从网络的体系结构和传输控制规程来看，局域网也有自己的特点：

1. 底层协议简单。在局域网中，由于距离短、时延小、成本低、传输速率高、可靠性高， 因此信道利用率已不是人们考虑的主要因素，所以底层协议较简单。

2. 不单独设立网络层。局域网的拓扑结构多采用总线型、环型和星型等共享信道，网内一 般不需要中间转接，流量控制和路由选择功能大为简化，通常在局域网不单独设立网络 层。因此，局域网的体系结构仅相当于OSI/RM 的最低两层。

3. 采用多种媒体访问控制技术。由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体， 所以局域网面对的是多源、多目的链路管理的问题。由此引发出多种媒体访问控制技术。 《计算机网络》第五版课后习题解答 整理编辑：我不是地豆子19

（2）局域网采用广播通信是因为局域网中的机器都连接到同一条物理线路，所有主机的数据

传输都经过这条链路，采用的通信方式是将主机要发送的数据送到公用链路上，发送至所有 的主机，接收端通过地址对比，接收法网自己的数据，并丢弃其他数据的方式。广域网是由 更大的的地理空间、更多的主机构成的，若要将广播用于广域网，可能会导致网络无法运行。 首先，主机间发送数据时，将会独自占用通信链路，降低了网络的使用率；另一方面，主机 A 向主机B 发送数据时，是想网络中所有的主机发送数据，当主机数目非常多时，将严重消

耗主机的处理能力。同时也造成了数据的无效流动；再次，极易产生广播风暴，是网络无法 运行。

3-14 常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？现在最流行的是哪种结构？为什么早期的 以太网选择总线拓扑结构而不使用星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？ 答：常用的局域网的网络拓扑有（1）总线网（2）星形网（3）环形网（4）树形网。 现在最流行的是星形网。

当时很可靠的星形拓扑结构较贵。人们都认为无源的总线结构更加可靠，但是实践证明，连 接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，而现在专用的ASIC 芯片的使用可以将星形 结构的集线器做得非常可靠。因此现在的以太网一般都是用星形结构的拓扑结构。 3-15 什么叫做传统以太网？以太网有哪两个主要标准？

答：以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。

Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps 的常用局域网（LAN）标准。在以太网中，所 有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，

采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆 和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通 过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。 有DIX Ethernet V2 标准和802.3 标准。

3-16 数据率为10Mb/s 的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？

答：码元传输速率即为波特率。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。标准以太网的数据速率是10Mb/s，因此波特率是数据率的两倍，即20M 波特。 3-17 为什么LLC 子层的标准已制定出来了但现在却很少使用？ 答：为了是数据链路层能更好的使用多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层 拆成两个子层，即逻辑链路控制LLC 子层和媒体介入控制MAC 子层。与接入到传输媒体有关

的内容都放在MAC 子层，而LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对

LLC

子层来说都是透明的。

由于现在TCP/IP 体系经常是用的局域网是DIX Ethernet V2 而不是802.3 标准中的几 种局域网。因此现在802 委员会制定的逻辑链路控制子层的作用已经不大了，很多厂商生产

的网卡上都仅装有MAC 协议而没有LLC 协议。所以LLC 子层的标准现在已经很少使用了。

3-18 试说明10BASE-T 中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。 答：10BASE-T：“10”表示数据率为10Mb/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“T” 表示使用双绞线的最大长度是500m。 《计算机网络》第五版课后习题解答 整理编辑：我不是地豆子20

3-19 以太网使用的CSMA/CD 协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用 TDM 相比优缺点如何？ 答：CSMA/CD 是一种动态的媒体随机接入共享信道方式，而传统的时分复用TDM 是一种静态

的划分信道，所以对信道的利用，CSMA/CD 是用户共享信道，更灵活，可提高信道的利用率，

不像TDM，为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时，信道在用户时隙也

是浪费的；也因为CSMA/CD 是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用信道时会发生碰撞，

就降低信道的利用率，而TDM 中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突。对局域网来

说，连入信道的是相距较近的用户，因此通常信道带宽较宽，如果使用TDM 方式，用户在自

己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用。 对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用TDM 方式。

3-20 假定1km 长的CSMA/CD 网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为 200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。

答：对于1km 电缆，单程传播时间为1÷200000=5×10-6s，即5us，来回路程传播时间为10us。

为了能够按照CSMA/CD 工作，最短帧的发射时间不能小于10us。以1Gb/s 速率工作，10us 可以发送的比特数等于： 10000 1 10 10 10 9 6 = × × ? ?

因此，最短帧是10000 位或1250 字节长。

3-21 什么叫做比特时间？使用这种时间单位有什么好处？100 比特时间是多少微秒？ 答：比特时间是指传输1bit 所需要的时间。种时间单位与数据率密切相关，用它来计量时 延可以将时间与数据量联系起来。

“比特时间”换算成“微秒”必须先知道数据率是多少。如数据率是100Mb/s，则100 比特

时间等于10us。

3-22 假定在使用CSMA/CD 协议的10Mb/s 以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行

退避算法时选择了随机数r=100.试问这个站需要等多长时间后才能再次发送数据？如果 是100Mb/s 的以太网呢？

答：对于10Mb/s 的以太网，等待时间是5.12 毫秒 对于100Mb/s 的以太网，等待时间是512 微妙。

3-23 公式（3-3）表示，以太网的极限信道利用率与链接在以太网上的站点数无关。能否 由此推论出：以太网的利用率也与链接在以太网上的站点数无关？请说明理由。 答：实际的以太网各站发送数据的时刻是随机的，而以太网的极限信道利用率的得出是假定 以太网使用了特殊的调度方法（已经不再是CSMA/CD 了），使各站点的发送不发生碰撞。 3-24 假定站点A 和B 在同一个10Mb/s 以太网网段上。这两个站点之间的时延为225 比特

时间。现假定A 开始发送一帧，并且在A 发送结束之前B 也发送一帧。如果A 发送的是以

太网所容许的最短的帧，那么A 在检测到和B 发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？ 换言之，如果A 在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A 所发送到帧不会和B 发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC

帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符） 《计算机网络》第五版课后习题解答 整理编辑：我不是地豆子21

答：设在t=0 时A 开始发送。在t=576 比特时间，A 应当发送完毕。

t=225 比特时间，B 就检测出A 的信号。只要B 在t=224 比特时间之前发送数据，A 在 发送完毕之前就一定检测到碰撞。就能够肯定以后也不会再发送碰撞了。

如果A 在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么就能够肯定A 所发送到帧不会和B 发送 的帧发生碰撞（当然也不会和其他的站点发送碰撞）。

3-25 在上题中的站点A 和B 在t=0 时同时发送了数据帧。当t=255 比特时间，A 和B 同时

检测到发送了碰撞，并且在t=225+48=273 比特时间完成了干扰信号的传输。A 和B 在CSMA/CD

算法中选择不同的r 值退避。假定A 和B 选择的随机数分别是rA=0 和rB=1.。试问A 和B

各在什么时间开始重传其数据帧？A 重传的数据帧在什么时间到达B?A重传的数据会不会和

B 重传的数据再次发送碰撞？B 会不会在预定的重传时间停止发送数据？ 答：t=0 时，A 和B 开始发送数据。 t=255 比特时间，A 和B 都检测到碰撞。

t=273 比特时间，A 和B 结束干扰信号的传输。 t=594 比特时间，A 开始发送

t=785 比特时间，B 再次检测信道。如空闲，则B 在881 比特时间发送数据。否则再退 避。

A 重传的数据在819 比特时间到达B,B 先检测到信道忙，因此B 在预定的881 比特时间 停止发送数据。

3-26 以太网上只有两个站，他们同时发送数据，产生了碰撞。于是按截断二进制指数退避 算法进行重传。重传次数记为i，i=1，2，3，。。。试计算第一次重传失败的概率、第二次重 传失败的概率、第三次重传失败的概率，以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数N。 答：设第i 次重传失败的概率为Pi，显然 Pi=（0.5）k， k=min[i,10]

故第一次重传失败的概率P1=0.5, 第二次重传失败的概率P2=0.25, 第三次重传失败的概率P3=0.125.。

P[传送i 次才成功]=P[第1 次传送失败]×P[第2 次传送失败]×。。。×P[第I -1 次传 送失败]×P[第i 次传送成功]

求{P[传送i 次才成功]}的统计平均值，得出平均重传次数为1.637.

3-27 假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而且其余的20%的通信 量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个 使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网 络上？

答：以太网交换机用在这样的以太网，其20%通信量在本局域网内，而80%的通信量到因特 网。

3-28 有10 个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每一个站所能得到带宽。 （1）10 个站点连接到一个10Mbit/s 以太网集线器； （2）10 站点连接到一个100Mbit/s 以太网集线器； （3）10 个站点连接到一个10Mbit/s 以太网交换机。 《计算机网络》第五版课后习题解答 整理编辑：我不是地豆子22 答：（ 1）10 个站共享10Mbit/s； （2）10 个站共享100Mbit/s； （3）每一个站独占10Mbit/s。

3-29 10Mbit/s 以太网升级到100Mbit/s 和1Gbit/s 甚至10Gbit/s 时，需要解决哪些技术 问题？在帧的长度方面需要有什么改变？为什么？传输媒体应当有什么改变？

答：以太网升级时，由于数据传输率提高了，帧的发送时间会按比例缩短，这样会影响冲突 的检测。所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，使参数a 保持为较小的值，才能

有效地检测冲突。在帧的长度方面，几种以太网都采用802.3 标准规定的以太网最小最大帧 长，使不同速率的以太网之间可方便地通信。100bit/s 的以太网采用保持最短帧长（64byte） 不变的方法，而将一个网段的最大电缆长度减小到100m，同时将帧间间隔时间由原来的9.6 μs，改为0.96μs。1Gbit/s 以太网采用保持网段的最大长度为100m 的方法，用“载波延 伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为64 字节，同时将争用字节增大为512 字节。传输 媒体方面，10Mbit/s 以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤，而100Mbit/s 和1Gbit/s 以太