CH3数据链路层习题

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1、CH3数据链路层习题3.1典型习题与分析【3】位串0111101111101111110需要在数据链路层上被发送，请问，经过位填充之后实际被发送出去的是什么？解答：经过位填充之后的输出为：011110111110011111010。【4】假设使用海明码来传输16位的报文。请问，需要多少个检查位才能确保接收方可以检测并纠正单个位错误？对于报文1101001100110101，请给出所传输的位模式。假设在海明码中使用了偶数位。解答：对于一个16位的报文只在1，2，4，8和16位需要校验位，所以五个校验位就够了，所要传输的位模式为0110101110011001110101。【5】检测错误的一种方法

2、是按n行、每行k位来传输数据，并且在每行和每列加上奇偶位。其中右下角是一个检查它所在行和列的奇偶位。这种方案能够检测出所有的单个错误吗？2位错误呢？3位错误呢？解答：单个错误能够很容易的被行校验和列校验检测出来；两个错误时，如果不在同一行，行校验可以检测出来，如果在同一行，列校验可以检测出来；对于三个错误，如果同一行和同一列的位同时翻转，就无法检测出错误。【6】一条3000公里长的T1骨干线路被用来传输64字节的帧，两端使用了回退n帧技术的协议。如果传输速度为6s/公里，则序列号应该有多少位？解答：为了能够正常传输，序列号（也就是窗口大小）必须足够大使得发送器发送数据直到接收到第一个回应为止。

3、线路传输时延为18ms，T1线路的速度为1.536Mbps，64字节的帧需要0.3ms。所以，第一帧完全到达需要18.3ms，同时回应帧需要18ms返回，总共需要的时间为36.3ms。发送器需要能够保持36.3ms的窗口大小，发送一帧需要0.3ms，所以可以发送121个帧，那么7位的序列号就足够了。【7】考虑在一条1Mbps的无错误的线路上使用选择性重传协议的操作。最大的帧长度为1000位，每过1秒钟产生新的分组，超时间隔为10ms。如果特殊的确认定时器被去掉的话,则不必要的超时就会发生。平均报文要被传输多少次？解答：假定A给B发送一帧数据正确到达，但是B没有发送相应的回应，过段时间A超时重传

4、，但是当B接收到这帧数据时发现序号不对，低于期待的序号值，因此它发送带确认号的NAK给A。所以每帧将会被重传两次。【8】PPP基本上是以HDLC为基础的，HDLC则使用了位填充技术来防止在有效载荷数据中偶尔出现标志字节，以避免引起混淆。请给出至少一个理由说明为什么PPP却使用了字节填充技术？解答：PPP和HDLC相比它是用软件来实现的，而HDLC是硬件实现的，在软件中对字节的操作相对于位操作要简单的多；另外PPP是为MODEM来设计的，而MODEM是对字节操作的而不是对位操作的。【9】利用地球同步卫星在一个1Mbps的信道上发送1000位的帧，该信道离开地球的传输延迟为270ms。确认信息总是

5、被捎带在数据帧上。头部非常短，并且使用3位序列号。在下面的协议中，最大可获得的信道利用率是多少？(a)停等协议(b) 回退n帧协议(c) 选择性重传协议解答：假定t=0时开始传输,t=1ms时第一帧发送完毕,t=271ms时第一帧到达接收点，t=272ms时回应帧发送完毕，t=542ms时回应帧到达接收点。所以传输一帧的周期为542ms。542ms内发送k帧数据，它的效率为k/542。所以，(a) k=1，效率为1/542=0.18%(b) k=7，效率为7/542=1.29%(c) k=4，效率为4/542=0.74%【10】在一个负载很重的50kbps卫星信道上使用选择性重传协议，数据帧包

6、含40位的头和3960位的数据，请计算一下浪费在头部和重传的开销占多少比例。假设从地球到卫星的信号传输时间为270ms。ACK帧永远不会发生，NAK帧为40位。数据帧的错误率为1%,NAK帧的错误率忽略不计，序列号为8位。解答：对于50kbps的信道和8位的序列号，信道始终是满的。平均每帧重传的次数为0.01。每个正确接收的帧浪费了40位的头，1%x4000位的重传位和每100帧就有一个40位的NAK,所以每3960位的数据对应80.4位的开销，即80.4/(3960+80.4)=1.99%。【11】一个信道的数据速率为4kbps，其传播时延为20ms，那么对于效率至少为50%的停等协议而言，

7、此协议帧的大小范围为多少？解答：对于停等协议，其协议效率为U。当U，50%时，12a可以得到prop20msL/4k因此得到L，160，即帧长度应该大于160比特。frame【12】对于窗口大小为1000比特，速率为1Mbps，延迟为270ms的卫星信道，下列情况下的最大链路利用率是多少？a. 采用停等协议的流量控制。b. 连续流量控制，窗口大小为7。c. 连续流量控制，窗口大小为127。d. 连续流量控制，窗口大小为255。4CH3数据链路层习题解答：在此卫星信道下，a270ms1000/IMb/s270(a)米用停等协议，其链路的最大利用率为U0.0018o1+2a(b) W=7,连续流量

8、控制下的链路利用率为UJ0.0126o1+2a1+540(c) W=127,连续流量控制下的链路利用率为UJ1270.2286。1+2a1+540(d) W=255，连续流量控制下的链路利用率为UJ2550.459。1+2a1+540【13】一个信道的数据速率为Rbps,传输时延为t秒/公里，发送端和接收端的距离为L公里，帧的大小固定为B比特，在最大利用率的前提下给出帧的序号域的最小值(忽略回应帧的影响)。解答：当窗口大小W，2a+1时，信道得利用率为100%，因此应该取W2a+1。tL-112而aproL-R-1，因此WL-R-1+1，而帧的序号域的最小值应该是tB/RBBframe2nlo

9、g(L-R-1+1)+1o_2B【14】对于P=110011，M=11100011，求其CRC是多少？解答：由于P的位数是6,因此应该加5为冗余位，计算如下：011001100001101111111100000111100011001110110011001111111011001111010因此R=11010,T=1110001111010。【15】两个相邻的节点A、B采用滑动窗口协议，其序号占用3比特，在后退N帧ARQ的方式中，发送方的窗口尺寸为4。假定A给B发送数据，对于下列事件指出窗口的位置：a. 在A发送数据帧之前。b. 在A发送数据帧0,1,2之后，B应答了0,1帧，并且A收到了

10、这些回应帧。c. 在A发送数据帧3,4,5之后，B应答了第4帧，并且A收到了这些回应帧。6CH3数据链路层习题解答：根据滑动窗口的原理和后退N帧ARQ的基本思想，结果如图3.18所示。!0123456701节点A012345670节点B(a)节点；B01234567067CH3数据链路层习题#CH3数据链路层习题图3.18滑动窗口的位置【16】在上题中，如果采用选择重发ARQ方式，且发送方和接收方的窗口尺寸都是4。题中的三个问题的结果又如何？解答：根据滑动窗口的原理和选择重发ARQ的基本思想，结果如图3.19所示。节点A0123456701(a)0123456701（b）S节点B0123456

11、70012345670012345670图3.19滑动窗口的位置【15】两个节点通过一条1Mbps的卫星链路进行通信，传输时延为270ms，卫星在这里的作用只是做一下转发，可以忽略交换时延，对于帧大小为1024，3位顺序号的HDLC协议，那么最大可能的数据吞吐量是多少？解答：假设控制字段长8bit,FCS长16bit,贝I在一帧中数据比例为10244-816，84.6%1024假设该链路可用Go-Back-N差错控制，则窗口尺寸可达7,得到WU，0.65%1+2a所以数据的比特吞吐量为：1M84.6%0.65%，5500bit/s。【16】正常响应模式的HDLC主站发送了六个I帧给从站，主站在

12、发送这六帧之前的N(S)值计数到3,如果第六帧的询问位置位，那么来自从站的最后一帧的N(R)计数值是多少？解答：根据题意知窗口序号为3比特，以8为模。因可以连续发送6帧，可断定采用回退N帧ARQ而不是选择拒绝ARQ。因是无差错操作，当发送的第6帧信息帧的轮询位置1，从站将给予RR或RNR应答,由于发送6帧信息前主站的N(S)为3,之后发送的信息帧的N(S)从4开始，因此，从站返回的N(R)计数值为2,表示已接收到了4、5、6、7、0和1帧，可以接收的下一帧的序号是2。所以N(R)=010。【17】一个Web服务器通常接收少量的来自客户端的数据，而发送大量的数据给客户端，请解释一下选择拒绝ARQ

13、和回退N帧ARQ哪个对服务器造成的负担最小？解答：该题实际上是问该B/S模式应用究竟是回退N帧ARQ还是选择拒绝ARQ效率更高？回退N帧ARQ会增加网上流量和服务器重传的信息量，尤其当线路质量不好时，服务器发送的数据量会剧增。选择拒绝ARQ会使接收和发送逻辑更复杂一些，尤其会加重服务器接收缓冲的负担。Web服务器因接收信息量小，发送信息量大，选择拒绝ARQ的缺点对其影响相对较小，倒是重传信息量是主要问题。因此选择拒绝ARQ对减轻WEB服务器负担可能更好一些。【18】在一个1Mb/s的卫星信道上发送1000比特长的帧，确认总是捎带在数据帧中，帧头很短，使用3bit的序列号，对于下面的协议而言，可

14、以取得的最大信道的利用率是多少？(a) 停等协议(b) 后退N帧的滑动窗口协议(c) 选择性重发的滑动窗口协议解答：对应3种协议的窗口大小值分别是1，7和4。使用卫星信道端到端的传输延迟是270ms，以1Mb/s的速率发送，1000bit长的帧发送的时间是1ms。这里用t=0标识传输开始时间，贝恠t=1ms时，第一帧发送完毕。t=271ms的时候，第一帧完全到达对方。t=271ms的时候，对第一帧的确认帧发送完毕。t=542ms时候，带有确认的帧完全到达发送方。因此周期是542ms。如果在542ms内可以发送k个帧(发送每个帧的时间是1ms),则信道的利用率是k/542，所以：k=1,最大的信

15、道利用率为1/542=0.18%k=7,最大的信道利用率为7/542=1.29%k=4,最大的信道利用率为4/542=0.74%8CH3数据链路层习题【19】在使用PPP发送一个IP分组时，最小的开销是多少？仅考虑由PPP本身所引入的开销，而不计IP头部的开销。解答：根据PPP的帧格式，在缺省的配置下，地址和控制字段总是常数，因此链路控制协议位这二部分提供了必要的机制，可以协商选项，允许省略掉这2个字段，从而在每帧上节省2个字节。协议段缺省大小为2个字节，但是在使用链路控制协议时，可以变成1字节。在最小开销条件下，每个帧有两个标志字节，一个协议字节和两个校验和字节，这样每个帧共有5个开销字节。

16、#CH3数据链路层习题3.2课后习题解答习题3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能？答：数据链路层中的链路控制功能有：（1）链路管理。（2）帧定界。（3）流量控制。（4）差错控制。（5）将数据和控制信息区分开。（6）透明传输。（7）寻址。习题3-03考察停止等待协议算法。在接收结点，当执行步骤（4）时，若将“否则转到（7）”改为“否则转到（8）”，将产生什么结果？习题3-06信道速率为答：“否则”是指发送方发送的帧的N（S）和接收方的状态变量V（R）不同。表明发送方没有收到接收方发出的ACK,于是重传上次的帧。若“转到（8）”，则接收方要发送NAK。发送方继续重传上次的帧，一直这样下去。采

17、用停止等待协议。传播时延t20ms确认帧长度和处理p时间均可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少解：根据下图所示停等协议中的时间关系：特为单位）。所以得帧长lCxt，Cx214000x0.04160ffp习题试证明：当用个比特进行编号时，若接收窗口的大小为，则只有在发送窗口的大小T时，连续协议才能正确运行。答：（）显然内不可能有重复编号的帧，所以W。设；（）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

18、有收到该确认，发送窗口就不能滑动。()为讨论方便，取=并考虑当接收窗口位于时，发送窗口的两个极端状态。状态：发送窗口：全部确认帧收到接收窗口：012304152637456状态2：发送窗口：0：2345670：2全部确认帧都没收到接收窗口：0：2304：52637456(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+,所以W：习题、试证明：对于选择重传协议，若有比特进行编号，则接收窗口的最大值受公式R的约束。答：因+R，而R,当时，取最大值，为。习题在选择重传协议中，

19、设编号用。再设发送窗口，而接收窗口。试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。答：发送端：0：2345670：23接收端：0：2345670：23习题在连续协议中，设编号用，而发送窗口，试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正常工作。答：发送端：0：2345670：23接收端：0：2345670：23习题在什么条件下，选择重传协议和连续协议在效果上完全一致？答：当选择重传协议时，或当连续协议传输无差错时。习题设卫星信道的数据速率是，取卫星信道的单程传播时延为秒。每一个数据帧长为，忽略误码率、确认帧长和处理时间。试计算下列情况下的信道利用率。：)采用停等协议。2) 采用连续3) 采用连续4

20、) 采用连续协议，窗口大小=。协议，窗口大小T协议，窗口大小T解：习题试简述帧各字段的意义。用什么方法保证数据的透明传输?答：帧结构如下图：10CH3数据链路层习题I作为标志以确定帧的边界8同一个标志可变长一种1.标志域F8HDLC用一种特殊的位模式011111W既可以作为前一帧的结束，也可以作为后一帧的开始。链路上所有的站都在不断地探索标志模式，一旦得到一个标志就开始接收帧。在接收帧的过程中如果发现一个标志展认为该帧结束了。#CH3数据链路层习题2. 地址域A。地址域用于标识从站的地址。虽然在点对点链路中不需要地址，但是为了帧格式的统一,也保留了地址域。地址通常是8位长,然而经过协商之后,也

21、可以采用更长的扩展地址。3. 控制域C。HDLC定义了三种帧，可根据控制域的格式区分之。信息帧(I帧)装载着要传送的数据，此外还捎带着流量控制和差错控制的信号。3信息域INFO。只有I帧和某些无编号帧含有信息域。这个域可含有表示用户数据的任何比特序列，其长度没有规定，但具体的实现往往限定了帧的最大长度。5帧校验和域FCSoFCS域中含有除标志域之外的所有其他域的校验序列。通常使用16bit的CRC-CCITT标准产生校验序列，有时也使用CRC-32产生32位的校验序列。采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流，或者说，就可实现数据链路层的透明传输。习题HDLC帧可分为哪几大类？试简述各类帧的作

22、用。答：分三大类。1信息帧：用于数据传输，还可同时用来对已收到的数据进行确认和执行轮询功能。2监督帧：用于数据流控制，帧本身不包含数据，但可执行对数据帧的确认，请求重发信息帧和请求暂停发送信息帧等功能。3无编号帧：主要用于控制链路本身，不使用发送或接收帧序号。习题协议的主要特点是什么？为什么不使用帧的编号？适用于什么情况？答：主要特点：()点对点协议，既支持异步链路，也支持同步链路。()是面向字节的。不米用序号和确认机制是出于以下的考虑：第一，若使用能够实现可靠传输的数据链路层协议(如)，开销就要增大。在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的协议较为合理。第二，在因特网环境下，的信息字

23、段放入的数据是数据报。假定我们采用了能实现可靠传输但十分复杂的数据链路层协议，然而当数据帧在路由器中从数据链路层上升到网络层后，仍有可能因网络授拥塞而被丢弃。因此，数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传输也是可靠的。第三，协议在帧格式中有帧检验序列安段。对每一个收到的帧，都要使用硬件进行检验。若发现有差错，则丢弃该帧(一定不能把有差错的帧交付给上一层)。端到端的差错检测最后由高层协议负责。因此，协议可保证无差错接受。协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。习题要发送的数据为。采用的生成多项式是4试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？答：添加的检验序列为111(011010110除1以1100000)101数据在传输过程中最后一个1变成了0，11010110除1以011010，1余01数为01，1不为0，接收端可以发现差错。数据在传输过程中最后两个1都变成了0，11010110除0以011010，1余01数为10，1不为0，接收端可以发现差错。11