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R4 假设两个结点同时经一个速率为 R 的广播信道开始传输一个长度为 L 的分组。用 d_prop 表示这两个结点之间的传播时延。如果 d_prop < L/R,会出现碰撞吗?为什么?

  • 会出现碰撞,因为 L/R > d_prop,意思是当其中结点 A 开始传输分组时,还没有传输完整个分组,第一个 bit 就已经传播到另一个结点 B,此时 B 侦测到碰撞产生。因为 B 和 A 同时开始传输分组,所以在 B 侦测到碰撞的同时,A 也侦测到了碰撞。

R5 在 5.3 节中,我们列出了广播信道的 4 种希望的特性。这些特性中的哪些是时隙 ALOHA 所具有的?令牌传递具有这些特性中的哪些?

  • 对于速率为 R bps 的广播信道,我们希望多路访问协议具有的 4 种特性如下所示:

    • 1、仅有一个结点发送数据时,该结点具有 R bps 吞吐量。
    • 2、M 个结点发送数据时,每个结点平均吞吐量为 R/M bps
    • 3、协议是分散的,不会因为某个结点故障而使整个系统崩溃
    • 4、协议简单、实现不昂贵
  • 时隙 ALOHA 是一种随机接入访问协议。它在相同时隙的间隔内发送分组,若侦测到碰撞,那么选一个随机等待时间然后继续重传。

  • 时隙 ALOHA 具有如下特点:

    • 1、仅有一个结点发送数据时,该结点具有 R bps 吞吐量
    • 2、M 个结点发送数据时,每个结点平均吞吐量是 0.3R bps
    • 3、协议分散,不会因为某个结点故障而导致整个系统崩溃,因为每个结点都独立决定何时重传,但是时隙 ALOHA 需要在结点中对时隙进行同步。
    • 4、协议简单,实现不昂贵。
  • 令牌传递具有如下特点:

    • 1、仅有一个结点发送数据时,该结点具有 R bps 吞吐量
    • 2、M 个结点发送数据时,每个结点平均吞吐量为 R/M bps
    • 3、协议分散,但会因为一个结点的故障导致整个系统崩溃。也可能因为令牌没有被释放导致整个系统崩溃。
    • 4、协议简单,实现不昂贵。

R6 在 CSMA/CD 中,在第 5 次碰撞后,结点选择 K = 4 的概率有多大?结果 K = 4 在 10 Mbps 以太网上对应于多少秒的时延?

  • 第 n 次碰撞后,随机从 { 0, 1, 2, 3, ..., 2^n - 1 } 中选择一个 K。

  • 1 次碰撞 { 0, 1 }

  • 2 次碰撞 { 0, 1, 2, 3 }

  • 3 次碰撞 { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }

  • 4 次碰撞 { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ..., 15 }

  • 5 次碰撞 { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ..., 31 }

  • 因此 5 次碰撞后,选择 K = 4 的概率是 1/32

  • 时延 = 4 x 51.2 us = 204.8 us

R7 使用人类在鸡尾酒会交互的类比来描述轮询和令牌传递协议。

  • 对于轮询协议:

    • 主持人分别询问参与鸡尾酒会的每个人
    • “你要不要发言,来话筒给你”
    • "你要不要发言,没话说?过!"
  • 对于令牌传递协议:

    • 拿到话筒的人才可以说话,所以话筒先从主持人开始传递,主持人将其交给 A。
    • A: "balabalabala.....",然后把话筒给 B
    • B 没话说,把话筒给 C
    • C: "balabalabala.....",然后把话筒给 D
    • D 没话说,把话筒给 A

R8 如果局域网有很大的周长时,为什么令牌环协议将是低效的?

  • 令牌环网的工作过程是如下:

    • 初始化环
    • 将令牌沿着物理链路单向逐站传递
    • 如果 A 要说话,那么必须等到令牌传到 A 这里
    • 当 A 拿到令牌时,A 传送帧,并开启一个定时器 Token Holding Timer,A 传送的帧沿着环被每个结点接收到,但只有 MAC 地址匹配的才复制该帧。
    • 当 A 传送的帧传播了一整圈重新回到 A 后,A 看一下 THT 是否超时,如果超时那么即便自己还有话要说,也只能把令牌释放传给下一个结点,如果未超时,那么 A 可以继续说话。
  • 从令牌环网的工作方式可以看出,令牌需要在 A 的帧绕环一整圈后才能被 A 释放,因此当局域网有很大的周长时,绕一阵圈相当耗时,下一个结点要等好久才能轮到自己说话。