第4章数据链路层
计算机网络第四章习题
第四章数据链路层补充习题一．选择题1．下列不属于数据链路层功能的是( B )。
A帧定界功能B．电路管理功能C差错控制功能D．流量控制功能2．数据链路层协议的主要功能是( C )。
A.定义数据格式B．提供端到端的可靠性传输C控制对物理传输介质的访问D．为终端节点隐蔽物理拓扑的细节3．下述协议中，( A )不是链路层的标准。
A．ICMP B．HDLC C．PPP D．SLIP4．数据链路层采用了退回N帧的(GBN)协议，如果发送窗口的大小是32，那么至少需要( C )位的序列号才能保证协议不出错。
A．4 B．5 C．6 D．75．数据链路层采用选择重传协议(SR)传输数据，发送方已发送了0～3号数据帧，现已收到1号帧的确认，而0、2号帧依次超时，则此时需要重传的帧数是( B )。
A．1 B．2 C．3 D．46．数据链路层采用后退N帧协议方式，进行流量控制和差错控制，发送方已经发送了编号O～6的帧。
当计时器超时时，只收到了对1、3和5号帧的确认，发送方需要重传的帧的数目是( A )。
A． 1 B．2 C．5 D．67．下列有关数据链路层差错控制的叙述中，错误的是( A )。
A．数据链路层只能提供差错检测，而不提供对差错的纠正B．奇偶校验码只能检测出错误而无法对其进行修正，也无法检测出双位错误C．CRC校验码可以检测出所有的单比特错误D．海明码可以纠正一位差错8．字符S的ASCII编码从低到高依次为1100101，采用奇校验，在下述收到的传输后字符中，哪种错误( D )不能检测?A．11000011 B．11001010C．11001100 D．110100119．在简单的停止等待协议中，当帧出现丢失时，发送端会永远等待下去，解决这种死锁现象的办法是( D )。
A．差错校验B．帧序号C．NAK机制D．超时机制10．从滑动窗口的观点看，当发送窗口为1，接收窗口也为1时，相当于ARQ的( C )方式。
A．回退N帧ARQ B．选择重传ARQC．停止-等待D．连续ARQ二、综合应用题1. 在一个数据链路协议中使用下列字符编码：A 01000111；B 11100011；FLAG 01111110；ESC 11100000在使用下列成帧方法的情况下，说明为传送4个字符A、B、ESC、FLAG所组织的帧实际发送的二进制位序列。
第四章 以太网数据链路层
肆 以太网数据链路层P 目标：了解数据链路层结构。
熟悉各以太网帧格式，CSMA/CD （载波监听多路访问/冲突检测）机制，熟悉PAUSE 帧格式，和流量控制原理了解半双工模式下以太网端口的工作方式。
根据IEEE 的定义，以太网的数据链路层又分为2个子层：逻辑链路控制子层（LLC ）和媒体访问控制子层（MAC ）。
划分2个子层的原因是：数据链路层实际是与物理层直接相关的，针对不同的物理层需要有与之相配合的数据链路层，例如针对以太网、令牌环需要不同的数据链路层，而这是不符合分层原则的；于是通过划分LLC 和MAC 2个子层，尽量提高链路层的独立性，方便技术实现。
其中MAC 子层与物理层直接相关，以太网的MAC 层和物理层都是在802.3 中定义的，LLC 子层则可以完全独立，在802.2中定义，可适用于以太网、令牌环、WLAN 等各种标准。
ͼ1 以太网数据链路层MAC 子层处理CSMA/CD 算法、数据出错校验、成帧等；LLC 子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。
在实际使用中，LLC 子层并非必需的。
1 以太网的帧格式有两种主要的以太网帧类型：由RFC894定义的传统以太网（EthernetII ）和802.3定义的以太网； 最常使用的封装格式是RFC 894定义的格式。
下图显示了两种不同形式的封装格式。
图中每个方框下面的数字是它们的字节长度。
EthernetII （RFC894）帧结构如下，该帧包含了5个域（前导码在此不作描应用层传输层网络层链路层物理层逻辑链路控制（LLC ）子层MAC 子层述），它们分别是：目的MAC地址、源MAC地址、类型、净荷（PAD）、FCS、 EthernetII（RFC894）帧结构1）目的MAC地址（ D A ）包含6个字节。
D A标识了帧的目的地站点。
D A可以是单播地址（单个目的地）或组播地址（组目的地）。
2）源MAC地址（ S A ）包含6个字节。
计算机网络吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)
计算机网络-清华版_吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4 章)第一章计算机网络概论P421. 请参考本章对现代Internet 结构的描述，解释“三网融合”发展的技术背景。
答：基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以及基于对等结构的P2P网络、3G/4G与移动Internet 的应用，使得Internet 以超常规的速度发展。
“三网融合”实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2. 请参考本章对Internet 应用技术发展的描述，解释“物联网”发展技术背景。
答：物联网是在Internet 技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3. 请参考本章对于城域网技术特点的描述，解释“宽带城域网”发展技术背景。
答：宽带城域网是以IP 为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，以语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的服务。
4. 请参考本章对WPAN技术的描述，举出 5 个应用无线个人区域网络技术的例子。
答：家庭网络、安全监控、汽车自动化、消费类家用电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位。
5.. 请参考本章对于Internet 核心交换、边缘部分划分方法的描述，举出身边 5 种端系统设备。
答：PDA、智能手机、智能家电、无线传感器节点、RFID 节点、视频监控设备。
7. 长度8B与536B的应用层数据通过传输层时加上了20B的TCP报头, 通过网络层时加上60B 的IP 分组头，通过数据链路层时加上了18B 的Ethernet 帧头和帧尾。
分别计算两种情况下的数据传输效率。
（知识点在：P33）解：长度为8B的应用层数据的数据传输效率：8/(8+20+60+18) ×100%=8/106×100%=7.55%长度为536B的应用层数据的数据传输效率：536/(536+20+60+18) ×100%=536/634×100%=84.54%8. 计算发送延时与传播延时。
计算机网络4章习题及参考答案(20080720)
第4章数据链路层1.指出数据链路连接和物理连接的区别与联系。
答案：当位于链路两端结点上的包交换机（路由器或结点交换机）处于关闭状态时，就称连接这两个结点的物理媒体（即通信线路）处于静止状态。
当链路两端的结点交换机开机后，由于物理层协议的作用，该二结点就可以通过物理媒体传送比特了。
因此，称从结点交换机开机到通信完毕后关机为止的这段时间为物理连接生存期。
在物理连接生存期中，由于通信线路中总存在着噪声和干扰，使数据传输不够可靠，因此，通常并不利用这种物理连接传送比特流，称该物理媒体现在处于空闲状态。
当数据链路连接在物理连接的基础上建立起来以后，由于数据链路连接具有差错检测功能，可以使不太可靠的链路变得更为可靠。
称该物理媒体现在处于活动状态，可靠的数据传输正是在这一状态下进行的。
数据链路从建立到断连，即为数据链路的生存期。
当数据链路断连时，物理连接既可以保持，也可以断开。
2.一个上层报文被分成10帧，每帧无损坏地到达目的地的可能性是80％。
假设数据链路协议不进行差错控制，请问该报文要完整地到达接收方平均要发送多少次？答案：由于每一帧以0．8 的概率到达，整个信息到达的概率是p ＝0.8 1 0 ≈0.107。
一次发送成功的概率是P，二次成功的概率是（l－P）P，三次成功的概率是（l－P）2 P，i次成功的概率是（l－P）i -1 P。
因此，为使信息完整地到达接收方，平均发送次数等于：E＝l ×p ＋2（l－p）p ＋3（l－p）2 p＋…＋i（1－p）i -1 p＋…＝∑∞=1i [ i（1－p）i –1 p ] ＝p ∑∞=1ii（1－p）i -1为化简这个式子，利用公式：S＝∑∞=1ia i ＝a /(1－a) ( a<1)S’＝∑∞=1ii a i -1＝1/(1－a) 2令（l－P）＝aE＝P∑∞=1ii a i -1＝P/(1－a) 2＝P/[1－（l－P）]2＝P/P2＝1/P代入p ＝0.8 1 0 ≈0.107E＝1/P ≈1/0.107≈9.3因此，假设数据链路协议不进行差错控制，该报文要完整地到达接收方平均要发送9.3 次。
《计算机网络教学资料》第4章数据链路层
❖ 循环冗余码 CRC码又称为多项式码。 任何一个由二进制数位串组成的代码都可由 一个只含有0和1两个系数的多项式建立一一 对应的关系。
110001，表示成多项式 x5 + x4 + 1
25
循环冗余码 (CRC)
❖ 循环冗余码（CRC码，多项式编码） ➢ 110001，表示成多项式 x5 + x4 + 1
110101 111011 110101 111010 110101 111110 110101 101100 110101 110010 110101 01110 ← R 余数
30
发送方 接收方
举例： 1 0 0 0 0Q(1x) G(x) 1 1 0 0111 0 0 1 1 0 f0(x0.)xk0
01011010010 信 源 01011010010 信 源
➢ 随机性错误 前后出错位没有一定的关系
➢ 突发性错误 前后出错位有一定的相关性
(a) 理想状态
噪音干扰
(b) 实际环境
信 宿 01011010010 信 宿 01010010110
出错
14
2.差错控制的方式
❖ 反馈纠错 ❖ 前向纠错 ❖ 混合纠错 ❖ 反馈检验
在数据通信和计算机网络中，几乎都采用ARQ差错控制 技术。在采用无线电信道的通信系统中，由于信道误 码率较高，大多采用HEC方式的差错控制技术。
18
4.反馈检验 反馈校验方式又称回程校验。
接收端把收到的数据序列原封不动地转发回发送端，发端 将原发送的数据序列与返送回的数据序列比较。如果发现错 误，则发送端进行重发，直到发端没有发现错误为止。
11001 10000 11001
1 0 0 1R(x)
计算机网络第4章习题答案
计算机网络第4章习题答案计算机网络第4章习题答案计算机网络是现代社会中不可或缺的一部分，它连接了世界各地的人们，使得信息的传递变得更加便捷和高效。
而在学习计算机网络的过程中，习题是检验我们对知识掌握程度的一种方式。
本文将为大家提供计算机网络第4章习题的详细答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 在计算机网络中，数据链路层的主要功能是什么？数据链路层是计算机网络中的第二层，它负责将网络层传递下来的数据分成适当的帧，并进行错误检测和纠正。
其主要功能包括帧同步、流量控制、差错控制和访问控制等。
帧同步是保证数据的可靠传输的基础，流量控制用于控制数据的传输速率，差错控制用于检测和纠正数据传输中的错误，访问控制则用于协调多个设备对共享链路的访问。
2. 什么是流量控制？请简要描述一下流量控制的原理。
流量控制是数据链路层中的一种机制，用于控制数据的传输速率，以避免发送方发送过多的数据而导致接收方无法及时处理。
其原理是通过发送方和接收方之间的协商和控制，使得发送方根据接收方的处理能力来调整数据的发送速率。
一种常见的流量控制机制是滑动窗口协议，发送方根据接收方返回的确认信息来动态地调整发送窗口的大小，从而实现流量的控制。
3. 什么是差错控制？请简要描述一下差错控制的原理。
差错控制是数据链路层中的一种机制，用于检测和纠正数据传输中的错误。
其原理是通过在数据帧中添加冗余的校验位，接收方在接收到数据帧后进行校验，如果发现错误，则会请求发送方重新发送数据。
常见的差错控制方法包括奇偶校验、循环冗余检验（CRC）和海明码等。
其中，CRC是一种常用的差错控制方法，它通过对数据帧进行多项式除法来计算校验码，并将校验码附加在数据帧的末尾，接收方根据校验码的计算结果来判断数据是否出现错误。
4. 什么是访问控制？请简要描述一下访问控制的原理。
访问控制是数据链路层中的一种机制，用于协调多个设备对共享链路的访问。
在共享链路上，多个设备可能同时发送数据，为了避免数据的冲突和混乱，需要通过访问控制来进行协调。
计算机网络 《第4章 数据链路层》 讲解
校验码 编码器
发送装置
接收装置
校验码 译码器
信宿
传
输
存储器
信
道
反馈信号 控制器
反馈信号 控制器
15
《计算机网络》第4章 数据链路层
反馈重发机制的分类
• 停止等待方式
发送端
1
2
2
3
ACK
NAK
ACK
接收端
1
2
2
3
16
《计算机网络》第4章 数据链路层
连续工作方式 • 拉回方式
• 选择重发方式
重传 发送端 0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6
4.2 数据链路层的基本概念
4.2.1 物理线路与数据链路 • 线路 — 链路 • 物理线路 — 数据链路
18
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.2.2 数据链路控制
• 链路管理 • 帧同步 • 流量控制 • 差错控制 • 帧的透明传输 • 寻址
数据链路层协议 — 为实现数据链路控制功能而 制定的规程或协议。
数据传输，而不需要得到对方复合站的许可。
30
《计算机网络》第4章 数据链路层
数据链路的平衡配置方式
31
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.4.3 HDLC的帧结构
标志字段F 地址字段A 控制字段C
(8位)
(8/16位) (8/16位)
信息字段I (长度可变)
帧校验字段FCS 标志字段F
(16/32位)
常用的检错码 • 奇偶校验码
垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平 垂直奇（偶）校验（方阵码）
• 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一
第四章数据链路层
例题[例题4-1] 对于10比特要传输的数据，如果采用海明码（Hamming code）校验，需要增加的冗余信息为比特A 3B 4C 5D 6［例题4-2］通过提高信噪比可以降低其影响的差错是A随机差错 B 突发差错 C 数据丢失差错 D 干扰差错［例题4-3］两台计算机通过计算机网络传输一个文件，有两种可行的确认策略。
第一种策略是由发送端将文件分割成分组，接受端逐个地确认分组；但就整体而言，文件没有得到确认。
第二种策略是接收端不确认单个分组，而是当文件全部接收到后，对整个文件予以接受确认。
是比较这两种方式的优缺点，以及它们各自适应的场合。
10，每个帧的长度为10kb，试问：［例题4-4］已知某通信信道的误码率为5-（a）若差错为单比特错，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？4.3 基础知识一、填空题1.数据链路层的最基本功能是向该层用户提供_____、______的数据传输基本服务。
2.差错控制技术主要包括前向纠错机制FEC和_______。
3.BSC和HDLC都是数据链路层封装帧的协议，BSC是面向______的协议。
HDLC是面向的协议；若使用BSC协议，字符串“A DLE STX B C DLE DLE DLE ETB”在透明传输时的字符输出串是______；若使用HDLC协议，11001011111001011111101在透明传输时的二进制输出串是______。
4.差错控制编码可以分为______和______。
其中,______是自动发现差错的编码；______ 是指不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码。
衡量编码性能好坏的一个重要参数是______，是码字中信息比特所占的比例。
5. ______是通信系统中衡量系统传输______的指标，可定义为二进制比特在通信系统传输时被传错的概率。
在计算机网络通信系统中，要求误码率低于______。
6.所谓差错就是在数据通信中，数据通过通信信道后接收的数据与发送的数据存在______ 的现象。
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三个基本问题
CRC- ANSI ：
G（x）= x16+x15+x2+1
CRC-CCITT V.41：G（x）= x16+x12+x5+1 CRC-32： G（x）=
x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1 CRC校验可以100％地检测出长度小于等于n（n为G（x） 的阶数）的突发错误。所以CRC的生成多项式的阶数越高， 那么误判的概率就越小。
§4.2
三个基本问题
用字节填充法解决透明传输的问题
帧开始符
SOH EOT
原始数据
SOH ESC SOH
帧结束符
EOT
字节填充
SOH ESC EOT
字节填充
ESC SOH
字节填充
ESC ESC
字节填充
ESC SOH EOT
发送 在前
经过字节填充后发送的数据
§4.2
三个基本问题
3. 差错检测
§4.2
三个基本问题
生成多项式的选择
生成多项式应该满足以下要求： 任何一位发生错误都应使余数不为0 不同位发生错误应使余数不同 对余数继续作模2除运算应使余数循环
① ② ③
§4.2
标准CRC生成多项式G（x）
CRC-4： CRC-12： G（x）= x4 + x + 1 G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1
出现了“EOT” 完整的帧 发送 在前 数据部分
SOH EOT EOT
被接收端 误认为是一个帧
被接收端当作无效帧而丢弃
§4.2
三个基本问题
解决透明传输问题
字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——发送端的数据链路层在数据中出现 控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符 “ESC”(其十六进制编码是 1B)。 接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删 除插入的转义字符。 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字 符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的 两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
§4.2
三个基本问题
帧检验序列 FCS
在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。 循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS并不等 同。
CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数 据后面的冗余码。 FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用 来获得 FCS 的惟一方法。
f(x) . xk = Q(x)G(x) + R(x)
f(x) . xk + R(x)
= Q(x) . G(x)
发送信息 冗余码
§4.2
G(x) 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
§4.3
一、PPP 协议的特点
点对点协议PPP
PPP协议是IETF在1992年制定的。经过1993年 和1994年的修订，现在的PPP协议在1994年就 已称为因特网的正式标准。 用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是 使用 PPP 协议。 PPP协议是目前广域网上应用最广泛的协议之 一，它的优点在于简单、具备用户验证能力、 可以解决IP分配等。
§4.2
帧开始符
SOH
三个基本问题
帧结束符
用控制字符进行帧定界的方法举例
装在帧中的数据部分
EOT
帧
发送在前
数据是由可打印ASCII码组成文本时，帧定界可使 用特殊的帧定界符。 ASCII码有128个不同的ASCII码，其中可打印的有 95个，不可打印的有33个。 ASCII控制字符SOH表示帧首部开始，EOT表示帧的 结束。注意SOH的ASCII码为01，而EOT的ASCII码 为04。EOT和SOH不是E、O、T和S、O、H字母组合。
(3) 差错检测
数据链路层必须有差错检测功能。
一、帧定界
§4.2
三个基本问题
封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添 加首部和尾部，然后就构成了一个帧。 帧定界 (framing) 就是确定帧的界限。每一种链 路层协议都规定了帧的数据部分的长度上限—— 最大传送单元MTU (Maximum Transfer Unit)。 发送方的数据链路层在帧的前后都各加入事先商定 好的标记，使得接收方在收到这个帧后，能根据这 种标记识别帧的开始和结束，以及帧里面装入的数 据部分的准确位置。
§4.2
三个基本问题
帧定界作用
异步传送时，可以确定一个帧的开始和结 束。 同步传送时，发送方连续地发送数据帧。 接收方借助于帧定界符从连续地比特流中 找出每一帧的开始和结束位置。 短暂出故障情况下，又重新发送情况下， 接收方根据帧定界符确定是否接收还是丢 弃。
§4.2
三个基本问题
二、 透明传输
§4.3
点对点协议PPP
Internet中主要的数据链路层协议
SLIP （Serial Line IP） — 串行线路的Internet数据链路层协议，面向字符， RFC1055 PPP （ Point-to-Point Protocol） — 点-点协议，面向字节，RFC1661 通信线路质量较差的年代：HDLC（高级数据链路控制）
现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来 实现这些协议的硬件和软件。 一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这 两层的功能。
§4.2
三个基本问题
(1) 帧定界
数据链路层的发送方应当让接收方的数据链 路层知道，所发送的帧是从什么地方开始到 什么地方结束。
(2) 透明传输
数据链路层传送的比特组合必须是不受限制 的。
（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 (Link Control Protocol) 。通信的双方可协商一 些选项。在[RFC 1661]中定义了11种类型的LCP分组。 （3）一套网络控制协议NCP (Network Control Protocol)， 其中的每一个协议支持不同的网络层协议，如IP、OSI的网 络层、DECnet以及AppleTalk等。
§4.3
点对点协议PPP
2. PPP 协议不需要的功能
纠错 ppp协议是不可靠传输协议 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路
§4.3
二、PPP协议的组成
点对点协议PPP
（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法。PPP既支持
异步链路(无奇偶检验的8比特数据)，也支持面向比特的同 步链路。IP数据报在PPP帧中就是其信息部分。这个信息部 分的长度受最大接收单元MRU (Maximum Receive Unit)的 限制。MRU的默认值是1500字节。
§4.1
数据链路层的基本概念
二 数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 H1 应用层
路由器 R1
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3 局域网
主机 H2
从层次上来看数据的流动
R1
网络层 链路层
H2 应用层
运输层
网络层 链路层
R2
网络层 链路层
R3
网络层 链路层
运输层
网络层 链路层 物理层
§4.3
点对点协议PPP
用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议
已向因特网管理机构 申请到一批 IP 地址 用 接入网 ISP 至因特网
户
PPP 协议
1. PPP 协议应满足的需求
§4.3
点对点协议PPP
简单——这是首要的要求 封装成帧 必须规定特殊的字符作为帧定界符。 透明性 多种网络层协议 必须能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协
第四章 点对点信道的 数据链路层
§4.1
数据链路层的基本概念
一.概述
数据链路层是OSI参考模型中的第二层, 介乎于物理层和网络层之间，在物理层 所提供的服务的基础上向网络层提供服 务。数据链路层的作用是对物理层传输 原始比特流的功能的加强。
§4.1
数据链路层的基本概念
信道类型
数据链路层使用的信道主要有以下两种类型： 点对点信道：这种信道使用一对一的点对点通 信方式。 广播信道：这种信道使用一对多的广播通信方 式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主 机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来 协调这些主机的数据发送。
三
链路 VS 数据链路 链路(link)是一条无源的点到点的物理线路 段，中间没有任何其他的交换结点。
一条链路只是一条通路的一个组成部分。
数据链路(data link) 除了物理线路外，还 必须有通信协议来控制这些数据的传输。 若把实现这些协议的硬件和软件加到链路 上，就构成了数据链路。
物理层
物理层
物理层
物理层
§4.1
数据链路层的基本概念
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 H1 应用层
路由器 R1
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3 局域网
主机 H2