1、第三章 數據鏈路層3­01 數據鏈路（即邏輯鏈路）與鏈路（即物理鏈路）有何區別？“電路接通了”與“數據 鏈路接通了”的區別何在？ 答： （1）數據鏈路與鏈路的區別在于數據鏈路除鏈路外，還必須有一些必要的規程來控 制數據的傳輸。因此，數據鏈路比鏈路多了實現通信規程所需要的硬件和軟件。 （2）“電路接通了”表示鏈路兩端的結點交換機已經開機，物理連接已經能夠傳送比特流了。但是，數據傳輸并不可靠。在物理連接基礎上，再建立數據鏈路連接，才是“數據鏈路接通了”。此后，由于數據鏈路連接具有檢測、確認和重傳等功能，才使不太可靠的物理鏈路變成可靠的數據鏈路，進行可靠的數據傳輸。當數據鏈路斷開

2、連接時，物理電路連接不一定跟著斷開連接。 3-02、數據鏈路層中的鏈路控制包括哪些功能？試討論數據鏈路層做成可靠的鏈路層有哪些優點和缺點。答： 數據鏈路層中的鏈路控制包括以下功能：鏈路管理；幀同步；流量控制；差錯控制；將數據和控制信息分開；透明傳輸；尋址。 數據鏈路層做成可靠的鏈路層的優點和缺點：所謂“可靠傳輸”就是：數據鏈路層的發送端發送什么，在接收端就收到什么。這就是收到的幀并沒有出現比特差錯，但卻出現了幀丟失、幀重復或幀失序。以上三種情況都屬于“出現傳輸差錯”，但都不是這些幀里有“比特差錯”。“無比特差錯”與“無傳輸差錯”并不是同樣的概念。在數據鏈路層使用CRC檢驗，能夠實現無

3、比特差錯的傳輸，但這不是可靠的傳輸。3-03、網絡適配器的作用是什么？網絡適配器工作在哪一層？答： 絡適配器能夠對數據的串行和并行傳輸進行轉換,并且能夠對緩存數據進行出來,實現以太網協議,同時能夠實現幀的傳送和接受,對幀進行封閉等.網絡適配器工作在物理層和數據鏈路層。3-04、數據鏈路層的三個基本問題（幀定界、透明傳輸和差錯檢測）為什么都必須加以解決？答： 幀定界使收方能從收到的比特流中準確地區分出一個幀的開始和結束在什么地方；透明傳輸使得不管所傳數據是什么樣的比特組合，都應當能夠在鏈路上傳送，因此很重要；差錯控制主要包括差錯檢測和差錯糾正，旨在降低傳輸的比特差錯率，因此也必須解決。3-05、

4、如果在數據鏈路層不進行幀定界，會發生什么問題？答： 如果在數據鏈路層不進行幀定界，將發生幀數據錯誤，造成數據混亂，通信失敗。3-06、PPP協議的主要特點是什么？為什么PPP不使用幀的編號？PPP適用于什么情況？為什么PPP協議不能使數據鏈路層實現可靠傳輸？答： 主要特點：1、點對點協議，既支持異步鏈路，也支持同步鏈路。 2、PPP是面向字節的。PPP不采用序號和確認機制是出于以下的考慮：1、若使用能夠實現可靠傳輸的數據鏈路層協議（如HDLC），開銷就要增大。在數據鏈路層出現差錯的概率不大時，使用比較簡單的PPP協議較為合理。2、在因特網環境下，PPP的信息字段放入的數據是IP數據報。假定我們

5、采用了能實現可靠傳輸但十分復雜的數據鏈路層協議，然而當數據幀在路由器中從數據鏈路層上升到網絡層后，仍有可能因網絡授擁塞而被丟棄。因此，數據鏈路層的可靠傳輸并不能保證網絡層的傳輸也是可靠的。3、PPP協議在幀格式中有幀檢驗序列FCS安段。對每一個收到的幀，PPP都要使用硬件進行CRC檢驗。若發現有差錯，則丟棄該幀（一定不能把有差錯的幀交付給上一層）。端到端的差錯檢測最后由高層協議負責。因此，PPP協議可保證無差錯接受。PPP協議適用于用戶使用撥號電話線接入因特網的情況。PPP協議不能使數據鏈路層實現可靠傳輸的原因：PPP有FCS來確保數據幀的正確性，如果錯誤則上報錯誤信息來確保傳輸的可靠性。當然

6、它和其他L2協議一樣，沒有TCP的ACK機制，這也是傳輸層以下協議所具有的特性，以便于提高網絡的性能。3-07 要發送的數據為1101011011。采用CRC的生成多項式是P(x)=x4+x+1 。試求應添加在數據后面的余數。數據在傳輸過程中最后一個1變成了0，問接收端能否發現？若數據在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，問接收端能否發現？3-08要發送的數據為101110。采用CRC的生成多項式是P(X)=X3+1。試求應添加在數據后面的余數。 解：余數是011。3-09 一個PPP幀的數據部分（用十六進制寫出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。試問真正的數據是

7、什么（用十六進制寫出）？答：7E FE 27 7D 7D 65 7E。3-11試分別討論以下各種情況在什么條件下是透明傳輸，在什么條件下不是透明傳輸。（提示：請弄清什么是“透明傳輸”，然后考慮能否滿足其條件。）（1）普通的電話通信。（2）電信局提供的公用電報通信。（3）因特網提供的電子郵件服務。答：(1)由于電話系統的帶寬有限，而且還有失真，因此電話機兩端的輸入聲波和輸出聲波是有差異的。在“傳送聲波”這個意義上講，普通的電話通信不是透明傳輸。但對“聽懂說話的意思”來講，則基本上是透明傳輸。但也有時個別語音會聽錯，如單個的數字1和7.這就不是透明傳輸。（2）一般說來，由于電報通信的傳輸是可靠的，

8、接收的報文和發送的報文是一致的，因此應當是透明傳輸。但如果有人到電信局發送“1849807235”這樣的報文，則電信局會根據有關規定拒絕提供電報服務（電報通信不得為公眾提供密碼通信服務）。因此，對于發送讓一般人看不懂意思的報文，現在的公用電報通信則不是透明通信。（3）一般說來，電子郵件時透明傳輸。但有時不是。因為國外有些郵件服務器為了防止垃圾郵件，對來自某些域名(如.cn)的郵件一律阻攔掉。這就不是透明傳輸。有些郵件的附件在接收人的電腦上打不開。這也不是透明傳輸。3-12PPP協議的工作狀態有哪幾種？當用戶要使用PPP協議和ISP建立連接進行通信需要建立哪幾種連接？每一種連接解決什么問題？答：

9、PPP協議的工作狀態分為：“鏈路終止”狀態，“鏈路靜止”狀態，“鏈路建立”狀態，“鑒別”狀態，“網絡層協議”狀態，“鏈路打開”狀態。用戶要使用PPP協議和ISP建立連接進行通信需要建立的連接為： 鏈路靜止，鏈路建立，鑒別，網絡層協議，鏈路打開。鏈路靜止時，在用戶PC機和ISP的路由器之間并不存在物理層的連接。鏈路建立時，目的是建立鏈路層的LCP連接。鑒別時，只允許傳送LCP協議的分組、鑒別協議的分組以及監測鏈路質量的分組。網絡層協議時，PPP鏈路的兩端的網絡控制協議NCP根據網絡層的不同協議無相交換網絡層特定的網絡控制分組。鏈路打開時，鏈路的兩個PPP端點可以彼此向對方發送分組。3-13 局域

10、網的主要特點是什么？為什么局域網采用的廣播通信通信方式而廣域網不采用呢？答：（1）局域網的主要特點。從功能的角度來看，局域網具有以下幾個特點：共享傳輸信道。在局域網中，多個系統連接到一個共享的通信媒體上；1. 地理范圍有限，用戶個數有限。通常局域網僅為一個單位服務，只在一個相對獨立的局部范圍內聯網，如一座樓或幾種的建筑群內。一般來說，局域網的覆蓋范圍約為10m10km內或更大一些；2. 傳輸速率高。局域網的傳輸速率一般為1100Mb/s，能支持計算機之間的告訴通信，所以時延較低。3. 誤碼率低，因近距離傳輸，所以誤碼率很低，一般在10-810-11之間。4. 多采用分布式控制和廣播式通信。在局

11、域網中各站是平等關系而不是主從關系，可以進行廣播或組播。從網絡的體系結構和傳輸控制規程來看，局域網也有自己的特點：1. 底層協議簡單。在局域網中，由于距離短、時延小、成本低、傳輸速率高、可靠性高，因此信道利用率已不是人們考慮的主要因素，所以底層協議較簡單。2. 不單獨設立網絡層。局域網的拓撲結構多采用總線型、環型和星型等共享信道，網內一般不需要中間轉接，流量控制和路由選擇功能大為簡化，通常在局域網不單獨設立網絡層。因此，局域網的體系結構僅相當于OSI/RM的最低兩層。3. 采用多種媒體訪問控制技術。由于采用共享廣播信道，而信道又可用不同的傳輸媒體，所以局域網面對的是多源、多目的鏈路管理的問題。

12、由此引發出多種媒體訪問控制技術。（2）局域網采用廣播通信是因為局域網中的機器都連接到同一條物理線路，所有主機的數據傳輸都經過這條鏈路，采用的通信方式是將主機要發送的數據送到公用鏈路上，發送至所有的主機，接收端通過地址對比，接收法網自己的數據，并丟棄其他數據的方式。廣域網是由更大的的地理空間、更多的主機構成的，若要將廣播用于廣域網，可能會導致網絡無法運行。首先，主機間發送數據時，將會獨自占用通信鏈路，降低了網絡的使用率；另一方面，主機A向主機B發送數據時，是想網絡中所有的主機發送數據，當主機數目非常多時，將嚴重消耗主機的處理能力。同時也造成了數據的無效流動；再次，極易產生廣播風暴，是網絡無法運行

13、。3-14 常用的局域網的網絡拓撲有哪些種類？現在最流行的是哪種結構？為什么早期的以太網選擇總線拓撲結構而不使用星形拓撲結構，但現在卻改為使用星形拓撲結構？答：常用的局域網的網絡拓撲有（1）總線網 （2）星形網 （3）環形網 （4）樹形網。 現在最流行的是星形網。當時很可靠的星形拓撲結構較貴。人們都認為無源的總線結構更加可靠，但是實踐證明，連接有大量站點的總線式以太網很容易出現故障，而現在專用的ASIC芯片的使用可以將星形結構的集線器做得非常可靠。因此現在的以太網一般都是用星形結構的拓撲結構。3-15 什么叫做傳統以太網？以太網有哪兩個主要標準？答：以太網是當今現有局域網采用的最通用的通信協議

14、標準，組建于七十年代早期。Ethernet(以太網）是一種傳輸速率為10Mbps的常用局域網（LAN）標準。在以太網中，所有計算機被連接一條同軸電纜上，采用具有沖突檢測的載波感應多處訪問（CSMA/CD）方法，采用競爭機制和總線拓樸結構。基本上，以太網由共享傳輸媒體，如雙絞線電纜或同軸電纜和多端口集線器、網橋或交換機構成。在星型或總線型配置結構中，集線器/交換機/網橋通過電纜使得計算機、打印機和工作站彼此之間相互連接。有DIX Ethernet V2標準和802.3標準。3-16 數據率為10Mb/s的以太網在物理媒體上的碼元傳輸速率是多少碼元/秒？答：碼元傳輸速率即為波特率。以太網使用曼徹斯

15、特編碼，這就意味著發送的每一位都有兩個信號周期。標準以太網的數據速率是10Mb/s，因此波特率是數據率的兩倍，即20M波特。3-17 為什么LLC子層的標準已制定出來了但現在卻很少使用？答：為了是數據鏈路層能更好的使用多種局域網標準，802委員會就將局域網的數據鏈路層拆成兩個子層，即邏輯鏈路控制LLC子層和媒體介入控制MAC子層。與接入到傳輸媒體有關的內容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無關，不管采用何種協議的局域網對LLC子層來說都是透明的。由于現在TCP/IP體系經常是用的局域網是DIX Ethernet V2而不是802.3標準中的幾種局域網。因此現在802委員會制定的邏輯鏈路

16、控制子層的作用已經不大了，很多廠商生產的網卡上都僅裝有MAC協議而沒有LLC協議。所以LLC子層的標準現在已經很少使用了。3-18 試說明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。答：10BASE-T：“10”表示數據率為10Mb/s，“BASE”表示電纜上的信號是基帶信號，“T”表示使用雙絞線的最大長度是500m。3-19 以太網使用的CSMA/CD協議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統的時分復用TDM相比優缺點如何？答：CSMA/CD是一種動態的媒體隨機接入共享信道方式，而傳統的時分復用TDM是一種靜態的劃分信道，所以對信道的利用，CSMA/CD是用戶共享信道，更靈

17、活，可提高信道的利用率，不像TDM，為用戶按時隙固定分配信道，即使當用戶沒有數據要傳送時，信道在用戶時隙也是浪費的；也因為CSMA/CD是用戶共享信道，所以當同時有用戶需要使用信道時會發生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM中用戶在分配的時隙中不會與別的用戶發生沖突。對局域網來說，連入信道的是相距較近的用戶，因此通常信道帶寬較寬，如果使用TDM方式，用戶在自己的時隙內沒有數據發送的情況會更多，不利于信道的充分利用。對計算機通信來說，突發式的數據更不利于使用TDM方式。3-20 假定1km長的CSMA/CD網絡的數據率為1Gb/s。設信號在網絡上的傳播速率為200000km/s。求能夠使用此協議的

18、最短幀長。答：對于1km電纜，單程傳播時間為1÷200000=5×10-6s，即5us，來回路程傳播時間為10us。為了能夠按照CSMA/CD工作，最短幀的發射時間不能小于10us。以1Gb/s速率工作，10us可以發送的比特數等于： 因此，最短幀是10000位或1250字節長。3-21 什么叫做比特時間？使用這種時間單位有什么好處？100比特時間是多少微秒？答：比特時間是指傳輸1bit所需要的時間。種時間單位與數據率密切相關，用它來計量時延可以將時間與數據量聯系起來。“比特時間”換算成“微秒”必須先知道數據率是多少。如數據率是100Mb/s，則100比特時間等于10us。

19、3-22 假定在使用CSMA/CD協議的10Mb/s以太網中某個站在發送數據時檢測到碰撞，執行退避算法時選擇了隨機數 r=100.試問這個站需要等多長時間后才能再次發送數據？如果是100Mb/s的以太網呢？答：對于10Mb/s的以太網，等待時間是5.12毫秒對于100Mb/s的以太網，等待時間是512微妙。3-23 公式（3-3）表示，以太網的極限信道利用率與鏈接在以太網上的站點數無關。能否由此推論出：以太網的利用率也與鏈接在以太網上的站點數無關？請說明理由。答：實際的以太網各站發送數據的時刻是隨機的，而以太網的極限信道利用率的得出是假定 以太網使用了特殊的調度方法（已經不再是CSMA/CD了

20、），使各站點的發送不發生碰撞。 3-24 假定站點A和B在同一個10Mb/s以太網網段上。這兩個站點之間的時延為225比特時間。現假定A開始發送一幀，并且在A發送結束之前B也發送一幀。如果A發送的是以太網所容許的最短的幀，那么A在檢測到和B發生碰撞之前能否把自己的數據發送完畢？換言之，如果A在發送完畢之前并沒有檢測到碰撞，那么能否肯定A所發送到幀不會和B發送的幀發生碰撞？（提示：在計算時應當考慮到每一個以太網幀在發送到信道上時，在MAC幀前面還要增加若干字節的前同步碼和幀定界符）答：設在t=0時A開始發送。在t=576比特時間，A應當發送完畢。t=225比特時間，B就檢測出A的信號。只要B在t

21、=224比特時間之前發送數據，A在 發送完畢之前就一定檢測到碰撞。就能夠肯定以后也不會再發送碰撞了。如果A在發送完畢之前并沒有檢測到碰撞，那么就能夠肯定A所發送到幀不會和B發送的幀發生碰撞（當然也不會和其他的站點發送碰撞）。3-25 在上題中的站點A和B在t=0時同時發送了數據幀。當t=255比特時間，A和B同時檢測到發送了碰撞，并且在t=225+48=273比特時間完成了干擾信號的傳輸。A和B在CSMA/CD算法中選擇不同的r值退避。假定A和B選擇的隨機數分別是rA=0和rB=1.。試問A和B各在什么時間開始重傳其數據幀？A重傳的數據幀在什么時間到達B?A重傳的數據會不會和B重傳的數據再次發

22、送碰撞？B會不會在預定的重傳時間停止發送數據？答：t=0時，A和B開始發送數據。t=255比特時間，A和B都檢測到碰撞。t=273比特時間，A和B結束干擾信號的傳輸。t=594比特時間，A開始發送t=785比特時間，B再次檢測信道。如空閑，則B在881比特時間發送數據。否則再退避。A重傳的數據在819比特時間到達B,B先檢測到信道忙，因此B在預定的881比特時間停止發送數據。3-26 以太網上只有兩個站，他們同時發送數據，產生了碰撞。于是按截斷二進制指數退避算法進行重傳。重傳次數記為i，i=1，2，3，。試計算第一次重傳失敗的概率、第二次重傳失敗的概率、第三次重傳失敗的概率，以及一個站成功發送

23、數據之前的平均重傳次數N。答：設第i次重傳失敗的概率為Pi，顯然 Pi=（0.5）k， k=mini,10故第一次重傳失敗的概率P1=0.5, 第二次重傳失敗的概率P2=0.25, 第三次重傳失敗的概率P3=0.125.。P傳送i次才成功=P第1次傳送失敗×P第2次傳送失敗×。×P第I -1次傳送失敗×P第i次傳送成功求 P傳送i次才成功的統計平均值，得出平均重傳次數為1.637.3-27 假定一個以太網上的通信量中的80%是在本局域網上進行的，而且其余的20%的通信量是在本局域網和因特網之間進行的。另一個以太網的情況則反過來。這兩個以太網一個使用以太網

24、集線器，而另一個使用以太網交換機。你認為以太網交換機應當用在哪一個網絡上？答：以太網交換機用在這樣的以太網，其20%通信量在本局域網內，而80%的通信量到因特網。3-28 有10個站連接到以太網上，試計算以下三種情況下每一個站所能得到帶寬。（1）10個站點連接到一個10Mbit/s以太網集線器；（2）10站點連接到一個100Mbit/s以太網集線器；（3）10個站點連接到一個10Mbit/s以太網交換機。答：（1）10個站共享10Mbit/s；（2）10個站共享100Mbit/s；（3）每一個站獨占10Mbit/s。3-29 10Mbit/s以太網升級到100Mbit/s和1Gbit/s甚至1

25、0Gbit/s時，需要解決哪些技術問題？在幀的長度方面需要有什么改變？為什么？傳輸媒體應當有什么改變？答：以太網升級時，由于數據傳輸率提高了，幀的發送時間會按比例縮短，這樣會影響沖突 的檢測。所以需要減小最大電纜長度或增大幀的最小長度，使參數a保持為較小的值，才能有效地檢測沖突。在幀的長度方面，幾種以太網都采用802.3標準規定的以太網最小最大幀長，使不同速率的以太網之間可方便地通信。100bit/s的以太網采用保持最短幀長（64byte）不變的方法，而將一個網段的最大電纜長度減小到100m，同時將幀間間隔時間由原來的9.6s，改為0.96s。1Gbit/s以太網采用保持網段的最大長度為100

26、m的方法，用“載波延伸”和“分組突法”的辦法使最短幀仍為64字節，同時將爭用字節增大為512字節。傳輸媒體方面，10Mbit/s以太網支持同軸電纜、雙絞線和光纖，而100Mbit/s和1Gbit/s以太網支持雙絞線和光纖，10Gbit/s以太網只支持光纖。3-30以太網交換機有何特點？它與集線器有何區別？答：以太網交換機實質上是一個多端口網橋。工作在數據鏈路層。以太網交換機的每個端口都直接與一個單個主機或另一個集線器相連，并且一般工作在全雙工方式。交換機能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體一樣，進行無碰撞地傳輸數據。通信完成后就斷開連接。 區別：以太網交換機工作數據

27、鏈路層，集線器工作在物理層。集線器只對端口上進來的比特流進行復制轉發，不能支持多端口的并發連接。3-31 網橋的工作原理和特點是什么？網橋與轉發器以及以太網交換機有何異同？答：網橋的每個端口與一個網段相連，網橋從端口接收網段上傳送的各種幀。每當收到一個幀時，就先暫存在其緩沖中。若此幀未出現差錯，且欲發往的目的站MAC地址屬于另一網段，則通過查找站表，將收到的幀送往對應的端口轉發出去。若該幀出現差錯，則丟棄此幀。網橋過濾了通信量，擴大了物理范圍，提高了可靠性，可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率的局域網。但同時也增加了時延，對用戶太多和通信量太大的局域網不適合。 網橋與轉發器不同，（1）網橋工作在數據鏈路層，而轉發器工作在物理層；（2）網橋不像轉發器轉發所有的幀，而是只轉發未出現差錯，且目的站屬于另一網絡的幀或廣播幀；（3）轉發器轉發一幀時不用檢測傳輸媒體，而網橋在轉發一幀前必須執行CSMA/CD算法；（