第一阶段：A站→路由器R
## 第一阶段：A站→路由器R A站先判断B站的目的IP地址不在本地子网内，因此将数据发送给默认网关，即R的接口L1。为此，A站通过ARP获取接口L1的MAC地址，随后构造一个802.11帧发送给AP1。 该802.11帧的首部字段设置如下： “去往 AP=1” 而 “来自 AP=0”； 地址1为AP1的MAC地址，地址2为A站的MAC地址，地址3为接口L1的MAC地址。 AP1收到该帧后，将其转换为802.3帧（仅包含源和目的两个MAC地址），其中源地址为A站的MAC地址，目的地址为接口L1的MAC地址，并通过有线链路传送给路由器R。 ## 第二阶段：路由器R→B站 路由器R收到802.3帧后，解封装并提取出IP数据报。根据其中的目的IP地址，路由器R查询转发表，确定下一跳出口为连接B站所在子网的接口L2。接着，路由器R通过ARP获取B站的MAC地址，并将该IP数据报重新封装为一个新的802.3帧，其中源地址为接口L2的MAC地址，目的地址为B站的MAC地址。AP2收到此802.3帧后，将其转换为802.11帧并发往B站。 该802.11帧的首部字段设置如下： “去往 AP=0” 而 “来自 AP=1”； 地址1为B站的MAC地址，地址2为AP2的MAC地址，地址3为接口L2的MAC地址。 上述两个阶段共同构成A站向B站发送数据的完整路径。从网络层视角看，IP数据报从子网1经路由器R转发至子网2；而链路层则通过802.11帧中的地址3字段，在无线与有线介质转换过程中保留了原始源或目的MAC地址，确保了通信语义正确。这一机制涉及网络层的路由器转发功能，学完相关内容后，读者将能更深入理解本例所述的跨网通信过程。 下面介绍802.11帧中的持续期字段和帧控制字段。 1）持续期字段。在前面的CSMA/CA协议中提到，发送站点可对信道预约一段时间，并将该时间写入持续期字段，用于虚拟载波监听。 <!-- page: 111 --> 第3章 数据链路层 2）核控制字段。其中较重要的是类型和子类型字段，用于区分帧的功能。802.11 帧分为三大类型，每种类型又分为若干子类型，如控制帧包括 RTS、CTS、ACK 等子类型。 ## 3.6.4 VLAN 基本概念与基本原理 一个以太网构成一个广播域。当网络中包含的计算机数量过多时，往往会导致： - 网络中出现大量广播帧，尤其是频繁使用的 ARP 和 DHCP 报文（见第 4 章）。 - 同一单位的不同部门共享一个局域网，不利于信息保密与安全隔离。 通过虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN），可将一个大型局域网划分为若干与地理位置无关的逻辑上的 VLAN，每个 VLAN 构成一个独立且较小的广播域。同一 VLAN 内的主机可以直接通信，而不同 VLAN 之间的主机则无法直接通信。 目前主要有以下三种 VLAN 划分方式： 1）基于端口（接口）。将交换机的若干物理接口划归同一个逻辑组。该方法最简单、最常用。若主机更换了接入端口，则可能被划分到新的 VLAN（新子网）。 2）基于 MAC 地址。根据主机的 MAC 地址划分 VLAN。当主机从一个交换机移动到另一个交换机时，它仍属于原 VLAN。 3）基于 IP 地址。根据网络层地址或协议类型划分 VLAN。此类 VLAN 可跨越路由器进行扩展，将多个物理局域网中的主机纳入同一逻辑 VLAN。 IEEE 802.1Q 标准定义了支持 VLAN 的以太网帧格式扩展。它在标准以太网帧的源地址字段与类型字段之间插入一个 4B 的 VLAN 标签，用于标识该帧所属的 VLAN。插入标签后的帧称为 802.1Q 帧，如图 3.30 所示。由于帧首部增加了 4B，为保持最小帧长 64B 不变，数据字段的最小长度由 46B 减少为 42B，最大长度仍为 1500B，因此最大帧长从 1518B 增至 1522B。
原转写引用的配图未随 Markdown 保存，请回到原 PDF 核验。
图 3.30 插入 VLAN 标签后变成了 802.1Q 帧 VLAN 标签的前两个字节固定为 $0 \times 8100$，表示这是一个 802.1Q 帧。后两个字节中，前 4 位保留未用，后 12 位为 VLAN 标识符（VID），用于唯一标识该帧所属的 VLAN。12 位 VID 最多可支持 4096 个 VLAN。插入 VLAN 标签后，帧尾的 FCS 必须重新计算。 如图 3.31 所示，交换机 1 连接 7 台计算机，被划分为两个 VLAN：VLAN-10 和 VLAN-20（10 和 20 即 VID 值，由管理员配置）。各主机并不知道自身的 VID（但交换机必须知道），主机与交换机之间交互的仍是标准以太网帧。VLAN 的范围可跨越多个交换机，前提是这些交换机均支持 VLAN 功能。交换机 2 连接 5 台计算机，并与交换机 1 相连，其中 2 台属于 VLAN-10，3 台属于 VLAN-20。尽管这两个 VLAN 跨越了两台交换机，但各自仍保持为独立的广播域。 连接两台交换机的链路称为汇聚链路（Trunk Link），也称干线链路。 <!-- page: 112 --> 2027年计算机网络考研复习指导
原转写引用的配图未随 Markdown 保存，请回到原 PDF 核验。
图3.31 利用以太网交换机构成虚拟局域网
**考虑效果** ▶ 虚拟局域网的特性（2024）
假定 A 站向 B 站发送帧，交换机 1 根据目的 MAC 地址，识别出 B 属于本交换机管理的 VLAN-10，于是将该帧当作普通以太网帧直接转发。若 A 站向 E 站发送帧，交换机 1 必须将帧转发到交换机 2，此时必须先插入 VLAN 标签，再通过干线链路传输。否则，交换机 2 无法判断该帧应归属哪个 VLAN。因此，干线链路上传输的是 802.1Q 帧。交换机 2 在向 E 站转发前，会剥离 VLAN 标签，确保 E 站收到的是标准以太网帧。若 A 站向 C 站发送帧（虽同属交换机 1，但分属 VLAN-10 与 VLAN-20），则因二者处于不同的广播域，无法直接通信。此时需借助上层路由器实现跨 VLAN 通信，或通过支持三层功能的交换机完成第 3 层转发。
虚拟局域网只是局域网为用户提供的一种逻辑服务，并不是一种新型局域网。
## 3.6.5 本节习题精选
### 一、单项选择题
01. 下列以太网中，采用双纹线作为传输介质的是（ ）。
A. 10Base-2
B. 10Base-5
C. 10Base-T
D. 10Base-F
02. 10Base-T 以太网采用的传输介质是（ ）。
A. 双纹线
B. 同轴电缆
C. 光纤
D. 微波
03. 就交换技术而言，以太网采用的是（ ）。
A. 分组交换技术
B. 电路交换技术
C. 报文交换技术
D. 混合交换技术
04. 网卡实现的主要功能在（ ）。
A. 物理层和数据链路层
B. 数据链路层和网络层
C. 物理层和网络层
D. 数据链路层和应用层
05. 每个以太网卡都有自己的时钟，每个网卡在互相通信时为了知道什么时候一位结束、下一位开始，即具有同样的频率，它们采用了（ ）。
A. 量化机制
B. 曼彻斯特机制
C. 奇偶检验机制
D. 定时令牌机制
06. 以下关于以太网地址的描述，错误的是（ ）。
A. 以太网地址就是通常所说的 MAC 地址
B. MAC 地址也称局域网硬件地址
C. MAC 地址是通过域名解析查得的
D. 以太网地址通常存储在网卡中
07. 下列关于用光纤连接的以太网和用双纹线连接的以太网的说法中，错误的是（ ）。
A. 用集线器连接的双纹线以太网一定工作在半双工状态
B. 用交换机连接的双纹线以太网可以工作在全双工状态
C. 光纤以太网主要用于支持点对点通信，目的是扩大以太网的覆盖范围
D. 光纤以太网也可以选用 CSMA/CD 协议
<!-- page: 113 -->
第3章 数据链路层
08. 一个长度为 40B 的 IP 数据报需要封装成 802.1Q 倾进行传输，则此 802.1Q 倾的数据载荷部分需要填充的字节数是（ ）。
A. 2
B. 4
C. 6
D. 8
09. 在以太网中，若网卡发现某个倾的目的 MAC 地址不是自己的，则（ ）。
A. 它将该帧递交给网络层，由网络层决定如何处理
B. 它将丢弃该帧，并向网络层报告错误消息
C. 它将丢弃该帧，不向网络层报告错误消息
D. 它将向发送主机发回一个 NAK 倾
10. 在 CSMA/CD 以太网中，站点（ ）进行全双工通信，（ ）进行半双工通信。
A. 可以，不可以
B. 可以，可以
C. 不可以，可以
D. 不可以，不可以
11. 在 CSMA/CD 协议的定义中，“争用期”指的是（ ）。
A. 信号在最远两个端点之间往返传输的时间
B. 信号从线路一端传输到另一端的时间
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
12. 在 CSMA/CD 协议中，若不对帧的长度加以限制，当一个站在发送完毕之前没有检测到冲突，则该站所发送的帧（ ）和其他站发送的帧发生冲突。
A. 肯定不会
B. 可能会
C. 肯定会
D. 无法判断
13. 在以太网中，当数据传输速率提高时，帧的发送时间相应地缩短，这样可能会影响到冲突的检测。为了能有效地检测冲突，可以使用的解决方案有（ ）。
A. 减少电缆介质的长度或减少最短帧长
B. 减少电缆介质的长度或增加最短帧长
C. 增加电缆介质的长度或减少最短帧长
D. 增加电缆介质的长度或增加最短帧长
14. 长度为 $10\mathrm{km}$，数据传输速率为 $10\mathrm{Mb/s}$ 的 CSMA/CD 以太网，信号传播速率为 $200\mathrm{m/μs}$。那么该网络的最小帧长为（ ）。
A. 20bit
B. 200bit
C. 100bit
D. 1000bit
15. 以太网中若发生信道访问冲突，则按照二进制指数退避算法决定下一次重发的时间。使用二进制指数退避算法的理由是（ ）。
A. 这种算法简单
B. 这种算法执行速度快
C. 这种算法考虑了网络负载对冲突的影响
D. 这种算法与网络的规模大小无关
16. 以太网中采用二进制指数退避算法处理冲突问题。下列数据帧重传时再次发生冲突的概率最低的是（ ）。
A. 首次重传的帧
B. 发生两次冲突的帧
C. 发生三次重传的帧
D. 发生四次重传的帧
17. 某 $100\mathrm{Mb/s}$ 以太网使用 CSMA/CD 协议，该以太网中的某个站在发送帧时检测到冲突，并准备进行第二次重传，则所需等待的最大退避时间是（ ）。
A. $5.12\mu\mathrm{s}$
B. $15.36\mu\mathrm{s}$
C. $25.6\mu\mathrm{s}$
D. $51.2\mu\mathrm{s}$
18. 在以太网的二进制指数退避算法中，在 11 次冲突之后，站点会在 $0 \sim$ （ ）之间选择一个随机数。
A. 255
B. 511
C. 1023
D. 2047
19. 根据 CSMA/CD 协议的工作原理，需要提高最短帧长的是（ ）。
A. 网络传输速率不变，冲突域的最大距离变短
<!-- page: 114 -->
2027年计算机网络考研复习指导
B. 冲突域的最大距离不变，网络传输速率提高
C. 上层协议使用 TCP 的概率增加
D. 在冲突域不变的情况下减少线路中的中继器数量
20. 在某 CSMA/CD 局域网中，使用一个 Hub 连接所有站点，且限定站点到 Hub 的最长距离为 $100\mathrm{m}$，信号的传播速率为 $200000\mathrm{km/s}$，则站点的最长冲突检测时间是（）。
A. $2\mu \mathrm{s}$
B. $2\mathrm{ms}$
C. $1\mu \mathrm{s}$
D. $1\mathrm{ms}$
21. IEEE 802.3 标准规定，若采用同轴电缆作为传输介质，在无中继的情况下，传输介质的最大长度不能超过（）。
A. $500\mathrm{m}$
B. $200\mathrm{m}$
C. $100\mathrm{m}$
D. $50\mathrm{m}$
22. 下列几种以太网中，只能工作在全双工模式下的是（）。
A. 10Base-T 以太网
B. 100Base-T 以太网
C. 吉比特以太网
D. 10 吉比特以太网
23. IEEE 802 局域网标准对应 OSI 参考模型的（）。
A. 数据链路层和网络层
B. 物理层和数据链路层
C. 物理层
D. 数据链路层
24. 高速以太网使用的 MAC 帧格式与标准以太网的帧格式（）。
A. 完全相同
B. 完全不同
C. 部分相同
D. 不确定
25. 下列关于吉比特以太网的说法中，错误的是（）。
A. 支持流量控制机制
B. 采用曼彻斯特编码，利用光纤进行数据传输
C. 数据的传输时间主要受线路传输延迟的制约
D. 同时支持全双工模式和半双工模式
26. 无线局域网不使用 CSMA/CD 协议而使用 CSMA/CA 协议的原因是，无线局域网（）。
A. 不能同时收发，无法在发送时接收信号
B. 难以实现冲突检测，存在隐蔽站和暴露站问题
C. 由于广播特性，不会出现冲突
D. 覆盖范围很小，不进行冲突检测，不影响正确性
27. 下列关于CSMA/CA协议的叙述中，正确的是（）。
A. 接收方收到数据帧后，需要向发送方返回确认帧
B. CA 表示 Collision Avoidance, 即冲突避免，因而此类网络中不会出现冲突
C. 按照载波监听的工作原理，发送站点在检测到信道空闲后立即启动发送
D. CSMA/CA 协议和 CSMA/CD 协议的区别之一是前者不需要使用退避算法
28. CSMA/CA 协议的主要特点是（）。
A. 发送前先检测信道，信道空闲就立即发送，信道忙就随机推迟发送
B. 边发送边检测信道，一旦发现冲突就立即停止发送
C. 发送前先预约信道，获得信道授权后再发送
D. 发送后等待确认帧，在规定时间内未收到确认帧就重传
29. 在CSMA/CA协议中，有三种不同的时间参数：短帧间间隔 SIFS，分布式协调帧间间隔DIFS和点协调帧间间隔PIFS。它们之间的长度关系是（）。
A. SIFS < PIFS < DIFS
B. SIFS < DIFS < PIFS
C. PIFS < SIFS < DIFS
D. PIFS < DIFS < SIFS
<!-- page: 115 -->
第3章 数据链路层
30. 在802.11协议中，MAC帧首部中的地址字段的含义和作用取决于（）。
A. 帧的类型和子类型
B. 帧的源和目的站点
C. 帧的去往 AP 和来自 AP 位
D. 帧的BSSID和SSID位
31. 在下图所示的网络中，假定主机 A 给主机 B 发送数据，在 MAC 帧从接入点 AP2 转发到目的主机 B 的这段链路上，MAC 帧的地址 1、地址 2 和地址 3 分别是（）。
原转写引用的配图未随 Markdown 保存，请回到原 PDF 核验。
A. BSSID2, BSSID1, $\mathrm{MAC_B}$
B. $\mathrm{MAC}_{\mathrm{B}}$ ，BSSID2，BSSID1
C. BSSID2, $\mathrm{MAC_B}$ , $\mathrm{MAC_A}$
D. $\mathrm{MAC}_{\mathrm{B}}$ ，BSSID2， $\mathrm{MAC}_2$
32. 下列关于 802.1Q 帧的描述中，错误的是（）。
A. 在原始的以太网帧中加入一个 4B 的标签字段，就构成 802.1Q 帧
B. 插入 VLAN 标签后，以太网的最大帧长也需要保持不变
C. VLAN标签中有标识符字段，称为VID，标志该帧属于哪个VLAN
D. 设置 VLAN 后，两台主机之间通信也不一定使用 802.1Q 帧
33. 下列关于虚拟局域网的叙述中，错误的是（）。
A. VLAN 使用的 802.1Q 帧的最大长度为 1522B
B. 属于不同 VLAN 的主机，若连在同一台交换机上，则可进行数据链路层的通信
C. VLAN是为局域网用户提供的一种服务，而不是一种新型的局域网
D. 同一个 VLAN 的主机可以处于不同的局域网中
34. 下列关于虚拟局域网（VLAN）的说法中，错误的是（）。
A. 虚拟局域网建立在交换技术的基础上
B. 虚拟局域网通过硬件方式实现逻辑分组与管理
C. 虚拟网的划分与计算机的实际物理位置无关
D. 不同虚拟局域网的主机之间无法直接进行数据链路层的通信
35. 划分虚拟局域网（VLAN）有多种方式，（）不是正确的划分方式。
A. 基于交换机接口划分
B. 基于网卡地址划分
C. 基于用户名划分
D. 基于网络层地址划分
36. 下列选项中，（）不是虚拟局域网（VLAN）的优点。
A. 有效共享网络资源
B. 简化网络管理
C. 链路聚合
D. 提高网络安全性
37.【2009统考真题】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1Gb/s，电缆中的信号传播速率是 $200000\mathrm{km / s}$ 。若最小数据帧长减少800比特，则最远的两个站点之间的距离至少需要（）。
A. 增加 $160\mathrm{m}$
B. 增加 $80\mathrm{m}$
C. 减少 $160\mathrm{m}$
D.减少 $80\mathrm{m}$
38.【2011统考真题】下列选项中，对正确接收到的数据帧进行确认的MAC协议是（）。
A. CSMA
B. CDMA
C. CSMA/CD
D. CSMA/CA
39.【2012统考真题】以太网的MAC协议提供的是（）。
A. 无连接的不可靠服务
B. 无连接的可靠服务
C. 有连接的可靠服务
D. 有连接的不可靠服务
<!-- page: 116 -->
2027年计算机网络考研复习指导
40. 【2015 统考真题】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. 适用于无线网络，以实现无线链路共享
C. 需要根据网络跨距和数据传输速率限定最小帧长
D. 当信号传播延迟趋近 0 时，信道利用率趋近 100%
41. 【2016 统考真题】如下图所示，在 Hub 再生比特流的过程中会产生 1.535μs 的时延（Switch 和 Hub 均为 100Base-T 设备），信号传播速率为 200m/μs，不考虑以太网帧的前导码，则 H3 和 H4 之间理论上可以相距的最远距离是（ ）。
A. 200m
B. 205m
C. 359m
D. 512m
原转写引用的配图未随 Markdown 保存，请回到原 PDF 核验。
42. 【2017 统考真题】在下图所示的网络中，若主机 H 发送一个封装访问 Internet 的 IP 分组的 IEEE 802.11 帧 F，则帧 F 的地址 1、地址 2 和地址 3 分别是（ ）。
原转写引用的配图未随 Markdown 保存，请回到原 PDF 核验。
A. 00-12-34-56-78-9a, 00-12-34-56-78-9b, 00-12-34-56-78-9c B. 00-12-34-56-78-9b, 00-12-34-56-78-9a, 00-12-34-56-78-9c C. 00-12-34-56-78-9b, 00-12-34-56-78-9c, 00-12-34-56-78-9a D. 00-12-34-56-78-9a, 00-12-34-56-78-9c, 00-12-34-56-78-9b 43. 【2018 统考真题】IEEE 802.11 无线局域网的 MAC 协议 CSMA/CA 进行信道预约的方法是（ ）。 A. 发送确认帧 B. 采用二进制指数退避 C. 使用多个 MAC 地址 D. 交换 RTS 与 CTS 帧 44. 【2019 统考真题】假设一个采用 CSMA/CD 协议的 100Mb/s 局域网，最小帧长是 128B，则在一个冲突域内，两个站点之间的单向传播时延最多是（ ）。 A. 2.56μs B. 5.12μs C. 10.24μs D. 20.48μs 45. 【2019 统考真题】100Base-T 快速以太网使用的导向传输介质是（ ）。 A. 双绞线 B. 单模光纤 C. 多模光纤 D. 同轴电缆 46. 【2020 统考真题】在某个 IEEE 802.11 无线局域网中，主机 H 与 AP 之间发送或接收 CSMA/CA 帧的过程如下图所示。在 H 或 AP 发送帧前等待的帧间间隔时间（IFS）中，最长的是（ ）。 <!-- page: 117 --> 第3章 数据链路层
原转写引用的配图未随 Markdown 保存，请回到原 PDF 核验。
A. IFS1 B. IFS2 C. IFS3 D. IFS4 47. 【2023统考真题】已知10Base-T以太网的争用时间片为 51.2μs。若网卡在发送某帧时发生了连续4次冲突，则基于二进制指数退避算法确定的再次尝试重发该帧前等待的最长时间是（ ）。 A. 51.2μs B. 204.8μs C. 768μs D. 819.2μs 48. 【2024统考真题】在采用CSMA/CA协议的802.11无线局域网中，DIFS = 128μs，SIFS = 28μs，RTS帧、CTS帧和ACK帧的传输时延分别是 3μs、2μs 和 2μs，忽略信号传播时延。若主机A要向AP发送一个总长度为1998B的数据帧，无线链路带宽为 54Mb/s，则隐藏站B收到AP发送的CTS帧时，设置的网络分配向量NAV的值是（ ）。 A. 326μs B. 354μs C. 385μs D. 513μs 49. 【2025统考真题】在某个10Base-T以太网的冲突域内，若主机甲向主机乙发送数据帧时发生了连续11次冲突，则甲再次尝试发送该数据帧的最大间隔时间是（ ）。 A. 0.512ms B. 0.5632ms C. 52.3776ms D. 104.8064ms