【计算机网络(微课版)】第3章 数据链路层 课后习题及答案
3-1 數據鏈路（即邏輯鏈路）與鏈路（即物理鏈路）有何區別？“電路接通了”與“數據鏈路接通了”的區別何在？
? ? ?（1）數據鏈路與鏈路的區別在于——數據鏈路除鏈路外，還必須有一些必要的規程來控制數據的傳輸。因此，數據鏈路比鏈路多了實現通信規程所需要的硬件和軟件。
?????（2）“電路接通了”表示鏈路兩端的結點交換機已經開機，物理連接已經能夠傳送比特流了。但是，數據傳輸并不可靠。在物理連接基礎上，再建立數據鏈路連接，才是“數據鏈路接通了”。此后，由于數據鏈路連接具有檢測、確認和重傳等功能，才使不太可靠的物理鏈路變成可靠的數據鏈路，進行可靠的數據傳輸。當數據鏈路斷開連接時，物理電路連接不一定跟著斷開連接。?
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3-2?數據鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能？試討論數據鏈路層做成可靠的鏈路層有哪些優點和缺點。
? ? ? ? ?數據鏈路層中的鏈路控制包括以下功能：鏈路管理；幀同步；流量控制；差錯控制；將數據和控制信息分開；透明傳輸；尋址。
? ? ? ? 數據鏈路層做成可靠的鏈路層的優點和缺點：所謂“可靠傳輸”就是：數據鏈路層的發送端發送什么，在接收端就收到什么。這就是收到的幀并沒有出現比特差錯，但卻出現了幀丟失、幀重復或幀失序。以上三種情況都屬于“出現傳輸差錯”，但都不是這些幀里有“比特差錯”。“無比特差錯”與“無傳輸差錯”并不是同樣的概念。在數據鏈路層使用CRC檢驗，能夠實現無比特差錯的傳輸，但這不是可靠的傳輸。
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3-3 網絡適配器的作用是什么？網絡適配器工作在哪一層？
? ? ? ? 網絡適配器能夠對數據的串行和并行傳輸進行轉換，并且能夠對緩存數據進行出來，實現以太網協議，同時能夠實現幀的傳送和接受，對幀進行封閉等。
? ? ? ? 網絡適配器工作在物理層和數據鏈路層。
3-4 如果不解決透明傳輸問題會出現什么問題？
? ? ?幀定界使收方能從收到的比特流中準確地區分出一個幀的開始和結束在什么地方；
? ? ?透明傳輸使得不管所傳數據是什么樣的比特組合，都應當能夠在鏈路上傳送，因此很重要；
? ? ? 差錯控制主要包括差錯檢測和差錯糾正，旨在降低傳輸的比特差錯率，因此也必須解決。
?3-5 要發送的數據為1101011011。采用CRC的生成多項式是P(x)=x4+x+1 。試求應添加在數據后面的余數。
（1）數據在傳輸過程中最后一個1變成了0，問接收端能否發現？
（2）若數據在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，問接收端能否發現？
（3）采用CRC檢驗后，數據鏈路層的傳輸是否就變成了可靠傳輸
（1）檢驗序列的求法：1101011011為被除數，P(x)轉化為二進制10011為除數，得到余數1110為檢驗序列
? ? ? ? ?當在傳輸過程中最后一個1變成了0，則被除數變為11010110101110，P(x)轉化為二進制10011為除數，余數R為0011沒有被除盡，所以可以被接收端發現
（2）數據在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，11010110001110除以10011，余數為101，不為0，接收端可以發現差錯。
（3）不可以，所謂“可靠傳輸”就是：數據鏈路層的發送端發送什么，在接收端就收到什么（按序，無差錯、無丟失、無重復）。這就是收到的幀并沒有出現比特差錯，但卻出現了幀丟失、幀重復或幀失序。CRC檢驗能夠實現無比特差錯的傳輸，但這不是可靠的傳輸。
3-6 要發送的數據為101110。采用CRC的生成多項式是P(X)=X3+1。試求應添加在數據后面的余數。
? ? 余數是011
3-7? 停止等待協議需不需要為確認幀編號？
? ? 需要，在超時重傳的時間小于2t（tao，2t表示一個往返時間）。
3.8 考慮0/1比特交替停止等待協議（序號只有一位的停止等待協議），假定發送方和接收方之間的鏈路會造成幀失序。請畫圖說明該協議將不能應對所有出錯情況（協議錯誤地收下或丟棄數據）。
? ? ? ? ? 當在超時重傳的時間小于2t/3（tao，2t表示一個往返時間），也就是說，在第一個接收方回復ack之前，發送方一共發送了三個data0，接收方回復第一個data0的ack0被發送方收到后，發送data1，接著發送方接收到回復ack1（實際上是對發送發發送的第2個data0的ack幀），誤以為是data1的ack幀，接著發送方發送data2，此時若data1發生丟失或者ack沒有返回，發送方并不知情
3.9 信道帶寬是4 kbit/s，傳播延遲是20 ms，那么幀的大小在什么范圍內時，停止等待協議才有至少50%的效率？
? ? ? 設幀長xbit：x/(4kbit/s)=0.04s? ?得x=160bit，所以當x>160bit時，有50%的效率，（發送時延）/（發送時延+往返時延）
3.10 判斷正誤：“由于Go-Back-N協議采用的是累積確認，當某個確認分組丟失時，不一定會導致發送方重傳”，并畫圖舉例說明。
? ? ? ?正確，原因是累計確認的意思是，當返回第n個幀的ack幀時，則默認前面所有的幀都已經到達且正確，因此在該ack前的ack即便丟失也不會重新傳送之前的幀了。
3.11考慮GBN協議，當收到序號不對的分組，如果接收方僅僅將它們丟棄而不對最近按序接收的分組進行確認，會出現什么錯誤情況。請畫圖舉例說明。
接收方沒有收到該幀的確認幀和最近按序接收的分組進行確認，則會對前一個按序到達的幀重復發送
3.12考慮在Go-Back-N協議中幀序號的長度問題，假設幀序號用3 bit，而發送窗口為8。試找出一種情況，使得在此情況下協議不能正確工作（考慮序號重用時造成的混亂，但不考慮信道失序情況）。
?在此條件下有兩種情況，第一種是發送方發送的編號為0~7的8個幀均到達且返回ack幀到達發送發，則發送窗口后移，去發送后面的幀，編號依舊為0~7
但是，當出現傳輸錯誤，接收方接收到了編號為0~7的8個幀，但是8個ack確認幀則均沒有被發送方收到，此時超時重傳機制啟動將舊的0~7號幀再次傳輸，到達接收方后，接收方以為是新的幀，接受下來（本來應該丟失），則出現了幀重復
3.13考慮選擇重傳協議中的上述問題，設編號用3 bit。再設發送窗口WT = 6 而接收窗口WR = 3。試找出一種情況，使得在此情況下協議不能正確工作。
? ? ? ? ?設發送窗口發送的是0,1,2,3,4,5，接收窗口接收的是6,7,0，則不能確定0是新幀還是重傳的
3.14一條鏈路傳輸帶寬為2?Mbps，長度為10000?km，信號傳播速率為2.0?*10^5?km/s，分組大小為100 B，忽略應答幀大小。如果采用停止等待協議，問最大吞吐率（實際可達的最高平均數據速率）是多少？信道利用率是多少？如果采用滑動窗口協議，要想達到最高吞吐率，發送窗口最小是多少？
? ? ? ? ?(1)傳播時延=10^4/(2*10^5)=50ms，發送時延=100*8/(2*10^6)=0.4ms，一個周期長50ms*2（一個RTT）+0.4ms=100.4ms
? ? ? ? ? ? ??平均數據速率=幀長/時間=8*100/(100.4*10^-3)=7968bps
? ? ? ? ?(2)信道利用率=實際數據速率/帶寬速率=7968bps/(2*10^6bps)*100%=0.3984%
? ? ? ? ?(3)個數=周期時間長度/發送時延=100.4ms/0.4ms=251
3.15 假定衛星信道的數據率為100 kbps，衛星信道的單程（即從發送方通過衛星到達接收方）傳輸時延為250 ms，每個數據幀長均為2000 b，忽略誤碼、確認字長、首部和處理時間等開銷，為達到傳輸的最大效率，幀的序號至少多少位？此時信道最高利用率是多少？
? ? ? ? ? （1）發送時延=分組長度/數據率=2k/100k=20ms? ? 一個幀時間周期=250ms*2+20ms=520ms
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?個數=周期時間長度/發送時延=520ms/20ms=26
? ? ? ? ? （2）? 在此條件下，發送發可以持續不斷發出幀，數據率為100kbps，信道利用率為100%
3.16 使用1個64 kbps的衛星通道（端到端的傳輸延遲是270 ms）發送512字節的數據幀（在一個方向上），而在另一方向上返回很短的確認幀。若滑動窗口協議的窗口大小分別為1、7、15和127時的最大吞吐率是多少？
? ? ? ? ? ?（1）發送時延=512Bps*8/64kbps=64ms? ?一個時間周期為(很短的確認幀發送時延可以忽略不計)=270*2+64=604ms
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 604ms/64=9.3，也就是當滑動窗口大于9的時候最大吞吐率為100%，所以在15和127時，吞吐率為100%
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 窗口為1=4096b/604ms=6781bps
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 窗口為7=4096b*7/604ms=47470bps
3.17?PPP協議的主要特點是什么？為什么PPP不使用幀的編號？PPP適用于什么情況？為什么PPP協議不能使數據鏈路層實現可靠傳輸？
(1)主要特點：
(2)PPP不采用序號和確認機制是出于以下的考慮：
(3)PPP協議適用于用戶使用撥號電話線接入因特網的情況。
(4)PPP協議不能使數據鏈路層實現可靠傳輸的原因：PPP有FCS來確保數據幀的正確性，如果錯誤則上報錯誤信息來確保傳輸的可靠性。當然它和其他L2協議一樣，沒有TCP的ACK機制，這也是傳輸層以下協議所具有的特性，以便于提高網絡的性能。
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3.18一個PPP幀的數據部分（用十六進制寫出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。試問真正的數據是什么（用十六進制寫出）？
? ? ? ? ?7D是轉義字符，7D 5E還原為7E，7D 5D還原為7D 所以數據為：7E FE 27?7D?7D 65?7E
3.19 PPP協議使用同步傳輸技術傳送比特串0110111111111100。試問經過零比特填充后變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的數據部分是0001110111110111110110，問刪除發送端加入的零比特后變成怎樣的比特串？
? ? ? ? ? 零比特填充法傳輸的時候每逢5個1加一個0，接受的時候，每逢5個1去掉一個0
? ? ? ? ? 于是：0110111111111100變為011011111[0]11111[0]00
? ? ? ? ? 接收端：00011101111111111110
3.20 PPP協議的工作狀態有哪幾種？當用戶要使用PPP協議和ISP建立連接進行通信需要建立哪幾種連接？每一種連接解決什么問題？
? ? ? ? ?PPP協議的工作狀態分為：“鏈路終止”狀態，“鏈路靜止”狀態，“鏈路建立”狀態，“鑒別”狀態，“網絡層協議”狀態，“鏈路打開”狀態。
? ? ? ?用戶要使用PPP協議和ISP建立連接進行通信需要建立的連接為： 鏈路靜止，鏈路建立，鑒別，網絡層協議，鏈路打開。鏈路靜止時，在用戶PC機和ISP的路由器之間并不存在物理層的連接。鏈路建立時，目的是建立鏈路層的LCP連接。
? ? ? ? 鑒別時，只允許傳送LCP協議的分組、鑒別協議的分組以及監測鏈路質量的分組。網絡層協議時，PPP鏈路的兩端的網絡控制協議NCP根據網絡層的不同協議無相交換網絡層特定的網絡控制分組。鏈路打開時，鏈路的兩個PPP端點可以彼此向對方發送分組。
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3.21局域網的主要特點是什么？為什么局域網采用廣播通信方式而廣域網不采用呢？
（1）局域網的主要特點。
從功能的角度來看，局域網具有以下幾個特點：
共享傳輸信道。在局域網中，多個系統連接到一個共享的通信媒體上；
從網絡的體系結構和傳輸控制規程來看，局域網也有自己的特點：
（2）局域網采用廣播通信是因為局域網中的機器都連接到同一條物理線路，所有主機的數據傳輸都經過這條鏈路，采用的通信方式是將主機要發送的數據送到公用鏈路上，發送至所有的主機，接收端通過地址對比，接收法網自己的數據，并丟棄其他數據的方式。廣域網是由更大的的地理空間、更多的主機構成的，若要將廣播用于廣域網，可能會導致網絡無法運行。首先，主機間發送數據時，將會獨自占用通信鏈路，降低了網絡的使用率；另一方面，主機A向主機B發送數據時，是想網絡中所有的主機發送數據，當主機數目非常多時，將嚴重消耗主機的處理能力。同時也造成了數據的無效流動；再次，極易產生廣播風暴，是網絡無法運行。
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3.22常用的局域網的網絡拓撲有哪些種類？現在最流行的是哪種結構？
? ? ? 常用的局域網的網絡拓撲有（1）總線網（2）星形網 （3）環形網 （4）樹形網。
??????現在最流行的是星形網。
? ? ? ?當時很可靠的星形拓撲結構較貴。人們都認為無源的總線結構更加可靠，但是實踐證明，連接有大量站點的總線式以太網很容易出現故障，而現在專用的ASIC芯片的使用可以將星形結構的集線器做得非常可靠。因此現在的以太網一般都是用星形結構的拓撲結構。
3.23什么叫做傳統以太網？以太網有哪兩個主要標準？
? ? ? ? 以太網是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準，組建于七十年代早期。Ethernet(以太網）是一種傳輸速率為10Mbps的常用局域網（LAN）標準。在以太網中，所有計算機被連接一條同軸電纜上，采用具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）方法，采用競爭機制和總線拓樸結構。基本上，以太網由共享傳輸媒體，如雙絞線電纜或同軸電纜和多端口集線器、網橋或交換機構成。在星型或總線型配置結構中，集線器/交換機/網橋通過電纜使得計算機、打印機和工作站彼此之間相互連接。
? ? ? ?有DIX EthernetV2標準和802.3標準。
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3.24試說明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。
? ? ? ? 10BASE-T：“10”表示數據率為10Mb/s，“BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“T”表示使用雙絞線的最大長度是500m。
3.25以太網使用的CSMA/CD協議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統的時分復用TDM相比優缺點如何？
CSMA/CD是一種動態的媒體隨機接入共享信道方式，而傳統的時分復用TDM是一種靜態的劃分信道，所以對信道的利用，CSMA/CD是用戶共享信道，更靈活，可提高信道的利用率，不像TDM，為用戶按時隙固定分配信道，即使當用戶沒有數據要傳送時，信道在用戶時隙也是浪費的；也因為CSMA/CD是用戶共享信道，所以當同時有用戶需要使用信道時會發生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM中用戶在分配的時隙中不會與別的用戶發生沖突。對局域網來說，連入信道的是相距較近的用戶，因此通常信道帶寬較寬，如果使用TDM方式，用戶在自己的時隙內沒有數據發送的情況會更多，不利于信道的充分利用。
對計算機通信來說，突發式的數據更不利于使用TDM方式。
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3.26在以太網幀中，為什么有最小幀長的限制？畫圖舉例說明。
? ? ?因為CSMA/CD的一個要點是當發送站正在發送的時候，若檢測到沖突就中止發送，然后推后一段時間再發送。如果幀過小，還沒有來得及監測碰撞就發送完了，就無法進行沖突檢測了。因此CSMA/CD要求所發幀的最短長度要在發送完畢之前能夠檢測到可能來的最晚的沖突信號。
3.27 假定1 km長的CSMA/CD網絡的數據率為1 Gbit/s。設信號在網絡上的傳播速率為200000 km/s。求能夠使用此協議的最短幀長。
? ? ? ? ? ? 傳播時延=路程/傳播速率=1/200000=5us；所以RTT=10us
? ? ? ? ? ? x/1Gbit/s=10us? ?得x=10000bit
3.28假設兩個結點在一個速率為R的廣播信道上同時開始傳輸一個長度為L的分組。用t表示這兩個結點之間的傳播時延。如果，t>L/R會出現信號沖突嗎（信號的疊加）？這兩個結點能檢測到沖突嗎？為什么？通過該問題你能得到什么結論？
? ? ? ?會出現沖突，因為兩個結點中間鏈路兩個結點發送的信號會疊加起來，導致該鏈路上的其他結點無法識別信號。
? ? ? ?但是自己結點無法檢測到沖突，因為當幀發送完了之后，另一個結點的確認信號才到達，即在這兩個節點的位置并沒有信號疊加。
? ? ? ? 為檢測出碰撞應當幀不能過短或者傳播時延不能過長
3.29 以太網不要求收到數據的目的站發回確認，為什么？
? ? ? ? 因為局域網信道質量好，因信道差錯而產生的的錯誤幾率很小，絕大多數差錯都是來自自媒體控制訪問中的信號差錯，這通過沖突檢測和重傳來解決。其他糾錯由高層解決。接收端收到錯誤的幀丟棄即可。
3.30 有10個站連接到以太網上。試計算以下三種情況下每一個站所能得到的帶寬。
(1) 10個站都連接到一個10 Mbit/s以太網集線器；
(2) 10個站都連接到一個100 Mbit/s以太網集線器；
(3) 10個站都連接到一個10 Mbit/s以太網交換機。
（1）10個站共享10Mbit/s，若假定利用率為100%，則每個站得到1Mbit/s的帶寬；
（2）10個站共享100Mbit/s，若假定利用率為100%，則每個站得到10Mbit/s的帶寬；
（3）每一個站獨占10Mbit/s。
3.31有一個使用集線器的以太網，每個站到集線器的距離為d，數據發送速率為C，幀長為12?500字節，信號在線路上的傳播速率為?m/s。距離d為25?m或2500?m，發送速率為10?Mbit/s或10?Gbit/s。這樣就有4種不同的組合。試利用式(3-4)分別計算這4種不同情況下參數a的數值，并進行簡單討論。
3.32公式(3-5)表示，以太網的極限信道利用率與連接在以太網上的站點數無關。能否由此推論出：以太網的利用率也與連接在以太網上的站點數無關？請說明你的理由。
? ? ? ?實際的以太網各站發送數據的時刻是隨機的，而以太網的極限信道利用率的得出是假定以太網使用了特殊的調度方法（已經不再是CSMA/CD了），使各站點的發送不發生碰撞。 從概率上講，這種理想條件發生的概率很小，因此是極限信道利用率。但實際上隨著以太網上的站點數增加，碰撞的概率不斷增大信道的利用率會越來越小。
3.33 使用CSMA/CD協議時，若線路長度為100 m，信號在線路上傳播速率為?2*10^8m/s。數據的發送速率為1 Gbit/s。試計算幀長分別為512字節、1500字節和64 000字節時的參數a的數值，并進行簡單討論。a=tao/發送時間
? ? ? ? ? ?（1）傳播時延=100/(2*10^8)=0.5us；發送時延=512*8/10^9=4.096us，0.5/4=0.122
? ? ? ? ? （2）0.122/(1500/512)=0.0416
? ? ? ? ? ? (3)0.122/(64000/512)=0.000976
3.34在以太網中，兩個站發送數據沖突，不考慮其他站，它們再次沖突的概率是多少？最多兩次重傳就成功的概率是多少？
? ? ? 再次發生沖突的概率是50%，最多兩次重傳就成功的概率是多少是7/8*100%=87.5%
3.35在CSMA/CD中，為什么在檢測到碰撞后要執行退避算法？再次重傳碰撞為何要把隨機選擇退避時間的范圍增加一倍？
? ? ? ? 因為發生碰撞后等待信道變為空閑后就立即發送數據，這樣會導致再次碰撞。因此在碰撞的站點停止發送數據后，要推遲一個隨機的時間再監聽信道進行重傳。如果連續多次發生碰撞，也就是說當前多很多站點參與信道的競爭，因此要在比較大的范圍內隨機選擇退避時間才能將各個站點發送數據的發送時間錯開。因此，再次重傳碰撞要把隨機選擇退避時間的范圍增加一倍是為了減小再次碰撞的概率。
3.36簡述局域網交換機與集線器的區別？
? ? ? ?以太網交換機實質上是一個多端口網橋。工作在數據鏈路層。以太網交換機的每個端口都直接與一個單個主機或另一個集線器相連，并且一般工作在全雙工方式。交換機能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體一樣，進行無碰撞地傳輸數據。通信完成后就斷開連接。
? ? ? ?區別：以太網交換機工作數據鏈路層，集線器工作在物理層。集線器只對端口上進來的比特流進行復制轉發，不能支持多端口的并發連接。
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3.37為什么集線器不能互連工作在不同速率的LAN網段，而以太網交換機卻可以。
? ? ? 因為集線器工作在物理層是為了把信號方法后發出去，不緩存整個以太網數據幀。但以太網交換器可以將整個以太網數據幀緩存到內存然后從輸出端口以新的速率發送出去。
3.38 10 Mbit/s以太網升級到100 Mbit/s、1 Gbit/s甚至40/100 Gbit/s時，都需要解決哪些技術問題？為什么以太網能夠在發展的過程中淘汰掉自己的競爭對手，并使自己的應用范圍從局域網一直擴展到城域網和廣域網？
? ? ? ?以太網升級時，由于數據傳輸率提高了，幀的發送時間會按比例縮短，這樣會影響沖突的檢測。所以需要減小最大電纜長度或增大幀的最小長度，使參數a保持為較小的值，才能有效地檢測沖突。在幀的長度方面，幾種以太網都采用802.3標準規定的以太網最小最大幀長，使不同速率的以太網之間可方便地通信。100Mbit/s的爭用期是5.12us，幀現在以最小間隔為0.96us，都是10Mbit/s的1/10，將一個網段的最大電纜長度減小到100m。1Gbit/s以太網采用保持網段的最大長度為100m的方法，用“載波延伸”和“分組突法”的辦法使最短幀仍為64字節，同時將爭用字節增大為512字節。而10Gbit/s以上的以太網只工作在全雙工方式，不再使用CSMA/CD協議，傳輸不再受到碰撞檢測的限制，因此可以講應用范圍擴展到城域網和廣域網。
? ? ? ? ? 以太網可擴展性高，靈活、易于安裝、穩健性好。
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3.39 以太網交換機有何特點？用它怎樣組成虛擬局域網？
? ? ? ?以太網交換機工作在數據鏈路層。以太網交換機的每個端口都直接與單個主機相連，并且一般工作在全雙工方式。交換機能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體一樣，進行無碰撞地傳輸數據。
? ? ? ? 虛擬局域網?VLAN?是由一些局域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組，這些網段具有某些共同的需求。虛擬局域網協議允許在以太網的幀格式中插入一個?4?字節的標識符，稱為 VLAN 標記(tag)，用來指明發送該幀的工作站屬于哪一個虛擬局域網。
3.40網橋的工作原理和特點是什么？網橋與轉發器以及以太網交換機有何異同？
? ? ? ? 網橋的每個端口與一個網段相連，網橋從端口接收網段上傳送的各種幀。每當收到一個幀時，就先暫存在其緩沖中。若此幀未出現差錯，且欲發往的目的站MAC地址屬于另一網段，則通過查找站表，將收到的幀送往對應的端口轉發出去。若該幀出現差錯，則丟棄此幀。網橋過濾了通信量，擴大了物理范圍，提高了可靠性，可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率的局域網。但同時也增加了時延，對用戶太多和通信量太大的局域網不適合。
? ? ? ? 網橋與轉發器不同，（1）網橋工作在數據鏈路層，而轉發器工作在物理層；（2）網橋不像轉發器轉發所有的幀，而是只轉發未出現差錯，且目的站屬于另一網絡的幀或廣播幀；（3）轉發器轉發一幀時不用檢測傳輸媒體，而網橋在轉發一幀前必須執行CSMA/CD算法；（4）網橋和轉發器都有擴展局域網的作用，但網橋還能提高局域網的效率并連接不同MAC子層和不同速率局域網的作用。
? ? ? ?以太網交換機通常有十幾個端口，而網橋一般只有2-4個端口；它們都工作在數據鏈路層；網橋的端口一般連接到局域網，而以太網的每個接口都直接與主機相連，交換機允許多對計算機間能同時通信，而網橋允許每個網段上的計算機同時通信。所以實質上以太網交換機是一個多端口的網橋，連到交換機上的每臺計算機就像連到網橋的一個局域網段上。網橋采用存儲轉發方式進行轉發，而以太網交換機還可采用直通方式轉發。以太網交換機采用了專用的交換機構芯片，轉發速度比網橋快。
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3.41圖3-49表示有五個站分別連接在三個局域網上，并且用網橋B1和B2連接起來。每一個網橋都有兩個接口（1和2）。在一開始，兩個網橋中的轉發表都是空的。以后有以下各站向其他的站發送了數據幀：A發送給E，C發送給B，D發送給C，B發送給A。試把有關數據填寫在表3-3中。
習題3-41的圖
| 發送的幀 | B1的轉發表 | B2的轉發表 | B1的處理 (轉發？丟棄？登記？) | B2的處理 (轉發？丟棄？登記？) | ||
| 地址 | 接口 | 地址 | 接口 | |||
| A → E | ?A | 1 | A | 1 | 轉發、登記 | 轉發、登記 |
| C → B | C? | 2 | C | 1? | 轉發、登記 | 轉發、登記 |
| D → C | D | 2 | D | 2 | 登記，丟棄 | 轉發、登記 |
| B → A | B | 1 | - | - | 登記，丟棄 | 不接收這個幀 |
3.42網橋中的轉發表是用自學習算法建立的。如果有的站點總是不發送數據而僅僅接收數據，那么在轉發表中是否就沒有與這樣的站點相對應的項目？如果要向這個站點發送數據幀，那么網橋能夠把數據幀正確轉發到目的地址嗎？
如果站點僅僅接受數據那么在轉發表中就沒有這樣的項目。網橋能把數據幀正確的發送到目的地址。如果不知道目的地地址的位置，源機器就發布一廣播幀，詢問它在哪里。每個網橋都轉發該查找幀(discovery frame)，這樣該幀就可到達互聯網中的每一個LAN。當答復回來時，途經的網橋將它們自己的標識記錄在答復幀中，于是，廣播幀的發送者就可以得到確切的路由，并可從中選取最佳路由。
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3.43 假設結點A、B和C都連接到同一個共享式以太網上（通過它們的適配器）。如果A發送上千個IP數據報給B，每個封裝的幀都是B的MAC地址，C的適配器會處理這些幀嗎？如果會，C的適配器會將這些幀中的IP數據報傳遞給C的IP協議軟件嗎？如果A用MAC廣播地址來發送幀，你的答案會有怎樣的變化？
（1）會，因為在同一個廣播LAN上，所有的適配器都會接收這些幀，并檢測該幀的目的MAC地址
（2）不會，因為適配器只會把目的MAC地址為自己或廣播地址的幀中的數據提交給主機。
（3）適配器會將廣播地址中的IP數據包給主機的IP協議軟件去處理，但是C的IP協議軟件會丟棄該報文
3.44在以太網幀結構中有一個“類型”字段，簡述其作用，在PPP幀的首部中哪個字段的功能與之最接近？
? ? 該字段指明了以太網幀中的 數據部分應交給哪個網絡層協議或者上層協議，如是IP協議還是ARP協議。PPP幀的首部中的協議字段與之最接近。
3.45無線局域網的MAC協議有哪些特點？為什么在無線局域網中不能使用CSMA/CD協議而必須使用CSMA/CA協議？結合隱蔽站問題說明RTS幀和CTS幀的作用。
? ? ? ?無線局域網的MAC協議提供了一個名為分布式協調功能（DCF）的分布式接入控制機制以及工作于其上的一個可選的集中式控制，該集中式控制算法稱為點協調功能（PCF）。DCF采用爭用算法為所有通信量提供接入；PCF提供無爭用的服務，并利用了DCF特性來保證它的用戶可靠接入。PCF采用類似輪詢的方法將發送權輪流交給各站，從而避免了沖突的產生，對于分組語音這樣對于時間敏感的業務，就應提供PCF服務。 由于無線信道信號強度隨傳播距離動態變化范圍很大，不能根據信號強度來判斷是否發生沖突，因此不適用有線局域網的的沖突檢測協議CSMA/CD。802.11采用了CSMA/CA技術，CA表示沖突避免。
? ? ? ?這種協議實際上是在發送數據幀前需對信道進行預約。 這種CSMA/CA協議通過RTS（請求發送）幀和CTS（允許發送）幀來實現。源站在發送數據前，先向目的站發送一個稱為RTS的短幀，目的站收到RTS后向源站響應一個CTS短幀，發送站收到CTS后就可向目的站發送數據幀。
3.46 為什么在無線局域網上發送數據幀后要對方必須發回確認幀，而以太網就不需要對方發回確認幀？
? ? ? ? ?由于無線局域網的MAC協議不進行碰撞檢測，而且無線信道易受干擾，導致大量幀因為碰撞或其他干擾不能被目的站正確接收，因此在無線局域網上發送數據幀后要對方必須發回確認幀，若超時后不到確認，則進行重傳。而以太網有線網絡中，可以很容易實現碰撞檢測，當信號碰撞時能及時檢測并進行重發，如果信號不碰撞，在有線網絡中誤碼率是非常低的，因此沒有必要實現可靠傳輸。
3.47 802.11的MAC協議中的SIFS和DIFS的作用是什么？
SIFS：短幀間間隔，SIFS是最短的時間區段，用來間隔需要立即響應的幀，如控制幀（RTS/CTS/ACK）等。在幀交換順序地兩次傳輸之間使用最短間隔，可以防止其它正在等待介質的站點試圖使用介質。
DIFS：分布協調功能幀間間隔，只能夠由工作于DCF模式的站點來使用。
3.48 試解釋無線局域網中的名詞：BSS、ESS、AP、DCF和NAV。
BSS：一種非凡的Ad-hoc LAN 的應用，稱為Basic Service Set (BSS)，一群計算機設定相同的BSS 名稱，即可自成一個Group，而此BSS 名稱，即所謂BSSID。
ESS：一種infrastructure 的應用，一個或多個以上的BSS，即可被定義成一個ExtendedService Set ( ESS )，使用者可于ESS 上Roaming 及存取BSS 中的任何資料，其中AccessPoints 必須設定相同的ESSID 及channel 才能允許Roaming.
AP 接入點： 用于無線網絡的無線HUB，是無線網絡的核心。它是移動計算機用戶進入有線以太網骨干的接入點，AP 可以簡便地安裝在天花板或墻壁上，它在開放空間最大覆蓋范圍可達300 米，無線傳輸速率可以高達11Mbps。
DCF:分布協調功能，DCF 不采用任何中心控制，而是在每一個節點使用CSMA 機制的分布式接入算法，讓各個站通過爭用信道來獲取發送權。
NAV:網絡分配向量指出了信道處于忙狀態的持續時間，信道處于忙狀態就表示:或者是由于物理層的載波監聽檢測到信道忙，或者是由于MAC 層的虛擬載波監聽機制指出了信道忙。
3.49 Wi-Fi和WLAN是完全相同的意思嗎？請簡單說明一下。
在概念上完全不相同。WiFi(Wireless Fidelity，即無線保真度)是IEEE 802.11無線局域網的代名詞。從理論上來講，不采用IEEE 802.11標準的無線局域網不能稱為WiFi，但實際上目前流行的無線局域網都是IEEE802.11系列標準的，因此，在當前，WiFi幾乎成為了無線局域網WLAN的同義詞了。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【计算机网络(微课版)】第3章 数据链路层 课后习题及答案的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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