计算机网络基础数据链路层
《计算机网络技术及应用(第二版)》第4章__数据链路层
码多项式的运算： 二进制码多项式的加减运算：
二进制码多项式的加减运算实际上是逻辑上的 异或运算。 循环码的性质：在循环码中，n-k次码多项式 有一个而且仅有一个，称这个多项式为生成多 项式G（X）。在循环码中，所有的码多项式能 被生成多项式G（X）整除。
（1）编码方法
由信息码元和监督码元一起构成循环码，首先 把信息序列分为等长的k位序列段，每一个信 息段附加r位监督码元，构成长度为n=k+r的循 环码。循环码用（n,k）表示。它可以用一个n1次多项式来表示。n位循环码的格式如图4-2 所示：
（2）举例分析
例4.2 如信息码元为1101，生成多项式 G（X）= X+ X+1，编一个（7，4）循 环码。 A（X）=1101 向左移3位的1101000 除 1011的余数为1，则余数多项式R（X） =001。 在做除法过程中，被除数减除数是做逻 辑运算。
例4.3 某一个数据通信系统采用CRC校验方式， 其中：生成多项式G(X)= X4+X+1, 发送端要 发送的信息序列为10110，求：（1）校验码及 校验码多项式；（2）发送端经过循环冗余编 码后要发送的比特序列； 解：生成多项式为G(X)= X4+X+1，生成多项 式的比特序列是：10011，为4阶，所以将发送 端要发送的信息序列10110左移四位，得到 XRD（X）为：101100000
4.2.3差错控制方式
差错控制编码一类是检错码（如奇偶校验）、另一类 是纠错码。根据检错码和纠错码的结构的不同形成了 不同的差错控制方式 （1）利用检错码 （2）利用纠错码 在数据通信过程中,利用差错控制编码进行系统传输的 差错控制的基本工作方式分成四类：自动请求重发 （ARQ ，Automatic Repeat Request），前向纠错 (FEC，Forword ErrorCorrection)，混合纠错（HEC， Hybrid Error correction），信息反馈（IRQ， Information Repeat Request）
计算机网络基础(第二版)习题参考答案
计算机网络基础(第二版)习题参考答案计算机网络基础(第二版)习题参考答案1. 数据通信基础计算机网络是一种将分布在不同地理位置的计算机系统连接在一起，实现信息交换和资源共享的系统。
数据通信是计算机网络的基础，它指的是在计算机网络中传输和交换数据的过程。
1.1 数据通信的基本概念数据通信是指通过某种媒介传输数据，将计算机系统中的信息从一个地方发送到另一个地方。
数据通信的基本概念包括发送方、接收方、传输介质、传输模式等。
1.2 数据通信的基本组成数据通信的基本组成包括发送器、信道、接收器等。
发送器将信息转换为适合传输的形式，并通过信道将信息传输到接收器进行处理。
1.3 数据通信的基本模型数据通信的基本模型是指数据在传输过程中的几个基本要素，包括发送方、接收方、传输介质和传输协议。
发送方将信息分段转换为数据包，通过传输介质传输给接收方，接收方按照相应的传输协议进行解析和处理。
2. 计算机网络的概述计算机网络是指将多台计算机系统通过通信线路或其他传输介质连接起来，实现信息交换和资源共享的系统。
2.1 计算机网络的分类根据规模和范围的不同，计算机网络可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）等不同类型。
2.2 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等不同层次。
每一层负责不同的功能，通过协议进行通信和交互。
3. TCP/IP协议世界TCP/IP是互联网的核心协议，由传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）组成。
3.1 TCP/IP协议的基本原理TCP/IP协议是一种面向连接的协议，通过将数据分割成数据段并进行封装，使用IP地址将数据段传输到目的地，再通过TCP协议实现数据的可靠传输。
3.2 TCP/IP协议的层次结构TCP/IP协议的层次结构包括网络接口层、网络层、传输层和应用层等不同层次。
每一层负责不同的功能，通过协议进行通信和交互。
3.3 TCP/IP协议的应用TCP/IP协议广泛应用于互联网和局域网等不同的网络环境中。
《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
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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
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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
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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。
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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 第三章 数据链路层
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的 MAC 层
第 3 章 数据链路层（续）
3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网
数据链路层像个数字管道
常常在两个对等的数据链路层之间画出 一个数字管道，而在这条数字管道上传 输的数据单位是帧。
结点
帧
帧
结点
早期的数据通信协议曾叫作通信规程 (procedure)。因此在数据链路层，规程 和协议是同义语。
3.1.2 三个基本问题
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制
计算机网络
第 3 章 数据链路层
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题
3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的主要特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
第 3 章 数据链路层（续）
逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control) 子层
媒体接入控制 MAC (Medium Access Control) 子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC 子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关， 不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层 来说都是透明的
零比特填充
PPP 协议用在 SONET/SDH 链路时，是使用同步 传输（一连串的比特连续传送）。这时 PPP 协 议采用零比特填充方法来实现透明传输。
在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填 入一个 0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每 当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后的 一个 0 删除，
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
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《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
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《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
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《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。
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《计算机网络》第4章 数据链路层
数据链路的平衡配置方式
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《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
计算机网络数据链路层基础知识介绍数据链路层的功能和常见协议
计算机网络数据链路层基础知识介绍数据链路层的功能和常见协议计算机网络是现代社会中必不可少的一部分，它连接了世界各个角落。
而数据链路层作为网络通信的重要一层，承担着数据传输的任务。
本文将介绍数据链路层的功能以及常见的协议。
一、数据链路层的功能数据链路层是网络体系结构中的第二层，位于物理层之上。
其主要功能是将物理层提供的比特流组成有意义的数据帧，并通过物理媒介进行传输。
具体来说，数据链路层的主要功能有以下几个方面：1. 封装成帧：数据链路层将从网络层接收到的数据报封装成数据帧。
数据帧是数据链路层传输的基本单位，它包括了数据以及控制信息。
2. 帧定界：为了在物理媒介上正确传输数据帧，数据链路层在帧的开始和结束位置加入特定的定界标记，以进行同步。
3. 数据链路的访问控制：当多个网络设备共享同一个物理媒介时，数据链路层需要解决帧冲突和访问冲突的问题。
常见的访问控制方式有载波监听多路访问（CSMA）和令牌传递。
4. 差错检测与纠正：数据链路层使用CRC（循环冗余校验）等技术进行差错检测，以及ARQ（自动重传请求）等技术进行差错纠正。
5. 流量控制：数据链路层通过发送方和接收方之间的协商来控制数据的传输速率，避免数据丢失或混乱。
二、常见的数据链路层协议1. 以太网（Ethernet）：以太网是目前应用最广泛的有线局域网技术。
它使用CSMA/CD访问控制方式，支持最大传输速率为10 Gbps。
以太网采用MAC（媒体访问控制）地址进行寻址。
2. PPP（Point-to-Point Protocol）：PPP是一种用于串联两个节点的数据链路层协议。
它支持多种物理媒介，可以在异构网络中使用。
PPP提供了认证、加密和压缩等功能。
3. HDLC（High-Level Data Link Control）：HDLC是一种面向比特同步的数据链路层协议。
它采用标志字节进行帧定界，并支持差错检测和流量控制。
HDLC常用于广域网中的数据链路层传输。
计算机网络基础考题
计算机网络基础考题计算机网络是现代社会中不可或缺的组成部分，它为我们提供了无尽的信息和通信可能性。
在学习和应用计算机网络时，我们需要掌握一些基础知识和技能。
以下是一些与计算机网络基础相关的考题，旨在帮助读者巩固对该领域的理解。
考题一：网络体系结构1. 请简要说明计算机网络的体系结构。
2. 比较并解释分布式和中心控制的网络体系结构的优点和缺点。
3. 给出一个实际应用例子，说明为什么选择了该网络体系结构。
考题二：物理层1. 解释物理层的作用是什么。
2. 列举并解释几种常见的物理层传输介质。
3. 解释数字和模拟传输的区别，以及在何种情况下使用每种传输方式。
考题三：数据链路层1. 解释数据链路层的作用。
2. 解释帧和比特错误，并讨论纠错方法。
3. 简要描述以太网的结构和工作原理。
考题四：网络层1. 解释网络层的作用。
2. 解释路由和转发的区别。
3. 比较并解释IPv4和IPv6的区别。
考题五：传输层1. 解释传输层的作用。
2. 简要描述UDP和TCP协议的特点和应用场景。
3. 解释流量控制和拥塞控制的原理和区别。
考题六：应用层1. 解释应用层的作用。
2. 简要描述HTTP和FTP协议的功能和使用方式。
3. 解释DNS的作用和工作原理。
考题七：网络安全1. 解释网络安全的重要性。
2. 列举并解释几种常见的网络安全威胁。
3. 提供几条保护计算机网络安全的实践建议。
这些考题涵盖了计算机网络基础的不同方面，包括网络体系结构、物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层以及网络安全。
通过回答这些问题，读者可以深入了解计算机网络的组成和工作原理，并增强对该领域的理解和应用能力。
注：此文章仅供参考，具体题目内容可根据需要进行调整。
计算机网络基础简答题
一．简述TCP/IP网络模型从下至上由哪五层组成，分别说明各层的主要功能是什么。
（1）物理层。
物理层的任务就是透明地传送比特流。
透明地传送比特流表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化。
物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，在接收端如何识别出这是比特“1”而不是比特“0”。
物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根腿以及各个腿应如何连接。
（2）数据链路层。
在发送数据时，数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。
（3）网络层。
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。
在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。
网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。
（4）运输层。
运输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。
（5）应用层。
应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。
应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。
二．试阐述服务和协议的概念，及其相互之间的关系。
协议时控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。
协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
但服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
另外，并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层看得见的功能才能称之为“服务”。
三．什么是地址转换协议ARP。
由于IP地址有32bit，而局域网的硬件地址是48bit，它们之间不存在简单的映射关系。
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用途：服务规范用服务原语的形式给出说明，服 务原语可看成带参数的命令或过程。
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LLC 子层界面服务原语
调用方法：用抽象的方法表示LLC子层和网际层。 MAC与LLC、MAC与PHY之间通过服务访问点 接口传输信息。
计
算
机
第
网
3
络
章
数
据
链
路
层
二
课程回顾
1、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。
2、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。
3、数据链路层传输的数据单位是()。
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3.3.1 局域网的数据链路层
局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有， 且地理范围和站点数目均有限。
局域网具有如下的一些主要优点： 具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全 网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的 各种硬件和软件资源。 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置 可灵活调整和改变。 提高了系统的可靠性、可用性和生存性。
计算机在适当的区域内，以适当的传输速率直接进 行沟通的数据通信系统。 2、局域网的特点 (1) 覆盖的地理范围和站点数有限。 (2) 具有较小的时延和较低的误码率。 (3) 各站点之间形成平等的关系而不是主从关系。 (4) 能进行广播或多播。
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3.3 使用广播信道的数据链路层
3、局域网的发展 (1) 1974年IBM公布SNA（系统网络结构）。 (2) 1975年Xerox公司首先开发总线型局域网。 (3) 1980年9月，DEC、Intel、Xerox联合提出了 10Mbps以太网规约，1982年修改为第二版，即 DIX Ethernet V2。 (4) 90年代，网络发展的方向是：结构上开放、标 准化，功能上多样化，互联环境复杂化，产品多厂 商兼容。
受控接入 ，如多点线路探询(polling)，或轮 询。
用户不能随机地发送信息，必须服从一定的 控制。以令牌环局域网为代表。
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1、以太网的两个标准
DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品 （以太网）的规约。
IEEE 的 802.3 标准。
DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准 只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简 称为“以太网”。
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局域网的拓扑
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
媒体共享技术
静态划分信道 频分复用 时分复用 统计时分复用 波分复用 码分复用 由于静态划分信道的方法代价高，所以在局域 网中很少采用。
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动态媒体接入控制（多点接入）
随机接入
所有的用户可随机地发送信息。容易发生冲 突。
4、误码率
在二进制电平传输时，误码率等于二进制码元在
传输中被误传的比率，即用接收错误的码元数除以
被传输的码元总数所得的值就是误码率。
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课程回顾
5、冗余码的计算。
6、 PPP 协议有三个组成部分
一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。异 步和同步
链路控制协议LCP(Link Control Protocol)。 一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链 路控制协议。
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课程目标
掌握以下内容： 1、局域网的定义、拓扑结构。 2、适配器的作用。 3、CSMA/CD协议。 4、以太网发送数据使用的编码。 了解并熟悉以下内容： 1、以太网的两个标准。 2、局域网中数据链路层的两个子层。
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3.3 使用广播信道的数据链路层
1、局域网的定义 局域网是一个通信系统，它允许很多彼此独立的
严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网
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数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标 准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成 两个子层： 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control) 子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
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3.3 使用广播信道的数据链路层
4、局域网技术的三个要素： (1) 拓扑结构：总线型、星型、环型、树型 (2) 传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤 (3) 介质访问控制协议
拟解决问题 该哪个节点发送？ 发送时会不会出现冲突？ 出现冲突怎么办？
目标 按协议实现信道共享
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网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。一套网络控制协议，其中的每一 个协议支持不同的网络层协议。
7、零比特填充
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课程回顾
8、数据链路层有几大功能。 9、数据链路层有几种类型的信道。 10、数据链路层要解决的基本问题是什么？
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数据链路层的两个子层
与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层。 LLC 子层则与传输媒体无关。 不管采用何种传输媒体，局域网对 LLC 子层来
说都是透明的
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局域网对 LLC 子层 是透明的
网络层
逻辑链路控制 媒体接入控制
LLC MAC 物理层 站点 1
接收时进行相反的过程 ② 实现和维护MAC协议 ③ 比特差错检测 ④ 寻址
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各层的功能
LLC子层的主要功能 ① 建立和释放数据链路层的逻辑连接 ② 提供与高层的接口 ③ 差错控制 ④ 给帧加序号 ⑤ 与媒体接入无关的部分都集中在逻辑链路控制
LLC子层。
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LLC 子层界面服务原语
LLC 子层看不见 下面的局域网
局域网
网络层
LLC MAC
数据 链路层
物理层
站点 2
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各层的功能
物理层的主要功能： ① 信号的编码与译码 ② 为进行同步用的前同步码的产生与去除 ③ 比特的传输与接收
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各层的功能
MAC 子层的主要功能 ① 将上一层交下来的数据封装成“帧”进行发送，