第4章 物理层与数据链路层
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肆 以太网数据链路层P 目标:了解数据链路层结构。
熟悉各以太网帧格式,CSMA/CD (载波监听多路访问/冲突检测)机制,熟悉PAUSE 帧格式,和流量控制原理了解半双工模式下以太网端口的工作方式。
根据IEEE 的定义,以太网的数据链路层又分为2个子层:逻辑链路控制子层(LLC )和媒体访问控制子层(MAC )。
划分2个子层的原因是:数据链路层实际是与物理层直接相关的,针对不同的物理层需要有与之相配合的数据链路层,例如针对以太网、令牌环需要不同的数据链路层,而这是不符合分层原则的;于是通过划分LLC 和MAC 2个子层,尽量提高链路层的独立性,方便技术实现。
其中MAC 子层与物理层直接相关,以太网的MAC 层和物理层都是在802.3 中定义的,LLC 子层则可以完全独立,在802.2中定义,可适用于以太网、令牌环、WLAN 等各种标准。
ͼ1 以太网数据链路层MAC 子层处理CSMA/CD 算法、数据出错校验、成帧等;LLC 子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。
在实际使用中,LLC 子层并非必需的。
1 以太网的帧格式有两种主要的以太网帧类型:由RFC894定义的传统以太网(EthernetII )和802.3定义的以太网; 最常使用的封装格式是RFC 894定义的格式。
下图显示了两种不同形式的封装格式。
图中每个方框下面的数字是它们的字节长度。
EthernetII (RFC894)帧结构如下,该帧包含了5个域(前导码在此不作描应用层传输层网络层链路层物理层逻辑链路控制(LLC )子层MAC 子层述),它们分别是:目的MAC地址、源MAC地址、类型、净荷(PAD)、FCS、 EthernetII(RFC894)帧结构1)目的MAC地址( D A )包含6个字节。
D A标识了帧的目的地站点。
D A可以是单播地址(单个目的地)或组播地址(组目的地)。
2)源MAC地址( S A )包含6个字节。
第1章计算机网络概述1.1 计算机网络的发展1.2 计算机网络的基本概念1.3 计算机网络的分类1.4 计算机网络的标准化第2章计算机网络体系结构2.1 网络的分层体系结构2.2 OSI/RM开放系统互连参考模型2.3 TCP/IP参考模型2.4 OSI/RM与TCP/IP参考模型的比较第3章物理层3.1 物理层接口与协议3.2 传输介质3.3 数据通信技术3.4 数据编码3.5 数据交换路层第4章数据链路层4.1 数据链路层的功能4.2 差错控制4.3 基本数据链路协议4.4 链路控制规程4.5 因特网的数据链路层协议第5章网络层5.1 通信子网的操作方式和网络层提供的服务5.2 路由选择5.3 拥塞控制5.4 服务质量5.5 网络互连5.6 因特网的互连层协议第6章传输层6.1 传输层基本概念6.2 传输控制协议6.3 用户数据报传输协议第7章应用层7.1 域名系统7.2 电子邮件7.3 万维网7.4 其它服务第8章局域网技术8.1 介质访问控制子层8.2 IEEE802标准与局域网8.3 高速局域网8.4 无线局域网技术8.5 移动Ad Hoc网络8.6 局域网操作系统第9章实用网络技术9.1 分组交换技术9.2 异步传输模式9.3 第三层交换技术9.4 虚拟局域网技术9.5 虚拟专用网VPN9.6 计算机网络管理与安全计算机网络原理自学考试大纲出版前言一、课程性质与设置目的二、课程内容与考核目标第1章计算机网络概述第2章计算机网络体系结构第3章物理层第4章数据链路层第5章网络层第6章传输层第7章应用层第8章局域网技术第9章实用网络技术三、关于大纲的说明与考核实施要求附录题型举例后记。
第1章计算机网络概论一、填空题1.在20世纪50年代,(计算机)和(通信)技术的互相结合,为计算机网络的产生奠定了理论基础。
2.从传输范围的角度来划分计算机网络,计算机网络可以分为(局域网)、(城域网)和(广域网)。
其中,Internet属于(广域网)。
3.从资源共享的角度来定义计算机网络,计算机网络指的是利用(通信线路)将不同地理位置的多个独立的(自治计算机系统)连接起来以实现资源共享的系统。
4.从逻辑功能上,计算机网络可以分成(资源子网)和(通信子网)两个部分。
5.(ARPAnet)的诞生是计算机网络发展历史中的一个里程碑事件,为Internet 的形成奠定了理论和技术基础。
6.局域网的主要技术要素包括(网络拓扑)、(传输介质)和(介质访问控制方法)。
7.Internet是由分布在世界各地的计算机网络借助于(路由器)相互联接而形成的全球性互联网。
8.在通信技术中,通信信道的类型有两类:点对点式和(广播式)。
在点对点式通信信道中,一条通信线路只能连接一对结点。
而在(广播式)通信信道中,多个结点共享一个通信信道,一个结点广播信息,其他结点必须接收信息。
9.在数据传输系统中,传输介质是发送者和接收者之间的物理路径,可以分为(导向)介质和(非导向)介质。
采用(导向)介质传输数据的网络称为(有线网),而不采用(非导向)介质传输数据的网络称为(无线网)。
10.对于通信子网,早期ARPAnet中承担通信控制处理机功能的设备是(接口报文处理机/IMP),而现代计算机网络中承担该功能的设备是(路由器/router)。
是全球最大的、开放的、由众多网络互联而成的计算机网络,狭义的Internet 是指由上述网络中采用IP协议的网络互联而成的,广义的Internet是指狭义Internet加上所有 (1) C 的网络。
Internet体系结构具有良好扩充性的主要原因在于它(2)B。
广义Internet的这种基于单一主干核心结构的弊端在于(3) D 。
计算机网络中的数据链路层与物理层的作用与实现计算机网络是现代社会中必不可少的一部分,它将不同地域的计算机连接在一起,实现信息的传递和共享。
而在计算机网络中,数据链路层与物理层是两个重要的组成部分,它们承担着不同的功能与责任。
本文将从作用与实现的角度对数据链路层与物理层进行深入探讨。
一、数据链路层的作用与实现数据链路层是计算机网络中的第二层,它主要负责实现数据的可靠传输和数据帧的传输控制。
具体来说,数据链路层的作用包括以下几个方面。
1. 帧的封装与解封装数据链路层将网络层传来的数据加上头部和尾部,形成数据帧,以便于在网络中的传输。
在接收端,数据链路层根据头部和尾部的信息,对数据帧进行解封装,提取出网络层需要的数据。
2. 数据的可靠传输数据链路层通过差错检测和纠正的机制,实现了数据的可靠传输。
它采用一系列的检错码和校验码,例如循环冗余校验(CRC),用于检测和纠正数据传输过程中可能出现的错误。
3. 数据的流量控制与传输管理数据链路层通过流量控制机制,有效管理网络中的数据传输。
它使用滑动窗口协议和停止等待协议等技术,以控制发送端和接收端之间的传输速率,避免数据的丢失和拥塞。
4. 链路的管理与维护数据链路层还负责管理和维护链路的状态,并与网络层进行交互。
它通过链路管理协议,如链路状态协议(LCP),实现链路的建立、维护和释放等功能。
数据链路层的实现主要依靠硬件和软件的配合。
硬件部分包括网卡、光纤传输设备等,用于物理层的信号传递和接收;软件部分包括数据链路层的协议栈,用于控制和管理数据帧的传输和处理。
二、物理层的作用与实现物理层是计算机网络中的第一层,它主要负责实现数据的物理传输和介质访问控制。
物理层的作用包括以下几个方面。
1. 数据的编码与解码物理层将数字信号转换为模拟信号,并通过物理介质进行传输。
在接收端,物理层将模拟信号转换为数字信号,以方便高层的处理和解析。
2. 传输介质的选择和管理物理层负责选择合适的传输介质,并对其进行管理和控制。
石河子大学 200 至 200 学年第学期XXXX 课程试卷 A/B吴功宜《计算机网络》各章习题第一章:网概三、名词解释题(10分,每空1分)请在每个术语旁的括号中填写其正确的定义或含义的编号字母。
1.(A)广域网2.(G)城域网3.(B)局域网4.(E)通信子网5.(C)ARPANET6.(F)计算机网络7.(D)分布式系统8.(H)公用数据网A. 覆盖范围从几十公里到几千公里,可以将一个国家、地区或横跨几个洲的计算机和网络互联起来的网络。
B. 用于有限地理范围(例如一幢大楼),将各种计算机、外设互联起来的网络。
C. 对Internet的形成与发展起到奠基作用的计算机网络。
D. 存在着一个能为用户自动管理资源的网络操作系统,由它来自动调用完成用户任务所需的资源,整个网络系统对用户来说就像是一个大的计算机系统一样。
E.由各种通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成,负责全网的通信处理任务。
F. 以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。
G. 可以满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需要,并能够实现大量用户与数据、语音、图像等多种信息传输的网络。
H. 由邮电部门或通信公司统一组建与管理,向社会用户提供数据通信服务的网络。
第二章:网络体系结构与网络协议1.(G)OSI参考模型 2.(B)网络体系结构3.(E)通信协议4.(A)接口5.(F)数据链路层6.(H)网络层7.(C)传输层8.(D)应用层A. 同一结点内相邻层之间交换信息的连接点。
B.计算机网络层次结构模型与各层协议的集合。
C. 负责为用户提供可靠的端到端服务的层次。
D. OSI参考模型的最高层。
E. 为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。
F. 该层在两个通信实体之间传送以帧为单位的数据,通过差错控制方法,使有差错的物理线路变成无差错。
G. 由国际标准化组织ISO制定的网络层次结构模型。
H. 负责使分组以适当的路径通过通信子网的层次。
谢希仁《计算机网络教程》第1章概述传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速度发送时延=数据块长度/信道带宽总时延=传播时延+发送时延+排队时延101计算机网络的发展可划分为几个阶段?每个阶段各有何特点?102试简述分组交换的要点。
103试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
104为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革?105试讨论在广播式网络中对网络层的处理方法。
讨论是否需要这一层?106计算机网络可从哪几个方面进行分类?107试在下列条件下比较电路交换和分组交换。
要传送的报文共x(bit)。
从源站到目的站共经过k段链路,每段链路的传播时延为d(s),数据率为b(b/s)。
在电路交换时电路的建立时间为S(s)。
在分组交换时分组长度为p(bit),且各结点的排队等待时间可忽略不计。
问在怎样的条件下,分组交换的时延比电路交换的要小?108在上题的分组交换网中,设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度,而此为每个分组所带的控制信息固定长度,与p的大小无关。
通信的两端共经过k段链路。
链路的数据率为b(b/s),但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。
若打算使总的时延为最小,问分组的数据部分长度P应取为多大?109计算机网络中的主干网和本地接入同各有何特点?110试计算以下两种情况的发送时延和传播时延:111计算机网络由哪几部分组成?第2章协议与体系结构201网络协议的三个要素是什么?各有什么含义?202试举出对网络协议的分层处理方法的优缺点。
203试举出一些与分层体系结构的思想相似的日常生活。
204 试述具有五层协议的原理网络体系结构的要点,包括各层的主要功能。
205试举出日常生活中有关“透明”这种名词的例子。
206 试将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较。
讨论其异同之处。
207 解释以下名词:协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户/服务器方式。
第4章1 网络接入层1OSI 模型的哪一层负责指定特定介质类型使用的封装方法应用层传输层数据链路层物理层封装是数据链路层的一种功能。
不同介质类型需要采用不同的数据链路层封装。
答案说明最高分值correctness of response2 points for Option 30 points for any other option22 2 下列哪种说法正确描述了物理层的信令?异步发送信号意味着无需时钟信号即可传输信号.在信令中 1 始终代表电压0 始终代表没有电压.无线编码包括发送一系列点击来划定帧。
信令是一种将数据流转换成预定义代码的方法.除了表示是否存在电压外也可使用许多方法在铜缆上表示0 或1 信号。
无线网络技术的运行频率远远超出人类可听的范围并且不使用点击。
编码或线路编码是一种将数据位流转换为预定义代码的方法.答案说明最高分值correctness of response2 points for Option 10 points for any other option23 3 下列哪两项是物理层协议使用帧编码技术的原因请选择两项。
降低介质上的冲突数量甄别数据位和控制位提供更好的介质错误校正识别帧的开始和结束位置提高介质吞吐量编码技术可将数据位流转换为发送方和接收方都能识别的预定义代码。
使用预定义模式有助于区别控制位和数据位并提供良好的介质错误检测.答案说明最高分值correctness of responseOption 2 and Option 4 are correct。
1 point for each correct option.20 points if more options are selected than required.44 快速以太网的吞吐量为80 Mb/s.同一时期用于建立会话、确认和封装的流量开销是15 Mb/s.该网络的实际吞吐量是多少15 Mb/s95 Mb/s55 Mb/s65 Mb/s80 Mb/s实际吞吐量就是给定时间内传输的可用数据吞吐量减去用于建立会话、确认和封装的流量开销后的结果.因此如果吞吐量为80Mb/s而流量开销为15 Mb/s则实际吞吐量为80 - 15 = 65 Mb/s.答案说明最高分值correctness of response2 points for Option 40points for any other option255 网络管理员发现一些新安装的以太网电缆传输的数据信号损坏和失真.新的布线接近天花板上的荧光灯和电子设备。
数据链路层技术与物理层技术的关系在计算机网络中,数据链路层与物理层是网络体系结构中两个不可分割的组成部分,它们共同构建了现代网络的基础。
数据链路层技术和物理层技术之间有一种内在的互补关系,相互合作以确保网络的可靠传输和高效性能。
一、数据链路层技术的定义与作用数据链路层位于网络结构的第二层,目的是在物理层提供的传输路径之上,建立逻辑连接,以支持可靠的数据传输。
它使用帧封装数据,并负责传输错误检测、纠错和流量控制等功能。
数据链路层协议最常见的例子是以太网协议。
数据链路层技术主要解决两个问题:帧同步和帧传输。
帧同步是指发送和接收方之间如何将比特流划分为连续的帧,以便正确解析数据。
帧传输则是指如何将数据帧从发送方传送到接收方,并提供必要的差错控制和流量控制机制。
二、物理层技术的定义与作用物理层位于网络体系结构的底层,是实现计算机之间数据传输的实际媒介和传输方式。
物理层负责将数据转化为比特流,然后通过物理介质(如电缆、光纤等)在发送和接收设备之间传输。
物理层技术主要解决两个问题:数据的传输方式和数据的编码。
数据的传输方式包括单工、半双工和全双工等,决定了数据在传输过程中的方向和传送能力。
数据的编码则是将数据转化为比特流的过程,常见的编码方式有曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。
三、数据链路层技术与物理层技术的关系数据链路层技术和物理层技术是相辅相成的关系。
数据链路层技术建立在物理层技术之上,利用物理层提供的传输路径进行数据帧的传输。
同时,数据链路层也依赖物理层提供的时钟同步和信道调度等功能。
在数据链路层的帧封装和帧解析过程中,物理层技术起到了重要的作用。
物理层技术提供了帧同步的机制,确保发送和接收设备之间的帧解析和数据传输的正确性。
而物理层技术的传输方式和编码方式也对数据链路层的帧封装和解析产生直接影响。
另一方面,数据链路层技术也支持物理层技术的工作。
数据链路层通过流量控制机制,可以将接收方的处理能力告知发送方,从而实现对物理层传输速率的控制。