2024年4月18日发(作者：)

计科三班 符诗诗 20092166

作业2

姓名：符诗诗 学号：20092166班级：计科三班

CH4 数据链路层

1．填空题

1) 允许发送站发送多个帧而不需要马上应答，这就是__滑动窗口协议__。滑动窗口协议需要一个

____发送__ 窗口和一个___接收__ 窗口。

2) HDLC有三种不同类型的帧，分别称为__信息帧__、___监控帧__、___无编号帧__。

3) 起止式异步通信规程将每个字符看成是一个独立的信息单元，字符中各个比特用固定的时钟

频率传输，字符间的间隔是任意的。每个字符由四个部分组成__起始位__、___数据位__、__奇偶校

验位__、___停止位__。

4）常用的两种流量控制方法是___停等协议__、____滑动窗口协议________。

5）在实际的通信中，通常双方都有数据要发送给对方可以在数据段增加一个字段，专门用来携带给

对方的应答信息，称为__捎带应答__。

6）HDLC的帧结构，它由__帧起始和停止标志____、__地址____、___控制___、___数据___和__CRC

校验____字段组成。

7) Internet的两个数据链路层协议是__SLIP_或____PPP__协议

2．单项选择题（选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。）

1) 在数据链路层传送的协议数据单元为（ 3 ）

（1）比特 （2） 报文分组 （3）帧 （4） 报文

2) 滑动窗口协议中，接收窗口保存的是（ 2 ）

（1） 可发送的帧序号 （2）

（3） 不可发送的帧序号 （4）

可接收的帧序号

不可接收的帧序号

3) 在滑动窗口协议中，若窗口的大小为N位，则发送窗口的最大值为（ 4 ）

（1） N （2） 2

N

（3） 2

N-1

（4） 2

N

-1

3．判断正误：

1) 同步传输时字符间不需要间隔 (√ )

2) HDLC是面向字节的异步通信协议。（ ╳ ）

4．在面向比特同步协议（HDLC）的帧数据段中，为了实现数据的透明传输，采用“0”比特插入技术。

计科三班 符诗诗 20092166

假定在数据流中包含：5F

16

、 9E

16

、 71

16

、 7F

16

、 E1

16

，请给出其原始比特序列和“0”比特插入后

的比特序列。

答：

原始比特序列为：01011111 10011110 01110001 01111111 11100001

“0”比特插入后的比特序列为：010111110 10011110 01110001 011111011 111000001

5． 信道速率为4 kb/s。采用停止等待协议。传播时延t

p

= 20 ms。确认帧长度和处理时间均可忽略。

问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%？

答： 假定信道传输无差错。信道利用率为50%，相当于帧的发送时间等于线路传播时延（即往返时

延的一半）。得出帧长为：4 kb/s * 2 * 20*10

-3

s=160 bit。

6．卫星信道的数据率为1 Mb/s。数据帧长为1000 bit。取卫星信道端到端传播时延为0.25

秒，忽略确认帧长和节点的处理时间。试计算下列情况下的信道利用率：

(1) 停止等待协议。

(2) 连续ARQ 协议，WT(发送窗口大小) = 7。

(3) 连续ARQ 协议，WT = 250。

(4) 连续ARQ协议，WT = 500。

答：

使用卫星信道端到端的传输延迟是250ms，以1Mb／s发送，1000bit长的帧的发送时间是

1ms。我们用t＝0表示传输开始时间，那么在t＝1ms 时，第一帧发送完毕。t＝25lms，第

一帧完全到达接收方，开始发送第一个帧的确认帧，确认帧的发送时间忽略不计。t＝501ms

时确认帧完全到达发送方。因此周期是501ms。如果在541ms内可以发送k个帧（每个帧

发送用1ms时间），则信道利用率是k /501，因此：

（1）k＝1，最大信道利用率＝1／501

（2）k＝7，最大信道利用率＝7／507

（3）k＝125，最大信道利用率＝250／750

（4）k＝500，最大信道利用率＝500／1000

7．在一个1Mb／s的卫星信道上发送1000bit长的帧。确认总是捎带在数据帧中。帧头很短，

使用 3位的序列号。对以下协议而言，可以取得的最大信道利用率是多少？

（a）停一等协议

（b）回退N滑动窗口协议

（C）选择性重传滑动窗口协议

答：对应三种协议的窗口大小值分别是1、7和4。

发送一帧所需时间1000 / (110

6

) = 10

-3

s = 1 ms

总的传输时延=发送数据帧时间+传播时延+发送确认帧时间+传播时延

=1+270+1+270=542ms

542ms 内可以发送542 个帧

如果在542ms内发送k个帧（每个帧发送用1ms时间），则信道利用率是k /542，因此，

计科三班 符诗诗 20092166

（a）k＝1，最大信道利用率＝1／542＝0．18 ％

（b） k＝7，最大信道利用率＝7／548＝1.29 ％

（c）k＝4，最大信道利用率＝4／545＝0.74 ％

8. 请画出下列数据的曼砌斯特编码和差分曼砌斯特编码（假定信号开始前的状态为高电

平）。

数据

曼砌斯特编码

差分曼砌斯特编码

1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1

利用quartus所画的波形图如下：（第一行为数据，第二行为曼彻斯特编码，第三行为差分曼

彻斯特编码）

9．假设A站和B站之间的全双式数据帧传输使用滑动窗口进行流量控制和差错控制，帧序

号位数为3，设A站有10个数据帧要发送，B站有4个数据帧要发送，使用选择重发协议，

帧的确认尽量使用捎带确认，若没有数据帧，可用ACK进行单独确认，用NAK进行单独

否认。假定没有超时和帧丢失，发送窗口和接收窗口均从序号0开始。帧的格式为：（帧类

型，发送序号，确认序号）。发送序号或确认序号如果没有意义，可用N标明；确认序号

指出下一个希望接收的数据帧序号。请在下图所示的情景中填写帧中带下划线的域（或没有

帧，则帧类型为NONE）。

计科三班 符诗诗 20092166

答：

A站 B站

（I，0，0）

（I，1，0）

（I，2，0）

（I，0，3）

（I，1，3）

（I，3，2）

（I，4，2）

（I，5，2）

（I，6，2）

（I，7，2）

（I，0，2）

（I，2，1）

（I，1，3）

（I，2，3）

（I，3，3）

（I，3，4）

（NAK，N，3）

（I，3，4）

（ACK，N，4）

计科三班 符诗诗 20092166

10. 帧识别的方法有哪些？各自的优缺点是什么？

答：帧识别的方法有五种：(1)计时法；(2)字符计数法；(3)带字符填充的首尾界符法；(4)带

位填充的首尾标志法；(5)物理编码违例法。

各自优缺点：

(1)计时法其缺点是每帧中间有时间间隔，不能充分利用线路；

(2)字符计数法是在帧头部使用一字段来整数标明该帧的长度，并且可以知道下一个帧的开

始位置 ；其缺点是标识位错时不可修复；

(3)带字符填充的首尾界符法是每一帧以ASCII字符序列DLE STX 头，以DLE ETX结束，

可方便目的机丢失帧边界的查找；其缺点可能会导致干扰帧界的确定，该方法所传输的

帧必须是7/8bit的整数倍(即ASCII编码 整数倍)

(4)带位填充的首尾标志法的优点是对通信双方计算机的网络层都是透明的，使用一个特定

的位模式，即01111110作为帧的开始和结束标志，为使之不出出错误判断，发送方在连

续5个1后自动插入一个0，接收方将会自动删除。

(5)物理层编码违例法采用违例编码做帧的开始和结束，不需要额外的开销，其缺点是只适

用于那些在物理介质的编码策略中采用冗余技术的网络。

11．数据链路层为什么要引入计时器超时机制和帧编号？

答：为了避免由于在传送帧过程中丢失数据导致的死锁引入超时机制

为了避免帧重传造成的帧重复接收而引入帧编号。

12．比较停等式ARQ，退后N帧的ARQ和选择性重传协议的区别？

答：停－等式arq,滑动窗口大小为１，在发送一帧之前必须等待下一帧的确认，致使适应于

短信道，对长信道效率很低。

退后n帧arq,滑动窗口大小为iv=(帧编号数－１)，引入了管道化技术，允许发送方

发送n帧之前而不需要等待确认，但是，一量某帧发生错误，必须从发生错误帧处开始

重新传输;

选择性重传arq，滑动窗口为N=（帧编号数/2），引入管道化和否定性确认帧，对发

生错误的帧单独重传，并缓存错误帧之后发送的帧与退后n帧arq相比，减少了出错帧

之后所有帧都要重传的开销。

13．在一个1Mb/S的卫星信道上，发送1000bit 长的帧，确认总捎带在数据帧中，帧

头很短，使用3位序列号，对于3种协议可以获得的最大信道利用率是多少？

答：①对停－等式ARQ，即一等式滑动窗口协议，假设传输时延为５０0ms,发送方于t=0ms

开始发送，经过１０kb/1mb/s=1ms后发送过程完成，此帧会在t=251ms到达接收方，直

到t=501ms时，确认帧才会到达发送方，所以该信道利用率为１/501≈0.2%

②退后n帧协议,因为使用了序列号对3位,最后有0－７即为８个序号，即滑动窗口为７，

发送方从t=0ms开始发送，其时间第隔１ms发送１kb,当t=7ms时发送了７kb,而在

t=251ms时，第一帧到达接收方，当t=257ms时，第七帧到达接收方，当t=501---507ms

计科三班 符诗诗 20092166

时，七个帧的所有确认帧依次到达发送方，所以该信道利用率是：７/507=1.4%.

③选择性重传协议,滑动窗口大小为4,所以若从t=0ms开始发送,其间隔1ms发送1kb,由于传

输时延,在251ms时第一帧到达接收方,而在254ms时接收方收到第4帧,而所有的响应帧

到达发送方是在t=504ms.此期间,信道利用率为4/504≈0.71%.

14．在HDLC中，控制字段起的作用是什么？它的每一个表示什么意思？

答：控制字段是HDLC帧类型定义，用于区分不同的帧。根据帧类型不同，控制字段也不

同。

（１） 信息帧（I帧）：用于传送数据

N(S) N(R)

０ P/f

第一个比特位为０，则该帧为不I帧；N(s)为发送帧的序号；N(R)为期待的下一帧编号；p/f

是轮间结束位。

（２） 监控帧（s帧）：用于流量控制和拥塞控制

type n(r)

１ ０ P/f

第一个比特是１且第二个比特是０，p/f为监控帧p/f轮间结束位,n(r)期待下一帧的序列

号,type为监控帧的类型。

（３） 无序号帧（u帧）：用于连接管理

code code

１ 1 P/f

第一个比特和第二个比特均为１，则该帧是u帧，p/f轮间/结束位;code表示无序号帧的编

码。

15．已知信道的数据传输速率为B = 1M bps，信号从发送端沿介质传播到接收端的时间 =

2ms，假设帧长度为L = 1000 bits、帧号用3 bits表示；且ACK不采用捎带方式、不考虑

差错重发和帧头所造成的信道损失、忽略ACK帧长度，问：当采用选择性重发协议时，信

道的最大利用率（%）为多少?

答：

当帧号长度为3位时，最大帧编号为8。

对选择重发的管道式协议，发送和接收窗口尺寸取：W = 8 / 2 = 4

传输速率B = 1M bps = 1000 b/ms

信号往返传播延迟时间为2 = 4 ms，信号单向传播延迟时间为2 ms，

帧长度L = 1000 bits，帧的发送时间为1ms

当t = 0时，发送端开始发送

t = 1 ms时，第一幀发送完成

t = 2 ms时，第一幀的第一个比特数据到达

t = 3 ms时，第一幀全部到达

t = 3 ms时，发送第一幀的ACK

t = 5 ms时，第一幀的ACK返回

由于发送窗口为4，所以在第一幀开始发送到ACK返回的5 ms时间内，最多只能发

送4幀，如果不考虑差错重发和帧头所造成的信道损失，并忽略ACK帧长度，则

信道的最大利用率（%）= ( 4 x L/B) / 5 = 4/5 = 80%

计科三班 符诗诗 20092166

CH5 LAN

1． 填空题

1）数据链路层在局域网参考模型中被分成了两个子层:___MAC__子层与___LLC_子层。

2） IEEE802.3的总线以太网常用的三种组网方式__细同轴_、__粗同轴__、__双绞线_。其中

10的含义是_10M速率__；BASE的含义是___基带传输__；后跟字母T表示__双绞线__；

2表示__细同轴__；5表示___粗同轴__。

3） 载波监听多重访问协议CSMA可以分为__1-坚持CSMA_、___非-坚持CSMA __、__P-坚

持CSMA __。

4） 常用的网络操作系统是： ___WINDOWS__、__UNIX/LINUX__和___NETWARE__。

5） 以太网是目前最为流行的局域网形式，它采用了___CSMA/CD__多路访问协议。

2．单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号

内。）

1）1-坚持CSMA方式中，“坚持”的含义是（ 1 ）

（1） 当侦听到总线忙时， 坚持侦听直到总线空闲为止。

（2） 当侦听到总线忙时， 坚持发送其数据信息。

（3） 发送数据后， 坚持侦听总线看是否发生冲突。

（4） 当发生冲突时， 坚持发送数据。

2）局域网中访问冲突的根源是（ 2 ）

（1） 独占介质 （2） 共享介质 （3） 引入MAC子层 （4）规则的拓扑结构

3）使用双绞线的以太网为（ 3 ）

（1） 10Base_5 （2） 10Base-2 （3） 10Base-T （4） 10Base-F

4）将一条物理信道按时间分成若干时间片轮换地给多个信号使用，每一时间片由复用的一个信

号占用，这样可以在一条物理信道上传输多个数字信号，这就是（ 2 ）

1) 频分多路复用

2) 时分多路复用

3) 空分多路复用

4)

频分与时分混合多路复用

5）网卡是完成 ( C ) 的功能

A 物理层 B 数据链路层

C 物理层和数据链路层 D 数据链路层和网络层

计科三班 符诗诗 20092166

3.假若1Gpbs以太网采用10BASE5的方式工作，下图 显示 了其最大配置图。取电信号在同轴电

缆段和链路段以及AUI电缆上的传播速度均为0.7倍光速。设转发器的时延为t

R

=2μS。同轴电

缆段长500m，链路段长500m，工作站和转发器均经AUI电缆连接同轴电缆段或链路段，AUI

电缆长50m。试按工作站A与B间的距离计算其最小帧长。

A

工作站

50Ω终接器

500m

500m

500m

MAU

AUI电缆

同轴电缆段

500m

B

转发器装置

链路段

500m

500m

500m

500m

答：最小帧长度=碰撞窗口大小 * 报文发送速率

其中，报文发送速率=1Gbps

碰撞窗口大小=2 传播时延

传播时延=转发器（中继器）的时延 + 线路时延

转发器时延= 4 * 2μS

线路时延= 线路长度 / 信号传播速度

= 5 * （50+500+50）米/ 0.7 * 30万公里/秒 =5*600 / 0.7*30*10

4

*10

3

米/秒

4、 局域网的基本组成部分有那些？

答：LAN由硬件和软件两部分组成。

硬件：计算机（包括服务器和工作站）、网卡、连网设备、电缆及其附属设备

软件：NOS、驱动程序、通信协议、其它网络系统软件

5、 局域网为何要设置介质访问控制子层？

答：因为LAN中的介质访问控制方法极其复杂和重要，并且不同的LAN的介质访问控制

方法不同。

6、 什么是IEEE 802标准？比较它与OSI模型之间的对应关系。

答：IEEE802标准是由IEEE的802委员会制订的局域网标准。

IEEE 802标准由物理层、介质访问控制子层和逻辑链路控制子层等层次组成。

它与OSI模型之间的主要区别是：（1）IEEE802标准只包括了OSI模型中的物理层和数据

链路层；（2）OSI模型中的数据链路层对应于IEEE802标准中的LLC和MAC两个子层。

7、 CSMA/CD的工作原理是什么？碰撞窗口大小如何计算？

答：CSMA/CD的基本思想：参考教案。

技术要点：（1）CSMA/CD协议的碰撞窗口大小=2倍信号传播时延

（2）报文发送时间＞＞碰撞窗口大小。

8、 以太网规定了最小帧长度，发送的数据小于该长度时必须进行填充，为什么？最小

帧长度如何计算？

答：以太网采用CSMA/CD访问协议，在发送的同时要进行冲突检测，这就要求在能检测出

冲突的最大时间内数据包不能够发送完毕，否则冲突检测不能有效地工作。所以，当发送的

数据包太短时必须进行填充。

最小帧长度=碰撞窗口大小 * 报文发送速率

9．某单位有若干台计算机，一台二层交换机和一台路由器，请画出该单位的网络结构示意

计科三班 符诗诗 20092166

图，并以TCP/IP为例，说明各各设备的协议层次；

交换机

路由器

……

计算机 计算机

计算机：具有网络接口层、网间网层、主机-主机层、应用层

二层交换机：只有网络接口层

路由器：具有网络接口层和网间网层

Internet