “0”比特自動插入/刪除技術是在信息序列中連續(xù)5個“1”后自動加入一個“0”比特，則以下信息序列采用“0”比特插入后為： 信息序列： 3.15 HDLC協(xié)議中的控制字段從高位到低位排列為11010001，試說明該幀是什么幀，該控制段表示什么含義？ 答： HDLC協(xié)議中的控制字段從高位到低位排列為11010001，即最低兩位（b1b0）為“01”，表示是監(jiān)督幀。其控制字段b3b2為“00”，表示是“RR”，接收準備好，可以繼續(xù)發(fā)送。P/F1，N（R）110，表示對第5號幀及以前各幀確認，希望下一次接

12、收第6號幀。3.16 HDLC協(xié)議的幀格式中的第三字段是什么字段？若該字段的第一比特為“0”，則該幀為什么幀？答：HDLC協(xié)議的幀格式中的第三字段是控制（C）字段。若該字段的第一比特（最低位LSB）為“0”，則該幀為信息幀。3.17 常用的差錯控制的方法有哪些？各有什么特點？答：（1）檢錯重發(fā)（ARQ）：接收端檢測到接收信息有錯時，通過自動要求發(fā)送端重發(fā)保存的副本以達到糾錯的目的，這種方式需要在發(fā)送端把所要發(fā)送的數(shù)據(jù)序列編成能夠檢測錯誤的碼，在后面的數(shù)據(jù)鏈路層中將會詳細介紹這種差錯控制的方法。（2）前向糾錯（FEC）：接收端檢測到接收信息有錯后，通過計算，確定差錯的位置，并自動加以糾正，這種方

13、式需要發(fā)送端將輸入的數(shù)據(jù)序列變換成能夠糾正錯誤的碼。（3）混合方式：接收端采取糾檢錯混合（在ATM中應用），即對少量差錯予以自動糾正，而超過其糾正能力的差錯則通過重發(fā)的方法加以糾正。（4）信息反饋（IRQ）：接收端把收到的數(shù)據(jù)序列全部由反向信道送回給發(fā)送端，發(fā)送端比較其發(fā)送的數(shù)據(jù)序列與送回的數(shù)據(jù)序列，從而發(fā)現(xiàn)是否有錯誤，并把認為錯誤的數(shù)據(jù)序列的原始數(shù)據(jù)再次發(fā)送，直到發(fā)送端沒有發(fā)現(xiàn)錯誤為止，這種方式不需要發(fā)送端進行差錯控制編碼。3.18 一碼長為n=15的漢明碼，監(jiān)督位應為多少？編碼效率為多少？答：因為對于漢明碼來說，應滿足2 r -1n 又因為n=15，所以監(jiān)督位r至少應為4。 編碼效率=73.3%3.19 簡述（7，4）漢明碼中7和4的含義。答：7是指一個碼組的總長度是7位，4是指一個碼組中信息位的長度是4位。3.20 已知（7，4）漢明碼接收碼組為0100100，計算其校正子并確定錯碼在哪一位。答：因為校正子S1= c6 c5 c4 c2=0，S2= c6 c5 c3 c1=1，S3= c6 c4 c3 c0=0，因為三個校正因子不全為0，說明碼字有錯。 S=S1S2S3=010，說明信息位c1有錯，將c1上的0變