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4-09 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 Wt<=2 n -1 时，连续 ARQ 协议才能正确运行。

证明：

（1）显然 WT 内不可能有重复编号的帧，所以 WT≤2n。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 WT＋WR≤2n，所以 WT≤2n-1。

4-10 试证明：对于选择重传 ARQ 协议，若用 n 比特进行编号，则接收窗口的最大值受

公式（4-8）的约束。

证明：同上，有 ，而选择重传 ARQ 协议中，接收窗口肯定比发送窗口小，即 ，故证。

4-11 在选择重传 ARQ 协议中，设编号用 3 bit。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确工作。

答：设想在发送窗口内的序号为 0，1，2，3，4，5，而接收窗口等待后面的 6，7，0。 接收端若收到 0 号帧，则无法判断是新帧还是重传的（当确认帧丢失）。

4-12 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 今此情况下协议不能正确工作。

答：设想在发送窗口内的序号为 0，1，2，3，4，5，6，7。而接收窗口等待后面的 0。 接收端若收到 0 号帧，则无法判断是新帧还是重传的（当确认帧丢失）

4-13 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：当传输误差错时，或者选择重传协议的接收窗口为 1 时

4-14 在连续 ARQ 协议中，若发送窗口 Wt＝7，则发送端在开始时叶连续发送 7 个数据

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帧。因此，在每一帧发出后，都要置一个超时计时器。现在计算机里只有一个硬时钟。设这 7 个数据帧发出的时间分别为 t0，t1，…，t6，且 tout 都一样大。试问如何实现这 7 个超时计 时器（这叫软时钟法）？

答： 可使用链表实现。

4-15 卫星信道的数据率为 1Ｍb/s。数据帧长为 2000 bit。忽略确认帧长和处理时间。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：使用卫星信道端到端的传输延迟是 250ms-270ms,以 1Mb/s 发送，2000bit 长的帧的 发送时间是 2000bit/（1Mb/s）=2ms。若用 t=0 表示开始传输时间，那么在 t=2ms，第一帧发

送完毕。t=252ms，第一帧完全到达接收方。t=254ms，对第一帧的确认帧发送完毕。t=504ms

时带有确认的帧完全到达发送方。因此周期是 542ms。如果在 504ms 内可以发送 k 个帧（每

个帧的发送用 2ms 时间），则信道利用率是 2k/504，因此， 1）停止等待协议，k=1,2/504=1/252 （ （2）W=7，14/504=7/252 （3）W=127，254/504=127/252（4）W=255 ，2W=510>504，故信道利用率为 1。

4-16 试简述 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。

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

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

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。

4-17 HDLC 帧可分为哪几个大类？试简述各类帧的作用。

答:在 HDLC 中，帧被分为三种类型：（1）信息帧用于传输数据的帧，具有完全的控制 顺序。（2）监控帧用于实现监控功能的帧。包括接收准备好、接收未准备好、请求发送、选 择发送等监控帧。主要完成回答、请求传输、请求暂停等功能。（3）无编号帧用于提供附加 的链路控制功能的帧。该帧没有信息帧编号，因此可以表示各种无编号的命令和响应（一般 情况下，各种命令和响应都是有编号的），以扩充主站和从站的链路控制功能。

4-18 HDLC 规定，接收序号Ｎ（R）表示序号为[N（R）-1]（mod8）的帧以及在这以前

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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地收妥了”？

答：因为帧的初始序号为 0

4-19 PPP 协议的主要特点是什么？它适用在什么情况下？ 答：点对点协议 PPP,它有三个组成部分: （1）一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法. （3）一套网络控制协议 NCP,支持不同的网络层协议.

（2）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. 点对点协议 PPP 适用于在 PSTN 拨号的情况。

第 5 章 局域网

5-01 局域网的主要特点是什么？为什么说局域网是一个通信网？

答：局域网是将小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络。 1）特点：

高数据速率（0.1Mbps~100Mbps） 短距离（0.1km~25km） 低误码率（10 -8 ～10 -11 ）。

2）局域网络是一个通信网络，因为从协议层次的观点看，它包含着下三层的功能。

在 OSI 的体系结构中，一个通信子网只有最低的三层。而局域网的体系结构也只有 OSI 的下三层，没有第四层以上的层次。所以说局域网只是一种通信网。

5-02 IEEE 802 局域同参考模型与 OSI 参考模型有何异同之处？

答：0SI 体系结构指 7 层开放式互连标准参考模型。IEEE802 是国际电子与电气工程师 协会发布的关于办公自动化和轻工业局域网体系结构的一系列标准文件，该标准基本上对应

于 0SI 模型的物理层和数据链路层，这个标准使网络的物理连接和访问方法规范化。已被 IS0

陆续接收为标准。

相同：IEEE802 局域网遵循 OSI 模型。包括物理层、数据链路层和网络层。

不同：对应 OSI 模型的数据链路层分成两个子层，介质访问控制子层和逻辑链路控制子 层；一般不单独设置网络层。

局域网的参考模型只相当于 OSI 参考模型的最低两层，且两者的物理层和数据链路层之 间也有很大差别。在 IEEE802 系列标准中各个子标准的物理层和媒体访问控制 MAC 子层是 有区别的，而逻辑链路控制 LLC 子层是相同的，也就是说，LLC 子层实际上是高层协议与 任何一种 MAC 子层之间的标准接口。

5-03 一个 7 层楼，每层有一排共 15 间办公室。每个办公室的楼上设有一个插座。所 有的插座在一个垂直面上构成一个正方形栅格组成的网的结点。设任意两个插座之间都允许

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连上电缆（垂直、水平、斜线、……均可）。现要用电缆将它们连成：（1）集线器在中央的 星形同；（2）以太网；试计算每种情况下所需的电缆长度。

答： 1）假定从下往上把 7 层楼分别编号为 1～7 层。在星形网中，路由器放在 4 层中间 （

位置。到达 7×15－1=104 个场点中的每一个场点都需要有电缆。因此电缆的总长度等于：

（2）对于以太网（10BASE5），每一层都需要 56m 水平电缆，再加上 24m（=4×6）垂 直方向电缆，所以总长度等于： 56×7＋24=416（m）

5-04 数据率为 10Mb/s 的以太网的码元传输速率是多少？

答：码元传输速率即为波特率。10Mb/s 以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每 一位都有两个信号周期，因此波特率是数据率的两倍，即 20M 波特。

5-05 有 10 个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每个站所能得到的带宽？

答：（1）10 个站共享 10Mbit/s；10/10=1mbps

（2）10 个站共享 100Mbit/s；100/10=10 mbps

（3）每站独占 10Mbps。连接到以太网交换机上的每台计算机都享有 10mbps 的带宽。

5-06 试说明 10BASE5 ，10BASE2，10BASE-T，10BASE-F、1BASE5，10BROAD36、

和 FOMAU 所代表的意思。

答：10BASE5：“ 10Mbit/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号， 10”表示数据率为

“5”表示每一段电缆的最大长度是 500m。

1010BASE2： 10Mbit/s， BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“2” “ ”表示数据率为 “

表示每一段电缆的最大长度是 185m。

10BASE-T： 10Mbit/s， BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“T” “ 10 ”表示数据率为 “

表示使用双绞线作为传输媒体。

10BROAD36：10 10Mbit/s， BROAD”表示电缆上的信号是宽带信号， “ ”表示数据率为 “

“36”表示网络的最大跨度是 3600m。

FOMAU :（Fiber Optic Medium Attachment Unit）光纤媒介附属单元，用以连接扩展以太

网的转发器之间的光纤链路 FOIRL（Fiber Optic Inter-Repeater Link）。

5-07 10Mb/s 以太网升级到 100Mb/s 和 1Gb/s 时，需要解决哪些技术问题？

答：欲保持 10M，100M，1G 的 MAC 协议兼容，要求最小帧长的发送时间大于最长的 冲突检测时间，因而千兆以太网采用载波扩充方法。而且为了避免由此带来的额外开销过大， 当连续发送多个短帧时采用帧突发技术。而 100M 以太网采用的则是保持帧长不变但将最大 电缆长度减小到 100m。 其它技术改进：（1）采用专用的交换集线器，缩小冲突域（2）发 送、接收、冲突检测传输线路独立，降低对媒体带宽要求 （3）为使用光纤、双绞线媒体， 采用新的信号编码技术。

5-08 100 个站点分布在 4km 长的总线上，协议采用 CSMA/CD。总线速率为 5Mbps，帧 平均长度为 1000 比特，传播时延为 5μs/km。试估算每个站每秒钟发送的平均帧数最大值。

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