《计算机网络原理与实践》 2007-2008学年度第2学期 网络工程0501-0502班
N4 N5
3 4 G C 习题 6 参考答案
6-1 填空题
1. 帧
2. 停止等待、滑动窗口 3. CRC校验
4. 帧出错、帧丢失 5. 定时器 6. WT<=2n-1 7. n
8. 信息帧、监督帧、无编号帧 9. PAP、CHAP 6-2 选择题
1. C 2.B 3. C 4.D 5.A 6.C 7.D 8.D 9.C 10.A 11. B 12.A 13.D 14.D 15.A 16.D 17.A 18.A 19.D 20.D 21.B 6-3 简答题
1. 数据链路和链路有何区别？
链路指的是一条无源的点对点的物理路线，中间没有任何结点，链路也称数据电路、物理链路。物理链路是数据传递的物理基础，数据要转换成电磁信号在链路上传递。
但是仅有物理链路是不够的,通信双方必须商定一些通信规则，用来控制数据的传递，保
证数据传输的正确性，这些规则就是数据链路层协议。物理链路和它上面运行的数据链路层协议一起组成了数据链路。 2. 数据链路层的功能有哪些？
（1） 数据链路管理。发送方和接收方要通过对话建立、维护和终止数据的传输过程。 （2） 成帧。把数据组成一定大小的数据块——帧。以帧为单位发送、接收和校验数据。
（3） 流量控制。限制发送方发送数据的速率，以免其发送过快，导致接收方来不及处理而丢失数据。
（4） 差错控制。数据帧在传递过程当中可能会受到干扰而发生改变,造成数据传输错误。数据链路层要能发现这些错误，并采取措施进行补救。 3. 帧是如何生成的？什么是帧同步？常用的帧同步的方法有哪些？
收到网络层的数据后，数据链路层要数据前面填加一个首部，通常还会在数据后面填加
一个尾部，将数据封装起来，形成帧。
在接收方，数据链路层要能从收到的一长串0、1比特中要能识别帧的开始和结束，区
分出一个一个的帧，这称为帧同步。
常用的帧同步的方法有：字节计数法、使用字符填充的首尾标记法、使用比特填充的首
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尾标记法、物理层编码违例法。 4. 简述停等和滑动窗口的原理。
停止等待是最简单的流量控制方法。发送方每发完一帧后要等待接收方的确认，收到确
认后才能发下一帧，如果没有收到确认，发送方必须一直等待，这样可以保证发送数据的速率不会超过接收方处理数据的速率。
在滑动窗口中，发送方和接收方都维持一个缓冲区，用来存放数据帧，发送方的称为发
送窗口，接收方的称为接收窗口。发送方要对帧模n进行编号，在发送窗口中的帧可以直接发送而不用等待确认；在接收方如果收到帧的编号落入接收窗口内，就接收该帧，同时向对方发送确认，接收窗口向右移动。发送方收到确认后，发送窗口向右移动，从而可以继续发送后面的帧。
5. 数据链路层是如何进行差错控制的？
数据链路层的差错分为两种情况：帧损坏和帧丢失。数据链路层广泛地使用了CRC校
验来发现帧损坏的情况。对于损坏的数据帧，接收方直接丢弃。如果收到了正确的数据帧,就发送确认帧；发送方每发送一个帧，就为该帧启动一个定时器。如果定时器时间到了，但确认帧仍未收到，就认为该帧丢失了。
不论是帧损坏还是帧丢失，数据链路层通常都不会去修正错误，而是简单地重传出错的
帧和丢失的帧，这个过程称为自动重复请求。
6. 面向字符的链路层协议和面向比特的链路层协议各自有什么样的特点？
面向字符的协议中，每一个数据帧都是由若干个字符组成的，每个字符通常用一个字节
（8比特）表示。在协议中定义了一些特殊的字符表示特殊的含义（如帧的开始、帧的结束、数据的开始，数据的结束等）。面向字符的协议有一个很大的缺陷就是强烈地依赖字符集,使用不同字符集的机器不能利用字符协议进行通信，扩展性差。
面向比特的协议是以比特单位的，不依赖特定的字符集，每一帧是由若干个比特组成。
一个帧分为若干个字段，每个字段在帧中都有固定的位置，都有特定的功能和含义，同时使用一些特殊的比特组合来代表特殊的含义（如帧的开始和结束）。目前的数据链路层协议主要是面向比特的协议。
7. 分别给出HDLC协议和PPP协议的帧格式。 HDLC帧格式：
比特8标志字段F8*n地址字段A8控制字段C长度可变信息字段 I16帧校验序列FCS8标志字段F 标志字段011111101PPP帧格式：
标志字段01111110字节1地址字段111111111控制字段110000001协议2数据可变FCS2 8. BSC协议和HDLC协议是如何实现数据的透明传输的？试举例说明。
在传输的数据中可能会出现控制字符，为了防止接收方产生错误，BSC协议在传输报文
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时，所有的控制字符前面都要添加转义字符DLE（SYN除外），如果在数据中出现了DLE，那么就用DLE DLE来表示。这样在接收方如果发现单个的DLE字符，则可知其后为传输控制字符；若发现连续两个DLE字符，则知道传输的是单个的数据字符DLE，删除一个DLE即可。利用这种方法，实现了数据的透明传输。
HDLC协议使用零比特添充法来实现数据的透明性传输。HDLC协议使用01111110作为
标记,表示数据帧的开始和结束。在发送帧时，发送方要检查所发送的比特序列，如果发现连续的五个1，就在后面添加一个0，而不管这5个1原来后面是什么。这样做就避免在帧的内部出现连续的6个1，自然也就不会出现01111110。接收方接收帧时，也要检查所收到的比特序列，如果发现连续的5个1后面有一个0，那么这个0一定是发送方填加的，直接将其去掉就可以还原原来的数据。
9. 使用PPP协议访问网络要经过几个阶段？
（1） 建立数据链路阶段，这一阶段主要的协议是LCP。 （2） 认证阶段，这一阶段主要的协议是PAP或CHAP。
（3） 协商网络层参数，申请IP地址阶段，这一阶段主要的协议是IPCP。 （4） 发送、接收IP数据阶段，这一阶段主要的协议是IP。 （5） 终止网络层活动阶段，这一阶段主要的协议是IPCP。 （6） 终止数据链路阶段，这一阶段主要的协议是LCP。
10. 简述PAP协议与CHAP协议的不同
PAP和CHAP都是用户认证协议。PAP直接将用户名和密码发送到系统进行验证，安全性不好。
CHAP协议不直接发送用户名和密码，而是根据系统发来的Challenge值，使用事先定义好的函数作用于Challenge值和用户的口令，生成一个值，将这个值和用户名发送给系统。系统收到后，根据用户名查找到对应的口令，使用相同的函数对Challenge值和查到的口令进行计算，如果结果和用户发来的值相同，那么就通过认证，否则认证失败。
11．对001111111011011111001进行零比特填充的结果是什么？11011111100111111100是经过零比特填充的二进制串，是将其还原。
对001111111011011111001进行填充的结果是001111101101110111110001；11011111100111111100还原的结果是11011111100111111100。
习题7 参考答案
7-1 填空题
1. 星型、总线型、环型 2. 数据链路层和物理层 3. 48
4. CSMA/CD
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5. 51.2μs,64字节 6. 细同轴电缆 7. 粗同轴电缆 8. 双绞线 7-2 选择题 1. A 2.D 3.C 4.C 5.A 6.A 7.B 8.C 7-3 简答题
1. 简述CSMA/CD协议原理。
CSMA/CD全称为载波侦听多路访问冲突检测。网络中的每个节点都有同等的权利使用
总线，称为多路访问。在发送数据前，节点需要先“听”一下总线上是否有数据信号，这个过程称为载波侦听。如果检测到有数据信号，说明别的主机正在使用总线，于是节点便等待直到总线空闲。如果“听”到总线没有数据信号，说明总线空闲，那么节点就将数据帧发送出去。在发送数据帧的同时，还需要继续监听总线，检测是否发生了冲突，称为冲突检测。如果发生了冲突，要立刻停止发送。冲突后节点需要等待一段的随机的时间，再次发送数据帧，再次重复以上的过程。
2. 什么是争用期？争用期如何计算？争用期同最短帧长有什么关系？
在以太网中，节点发出数据帧后的一段时间内可能会遇到冲突，这段时间称为争用期。
争用期过后，就不会有冲突产生了。争用期＝2倍总线长度/信号的传播速度。最短帧长＝争用期*数据发送速率（带宽）。 3. 简述截断二进制后退指数算法
以太网中，当检测到冲突时，节点要停止发送数据，等待一段随机的时间再重新发送。
这段时间的长短通过截断二进制后退指数算法来计算。
（1） 定义一个参数k，表示冲突的次数。第一次冲突时，k的值为1。以后每冲突一次，k
的值就加1。当冲突次数超过10次时，k的值始终为10，不再自增。即k＝Min［冲突次数，10］。
（2） 每次冲突后，从[0，1，2，4…2k－1]中随机选择一个数字r，r*2t就是需要等待的时
间，其中2t是争用期。
（3） 如果重传16次仍然冲突，就丢弃数据，向高层报告。 4. 什么是广播域？什么是冲突域？两者有什么联系和区别？
广播域是一个广播帧能够到达的最大范围。冲突域是指局域网中的某个区域内，如果两
台主机同时发送数据，就会产生冲突，这样的一个区域就称为冲突域。一个广播域可能包括一个或多个冲突域。在集线器连接的网络中，冲突域和广播域是重合的。在交换机连接的网络中，一个交换机就是一个广播域，而交换机的每一个端口是一个冲突域。 5. 简述集线器和交换机的区别。
集线器是工作在物理层的设备。集线器会将从一个端口收到的信号，向其他所有的端口
转发，因此集线器发挥的实际上是一个总线的作用，一个集线器就是一个冲突域。交换机是工作在数据链路层的设备，它能够识别数据帧，能够根据自学习算法，在交换机内建立端口
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和MAC地址的对应关系。根据数据帧中目的MAC地址将数据帧转发到对应的端口，而不是广播到所有的其他端口，因此交换机每个端口是一个冲突域。使用交换机能够有效地减小冲突，提供数据包的发送效率。
6．什么是VLAN？为什么要划分VLAN？
VLAN是指虚拟局域网技术，是为解决以太网的广播风暴问题和安全性而提出的一种技术。
一个局域网就是一个广播域。随着局域网的范围不断扩大，广播域也在不断地扩大，随
之会带来“广播风暴”的问题。通过在交换机上做特定的设置，将属于一个局域网的主机分成若干个小组，每个小组是一个VLAN。一个VLAN是一个逻辑广播域，一个广播帧只在某个VLAN范围内传递，不会传递到其他的VLAN上。利用VLAN可以有效地在交换机上分割广播域，动态地管理网络。
习题8 参考答案
8-1 填空题
模拟数据、数字数据、模拟信号、数字信信号 信道
幅移键控、频移键控、相移键控 基带传输、宽带传输 频分复用、时分复用 同轴电缆、双绞线、光纤
机械特性、电气特性、功能特性、规程特性 8-2 选择题
1. A 2.D 3.C 4.D 5.A 6.D 7.A 8.D 9.C 10. A 11.A 8-3 简答题
1. 简述信息、数据和信号三者之间的关系。
通信的目的是将信息从一端发送到另一端。语言、文字、图像、颜色、声音、自然景物等都是信息的表现形式。信息在被传输前，必须被编码成数据，使用数据来表示信息。数据要想从一端到达另一端，需要被转换成信号，用信号来表示数据。信号通过通信网络发送到接收端，接收端从信号中提取出数据，进而还原成信息。 2. 什么是DTE，什么是DCE，两者有什么区别和联系？
DTE是数据终端设备，是指能够产生、接收和处理二进制数字数据的设备。DTE最典型
的代表是计算机。
DCE是数据电路终端设备，DTE具有一定的通信处理能力，但当它所产生的信号不能直
接被通信网络传送时，就将其发送给DCE，DCE将其转换成通信网络能够传递的信号形式发送给另一端的DCE。一端的DCE再将收到的信号转换成DTE可以接收的形式发送给DTE。 3. 简述幅移键控、频移键控、相移键控和正交调幅技术各自的特点。
幅移键控通过振幅的不同来表示0和1，频移键控通过频率的不同来表示0，1，相移键
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