3-数据链路层

1.数据链路层采用后退N帧（GBN）协议，发送方已经发送了编号为0～7的帧。当计时器超时时，若发送方只收到0、2、3号帧的确认，则发送方需要重发的帧数是（B）。

• 2

• 3

• 4

• 5

解析：

在后退N帧协议中，当接收方检测到某个帧出错后，则简单地丢弃该帧及其后所有的后续帧，发送方超时后需重传该数据帧及其后续的所有帧。这里应注意，连续ARQ协议中，接收方一般采用累积确认的方式，即接收方对按序到达的最后一个分组发送确认，因此本题中收到3的确认帧就表示编号为0、1、2、3的帧已接收，而此时发送方未收到1号帧的确认只能代表确认帧在返回的过程中丢失了，而不代表1号帧未到达接收方。因此需要重传的帧为编号是4、5、6、7的帧。

 2.以太网交换机进行转发决策时使用的PDU地址是（）。

• 目的物理地址

• 目的IP地址

• 源物理地址

• 源IP地址

解析：

交换机实质上是一个多端口网桥，工作在数据链路层，数据链路层使用物理地址进行转发，而转发到目的地通常是使用目的地址。因此PDU地址是目的物理地址。

3.在一个采用CSMA/CD协议的网络中，传输介质是一根完整的电缆，传输速率为1Gbit/s，电缆中的信号传播速度为200 000km/s。若最小数据帧长度减少800bit，则最远的两个站点之间的距离至少需要（）。

• 增加160m

• 增加80m

• 减少160m

• 减少80m

解析：

若最短帧长减少，而数据传输速率不变，则需要使冲突域的最大距离变短来实现碰撞窗口的减少。碰撞窗口是指网络中收发结点间的往返时延，因此假设需要减少的最小距离为s，则可以得到如下公式（注意单位的转换）：

减少的往返时延=减少的发送时延，即2×[s/(2×)]=800/(1×)。即，由于帧长减少而缩短的发送时延，应等于由于距离减少而缩短的传播时延的2倍。

可得s=80，即最远的两个站点之间的距离最少需要减少80m。

【注意】CSMA/CD的碰撞窗口=2倍传播时延，报文发送时间>>碰撞窗口。

4.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）。 

• 1

• 2

• 3

• 4

解析：

连续ARQ协议（GBN）：发送方可以连续发送若干个数据帧，如果收到接收方的确认帧则可以继续发送。若某个帧出错，接收方只是简单地丢弃该帧及其后所有的后续帧，发送方超时后需重传该数据帧及其后续的所有数据帧。这里要注意，连续ARQ协议中，接收方一般采用累积确认的方式，即接收方对按序到达的最后一个分组发送确认；

选择ARQ协议（SR）：选择重传协议中，接收方逐个地确认正确接收的分组，不管接收到的分组是否有 序，只要正确接收就发送选择ACK分组进行确认。因此选择重传协议中的ACK．分组不再具有累积确认的作用。这点要特别注意与GBN协议的区别。

 

综上，已收到 1 号帧的确认，而 0、 2 号帧依次超时，那么重传的就是0,2两个数据帧；

可能你就要问了，那3号数据帧呢？ 

我是这样理解的，3号数据帧也要重传，但是这个题目说的是“0,2号帧一次超时”，压根没有提3号帧的事情。 

 5.下列选项中，对正确接收到的数据帧进行确认的MAC协议是（）。

• CSMA

• CDMA

• CSMA/CD

• CSMA/CA

解析：

CSMA/CA是无线局域网标准802.11中的协议，它在CSMA的基础上增加了冲突避免的功能。ACK帧是CSMA/CA避免冲突的机制之一，也就是说，只有当发送方收到接收方发回的ACK帧后才确认发出的数据帧已正确到达目的地。

【排除法】首先CDMA即码分多址，是物理层的内容；CSMA/CD即带冲突检测的载波监听多路访问，接收方并不需要确认；对于CSMA，既然CSMA/CD是其超集，是CSMA/CD没有的内容，CSMA自然也没有。于是排除法选D。

6.以太网的MAC协议提供的是（）。

• 无连接不可靠服务

• 无连接可靠服务

• 有连接不可靠服务

• 有连接可靠服务

解析：
考虑到局域网信道质量好，以太网采取了两项重要的措施以使通信更简便：①采用无连接的工作方式；②不对发送的数据帧进行编号，也不要求对方发回确认。因此，以太网提供的服务是不可靠的服务，即尽最大努力的交付。差错的纠正由高层完成。 

7.两台主机之间的数据链路层采用后退 N 帧 协议（ GBN ）传输数据，数据传输速率为 16 kbps ，单向传播时延为 270ms ，数据帧长度范围是 128 ～ 512 字节，接收方总是以与数据帧等长的帧进行确认。为使信道利用率达到最高，帧序号的比特数至少为 。

• 5

• 4

• 3

• 2

解析：
本题即求从发送一个帧到接收到这个帧的确认为止的时间内最多可以发送多少数据帧。要尽可能多发帧，应以短的数据帧计算，首先计算出发送一帧的时间： 128*8/(16*) =64ms ；发送一帧到收到确认为止的总时间： 64+270*2+64=668ms ；这段时间总共可以发送 668/64=10.4 （帧），发送这么多帧至少需要用 4 位比特进行编号。 

8.下列介质访问控制方法中，可能发生冲突的是（）。

• CDMA

• CSMA

• TDMA

• FDMA

 解析：CSMA 当其他节点检测到信道被占用时不发送数据。但是当数据发送完后其他节点同时检测到信道为空闲，之后又在同一时刻发送数据，再次产生冲突。

9.HDLC 协议对 01111100 01111110 组帧后对应的比特串为（ ）。

• 01111100 00111110 10

• 01111100 01111101 01111110

• 01111100 01111101 0

• 01111100 01111110 01111101

 解析：出现连续5个1，后面必须加个0

10.对于100Mbps 的以太网交换机，当输出端口无排队，以直通交换（ cut-through switching）方式转发一个以太网帧（不包括前导码）时，引入的转发延迟至少是（ ）。

• 0μs

• 0.48μs

• 5.12μs

• 121.44μs

 解析：
以太网的直通交换方式在输入端口检测到一个 数据包 时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。它只检查 数据包 的包头(包括7个字节的前同步码+1个字节的帧开始界定符+6个字节的目的地址共14个字节)，有时题目说明不包含前导码，即只包6个字节含目的地址。那么转发时延=6B/100Mbps=0.48us

11.某以太网拓扑及交换机当前转发表如下图所示，主机00-e1-d5-00-23-a1向主机00-e1-d5-00-23-c1发送1个数据帧，主机00-e1-d5-00-23-c1收到该帧后，向主机00-e1-d5-00-23-a1发送1个确认帧，交换机对这两个帧的转发端口分别是 。

 

• {3}和{1}

• {2,3}和{1}

• {2,3}和{1,2}

• {1,2,3}和{1}

解析：

主机00-e1-d5-00-23-a1向00-e1-d5-00-23-c1发送数据帧时，交换机转发表中没有00-e1-d5-00-23-c1这项，所以向除1接口外的所有接口广播这帧，即2、3端口会转发这帧，同时因为转发表中并没有00-e1-d5-00-23-a1这项，所以转发表会把(目的地址00-e1-d5-00-23-a1，端口1)这项加入转发表。而当00-e1-d5-00-23-c1向00-e1-d5-00-23-a1发送确认帧时，由于转发表已经有00-e1-d5-00-23-a1这项，所以交换机只向1端口转发，选B。

12.站点A、B、C通过CDMA共享链路，A、B、C的码片序列(chipping sequence)分别是(1,1,1,1)、(1,-1,1,-1)和(1,1,-1,-1)。若C从链路上收到的序列是(2,0,2,0,0,-2,0,-2,0,2,0,2)，则C收到A发送的数据是 。

• 000

• 101

• 110

• 111

解析：

把收到的序列分成每4个数字一组，即为(2,0,2,0)、(0,-2,0,-2)、(0,2,0,2)，因为题目求的是A发送的数据，因此把这三组数据与A站的码片序列(1,1,1,1)做内积运算，结果分别是(2,0,2,0)·(1,1,1,1)/4=1、(0,-2,0,-2)·(1,1,1,1)/4=-1、(0,2,0,2)·(1,1,1,1)/4=1，所以C接收到的A发送的数据是101，选B

13.主机甲与主机乙之间使用后退N帧协议（GBN）传输数据，甲的发送窗口尺寸为1000，数据帧长为1000字节，信道带宽为100Mbps，乙每收到一个数据帧立即利用一个短帧（忽略其传输延迟）进行确认，若甲、乙之间的单向传播延迟是50ms，则甲可以达到的最大平均数据传输速率约为 。

• 10Mbps

• 20Mbps

• 80Mbps

• 100Mbps

解析：

考虑制约甲的数据传输速率的因素，首先，信道带宽能直接制约数据的传输速率，传输速率一定是小于等于信道带宽的；其次，主机甲、乙之间采用后退N帧协议，那么因为甲、乙主机之间采用后退N帧协议传输数据，要考虑发送一个数据到接收到它的确认之前，最多能发送多少数据，甲的最大传输速率受这两个条件的约束，所以甲的最大传输速率是这两个值中小的那一个。甲的发送窗口的尺寸为1000，即收到第一个数据的确认之前，最多能发送1000个数据帧，也就是发送1000*1000B=1MB的内容，而从发送第一个帧到接收到它的确认的时间是一个往返时延，也就是50+50=100ms=0.1s，即在100ms中，最多能传输1MB的数据，因此，此时的最大传输速率为1MB/0.1s=10MB/s=80Mbps。信道带宽为100Mbps，所以答案为min{80Mbps,100Mbps}=80Mbps，选C。

 14.主机甲通过128kbps 卫星链路，采用滑动窗口协议向主机乙发送数据，链路单向传播延迟为250ms，帧长为 1000 字节。不考虑确认帧的开销，为使链路利用率不小于 80%，帧序号的比特数至少是 （） 。

• 3

• 4

• 7

• 8

解析：

不考虑确认帧的开销，一个帧发送完后经过一个单程传播时延到达接收方，再经过一个单程传播时延发送方收到应答，从而继续发送。要使得传输效率最大化，就是不用等确认也可以连续发送多个帧。设连续发送 n 个帧，一个帧的传输时延为： 1000B/128kbps=62.5ms 。

依题意，有： (n*62.5ms)/(n*62.5ms+250ms) ≥ 80%

得 n ≥ 16 = ，从而，帧序号的比特数至少为 4

 15下列关于CSMA/CD 协议的叙述中，错误的是 （） 。

• 边发送数据帧，边检测是否发生冲突

• 适用于无线网络，以实现无线链路共享

• 需要根据网络跨距和数据传输速率限定最小帧长

• 当信号传播延迟趋近 0 时，信道利用率趋近 100%

解析：
CSMA/CD和CSMA/CA的主要差别对比如下：

 

CSMA/CD：即载波监听多路访问/冲突检测方法

 

CSMA/CA：带有冲突避免的载波侦听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量‘避免’；

 

1.两者的传输介质不同,CSMA/CD用于总线以太,而CSMA/CA则用于无线局域网802.11b；

 

2.检测方式不同,CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化；而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式；

 

3.WLAN中，对某个节点来说，其刚刚发出的信号强度要远高于来自其他节点的信号强度，也就是说它自己的信号会把其他的信号给覆盖掉；

 

4.本节点处有冲突并不意味着在接收节点处就有冲突；

 

综上，在WLAN中实现CSMA/CD是比较困难的。

 16.下列关于交换机的叙述中，正确的是 。

• 以太网交换机本质上是一种多端口网桥

• 通过交换机互连的一组工作站构成一个冲突域

• 交换机每个端口所连网络构成一个独立的广播域

• 以太网交换机可实现采用不同网络层协议的网络互联

解析：
从本质上说，交换机就是一个多端口的网桥（A正确），工作在数据链路层（因此不能实现不同网络层协议的网络互联，D错误），交换机能经济地将网络分成小的冲突域（B错误）。广播域属于网络层概念，只有网络层设备（如路由器）才能分割广播域（C错误） 

17.某局域网采用CSMA/CD协议实现介质访问控制，数据传输速率为10Mbit/s，主机甲和主机乙之间的距离为2km，信号传播速度为200 000km/s。请回答下列问题，要求说明理由或写出计算过程。

1）若主机甲和主机乙发送数据时发生冲突，则从开始发送数据时刻起，到两台主机均检测到冲突时刻止，最短需经过多长时间？最长需经过多长时间（假设主机甲和主机乙发送数据过程中，其他主机不发送数据）？

2）若网络不存在任何冲突与差错，主机甲总是以标准的最长以太网数据帧（1 518B）向主机乙发送数据，主机乙每成功收到一个数据帧后立即向主机甲发送一个64B的确认帧，主机甲收到确认帧后方可发送下一个数据帧。此时主机甲的有效数据传输速率是多少（不考虑以太网的前导码）？

解析：

1）显然当甲和乙同时向对方发送数据时，信号在信道中发生冲突后，冲突信号继续向两个方向传播。这种情况下两台主机均检测到冲突需要经过的时间最短：

T（a）=1km/200 000km/s×2=0.01ms=单程传播时延t0

设甲先发送数据，当数据即将到达乙时，乙也开始发送数据，此时乙将立刻检测到冲突，而甲要检测到冲突还需等待冲突信号从乙传播到甲。两台主机均检测到冲突的时间最长：

T（b）=2km/200 000km/s×2=0.02ms=双程传播时延2t0

2）甲发送一个数据帧的时间，即发送时延t1=1518×8bit/(10Mb/s)=1.2144ms；乙每成功收到一个数据帧后，向甲发送一个确认帧，确认帧的发送时延t2=64×8bit/10Mb/s=0.0512ms；主机甲收到确认帧后，即发送下一数据帧，故主机甲的发送周期T=数据帧发送时延t1+确认帧发送时延t2+双程传播时延=t1+t2+2t0=1.2856ms；于是主机甲的有效数据传输率为1500×8/T=12000bit/ 1.2856ms≈9.33Mb/s（以太网帧的数据部分为1500B）