《计算机网络》（第四版 谢希仁编著）课后习题答案－－第三章数据链路层

计算机网络（第四版 谢希仁编著）课后习题答案第三章数据链路层（P91）第三章数据链路层（P91） 1、 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在？ 答：（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输。因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。（2）“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了。但是，数据传输并不可靠。在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”。此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输。当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。 2、 数据链路层的链路控制包括哪些功能？ 答：链路管理；帧同步；流量控制；差错控制；将数据和控制信息分开；透明传输；寻址 3、考察停止等待协议算法。在接收结点，当执行步骤（4）时，若将“否则转到（7）”改为“否则转到（8）”，将产生什么结果？ 答：“否则”是指发送方发送的帧的N（S）和接收方的状态变量V（R）不同。表明发送方没有收到接收方发出的ACK，于是重传上次的帧。若“转到（8）”，则接收方要发送NAK。发送方继续重传上次的帧，一直这样下去。 步骤（4）中，若 ,表明发送结点队上一帧的确认发送结点没有正确收到，发送结点重传了上一帧，此时接收结点的做法应当是：丢弃该重复帧，并重发对该帧的确认。若改为“转到（8）”，接收结点发送否认帧，则接收结点以为该帧传输错误，则一直重发该帧。 4、试导出公式（3-5） 答：两个发送成功的数据帧之间最小时间间隔 ，式中， ，现在假设数据帧出现差错的概率为p,则我们知，正确传送一个数据帧所需的时间 ： 求其期望，得到正确传送一帧的平均时间。 5、试导出停止等待协议的信道利用率公式。 答：设数据帧出现差错的概率为p，每帧中数据为 bit。则信道利用率U=平均有效数据率D/链路容量C= 6、信道速率为4kbit/s。采用停止等待协议。传播时延tp=20ms。确认帧长度和处理时间可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%？ 答： t发 1 ； 得t发40ms，则帧长L40ms×4kbit/s=160bit t发+2tp 2 7、在停止等待协议中，确认帧是否需要序号？请说明理由。 答：在一般情况下，确认帧不需要序号。但如果超时时间设置短了一些，则可能会出现问题，即有时发送方会分不清对哪一帧的确认。 9、试证明：当用n个比特进行编号时，若接收窗口的大小为1，则只有在发送窗口的大小WT2n-1时，连续ARQ协议才能正确运行。 答：（1）显然 WT内不可能有重复编号的帧，所以WT2n。设WT=2n； （2）注意以下情况： 发送窗口：只有当收到对一个帧的确认，才会向前滑动一个帧的位置； 接收窗口：只有收到一个序号正确的帧，才会向前滑动一个帧的位置，且同时向发送端发送对该帧的确认。 显然只有接收窗口向前滑动时，发送端口才有可能向前滑动。发送端若没有收到该确认，发送窗口就不能滑动。 （3）为讨论方便，取n=3。并考虑当接收窗口位于0时，发送窗口的两个极端状态 状态1： 发送窗口： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 全部确认帧收到 接收窗口： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 状态2： 发送窗口： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 全部确认帧都没收到 接收窗口： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 （4）可见在状态2下，接收过程前移窗口后有效序列号的新范围和发送窗口的旧范围之间有重叠，致使接收端无法区分是重复帧还是新帧。为使旧发送窗口和新接收窗口之间序列号不发生重叠，有WTWR2n，所以WT2n-1。 10、试证明：对于选择重传ARQ协议，若有n比特进行编号，则接收窗口的最大值受公式WR2n/2的约束。 答：因WTWR2n，而WRWT，当WR= WT时，WR取最大值，为2n/2。 11、在选择重传ARQ协议中，设编号用3bit。再设发送窗口WT=6，而接收窗口WR=3。试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。 答：发送端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 接收端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 12、在连续ARQ协议中，设编号用3bit，而发送窗口WT=8，试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。 答：发送端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 接收端：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 13、在什么条件下，选择重传ARQ协议和连续ARQ协议在效果上完全一致？ 答：当选择重传ARQ协议WR=1时，或当连续ARQ协议传输无差错时。 15、卫星通信的数据率为1Mbit/s。数据帧长为2000bit。忽略确认帧长和处理时间，并设卫星信道传播时延为0.25秒。若忽略可能出现的传输差错，试计算下列情况下的信道利用率：（1）停止等待协议； （2）连续ARQ协议，WT=7； （3）连续ARQ协议，WT=127； （4）连续ARQ协议，WT=255。 答： t发 2000/106 1 （1）信道利用率= = = t发+tp 2000/106+2×0.25 251 t发×WT 7 127 （2）（3）（4）信道利用率= ；（2）= ；（3）= ；（4）=1 t发+tp 251 251 16、简述HDLC帧各字段的意义。HDLC用什么方法保证数据的透明传输？ 答：（1）HDLC帧的格式，信息字段（长度可变）为数据链路层的数据，它就是从网络层传下来的分组。在信息字段的两端是24bit的帧头和帧尾。 HDLC帧两端的标志字段用来界定一个帧的边界，地址字段是用来填写从站或应答站的地址信息，帧校验序列FCS用来对地址、控制和信息字段组成的比特流进行校验，控制字段最复杂，用来实现许多主要功能。 （2）采用零比特填充法来实现链路层的透明传输，即在两个标志字段之间不出现6个连续1。具体做法是在发送端，当一串比特流尚未加上标志字段时，先用硬件扫描整个帧，只要发现5个连续的1，则在其后插入1个0，而在接收端先找到F字段以确定帧的边界，接着再对其中的比特流进行扫描，每当发现5个连续的1，就将这5个连续1后的1个0删除，以还原成原来的比特流。 17、HDLC帧可分为哪几大类？试简述各类帧的作用。 答：分三大类。1信息帧：用于数据传输，还可同时用来对已收到的数据进行确认和执行轮询功能。2监督帧：用于数据流控制，帧本身不包含数据，但可执行对数据帧的确认，请求重发信息帧和请求暂停发送信息帧等功能。3无编号帧：主要用于控制链路本身，不使用发送或接收帧序号。 18、 HDLC规定，接收序号N(R)表示序号N(R)-1mod8的帧以及在这以前的各帧都已正确无误地收妥了。为什么不定义“N(R)表示序号为N(R)(mod8)的帧以及在这以前的各帧都已正确无误的收妥了”？ 答：因为帧的初始序号为0。 19、PPP协议的特点是什么？它适用在什么情况下？ 答：PPP协议是点对点线路中的数据链路层协议；它由三部分组成：一个将IP数据报封装到串行链路的方法，一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP，一套网络控制协议；PPP是面向字节的，处理差错检测，支持多种协议；PPP不使用序号和确认机制，因此不提供可靠传输的服务。它适用在点到点线路的传输中。 20、要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1 。试求应添加在数据后面的余数。 数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？ 若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？ 答：添加的检验序列为1110 （11010110110000除以10011） 数据在传输过程中最后一个1变成了0，11010110101110除以10011，余数为011，不为0，接收端可以发现差错。 数据在传输过程中最后两个1都变成了0，11010110001110除以10011，余数为101，不为0，接收端可以发现差错。