第三章数据链路层¶
答案速对¶
| 年份-题号 | 考查知识点 | 正确答案 |
|---|---|---|
| 2023-37 | CRC校验 | D |
| 2015-35 | 滑动窗口与信道利用率 | B |
| 2019-35 | 滑动窗口大小限制 | B |
| 2018-36 | 停止-等待协议计算 | D |
| 2020-36 | 停等协议信道利用率 | D |
| 2009-35 | 后退N帧协议(GBN) | C |
| 2012-36 | GBN信道利用率 | C |
| 2014-36 | GBN最大平均传输速率 | C |
| 2011-35 | 选择重传协议(SR) | B |
| 2023-35 | 停等、GBN、SR利用率比较 | B |
| 2024-37 | 选择重传 SR | D |
| 2014-37 | CDMA码分多路复用 | B |
| 2009-37 | CSMA/CD最小帧长 | D |
| 2011-36 | CSMA/CD与CSMA/CA | D |
| 2013-36 | 介质访问控制方法 | B |
| 2015-36 | CSMA/CD协议特性 | B |
| 2016-36 | 100Base-T争用期 | B |
| 2018-35 | CSMA/CA信道预约 | D |
| 2019-36 | CSMA/CD最小帧长 | B |
| 2020-37 | CSMA/CA帧间间隔 | A |
| 2023-36 | 二进制指数退避 | C |
| 2024-36 | 802.11 RTS/CTS与NAV | B |
| 2012-35 | 以太网MAC服务 | A |
| 2019-34 | 100BaseT传输介质 | A |
| 2017-35 | 802.11数据帧地址 | B |
| 2024-35 | VLAN与ARP | D |
| 2009-36 | 交换机转发决策 | A |
| 2013-38 | 交换机直通交换延迟 | B |
| 2014-34 | 交换机自学习与转发 | B |
| 2015-37 | 交换机与冲突/广播域 | A |
| 2016-35 | 集线器与交换机 | D |
综合题答案速对¶
| 年份-题号 | 考查知识点 | 核心答案速记 |
|---|---|---|
| 2017-47 | GBN综合题 | (1) 3帧 (\(S_{0,0}, S_{1,0}, S_{2,0}\)) (2) 还能发 5帧,首帧 \(S_{5,2}\),末帧 \(S_{1,2}\) (3) 重发 3帧,首帧 \(S_{2,3}\) (4) 最大信道利用率 50% |
| 2010-47 | CSMA/CD综合计算 | (1) 冲突检测:最短 10μs,最长 20μs (2) 有效数据传输速率:约 9.33 Mbps |
| 2022-47 | 交换机/Hub/DHCP/802.11 | (1) 设备1:以太网交换机;设备2:集线器(Hub) (2) 最远距离:210m (3) DHCP Discover;能收到;目的MAC:FF-FF-FF-FF-FF-FF (4) 地址1:H5,地址2:AP,地址3:H4 |
(一)数据链路层的功能¶
(二)组帧¶
(三)差错控制¶
Tip
- 检错编码
- 纠错编码
- 【2023-37】若甲向乙发送数据时采用CRC校验,生成多项式为 G(X)=X^4+X+1 (即 G=10011 ),则乙接收到下列比特串时,可以断定其在传输过程中未发生错误的是( )。
A. 101110000
B. 101110100
C. 101111000
D. 101111100
解析
答案:D。
将各比特串按模 2 除法除以 10011,余数依次为 1100、1000、0100、0000。CRC 检验余数为 0 时接收方认为未检测到错误,因此选 D。CRC 只能说明“未检测到错误”,不能从理论上保证绝对无错。
视频讲解: 【2023年 题37】CRC 校验(P34)
(四)流量控制与可靠传输机制¶
流量控制、可靠传输与滑动窗口机制¶
- 【2015-35】主机甲通过 128 kbps 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250 ms,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( )。
A. 3
B. 4
C. 7
D. 8
解析
答案:B(4 位)。
帧发送时延为 ms。窗口为
时:
得 ,至少取 8。3 位序号的 GBN 最大窗口仅为
;4 位可满足要求,所以至少 4 位。
- 【2019-35】对于滑动窗口协议,如果分组序号采用3比特编号,发送窗口大小为5,则接收窗口最大是( )。
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
停止-等待协议¶
- 【2018-36】主机甲采用停-等协议向主机乙发送数据,数据传输速率是3 kbps,单向传播延时是200 ms,忽略确认帧的传输延时。当信道利用率等于40%时,数据帧的长度为( )。
A. 240 比特
B. 400 比特
C. 480 比特
D. 800 比特
- 【2020-36】假设主机甲采用停-等协议向主机乙发送数据帧,数据帧长与确认帧长均为1000 B,数据传输速率是10 kbps,单向传播延时是200 ms。则甲的最大信道利用率为( )。
A. 80%
B. 66.7%
C. 44.4%
D. 40%
后退 N 帧协议(GBN)¶
- 【2009-35】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( )。
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
解析
答案:C(4 帧)。
GBN 使用累计确认。ACK3 表示 0~3 号帧均已正确接收,即使 ACK1 丢失也不影响。超时后需重发尚未确认的 4、5、6、7,共 4 帧。
视频讲解: 【2009年 题35】后退 N 帧协议(P1)
- 【2012-36】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 270 ms,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( )。
A. 5
B. 4
C. 3
D. 2
解析
答案:C(3 位)。
取最大帧 512B 可使所需窗口最小,发送时延为 s。确认帧等长,窗口至少满足:
故至少需要窗口 5。GBN 的最大窗口为 ,
时最大为 7,可满足要求。
视频讲解: 【2012年 题36】GBN 信道利用率(P9)
- 【2014-36】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 100 Mbps,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( )。
A. 10 Mbps
B. 20 Mbps
C. 80 Mbps
D. 100 Mbps
- 【2017-47】(9分)甲乙双方均采用后退N帧协议 (GBN) 进行持续的双向数据传输,且双方始终采用捎带确认,帧长均为1000 B。 Sx,y 和 Rx,y 分别表示甲方和乙方发送的数据帧,其中:x是发送序号;y是确认序号(表示希望接收对方的下一帧序号);数据帧的发送序号和确认序号字段均为3比特。信道传输速率为100 Mbps,RTT = 0.96 ms。下图给出了甲方发送数据帧和接收数据帧的两种场景,其中 t0 为初始时刻,此时甲方的发送和确认序号均为0, t1 时刻甲方有足够多的数据待发送。

请回答下列问题。
(1) 对于图(a), t0 时刻到 t1 时刻期间,甲方可以断定乙方已正确接收的数据帧数是多少?正确接收的是哪几个帧(请用 Sx,y 形式给出)?
(2) 对于图(a),从 t1 时刻起,甲方在不出现超时且未收到乙方新的数据帧之前,最多还可以发送多少个数据帧?其中第一个帧和最后一个帧分别是哪个(请用 Sx,y 形式给出)?
(3) 对于图(b),从 t1 时刻起,甲方在不出现新的超时且未收到乙方新的数据帧之前,需要重发多少个数据帧?重发的第一个帧是哪个(请用 Sx,y 形式给出)?
(4) 甲方可以达到的最大信道利用率是多少?
解析
(1) 图(a)中甲收到的最高累计确认号为 3,表示乙已正确收到序号 0、1、2 的 3 帧,即 、
、
。
(2) 3bit GBN 最大发送窗口为 。窗口基序号已滑到 3,
、
仍未确认,占 2 个窗口位置,因此还能发送 5 帧。甲正确收到乙的 0、1 号帧,但 2 号帧缺失,仍期望 2;第一个和最后一个新帧分别为
和序号回绕后的
。
(3) 图(b)中 超时,GBN 要重发它及其后所有未确认帧,因此重发
共 3 帧。甲已按序收到乙的 0、1、2 号帧,最新确认号为 3,所以首个重发帧是
。
(4) 本题支持持续的双向数据传输。从发送方发送一个数据帧到发送方接收到接收方传来的确认帧为一个周期。信道利用率为一个周期内发生数据的时间占该周期的比例。
甲发送一个数据帧的时延为 ,经过一个RTT = 0.96 ms,乙采用等长的数据帧进行捎带确认,接收乙发送一个数据帧的时延为
。
一个周期 。
在一个周期内,甲可以将发送窗口中的7个数据帧全部发送出去,因此甲的最大信道利用率 。
视频讲解: 【2017年 题47】GBN 综合题(P23)
选择重传协议(SR)¶
- 【2011-35】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( )。
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
- 【2023-35】假设通过同一信道,数据链路层分别采用停-等协议、GBN 协议和 SR 协议(发送窗口和接收窗口相等)传输数据,三个协议数据帧长相同,忽略确认帧长度,帧序号位数为3比特。若对应三个协议的发送方最大信道利用率分别是U1、U2 和 U3,则 U1、U2 和 U3 满足的关系是( )。
A. U1≤U2≤U3
B. U1≤U3≤U2
C. U2≤U3≤U1
D. U3≤U2≤U1
解析
答案:B。
停等窗口为 1;3bit GBN 最大发送窗口为 7;SR 在收发窗口相等时最大各为 。窗口越大,最大利用率越高,所以
;链路饱和时可以相等。
- 【2024-37】主机甲通过选择重传 (SR) 滑动窗口协议向主机乙发送帧的部分过程如下图所示。F_x_ 为数据帧,ACK_x_ 为确认帧,x 是位数为 3 比特的序号。乙只对正确接收的数据帧进行独立确认。发送窗口与接收窗口大小相同且均为最大值。甲在 t_1 时刻和 t_2 时刻发送的数据帧分别是

A. F1、F3
B. F1、F4
C. F3、F1
D. F4、F1
解析
答案:D(F4、F1)。
最大 SR 窗口为 。ACK0 到达后窗口基序号从 0 滑到 1,允许新发送 F4,所以
发 F4。F1 丢失且在
超时,SR 只重传超时的 F1,因此选 D。
(五)介质访问控制¶
信道划分¶
频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多路复用的概念和基本原理。
- 【2014-37】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( )。
A. 000
B. 101
C. 110
D. 111
随即访问¶
- ALOHA 协议;CSMA协议:CSMA/CD协议:CSMA/CA协议。 【2009-37】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 1 Gbps,电缆中的信号传播速度是 200 000 km/s。若最小数据帧长度减少 800 比特,则最远的两个站点之间的距离至少需要( )。
A. 增加 160 m
B. 增加 80 m
C. 减少 160 m
D. 减少 80 m
- 【2011-36】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
解析
答案:D。
无线局域网难以边发边检测冲突,CSMA/CA 使用 ACK 确认正确接收;CSMA/CD 的以太网 MAC 层通常不确认。
- 【2013-36】下列介质访问控制方法中,可能发生冲突的是( )。
A. CDMA
B. CSMA
C. TDMA
D. FDMA
解析
答案:B(CSMA)。
CSMA 虽先监听载波,但传播时延会使多个站点同时认为信道空闲并发送,仍可能冲突。CDMA、TDMA、FDMA分别以码、时间和频率正交划分资源。
视频讲解: 【2013年 题36】介质访问控制方法(P11)
- 【2015-36】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%
- 【2016-36】若Hub再生比特流过程中,会产生1.535μs延时,信号传播速度为200m/μs,不考虑以太网帧的前导码,则H3与H4之间理论上可以相距的最远距离是( )。

A. 200 m
B. 205 m
C. 359 m
D. 512 m
- 【2018-35】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
解析
答案:D。
发送方先发 RTS,接收方回 CTS;听到 CTS 的其他站点设置 NAV,在预约期间保持静默,从而缓解隐藏站问题。
- 【2019-36】假设一个采用CSMA/CD协议的 100 Mb/s局域网,最小帧长是 128 B,则在一个冲突域内两个站点之间的单向传播延时最多是( )。
A. 2.56 μs
B. 5.12 μs
C. 10.24 μs
D. 20.48 μs
- 【2020-37】某IEEE802.11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发送帧前所等待的帧间间隔时间 (IFS) 中,最长的是( )。

A. IFS1
B. IFS2
C. IFS3
D. IFS4
解析
答案:A(IFS1)。
IFS1 位于首次竞争发送 RTS 前,为 DIFS;CTS、DATA、ACK 属于同一交换序列,IFS2~IFS4 均为优先级更高、时间更短的 SIFS。因此 IFS1 最长。
- 【2023-36】已知10BaseT以太网的争用时间片为51.2 μs。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. 51.2 μs
B. 204.8 μs
C. 768 μs
D. 819.2 μs
- 【2024-36】在采用 CSMA/CA 的 802.11 无线局域网中,DIFS = 120 μs,SIFS = 28μs,RTS、CTS 和 ACK 帧的传输时延分别是 3 μs、2 μs 和 2 μs,忽略信号传播时延。若主机 A 欲向 AP 发送一个总长度为 1998 B 的数据帧,无线链路带宽为 54 Mb/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. 326 μs
B. 354 μs
C. 385 μs
D. 513 μs
解析
答案:B(354μs)。
数据帧发送时延 。CTS 中的 NAV 从 CTS 结束后计剩余交换时间:
- 【2010-47】(9 分)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 10 Mbps,主机甲和主机乙之间的距离为 2 km,信号传播速度是 200 000 km/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(1518 字节)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 64 字节的确认帧,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
答案与解析:
(1)冲突检测时间:单向传播时延 。双方同时开始发送时,均在 10μs 检测冲突,为最短时间;一方在另一方信号即将到达时才开始发送,最先发送方最迟在往返传播时延后检测到冲突,为 20μs。因此最短 10μs,最长 20μs。
(2)有效速率:1518B 帧含 1500B 有效载荷,发送时延 1.2144ms;64B ACK 发送时延 0.0512ms;往返传播 0.02ms。周期为 1.2856ms:
轮询访问¶
令牌传递协议
(六)局域网¶
局域网的基本概念与体系结构¶
以太网与 IEEE 802.3¶
- 【2012-35】以太网的 MAC 协议提供的是( )。
A. 无连接不可靠服务
B. 无连接可靠服务
C. 有连接不可靠服务
D. 有连接可靠服务
- 【2019-34】100BaseT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
IEEE802.11 无线局域网¶
- 【2017-35】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数据帧F,则帧F的地址1、地址2和地址3分别是( )。

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
解析
答案:B。
该帧从无线站 H 发往分配系统,To DS=1。地址1是直接接收者 AP 的 00-12-34-56-78-9b;地址2是发送者 H 的 00-12-34-56-78-9a;地址3是分配系统中的最终下一跳路由器接口 00-12-34-56-78-9c。
- 【2022-47】(9分)某网络拓扑如题47图所示,R为路由器,S为以太网交换机,AP是802.11接入点,路由器的E0接口和DHCP服务器的IP地址配置如图中所示:H1与H2属于同一个广播域,但不属于同一个冲突域;H2和H3属于同一个冲突域;H4和H5已经接入网络,并通过DHCP动态获取了IP地址。现有路由器、100BaseT以太网交换机和100BaseT集线器 (Hub) 三类设备各若干台。

请回答下列问题。
(1) 设备1和设备2应该分别选择哪类设备?
(2) 若信号传播速度为 2×10^8 m/s,以太网最小帧长为64B。信号通过设备2时会产生额外的1.51 μs的时间延迟,则H2与H3之间可以相距的最远距离是多少?
(3) 在H4通DHCP动态获取IP地址过程中,H4首先发送了DHCP报文M,M是哪种DHCP报文?路由器E0接口能否收到封装M的以太网帧?S向DHCP服务器转发的封装M的以太网帧的目的MAC地址是什么?
(4) 若H4向H5发送一个IP分组P,则H5收到的封装P的802.11帧的地址1、地址2和地址3分别是什么?
解析
答案与解析:
(1) H1、H2 同广播域但不同冲突域,设备1应为以太网交换机;H2、H3 同冲突域,设备2应为集线器 Hub。
(2) 100Mbps 下 64B 最小帧发送时间为 5.12μs。Hub 往返产生两次 1.51μs 延时,设距离为 :
得最远距离 210m。
(3) H4 首先发送 DHCP Discover。这是二层广播,R 的 E0 接口能够收到;S 转发给 DHCP 服务器时目的 MAC 仍为 FF-FF-FF-FF-FF-FF。
(4) H4 与 H5 位于同一 BSS。H5 收到的是 AP 发出的 From DS 帧:地址1为 H5 00-11-11-11-11-E1,地址2为 AP ...-C1,地址3为原发送者 H4 ...-D1。
VLAN 基本概念与基本原理¶
- 【2024-35】如题 35 图所示的支持 VLAN 划分的交换机,已按端口划分了 3 个VLAN,部分端口连接主机的 IP 地址和 MAC 地址如图中所示,ARP表结构为
,下列选项中,不会出现在 H4 的 ARP 表中的是

A. 192.168.3.81,00-18-A2-3B-36-21,14:32:00
B. 192.168.3.91,00-3E-C2-39-12-B5,14:37:00
C. 192.168.3.125,00-E5-78-4A-09-B2,14:45:00
D. 192.168.3.129,00-08-6E-05-A7-82,14:52:00
解析
答案:D(H6 的 192.168.3.129)。
H4 位于 VLAN1,ARP 广播只能在 VLAN1 内传播,因此可学习同属 VLAN1 的 H1、H2、H3。H6 位于 VLAN3,若无三层设备参与,H4 不会直接获得 H6 的 MAC 地址。
(七)广域网¶
- 广域网的基本概念
- PPP 协议
(八)数据链路层设备¶
以太网交换机及其工作原理
- 【2009-36】以太网交换机进行转发决策时使用的 PDU 地址是( )。
A. 目的物理地址
B. 目的 IP 地址
C. 源物理地址
D. 源 IP 地址
- 【2013-38】对于 100 Mbps 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( )。
A. 0 μs
B. 0.48 μs
C. 5.12 μs
D. 121.44 μs
- 【2014-34】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( )。

A. {3}和{1}
B. {2,3}和{1}
C. {2,3}和{1,2}
D. {1,2,3}和{1}
解析
答案:B。
初始表中只有 b1→2。首帧进入端口1,交换机学习 a1→1;c1 未知,因此向除端口1外的 {2,3} 泛洪。确认帧从端口3进入,学习 c1→3;已知 a1→1,只转发到 {1}。
- 【2015-37】下列关于交换机的叙述中,正确的是( )。
A. 以太网交换机本质上是一种多端口网桥
B. 通过交换机互连的一组工作站构成一个冲突域
C. 交换机每个端口所连网络构成一个独立的广播域
D. 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
答案:A。
二层交换机本质是多端口网桥;每端口划分独立冲突域,但默认仍属于同一广播域;它按 MAC 转发,不能像路由器一样完成不同网络层协议互联。
- 【2016-35】若主机H2向主机H4发送1个数据帧,主机H4向主机H2立即发送一个确认帧,则除H4外,从物理层上能够收到该确认帧的主机还有( )。

A. 仅H2
B. 仅H3
C. 仅H1、H2
D. 仅H2、H3
解析
答案:D(H2、H3)。
H4 的确认帧先进入 Hub,Hub 把比特流复制到所有其他端口,因此 H3 会在物理层收到;帧也到达交换机。交换机已从前一数据帧学习 H2 的端口,只向 H2 单播,不转发给 H1。因此 H2、H3 能收到。
视频讲解: 【2016年 题35】集线器与交换机(P20)