半小时搞定计算机网络 - 期末考第三章习题重点 （谢希仁著第八版）

半小时搞定计算机网络 - 第三章期末考习题重点

前言

本文总结了计算机网络（谢希仁著第八版）第三章习题重点，主要为了即将期末考试的同学更好的复习，每一题答案都是原文答案+AI润色+正文对照综合得出，且每一题都给出了考点以及考点对应正文页码😀😀😀

3-01 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？“链路接通了”与“数据连理接通了”的区别何在？

考点：数据链路概念理解（书本P72）

链路（物理链路）

• 定义：链路指的是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，这段线路可以是有线或无线的，且在两个节点之间不包含其他的交换节点。
• 组成：链路是构成网络路径的基本部分。

数据链路（逻辑链路）

• 定义：数据链路是在物理链路的基础上，通过必要的通信协议软件和硬件实现的逻辑连接。
• 功能：数据链路负责确保数据在物理链路上的可靠传输，包括数据检测、确认和重传等功能。

链路状态

• 链路接通：表示链路连接的节点或交换机已经开机，物理连接已经建立，可以开始传送比特流。
• 数据链路接通：表示在物理链路的基础上，已经建立了数据链路连接。数据链路连接的建立使得原本可能不可靠的物理链路变得可靠，因为数据链路连接具备错误检测和纠正的能力。
• 断开连接：当数据链路断开时，并不意味着物理电路连接也会随之断开。

3-07 题目如下👇

考点：差错检测——循环冗余检验CRC（书本P76）

要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式试P(X)=X⁴+X+1。试求应添加在数据后面的余数
若要发送的数据在传输过程中最后一个1变成了0，即 变成了1101011010，问接收端能否发现？
若要发送的数据在传输过程中最后两个1都变成了0，即变成了1101011000，问接收端能否发现？
采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？

CRC计算和错误检测

1. CRC余数计算

• 生成多项式：( P(X) = X^4 + X + 1 )，二进制表示为 10011。
• 待发送数据：1101011011。
• 添加余数：为了计算应添加在数据后面的余数，我们需要将数据视为多项式，然后进行模二除法。

计算过程：

• 被除数：11010110110000（数据后添加4个0以进行模二除法）。
• 除数：10011。
• 结果：经过模二除法，得到的余数为1110。

结论：应添加在数据后面的余数为1110。

2. 错误检测

• 情况一：传输过程中最后一个1变成0，数据变为1101011010。

  • 被除数：11010110101110（添加余数后的完整数据）。
  • 除数：10011。
  • 余数：0011（不为0）。
  • 结论：接收端可以发现错误。

• 情况二：传输过程中最后两个1变成0，数据变为1101011000。

  • 被除数：11010110001110（添加余数后的完整数据）。
  • 余数：0101（不为0）。
  • 结论：接收端可以发现错误。

3. 数据链路层的可靠性

• CRC检验：若接收端检测到错误（余数不为0），则丢弃该帧。
• 重传机制：由于缺乏重传机制，仅依靠CRC检验的数据链路层传输并不是完全可靠的。

结论：采用CRC检验后，数据链路层的传输增加了错误检测的能力，但若要实现可靠传输，还需要配合重传机制。

3-13 局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？

考点：局域网的理解（书本P84）

局域网（LAN）的主要特点

1. 共享传输信道

• 特点：多个系统连接到一个共享的通信媒体。

2. 地理范围有限

• 覆盖范围：10米至10公里内，或更大一些。
• 用户个数：有限。

3. 高传输速率

• 特点：支持计算机之间高速通信，因此时延低。

4. 低误码率

• 原因：由于是近距离传输。

5. 分布式和广播通信

• 平等关系：局域网各站是平等关系，不是主从关系。
• 广播和组播：可以进行广播和组播。

局域网体系结构和传输控制规程特点

1. 低层协议简单

• 特点：不需要复杂的低层协议。

2. 无网络层

• 拓扑结构：多采用共享信道，网内不需要转接。
• 网络层：不单独设立网络层。

3. 多种媒体访问控制技术

• 技术：采用多种媒体访问控制技术。

局域网与广域网通信方式差异

局域网采用广播通信方式的原因

• 物理连接：局域网内的机器连接到同一条物理线路。
• 通信方式：所有主机发数据都经过这条链路，接收端对比地址，接受发往自己的数据，丢弃其他数据。

广域网不采用广播通信方式的原因

• 地理空间：广域网地理空间太大，主机构成更多。
• 网络使用率：降低网络使用率。
• 主机处理能力：严重消耗主机处理能力，可能导致网络无法运行。
• 数据无效流动：造成数据无效流动，极易产生网络风暴。

3-15 什么叫传统以太网？以太网有哪两个主要标准？

考点：以太网的两个主要标准（书本P85）

传统以太网定义

传统以太网指的是遵循DIX Ethernet V2标准的局域网，这种以太网最初流行于10Mb/s速率的网络。

以太网的两个主要标准

1. DIX Ethernet V2标准

• 定义：世界上第一个局域网产品的规约。
• 提出者：由DEC公司、英特尔公司和施乐公司于1982年联合提出。
• 数据率：10Mbit/s。

2. IEEE 802.3标准

• 制定机构：IEEE 802委员会的802.3工作组。
• 制定时间：1983年。
• 数据率：10Mbit/s。
• 帧格式：对以太网标准中的帧格式做了微小改动。
• 互操作性：允许基于这两种标准的硬件实现在同一局域网上互操作。

标准间的区别与简称

• 区别：这两种标准之间只有很小的区别。
• 简称：很多人常把802.3局域网简称为“以太网”，尽管严格来说，“以太网”应该是指符合DIX Ethernet V2标准的局域网。

3-17 为什么LLC子层的标准已制定出来但现在很少使用？

考点：逻辑链路控制LLC子层（书本P85）

LLC子层（逻辑链路控制子层）是IEEE 802.2标准中定义的一部分，它为802标准系列提供共用的逻辑链路控制功能。然而，尽管LLC子层的标准已经制定出来，现在却很少使用，原因主要包括以下几点：

1. 以太网的垄断地位：自20世纪90年代以后，以太网在局域网市场中取得了垄断地位，几乎成了局域网的代名词。由于以太网的普及，DIX Ethernet V2标准成为了使用最多的标准，而IEEE 802委员会制定的几种局域网标准相对使用较少。

2. 简化的需求：许多厂商生产的适配器上仅装有MAC协议，而没有LLC协议。这是因为在现代网络中，LLC子层的功能很多时候并不是必需的，尤其是在以太网环境中，可以直接使用MAC层协议进行通信，无需LLC子层的额外开销。

3. 技术演进：随着技术的发展，网络通信协议也在不断演进。例如，以太网帧格式的发展使得LLC子层变得不再必要，Ethernet II帧格式直接使用Type字段区分上层协议，因此LLC子层的功能被简化或替代。

4. LLC子层的解散：IEEE 802.2工作组在完成逻辑链路控制（LLC）标准研制任务后，于2010年被IEEE宣布解散，其最后发布的标准为IEEE 802.2-1998，此后该版本标准未有再更新修订，但一直仍然有效。

综上所述，LLC子层标准的使用减少主要是因为以太网的广泛采用、技术简化的需求、技术演进以及LLC子层工作组的解散等因素。这些因素共同导致了LLC子层在现代网络通信中的重要性和使用率降低。

3-29 以太网交换机有何特点？

考点：以太网交换机的特点（书本P101）

以太网交换机的特点

1. 多端口网桥

• 实质：以太网交换机本质上是多端口的网桥。
• 端口数量：通常拥有十几个或更多的端口。

2. 端口连接与全双工

• 连接：每个端口都与单个主机或另一个交换机直接相连。
• 工作模式：一般工作在全双工方式。

3. 并行性与碰撞域

• 并行性：能够同时连接多对主机，实现多对主机的并行通信。
• 碰撞域：每对主机通信时独占媒体，无碰撞地传输数据。具有N个端口的以太网交换机有N个独立的碰撞域。

4. 端口存储与缓存

• 存储器：端口配备存储器，能在输出端口繁忙时缓存到来的帧。

5. 即插即用与自学习

• 即插即用：交换机是一种即插即用的设备。
• 自学习算法：内部的帧交换表（地址表）通过自学习算法自动建立。

6. 多速率端口

• 速率组合：以太网交换机通常具备多种速率的端口，如10Mbit/s、100Mbit/s和1Gbit/s等。
• 用户便利性：方便不同情况的用户使用。

使用以太网交换机组成虚拟局域网（VLAN）

组成VLAN的方法

1. 端口隔离：通过配置交换机的端口，将不同的端口分配到不同的VLAN中，实现网络的逻辑分割。
2. 基于策略的VLAN：根据网络流量的属性（如MAC地址、IP地址、协议类型等）动态地将端口分配到不同的VLAN。
3. 基于协议的VLAN：根据网络协议类型将端口分配到不同的VLAN。
4. 基于访问控制列表（ACL）的VLAN：使用ACL来定义哪些端口可以通信，从而创建VLAN。

VLAN的优势

• 提高安全性：通过逻辑隔离不同用户群体，增强网络安全。
• 优化网络管理：简化网络管理，便于监控和维护。
• 增强灵活性：根据需要灵活调整VLAN配置，适应组织结构变化。

3-30 题目如下👇

考点：以太网交换机工作原理的理解🔥🔥🔥（至少考一个大题，背！！！）🔥🔥🔥（书本P101开始）

如图（这个图自己看书），某学院的以太网交换机有三个端口分别和学院三个系的以太网相连，另外三个端口分别是电子服务器、万维网服务器以及一个连接互联网的路由器相连。图中的A，B和C都是100Mbit/s以太网交换机。假定所有的链路的速率都是100Mbit/s，并且图中的9台主机中的任何一台都可以和任何一台服务器或主机通信，试计算这9台主机和两台服务器产生的总的吞吐量的最大值

对于这个问题，要计算9台主机和两台服务器产生的总吞吐量的最大值，我们需要考虑以下几点：

• 每个端口的链路速率是100Mbit/s，这意味着在理想情况下，每个端口可以支持的最大吞吐量是100Mbit/s。
• 由于交换机端口之间是全双工的，每个端口可以同时发送和接收数据，因此每个端口的实际吞吐量可以是200Mbit/s。
• 考虑到交换机有6个端口连接到不同的网络（3个系的以太网，电子服务器、万维网服务器和互联网路由器），每个端口的最大吞吐量是200Mbit/s，那么理论上整个交换机的最大吞吐量是6个端口的总和，即1200Mbit/s。
• 但是，这个计算假设了所有端口都在同时全速运行，实际情况可能会因为网络拥塞、数据包大小、传输控制协议等因素而有所不同。

答：因为交换机的端口是并行通信的，9台主机和两个服务器的总吞吐量为1100M。

3-31 题目如下👇

假定图3-30中的所有链路的速率仍然为100Mbit/s，但三个系的以太网交换机都换成100Mbit/s的集线器。试计算这9台主句和两台服务器产生的总的吞吐量的最大值。

答：因为集线器的100Mbit/s是所有端口共享的，所以9台主机和两个服务器产生的总的吞吐量的最大值只有500M。

3-32 题目如下👇

假定图3-30中的所有链路的速率仍然为100Mbit/s，但所有的以太网交换机都换成100Mbit/s的集线器。试计算这9台主句和两台服务器产生的总的吞吐量的最大值。

答：因为集线器的100Mbit/s是共享的，所以9台服务器和两个主机产生的总的吞吐量的最大值为100M。

3-33 题目如下👇

在图 3-31 中（看书），以太网交换机有6个端口，分别接到5台主机和一个路由器。

在下面表中的“动作”一栏中，表示先后发送了4个帧。假定在开始的时候，以太网交换机的交换表试空的。试把该表中其他的栏目都填写完