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第五章课后习题参考答案
3数据率为10Mbit/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少波特？
答：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。 4试说明10BASE-T所代表的意思。
答： 10表示数据率是10Mb/s，BASE表示电缆上的信号是基带信号，采用曼彻斯特编码。T表示双绞线。
5 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？？
答：以太网升级时，由于数据传输率进步了，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9.6μs，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以太网支持双绞线和光纤，10Gbit/s以太网只支持光纤。
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6有10个站连接在以太网上。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10Mb/s以太网集线器。 （2） 10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器。 （3） 10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。 答：（1）10个站共享10Mb/s。 （2）10个站共享100Mb/s。 （3）每个站独占10Mb/s。
7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。 答：对于1km电缆，单程端到端传播时延为：τ=1÷200000=5×10-6s=5μs，
端到端往返时延为： 2τ=10μs
为了能按照CSMA/CD工作，最小帧的发送时延不能小于10μs，以1Gb/s速率工作，10μs可发送的比特数等于：10×10-6×1×109=10000bit=1250字节。
9 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，但如今却改为使用星形拓扑结构？
答：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，而如今大规模集成电路芯片使集线器做的非常可靠，因此如今的以太网一般都使用星形结构的拓扑。
10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
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那么反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器，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网络，其20%通信量在本局域网而80%的通信量到因特网。 11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，可进步信道的利用率，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，假如使用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。 14网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？
答：网桥的每个端口与一个网段相连，网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。假设此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，那么通过查找站表，
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将收到的帧送往对应的端口转发出去。假设该帧出现差错，那么丢弃此帧。网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，进步了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不合适。 网桥与转发器不同，（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；（2）网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；（3）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法；（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能进步局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。
以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2-4个端口；它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。所以本质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。以太网交换机采用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。
15现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个透明网桥连接起来，如下列图所示。每一个网桥的两个端口号都标明在图上。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了
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2023-05-05
