计算机网络自顶向下方法:第六章: 链路层和局域网课后复习题

2024-01-24 19:08:46

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第六章: 链路层和局域网
6.3节
6.4节

第六章: 链路层和局域网

6.1~6.2节

R1. 考虑在6.1.1节中的运输类比. 如果一个乘客类比为一个数据报, 什么类比于链路层帧?

书中的原文是: 一个游客好比一个数据报, 每个运输区段好比一个链路, 每种运输方式好比一种链路层协议, 而该旅行社好比一个路由选择协议.
链路层帧是承载数据报的载体, 因此我觉得可以用每种运输方式中具体的运输工具来类比链路层帧, 比如汽车, 飞机等.

R2. 如果在因特网中的所有链路都提供可靠的交付服务, TCP可靠传输服务是多余的吗? 为什么?

这要看链路层的可靠交付服务的可靠指的是什么可靠, 如果是一切可靠, 那TCP就没必要了. 如果只是保证能不丢失, 那么TCP中流量控制, 拥塞控制等可靠服务还是要的.

R3. 链路层协议能够向网络层提供哪些可能的服务?

成帧: 每个网络层数据报经链路传送之前, 几乎所有链路层协议都会将其用链路层帧封装起来.
链路接入: 媒体访问控制(MAC, Medium Access Control)协议规定了帧在链路上传输的规则.
可靠交付: 保证无差错地经链路层移动每个网络层数据报.
差错检测和纠正: 不仅能检测帧中出现的比特差错, 而且能够准确地确定帧中的差错出现的位置.

6.3节

R4. 假设两个节点同时经一个速率为R的广播信道开始传输一个长度为L的分组. 用d(prop)表示这两个节点之间的传播时延. 如果d(prop) < L / R, 会出现碰撞吗? 为什么?

d(prop) < L / R 意味着传输速率大于传播时延, 是否发生碰撞可能还要考虑传播距离.

R5. 在6.3节中, 我们列出了广播信道的4种希望的特性. 这些特性中哪些是时隙ALOHA所具有的? 令牌传递具有这些特性中的哪些?

ALOHA: 1)当仅有一个节点发送数据时, 该节点具有R bps的吞吐量. 3) 协议是分散的, 就是说不会因为某主节点故障而使整个系统崩溃; 4) 协议是简单的, 使实现昂贵.
令牌传递: 1)当仅有一个节点发送数据时, 该节点具有R bps的吞吐量. 2)当有M个节点发送数据时, 每个节点吞吐量为R/M bps. 这不必要求M个节点中的每一个节点总是有R/M的瞬间速率, 而是每个节点在一些适当顶一个的时间间隔内应该有R/M的平均传输速率.

R6. 在CSMA/CD中, 在第5次碰撞后, 节点选择K=4的概率有多大? 结果K=4在10Mbps以太网上对应于多少秒的时延?

在第5次碰撞后, 一共有2^5个数可以选择, 选择K=4的概率为1 / 2^5 = 0.03125.
需要等待 4 * 51.2 ms = 204.8ms

R7. 使用人类鸡尾酒会交互的类比来描述轮询和令牌传递协议.

轮询协议: 相当于在鸡尾酒会上有个主持人, 轮流安排宾客A, 宾客B, 宾客C等嘉宾进行讲话.
令牌传递协议: 鸡尾酒会上有一个小令牌, 小令牌在所有人手上轮流传递, 拿到令牌才能说话, 如果拿到令牌但不想说话就递给下一个人.

R8. 如果局域网有很大的周长时, 为什么令牌环协议是低效的.

因为每个节点只有在持有令牌的时候才能发送链路层帧, 如果周长很大, 意味着等待令牌的节点很多, 如果其中某几个节点还要传输很多帧的话, 那效率会很低下.

6.4节

R9. MAC地址空间有多大? IPv4的地址空间呢? IPv6的地址空间呢?

MAC地址空间为6字节, 2^48比特
IPv4: 4字节, 2^32比特
IPv6: 21字节, 2^128比特

R10. 假设节点A, B和C(通过它们的适配器)都连接到同一个广播局域网上.

如果A向B发送数千个IP数据报, 每个封装帧都有B的MAC地址, C的适配器会处理这些帧吗? 如果会, C的适配器将会把这些帧中的IP数据报传递给C的网络层吗? 如果A用MAC广播地址来发送这些帧, 你的回答将有怎样的变化呢?
答: 如果A向B发送IP数据报, C的适配器不会处理这些帧.
如果会, C的适配器不会把这些帧中的IP数据报传递给C的网络层, 它只会直接丢掉该帧.
如果A用MAC广播地址来发送这些帧, C的适配器会接受到并处理这些帧, 处理手段是丢掉.

R11. ARP查询为什么要在广播帧中发送呢? ARP响应为什么要在一个具有特定目的MAC地址的帧中发送呢?

ARP查询报文仅含有源和目的的IP地址, 还有源MAC地址, 它并不知道目的IP地址的MAC地址, 所以要在广播帧中发送.
ARP响应报文已经知道了源和目的IP地址和MAC地址四个关键信息, 完全可以构建一个具有特定目的MAC地址的帧了, 不需要发送广播帧增加链路的负担.

R12. 对于图6-19中的网络, 路由器有两个ARP模块, 每个都有自己的ARP表. 同样的MAC地址可能在两张表中出现吗?

不会, 一个ARP表对应子网1中的主机, 一个ARP表对应子网2中的主机. 不同主机MAC地址不同, 所以同样的MAC地址不可能在两张表中出现.

R13. 比较10BASE-T, 100BASE-T和吉比特以太网的帧结构, 它们有什么不同吗?

它们没有什么不同, 因此新的以太网和已安装的以太网设备基础保持完全兼容.

R14. 考虑图6-15. 在4.3节的寻址意义下, 有多少个子网呢?

5个

R15. 在一个支持802.1Q协议交换机上能够配置的VLAN的最大数量是多少呢? 为什么?

取决于交换机的端口数量, 理论上一个端口能配置为一个一个VLAN

R16. 假设支持K个VLAN组的N台交换机经过一个干线协议连接起来. 连接这些交换机需要多少端口?

连接这些交换机需要(N - 2) * 2 + 2个端口

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