数据链路层
1.基本概念
帧：
帧（帧头，帧尾，物理地址，校验值）
物理层：比特流
2.三个基本问题
封装成帧
如何表示帧开始和帧结束呢？（透明传输）
字符填充法，比特填充法（P69）
透明传输：封装成帧后带来的帧开始结束如何界定问题
差错控制（只负责差错接收，不负责差错重发）
如何进行差错控制？
需要设置校验码帧检验序列FCS（CRC是计算出FCS的方法）算法：（R为0接收，不为0丢弃，红色部分是要传输的字段）
3.点到点通信
一般广域网使用的协议如：ADSL拨号上网
ppp协议组成
当信息部分为字节时：使用字节填充当信息部分为比特时：使用零比特填充
4.配置路由器使用PPP协议进行通信
R1#show int serial 3/0(查看接口所用的协议)
Serial3/0 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is HD64570
Internet address is 192.168.0.2/24
MTU 1500 bytes, BW 128 Kbit, DLY 20000 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation HDLC, loopback not set, keepalive set (10 sec)
R1(config-if)#encapsulation ppp（启用ppp协议封装）
R1(config)#username R2 password abc（设置身份验证）
R1(config)#int serial 2/0
R1(config-if)#ppp authentication chap（以chap这种身份验证）
R2（设置同上）
5.广播信道通信（一般使用局域网）
使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信，而只能使用半全双工
一般总线型，集线器组建的局域网，不是交换机组建的，交换机组建的不是这个机制
只要满足CSMA/CD机制都叫以太网
MAC层
64个字节减去（6+6+2+4）个字节=46个字节
当数据部分小于46个字节需要进行填充
使用DIX Ethernet V2协议
标识vlan——IEEE 802.1Q多了4个字节
目标地址源地址TPID TCI 长度/类型数据部分帧校验序列TPID：标签协议标识
TCI：用户优先级（3比特）CFI（1比特）VLAN标识（12比特）
第三章数据链路层 一、选择题 1、数据在传输过程出现差错的主要原因是（A ） A. 突发错 B. 计算错 C. CRC错 D. 随机错 2、PPP协议是哪一层的协议（B ） A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 高层 3、控制相邻两个结点间链路上的流量的工作在（A ）完成。 A. 链路层 B. 物理层 C. 网络层 D. 运输层 4、在OSI参与模型的各层中，（B ）的数据传送单位是帧。 A．物理层B．数据链路层 C．网络层D．运输层 5、若PPP帧的数据段中出现比特串“”，则采用零比特填充后的输出为(B) 6、网桥是在（A ）上实现不同网络的互连设备。 A.数据链路层 B.网络层 C.对话层 D.物理层 7、局域网的协议结构（B）。 A.包括物理层、数据链路层和网络层 B.包括物理层、LLC子层和MAC子层 C.只有LLC子层和MAC子层 D.只有物理层 18、10Base-T以太网中，以下说法不对的是：( C ) A．10指的是传输速率为10Mbps B．Base指的是基带传输 C．T指的是以太网D．10Base-T 是以太网的一种配置 9、以太网是下面哪一种协议的实现（C ）： A. B. C. D. 10、Ethernet采用的媒体访问控制方式为（A ） A.CSMA/CD B.令牌环 C.令牌总线 D.无竞争协议 11、若网络形状是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环，则称这种拓扑结构为(C ) A.星形拓扑 B.总线拓扑 C.环形拓扑 D.树形拓扑 12、对于基带CSMA/CD而言，为了确保发送站点在传输时能检测到可能存在的冲突，数据
帧的传输时延至少要等于信号传播时延的(B ) A.1倍 B.2倍 C.4倍 D.倍 13、以太网采用的发送策略是(C ) A.站点可随时发送，仅在发送后检测冲突 B.站点在发送前需侦听信道，只在信道空闲时发送 C.站点采用带冲突检测的CSMA协议进行发送 D.站点在获得令牌后发送 14、在不同网络之间实现数据帧的存储转发，并在数据链路层进行协议转换的网络互连器称为( C ) A.转换器 B.路由器 C.网桥 D.中继器 15、100Base-T使用哪一种传输介质（C ） A. 同轴电缆 B. 光纤 C. 双绞线 D. 红外线 16、IEEE802规定了OSI模型的哪一层B A.数据链路和网络层 B.物理和数据链路层 C.物理层 D.数据链路层 17、要控制网络上的广播风暴，可以采用哪个手段A A.用路由器将网络分段 B.用网桥将网络分段 C.将网络转接成10BaseT D.用网络分析仪跟踪正在发送广播信息的计算 18、就交换技术而言，局域网中的以太网采用的是（A） A.分组交换技术 B.电路交换技术 C.报文交换技术 D.分组交换与电路交换结合技术 19、交换机工作在哪一层（A） A.数据链路层 B.物理层 C.网络层 D.传输层 20、一个快速以太网交换机的端口速率为100Mbit/s，若该端口可以支持全双工传输数据，那么该端口实际的传输带宽为（C ）。 A.100Mbit/s B.150Mbit/s C.200Mbit/s D.1000Mbit/s 21、以太网协议中使用了二进制指数退避算法，这个算法的特点是__B_____。 A.容易实现，工作效率高 B.在轻负载下能提高网络的利用率 C.在重负载下能有效分解冲突 D.在任何情况下不会发生阻塞 22、关于的CSMA/CD协议，下面结论中错误的是 B 。 CD协议是一种解决访问冲突的协议 CD协议适用于所有以太网
实验数据链路层的帧分析 一、实验目的 分析 TCP、UDP的数据链路层帧结构、 二、准备工作 虚拟机XP，虚拟网卡设置，NAT模式，TCP/IP参数设置自动获取。本实验需安装抓包工具软件IPTool。 三、实验内容及步骤 1.运行ipconfig命令 在Windows的命令提示符界面中输入命令：ipconfig /all，会显示本机的网络配置信息。 2.运行抓包工具软件 双击抓把工具软件图标，输入所需参数，和抓包过滤参数，点击捕捉。 3.进行网络访问 进行网络访问，下载文件/搜索资料/www访问/登录邮件系统等均可。 4.从抓包工具中选择典型数据帧 5.保存捕获的数据帧 6.捕获数据帧并分析 1、启动网络抓包工具软件在网络内进行捕获，获得若干以太网帧。 2、对其中的5-10个帧的以太网首部进行观察和分析，分析的内容为：源物理地址、目的物理地址、上层协议类型。 实验过程: 1.TCP协议数据包、数据帧分析 启动IPTool，IE访问https://www.doczj.com/doc/111916170.html,站点,使用iptool进行数据报的捕获。 TCP报文如下图：
根据所抓的数据帧进行分析： （1）MAC header 目的物理地址：00:D0:F8:BC:E7:06 源物理地址：00:16:EC:B2:BC:68 Type是0x800：意思是封装了ip数据报（2）ip数据报
由以上信息可以得出： ①版本：占4位，所以此ip是ipv4 ②首部长度：占4 位，可表示的最大十进制数值是15。此ip数据报没有选项，故它的最大十进制为5。 ③服务：占8 位，用来获得更好的服务。这里是0x00 ④总长度：总长度指首都及数据之和的长度，单位为字节。因为总长度字段为16位，所以数据报的最大长度为216-1=65 535字节。 此数据报的总长度为40字节，数据上表示为0x0028。 ⑤标识(Identification)：占16位。IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号，因为IP是无连接的服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网络的MTU 而必须分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。 在这个数据报中标识为18358，对应报文16位为47b6 ⑥标志(Flag)：占3 位，但目前只有2位有意义。标志字段中的最低位记为MF (More Fragment)。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。标志字段中间的一位记为DF(Don't Fragment)，意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。这个报文的标志是010，故表示为不分片！对应报文16位为0x40。 ⑦片偏移：因为不分片，故此数据报为0。对应报文16位为0x00。 ⑧生存时间：占8位，生存时间字段常用的英文缩写是TTL (Time To Live)，其表明数据报在网络中的寿命。每经过一个路由器时，就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间。若数据报在路由器消耗的时间小于1 秒，就把TTL值减1。当TTL值为0时，就丢弃这个数据报。经分析，这个数据报的的TTL为64跳！对应报文16位为0x40。 ⑨协议：占8 位，协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。这个ip数据报显示使用得是TCP协议对应报文16位为0x06。
第三章数据链路层 3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数 据链路接通了”的区别何在? 答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数 据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。 “电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了 ，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链 路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物 理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连 接不一定跟着断开连接。 3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层 有哪些优点和缺点. 答：链路管理帧定界流量控制差错控制 将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。 3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层? 答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件 网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层） 3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以 解决？ 答：帧定界是分组交换的必然要求；透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆； 差错检测防止有差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源 3-05 如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？ 答：无法区分分组与分组；无法确定分组的控制域和数据域；无法将差错更正的范围限定在确切的局部 3-06 PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况 ？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？ 答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制 地址字段A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。控制字段 C 通常置为 0x03。PPP 是面向字节的当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和HDLC 的做法一样），当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法 PPP适用于线路质量不太差的情况下、PPP没有编码和确认机制 3-07 要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P（X）=X4+X+1。试求应 添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若 数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？采用CRC检验后，数据链 路层的传输是否就变成了可靠的传输？ 答：作二进制除法，11010110110000模2除 10011 得余数1110 ，添加的检验序列是1110.
802.11帧结构分析 1. 80 2.11介绍 1.1 80 2.11概述 802.11协议组是国际电工电子工程学会（IEEE）为无线局域网络制定的标准。IEEE 最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。 虽然WI-FI使用了802.11的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY），但是两者并不完全一致。在以下标准中，使用最多的应该是802.11n标准，工作在2.4GHz频段，可达600Mbps（理论值）。 IEEE 802.11是一个协议簇，主要包含以下规范： a.物理层规范：802.11b，802.11a，802.11g； b.增强型MAC层规范：802.11i，802.11r，802.11h等； c.高层协议规范：802.11f，802.11n，802.11p，802.11s等。 802.11中定义了三种物理层规范，分别是：频率跳变扩展频谱(FHSS)PHY规范、直接序列扩展频谱(DSSS)PHY规范和红外线(IR)PHY规范，由于物理层的规范与无线信息安全体系关系不大，故本文不对物理层做过多阐述。 802.11同802.3一样，主要定义了OSI模型中物理层和数据链路层的相关规范，其中数据链路层又可分为MAC子层和LLC子层，802.11与802.3的LLC子层统一由802.2描述。 1.2 80 2.11拓扑结构及服务类型 WLAN有以下三种网络拓扑结构： a.独立基本服务集(Independent BSS, IBSS)网络(也叫ad-hoc网络)，如图1所示。 b.基本服务集(Basic Service Set, BSS)网络，如图2所示。 c.扩展服务集(Extent Service Set, ESS)网络，如图2所示。 STA1 STA2 图1
第四章数据链路层网络设备 4.1网桥 4.1.1 什么是网桥 网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，依照MAC地址来转发帧，能够看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，依照网络地址如IP地址进行转发）。网桥是数据链路层的连接设备，准确他讲它工作在MAC子层上。网桥在两个局域网的数据链路层（DDL）间接帧传送信息。 1、网桥的功能 网桥(Bridge)工作在OSI模型的数据链路层，能够用于连接具有不同物理层的网络，如连接使用同轴电缆和UTP的网络。网桥是一种数据帧存储转发设备，它通
过缓存、过滤、学习、转发和扩散等功能来完成操作。如图4-1所示。 图4-1 网桥连接的示意图 2、网桥的工作原理 ?缓存：网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并处理 ?过滤：推断入帧的目标节点是否位于发送那个帧的网段中，假如是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口 ?转发：假如帧的目标节点位于另一个网络，网桥
就将帧发往正确的网段 ?学习：每当帧通过网桥时，网桥首先在网桥表中查找帧的源MAC地址，假如该地址不在网桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网桥端口信息加入 ?扩散：假如在表中找不到目标地址，则按扩散的方法将该数据发送给与该网桥连接的除发送该数据的网段外的所有网段。 表4-1
3 （1）透明网桥 所有的路由判决全部由网桥自己确定。 （2）源路由选择网桥 源路由选择网桥要紧用于互连令牌环网，源路由选择网桥要求信息源(不是网桥本身)提供传递帧到终点所需的路由信息。 (3) 翻译网桥 翻译网桥又称转换网桥，是透明网桥的一种专门形式。它在物理层和数据链路层使用不同协议的LAN提供网络连接服务。
实验一Ethernet帧结构解析 一．需求分析 实验目的：（1）掌握Ethernet帧各个字段的含义与帧接收过程； （2）掌握Ethernet帧解析软件设计与编程方法； （3）掌握Ethernet帧CRC校验算法原理与软件实现方法。 实验任务：（1）捕捉任何主机发出的Ethernet 802.3格式的帧和DIX Ethernet V2（即Ethernet II）格式的帧并进行分析。 （2）捕捉并分析局域网上的所有ethernet broadcast帧进行分析。 （3）捕捉局域网上的所有ethernet multicast帧进行分析。 实验环境：安装好Windows 2000 Server操作系统+Ethereal的计算机 实验时间; 2节课 二．概要设计 1.原理概述： 以太网这个术语通常是指由DEC，Intel和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准，它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术，它采用一种称作CSMA/CD的媒体接入方法。几年后，IEEE802委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络；此三种帧的通用部分由802.2标准来定义，也就是我们熟悉的802网络共有的逻辑链路控制（LLC）。以太网帧是OSI参考模型数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾，构成可由数据链路层识别的数据帧。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但根据被封装数据包大小的不同，以太网帧的长度也随之变化，变化的范围是64-1518字节（不包括8字节的前导字）。 帧格式Ethernet II和IEEE802.3的帧格式分别如下。 EthernetrII帧格式： ---------------------------------------------------------------------------------------------- | 前序| 目的地址| 源地址| 类型| 数据 | FCS | ---------------------------------------------------------------------------------------------- | 8 byte | 6 byte | 6 byte | 2 byte | 46~1500 byte | 4 byte| IEEE802.3一般帧格式 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- | 前序| 帧起始定界符| 目的地址| 源地址| 长度| 数据| FCS | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- | 7 byte | 1 byte | 2/6 byte | 2/6 byte| 2 byte| 46~1500 byte | 4 byte | Ethernet II和IEEE802.3的帧格式比较类似，主要的不同点在于前者定义的2字节的类型，而后者定义的是2字节的长度；所幸的是，后者定义的有效长度值与前者定义的有效类型值无一相同，这样就容易区分两种帧格式 2程序流程图：
计算机专业基础综合计算机网络（数据链路层）历年真题试卷汇 编1 (总分：104.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题(总题数：34，分数：68.00) 1.测得一个以太网数据的波特率是40Mbit／s，那么其数据率是____。【重庆邮电大学2007年】 （分数：2.00） A.10Mbit／s B.20Mbit／s √ C.40Mbit／s D.80Mbit／s 解析：解析：考查以太网的相关知识。以太网采用了曼彻斯特编码，意味着每发一位就需两个信号周期，那么波特率就是数据率的两倍，即波特率为40Mbit／s，数据率为20Mbit／s。故选B。 2.在以太网中，当一台主机发送数据时，总线上所有计算机都能检测到这个数据信号，只有数据帧中的目的地址与主机的地址一致时，主机才接收这个数据帧。这里所提到的地址是____。 （分数：2.00） A.MAC地址√ B.IP地址 C.端 D.地理位置 解析：解析：考查以太网的MAC帧。由于总线上使用的是广播通信，因此网卡从网络上每收到一个MAC帧，首先要用硬件检查MAC帧中的MAC地址。如果是发往本站的帧就收下，否则丢弃。故选A。 3.以太网地址是由____个字节组成的。【华东理工大学2005年】 （分数：2.00） A.3 B.4 C.5 D.6 √ 解析：解析：考查以太网的MAC帧。以太网地址由48bit组成，常用6个字节表示。注意区分IPv4的地址，IPv4地址由32bit组成，常使用4个字节。故选D。 4.对介质访问控制(MAC)地址的陈述中，正确的是____。 （分数：2.00） A.它依赖于硬件位置 B.它依赖于网络类型 C.它是由生产厂商指定的√ D.它随着每次硬件的开机和关机而改变 解析：解析：考查以太网地址。每块网络适配器(网卡)有一个地址，称为MAC地址，也称物理地址。MAC 地址长6个字节，一般用由冒号分隔的6个十六进制数表示，如8：0：2b：e4：b1：2，共48位，高24位为厂商代码，低24位为厂商自行分配的网卡序列号。因此选C。 5.以下正确的MAC地址是____。【华东理工大学2006年】 （分数：2.00） A.00-01-AA-08 B.00-01-AA-08-0D-80 √ C.1031 D.192．2．0．1
4-1-1 数据链路层的定义 一、设计数据链路层的原因 1、在原始的物理传输线路上传输数据信号是有差错的。 传输线路是由传输介质与设备组成的。 原始的物理传输线路是指没有采用高层差错控制的基本的物理传输介质与设备。 描述物理传输线路上传输数据信号出现差错多少的参数为误码率。 误码率是指二进制比特在数据传输过程中被传错的概率，它在数值上等于被传错的比特数和传输的比特总数的比值。 2、设计数据链路层的主要目的就是在原始的、有差错的物理传输线路的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路，向网络层提供高质量的服务。 3、从网络参考模型的角度看，物理层之上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是最重要的一层。 二、ISO对数据链路层的定义 数据链路层的目的是为了提供功能上和规程上的方法，以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路 数据链路——从数据发送点到数据接收点（点到点point to point）所经过的传输途径。 物理线路与数据链路（链路和数据链路）是网络中常用的术语，它们之间含义是不同的。在通信技术中，人们常用链路(link)这个术语一描述一条点对点的线路段(circuit segment)，
中间没有任何交换结点。因此从这种意义上说，链路一般是指物理线路。而数据链路概念则有更深层次的意义。 当需要在一条链路上传送数据时，除了必须具有一条物理线路之外，还必须有一些规程或协议来控制这些数据的传输，以保证被传输数据的正确性。实现这些规程或协议的硬件和软件加到物理线路，这样就构成了数据链路。下图描述了两者的区别。当采用复用技术时，一条链路上可以有多条数据链路。此外，还有一类术语，即物理链路和逻辑链路，实际上这里所说的物理链路就是物理线路，逻辑链路就是数据链路。
数据链路层 一．选择题 1．在CRC码计算中，可以将一个二进制位串与一个只含有0或1两个系数的一元多项式建立对应关系。例如，与位串101101对应的多项式为（）。 A．x6+x4+x3+1 B．x5+x3+x2+1 C．x5+x3+x2+x D．x6+x5+x4+1 2．若数据链路的帧序号占用2比特，则发送方最大窗口应为（）。 A．2 B．3 C．4 D．5 3．接收窗口和发送窗口都等于1的协议是（）。 A．停止等待协议B．连续ARQ协议 C．PPP协议D．选择重传ARQ协议 4．滑动窗口的作用是（）。 A．流量控制 B．拥塞控制 C．路由控制 D．差错控制 5．若数据链路的帧序号占用4比特，则发送方最大窗口应为（）。 A．13 B．14 C．15 D．16 6．若数据链路的帧序号占用3比特，则发送方最大窗口应为（）。 A．6 B．7 C．8 D．9 7．在数据链路层中，滑动窗口起到的作用是（）。 A．差错控制 B．流量控制 C．超时控制 D．以上都不是 8．在CRC码计算中，可以将一个二进制位串与一个只含有0或1两个系数的一元多项式建立对应关系。例如，与位串111001对应的多项式为（）。 A．x5+x4+x3+1 B．x5+x3+x2+1 C．x6+x3+x2+x D．x6+x5+x4+1 9．无论是SLIP还是PPP协议都是（）协议。 A．物理层 B．数据链路层 C．网络层 D．传输层 二．填空题 1．HDLC 协议中，一串数据0111101111101111110经过位插入(也叫位填充)之后应该是__________________________。 2．若HDLC帧数据段中出现比特串“11110100111110101000111111011”，则比特填充后的输出为_________________________。 3．一串数据1011111111101101001使用CRC校验方式，已知校验使用的二进制数为100011，生成多项式为____________，发送序列为____________，如果采用0比特填充法传输，发送序列为____________。 4．用户使用电话线和MODEM接入网络，或两个相距较远的网络通过数据专线互连时，则需要在数据链路层运行专门的_____________协议。 5．在CRC循环冗余计算中，可以将一个二进制位串与一个只含有0或1两个系数的一元多项式建立对应关系。例如，与多项式为x5+x4+x+1对应的二进制数串应为 ____________。
帧结构分析 1. 介绍 概述 协议组是国际电工电子工程学会（IEEE）为无线局域网络制定的标准。IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。 虽然WI-FI使用了的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY），但是两者并不完全一致。在以下标准中，使用最多的应该是标准，工作在频段，可达600Mbps（理论值）。 IEEE 是一个协议簇，主要包含以下规范： a.物理层规范：，，； b.增强型MAC层规范：，，等； c.高层协议规范：，，，等。 中定义了三种物理层规范，分别是：频率跳变扩展频谱(FHSS)PHY规范、直接序列扩展频谱(DSSS)PHY规范和红外线(IR)PHY规范，由于物理层的规范与无线信息安全体系关系不大，故本文不对物理层做过多阐述。 同一样，主要定义了OSI模型中物理层和数据链路层的相关规范，其中数据链路层又可分为MAC子层和LLC子层，与的LLC子层统一由描述。 拓扑结构及服务类型 WLAN有以下三种网络拓扑结构： a.独立基本服务集(Independent BSS, IBSS)网络(也叫ad-hoc网络)，如图1所 示。 b.基本服务集(Basic Service Set, BSS)网络，如图2所示。 c.扩展服务集(Extent Service Set, ESS)网络，如图2所示。 STA1STA2 图1
其中，ESS中的DS（分布式系统）是一个抽象系统，用来连接不同BSS的通信信道(通过路由服务)，这样就可以消除BSS中STA与STA之间直接传输距离受到物理设备的限制。 根据拓扑结构可以得出的两类服务： 站点服务SS（每个STA都要有的服务）：认证（Authentication）、解除认证(Deauthentication)、加密(Privacy)、MSDU传递(MSDU delivery)； 分布式系统服务DSS（DS特有服务）：关联(Association)、解除关联(Deassociation)、分布(Distribution)、集成（Integration）、重关联(Ressociation)。 2. 帧结构分析 帧格式概述 无线中的数据传播有如表格1所示的格式： preamble是一个前导标识，用于接收设备识别。 PLCP域中包含一些物理层的协议参数，显然Preamble及PLCP是物理层的一些细节。 AP STA1STA2 图2 图3
第3章数据链路层一、单选题 1.CRC-16标准规定的生成多项式为 1 ) (2 15 16+ + + =x x x x G，它产生的校验码是（）位。 A. 2 B.4 C.16 D. 32 2.如需发送的二进制序列为1001011，并使用x3+x+1作为CRC检验的生成多项式，其实际发送的二进制序列为（） A. 100101110001 B.1001011101 C.1001011100 D. 1001011110 3.接收端发现有差错时，设法通知发送端重发，直到收到正确的码字为止，这种差错控制方法为（）。 A.前向纠错 B.冗余校验 C. 混合差错控制 D. 自动请求重发 4.帧头和帧尾都使用01111110标志，数据块作为位流来处理，这种传输方案称为（）。 A. 面向字符的同步传输 B.异步传输 C.面向位的同步传输 D. 起止式传输 5.在CRC码计算中，可以将一个二进制位串与一个只含有0或1两个系数的一元多项式建立对应关系。例如，与位 串101101对应的多项式为（） A． x6+x4+x3+1 B． x5+x3+x2+1 C． x5+x3+x2+x D． x6+x5+x4+1 6.在局域网参考模型中，与媒体无关，从而实现数据帧的独立传输的是（）。 A. 物理层 B. MAC子层 C. LLC子层 D. 网际层 7.就交换技术而言，局域网中的以太网采用的是（） A．分组交换技术 B．电路交换技术 C．报文交换技术 D．分组交换与电路交换结合技术 8.以太网的访问方法和物理层技术规范由（）描述。 A.IEEE802.3 B.IEEE802.4 C.IEEE802.5 D.IEEE802.6 9.一个采用CSMA/CD技术的局域网，其速率为10Mb/s，电缆的长度为500m，无中继器，信号在电缆中的传播速度为 200000km/s，由此可知MAC帧的最小长度不得少于（）位。 A. 10 B. 50 C. 100 D. 500 10.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. 500m B. 200m C. 100m D. 50m 11.以太网交换机根据（）转发数据包。 A. IP地址 B. MAC地址 C. LLC地址 D. PORT地址 12.以太网可以采用的传输介质有( )。 A. 光纤 B. 双绞线 C.同轴电缆 D.以上均可以 13.目前,最流行的以太网组网的拓扑结构是（）。 A. 总线结构 B. 环型结构 C. 星型结构 D. 网状结构 14.对于基带CSMA/CD而言，为了确保发送站点在传输时能检测到可能存在的冲突，数据帧的传输时延至少要等于信 号传播时延的( ) A.1倍 B. 2倍 C.4倍 D. 2.5倍 15.下列选项中（）不是以太网的特点。 A.采用带冲突检测的载波侦听多路访问机制 B.采用二进制指数退避算法以减少再次竞争时冲突的概率 C.采用确认、重发机制以保证数据传输的可靠性 D.采用可携带时钟的曼彻斯特编码 16.10BASE-T采用的是（）的物理连接结构。 A．总线 B.环型 C. 星型 D. 网状型 17.10Base-T以太网中，以下说法不对的是（） A．10指的是传输速率为10MBPS B．Base指的是基带传输 C．T指的是以太网D．10Base-T 是以太网的一种配置 18.CSMA/CD是IEEE 802.3所定义的协议标准，它适用（）。 A.标记环网 B.标记总线网 C.以太网 D.城域网 19.CSMA/CD相对CSMA所做的改进在于（）。 A.控制策略 B.延迟算法 C.等待时间 D.冲突检测
在选择重传协议中，当序号字段为4比特，且接收窗口与发送窗口尺寸相同时，发送窗口的最大尺寸为（D） A:5 B:6 C:7 D:8 解析：此题考查的是选择重传协议的知识点。对于选择重传协议，若用n比特进行编号，则接收窗口大小为Wr<=2n-1 .所以答案选D 在半双工千兆位以太网中，如果短帧过多，则（B） A:短帧过多可以增加网络的发送效率B:短帧过多将使网络效率大大降低 C:短帧过多会降低网络的负荷D:短帧过多可以增加网络的吞吐量解析：短帧过多将使网络效率大大降低，因为（额外的）帧扩展部分将占用大部分的网络流量。千兆位以太网解决这个问题主要采用了帧突发技术，即允许一次可以发送多个短帧。 IEEE802.3规定了（D）层次 A:物理层B:逻辑链路层（LLC）C:介质访问控制（MAC）D:以上三层都是解析：IEEE 802标准规定了物理层和数据链路层两个层次。其中又把数据链路层分为逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）两个功能的子层 局域网中访问冲突的根源是（B） A:独占介质B:共享介质C:引入MAC子层D:规则的拓扑结构 解析：本题考查以太网CSMA/CD协议的原理。由于采用随机访问和竞争技术，CSMA/CD只用于总线拓扑结构网络。 在HDLC协议中，（B）的功能是轮询和选择 A:I帧B:S帧C:U帧D:A和B 解析：本题主要考察HDLC协议。HDLC的帧类型包含三种： 1）信息帧（I帧） 信息帧用于传送有效信息或数据，通常简称I帧。I帧以控制字第一位为“0”来标识。信息帧的控制字段中的N（S）用于存放发送帧序号，以使发送方不必等待确认而连续发送多帧。N（R）用于存放接收方下一个预期要接收的帧的序号，N（R）=5，即表示接收方下一帧要接受5号帧。换言之，5号帧前的各帧已被接收。N（S）和N（R）均以3位二进制编码，可取值0~7. 2）监控帧（S帧） 监控帧用于差错控制和流量控制，通常简称为S帧。S帧以控制字段第一、二位为“10”来标识。S帧带信息字段，只有6字节即48比特，S帧的控制字段的第三、四位以S帧类型编码，共四种不同编码，分别表示： 00——接收就绪（RR），由主站或从站发送。主站可以使用RR型S帧来轮询从站，即希望从站传输编号为N（R）的I帧，若存在这样的帧，便进行传输。从站也可用RR型S帧来做响应，表示从站希望从主站那里接收的下一个I帧的编号是N（R）。 01——拒绝（REJ），由主站或从站发送，用以要求发送方对编号为N（R）开始的帧及以后所有的帧进行重发，这也暗示N（R）以前的I帧已被正确接收。 10——接收为就绪（RNR），表示编号小于N（R）的I帧已被收到，但目前正处于忙状态，尚未准备好接受编号为N（R）的I帧，这可用来对链路流量进行控制。 11——选择拒绝（SREJ），它要求发送方发送编号为N（R）的单个I帧，并暗示其他编号的I帧已全部确认。
选择题 1. PPP协议是协议。 A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 高层 2. 数据在传输过程中出现差错的主要原因是 A. 突发错 B. 计算错 C. CRC错 D. 随机错 3. 数据链路层的功能是 A. 线路控制 B. 流量控制 C. 差错控制 D. 以上都是 4. 下列产品中是在OSI模型的数据链路层进行互连的。 A. 中继器 B. 路由器 C. 网关 D. 网桥 5. 以下对PPP协议的说法中错误的是 A. 具有差错控制功能 B. 仅支持IP协议 C. 支持动态分配IP地址 D. 支持身份验证 6. 以太网的协议标准是 A. IEEE802.3 B. IEEE802.4 C. IEEE802.5 D. IEEE802.6 7. 不属于数据链路层协议考虑的范畴 A. 控制对物理传输介质的访问 B. 相邻节点之间的可靠传输 C. 为终端节点隐蔽物理传输的细节 D. 定义数据格式 8. HDLC帧格式中标志序列（F）是 A. 11111111 B. 11111110 C. 011111111 D. 01111110 9. 曼彻斯特编码和4B/5B编码的效率分别是 A. 100%和100% B. 50%和80% C. 80%和50% D. 50%和50% 10. 采用串行线路连接到网络时，如果希望能够支持动态分配IP地址，那么数据链路协议应该采用协议。 A. SLIP B. PPP C. HDLC D. SDIC 11. 下面协议包括CSMA/CD，令牌总线和令牌环。 A. IEEE801 B. IEEE802 C. IEEE803 D. IEEE804 12. IEEE802.3标准采用 A. 截断二进制指数退避和1-坚持算法的CSMA媒体访问控制方法 B. 截断二进制指数退避和0-坚持算法的CSMA媒体访问控制方法 C. 截断二进制指数退避和1-坚持算法的CSMA/CD媒体访问控制方法 D. 截断二进制指数退避和0-坚持算法的CSMA/CD媒体访问控制方法 13. 采用星型拓扑的10Mbps基带双绞线以太网可以表示为 A. 10Base-5 B. 10Base-2 C. 10Base-T D. 100Base-T 14. 以太网采用的发送策略是 A. 站点可随时发送，仅在发送后检测冲突 B. 站点在发送前需侦听信道，只在信道空闲时发送 C. 站点采用带冲突检测的CSMA协议进行发送 D. 站点在获得令牌后发送 15. 在不同网络之间实现数据帧的存储转发，并在数据链路层进行协议转换的网络互联器称为 A. 转换器 B. 路由器 C. 网桥 D. 中继器 16. 最准确地描述了循环冗余检查的特征。 A. 逐个地检查每一个字符 B. 能够查出99%以上的错误 C. 不能够查出有偶数个位出错的差错 D. 不如纵向冗余检查可靠
南华大学计算机学院 实验报告 课程名称计算机网络原理 姓名杨国峰 学号20144360205 专业网络2班 任课教师谭邦 日期 2016年4月4日 成绩 南华大学
实验报告正文： 一、实验名称分析数据链路层帧结构 二、实验目的： 1. 掌握使用Wireshark分析俘获的踪迹文件的基本技能； 2. 深刻理解Ethernet帧结构。 3. 深刻理解IEEE 802.11帧结构。 三、实验内容和要求 1. 分析俘获的踪迹文件的Ethernet帧结构； 2. 分析IEEE 802.11帧结构。 四、实验环境
五、操作方法与实验步骤 1.Ethernet帧结构（本地连接与无线连接）
2.IEEE 802.11帧结构
六、实验数据记录和结果分析 1.Ethernet帧结构（本地连接为例） Ethernet II, Src: Tp-LinkT_95:c6:20 (fc:d7:33:95:c6:20), Dst: Clevo_00:a1:18 (80:fa:5b:00:a1:18) 以太网协议版本II，源地址：厂名_序号（网卡地址），目的：厂名_序号（网卡地址） Destination: Clevo_00:a1:18 (80:fa:5b:00:a1:18)目的：厂名_序号（网卡地址） Source: Tp-LinkT_95:c6:20 (fc:d7:33:95:c6:20) 源：厂名_序号（网卡地址） Type: IP (0x0800) 帧内封装的上层协议类型为IP Padding: 000000000000 所有内边距属性 2.分析IEEE 802.11帧结构 Protocol version：表明版本类型，现在所有帧里面这个字段都是0x00。 *Type：指明数据帧类型，是管理帧，数据帧还是控制帧。 Subtype：指明数据帧的子类型，因为就算是控制帧，控制帧还分RTS帧，CTS帧，ACK 帧等等，通过这个域判断出该数据帧的具体类型。 To DS/From DS：这两个数据帧表明数据包的发送方向，分四种可能情况讨论： **若数据包To DS为0，From DS为0，表明该数据包在网络主机间传输。 **若数据包To DS 为0，From DS为1，表明该数据帧来自AP。 **若数据包To DS为1，From DS为0，表明该数据帧发送往AP。若数据包To DS为1，From DS为1，表明该数据帧是从AP发送自AP的，也就是说这个是个WDS(Wireless Distribution System)数据帧。 Moreflag：分片标志，若数据帧被分片了，那么这个标志为1，否则为0。 *Retry：表明是否是重发的帧，若是为1，不是为0。 PowerManage：当网络主机处于省电模式时，该标志为1，否则为0。 Moredata：当AP缓存了处于省电模式下的网络主机的数据包时，AP给该省电模式下的网络主机的数据帧中该位为1，否则为0。 Wep：加密标志，若为1表示数据内容加密，否则为0。 *Order 这个表示用于PCF模式下。 Duration/ID（持续时间/标识）：表明该帧和它的确认帧将会占用信道多长时间；对于帧控制域子类型为：Power Save-Poll的帧，该域表示了STA的连接身份（AID, Association Indentification）。
（答案仅供参考如有不对请自己加以思考） 第三章数据链路层 一习题 1，下列不属于数据链路层功能的是（）。 A 帧定界功能 B电路管理功能 C 差错检测功能 D链路管理功能 解析：B。数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，即将原始的，有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路，从而向网络层提供高质量的服务。为了达到这一点，数据链路层必须具备一系列相应的功能，主要有：如何将二进制比特流组织成数据链路层的传输单元----帧；如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，在两个网络实体之间提供数据链路的建立，维护和释放管理。这些功能对应为帧定界，差错检测，链路管理等功能。 2 对于信道比较可靠并且对通信实时性要求高的网络，采用（）数据链路层服务比较合适。 A无确认的无连接服务 B 有确认的无连接服务 C 有确认的面向连接的服务 D 无确认的面向连接的服务 解析：A。无确认的无连接服务器是指源机器向目标机器发送独立的帧，目标机器并不对这些帧进行确认。事先并不建立逻辑连接，事后也不用释放逻辑连接。若由于线路上有噪声而造成了某一帧丢失，则数据链路层并不会检测这样的丢帧现象，也不会恢复。当错误率很低的时候，这一类服务是非常适合的，这时恢复过程可以留给上面的各层来完成。这类服务对于实时通信也是非常适合的，因为实时通信中数据的迟到比数据损坏更加不好。 3 在数据链路层中，网络互联表现为（）。 A，在电缆段之间复制比特流 B 在网段之间转发数据帧 C 在网络之间转发报文 D 连接不同体系结构的网络 解析： B。数据链路层的主要任务是将一个原始的传输设备（物理层设备）转变成一条逻辑的传输线路。数据链路层的传输单元为帧，网络层的传输单元为报文，物理层的传输单元为比特，所以A，C都是错误的。而连接不同体系结构的网络的工作是在网络层完成的。 4假设物理信道的传输成功率是95%，而平均一个网络层的分组需要10个数据链路层的帧来发送。如果数据链路层采用了无确认的无连接服务，那么发送网络层分组的成功率是（）。这个结论说明了什么？ A 40% B 60% C 80% D95% 解析：B。要成功发送一个网络层的分组，需要成功发送10个数据链路层帧。成功发送10个数据链路层帧的概率是（0.95）10 ≈0.598，即大约只有60%的成功率。 这个结论说明了在不可靠的信道上无确认的服务效率很低。为了提高可靠性应该引入有确认的服务。 5 在可靠传输机制中，发送窗口的位置由窗口前沿和后沿的位置共同确定，经过一段时间，发送串口的后沿的变化情况可能为（）。 I 原地不动 II 向前移动 III 向后移动 A I III B I II C II III D 都有可能 解析：B。发送窗口的后沿的变化情况只能有两种： 1）原地不动（没有收到新的确认）。
实验3 分析MAC帧格式 实验目的 1．了解MAC帧首部的格式； 2．理解MAC帧固定部分的各字段含义； 3．根据MAC帧的内容确定是单播，广播。 实验设备 Winpcap、Wireshark等软件工具 相关背景 1．据包捕获的原理：为了进行数据包,网卡必须被设置为混杂模式。在现实的网络环境中,存在着许多共享式的以太网络。这些以太网是通过Hub 连接起来的总线网络。在这种拓扑结构的网络中,任何两台计算机进行通信的时候,它们之间交换的报文全部会通过Hub进行转发,而Hub以广播的方式进行转发,网络中所有的计算机都会收到这个报文,不过只有目的机器会进行后续处理,而其它机器简单的将报文丢弃。目的机器是指自身MAC 地址与消息中指定的目的MAC 地址相匹配的计算机。网络监听的主要原理就是利用这些原本要被丢弃的报文,对它们进行全面的分析,这样就可以得到整个网络中信息的现状。 2．Tcpdump的简单介绍：Tcpdump是Unix平台下的捕获数据包的一个架构。Tcpdump最初有美国加利福尼亚大学的伯克利分校洛仑兹实验室的Van Jcaobson、Craig Leres和 Steve McCanne共同开发完成，它可以收集网上的IP数据包文，并用来分析网络可能存在的问题。现在，Tcpdump已被移植到几乎所有的UNIX系统上，如：HP-UX、SCO UNIX、SGI Irix、SunOS、Mach、Linux 和FreeBSD等等。更为重要的是Tcpdump是一个公开源代码和输出文件格式的软件，我们可以在Tcpdunp的基础上进行改进，加入辅助分析的功能，增强其网络分析能力。（详细信息可以参看相关的资料）。 3．Winpcap的简单介绍：WinPcap是由意大利Fulvio Risso和Loris Degioanni等人提出并实现的应用于Win32 平台的数据包捕获与分析的一种软件包,包括内核级的数据包监听设备驱动程序、低级动态链接库和高级系统无关库，其基本结构如图3-1所示：