3.2点对点协议ppp
- 3.2.1ppp协议特点
3.3使用广播信道的数据链路层
- 3.3.2CSMA/CD协议 (载波监听多点接入/碰撞检测)
  - 要点
- 3.3.5以太网的MAC层
复习知识点
局域网数据链链路层
使用广播信道的以太网
在物理层扩展以太网
在数据链路层扩展以太网（网桥）
例题

3.2点对点协议ppp

3.2.1ppp协议特点

属于数据链路层协议
由三部分组成
一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP。
一套网络控制协议NCP。

3.3使用广播信道的数据链路层

3.3.2CSMA/CD协议 (载波监听多点接入/碰撞检测)

要点

多点接入
载波监听
碰撞检测

使用该协议时不可能同时进行发送和接受（但必须边发送边监听信道）。因此，不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）

3.3.5以太网的MAC层

在局域网中硬件地址又称为物理地址或MAC地址
单播帧（一对一）收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同
光波帧（一对全体）发送给本局域网的所有站点
多波帧（一对多）发送给本局域网的一部分站点

复习知识点

两种信道：
点对点信道
光播信道

链路（物理链路）之间没有任何节点

数据链路（逻辑链路）与链路不一样，数据链路还加上实现通信协议的硬件（网络适配器）和软件。
帧——协议数据单元

三个基本问题：
封装成帧——加上首部和尾部进行帧定界
透明传输——字节填充，加上转义字符ESC（1B）
差错检测——循环冗余CRC。进行模二运算得到的余数（比除数少一位）作为冗余码，数据加上冗余码在除以除数P，得到的余数为0即无差错。

凡是接受端数据链路层接受的帧均无差错（无比特差错）：
要做到可靠传输必须加上帧编号、确认和重传机制。

点对点协议PPP

特点

简单
封装成帧（帧定界符）
透明性
多种网洛层协议（IP、IPX）
多种类型链路（串并、同异、高地、电光、动静）
查错检测（立即丢弃）
检测连接状态（短时间自动检测）
最大传送单元（数据部分的最大长度）
网络层地址协商
数据压缩协商（不要求标准化）

不需要的功能

纠错（不可靠传输）
流量控制（由TCP控制）
序号（不是可靠传输，在无线时可用）
多点线路（不支持一主对多从）
半双工或单工链路（只支持全双工）。
组成
一个将IP数据报封装到串行线路的方法。
链路控制协议LCP。（数据链路）
网络控制协议NCP。——用于支持不同的网络层协议
帧格式

建立过程

物理链路——LCP链路——鉴别的LCP链路（PAP）——NCP链路（IP协议对应IPCP）

局域网数据链链路层

局域网的特点

网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点范围均有限，具有光波功能，便于扩展，提高系统的R（可靠）A（可用）S（生存）

局域网的拓扑

星形网、环形网（令牌环形）、总线网（CSMA/CD和令牌传递）、树形网（频分复用的宽带局域网）

共享信道

静态划分信道
频分复用
时分复用
波分复用
码分复用
动态媒体接入控制（多点接入）
随机接入
受控接入

以太网的两个标准——DIX Ethernet V2 和 IEEE 802.3

适配器的作用

进行串行/并行转换。
对数据进行缓存
在计算机的操作系统安装设备驱动程序
实现以太网协议

CSMA/CD(载波监听多点接入/碰撞检测)协议

实施通信简便的两个措施：

采用无连接的工作方式（不编号、不确认）；
曼彻斯特编码（一分为2）
对点接入——总线型网络
载波监听——发送前先监听
碰撞检测（冲突检测）——边发送边监听，发送的不确定性
半双工通信

争用期（碰撞窗口）——截断二进制指数退避（动态退避）
最短有效帧长度为64字节
强化碰撞——人为干扰信号
帧间最小间隔为9.6微秒

使用广播信道的以太网

集线器的星型拓扑

物理上星型网，逻辑上总线网。
多接口：
工作在物理层，简单的转发比特，不进行碰撞检测。

以太网的信道利用率

成功发送一个帧占用信道的时间=T（帧长除以发送速率+ 计算机网络——第三章数据链路层 - 图1 (以太网单程端到端时延)）

参数计算机网络——第三章数据链路层 - 图2 越小越好，帧的长度要足够长
极限信道利用率
计算机网络——第三章数据链路层 - 图3

以太网的MAC层

名字指出我们所要寻找的那个资源，地址指出那个资源在何处，路由告诉我们如何到达该处

在物理层扩展以太网

光纤扩展
集线器扩展
优点：使原来属不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。
扩大局域网覆盖的地理范围。

缺点：
碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高
如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。

在数据链路层扩展以太网（网桥）

网桥作用（过滤）——根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发（存储转发）。
好处：

过滤通信质量。（隔离开碰撞域）
扩大了物理范围（增大工作站的数目）
提高了可靠性（出现故障时只影响个别网段）
可互连不同的物理层，不同的MAC自层和不同速率的局域网。

缺点：

存储转发增加了时延。
在MAC自层并没有流量控制功能。（缓存空间不够造成溢出导致帧丢失）
具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大。
广播风暴（网络拥塞）

在转发帧时，不改变帧的源地址
透明网桥

例题

流量控制是为( )所需要的。
A. 位错误 B. 发送方缓冲区溢出
C. 接收方缓冲区溢出 D. 接收方与发送方之间冲突

在下列协议中，使用带位填充的首尾标志法组帧是（）。
A. DDCMP B. HDLC C. BSC D. SLIP

PPP不同于HDLC协议，使用面向（）的填充方式。
A. 比特 B. 字符 C. 透明传输 D. 帧

对于窗口大小为n的滑动窗口，最多可以有( )帧已发送但没有确认。
A. 0 B. n-1 C. n D. n+1
5. 在滑动窗口流量控制(窗口大小为8)中，ACK3意味着接收方期待的下一帧是( )号帧。
A. 2 B. 3 C. 4 D. 8

PPP是Internet中使用的（），其功能对应于OSI参考模型的数据链路层。
A. 传输协议 B. 分组控制协议 C. 点到点协议 D. 报文控制协议

7．下面不是数据链路层功能的是（）。
A. 帧同步 B. 差错控制 C. 流量控制 D. 拥塞控制

8．面向比特同步的帧数据段中出现位串01111101，则比特填充后输出是（）。
A. 011111001 B. 001111101 C. 011111101 D. 011111010

9． PPP为实现透明传输在异步传输时采用（），而同步传输采用（）。
A. 字符填充法，比特填充法 B. 比特填充法，字符填充法
C. 字符填充法，字节记数法 D. 比特填充法，比特填充法

10．在数据通信中，当发送数据出现差错时，发送端无需进行数据重发的差错控制方法为（）。
A. ARQ B. FEC C. 奇偶校验码 D. CRC

11．已知循环冗余码生成多项式G(X)=x5+x4+x+1，若信息位10101100，则冗余码是（）。
A. 01101 B.01100 C. 1101 D. 1100

12．在数字通信中广泛采用CRC循环冗余码的原因是CRC可以（）。
A. 检测出一位差错 B. 检测并纠正一位差错
C. 检测出多位突发性差错 D. 检测并纠正多位突发性差错

若数据链路的发送窗口尺寸WT=4，在发送3号帧、并接到2号帧的确认帧后，发送方还可连续发送（）。
A. 2帧 B. 3帧 C. 4帧 D. 1帧
14．在回退N协议中，当帧序号为3比特，发送窗口的最大尺寸为（）。
A. 5 B. 6 C. 7 D. 8
15．在选择重传协议中，当帧的序号字段为3比特，且接受窗口与发送窗口尺寸相同时，发送窗口的最大尺寸为（）。
A. 2 B. 4 C. 6 D. 8
16．假定我们运行发送窗口大小为5和接收窗口大小为3的滑动窗口算法，并且在传输过程中不会发生分组失序的问题，帧序号的编码至少有（）位。
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
17.无论是SLIP还是PPP协议都是（）协议。
A．物理层 B 传输层 C网络层 D数据链路层
18．下列哪一项最好地描述了CRC的特征？
A．逐个检查每一个字符
B．能检查出99%以上的差错
C．检查不出有偶数个位出错的差错
D．不如奇偶校验方法可靠
19.HDLC协议采用的帧同步方法是（）。
A．使用比特填充的首尾标志法
B．使用字符填充的首尾定界符法
C．字节计数法
D．违法编码法
20.流量控制是数据链路层的基本功能之一，有关流量控制，下列说法中正确的是（）。
A．只有数据链路层存在流量控制
B．不只是数据链路层存在流量控制，不过各层的流量控制对象都一样
C．不只是数据链路层存在流量控制，但是各层的流量控制对象都不一样
D．以上都不对
21.为了避免传输中帧的消失，数据链路层采用了（）方法。
A．发送帧编上序号 B．循环冗余码
C．海明码 D．计时器超时重发
22.下列不属于数据链路层功能的是（）。
A．帧同步功能 B．电路管理功能
C．差错控制功能 D．流量控制功能
23.流量控制实际上是对（）的控制。
A．发送方数据流量 B．接收方数据流量
C．发送，接受双方数据流量 D．链路上任意两结点间的数据流量
24.在数据帧中，当所传送的数据中出现控制字符时，就必须采取适当的措施，使接收方不至于将数据误认为是控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是（）的。
A．透明 B．面向连接 C．冗余 D．无连接
25.数据链路层采用后退N帧协议，发送方已经发送了编号为0~7的帧。当及时器超时，若发送方只收到0，2,3号帧的确认，则要发送方重发的帧数是（）
A.2 B.3 C.4 D.5
26.计算机网络中各节点间采用()方式。
　　A.连续传输 B.总线传输 C.串行传输 D.并行传输
27.差错控制的基本方式有（多选）
　　A.检错反馈重发 B.前向纠错方式 C.奇偶校验码 D.方阵检验码

28.数据传输中的差错主要有（多选）
　　A.随机错 B.计算错 C.校验错 D.突发错
29.无论是SLIP还是PPP协议都是( )协议。
　　(A)物理层(B)数据链路层(C)网络层(D)运输层

数据链路层中逻辑链路控制子层的主要功能有哪些？
1、答：数据链路层逻辑链路控制子层的主要功能包括以下三个方面： 1)为网络层提供一个良好定义的服务接口；
2)处理传输错误（差错控制）；
3)调节数据流，确保慢速的接收方不会被快速的发送方淹没（流量控制）。

分别叙述停止等待流量控制机制与滑动窗口流量控制机制。
2、答：在停止等待流量控制中，发送方在发送每一帧后等待来自接收方的ACK，只有前一帧被确认后再发送新的一帧。停止等待流量控制的线路利用率与帧的长度、链路距离、数据率相关。对报文或报文分组按帧长度允许范围组帧，帧越长，比特长度越长，且帧数少，需要等待确认的时间开销也少，因此线路利用率高；链路距离越长，传播时延越大，在数据率和帧长度不变情况下，线路利用率越低；在传播距离和帧长度不变情况下，数据率高，线路利用率低。
在滑动窗口流量控制中，发送方可以连续发送若干帧后才需要一个确认。接收方可以发送单个ACK帧对多个数据帧给予确认。滑动窗口流量控制的线路利用率不仅与上述参数有关，还与窗口大小有关。当窗口较大时，线路利用率较高。

位串0111101111101111110需要在数据链路层上被发送，请问，经过位填充之后实际被发送出去的是什么？
3、答：011110111110011111010.

PPP协议的主要特点是什么？ PPP适用于什么情况？
4、答：主要特点：
（1）点对点协议，既支持异步链路，也支持同步链路。
（2）PPP是面向字节的。
PPP协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。

5． x9+x7+x5+1被发生器多项式x3+1所除，所得的余数是多少？发送的位串是多少？
5、答：1）确定生成多项式G(X)=x3+1，对应位串1001。
2）在信息位串后补3个0即1010100001000，对应的多项式为xrM（x）。
3）用模2不借位除法，计算xrM（x）/G（x）的余数R（x），即1010100001110。
4）要发送的码字多项式为T(x)=xr+M(x)+R(x),即1010100001110。

6．设收到的信息码字尾110111，CRC校验和为1001，生成多项式G（x）=x4+x3+1，请问收到的信息有错吗，为什么？
答：用11001除1101111001余数1111，余数R（x）不为0，收到的信息不正确。

7．简述数据链路层中的差错控制和流量控制的区别。
答：差错控制是为了保证发送方发出的所有的数据帧都能够按照正确的顺序交付给网络层，常采用的方法是由接收方向发送方提供反馈信息，例如发回特殊的控制帧表示肯定或否定的信息。同时发送方设定计时器，当一个帧丢失时重新发送。
流量控制是为了避免发送方发送率大于接收方接收速率的情况，通过某种反馈机制，限制发送方的发送速率，使发送方的发送率不超过接收方的接收速率。

8．简述循环冗余码CRC 校验方法？（只需叙述校验过程，不需要计算）
把要发送的信息数据与一个通信双方共同约定的数据进行除法运算，并根据余数得出一个校验码，然后将这个校验码附加在信息数据帧之后发送出去。接收端在接收到数据后，将包括校验码在内的数据帧再与约定的数据进行除法运算，若余数为零，则表明数据传送正确，否则，表示传输有错。

9.数据链路层提供的基本服务可以分为哪几类？试比较它们的区别
9.答：根据数据链路层协议的不同，数据链路层可以提供多种不同类型的服务。但一般都提供3种基本服务：有确认的面向连接的服务，有确认的无连接的服务，以及无确认的无连接服务。
有确认的面向连接服务通过数据链路建立，帧传输与数据链路释放3个阶段以及对帧进行编号，确保所传送的帧正确，顺序的被目的结点接收。有确认的无连接服务不需要在帧传输之前建立数据链路，也不要在帧传输结束之后释放数据链路；但是，要求对每个接收的帧进行确认，从而提供了可靠性。无确认的无连接服务不需要建立与释放数据链路，也不需要对帧进行确认。

10.物理线路与数据链路有什么区别吗？
答：在通信技术中，链路常常指一条点对点的物理线路段，中间没有任何交换结点。因此从这种意义上说，链路一般是指物理线路。在进行数据通信时，两台计算机之间的通路往往是由许多的物理线路串联而成的。数据链路则是另外一个概念，这是因为当需要在一条链路上传送数据时，除了必须具有一条物理线路之外，还必须有一些规程或协议来控制这些数据的传输，以保证传输数据的正确性。实现这些规程或协议的硬件和软件加到物理线路上，就构成了数据链路。

11.要发送的数据比特序列为1010001101，CRC校验生成多项式为G（x）=x5+x4+x2+1,试计算CRC校验码。
11.答：CRC校验生成多项式为：G（x）=x5+x4+x2+1，所对应的二进制比特序列为110101，被除数为1010001101乘以25即101000110100000，除数为110101，得到余数比特序列为01110，即CRC校验码为01110.

12.在数据链路层，为什么要采用“0比特插入/删除”，试说明它的基本工作原理
为了解决帧数据传输的透明性问题，特别引入“0比特插入/删除”。
基本工作原理：发送端在两个标志字段为F之间的比特序列中，如果检查出连续的5个1，不管它后面的比特位是0或1，都增加1个0；那么在接受过程中，在两个标志字段为F之间的比特序列中，坚持出连续的5个1之后就删除1个0。

13.当数据链路层使用PPP 协议或CSMA/CD 协议时，既然不保证可靠传输，那么为什么对所传输的帧进行差错检验呢？
答：当数据链路层使用PPP 协议或CSMA/CD 协议时，在数据链路层的接收端对所传输的
帧进行差错检验是为了不将已经发现了有差错的帧（不管是什么原因造成的）收下来。如果
在接收端不进行差错检测，那么接收端上交给主机的帧就可能包括在传输中出了差错的帧，
而这样的帧对接收端主机是没有用处的。
换言之，接收端进行差错检测的目的是：“上交主机的帧都是没有传输差错的，有差错
的都已经丢弃了”。或者更加严格地说，应当是：“我们以很接近于1 的概率认为，凡是上交主机的帧都是没有传输差错的”。

14：为什么计算机进行通信时发送缓存和接收缓存总是需要的？
当计算机的两个进程（在同一台机器中或在两个不同的机器中）进行通信时，如果发送进程将数据直接发送给接收进程，那么这两个动作（一个是发送，另一个是接收）是非常难协调好的。这是因为计算机的动作很快，如果在某一时刻接收进程开始执行接收的动作，但发送进程的发送动作稍微早了一点或稍微晚了一点（在收发双方事先未进行同步的情况下，发送时刻不可能恰好和接收时刻精确地重合），这都会使接收失败。因此，在计算机进程之间的通信过程中，广泛使用缓存。
缓存就是在计算机的存储器中设置的一个临时存放数据的空间。发送进程将欲发送的数
据先写入缓存，然后接收进程在合适的时机读出这些数据。
缓存有点像邮局在街上设立的邮筒。我们可以在我们方便时将欲发送的信件丢到邮筒
中。邮局的邮递员按照他的计划在适当时候打开邮筒，将大家投入的信件取走，交到邮局，
进行下一步处理。
缓存可以很好地解决发送速率和接收速率不一致的矛盾，还可以很方便地进行串并转
换，即比特流串行写入并行读出，或并行写入串行读出。
缓存也可称为“缓冲”或“缓冲区”。英文就是buffer。

16.一个10 Mb/s 以太网若工作在全双工状态，那么其数据率是发送和接收各为5 Mb/s 还是发送和接收各为10 Mb/s？
各为10 Mb/s。

17.在以太网中发生了碰撞是否说明这时出现了某种故障？
还不能这样看。
以太网中发生碰撞是很正常的现象。发生碰撞只是表明在以太网上同时有两个或更多的
站在发送数据。碰撞的结果是这些站所发送的数据都没有用了，都必须进行重传。以太网上
发生碰撞的机会是多还是少，与以太网上的通信量强度有很大的关系。这并没有一个绝对的
定量的准则。很难说具有多大的碰撞次数就属于坏的以太网。

18.简述HDLC帧各字段的意义。
标志字段F：作为一个帧的边界，标明了一个帧的开始和结束。地址字段A：在使用非平衡方式传送数据时，地址字段总是写入次站的地址。但在平衡方式时，地址字段总是填入应答站的地址。帧校验序列FCS，校验的范围从地址字段的第一个比特起，到信息字段的最末一个比特为止。控制字段C，是最复杂的字段。根据其最前面两个比特的取值，可将HDLC帧划分为三大类：信息帧、监督帧和无编号帧。

19.在停止等待协议中，应答帧为什么不需要序号？
由停止等待协议的工作原理可知：收方每收到一个正确的数据后，都立即向发方发送一个应答帧，发方只有收到上一个数据的确认帧后，才能继续发送下一帧。所以，在停止等待协议中，无须对应答帧进行编号。

计算机网络——第三章 数据链路层