第三章 数据链路层1. 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？“电路接通了”与“数据链路接通了”有何区别？ 答：（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输。因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。（2）“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了。但是，数据传输并不可靠。在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”。此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输。当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。 2. 数据链路层中的链路控制包括哪些功能？ 答：数据链路层中的链路控制包括链路管理；帧同步；流量控制；差错控制；将数据和控制信息分开；透明传输（指不管数据是什么样的比特组合，都能在链路上传）；寻址等功能。 3. 一个信道速率为4kb/s。采用停止等待协议。传播时延为20ｍｓ。确认帧长度和处理时间均可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50％？ 答：若忽略确认帧的长度，发送一帧后，经信道传播时延的2倍，又可以发送下一帧(返回应答也需要时间)，当计算信道利用率也即计算一台主机发出一帧的时间与能发下一帧之前占用信道的时间之比，或者说当发送一帧的时间等于来回路程的传播时延的时候，效率将是50％（发给一帧的时间占能发送下一帧时间的一半）。来回路程的传播时延为20ms*2=40ms（等于发送一帧的时间）（普通的传播时延指单向20ms）。现在发送速率是每秒4000bit，即发送一位需0.25ms。则帧长最少＝40/0.25=160bit。 (停止等待(stop-and-wait)协议的基本原理 发送方每发完一帧就停下来等待收方应答。如果在设定的时间内得不到收方的应答，或得到一个否认应答（NAK），则重发原帧；如果得到一个肯定应答（ACK），则发送新帧 ) 4. 在停止等待协议中，确认帧是否需要序号？请说明理由。 答：在理想情况下，确认帧不需要序号。但如果发送器定时器的超时时间设置短了一些，若定时到，确认帧还在半路上，发送器没有收到确认帧，则发送器会重发刚才的一帧，这时会出现问题，此时接收方会误认为是新的一帧。为解决重复幀问题，需对幀进行编号，编号只需两个(0或1), 以区分是新幀还是重复之前的幀。 5. 试写出连续ARQ协议的算法。 答：连续ARQ协议的工作原理如图所示。
连续ARQ协议在简单停止等待协议的基础上，允许连续发送若干帧，在收到相应ACK后继续发送若干帧，用以提高传输效率。这时ACK及NAK也必须有对应的帧序号，才能够一一对应起来。在发生差错时丢弃原已发送的所有后续帧，重发差错发生以后的所有帧，这是出错全部重传。信道较差时，连续ARQ协议传输效率不高。
6. 在选择重传ARQ协议中，设编号N用3bit。再设发送窗口WT=6（WT为窗口尺寸）而接收窗口WR=3。试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正确工作。 答：设想在发送窗口内的序号为0，1，2，3，4，5，而接收窗口在正确收到0－5号帧并发出确认帧后，等待后面的6，7，0号帧。接收端若再收到0号帧，则无法判断是新帧还是重传的（当对第一个0号帧的确认帧丢失时，发送端会重发0号帧）。 （发送窗口：发送方已发送但尚未被确认的帧的序号队列的界限，其上下界分别为窗口的上下沿，上下沿的距离为窗口尺寸。这边序号应该指帧，窗口尺寸应为帧的个数） 7. 在连续ARQ协议中，设编号用3bit，而发送窗口Wt=8。试找出一种情况，使得在此情况下协议不能正确工作。 答：设想在发送窗口内的序号为0，1，2，3，4，5，6，7，发送端依次发出后。而接收窗口在正确收到0－7号帧并发出确认帧后，等待后面的0号帧。接收端若再收到0号帧，则无法判断是新帧还是重传的（当对第一个0号帧的确认帧丢失时，发送端会重发0号帧）。跟上面的状况一样 （ARQ协议：自动重传请求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）是OSI模型中数据链路层的错误纠正协议之一） 8. 在什么条件下，选择重传ARQ协议和连续ARQ协议在效果上完全一致？ 答：当传输从出错位开始一直差错时，或者选择重传协议的接收窗口为1时。 （连续ARQ协议：连续重发请求ARQ方案是指发送方可以连续发送一系列信息帧，即不用等前一帧被确认便可继续发送下一帧，效率大大提高。但在这种重发请求方案中，需要在发送方设置一个较大的缓冲存储空间（称作重发表），用以存放若干待确认的信息帧。 选择性重传ARQ：当发送方接收到接收方的状态报告指示报文出错，发送方只发送传送发生错误的报文。 回退n帧与选择性重传ARQ的区别：后者用缓存临时存储错误帧发送之后的帧） 9. 卫星信道的数据率为1Mb/s。数据帧长为2000bit。若忽略接收方处理时间，接收方在反向传输的数据帧中捎带确认应答。试计算下列情况下的信道利用率： （1）停止等待协议。 （2）连续ARQ协议，Wt=7。 （3）连续ARQ协议，Wt＝127。 （4）连续ARQ协议，Wt＝255。 答：使用卫星信道端到端的传输延迟是250ms到270ms,假定为250ms，以1Mb/s发送，2000bit长的帧的发送时间是2000bit/（1Mb/s（1000000b/s））=2ms。若用t=0表示开始传输时间，那么在t=2ms，第一帧发送完毕。t=252ms，第一帧完全到达接收方。若忽略处理时间，接收方在反向传输的数据帧中捎带确认应答，t=254ms时，含对第一帧确认的反向数据帧发送完毕。t=504ms时带有确认的数据帧完全到达发送方。因此周期是504ms。如果在504ms内可以发送k个帧，每个帧的发送用2ms时间，则信道利用率是2k/504，因此： （1）停止等待协议，k=1, 2/504=1/252 （2）Wt=7，14/504=7/252 （3）Wt=127，254/504=127/252 （4）Wt=255，2ms×Wt=510ms，510>504，故信道利用率为1。 （Wt为一个周期发送的帧数，貌似也是窗口尺寸，发送窗口为已发送但尚未被确认的帧的序号。） 10. 试简述HDLC帧各字段的意义。HDLC用什么方法保证数据的透明传输？ 答：（1）HDLC帧的格式：信息字段（长度可变）为数据链路层的数据，它就是从网络层传下来的分组。在信息字段的两端是帧头和帧尾。HDLC帧两端的标志字段用来界定一个帧的边界，地址字段是用来填写从站或应答站的地址信息。控制字段最复杂，用来实现许多主要功能（区分信息帧、监控帧还是无编号帧；发送帧序号；期望接收帧序号；P/F位；区分监控帧和无编号帧的各种类型）。帧校验序列FCS frame check sequence 用来对地址、控制和信息字段组成的比特流进行CRC校验（CRC即循环冗余校验码 Cyclic Redundancy Check ：是数据通信领域中最常用的一种差错校验码）
（2）HDLC帧采用零比特（指0而非没有比特）插入删除技术来实现链路层帧的透明传输，即在两个标志字段（01111110）之间不出现6个连续1。具体做法是在发送端，当一串比特流尚未加上标志字段时，先用硬件扫描整个比特串，只要发现5个连续的1，则在其后插入1个0，而在接收端先找到帧头的标志字段字段以确定帧的开始边界，接着再对其后的比特流进行扫描，每当发现5个连续的1，就将这5个连续1后的1个0删除，以还原成原来的比特流。 （就是所谓的透明传输，不管传的是什么，所采用的设备只是起一个通道作用，把要传输的内容完好的传到对方！ ） （高级数据链路控制（High-Level Data Link Control或简称HDLC），是一个在同步网上传输 数据、面向比特的数据链路层协议，它是由国际标准化组织(ISO)根据IBM公司的SDLC(Synchronous Data Link Control)协议扩展开发而成的.） 11. HDLC帧可分为哪几个大类？试简述各类帧的作用。 答:在HDLC中，帧被分为三种类型：（1）信息帧用于传输数据的帧，具有完全的控制顺序。（2）监控帧用于实现监控功能的帧。包括接收准备好、接收未准备好、出错全部重发、出错选择重发等监控帧。主要完成回答、请求出错重传、请求暂停等功能。（3）无编号帧用于提供附加的各种链路控制功能，该帧不用帧编号，可以表示各种无编号的命令帧和响应帧，以扩充主站和从站的链路控制功能。 12. HDLC规定，接收序号N(R)表示序号为[N(R)-1](mod8)的帧以及在这以前的各帧都已正确无误地收妥了。为什么不定义“N(R)表示序号为N(R)(mod8)的帧以及在这以前的各帧都已正确无误地收妥了”？ 答：因为帧的初始序号为0,操作一般都从0#开始。如果是第一种定义，N(R)=0表示接收方向发送方指示：“期望下次收0#帧”（表示接收0以后的帧，如1，接收方发送N(1)表示接收方让发送方发送序号为1的帧，如果是后者则表示我已经收到1的帧，下次发送2的帧吧，别扭~，自加），这符合一开始操作的常理和习惯。如果是第二种定义，N(R)=0则表示“我已收妥0#帧，期望下次收1#帧”，这和一开始的操作习惯思维有悖。 13. PPP协议的主要特点是什么？它适用在什么情况下？ 答：点对点协议PPP(point to point protocol),它有三个组成部分:（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法.（2）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.（3）一套网络控制协议NCP,支持不同的网络层协议。 点对点协议PPP一般在公用电话网PSTN拨号上网，或在路由器间的点点链路上使用。 PPP帧为了进行透明传输，在SONET/SDH链路上同步传输时，采用零比特填充插入删除技术；而在异步传输时，采用字节填充技术：此时，当信息字段中出现0x7E时，将前面插入一个0x7D，然后将后面的0x7E的b5位（从右往左，0位开始）取反变为0x5E(因为PPP帧采用0x7E作为帧的分解符)；当信息字段中出现0x7D时，将前面插入一个0x7D，然后将后面的0x7D的b5位取反变为0x5D；当信息字段中出现数值小于0x20的ASCII控制字符时，也将前面插入一个0x7D，然后将后面的ASCII控制字符的b5位取反。在接收端再进行字节填充相反的变换。(综上在信息字段出现特殊字段时，前面插入0x7D，后面的第5位取反) (PPP协议与HDLC协议的主要区别在于一个针对字节，一个针对位) 14. 局域网的主要特点是什么？为什么说局域网是一个通信网？ 答：局域网是将小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络。 1）特点：高数据速率(0.1Mbps--1000Mbps)、短距离(0.1km--25km)、低误码率(10-8～10-11)。 2）局域网络是一个通信网络，因为从协议层次的观点看，IEEE 802局域网模型只包含物理层、数据链路层、和局域网的桥接连接，它仅含有OSI下两层的功能。在OSI的体系结构中，一个通信子网只有最低的三层。而局域网的体系结构也只有OSI的下两层，没有第四层以上的层次。所以说局域网只是一种通信网。 15. IEEE802局域网参考模型与OSI参考模型有何异同之处？ 答：0SI体系结构指7层开放式互连标准参考模型。IEEE 802是国际电子与电气工程师协会发布的关于局域网体系结构的一系列标准文件，该标准基本上对应于0SI模型的物理层和数据链路层，这个标准使网络的物理连接和访问方法规范化。已被IS0陆续接收为标准。 相同：IEEE 802局域网遵循OSI模型。包括物理层、数据链路层和局域网的桥接。 不同：对应OSI模型的数据链路层分成两个子层，介质访问控制子层MAC Medium Access Control 和逻辑链路控制子层LLC Logical Link Control；局域网的参考模型只相当于OSI参考模型的最低两层，且两者的物理层和数据链路层之间也有很大差别，IEEE 802主要考虑解决局域网共享信道上的访问问题。在IEEE 802系列标准中各个子标准的物理层和介质访问控制MAC子层各不相同，而逻辑链路控制LLC子层是相同的，也就是说，LLC子层实际上是高层协议与任何一种MAC子层之间的标准接口。（IEEE 802局域网参考模型与OSI参考模型物理层与介质访问控制子层MAC不同，LLC子层相同。 前者遵循后者，包括物理层、数据链路层和局域网的桥接） 16. 一个7层楼，每层有一排共15间办公室。每个办公室的楼上设有一个插座。所有的插座在一个垂直面上构成一个正方形栅格组成的网的结点。设任意两个插座之间都允许连上电缆（垂直、水平、斜线、……均可）。现要用电缆将它们连成：（1）集线器在中央的星形网；（2）以太网；试计算每种情况下所需的电缆长度。 答：（1）假定从下往上把7层楼分别编号为1～7层。在星形网中，路由器放在4层中间位置。到达7×15－1=104个场点中的每一个场点都需要有电缆。因此电缆的总长度等于：（2）对于以太网（10BASE5），每一层都需要56m水平电缆，再加上24m（=4×6）垂直方向电缆，所以总长度等于：56×7＋24=416（m） 17. 数据率为10Mb/s的以太网的码元传输速率是多少？ 答：码元传输速率即为波特率。10Mb/s以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有高电平低电平两个码元信号周期，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特(10Mb/s以太网使用曼切斯特编码，每一位都有高电平和低电平两个码元信号周期，因此波特率是数据率的两倍) 18. 有10个站连接到以太网上，试计算以下三种情况下每个站所能得到的带宽？ (1) 10个站连接到10BASE-T HUB；（10双绞线以太网集线器） (2) 10个站连接到100BASE-TX HUB； (3) 每站连接到10BASE-T以太网交换机上。 答：(1) 10个站连接到10BASE-T HUB：共享10Mbit/s，每个站10Mbps/10=1Mbps带宽 (2) 10个站连接到100BASE-TX HUB：共享100Mbit/s，每个站100Mbps/10=10Mbps带宽 (3) 每站连接到10BASE-T以太网交换机上：每台计算机独占10Mbps，都享有10Mbps的带宽。 （前2者共享，交换机使得每台计算机独占 集线器与交换机的区别 交换机与路由器的区别在于一个是数据链路层设备，一个是网络层设备。一个根据MAC地址寻址，一个根据IP地址寻址） 19. 试说明10BASE5，10BASE2，10BASE-T，10BASE-F分别代表什么？ 答：10BASE5：“10”表示数据率为10Mbit/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“5”表示每一段电缆的最大长度是500m。 10BASE2：“10”表示数据率为10Mbit/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“2”表示每一段电缆的最大长度是185m（约等于200m）。 10BASE-T：“10”表示数据率为10Mbit/s，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“T”表示使用双绞线（Twisted Pair）作为传输媒体。 10BASE-F：“10”表示数据率为10Mbit/s，“BASE”表示传输媒体上的信号是基带信号，“F”表示使用光纤（Fiber Optic）作为传输媒体。 20. 10Mb/s以太网升级到100Mb/s和1Gb/s时，需要解决哪些技术问题？ 答：欲保持10Mb/s，100Mb/s，1Gb/s的MAC协议兼容，要求以太帧最小帧长的发送时间大于最大冲突检测时间。100Mb/s的快速以太网由于速度比10Mb/s的普通以太网有10倍增长，采用的是保持帧长不变但将最大电缆长度减小到100m的方法，而1Gb/s的千兆以太网由于速度又有10倍增长，若将最大电缆长度减小到10m则会没有什么实用价值，因而采用最大电缆长度不变仍保持100m但在以太帧后进行载波扩充（载波 被调制以后的波形）的方法，这样可以保证以太帧最小帧长加上载波扩充的发送时间大于冲突检测时间。此外为了避免由此带来的额外开销过大，当连续发送多个短帧时还采用了帧突发技术。 其它技术改进：（1）采用专用ASIC硬件的端口独享的交换机代替HUB，缩小冲突域；（2）发送、接收、冲突检测传输线路独立，降低对媒体带宽要求；（3）媒体从10Mb/s时用的同轴电缆升级到光纤、双绞线，采用新的支持高速传输的信号编码技术，废弃10Mb/s时使用的曼彻斯特信号编码，在100Mb/s快速以太网时改用4B/5B和MLT-3编码，在1Gb/s千兆以太网时改用8B/10B编码等。 （冲突检测时间 发送数据时要边发送边监听信道，若监听到干扰信号（干扰信号也可能是不同的站同时监听到信道空闲，然后同时发送，相互视为干扰信号），则表示产生了冲突，停止发送数据。然后计算出退避登台时间继续发送 最大电缆长度 因为传播信号会随长度增加而衰减，因此要确定电缆的最大长度，虽然有中继器（或集线器 是中继器的一种）可以放大信号 需要改进的技术问题如下： 为使上述不同数据率的以太网的MAC协议兼容，要求以太帧最小帧长的发送时间大于最大冲突检测时间。10Mb/s到100Mb/s采用的是保持帧长不变而将最大电缆长度减小到100m的方法，原因是传播信号会随长度的增加而衰减，从而增强了干扰信号，是的冲突检测时间变长。100Mb/s到1G/s采用以太帧后进行载波扩充的方法。 采用交换机代替集线器，缩小冲突域。 发送、接收、冲突检测传输线路独立。 从10Mb/s时用的同轴电缆升级到光纤、双绞线，并采用支持高速传输的信号编码技术，废弃10Mb/s用的曼切斯特编码，在100Mb/s以太网使用4B/5B和MLT-3编码，在1Gb千兆以太网时改用8B/10B编码 ） 21. 假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。 答：对于1km电缆，单程传播时间为1/(20*104)，即5μs，来回路程传播时间为10μs。为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发送时间不能小于10μs。以1Gb/s速率工作，10μs可以发送的比特数等于10000比特，因此，最短帧长为10000比特或1250字节。 （CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即载波监听多路访问/冲突检测方法 在以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。） 22. 假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器，另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网络上。 答：局域网80%通信量、因特网20%通信量意味着流量大部分在本地各结点间交换，局域网20%通信量、因特网80%通信量意味着流量大部分在因特网与本地结点间交换、而本地结点之间很少交换。以太网交换机各端口都是独享带宽的，因特网会接在以太交换机的一个端口上，显然，以太网交换机用在后者的网络中（其20%通信量在本局域网而80%的通信量到因特网）更适合，保证了因特网方向的大流量，否则若使用了集线器，要和局域网端口竞争、共享介质，保证不了大流量。 （交换机适用于在因特网中通信量大的。） 23. 以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何？ 答：CSMA/CD是一种动态的媒体随机接入共享信道方式，而传统的时分复用TDM是一种静态的划分信道，所以对信道的利用，CSMA/CD是用户共享信道，更灵活，可提高信道的利用率，不像TDM，为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时，信道在用户时隙也是浪费的；也因为CSMA/CD是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用信道时会发生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突。对局域网来说，连入信道的是相距较近的用户，因此通常信道带宽较宽，如果使用TDM方式，用户在自己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用。对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用TDM方式。 24. 网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？ 答：网桥从端口接收网段上传来的各种帧。每当收到一个帧时，就先存放在其缓存中，若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找网桥中生成的站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。否则，就丢弃该帧。网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，由于每个端口中有缓存，因此可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。但网桥转发前需先缓存并查找站表，连接不同MAC子层的网段时需耗时修改某些字段内容；增加了时延；无流量控制，有时会丢帧；当多个网桥连接有环路时会产生广播风暴。 网桥与转发器相比，主要有以下异同点：（1）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率，并有连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。局域网扩展时能接的转发器数目有限制，而网桥从理论上讲，扩展的局域网范围是无限制的；（2）都能实现网段的互连，但网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；转发器只通过按比特转发信号实现各网段物理层的互连，网桥在MAC层转发数据帧实现数据链路层的互连，而且网桥能互连不同物理层甚至不同MAC子层的网段；（3）互连的各网段都在同一广播域，但网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错、且目的站接在另一端口的帧或广播帧；网桥将网段隔离为不同的冲突域，而转发器则无隔离冲突域的作用。（4）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法； 网桥与以太网交换机相比，主要有以下异同点：（1）以太网交换机实质上是一个硬件实现的多端口的网桥，以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2到4个端口，常用软件实现；它们都工作在数据链路层；（2）网桥的端口一般连接到局域网的网段，而以太网交换机的每个端口一般都直接与主机相连，也可连接到HUB；（3）交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥最多允许每个网段上的一台计算机同时通信。（4）网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。以太网交换机采用了专用的ASIC交换机构硬件芯片，转发速度比网桥快。 （给我的感觉还是以太网交换机更好） 25. 以太网交换机有何特点？用它怎样组成虚拟局域网？ 答：特点：以太网交换机实质就是一个多端口的的网桥，它工作在数据链路层上。每一个端口都直接与一个主机或一个集线器相连，并且通常用全双工方式工作。它能同时连通多对端口，使每一对通信能进行无碰撞地传输数据。在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽。以太网交换机支持存储转发方式，而有些交换机还支持直通方式。但要应当注意的是：用以太网交换机互连的网络只是隔离了网段（减少了冲突域），但同一台交换机的各个端口所连的网段仍属于同一个广播域。因此，在需要时，应采用具VLAN能力的交换机划分虚拟网，形成多个广播域（802.1q协议）。 26. 何谓流量控制？何谓滑动窗口协议？简要说明其工作原理，并与停等协议进行比较,说明两者分别使用的场合。 答：流量控制:使发送方不以超过接收方处理能力的速度发送数据进行的控制； 滑动窗口协议:允许发送端在没有接收端响应的情况下最多发送出N帧数据，N称为窗口的大小。 工作原理:发送窗口就是发送端允许连续发送的帧的序号表，其窗口尺寸为发送端可以不等待应答而连续发送的最大帧数，若发送窗口尺寸为w,则初始时发送端可以连续发送w个数据帧，并在发送端设置w个缓冲区存放这w个数据帧的副本，当发送端收到发送窗口下沿帧的肯定应答时，将发送窗口整体向前滑动一个序号，并从缓冲区中将该数据帧的副本删除，如果有新的数据要发送，对其按顺序编号，只要帧序号落在发送窗口内就可以发送，直至发送窗口满为止。接收窗口就是接收方允许接收的帧的序号表，凡落在接收窗口内的帧，接收方都必须处理，落在接收窗口外的帧被丢弃。接收方每次允许接收的帧数称为接收窗口的尺寸，如果某个帧的序号正好等于接收窗口的下沿，且校验正确，则接收方将该帧数据交给上层实体，并向发送方返回应答，同时接收窗口向前滑动一个序号。若接收到其它落在接收窗口内的帧，则照样处理，但不将其交给上层，只有当接收窗口下沿的帧被正确收到，才将其连同其后连续的若干个正确帧送给上层，同时滑动接收窗口。 与停等协议进行比较,说明分别使用的场合:停等协议简单，当发送方发完一帧后即停止发送，等待对方的应答，若收到肯定应答，接着发送下一帧，否则重发该帧。但停等协议在信号传播时延较长时传输效率较低，因为在信号在线路上传输过程中，发送方只能等待，什么也不能做，这时使用滑动窗口协议将极大地提高传输效率。 27.(1)设一欲传输的报文块为11100110,生成多项式G(X)=X4+X3+1,试求出CRC校验码。 (2)试问在传输线路上的传输码是什么?在接收端接收时如何进行校验?写出校验过程。 答：（1）被除数=111001100000 （R=4） 除数=11001 (R+1位) 进行模2除（演算竖式略），得4位余数，即CRC=0110 (可采用被除数与除数异或的方法，每次异或除数得到的结果去除前面的0，然后再与除数异或) （2）在传输线路上的传输码是111001100110 在接收端接收时，将收到的完全的位序列用与发送方相同的生成多项式去除，如果传输过程中无错误发生，余数将是零；如果传输中有错，余数将不是零。 接收端接收时： 被除数=111001100110 除数=11001 进行模2除（演算竖式略），得余数为零，校验正确。 28. 什么是以太网的CSMA/CD算法?为什么在采用这种技术时，冲突检测时间无须大于2a,发送帧长不得小于2a时间？ (2a来回传输时延) 答：CSMA/CD即载波侦听多路访问与冲突检测技术，其工作原理为：任何站点在发送前先侦听总线是否空闲，若总线空闲，则该站立即发送一帧数据；若总线忙，则一直侦听直至总线空闲、立即发送。在一个站开始发送后，同时在2a(总线上两个最远端点间信号传输延迟的两倍时间)时间内检测总线上是否有冲突:若无冲突，则发送成功;若有冲突，则该站向全网发送一干扰串（通知其它站冲突发生），并延迟一个随机时间（使用截断的二进制指数退避算法），然后重新侦听总线。 在冲突检测时检测时间无须大于2a，这是因为当考虑到总线上两个端点站点的极端情况，当一端点的站发送帧后，经时间a传到另一端点将到未到时，另一端点站因侦听总线还是空闲、也开始发送，这样冲突发生，须再经时间a才能由第一个端点检测到，这种最坏情况只需2a时间检测到冲突。因此，在所有情况下，如有冲突发生，则在发送信息之后2a时间内应能检测到，因而冲突检测时间无须大于2a. 另一方面，发送帧长不得小于2a时间，这是因为如果所发送的帧太短，还没有来得及检测到冲突就已经发送完了，那么在冲突检测窗口的剩余时段就无法进行冲突检测了（无法用信道上收到的信号和自己发出的信号比较）。因此，所发送的帧的最短长度应当要保证在冲突检测窗口时间内一直有数据位发出，从而能检测到可能最晚来到的冲突信号。 29. 快速以太网的出现，在提高传输率的同时，幀的最小长度没有改变，那么其传输速率的提高是以什么为代价的？ 答：在快速以太网中，发送数据的速率提高后，如果幀的最小长度不变，则发送完最小一幀的时间缩短，为了在该短时间内能检测到冲突，就要求网络上最远两个站点间的往返时间缩短，这样在网络上两个最远结点间的距离就要缩短。所以，快速以太网传输速率的提高是以缩短最大网络覆盖范围为代价的。 30. 当人们说网桥能过滤网络通信流量时，指的是什么意思？为什么说过滤功能很重要？ 答：网桥工作在第二层数据链路层，通常连接几个不同的网段，当一个幀进入网桥时，网桥检查该幀的目的地址，如果目的地址和源地址在同一个网段，，网桥不会发往其它网段，只有检查到目的地址和源地址不在同一个网段，才转发到另一个网段，因此网桥是有选择的转发数据幀，而不像中继器那样转发所有的数据。这样，通过网桥就不会将在同一个网段内传送的幀转发给其它网段，避免了不必要的转发，提高了传送效率。所以说过滤功能很重要。 31. 什么是以太冲突域？什么是全双工以太网？简要比较网络互连设备HUB与SWITCH，说明它们与全双工以太网的关系。 答：以太冲突域：基于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）的以太网是总线网络或星型网络，如果两个或更多站同时有帧在等待发送，那么它们将发生冲突。一组竞争信道访问的站组成了冲突域。同一个冲突域中的站竞争信道，不同冲突域的站不会竞争公共信道。 全双工以太网:双绞线以太网是结构化的星型布线系统，在星型网的中心为交换机，在收发两个方向上都有单独的信道(1，2线对发送，3，6线对接收)，若改变交换机和PC机网卡的以太网MAC控制器的功能，关掉载波侦听和冲突检测功能,不进行冲突的检测、避退和重发，在这种环境下，此时这种交换机就以全双工方式操作，PC站点可以同时接收和发送。 简要比较网络互连设备HUB与SWITCH: HUB和SWITCH的主要区别在于它们的工作方式：HUB的各端口以共享介质方式工作，而SWITCH的各端口以独享介质方式工作；HUB各端口所连的站点同时只能有一个站点发送,全部端口与站点构成一个冲突域；SWITCH各端口所连站点同时可有多个站点发送，每个端口所连接的站点构成一个冲突域，因而数据传输的总吞吐量更大；由于HUB或SWITCH收到广播帧后都会向其它端口转发，因此各端口都处于同一个广播域。 HUB、SWITCH与全双工以太网的关系：HUB不能用来进行全双工操作，只能按CSMA/CD方式工作；而SWITCH可以按CSMA/CD方式工作也可以按全双工方式工作，但全双工方式工作时还需端口连接设备的以太网MAC控制器支持全双工。 32．下图中通信的两个站采用HDLC协议,交换的帧用“地址 + 帧名 + N(S)值 + P/F + N(R)值”的形式表示, P和P*分别表示P位置成1和0, F和F*分别表示F位置成1和0, 在帧中不使用的字段用 - 表示.请根据图中给出的帧序列完成下列问题填充:
(1) 它们使用的是HDLC的_______________操作模式。 33. 选择与填充题： 在接收站经过删除“0”比特后的数据字段代码为 011111100011111010 。 以连续发 3 帧，可发帧的序号为 4，5，6 。 各自的窗口不同而已，停-等法的发送窗口 ＝1 ，接收窗口 ＝1 ； (为了检测d个错误，需要一个海明距离为d+1的编码方案。因为在这样的编码方案中，d个1位错误不可能将一个有效码字改编成另一个有效码字。当接收方看到一个无效码字的时候，它就知道已经发生了传输错误。类似地，为了纠正d个错误，需要一个距离为2d+1的编码方案，因为在这样的编码方案中，合法码字之间的距离足够远，因而即使发生了d位变化，则还是原来的码字离它最近，从而可以唯一确定原来的码字，达到纠错的目的。) |
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