《计算机网络 第8版》第三章 数据链路层 复习笔记

关键词： 三个基本问题（封装成帧、透明传输、差错检测）、链路、数据链路、

一、问题探索（Question）

1. 数据链路层使用哪两种信道？各自的特点是什么？
   答：点对点信道和广播信道，点对点即时一对一的方式，广播信道即是一对多的通信方式——需要相关的协议保证其的传输。
2. 链路和数据链路是一样的对吗？
   答：不对，链路：一个节点到另外一个节点的物理线路，数据链路：包含了一个节点到另外一个节点的物理线路以及协议硬件等等，可以说链路是数据链路的一部分组成，但也有人把链路分为：物理链路和逻辑链路，这时我们就把物理链路近似的认为是最前面的说的链路，而数据链路我们就说是逻辑链路。
3. 数据链路层的三个问题指的是那三个？你能简单说说它们吗？
   答：封装成帧，透明传输，差错检测
   2.1 封装成帧： 就是在其上层（网络层）传输下来的IP数据包或者用户数据包的首尾加上一部分内容，构成帧界，因为我们将数据进行了分组，要保证物有所属。就像4x100接力赛一样，每个人的开始和结尾，谁跑那一段都是有规定的。
   
   2.2 透明传输：如果说在传输帧的时候，开始或者结尾使用的符号（标志）和我们的传输内容一致了怎么办？这是我们就引入了透明传输。一种方法是使用字节填充就像我们在编程语言中使用字符一样。如图所示

规则： 发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”*（开始）或“EOT”（结束）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在数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符 ESC。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。

问题阐述图：

字节填充的方法图示例：

2.3 差错检测： 说白了就是0变成1或者1变成0，因为信道毕竟不是理想的，在物理层我们说的有噪声啊等等，因此还引入了奈氏准则和香农定理。
应付措施：循环冗余检验 CRC
规则：在IP数据报的后面添加供差错检测用的 n 位冗余码，这里的 n 和除数都是事先约定好的，除数冗余码+1 即是：n+1

计算过程：注意 注意 注意：这里的加法和减法和我们平时在计算机组成原理中的规则不一样，这里的加法、减法不进位的

发送端示例图：

接受端：和发送端的计算过程一样，我们也着重看余数
规则： 如果余数R=0，这个帧没有差错，则接受 | 如果余数R!=0 ，这个帧有差错，则抛弃。

4. 能不能说像上面这样，我们就可以保证无差错传输即可靠传输? 无比特差错和无差错传输有什么区别？
   答：不能，我们在数据链路层使用 CRC 检验，能够实现无比特差错的传输，但这还不是可靠传输。要实现无可靠传输还需要运输层的可靠和重传机制，在数据链路层我们的协议都是不可靠的，也没有多大的意义保证可靠性（网络环境条件恶劣的情况除外）

5. 简要说明PPP信道以及当中的字节填充和零比特填充特点？
   答：PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节，对于异步传输是我们使用“字节填充”，同步传输时我们使用“零比特填充”

PPP格式示例图

字节填充的规则（使用转义字符“0x7D”）：

若在信息字段中出现0x7E，我们则将其改为 0x7D 0x5E
若在信息字段中出现0x7D，我们则将其改为 0x7D 0x5D
若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。 列如：0x03， 我们装换为：0x7D 0x23。

零比特填充规则：

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

列子示例图：

1. 你知道适配器在局域网中的作用吗？
   答：网络接口板又称为通信适配器 (adapter) 或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。适配器的重要功能：1.进行串行/并行转换。 2.对数据进行缓存。 3.在计算机的操作系统安装设备驱动程序。 4.实现以太网协议。适配器对于理解计算机是如何在数据链路层和物理层交换数据有着重要的作用
   

2. 什么是CSMA/CD协议 ？
   答：CSMA/CD 含义：载波监听多点接入 / 碰撞检测 ，它具有一下几个要点：多点接入，载波监听，碰撞检测。它保证的是半双工的通信还有重要的时延问题（百度）

3. 你能说说争用期的由来，以及怎么碰撞之后怎么处理？
   答：由于这里内容比较多，关键词：争用期又叫做碰撞期，对于10Mbit/s的以太网，争用期为51.2us，即为发送512bit所需要的时间，什么时候过后一定不会发生碰撞了，什么时候发生了碰撞，以及信道的利用率等等，退避算法，动态退避

4. 什么是MAC地址？

三、习题解析

1. (单选题)【单选题】关于在串行链路上封装数据链路层协议的描述不正确的是()。
   A. HDLC(High-Level Data Link Control,高级数据链路控制)协议可以封装在异步串行链路端口上
   B. 帧中继(frame relay)可以封装在同步串行链路端口上
   C. PPP协议可以封装在异步串行链路端口上
   D. PPP协议可以封装在同步串行链路端口上
   答：A,HDLC只能封装在同步之中，帧中继既可以 封装在异步也可以是同步之中，PPP协议也是两者皆可，异步（字节填充）| 同步（零比特填充）|

2. 下列关于CSMA/CD协议的叙述中,错误的是( )
   A. 边发送数据帧,边检测是否发生冲突
   B. 需要根据网络跨距和数据传输率限定最小帧长
   C. 适用于无线网络,以实现无线链路共享
   D. 当信号传播延迟趋近于0时,信道利用率趋近于100%
   答：C，CSMA/CD适用于有线网络，而 CSMA/CA 则广泛应用于无线局域网。CSMA/CD的基本原理：所有节点都共享网络传输信道，节点在发送数据之前，首先检测信道是否空闲，如果信道空闲则发送，否则就等待；在发送出信息后，再对冲突进行检测，当发现冲突时，则取消发送

3. 【单选题】共享式Ethernet在通信过程中产生冲突的原因是
   A. 基带信号独占介质
   B. 引入MAC子层
   C. 基带信号共享介质
   D. 规则的拓扑结构
   答：C

4. 为了避免传输过程中帧的丢失,数据链路层采用的方法是( )
   A. 计时器超时重发
   B. 帧编号机制
   C. 循环冗余校验码
   D. 汉明码
   答：A, c选项的是差错检验的检测，而不是丢失，但是我觉得计时器超时重发机制确认，应该是运输层保证的可靠传输。

5. 下面关于循环冗余校验(CRC)说法不正确的是()。
   A. 进行差错控制
   B. CRC编码简单,但误码率高
   C. 以传输的可靠性为目的
   D. 此项技术主要用在数字传输技术领域

6. PPP是( )类型的协议。
   A. 面向比特
   B. 面向字
   C. 面向字符
   D. 面向数字
   答：C

7. 【单选题】在CSMA/CD协议的定义中,“争议期”指的是( )
   A. 信号从线路一端传输到另一端的时间
   B. 信号在最远两个端点之间往返传输的时间
   C. 从发送开始到收到应答的时间
   D. 从发送完毕到收到应答的时间
   答: B