408 真题做题本·计算机网络部分

第 3 章 数据链路层

3.1 差错控制

1. 【2013】用海明码对长度为 8 位的数据进行检 / 纠错时, 若能纠正一位错, 则校验位数至少为（ ）

A. 2
B. 3
C. 4
D. 5

答案： C

解析： 设数据位数为 $m=8$，校验位数为 $r$。海明码能够纠正一位错误时，应满足

$2^r\ge m+r+1$。

当 $r=3$ 时，$2^3=8<8+3+1$；当 $r=4$ 时，$2^4=16\ge 8+4+1$。因此校验位至少需要 $4$ 位，选 C。

2. 【2023】若甲向乙发送数据时采用 CRC 校验, 生成多项式为 $G(x)=x^4+x+1$(即 G = 10011), 则乙接收到下列比特串时, 可以断定其在传输过程中未发生错误的是（ ）。

A. 101110000
B. 101110100
C. 101111000
D. 101111100

答案： D

解析： CRC 接收端用生成多项式对应的比特串 $10011$ 对接收序列做模 2 除法。只有余数为 $0000$ 时，才能判定“未检测到传输错误”。四个选项的余数分别为

$1100,1000,0100,0000$。

因此只有 $101111100$ 能被 $10011$ 整除，选 D。注意 CRC 余数为零只能说明没有检测到错误，并不能从理论上保证绝对无错。

3.2 流量控制与可靠传输机制

1. 【2009】数据链路层采用后退 N 帧 (GBN) 协议, 发送方已经发送了编号为 0~7 的帧。当计时器超时时, 若发送方只收到 0、 2、 3 号帧的确认, 则发送方需要重发的帧数是（ ）。

A. 2
B. 3
C. 4
D. 5

答案： C

解析： GBN 采用累积确认。收到 3 号帧的确认，表示编号 $0\sim 3$ 的帧均已被正确接收，即使 1 号帧的确认丢失，也不影响这一结论。计时器超时后，发送方应从最早未确认的 4 号帧开始重发，因此需重发 $4,5,6,7$ 共 $4$ 帧，选 C。

2. 【2011】数据链路层采用选择重传协议 (SR) 传输数据, 发送方已发送了 0~3 号数据帧, 现已收到 1 号帧的确认, 而 0、 2 号帧依次超时, 则此时需要重传的帧数是（ ）。

A. 1
B. 2
C. 3
D. 4

答案： B

解析： SR 对每个数据帧分别确认，某一帧超时只重传该帧。0 号帧和 2 号帧依次超时，因此只需重传这两个帧，共 $2$ 帧，选 B。

3. 【2012】两台主机之间的数据链路层采用后退 N 帧协议 (GBN) 传输数据, 数据传输速率为 16kbps, 单向传播时延为 270ms, 数据帧长度范围是 128 ~ 512 字节, 接收方总是以与数据帧等长的帧进行确认。为使信道利用率达到最高, 帧序号的比特数至少为（ ）。

A. 5
B. 4
C. 3
D. 2

答案： C

解析： 要用尽可能少的序号位实现最高信道利用率，应选允许范围内最长的数据帧，即 $512\text{B}$。数据帧和确认帧等长，二者发送时延均为

$T_f=T_{ACK}=\frac{512\times 8}{16\times 10^3}=0.256\text{s}$。

单向传播时延为 $T_p=0.270\text{s}$。发送窗口至少应满足

$W{T}_f\ge T_f+2T_p+T_{ACK}$，

故

$W\ge \frac{0.256+2\times 0.270+0.256}{0.256}=4.109375$，

即至少需要 $W=5$。GBN 的最大发送窗口为 $2^n-1$，于是

$2^n-1\ge 5$，

最小为 $n=3$，选 C。

4. 【2014】主机甲与主机乙之间使用后退 N 帧协议 (GBN) 传输数据, 甲的发送窗口尺寸为 1000,数据帧长为 1000 字节, 信道带宽为 100Mbps, 乙每收到一个数据帧立即利用一个短帧 (忽略其传输延迟) 进行确认, 若甲乙之间的单向传播延迟是 50ms, 则甲可以达到的最大平均数据传输速率约为（ ）

A. 10Mbps
B. 20Mbps
C. 80Mbps
D. 100Mbps

答案： C

解析： 每帧发送时延为

$T_f=\frac{1000\times 8}{100\times 10^6}=80\mu \text{s}$。

发送窗口内 $1000$ 个帧的总发送时间为 $80\text{ms}$。从第一个帧开始发送到其确认返回，约需

$T_f+2T_p=0.08\text{ms}+100\text{ms}=100.08\text{ms}$。

因此最大平均速率约为

$\frac{1000\times 1000\times 8}{100.08\text{ms}}\approx 79.94\text{Mbps}$，

约为 $80\text{Mbps}$，选 C。

5. 【2015】主机甲通过 128kbps 卫星链路, 采用滑动窗口协议向主机乙发送数据, 链路单向传播延迟为 250ms, 帧长为 1000 字节。不考虑确认帧的开销, 为使链路利用率不小于 80%, 帧序号的比特数至少是（ ）。

A. 3
B. 4
C. 7
D. 8

答案： B

解析： 数据帧发送时延为

$T_f=\frac{1000\times 8}{128\times 10^3}=62.5\text{ms}$。

忽略确认帧开销时，滑动窗口协议的信道利用率为

$U=\min \left\{1,\frac{W{T}_f}{T_f+2T_p}\right\}$。

要求 $U\ge 0.8$，故

$W\ge 0.8\times \frac{62.5+2\times 250}{62.5}=7.2$，

所以发送窗口至少为 $8$。若序号字段为 $n$ 位，则要容纳窗口 $8$，至少需 $n=4$ 位，选 B。

6. 【2018】主机甲采用停 - 等协议向主机乙发送数据, 数据传输速率是 3kbps, 单向传播延时是 200ms, 忽略确认帧的传输延时。当信道利用率等于 40% 时, 数据帧的长度为（ ）。

A. 240 比特
B. 400 比特
C. 480 比特
D. 800 比特

答案： D

解析： 停等协议中忽略确认帧发送时延时，利用率为

$U=\frac{T_f}{T_f+2T_p}$。

代入 $U=0.4$、$T_p=0.2\text{s}$，得

$0.4=\frac{T_f}{T_f+0.4}$，

解得 $T_f=\frac{4}{15}\text{s}$。帧长为

$L=R{T}_f=3000\times \frac{4}{15}=800\text{bit}$，

选 D。

7. 【2019】对于滑动窗口协议, 如果分组序号采用 3 比特编号, 发送窗口大小为 5, 则接收窗口最大是（ ）。

A. 2
B. 3
C. 4
D. 5

答案： B

解析： 序号为 3 比特，共有 $2^3=8$ 个不同序号。为避免新旧帧序号混淆，滑动窗口协议应满足

$W_T+W_R\le 2^3$。

已知发送窗口 $W_T=5$，故接收窗口最大为

$W_R=8-5=3$，

选 B。

8. 【2020】假设主机甲采用停 - 等协议向主机乙发送数据帧, 数据帧长与确认帧长均为 1000B, 数据传输速率是 10kbps, 单向传播延时是 200ms。则甲的最大信道利用率为（ ）。

A. 80%
B. 66.7%
C. 44.4%
D. 40%

答案： D

解析： 数据帧和确认帧的发送时延均为

$T_f=T_{ACK}=\frac{1000\times 8}{10\times 10^3}=0.8\text{s}$。

一个停等周期为

$T=0.8+0.2+0.8+0.2=2.0\text{s}$。

只有发送数据帧的 $0.8\text{s}$ 用于有效数据传输，因此

$U=\frac{0.8}{2.0}=40\%$，

选 D。

9. 【2023】假设通过同一信道, 数据链路层分别采用停止 - 等待协议、 GBN 协议和 SR 协议 (发送窗口和接收窗口相等) 传输数据,三个协议的数据帧长相同,忽略确认帧长度,帧序号位数为 3 比特。 对应三个协议的发送方最大信道利用率分别是 U1、 U2 和 U3, 则 U1、 U2 和 U3 满足的关系是（ ）

A. U1 ≤ U2 ≤ U3
B. U1 ≤ U3 ≤ U2
C. U2 ≤ U3 ≤ U1
D. U3 ≤ U2 ≤ U1

答案： B

解析： 帧序号为 3 比特，共有 8 个序号。三种协议允许的最大发送窗口分别为：停止等待协议 $W_1=1$；GBN 协议 $W_2=2^3-1=7$；SR 协议在发送窗口与接收窗口相等时满足 $2W_3\le 8$，故 $W_3=4$。在帧长和链路条件相同的情况下，最大发送窗口越大，最大信道利用率越高，因此

$U_1\le U_3\le U_2$，

选 B。

10. 【2024】主机甲通过选择重传 (SR) 滑动窗口协议向主机乙发送帧的部分过程如右图所示。 Fx为数据帧, ACKx 为确认帧, x 是位数为 3 比特的序号。乙只对正确接收的数据帧进行独立确认。发送窗口与接收窗口大小相同且均为最大值。甲在 t1 时刻和 t2 时刻发送的数据帧分别是（ ）

A. F1、 F3
B. F1、 F4
C. F3、 F1
D. F4、 F1

答案： B

解析： SR 使用独立确认，且 3 比特序号下发送窗口和接收窗口的最大值均为

$2^{3-1}=4$。

图中 $F_1$ 丢失，发送方在 $t_1$ 时刻检测到 $F_1$ 超时，因此只重传 $F_1$。接收方此前已缓存 $F_2$、$F_3$，收到重传的 $F_1$ 后，接收窗口可整体前移；发送方收到相应确认后可发送新的 4 号帧。因此 $t_1$、$t_2$ 时刻发送的帧分别为 $F_1$、$F_4$，选 B。

11. 【2017】甲乙双方均采用后退 N 帧协议 (GBN) 进行持续的双向数据传输, 且双方始终采用捎带确认, 帧长均为 1000B。 Sx,y 和 Rx,y 分别表示甲方和乙方发送的数据帧, 其中:x 是发送序号； y 是确认序号 (表示希望接收对方的下一帧序号)；数据帧的发送序号和确认序号字段均为 3 比特。信道传输速率为 100Mbps,RTT = 0.96ms。右图给出了甲方发送数据帧和接收数据帧的两种场景, 其中 t0 为初始时刻, 此时甲方的发送和确认序号均为 0, t1 时刻甲方有足够多的数据待发送。请回答下列问题:

(1) 对于图 (a), t0 时刻到 t1 时刻期间, 甲方可以断定乙方已正确接收的数据帧数是多少？正确接收的是哪几个帧 (请用 Sx,y 形式给出)? (2) 对于图 (a), 从 t1 时刻起, 甲方在不出现超时且未收到乙方新的数据帧之前, 最多还可以发送多少个数据帧？其中第一个帧和最后一个帧分别是哪个 (请用 Sx,y 形式给出)? (3) 对于图 (b), 从 t1 时刻起, 甲方在不出现新的超时且未收到乙方新的数据帧之前,需要重发多少个数据帧? 重发的第一个帧是哪个 (请用 Sx,y 形式给出)? (4) 甲方可以达到的最大信道利用率是多少？

答案：

（1）甲方可以断定乙方已正确接收 $3$ 个数据帧，分别为 $S_{0,0}$、$S_{1,0}$、$S_{2,0}$。

（2）最多还可发送 $5$ 个数据帧；第一个为 $S_{5,2}$，最后一个为 $S_{1,2}$。

（3）需要重发 $3$ 个数据帧；第一个重发帧为 $S_{2,3}$。

（4）甲方最大信道利用率为 $50\%$。

解析：

（1）GBN 使用累积确认。图（a）中甲方最后收到的确认序号为 3，表示乙方希望接收 3 号帧，即乙方已经按序正确收到 0、1、2 号帧。因此可确认的帧为 $S_{0,0}$、$S_{1,0}$、$S_{2,0}$。

（2）发送序号字段为 3 比特，GBN 的最大发送窗口为

$W_T=2^3-1=7$。

此时 3、4 号帧尚未被确认，窗口中已有 2 个未确认帧，故还可发送 $7-2=5$ 个帧，序号依次为 $5,6,7,0,1$。甲方已按序收到乙方的 0、1 号帧，而 3 号帧因 2 号帧尚未收到而被丢弃，所以甲方希望乙方下一次发送 2 号帧，确认序号均为 2。因此第一个和最后一个分别为 $S_{5,2}$、$S_{1,2}$。

（3）图（b）中确认序号一直为 2，说明乙方只按序收到甲方的 0、1 号帧，2 号帧未正确收到，随后到达的 3、4 号帧也会被 GBN 接收方丢弃。2 号帧超时后，甲方必须从 2 号帧开始回退重传，故重传 2、3、4 号帧，共 3 帧。甲方已按序收到乙方的 0、1、2 号帧，因而捎带的确认序号为 3，第一个重发帧是 $S_{2,3}$。

（4）每个数据帧的发送时延为

$T_f=\frac{1000\times 8}{100\times 10^6}=0.08\text{ms}$。

发送窗口为 7，故

$U_{\max }=\min \left\{1,\frac{7T_f}{RTT+2T_f}\right\}=\frac{7\times 0.08}{0.96+2\times 0.08}=0.5$。

其中采用捎带确认，确认信息随乙方的等长数据帧返回，因此还需计入返回数据帧的发送时延 $T_f$。所以最大信道利用率为 $50\%$。

3.3 介质访问控制

1. 【2009】在一个采用 CSMA/CD 协议的网络中,传输介质是一根完整的电缆,传输速率为 1Gbit/s,电缆中的信号传播速度为 200000km/s。若最小数据帧长度减少 800bit, 则最远的两个站点之间的距离至少需要（ ）。

A. 增加 160m
B. 增加 80m
C. 减少 160m
D. 减少 80m

答案： D

解析： CSMA/CD 要求最小帧发送时间不小于冲突信号的往返传播时间，即

$L_{\min }=2\tau R=\frac{2dR}{v}$。

最小帧长减少 $800\text{bit}$ 时，最大网络跨距相应减少

$\Delta d=\frac{800\times 2\times 10^8}{2\times 10^9}=80\text{m}$。

因此最远两个站点之间的距离至少需要减少 $80\text{m}$，选 D。

2. 【2011】下列选项中, 对正确接收到的数据帧进行确认的 MAC 协议是（ ）。

A. CSMA
B. CDMA
C. CSMA/CD
D. CSMA/CA

答案： D

解析： IEEE 802.11 无线局域网采用 CSMA/CA。由于无线站点难以在发送过程中可靠检测冲突，CSMA/CA 使用接收方 ACK 确认来判断数据帧是否被正确接收。CSMA、CDMA 和 CSMA/CD 本身均不规定这种逐帧确认机制，选 D。

3. 【2013】下列介质访问控制方法中, 可能发生冲突的是（ ）。

A. CDMA
B. CSMA
C. TDMA
D. FDMA

答案： B

解析： CSMA 采用竞争方式访问信道，多个站点可能在传播时延内同时检测到信道空闲并发送，从而发生冲突。CDMA、TDMA、FDMA 分别通过码、时间和频率划分资源，正常工作时不会因多个用户同时发送而发生同类冲突，选 B。

4. 【2014】站点 A、 B、 C 通过 CDMA 共享链路, A、 B、 C 的码片序列 (chipping sequence) 分别是 (1,1,1,1)、 (1, -1,1, -1) 和 (1,1, -1, -1)。若 C 从链路上收到的序列是 (2,0,2,0,0, -2,0, -2,0,2,0, 2), 则 C 收到 A 发送的数据是（ ）。

A. 000
B. 101
C. 110
D. 111

答案： B

解析： 将接收序列每 4 个码片分为一组，并与 A 的码片序列 $(1,1,1,1)$ 做规格化内积：

$\frac{(2,0,2,0)\cdot (1,1,1,1)}{4}=1$，

$\frac{(0,-2,0,-2)\cdot (1,1,1,1)}{4}=-1$，

$\frac{(0,2,0,2)\cdot (1,1,1,1)}{4}=1$。

在 CDMA 中，$+1$ 表示发送比特 1，$-1$ 表示发送比特 0，因此 A 发送的数据为 $101$，选 B。

5. 【2015】下列关于 CSMA/CD 协议的叙述中,错误的是（ ）。

A. 边发送数据帧,边检测是否发生冲突
B. 适用于无线网络,以实现无线链路共享
C. 需要根据网络跨距和数据传输速率限定最小帧长
D. 当信号传播延迟趋近 0 时, 信道利用率趋近 100%

答案： B

解析： CSMA/CD 要求站点能够边发送边检测冲突，适用于共享式有线以太网；无线网络存在隐蔽站、暴露站以及发送信号远强于接收信号等问题，通常采用 CSMA/CA，而不是 CSMA/CD。其余三项均为 CSMA/CD 的正确描述，故选 B。

6. 【2016】如下图所示, 若 Hub 再生比特流过程中, 会产生 1.535μs 延时, 信号传播速度为 200m/μs,不考虑以太网帧的前导码, 则 H3 与 H4 之间理论上可以相距的最远距离是（ ）。 (注: 图中 Hub 为 100Base-T 集线器)。

A. 200m
B. 205m
C. 359m
D. 512m

答案： B

解析： 100Base-T 的最小以太网帧为 $64\text{B}=512\text{bit}$，在 $100\text{Mbps}$ 下的发送时延为

$T=\frac{512}{100\times 10^6}=5.12\mu \text{s}$。

最坏情况下，冲突信号往返一次会两次经过 Hub，因此

$2\frac{d}{200\text{m}/\mu \text{s}}+2\times 1.535\mu \text{s}\le 5.12\mu \text{s}$。

解得

$d\le 205\text{m}$。

因此 H3 与 H4 理论上的最远距离为 $205\text{m}$，选 B。

7. 【2018】IEEE802.11 无线局域网 MAC 协议 CSMA/CA 进行信道预约的方法是（ ）

A. 发送确认帧
B. 采用二进制指数退避
C. 使用多个 MAC 地址
D. 交换 RTS 与 CTS 帧

答案： D

解析： 802.11 可通过 RTS/CTS 握手预约信道。其他站点监听到 RTS 或 CTS 后，根据其中的持续时间字段设置 NAV，在预约期间保持静默，从而缓解隐蔽站问题，选 D。

8. 【2019】假设一个采用 CSMA/CD 协议的 100Mbps 局域网,最小帧长是 128B,则在一个冲突域内两个站点之间的单向传播延时最多是（ ）。

A. 2.56μs
B. 5.12μs
C. 10.24μs
D. 20.48μs

答案： B

解析： 最小帧长为

$L=128\text{B}=1024\text{bit}$。

CSMA/CD 要求最小帧发送时间等于或大于最大往返传播时延，因此

$2\tau \le \frac{1024}{100\times 10^6}=10.24\mu \text{s}$，

从而单向传播时延最大为

$\tau =5.12\mu \text{s}$，

选 B。

9. 【2020】某 IEEE802.11 无线局域网中, 主机 H 与 AP 之间发送或接收 CSMA/CA 帧的过程如下图所示。在 H 或 AP 发送帧前所等待的帧间间隔时间 (IFS) 中, 最长的是（ ）．

A. IFS1
B. IFS2
C. IFS3
D. IFS4

答案： A

解析： RTS 发送前需要等待 DIFS，并执行退避；CTS、DATA 和 ACK 在一次已建立的交换过程中均使用更短的 SIFS。图中 IFS1 位于 RTS 之前，对应 DIFS；IFS2、IFS3、IFS4 对应 SIFS。因此最长的是 IFS1，选 A。

10. 【2023】已知 10BaseT 以太网的争用时间片为 51.2μs。若网卡在发送某帧时发生了连续 4 次冲突,则基于二进制指数退避算法确定的再次尝试重发该帧前等待的最长时间是（ ）。

A. 51.2μs
B. 204.8μs
C. 768μs
D. 819.2μs

答案： C

解析： 连续发生 4 次冲突后，二进制指数退避算法取

$k=\min (4,10)=4$，

随机退避时隙数为 $r\in [0,2^4-1]=[0,15]$。最长等待时间为

$15\times 51.2\mu \text{s}=768\mu \text{s}$，

选 C。

11. 【2024】在采用 CSMA/CA 的 802.11 无线局域网中, DIFS = 128μs, SIFS = 28μs, RTS、 CTS 和 ACK 帧的传输时延分别为 3μs、 2μs 和 2μs, 忽略信号传播时延。若主机 A 欲向 AP 发送一个总长度为 1998B 的数据帧, 无线链路带宽为 54Mb/s, 则隐蔽站 B 收到 AP 发送的 CTS 帧时, 设置的网络分配向量 NAV 的值是（ ）。

A. 326μs
B. 354μs
C. 385μs
D. 513μs

答案： B

解析： 隐蔽站 B 收到 CTS 后，其 NAV 应覆盖从 CTS 接收完毕到本次交换结束的剩余时间，即

$NAV=SIFS+T_{DATA}+SIFS+T_{ACK}$。

数据帧发送时延为

$T_{DATA}=\frac{1998\times 8}{54\times 10^6}=296\mu \text{s}$。

因此

$NAV=28+296+28+2=354\mu \text{s}$，

选 B。DIFS 和 RTS、CTS 已经发生，不计入此时 CTS 中的剩余预约时间。

12. 【2010】某局域网采用 CSMA/CD 协议实现介质访问控制, 数据传输速率为 10Mbit/s, 主机甲和主机乙之间的距离为 2km, 信号传播速度为 200000km/s。请回答下列问题, 要求说明理由或写出计算过程。 (1) 若主机甲和主机乙发送数据时发生冲突, 则从开始发送数据时刻起, 到两台主机均检测到冲突时刻止, 最短需经过多长时间？最长需经过多长时间 (假设主机甲和主机乙发送数据过程中,其他主机不发送数据)? (2) 若网络不存在任何冲突与差错, 主机甲总是以标准的最长以太网数据帧 (1518B) 向主机乙发送数据, 主机乙每成功收到一个数据帧后立即向主机甲发送一个 64B 的确认帧, 主机甲收到确认帧后方可发送下一个数据帧。此时主机甲的有效数据传输速率是多少 (不考虑以太网的前导码)？

答案：

（1）最短为 $10\mu \text{s}$，最长为 $20\mu \text{s}$。

（2）主机甲的有效数据传输速率约为 $9.33\text{Mbps}$。

解析：

（1）甲、乙之间的单向传播时延为

$\tau =\frac{2\times 10^3}{2\times 10^8}=10\mu \text{s}$。

若两台主机同时开始发送，冲突信号传播到另一端后，两者均在 $\tau =10\mu \text{s}$ 时检测到冲突，这是最短情况。最坏情况下，一台主机的信号即将到达另一台主机时，另一台主机才开始发送；先发送的主机需等待冲突信号往返后才能检测到，因此两台主机均检测到冲突的最长时间为 $2\tau =20\mu \text{s}$。

（2）最长以太网帧的发送时延为

$T_d=\frac{1518\times 8}{10\times 10^6}=1.2144\text{ms}$，

确认帧的发送时延为

$T_a=\frac{64\times 8}{10\times 10^6}=0.0512\text{ms}$。

一次“数据帧—确认帧”周期为

$T=T_d+T_a+2\tau =1.2144+0.0512+0.0200=1.2856\text{ms}$。

1518B 的标准最长以太网帧中有效数据字段为 1500B，故有效数据传输速率为

$R_e=\frac{1500\times 8}{1.2856\times 10^{-3}}\approx 9.33\text{Mbps}$。

13. 【2022】某网络拓扑如下图所示, R 为路由器, S 为以太网交换机, AP 是 802.11 接入点, 路由器的E0 接口和 DHCP 服务器的 IP 地址配置如图中所示； H1 与 H2 属于同一个广播域,但不属于同一个冲突域； H2 和 H3 属于同一个冲突域； H4 和 H5 已经接入网络, 并通过 DHCP 动态获取了 IP 地址。现有路由器、 100BaseT 以太网交换机和 100BaseT 集线器 (Hub) 三类设备各若干台。

请回答下列问题: (1) 设备 1 和设备 2 应该分别选择哪类设备？ (2) 若信号传播速度为 $2\times 10^8\text{m/s}$, 以太网最小帧长为 64B, 信号通过设备 2 时会产生额外的 1.51μs 的时间延迟, 则 H2 与 H3 之间可以相距的最远距离是多少? (3) 在 H4 通过 DHCP 动态获取 IP 地址过程中, H4 首先发送了 DHCP 报文 M,M 是哪种 DHCP 报文? 路由器 E0 接口能否收到封装 M 的以太网帧?S 向 DHCP 服务器转发的封装 M 的以太网帧的目的 MAC 地址是什么? (4) 若 H4 向 H5 发送一个 IP 分组 P, 则 H5 收到的封装 P 的 802.11 帧的地址 1、地址 2 和地址 3 分别是什么?

答案：

（1）设备 1 为以太网交换机，设备 2 为 100Base-T 集线器。

（2）H2 与 H3 之间最远可相距 $210\text{m}$。

（3）M 是 DHCP Discover 报文；路由器 E0 接口能收到封装 M 的以太网帧；S 转发该帧时，目的 MAC 地址为 $\text{FF-FF-FF-FF-FF-FF}$。

（4）地址 1、地址 2、地址 3 分别为

$\text{00-11-11-11-11-E1}$、$\text{00-11-11-11-11-C1}$、$\text{00-11-11-11-11-D1}$。

解析：

（1）H1 与 H2 属于同一广播域，说明二者之间不能由路由器隔离；但二者不属于同一冲突域，说明设备 1 必须能隔离冲突域，因此设备 1 是交换机。H2 与 H3 属于同一冲突域，设备 2 应为集线器。

（2）100Base-T 的最小帧发送时延为

$T=\frac{64\times 8}{100\times 10^6}=5.12\mu \text{s}$。

信号往返时两次经过集线器，因此

$2\frac{d}{2\times 10^8}+2\times 1.51\mu \text{s}\le 5.12\mu \text{s}$。

由此得

$d\le 2\times 10^8\times 1.05\times 10^{-6}=210\text{m}$。

（3）DHCP 客户端尚无 IP 地址时，首先广播 DHCP Discover。H4、AP、交换机 S、DHCP 服务器和路由器 E0 位于同一二层广播域，因此广播帧会被转发到 E0，E0 能收到该帧。交换机向 DHCP 服务器所在端口转发时不改变二层广播目的地址，仍为全 1 广播地址。

（4）H4 与 H5 在同一基础设施型无线局域网中，H4 发出的分组需经 AP 转发给 H5。AP 发往 H5 的 802.11 帧满足 From DS = 1、To DS = 0：地址 1 是无线接收站 H5 的 MAC 地址，地址 2 是发送该无线帧的 AP/BSSID 地址，地址 3 是原始源主机 H4 的 MAC 地址。

3.4 局域网

1. 【2012】以太网的 MAC 协议提供的是（ ）。

A. 无连接不可靠服务
B. 无连接可靠服务
C. 有连接不可靠服务
D. 有连接可靠服务

答案： A

解析： 以太网 MAC 层发送帧前不建立连接，也不对丢失、重复或差错帧进行可靠重传控制，因此提供的是无连接、不可靠服务，选 A。

2. 【2017】在图中所示的网络中,若主机 H 发送一个封装访问 Internet 的 IP 分组的 IEEE802.11 数据帧 F, 则帧 F 的地址 1、地址 2 和地址 3 分别是（ ）。

A. 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9a, 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9b, 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9c
B. 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9b, 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9a, 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9c
C. 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9b, 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9c, 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9a
D. 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9a, 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9c, 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9b

答案： B

解析： 主机 H 向分配系统方向发送 802.11 数据帧时，To DS = 1、From DS = 0。此时：地址 1 为接收方 AP 的 MAC 地址 $\text{00-12-34-56-78-9b}$；地址 2 为发送方 H 的 MAC 地址 $\text{00-12-34-56-78-9a}$；地址 3 为最终二层目的结点，即下一跳路由器接口的 MAC 地址 $\text{00-12-34-56-78-9c}$。故选 B。

3. 【2019】100BaseT 快速以太网使用的导向传输介质是（ ）。

A. 双绞线
B. 单模光纤
C. 多模光纤
D. 同轴电缆

答案： A

解析： 100Base-T 中的字母 T 表示双绞线，典型传输介质为 5 类或更高类别的双绞线，选 A。

3.5 数据链路层设备

1. 【2009】以太网交换机进行转发决策时使用的 PDU 地址是（ ）。

A. 目的物理地址
B. 目的 IP 地址
C. 源物理地址
D. 源 IP 地址

答案： A

解析： 以太网交换机工作在数据链路层，根据帧首部中的目的 MAC 地址，即目的物理地址，查询转发表并决定转发端口，选 A。

2. 【2013】对于 100Mbps 的以太网交换机, 当输出端口无排队, 以直通交换 (cut-through switching) 方式转发一个以太网帧 (不包括前导码) 时, 引入的转发延迟至少是（ ）。

A. 0μs
B. 0.48μs
C. 5.12μs
D. 121.44μs

答案： B

解析： 直通交换机读到目的 MAC 地址后即可开始转发。以太网帧不计前导码时，最前面的字段就是 6B 的目的 MAC 地址，因此最小转发延迟为

$T=\frac{6\times 8}{100\times 10^6}=0.48\mu \text{s}$，

选 B。

3. 【2014】某以太网拓扑及交换机当前转发表如下所示, 主机 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - a1 向主机00 - e1 - d5 - 00 - 23 - c1 发送 1 个数据帧, 主机 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - c1 收到该帧后向主机 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - a1 发送 1 个确认帧, 交换机对这两个帧的转发端口分别是（ ）

A. {3} 和 {1}
B. {2,3} 和 {1}
C. {2,3} 和 {1,2}
D. {1,2,3} 和 {1}

答案： B

解析： 主机 a1 从端口 1 发送数据帧时，交换机先学习“a1—端口 1”。目的主机 c1 不在当前转发表中，交换机将该未知单播帧向除入端口外的所有端口泛洪，即转发到端口集合 $\{2,3\}$。c1 从端口 3 返回确认帧时，交换机学习“c1—端口 3”，并已知 a1 位于端口 1，因此只向端口 $\{1\}$ 转发。选 B。

4. 【2015】下列关于交换机的叙述中,正确的是（ ）。

A. 以太网交换机本质上是一种多端口网桥
B. 通过交换机互连的一组工作站构成一个冲突域
C. 交换机每个端口所连网络构成一个独立的广播域
D. 以太网交换机可实现采用不同网络层协议的网络互联

答案： A

解析： 以太网交换机本质上是高速、多端口网桥。交换机的每个端口形成独立冲突域，但默认仍属于同一广播域；交换机工作在数据链路层，不能完成不同网络层协议之间的互联。因此只有 A 正确。

5. 【2016】如下图所示, 若主机 H2 向主机 H4 发送 1 个数据帧, 主机 H4 向主机 H2 立即发送一个确认帧, 则除 H4 外, 从物理层上能够收到该确认帧的主机还有（ ）。

A. 仅 H2
B. 仅 H3
C. 仅 H1、 H2
D. 仅 H2、 H3

答案： D

解析： H2 先向 H4 发送数据帧后，交换机已经学习到 H2 所在端口。H4 返回确认帧时，帧先进入集线器；集线器在物理层向除输入端口外的所有端口复制比特流，因此 H3 能从物理层收到。交换机根据目的 MAC 地址只把确认帧转发到 H2 所在端口，所以 H2 也能收到，而 H1 收不到。除 H4 外，能够收到该帧的主机为 H2、H3，选 D。