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1、2022年8月8日1计算机网络原理计算机网络原理2第第8 8章章 局域网局域网8.1 介质访问控制子层介质访问控制子层8.2 IEEE802标准标准8.3 高速局域网高速局域网8.4 无线局域网无线局域网8.5 移动移动Ad Hoc网络网络8.6 局域网操作系统局域网操作系统3本章计算本章计算纯纯ALOHAALOHA、时分时分ALOHAALOHA、吞吐量吞吐量S S、载荷载荷G Gn 课后第课后第5 5题，题，一万个站点在竞争使用每一时分一万个站点在竞争使用每一时分ALOHA通道。如果每个站平均每通道。如果每个站平均每个小时做个小时做 18次请求。信道时隙是次请求。信道时隙是125us。总的通
2、道负载约为多少？。总的通道负载约为多少？解解 理解载荷理解载荷G G的概念的概念每个小时做每个小时做 18次请求，得到次请求，得到3600/18=2003600/18=200秒，即每个站点每秒，即每个站点每200200秒提出秒提出1 1次请求次请求一万个站点在竞争，得到一万个站点在竞争，得到10000/200=50，即平均每秒钟有即平均每秒钟有50个站点提出请求个站点提出请求信道时隙是信道时隙是125us，得到得到1/125us = 8000，即每秒钟有即每秒钟有8000个时隙，即最多支持个时隙，即最多支持8000个请求个请求因此信道载荷因此信道载荷G = 50/8000 = 0.00625
3、= 0.625%G = 50/8000 = 0.00625 = 0.625%n课后第课后第6 6题，题，N个站点共享个站点共享56K 的纯的纯ALOHA信道。每个站点平均每信道。每个站点平均每100秒输出一个秒输出一个1000 bit的帧，即使前一个帧还没有发送完也依旧进行（假设站点都有缓存）。的帧，即使前一个帧还没有发送完也依旧进行（假设站点都有缓存）。N的最大值是多少？的最大值是多少？解解 记住纯记住纯ALOHAALOHA的吞吐量的吞吐量S S的最大理论值的最大理论值共享共享56Kbps，因为纯因为纯ALOHA的吞吐量的吞吐量S的最大理论值是的最大理论值是0.184所以，最大带宽所以，最大
4、带宽=56000*0.184 = 10304bps从从每个站点平均每每个站点平均每100秒输出一个秒输出一个1000 bit，得到得到1000/100 = 10bps所以，每个站点最大传输速率是所以，每个站点最大传输速率是10bps10bps因此，因此，N N最大值最大值=10304/10 = 1030=10304/10 = 10304本章计算本章计算无冲突协议中的二进制倒计数法无冲突协议中的二进制倒计数法n 课后第课后第7 7题，题，某个局域网采用二进制计数法的信道分配策略，在某一时刻，某个局域网采用二进制计数法的信道分配策略，在某一时刻，10 个个站点的虚站号为站点的虚站号为8，2，4，5
5、，1，7，3，6，9，0。接下来要进行数据发送的是。接下来要进行数据发送的是4，3，9 三个站点。当三个站点全部完成发送后，各站点的新的虚站号是什么？三个站点。当三个站点全部完成发送后，各站点的新的虚站号是什么？解解 理解课本理解课本P166P166页的优先级轮换算法页的优先级轮换算法当站点发送数据后，它的当站点发送数据后，它的号码变为号码变为0，而，而0、1、2 、3站的号码都增站的号码都增1，10 个站点的虚站号变为个站点的虚站号变为8，3，0，5，2，7，4，6，9，1当站点当站点3发送后，它的号码变为发送后，它的号码变为0，而，而0、1、2 站的号码都增站的号码都增1，10 个站点的虚
6、站号变为：个站点的虚站号变为：8，0，1，5，3，7，4，6，9，2最后，当最后，当9 站发送时，它变成站发送时，它变成0，所有其他站都增，所有其他站都增1，结果是：，结果是：9，1，2，6，4，8，5，7，0，3。5本章计算本章计算理解网络拓扑结构理解网络拓扑结构n 课后第课后第9 9题，题，一栋一栋7 层的办公楼，每层有层的办公楼，每层有15 间办公室，每间办公室的墙上设有一间办公室，每间办公室的墙上设有一个终端插座，所有的插座在一个垂直面上构成一个正方形栅格，相邻插座间的个终端插座，所有的插座在一个垂直面上构成一个正方形栅格，相邻插座间的垂直和水平距离均为垂直和水平距离均为4 米。假定任
7、意两个插座间都允许连上电缆（垂直、水平、米。假定任意两个插座间都允许连上电缆（垂直、水平、斜线连接均可）。试计算在下面斜线连接均可）。试计算在下面3 种情况下连接所有插座所需的电缆长度：种情况下连接所有插座所需的电缆长度：(1)采用集线器的星形网；（采用集线器的星形网；（2）采用总线以太网；（）采用总线以太网；（3）采用令牌环网（不设线路中心）采用令牌环网（不设线路中心） 。解解 理解拓扑结构，结合画图分析理解拓扑结构，结合画图分析假设假设【x , y】为坐标，为坐标，x从从1到到7，y从从1到到15(1)采用星型，则中心点为采用星型，则中心点为4, 8，从从1, 1到到7, 15，求每个点到
8、中心的距离求每个点到中心的距离4 (sqrt(i-4)2+(j-8)2) i=17， j=115求得所有点的距离总和为求得所有点的距离总和为1832(2)采用总线型，即每层一条总线，层层之间总线相连采用总线型，即每层一条总线，层层之间总线相连每层每层15个点间有个点间有14个链路，得到个链路，得到4 14=56m，即每层相连用即每层相连用56m共共7层，层层之间相连有层，层层之间相连有6个链路，得到个链路，得到4 6=24m总线路总线路 = 56 7+24 = 416m6本章计算本章计算理解网络拓扑结构理解网络拓扑结构n 课后第课后第9 9题，题，一栋一栋7 层的办公楼，每层有层的办公楼，每层
9、有15 间办公室，每间办公室的墙上设有一间办公室，每间办公室的墙上设有一个终端插座，所有的插座在一个垂直面上构成一个正方形栅格，相邻插座间的个终端插座，所有的插座在一个垂直面上构成一个正方形栅格，相邻插座间的垂直和水平距离均为垂直和水平距离均为4 米。假定任意两个插座间都允许连上电缆（垂直、水平、米。假定任意两个插座间都允许连上电缆（垂直、水平、斜线连接均可）。试计算在下面斜线连接均可）。试计算在下面3 种情况下连接所有插座所需的电缆长度：种情况下连接所有插座所需的电缆长度：(1)采用集线器的星形网；（采用集线器的星形网；（2）采用总线以太网；（）采用总线以太网；（3）采用令牌环网（不设线路中
10、心）采用令牌环网（不设线路中心） 。解解 理解拓扑结构，结合画图分析理解拓扑结构，结合画图分析 假设假设【x , y】为坐标，为坐标，x从从1到到7，y从从1到到15(3)采用令牌环，即螺旋形，从采用令牌环，即螺旋形，从1,1到到1,15到到7,15 7,1到到2,1，完成一圈完成一圈接着接着2,1到到2,2到到2,14 到到6,14到到6,2到到3,2，完成一圈，依次类推，完成一圈，依次类推，以对角线为每圈起点，共以对角线为每圈起点，共4圈到达圈到达4,12再连回再连回1, 1 ，得到，得到总距离总距离=(56+24+56+20) + (52+16+48+12) + (44+8+40+4)+
11、 36+sqrt(442+122)=461.67本章计算本章计算802.3802.3标准的标准的10Mbps10Mbps方案方案n 课后第课后第1010题，题，标准标准10Mbps802.3LAN 的波特率率是多少的波特率率是多少?解解 理解理解802.3802.3标准概念标准概念答案在课本答案在课本P172P17210BASE-F 10BASE-F 是是802.3 802.3 中关于以光纤作为介质的系统的规范。该规范中，每条传输线路均使用一中关于以光纤作为介质的系统的规范。该规范中，每条传输线路均使用一对光纤，每条光纤采用曼彻斯特编码传输一个方向上的信号。每一位数据经编码后，转换为一对光纤，
12、每条光纤采用曼彻斯特编码传输一个方向上的信号。每一位数据经编码后，转换为一对光信号元素，所以，一个对光信号元素，所以，一个 10Mbps 10Mbps 的数据流实际上需要的数据流实际上需要20Mbaud 20Mbaud 的信号流。的信号流。8本章计算本章计算数据传输过程数据传输过程n 课后第课后第1111题，题，一个一个1km长的长的10Mb/s 的的CSMA/CD局域网（不是局域网（不是802.3），），其传播速度其传播速度200m/us。数据帧的长度是。数据帧的长度是256bit，其中包括用于帧头、检，其中包括用于帧头、检验和以及其他开销的验和以及其他开销的32bit。传输成功后的第一个时
13、隙被留给接受方，用。传输成功后的第一个时隙被留给接受方，用来捕获信道并发送一个来捕获信道并发送一个32bit的确认帧。假定没有冲突发生，有效数据率的确认帧。假定没有冲突发生，有效数据率（不包括开销）是多少？（不包括开销）是多少？解解 理解载荷理解载荷G G的概念的概念从全过程耗费的时间进行计算从全过程耗费的时间进行计算发送数据发送数据256bit256bit的时间的时间=256/10M=25.6us=256/10M=25.6us发送数据在信道传输的时间发送数据在信道传输的时间=1k/200=5us=1k/200=5us发送总时间发送总时间=25.6+5=30.6us=25.6+5=30.6us
14、发送确认发送确认32bit32bit的时间的时间=32/10M=3.2us=32/10M=3.2us确认数据在信道传输的时间确认数据在信道传输的时间=1k/200=5us=1k/200=5us确认总时间确认总时间=3.2+5=8.2us=3.2+5=8.2us因此，全过程共用因此，全过程共用30.6+8.2=38.8us30.6+8.2=38.8us，而实际传输有效数据而实际传输有效数据=256-32=224bit=256-32=224bit因此有效数据率因此有效数据率=224/38.8=5.77Mbps=224/38.8=5.77Mbps9本章计算本章计算含冲突的数据传输过程含冲突的数据传输
15、过程n 课后第课后第1414题，题，长长1Km、10Mbps的基带总线的基带总线LAN,信号传播速度为信号传播速度为200M/s,试计算试计算:1000比特的帧从发送开始到接收结束的最大时间是多少比特的帧从发送开始到接收结束的最大时间是多少?若两相距最远的站点在同一时刻发送数据若两相距最远的站点在同一时刻发送数据,则经过多长时间两站发现冲突则经过多长时间两站发现冲突解解 理解载荷理解载荷G G的概念的概念（1 1）无冲突时，最大时间无冲突时，最大时间= =发送时间发送时间+ +传播时间传播时间 = 1000/10M+1000/200 = 100+5 = 105us= 1000/10M+1000
16、/200 = 100+5 = 105us（2 2）有冲突时，同时发送的发现冲突时间有冲突时，同时发送的发现冲突时间= =传播时间传播时间=1000/200 = 5us=1000/200 = 5us非同时发送的发现冲突时间非同时发送的发现冲突时间=2=2传播时间传播时间= =usus10本章计算本章计算环比特长度环比特长度n 课后第课后第1515题，题，100个站点的时槽环，任意两站间的平均距离为个站点的时槽环，任意两站间的平均距离为10m,数据数据传输速率为传输速率为10Mbps,信号传播速度为信号传播速度为200m/us,若每个站引入若每个站引入1位延迟位延迟,试试计算：计算：两站间链路的位
17、长度为多少位？两站间链路的位长度为多少位？整个环路的有效位长度为多少位？整个环路的有效位长度为多少位？此环上最多允许有几个此环上最多允许有几个37位长的时槽？位长的时槽？解解 理解理解环比特长度环比特长度=信号传播时延信号传播时延*数据传输速率数据传输速率+接口延迟位数接口延迟位数1.两站间链路的位长度两站间链路的位长度 = 信号传播时延信号传播时延*数据传输速率数据传输速率 =(10/200)10M = 0.5bit（不计延迟不计延迟）2.整个环路的有效位长度整个环路的有效位长度= 100 (0.5+1) = 150bit （要计延迟要计延迟）3.若最多允许若最多允许37位长的时槽，得到位长
18、的时槽，得到150/37 = 4.05 4 ，所以最多，所以最多5个个 11本章计算本章计算令牌环令牌环n 课后第课后第1616题，题，当数据传输速率为当数据传输速率为5Mbps,传播速度为传播速度为200m/us时，令牌环时，令牌环接口中的一个比特时延等价于多少米的电缆？接口中的一个比特时延等价于多少米的电缆？解解 理解载荷理解载荷G G的概念的概念1 1个个bitbit时延时延= 1/5M = 0.2us因为传播速度是因为传播速度是200m/us200m/us，所以所以2002000.2 = 40m0.2 = 40m12本章计算本章计算环比特长度和令牌环传输环比特长度和令牌环传输n 课后第
19、课后第1717题，题，长长1Km、10Mbps、50个站点的令牌环，每个站引入个站点的令牌环，每个站引入1位位延迟，信号传播速度为延迟，信号传播速度为200m/us,令牌长令牌长8位，数据帧最大长度为位，数据帧最大长度为256（包（包括括32位开销），确认在数据帧捎带，问该环不包括开销的有效数据速率位开销），确认在数据帧捎带，问该环不包括开销的有效数据速率为多少？为多少？解解 理解环比特长度公式理解环比特长度公式有效数据速率有效数据速率 = = 有效位数有效位数 / / 传输总时间传输总时间 = (256-32) / = (256-32) / 传输总时间传输总时间环的传输总时间环的传输总时间
20、= = 发送令牌发送令牌+ +获取令牌获取令牌+ +发送数据发送数据+ +数据传播数据传播+ +所有站点的位延迟所有站点的位延迟发送令牌时间发送令牌时间= =获取令牌时间获取令牌时间 = 8/10M = 0.8us= 8/10M = 0.8us发送数据发送数据 = 256/10M =25.6us= 256/10M =25.6us数据传播数据传播 = 1K / 200 = 5us= 1K / 200 = 5us所有站点的位延迟所有站点的位延迟 = 50 = 50 1 / 10M = 5us 1 / 10M = 5us得到，环的传输总时间得到，环的传输总时间 = 0.8 + 0.8 + 25.6+
21、 5 +5 = 37.2 us= 0.8 + 0.8 + 25.6+ 5 +5 = 37.2 us所以，有效数据速率所以，有效数据速率 = (256-32) / 37.2 = 6.02Mbps= (256-32) / 37.2 = 6.02Mbps13本章计算本章计算环比特长度和令牌环传输环比特长度和令牌环传输n 课后第课后第1818题，题，长长10Km、16Mbps、100个站点的令牌环，每个站引入个站点的令牌环，每个站引入1位延迟，位延迟，信号传播速度为信号传播速度为200m/us。问：。问：该环上该环上1位的延迟相当于多少米长度的电缆？位的延迟相当于多少米长度的电缆？该环的有效位长度为多
22、少位？该环的有效位长度为多少位？ 解解 理解环比特长度公式理解环比特长度公式(1)(1)环比特长度环比特长度 = 10K/200 = 10K/200 16M + 100 16M + 100 1 = 180bit 1 = 180bit所以所以1bit1bit的延迟的延迟 = 1/180 = 1/180 10K =5.56 10K =5.56米米(2)(2)因为环比特长度因为环比特长度180bit180bit，其中其中100100个个bitbit是位延迟，因此是位延迟，因此180-100 = 80bit180-100 = 80bit是有效位长度是有效位长度n 课后第课后第1919题，题，长长1Km
23、、4Mbps、50个站点的令牌环，每个站引入个站点的令牌环，每个站引入1位延迟，信号位延迟，信号传播速度为传播速度为200m/us,设数据帧最大长度为设数据帧最大长度为100字节。问该环上检查令牌丢失的超字节。问该环上检查令牌丢失的超时计数器的值至少要设置为多少微秒？时计数器的值至少要设置为多少微秒？ 解解 理解令牌环的令牌丢失计时理解令牌环的令牌丢失计时传播时间传播时间 = 1K/200 = 5us= 1K/200 = 5us所有站点的位延迟所有站点的位延迟 = 50 = 50 1/4M = 12.5us 1/4M = 12.5us最大数据帧的发送时间最大数据帧的发送时间 = 100 = 1
24、00 8 / 4M = 200us 8 / 4M = 200us因此超时计数器时间因此超时计数器时间 = 5+12.5+200 = 217.5us= 5+12.5+200 = 217.5us14本章计算本章计算令牌环传输令牌环传输n 课后第课后第2020题，题，一个一个10Mbps的令牌环，其令牌保持计数器的设置值为的令牌环，其令牌保持计数器的设置值为10us,在此环上可发送的最长帧为多少位？在此环上可发送的最长帧为多少位？解解 理解数据传输理解数据传输由于题目条件很少，因此题目意思是指在由于题目条件很少，因此题目意思是指在10us10us中能发送的最大数据长度，不考虑传播时间和位中能发送的最大数据长度，不考虑传播时间和位延迟延迟所以，最长帧所以，最长帧 = 10M = 10M * * 10 = 100bit 10 = 100bit