改善局域网性能的基本方法?
6.试说明局域网交换机的基本工作原理。 7.试说明虚拟局域网4种基本的组网方法。
8.虚拟局域网在组网方式上可以分成哪4种基本类型?它们的特点是什么? 9.如果设计一个Ethernet与Token Ring的网桥，需要注意哪些问题? 10.试举出5个应用无线局域网的应用环境的实例。
11.试分析和比较集线器、交换机、网桥、路由器的区别。 参考答案：
1. 局域网基本拓扑构型主要分为哪三类？他们都有哪些优点和缺点？ 答：局域网的网络拓扑结构主要分为总线型、环状与星状三种类型。
1）总线型局域网的主要特点有： （1） 所有结点都通过网卡连接到作为公共传输介质的总线上。 （2） 总线通常采用双绞线或同轴电缆作为传输介质。 （3） 所有结点都可以通过总线发送或增收数据，但是一段时间只允许一个结点通过总线发送数
据。当一个结点以“广播”方式发送数据时，其它结点只能以收听方式接收数据。 （4） 由于总线作为公共传输介质为多个结点共享，就可能出现同一时刻有两个或两个以上的结
点通过总线发送数据的情况，因此会出现冲突而造成传输失败。 （5） 在总线型局域网实现技术中，必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。 2）环状拓扑结构主要特点有： （1） 结点之间通过网卡利用点对点线路连接构成闭合回的环，环中数据沿着一个方向绕环逐站
传输。 （2） 多个结点共享一条环通路，为了确定坏中结点什么时候可以传送数据，同样需要介质访问
控制。因此环状拓扑实现技术也需要解决介质访问控制问题。 （3） 与总线型拓扑一样，环状拓扑一般采用某种分布式控制方法，环中每个结点都要执行发送
与接收的控制逻辑。
3）星状拓扑结构的主要特点有： （1） 交换局域网的中心结点是局域网交换机。在典型的交换局域网中，结点可能通过点对点线
路与局域网交换机连接。 （2） 局域网交换机可以在多对结点之间建立并发连接。
2. 局域网从介质访问控制方法的角度可以分为哪两类？它们的主要特点是什么？ 答：局域网介质访问控制方法的角度可以分为共享式局域网和交换式局域网。
共享式以太网最大的问题是采用CSMA/CD介质访问控制方式，通过集线器级联或堆叠后形成的网络仍是属于同一个冲突域。在同一个冲突域中，任一时刻只允许一个站点发送数据，每一次的传送都会占用整个传输介质。传输介质是共享的，所有站点平分带宽。
交换式以太网是在10Base-T和100Base-TX双绞线基础上发展起来的一种高速网络，它的关键设备是交换机（Switch）。交换机是一种特殊的网桥，它的一个端口是一个冲突域。
全双工以太网使用的网卡、交换机等都需要使用全双工网络设备。通信时，每个节点在发送数据的同时能接收数据。它们的主要区别如下：
1）信道类型不同 交换式以太网和全双工以太网中，站点和站点之间的连接方式是点对点连接，是一个并行处理系统，它为每个站点提供一条交换通道，某个站点发送数据时，交换机只将帧发送到目标站点所连接的相应端口；而共享式以太网中站点和站点之间的连接方式是广播式的共享方式，任一时刻只允许一个站点发送数据，而且发送的数据全网中所有站点都能收到。
2）带宽的区别 共享式以太网所有站点共享带宽，每个站点的实际带宽是站点数除集线器的理论带宽或传输速率。在交换式以太网中，理论上能把连接有N个设备的网络提高到N倍于交换机速率的带宽。例如，在一个24口100 Mbps交换机组成的交换式以太网中，因为每个端口都提供100 Mbps的专有速率，则该交换机的最大数据流通量为24×100 Mbps。全双工以太网的带宽是交换式以太网带宽的两倍。
3）通信方式的区别
因为共享式以太网是共享信道模式，所以只能以半双式通信方式进行传输数据，而交换式以太网是允许并发传输，因此允许使用全双工通信方式，其性能也远远超过共享式以太网。
4）拓扑结构不同
共享式以太网物理拓扑结构是星型，而逻辑上仍中总线拓扑结构。交换式以太网和全双工以太网的物理拓扑和逻辑拓扑结构是一致的，都是星型结构。
3. 试说明IEEE 802.3标准与10 Base-T、100 Base-T、 1000 Base-T标准之间的关系。
答：IEEE 802.3定义CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层标准，它适用于10Base-T的以太网；IEEE 802.3u标准在LLC子层使用IEEE 802.2标准，在MAC子层使用CSMA/CD方法，只是在物理层做了一些必要的调整，定义了新的物理层标准，它适用于100 Base-T的以太网；IEEE 802.3z是吉比特以太网标准，适用于1000 Base-T的以太网。
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4. 试结合Ethernet帧结构，分析CSMA/CD的发送与接收工作流程。
答：在Ethernet中，一个结点一旦成功利用总线发送数据帧，则其它结点都应该处于接收状态。当结点入网并启动接收后就处于接收状态。所以结点只要不发送数据，就应该处于接收状态。当某个结点完成一帧数据接收后，首先要判断接收的帧的长度，这时由于IEEE802.3协议规定了帧的最小长度。如果接收帧长度小于规定的最小长度，则表明冲突发生，应该丢弃该帧，结点重新进入等待接收状态。
如果没有发生冲突，则结点完成一帧接收后，首先需要检查帧的目的地址。如果目的地址为单一结点的物理地址，并且是本结点地址，则接收该帧。如果目的地址是组地址，而接收结点属于该组，则接收该帧。如果目的地址是广播地址，也接收该帧。如果目的地址不符，则丢弃该帧。
接收结点进行地址匹配后，如果确认是应该接收的帧，下一步则进行CRC校验。如果CRC校验正确，则进一步难测LLC数据长度是否正确。如果CRC校验正确，但是LLC数据长度不对，则报告“帧长度错”并进入结束状态。如果CRC校验与LLC都正确，则将帧中LLC数据送LLC子层，报告“成功接收”并进入结束状态。
如果帧校验中发现错误，则首先判断接收帧是不是8位的整数倍。如果帧的长度是8的整数倍，则表明传输过程中没有发生比特丢失或对错位，则记录“帧校验错”并进入结束状态；如果帧长度不是8位的整数倍，则报告“帧比特位错”并进入结束状态。Ethernet协议将接收出错分为帧校验错、帧长度错与帧比特位错等三种，并向高层报告错误类型。
5. 为了解决网络规模和网络性能之间的矛盾，针对传统的共享介质局域网存在的问题，人们提出了哪3
种改善局域网性能的基本方法？
答：为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾，人们提出了如下三种解决方案：
（1）将Ethernet的数据传输速度从10Mbps提高到100Mbps，甚至更高到1Gbps、10Gbps。 （2）将一个大型局域网划分成多个由路由或网桥互联的子网。 （3）将共享介质访问方式改为交换方式。
6. 试说明局域网交换机的基本工作原理。
答：局域网中的计算机通过网线直接连接到交换机的端口上，或者几台计算机通过集线器共同连接到交换机的某个端口上。当源计算机向目的计算机发送数据时，交换机通过地址映射表查找源计算机和目的计算机对应的端口号，如果映射表中没有找到目标计算机和它对应的端口号，交换机将向除源计算机对应的端口号外所有的端口号发送该数据；如果目标地址和源计算机的端口号相同，交错换机将丢弃该数据；如果源计算机和目标计算机的端口号不同，交换机将通过目标计算机对应的端口号向目标计算机发送该数据。
7. 试说明虚拟局域网4种基本的组网方法。
答：从虚拟局域网成员定义方法上，虚拟局域网通常有四种： （1）用交换机的端口号定义虚拟局域网 （2）用MAC地址定义虚拟局域网 （3）用网络层地址定义虚拟局域网 （4）IP广播组虚拟局域网
8. 虚拟局域网在组网方式上可以分成哪4种基本类型？它们的特点是什么？ 答：虚拟局域网有如下四种基本类型：
（1）用交换机端口号定义虚拟局域网：当用户从一个端口移动到另一个端口时，网络管理员必须对虚拟局域网成员进行重新配置。
（2）用MAC地址定义虚拟局域网：允许结点移动到网络的其他物理网段。
（3）用网络层地址定义局域网：这种方法允许按照协议类型来组成虚拟局域网，有利于组成基于服务或应用的虚拟局域网。同时，用户可以随意移动工作站而无需重新配置网络地址，这对于TCP/IP协议的用户是特别有利的。
（4）IP广播组虚拟局域网：这种虚拟局域网的建立是动态的，它代表一组IP地址。
9. 如果设计一个Ethernet与TokenRing的网桥，需要注意哪些问题？ 答：（1）同种局域网互联的格式不需要转换，而不同类型局域网帧格式之间转换复杂。 （2）802.3、802.4、802.5局域网的物理层传输速度不同。 （3）802.3、802.4、802.5局域网最大帧长不同。
10. 试举出5个无线局域网的应用环境的实例。
答： （1）大楼之间建构网络的连结，取代专线，简单又便宜。
（2）餐饮服务业可使用无线局域网络产品，直接从餐桌即可输入并传送客人点菜内容至厨房、柜台。零售商促销时，可使用无线局域网络产品设置临时收银柜台。
（3）使用附无线局域网络产品的手提式计算机取得实时信息，医护人员可藉此避免对伤患救治的迟延、不必要的纸上作业、单据循环的迟延及误诊等，而提升对伤患照顾的品质。
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（4）当企业内的员工使用无线局域网络产品时，不管他们在办公室的任何一个角落，有无线局域网络产品，就能随意地发电子邮件、分享档案及上网络浏览。
（5）一般仓储人员的盘点事宜，透过无线网络的应用，能立即将最新的资料输入计算机仓储系统。
（6）一般位于远方且需受监控现场之场所，由于布线之困难，可藉由无线网络将远方之影像传回主控站。 （7）诸如一般的电子展，计算机展，由于网络需求极高，而且布线又会让会场显得凌乱，因此使用无线网络，是再好不过的选择。
11. 试分析和比较集线器、交换机、网桥、路由器的区别。 答：集线器
集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能（将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送）。由于它在网络中处于一种“中心”位置，因此集线器也叫做“Hub”。 集线器的工作原理很简单，比如有一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”——将信息同时发送给8个端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。 交换机
交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”——要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员——交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。
可见，交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时，会根据上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上，交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上，这样以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。 网桥
简单的说网桥就是个硬件网络协议翻译器，假设你有2台电脑，一台兼容机安装windows，一台是Apple安装OS2，那么两台电脑之间是默认网络协议是不同的，兼容机可能只会说TCP/IP，苹果机只会说Apple talk，就好象两个外国人都不会说对方的语言，怎么办？找个翻译，网桥就是翻译。
在386、486时代网桥可能是一台安装了协议转换程序的电脑，如今交换机也包含这个功能。今天的操作系统之间为了互相交流，支持更多的协议，操作系统自己就可以是网桥，现在网桥这个概念已经淡出了。更多是所谓的桥接、转发、协议二次封装。
网桥也可以说相当一个端口少的二层交换机，再者网桥主要由软件实现，交换机主要由硬件实现！ 路由器
路由器是网络中进行网间连接的关键设备。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络Internet 的主体脉络。
路由器之所以在互连网络中处于关键地位，是因为它处于网络层，一方面能够跨越不同的物理网络类型（DDN、FDDI、以太网等等），另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位，使网络具有一定的逻辑结构。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。 路由器的基本功能是，把数据（IP 报文）传送到正确的网络，细分则包括：1、IP 数据报的转发，包括数据报的寻径和传送;2、子网隔离，抑制广播风暴;3、维护路由表，并与其它路由器交换路由信息，这是 IP 报文转发的基础;4、IP 数据报的差错处理
第六章 网络层
一、名词解释
用所给定义解释以下术语(请在每个术语前的划线上标出正确的定义)。 1.ICMP J
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2.超网D 3.路由器I
4.标准分类的IP地址A 5.IGMP K
6.第三层交换机H
7.内部网关协议IGP C 8.外部网关协议EGP G 9.IPv6地址B 10.IPSec协议P 11.路由选择L
12.无类域间路由CIDR地址E 13.地址解析协议ARP F
14.安全封装负载ESP协议N 15.NAT协议M
16.认证头AH协议O
A.由网络号net ID与主机号host ID两部分组成的32位长度的地址。 B.长度为128位的网络层地址。
C.在一个自治系统内部使用的路由选择协议。
D.将一个组织所属的几个C类网络合并成为一个更大的地址范围的大的逻辑网络。
E.使用“网络前缀”取代替标准分类的二层IP地址结构，以可变大小地址块的方法进行分配的地址类型。 F.实现从已知的IP地址找出对应主机MAC地址映射过程的协议。 G.不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。
H.工作在网络层，通过硬件实现IP分组高速交换的设备。 I.工作在网络层，用于转发IP分组的网络互联设备。
J.用于报告IP分组在传输过程中目的站不可达、源站抑制、超时等差错与查询、控制功能的协议。 K.实现IP分组一对多传输的协议。
L.为IP分组选择通过互联网络“合理”传输路径的功能。
M.实现将内部网络使用的专用IP地址与公用IP地址转换的协议。 N.为提高IP协议的安全性，提供数据保密和数据流保密服务的协议。 O.为增加IP分组的安全性，提供IP分组认证服务的协议。 P.为保证IP数据包传输安全而设计的安全协议。 二、选择题
1.给定一个用二进制数表示的IP地址为：11010111 00111100 00011111 11000000，那么如果用点分十进制表示应该是( )。C A.211.60.31.120 B.215.64.31.120 C.215.60.31.192 D.211.64.31.192
2.在下图所示的一个简单的互联网络中，路由器2的路由表中对应目的网络地址为192.12.4.0的下一跳的IP地址是( )。D A.192.12.3.1 B.192.12.2.2
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