要发送的数据为 10110。采用CRC的生成多项式是 P ( X ) = X 3 + 1 P(X)=X^3+1 P(X)=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。 CRC 的生成多项式是 P ( X ) = X 3 + 1 P(X)=X^3+1 P(X)=X3+1，因此用二进制表示的除数 P = 1001。除数是 4 位。在数据后面要添加 3 个 0。 进行 CRC 运算后，得出余数 R = 011（如图 - 1所示）。

一个 PPP 帧的数据部分（用十六进制写出）是 7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？ 字节填充：（0x7E 为标志字段，避免同样的比特组合出现在信息字段中） 当 PPP 使用异步传输时，它把转义符定义为 0x7D（即 01111101），并使用字节填充，填充方法如下： （1）每一个 0x7E 字节转变为 2 个字节的 (0x7D, 0x5E)。 （2）每一个 0x7D 字节（即出现了和转义字符一样的比特组合），则把 0x7D 转变为2字节序列 (0x7D, 0x5D)。 把转义符 7D 开始的 2 字节序列用下划线标出： 7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 7D 5E 应当还原成为 7E。 7D 5D 应当还原成为 7D。 因此，真正的数据部分是：7E FE 27 7D 7D 65 7E。

PPP 协议使用同步传输技术传送比特串 0110111111111100 。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP帧的数据部分是 0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？ 零比特填充： 发送端，只要发现有 5 个连续的 1，则立即填入一个 0。接收端，每发现 5 个连续 1 时，就把这 5 个连续 1 后的 0 删除，还原为原来的信息比特流。 ① 第一个发送端的比特串 0110111111111100： 经过零比特填充后变成 011011111011111000（加下划线的 0 是填充） ② 另一个接收端的比特串 0001110111110111110110： 删除发送端加入的零比特后变成 000111011111-11111-110（连字符表示删除了 0）

试分别讨论一下各种情况在什么条件下是透明传输，在什么条件下不是透明传输。（提示：请弄清什么是“透明传输”，然后考虑能否满足其条件。）  （1）普通的电话通信。  （2）电信局提供的公用电报通信。  （3）因特网提供的电子邮件服务。  透明的（Transparent）表示实际上存在的东西对我们却好像看不见一样或好象不存在一样，从这一点来看：  （1）若送话方所说的话，受话方都能准确听清并理解，则是透明的；若话音传输过程中有失真或个别字词有误，但还可以理解，则是基本透明的；若失真或噪声严重，根本听不懂，则是不透明的。对于普通的电话通信，由于输入和输出的波形是有差异的，故可以说普通的电话通信不是透明传输。  （2）一般而言，电报通信是准确的，收发报文是一致的，故是透明传输。但现代通信规则为安全起见，不允许传输一些普通人看不懂的信息，故是不透明的。 （3）一般而言，电子邮件是透明传输，但如果存在如垃圾邮件拦截、收方不能打开邮件等情况，则是不透明传输。

PPP协议的工作状态有哪几种？当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立哪几种连接？每一种连接解决什么问题？  （1）PPP协议的工作状态有链路静止（Link Dead）、链路建立（Link Establish）、鉴别（Authenticate）、网络层协议（Network Protocol）、链路打开（Link Open）、链路终止（Link Terminate）六种。  （2）当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立链路建立和鉴别两种连接。  （3）链路静止：链路没有被使用，物理层无活动载体，链路处于静默状态。  链路建立：当其中一端要进行通信时，将进入建立连接段，建立链路层的LCP连接；此阶段，双方进行协商。如果协商成功，系统将进入认证阶段或直接进入联网阶段。  鉴别：双方发送一些包进行认证。如果认证通过则进入联网阶段，否则终止连接。  网络层协议：协商网络层协议。PPP规定双方在进行网络层数据交换之前要达成一致，因为PPP支持网络层运行多个协议，接收方需要知道用哪个协议来接收数据。  链路打开：开始交换用户数据和控制包。链路一直保持连接直到其中一方希望终止为止。  链路终止：通信双方交换一些分组以消除和终止连接。

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？  ① 局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络，从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：  （1）共享传输信道，在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。  （2）地理范围有限，用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内连网，如一座楼或集中的建筑群内，一般来说，局域网的覆盖范围越位10m~10km内或更大一些。  （3）一般为某个单位私有。  ② 从网络的体系结构和传输检测来看，局域网也有自己的特点： （1）低层协议简单 （2）不单独设立网络层，局域网的体系结构仅相当于相当与OSI/RM的最低两层 （3）采用两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，所以局域网面对的问题是多源，多目的的连连管理，由此引发出多种媒体访问控制技术。 ③ 在局域网中各站通常进行一对多访问，随机使用信道，共享通信媒体，采用广播通信方式是最合适的，且LAN中站点较少，带宽相对较大，也适宜于使用广播方式通信。在广域网中用户数较多，若采取广播通信，会造成广播风暴，使得整个网络无法使用。

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是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？  星形网，总线网，环形网，树形网  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的非常可靠，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。

什么叫做传统以太网？以太网有哪两个主要标准？ ① 传统以太网就是最早流行的 10 Mbit/s 速率的以太网。 ② 两个主要标准是：  DIX Ethernet V2 标准 IEEE 的 802.3 标准 DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 802.3 标准只有很少的差别，因此很多人也常把 802.3 局域网简称为“以太网”，或“基于 DIX Ethernet 技术的像以太网（Ethernet like）的系统”。

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？  以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号（如下图所示）： 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。

为什么 LLC 子层的标准已制定出来了但现在却很少使用？ 由于 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路层子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了，且很多生产厂商生产的适配器上也仅装有 MAC 协议而没有 LLC。

试说明 10BASE-T 中的 “10”、“BASE” 和 “T” 所代表的意思。  10BASE-T 中的“10”表示信号在电缆上的传输速率为 10Mbit/s ，“BASE” 表示电缆上的信号是基带信号，“T” 代表双绞线星形网，但 10BASE-T 的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过 100 m。

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？ 传统的时分复用 TDM 是静态时隙分配，均匀高负荷时信道利用率高，低负荷或负荷不均时资源浪费较大，CSMA/CD 采用发送前先监听信道，当信道空闲时再分配资源的方式进行工作，低负荷时信道利用率高，但控制复杂，高负荷时信道冲突大。

假定 1km 长的 CSMA/CD 网络的数据率为 1Gbit/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。 1km 长的 CSMA/CD 网络的端到端传播时延 τ = 1 k m 200000 k m / s = 5 µ s τ = \frac{1km}{200000km/s}=5µs τ=200000km/s1km​=5µs 2 τ = 10 µ s 2τ=10µs 2τ=10µs。在此时间内要发送 ( 1 G b i t / s ) ∗ ( 10 µ s ) = 1 0 9 ∗ 1 0 − 6 = 10000 b i t (1Gbit/s)*(10µs)=10^9*10^{-6}=10000bit (1Gbit/s)∗(10µs)=109∗10−6=10000bit。 只有经过这样一段时间后发送端才能收到碰撞的信息（如果发生碰撞的话），也才能检测到碰撞的发生。 因此，最短帧长是 10000 bit，或 1250 字节。 （至于为什么是这样算出来的，我的理解是：A必须保持发送状态与B发送的来的信息碰撞，A才能检测出发生碰撞。）

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？ 比特时间就是发送1比特所需的时间，而不管数据率是多少。需要注意的是，发送 1 比特的时间长短显然与数据率密切相关。 采用比特时间的好处是方便。如果不采用比特时间，那么当我们讨论某个站发送数据时，若所发送的数据共有 6400 比特，那么发送者 6400 比特的时间就是 6400 除以发送速率。 例如，若发送速率为 10 Mbit/s，则发送这 6400 比特时间所需的时间是： 6400 10000000 = 640 ∗ 1 0 − 6 s = 640 μ s \frac{6400}{10000000}=640*10^{-6}s=640μs 100000006400​=640∗10−6s=640μs 但如果以“比特时间”为单位，那么不管发送速率是多少，发送 6400 比特所需的时间一定是 6400 比特时间。这显然要方便得多。 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10Mb/s，则100比特时间等于10微秒。否则无法回答。

假定在使用 CSMA/CD 协议的 10 Mbit/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。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？如果是 100Mb/s 的以太网呢？  ① 对于10Mb/s 的以太网，以太网把争用期定为 512 比特时间。现在 r = 100，因此要退后 100 个争用期，退避时间为 51200 比特时间。 等待时间是 51200 / 10 = 5.12 ms（ 51200 b i t 10 ∗ 1 0 6 b i t / s = 5.12 ∗ 1 0 − 3 = 5.12 m s \frac{51200bit}{10*10^6bit/s}=5.12*10^{-3}=5.12ms 10∗106bit/s51200bit​=5.12∗10−3=5.12ms）。  ② 对于 100Mb/s 的以太网，以太网把争用期仍然是 512 比特时间。要退后 100 个争用期，退避时间 为 51200 比特时间。 等待时间是 51200/100 = 512 μs。

公式（3 - 3）表示，以太网的极限信道利用率与连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连接在以太网的站点数无关？请说明你的理由。 公式 3 - 3： S m a x = T 0 T 0 + τ = 1 1 + a S_{max}=\frac{T_0}{T_0+τ}=\frac{1}{1+a} Smax​=T0​+τT0​​=1+a1​ 不能得出此结论。  原因是：实际的以太网各站点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），使各结点的发送不发生碰撞。

假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为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所发送的帧不会和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） 设在 t = 0 时 A 开始发送。A 发送的最短帧长是 64 字节（= 512 bit）。实际上在信道上传送的还有 8 字节（= 64 bit）的前同步码和帧开始定界符，因此在 t = 512 + 64 = 576 比特时间，A 应当发送完毕，经过传播时间后，即 t = 225 比特时间，B 检验出 A 的信号（如下图所示）： 因此，在 t = 225 比特时间以后 B 就不会发送数据了。反之，如果 B 在 t = 224 比特时间或这以前发送数据就一定会和 A 发送的数据发生碰撞。因此，题目说，“在 A 发送结束之前 B 也发送一帧”，等于隐含的说，“受 CSMA/CD 协议的约束，B 在 t = 224 比特以前发送了数据。” B 在 t = 224 比特时间发送的第一个比特将在 t = 224 + 225 = 449 比特时间到达 A，因此，A 在检测到和 B 发送的数据发生碰撞以前显然还没有发送完毕（因为 449 小于上面算出的 576）。当 A 检测到发生碰撞时，就要停止发送，并执行退避算法。 换言之，如果 A 在发送完毕之前（即在 t = 512 + 64 = 576 比特时间之前）没有检测到发生碰撞时，那么就表明：A 所发送的帧不会和 B 发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他站点发生碰撞）。

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同时检测到发生了碰撞，并且在t=255+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重传的数据再次发生碰撞？B会不会在预定的重传时间停止发送数据？ 下图给出了在这几个主要时间所发生的事件。所有的事件单位都是“比特时间”。 t = 0时，A 和 B 开始发送数据。 t = 225 比特时间，A 和 B 都检测到碰撞。 t = 273 比特时间，A 和 B 结束干扰信号传输。A 和 B 都马上执行退避算法。 因为 r A = 0 r_A=0 rA​=0 和 r B = 1 r_B=1 rB​=1，所以 A 立即检测信道，而 B 要推迟 512 比特时间后才能检测信道。 也就是说，A 在 t = 273 比特时间就开始检测信道，但 B 要等到 t = 785 比特时间才检测信道。 当 t = 273 + 225 = 498 比特时间，B 的干扰信号中的最后一个比特到达 A；A 检测到信道空闲。但 A 还不能马上发送数据，必须等待 96 比特时间才能发送数据（我们应当注意到，以太网的帧间最小间隔就是 9.6 μs，相当于 96 比特时间）。 这样，当 t = 498 + 96 = 594，A 开始发送数据。 再看一下 B 什么时候发送数据。当 t = 273 + 512 = 785 比特时间（B 从 273 比特时间算起，经过 1 个争用期 512 比特时间发送数据），再次检测信道。如果空闲，则 B 在 96 比特时间后，即将在 t = 785 + 96 = 881 比特时间发送数据。请注意，只有从 785 比特时间一直到 881 比特时间 B 一直检测到信道是空闲的，B 才在 881 比特时间发送数据。 当 t = 594 + 225 = 819 比特时间，A 在 594 比特时间发送的数据到达 B。 可见从 785 比特时间算起，才经过了 34 比特时间，B 就检测到信道忙，因此 B 在预定的 881 比特时间不发送数据。

以太网上只有两个站，它们同时发送数据，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1次重传失败的概率、第2次重传的概率、第3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 I I I。 将第 i 次重传失败的概率记为 P i P_i Pi​，显然 P i = ( 0.5 ) k ， k = m i n [ i , 10 ] P_i=(0.5)^k，k = min[i,10] Pi​=(0.5)k，k=min[i,10] 第 1 次重传失败的概率 P 1 = 0.5 P_1=0.5 P1​=0.5 第 2 次重传失败的概率 P 2 = 0. 5 2 = 0.25 P_2=0.5^2=0.25 P2​=0.52=0.25 第 3 次重传失败的概率 P 3 = 0. 5 3 = 0.125 P_3=0.5^3=0.125 P3​=0.53=0.125 P[传送 i 次才成功] = P[传送 1 次传送失败] * P[传送 2 次传送失败] * P[传送 3 次传送失败]…P[传送 i - 1 次传送失败] * P[传送 i 次传送成功] P[传送 1 次才成功] = 0.5 P[传送 2 次才成功] = P[传送 1 次传送失败] * P[传送 2 次传送成功] = P[传送 1 次传送失败] * (1- P[传送 2 次传送失败]) = 0.5 * (1 - 0.25) = 0.375 P[传送 3 次才成功] = P[传送 1 次传送失败] * P[传送 2 次传送失败] * P[传送 3 次传送成功] = P[传送 1 次传送失败] * P[传送 2 次传送失败] * (1 - P[传送 3 次传送失败]) = 0.5 * 0.25 * (1 - 0.125) = 0.1094 P[传送 4 次才成功] = 0.5 * 0.25 * 0.125 * (1 - 0.0625) = 0.0146 平均重传次数 = 1* 0.5 + 2 * 0.375 + 3 * 0.1094 + 4 * 0.0146 = 1.6366 ≈ \approx ≈ 1.64

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的带宽。 （1）10 个站都连接到一个 10 Mbit/s 以太网集线器。 （2）10 个站都连接到一个 100 Mbit/s 以太网集线器。 （3）10 个站都连接到一个 10 Mbit/s 以太网交换机。 每一个站所能得到的带宽如下： （1）假定以太网的利用率基本上达到 100%，那么 10 个站共享 10 Mbit/s，即平均每一个站可得到 1 Mbit/s 的带宽。 （2）假定以太网的利用率基本上达到 100%，那么 10 个站共享 100 Mbit/s，即平均每一个站可得到 10 Mbit/s 的带宽。 （3）每一个站独占交换机的一个接口的带宽 10 Mbit/s。这里我们假定这个交换机的总带宽不小于 100 Mbit/s。

10Mbit/s以太网升级到100Mbit/s、1Gbit/s和10Gb/s时，都需要解决哪些技术问题？为什么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手，并使自己的应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网？  ① 要解决的技术问题：使参数a保持为较小的数值，可通过减小最大电缆长度或增大帧的最小长度。  在100Mb/s的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆的长度减小到100m，帧间时间间隔从原来9.6微秒改为现在的0.96微秒；  吉比特以太网仍保持一个网段的最大长度为100m，但采用了“载波延伸”的方法，使最短帧长仍为64字节（这样可以保持兼容性）、同时将争用时间增大为512字节。并使用“分组突发”减小开销 ② 10吉比特以太网的帧格式与10Mbit/s、100Mbit/s和1Gbit/s以太网的帧格式完全相同 吉比特以太网还保留标准规定的以太网最小和最大帧长，这就使用户在将其已有的以太网进行升级时，仍能和较低速率的以太网很方便地通信。 由于数据率很高，吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体，它使用长距离（超过km）的光收发器与单模光纤接口，以便能够工作在广域网。  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。

以太网交换机有何特点？用它怎样组成虚拟局域网？  ① 特点：以太网交换机实质就是一个多端口的网桥，它工作在数据链路层上。每一个端口都直接与一个主机或一个集线器相连，并且是全双工工作。它能同时连通多对端口，使每一对通信能进行无碰撞地传输数据。在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽。  ② 以太网交换机支持存储转发方式，而有些交换机还支持直通方式。但要注意的是：用以太网交换机互连的网络只是隔离了网段（减少了冲突域），但同一台交换机的各个网段仍属于同一个广播域。因此，在需要时，应采用具有VLAN能力的交换机划分虚拟网，以减少广播域（802.1q协议）。

某学院的以太网交换机有三个接口分别和学院三个系的以太网相连。另外三个接口分别和电子邮件服务器、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 100 Mbit/s 以太网交换机。假定所有的链路的速率都是 100 Mbit/s,并且图中的 9 台主机中的任何一个都可以和任何一个服务器或主机通信。试计算这 9 台主机和两个服务器产生的总的吞吐量的最大值，为什么？ 注意：一个网络中无论其中有多少台主机或者服务器，如果全部接在一个集线器上，那么该网络的最大总的吞吐量就是这个集线器的最大值；如果各个接口全部与交换机相连那么总的最大吞吐量就是每个链路最大值的总和。 这里的 9 台主机和两个服务器都工作时的总吞吐量是 900 + 200 = 1100 Mbit/s。三个系中各有一台主机分别访问两个服务器和通过路由器上网。其它主机在系内通信。

假定在上图中的所有链路的速率仍然为 100 Mbit/s，但三个系的以太网交换机都换成为 100 Mbit/s 的集线器。试计算这 9 台主机和两个服务器产生的总的吞吐量的最大值。为什么？ 这里的每个系是一个碰撞域，其最大吞吐量为 100 Mbit/s。加上每个服务器 100 Mbit/s 的吞吐量，得出总的最大吞吐量为 500 Mbit/s

假定在上图中的所有链路的速率仍然为 100 Mbit/s，但所有的以太网交换机都换成为 100 Mbit/s 的集线器。试计算这 9 台主机和两个服务器产生的总的吞吐量的最大值。为什么？ 现在整个系统都是一个碰撞域，因此最大的吞吐量为 100 Mbit/s。

以太网交换机有6个接口，分别接到5台主机和一个路由器。在下面表中的“动作”栏中，表示先后发送了4个帧。假定在开始时，以太网交换机的交换表是空的。试把该表中其他的栏目都填写完。