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中国石油大学（北京）信息学院计算机系王晓娜整理第三章数据链路层3-01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”的区别何在?答：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。“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。3-02数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.答：数据链路层中的链路控制功能包括：链路管理、帧定界、流量控制、差错控制、将数据和控制信息区分开、透明传输、寻址等功能。数据链路层做成可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。3-03网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链路层和物理层）3-04数据链路层的三个基本问题(封装成帧、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？答：封装成帧是分组交换的必然要求；透明传输是避免二进制比特流中出现与帧定界符号相同的模式，使节点错误识别帧；差错检测是为了避免接收到错误信息和防止信道中出现的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源。3-05如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？答：在数据传输过程中的传输网中的结点及接收方将无法区分分组，也将无法确定分组的控制域和数据域，也不能实现差错控制。中国石油大学（北京）信息学院计算机系王晓娜整理3-06PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？答：1、PPP是面向字节的点对点通信协议，适用于线路质量不太差的情况，其主要特点：（1）协议简单，不使用序号和确认机制，也不需要流量控制；具有检错能力，但无纠错功能；只支持点到点的链路通信和全双工链路（2）PPP规定特殊的字符为帧界定符，且在同步传输时，又采用比特填充法，当用在异步传输时，使用字符填充法来保证数据传输的透明性；（3）PPP可同时支持链路所连接的LAN或ROUTER上运行的多种网络层协议；（4）可在多种点到点的链路上运行（串行、并行、高速、低速、电的、光的、交换的或非交换的），并可自动检测链路的工作状态，同时对不同的链路设置最大传输单元MTU（帧的有效载荷）的标准默认值；（5）提供了网络地址协议和数据压缩功能。2、在TCP/IP协议簇中，可靠的传输由TCP协议负责，而PPP只进行检错，它是一个不可靠的传输协议，因此不需要帧的编号。3、PPP适用于质量不太差的点对点全双工通信链路，且上层协议要保证数据传输的可靠性，如用户通过ISP联接Internet。4、（1）PPP只提供了检错功能，当出现帧错误时，只是将其丢弃；（2）PPP帧没有使用序号，接收端不能通过序号确认帧的顺序和是否完全到达。3-07要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P（X）=X4+X+1。试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？答：作二进制除法，11010110110000÷10011得余数1110，添加的检验序列是1110.如果数据在传输过程中最后一个1变成了0，即收到11010110101110，收方将作二进制除法运算：11010110101110÷10011，得余数为0011，不为0，故判断数据出错。如果数据在传输过程中最后两位都变成了0，即收到11010110001110，收方将作二进制除法运算：11010110001110÷10011，得余数为0101，不为0，故判断数据出错。出现以上这两种情况后，收方将丢掉此数据，所以仅仅采用了CRC检验，由于PPP缺乏重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。中国石油大学（北京）信息学院计算机系王晓娜整理3-08要发送的数据为101110。采用CRC的生成多项式是P（X）=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。答：作二进制除法，101110000÷1001添加在数据后面的余数是011。3-09一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？答：将以字符方式插入的转义字符去掉，7E5E7D65657D[5D]7D7D[5D]7D27FE27FE7E5E7D得到真正的数据为：7EFE277D7D657E3-10PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？答：（1）0110111111111100经过零比特填充（每5个连续的1后添加1个0）后变成：011011111011111000。（2）删除0001110111110111110110中由发送端加入的零比特后变成：0001110111110111110110→00011101111111111110。3-11试分别讨论一下各种情况在什么条件下是透明传输，在什么条件下不是透明传输。（提示：请弄清什么是“透明传输”，然后考虑能否满足其条件。）（1）普通的电话通信。（2）电信局提供的公用电报通信。（3）因特网提供的电子邮件服务。答：透明的（Transparent）表示实际上存在的东西对我们却好像看不见一样或好象不存在一样，从这一点来看：（1）若送话方所说的话，受话方都能准确听清并理解，则是透明的；若话音传输过程中有失真或个别字词有误，但还可以理解，则是基本透明的；若失真或噪声严重，根本听不懂，则是不透明的。对于普通的电话通信，由于输入和输出的波形是有差异的，故可以说普通的电话通信不是透明传输。（2）一般而言，电报通信是准确的，收发报文是一致的，故是透明传输。但现代通信规则为安全起见，不允许传输一些普通人看不懂的信息，故是不透明的。中国石油大学（北京）信息学院计算机系王晓娜整理（3）一般而言，电子邮件是透明传输，但如果存在如垃圾邮件拦截、收方不能打开邮件等情况，则是不透明传输。3-12PPP协议的工作状态有哪几种？当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立哪几种连接？每一种连接解决什么问题？答：（1）PPP协议的工作状态有链路静止（LinkDead）、链路建立（LinkEstablish）、鉴别（Authenticate）、网络层协议（NetworkProtocol）、链路打开（LinkOpen）、链路终止（LinkTerminate）六种。（2）当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立链路建立和鉴别两种连接。（3）链路静止：链路没有被使用，物理层无活动载体，链路处于静默状态。链路建立：当其中一端要进行通信时，将进入建立连接段，建立链路层的LCP连接；此阶段，双方进行协商。如果协商成功，系统将进入认证阶段或直接进入联网阶段。鉴别：双方发送一些包进行认证。如果认证通过则进入联网阶段，否则终止连接。网络层协议：协商网络层协议。PPP规定双方在进行网络层数据交换之前要达成一致，因为PPP支持网络层运行多个协议，接收方需要知道用哪个协议来接收数据。链路打开：开始交换用户数据和控制包。链路一直保持连接直到其中一方希望终止为止。链路终止：通信双方交换一些分组以消除和终止连接。3-13局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？答：局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络，从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：（1）共享传输信道，在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。（2）地理范围有限，用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内连网，如一座楼或集中的建筑群内，一般来说，局域网的覆盖范围越位10m~10km内或更大一些。（3）一般为某个单位私有。从网络的体系结构和传输检测来看，局域网也有自己的特点：（1）低层协议简单（2）不单独设立网络层，局域网的体系结构仅相当于相当与OSI/RM的最低两层（3）采用两种媒体访问控制技术，由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体，所以局域网面对的问题是多源，多目的的连连管理，由此引发出多种媒体访问控制技术。中国石油大学（北京）信息学院计算机系王晓娜整理在局域网中各站通常进行一对多访问，随机使用信道，共享通信媒体，采用广播通信方式是最合适的，且LAN中站点较少，带宽相对较大，也适宜于使用广播方式通信。在广域网中用户数较多，若采取广播通信，会造成广播风暴，使得整个网络无法使用。3-14常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？现在最流行的是哪种结构？为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？答：星形网，总线网，环形网，树形网当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，而现在专用的ASIC芯片的使用可以讲星形结构的集线器做的非常可靠，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。3-15什么叫做传统以太网？以太网有哪两个主要标准？答：DIXEthernetV2标准的局域网DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准3-16数据率为10Mb/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？答：码元传输速率即为波特率，以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期。标准以太网的数据速率是10MB/s，因此波特率是数据率的两倍，即20M波特3-17为什么LLC子层的标准已制定出来了但现在却很少使用？答：由于TCP/IP体系经常使用的局域网是DIXEthernetV2而不是802.3标准中的几种局域网，因此现在802委员会制定的逻辑链路控制子层LLC（即802.2标准）的作用已经不大了，且很多生产商生产的适配器上也仅装有MAC协议而没有LLC。3-18试说明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。答：10BASE-T中的“10”表示信号在电缆上的传输速率为10MBps，“BASE”表示电缆上的信号是基带信号，“T”代表双绞线星形网，但10BASE-T的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过100m。3-19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：传统的时分复用TDM是静态时隙分配，均匀高负荷时信道利用率高，低负荷或符合不均匀时资源浪费较大，CSMA/CD采用发送前先监听信道，当信道空闲时再分配资源的方式进行工作，低负荷时信道利用率高，但控制复杂，高负荷时信道冲突大。中国石油大学（北京）信息学院计算机系王晓娜整理3-20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1/200000=5为微秒，来回路程传播时间为10微秒，为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发射时间不能小于10微秒，以1Gb/s速率工作，10微秒可以发送的比特数等于10×10-6s×109bps=10000