理论教育 计算机网络技术:思考与进阶答案

计算机网络技术:思考与进阶答案

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:城域网的覆盖范围是一座城市。广域网的覆盖范围可以遍及全世界。因特网是全球范围内通过广域网连接的局域网集合。例如,当IP数据报的长度超过1500字节时,在以太网上传输就需要进行分片,到达目的地后再重新组装起来。数据率以Mbit/s为单位,信号传输方式分为基带传输和宽带传输,最大网段长度以100m为单位。10BROAD36是唯一使用模拟传输的基于同轴电缆的局域网标准,也称为王安网络。

计算机网络技术:思考与进阶答案

1.B。局域网、城域网、广域网和因特网是按地理范围的规模划分的。局域网LAN是一种在适中的地理范围内将若干独立的设备互联在一起实现数据传输和资源共享的计算机网络,覆盖范围较小,可以是一幢大楼、一所学校或者一个企业。城域网的覆盖范围是一座城市。广域网的覆盖范围可以遍及全世界。因特网是全球范围内通过广域网连接的局域网集合。

严格来讲,目前的校园网是一个局域网的集合,是因特网的一部分,称为内联网(In-tranet)更为合适。

2.MAC,LLC。局域网协议体系结构遵循IEEE 802参考模型。IEEE 802参考模型将OSI数据链路层划分为逻辑链路控制(Logical Link Control,LLC)层和媒介访问控制(Medi-um Access Control,MAC)层。

3.A。802.2为逻辑链路控制LLC协议规范;802.3为带冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD访问方法和物理层规范;802.4为令牌总线访问方法和物理层规范;802.5为令牌环访问方法和物理层规范。

4.IEEE 802参考模型的数据链路层使用MAC地址和SAP地址。MAC地址用于MAC子层,标识网络中的结点,也称为物理地址。SAP地址用于LLC子层,标识使用LLC服务的高层协议类型,也称做服务访问点。

IEEE 802局域网需要两级寻址,分为两个步骤:首先利用MAC帧中的目的MAC地址信息找到网络中的目的站点,然后再利用LLC PDU中的目的SAP信息找到该站点的目的进程。LLC PDU的SAP代表网络层的通信进程,例如,IP的SAP为0x0800。

在不使用LLC子层的系统中,通常使用以太网帧格式,以太网帧中类型字段实际上就是LLC PDU的SAP字段。

5.实现CSMA/CD的前提条件为在站点发完数据帧之前就能检测到冲突是否发送,也就是必须满足冲突窗口的要求。假设两个最远的站点互相之间传输数据,当冲突发送时,可能需要最长的时间去检测冲突。其中一个站点A发送数据给站点B时,数据即将到达站点B时,B监听到信道空闲就发送数据,数据一发送出去就产生冲突,站点B就立即停止发送数据并发干扰信号,当干扰信号到达A前,A已发完数据帧,在接收到干扰信号之后A并不知道是自己的帧发送时发生了冲突,此时CSMA/CD接入方式就没有实现。

6.IEEE注册管理委员会为每个网卡生产商分配一段物理地址(即MAC地址)范围,MAC地址的前3个字节是组织唯一标识符(OUI)字段,也就是网卡生产厂商的编码。由于现在MAC地址都存储在网卡的闪存中,用户通过软件可以修改,因此,该字段未必能准确反映生产厂商。

7.802.3和DIX帧格式的主要区别就在于DIX的类型字段,在802.3标准中,帧格式的第三个字段是长度/类型字段。根据长度/类型字段的数值大小,这个字段可以表示MAC帧的数据字段长度,也可以等同于DIX的类型字段。当长度/类型字段表示类型时,802.3的帧和DIX的帧是一样的,当长度/类型字段表示长度时,MAC帧中就必须装入802.2标准定义的LLC子层的LLC帧,LLC帧的首部有3个字段,即目的服务访问点DSAP、源服务访问站点SSAP以及控制字段。

8.C。以太网的最大帧长为1518字节,其中数据字段的最大长度是1500字节,数据字段就是MTU。如果上层协议的PDU大于MTU,则上层协议就负责把自己的PDU进行分片,以便把一个PDU的多个分片装到多个帧中。例如,当IP数据报的长度超过1500字节时,在以太网上传输就需要进行分片,到达目的地后再重新组装起来。

9.当站点有数据待发时,先发送一个RTS帧预约信道,以表明站点希望发送数据的意愿和占用信道所持续的时间。当目的站点收到RTS后,就响应一个CTS帧。RTS和CTS帧中均包含持续时间字段,该字段用于网络中除发送和接收站点之外的其他站点的NAV值的更新。其他站点只要能监听到RTS、CTS和数据帧中的其中一个帧,查看帧的持续时间字段,就会更新NAV值,推迟接入。这就解决了隐蔽站点问题中的其他站点不能检测到发送站点正在发送数据的情况。

10.短间间隔SIFS用来分隔开属于一次对话的各帧。点协调功能帧间间隔PIFS是为了在开始使用PCF方式时(在PCF方式下使用,没有争用)优先获得接入到媒介中。分布协调功能帧间间隔DIFS在DCF方式中用来发送数据帧和管理帧。

11.A。广播型网络采用的是共享媒介方式,比如以太网和令牌环网,每个用户站点都在争用信道以获得数据的发送权。如果有多个用户一起发送数据,则会产生冲突,接收站点无法收到有效的数据。

12.在IEEE 802.3标准中,物理层的实现方式很多,为了加以区分,802.3委员会在记法上作了大概的定义:“数据率”、“信号传输方式”、“最大网段长度”。数据率以Mbit/s为单位,信号传输方式分为基带传输和宽带传输,最大网段长度以100m为单位。以10BASE5为例,前面的10表示传输速率为10M;BASE表示为基带传输方式,采用粗同轴电缆,曼彻斯特编码;不带转发器的网络最大跨度为500m。对于10BASE-T,“10”表示数据率为10Mbit/s;BASE表示媒介上的信号是基带信号;“T”表示使用双绞线作为传输媒介。对于10BROAD36,“10”表示数据率为10Mbit/s;“BROAD”表示宽带传输,也就是使用模拟信号的频带传输;“36”表示网络的最大跨度是3600m。10BROAD36是唯一使用模拟传输的基于同轴电缆的局域网标准,也称为王安网络。

13.若保持最小帧长不变,但速率提高为原来的10倍,则必须将线缆的长度缩短为原来的1/10,这样才能保持冲突窗口不变。

14.物理层,网络层,数据链路层,应用层中继器路由器、网桥交换机都是网络互连设备。中继器又称转发器,是扩展局域网的硬件设备,属于物理层;路由器是网络层的中继设备,功能主要包括过滤、存储转发、路径选择等功能;网桥是数据链路层上局域网之间的互连设备,它分析的是MAC帧;网关是高层上的各层次的中继系统,用于高层协议转换的网间连接。二层交换机工作在数据链路层,三层交换机工作在网络层。

15.C。中继器是用来扩大网络最大跨度的,而网桥可以隔离网络广播风暴,将冲突域缩小。目前,网桥已被交换机取代,虽然是交换式局域网,但交换机不能隔离广播风暴,如ARP广播。通过划分子网,使用路由器,可以有效地隔离广播风暴。

16.1)10个站点共享10Mbit/s,平均每个站点占用1Mbit/s。

2)10个站点共享100Mbit/s,平均每个站点占用10Mbit/s。

3)每个站点独占10Mbit/s。

所有连接在集线器上的站点共享信道,组成的是共享式以太网;而对于交换机来说,每个端口都独占交换机的带宽。

17.1)两结点间的信号传播时延:t=500/200=2.5μs(www.daowen.com)

2)冲突检测最长时间:2a=5μs

18.WLAN是Wireless Local Area Network的缩写,指无线局域网。无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来,而是通过无线的方式连接,从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。WLAN针对有线局域网以外的另一种选择。WLAN有802.11a、802.11b和802.11g等众多标准。

Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线保真)实质上是一种商业认证。具有Wi-Fi认证的产品通常符合IEEE 802.11b无线网络规范,是当前应用最为广泛的WLAN标准,采用波段是2.4GHz。具有Wi-Fi认证的各种产品之间有很好的兼容性。IEEE 802.11b标准最高带宽为11Mbit/s,在信号较弱或有干扰的情况下,带宽可自动调整为5.5Mbit/s、2Mbit/s和1Mbit/s。

19.一般的通信网络实现的是OSI参考模型下三层的功能,即物理层、数据链路层和网络层。网络层的主要功能是路由选择。最初的局域网都是共享媒介的广播网络,不存在路由选择问题,因此也就没有网络层。现在单纯由二层交换机组建的局域网也没有网络层,因为交换机分析的是MAC地址。如果网络中有路由器,实际上这种网络已经是一个局域网的集合,路由器分析的是IP协议,IP就是网络层的协议。目前人们已经把以太网作为链路层协议看待了。

20.LLC与HDLC的使用场合不同,LLC常用于共享媒介的广播型局域网,HDLC用于点到点链路的广域网。LLC PDU需要和MAC帧一起来完成HDLC的链路功能,因此,LLC PDU没有HDLC中的帧同步标志、帧校验等字段,如附图4-1所示。

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附图4-1 LLC PDU结构

a)LLC PDU格式 b)LLC PDU控制字段

各种LLC PDU的格式是统一的,不同的PDU只在控制字段加以区别,参见附图4-1a和b。LLC PDU首部包括DSAP(目的服务访问点)、SSAP(源服务访问点)和可扩展的控制字段。DSAP和SSAP都只有7bit表示地址。DSAP全1时,为全局广播地址;DSAP和SSAP全0时,为空地址。DSAP中除地址外的一位标志位指明DSAP是单地址还是组地址,为0时表示单地址,反之则为组地址。SSAP中除地址外的标志位用来区分是命令PDU还是响应PDU。

控制字段格式与HDLC相似,可扩展,用来区分LLC PDU的类型——I格式、S格式和U格式。

I格式为带编号的信息PDU。这种PDU用来传输用户数据,其中控制字段的N(S)和N(R)是用于支持流量控制和差错控制序号。N(S)是本站点当前发送的PDU序号,N(R)是本站点希望接收到的对方站点的下一个PDU的序号。P/F(轮询/结束)比特和PDU为命令PDU还是响应PDU有关。在命令PDU中,指的是P比特,如果置为1,表示向对方站点发出轮询请求响应。在响应PDU中,指的是F比特,如果置为1,表示请求命令的结果。

S格式为带编号的监控PDU。监控PDU主要用于传输确认、流量控制和差错控制。通过控制字段的S参数的不同定义了3种监控PDU。RR(接收就绪)PDU用于确认N(R)序号之前的PDU并准备接受下一个PDU。RNR(接收未准备就绪)PDU用于确认N(R)序号之前的PDU并暂停接收下一个PDU。REJ(拒绝)PDU用于确认N(R)序号之前的PDU并拒绝从N(R)序号开始的所有PDU。

U格式为无编号PDU,用于无编号控制信息和用户数据的传输。其中利用M参数的不同定义了6种命令PDU和6种响应PDU。

LLC与HDLC的很多操作都非常相似,但是两者之间还存在如下一些不同之处。

1)在IEEE 802局域网体系结构中,数据链路层包括LLC和MAC两个子层,LLC PDU必须封装在MAC帧中进行传输,而不像HDLC那样单独地通过物理层传输。因此,一些用于帧同步的标志字段以及帧校验字段等都是在MAC帧中添加的。

2)LLC PDU的地址字段指的是服务访问点地址,它是一种逻辑地址,而不是指示具体网络结点的物理地址,而真正的物理地址也是在MAC层进行添加的。

3)LLC的数据传送方式没有HDLC丰富,因此LLC PDU的种类只有16种,而HDLC帧达到24种。

21.对于共享媒介局域网,传输是广播式的,是多点对多点的通信,而数据链路只有点到点和点到多点的形式,因此需要MAC层来解决多点通信问题,再由LLC解决点到点通信的问题。现在的交换式局域网本身就是点到点通信,LLC就多余了。另外,LLC主要解决差错控制和流量控制,现在的数据传输很多是音频或视频通信,它们对时间敏感,对差错不敏感。

22.发送强干扰信号是通知网上所有站点发生了冲突。其实,更重要的是,发生冲突后,各站点进入争用周期,争用周期是按时隙划分的,时隙长度为冲突窗口。干扰信号为网上所有站点提供了一个统一时钟的起点,供退避的站点进行时隙划分。

23.DAS(直附式存储)是最先被采用的网络存储系统,它将服务器与JBOD等存储设备相连,但当用户希望增加服务器以扩展网络时,将会导致网络拥塞,且增加服务器的费用。NAS(网络附加存储)则分离了网络设备中服务器功能和存储功能,但NAS中数据一般通过局域网来传输,占用了局域网带宽。

相比之下,SAN中所有的数据处理都不是由服务器来完成的,所有的数据传输都发生在一个专门的高速、高带宽的网络中。节省了局域网的带宽。除此以外,SAN的性能很好,存储利用率高,可动态分配空间。另外,实现SAN不需要更换现有网络,只需要进行简单改动就能在现有网络中实现,而且扩容方便,如果采用虚拟化技术,可透明无限扩容。

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