(计算机网络电子教案-第五版-谢希仁)第三章_数据链路层

数据链路层知识点总结数据链路层使用的主要两种信道：点对点信道，广播信道，分别使用点对点协议ppp以及CSMA/CD协议一、使用点对点信道的数据链路层1、链路：结点到结点的物理线路，只是一段路径的组成部分（也称物理链路）数据链路：把实现控制数据传输的通信协议的硬件和软件都加到链路上构成的（也称逻辑链路）2、数据链路层协议的基本传输单元——帧3、数据链路层协议解决的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错控制4、封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。

确定帧的界限，也叫帧定界。

5、透明传输分成文本文件和非文本文件（图像，程序等）文本文件不会出现帧定界控制字符，所以就是透明传输非文本文件要进行字节填充，具体：发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。

接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。

如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。

当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。

6、差错检测：循环冗余检验 CRC，帧检验序列 FCSCRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。

FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。

冗余码位数及除数都是事先选定好的7、可靠传输包括：无比特差错（CRC）和无传输差错（帧编号，确认和重传机制）要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。

二、PPP协议1、应用：用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。

2、三个组成部分：一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。

链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。

网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。

<<计算机网络>> 谢希仁编著---习题解答第一章概述习题1-02 试简述分组交换的要点。

答：采用存储转发的分组交换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。

它的工作机理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上一些控制信息(即首部)，包括诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。

由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组，而不是整个的长报文，且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理，这就使得分组的转发速度非常快。

分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成，每一结点就是一个小型计算机。

基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的协议；分组交换网的主要优点：1、高效。

在分组传输的过程中动态分配传输带宽。

2、灵活。

每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据做必要的处理。

3、迅速。

以分组作为传送单位，在每个结点存储转发，网络使用高速链路。

4、可靠。

完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。

电路交换相比，分组交换的不足之处是：①每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得每一分组的传输延时长短不一。

因此，它不适用于一些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传输；②由于每一分组都额外附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量；③分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。

习题1-03 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。

一、概述1-01计算机网络可以向用户提供哪些服务?答：可以使用户迅速传递数据文件，以及从网络上查找并获取各种有用资料，包括图像和视频文件。

计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个：连通性和资源共享。

1-02 试简述分组交换的要点。

答：分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。

它兼有电路交换和报文交换的优点。

在分组交换网络中，数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。

以短的分组形式传送。

分组交换在线路上采用动态复用技术。

每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。

在路径上的每个结点，把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。

到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。

分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。

分组交换网的主要优点是：①高效。

在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占有。

②灵活。

每个结点均有智能，为每一个分组独立地选择转发的路由。

③迅速。

以分组作为传送单位，通信之前可以不先建立连接就能发送分组；网络使用高速链路。

④可靠。

完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。

1-03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。

答：（1）电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。

当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。

在整个通信过程中双方一直占用该电路。

它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。

但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。

电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。

（2）报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中。

当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。

报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。

南昌工程学院信息工程学院整理谢希仁《计算机网络教程》习题参考答案第一章概述传播时延＝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？答：计算机网络的发展可分为以下四个阶段。

（1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20 世纪60 年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。

（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。

网络的共享采用排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户断续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。

（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO 提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。

这样，只要遵循OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。

（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。

102试简述分组交换的要点。

答：分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。

它兼有电路交换和报文交换的优点。

在分组交换网络中，数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。

以短的分组形式传送。

分组交换在线路上采用动态复用技术。

每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。

在路径上的每个结点，把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。

计算机网络谢希仁（第五版）课后习题答案完整版计算机网络谢希仁第五版习题答案（第1章）第一章概述1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享1-02 简述分组交换的要点。

答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并1-03 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。

答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。

（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。

（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。

1-04 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？答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。

1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。

答：从单个网络APPANET向互联网发展；TCP/IP协议的初步成型建成三级结构的Internet；分为主干网、地区网和校园网；形成多层次ISP结构的Internet；ISP首次出现。

1-06 简述因特网标准制定的几个阶段？答：（1）因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是RFC 文档。

（2）建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为RFC 文档。

（3）草案标准(Draft Standard)（4）因特网标准(Internet Standard)1-07小写和大写开头的英文名字internet 和Internet在意思上有何重要区别？答：（1）internet（互联网或互连网）：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。

；协议无特指（2）Internet（因特网）：专用名词，特指采用TCP/IP 协议的互联网络区别：后者实际上是前者的双向应用1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？答：按范围：（1）广域网WAN：远程、高速、是Internet的核心网。

谢希仁计算机⽹络第五版（第⼀到第六章）课后习题答案-2012-5（改正）《计算机⽹络》课后习题答案第⼀章概述1-3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。

答：（1）电路交换:电路交换就是计算机终端之间通信时，⼀⽅发起呼叫，独占⼀条物理线路。

当交换机完成接续，对⽅收到发起端的信号，双⽅即可进⾏通信。

在整个通信过程中双⽅⼀直占⽤该电路。

它的特点是实时性强，时延⼩，交换设备成本较低。

但同时也带来线路利⽤率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端⽤户之间不能通信等缺点。

电路交换⽐较适⽤于信息量⼤、长报⽂，经常使⽤的固定⽤户之间的通信。

（2）报⽂交换:将⽤户的报⽂存储在交换机的存储器中。

当所需要的输出电路空闲时，再将该报⽂发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”⽅式在⽹内传输数据。

报⽂交换的优点是中继电路利⽤率⾼，可以多个⽤户同时在⼀条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。

但它的缺点也是显⽽易见的。

以报⽂为单位进⾏存储转发，⽹络传输时延⼤，且占⽤⼤量的交换机内存和外存，不能满⾜对实时性要求⾼的⽤户。

报⽂交换适⽤于传输的报⽂较短、实时性要求较低的⽹络⽤户之间的通信，如公⽤电报⽹。

（3）分组交换:分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。

它兼有电路交换和报⽂交换的优点。

分组交换在线路上采⽤动态复⽤技术传送按⼀定长度分割为许多⼩段的数据——分组。

每个分组标识后，在⼀条物理线路上采⽤动态复⽤的技术，同时传送多个数据分组。

把来⾃⽤户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在⽹内转发。

到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报⽂。

分组交换⽐电路交换的电路利⽤率⾼，⽐报⽂交换的传输时延⼩，交互性好。

1-8计算机⽹络都有哪些类别？各种类别的⽹络都有哪些特点？答：1、按⽹络覆盖的地理范围分类：（1）局域⽹：局域⽹是计算机硬件在⽐较⼩的范围内通信线路组成的⽹络，⼀般限定在较⼩的区域内，通常采⽤有线的⽅式连接起来。

《计算机网络》第五版课后习题解答第一章概述1-2 试简述分组交换的特点答：在分组交换网络中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组形式传送。

如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。

每个分组包含用户数据的一部分加上一些控制信息。

控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。

在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后传递给下一结点。

分组交换网的主要优点：①高效。

②灵活。

③迅速。

④可靠。

缺点：分组在节点转发时因排队而造成一定的延时;分组必须携带一些控制信息而产生额外开销;1-14 计算机网络有哪些常用的性能指标？答：1.速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。

Bit 来源于binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个1 或0。

速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。

速率的单位是b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。

速率往往是指额定速率或标称速率。

2.带宽“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。

现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s (bit/s)。

3.吞吐量吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。

吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

4.时延传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。

5.时延带宽积6.往返时间RTT7.利用率1-19、长度为100 字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20 字节的TCP 首部。

第1章概述1.1计算机网络在信息时代中的作用计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性和共享1.2因特网概述1.2.1网络的网络网络、结点、链路、主机、因特网1.2.2因特网发展的三个阶段（1）、第一阶段是从单个网络ARPANRET向互联网发展的过程。

A、1983 年作为因特网的诞生时间B、internet 和Internet 的区别（2）、第二阶段是1985-1993年，特点是建成了三级结构的因特网（3）、第三阶段是1993年至今，特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网A、nap接入点B、万维网WWW 的问世C、NGI计划1.2.3因特网的标准化工作1.3因特网的组成1.3.1因特网的边缘部分（1）客户服务器方式（2）对等连接方式1.3.2因特网的核心部分（1）电路交换（2）分组交换1.4计算机网络在我国的发展1.5计算机网络的类别1.5.1计算机网络的定义1.5.2几种不同类别的网络A、用来把用户接入因特网的网络AN1.6计算机网络的性能1.6.1计算机网络的性能指标速率、带宽、吞吐量、时延（总时延= 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延）、时延带宽积、往返时间RTTK = 210 = 1024，M = 220, G = 230, T = 2401.6.2计算机网络的非性能特征1.7计算机网络体系结构1.7.1计算机网络体系结构的形成（1）、开放系统互连参考模型OSI/RM（2）、非国际标准TCP/IP1.7.2协议与划分层次划分层次的必要性、分层的要点、分层的好处、网络协议、计算机网络的体系结构1.7.3具有五层协议的体系结构（1）TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层OSI协议有7层（2）各层的具体特点1.7.4实体、协议、服务和服务访问点1.7.5TCP/IP的体系结构第2章物理层2.1物理层的基本概念物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型（源系统、传输系统、目的系统）2.2.2有关信道的几个基本概念（1）、单向通信、双向交替通信、双向同时通信2.2.3信道的极限容量（1）、信道能够通过的频率范围(2) 、信噪比（3）、香农公式2.3物理层下面的传输媒体2.3.1导向传输媒体双绞线同轴电缆光缆2.4信道复用技术2.4.1频分复用、时分复用和统计时分复用TDM、STDM统计时分复用2.6宽带接入技术2.6.1xDSL技术2.6.2光纤同轴混合网（HFC网）2.6.3FTTx技术第3章数据链路层3.1使用点对点信道的数据链路层3.1.1数据链路和帧点对点通信主要步骤3.1.2三个基本问题（1）封装成帧（最大传送单元MTU）（2）透明传输（字符填充问题，传输数据中有SOH、EOT）（3）差错检测（循环冗余检验的原理CRC、帧检验序列FCS）3.2点对点协议PPP3.2.1PPP协议的特点（1）. PPP 协议应满足的需求（2）. PPP 协议不需要的功能（3）. PPP 协议的组成：链路控制协议LCP，网络控制协议NCP3.2.2PPP协议的帧格式(1)、字段意义（2）、字节填充（3）、零比特填充都是为了透明传输3.2.3PPP协议的工作状态3.3使用广播信道的数据链路层3.3.1局域网的数据链路层（1）以太网的两个标准：DIX Ethernet V2（第一个）、IEEE 802.3（LLC、MAC层）（2）适配器的作用（网络接口卡NIC）3.3.2CSMA/CD协议（1）以太网采取两种重要的措施：不建链接、没有编号；曼彻斯特编码（2）载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD（争用期、二进制指数类型退避算法、最短有效帧长、）3.4使用广播信道的以太网*3.4.1使用集线器的星形拓扑3.4.2以太网的信道利用率*3.4.3以太网的MAC层（1）、MAC 层的硬件地址（2）、MAC帧的格式：DIX Ethernet V2、IEEE 802.33.5扩展的以太网3.5.1在物理层扩展以太网用多个集线器可连成更大的局域网3.5.2在数据链路层扩展以太网在数据链路层扩展局域网是使用网桥。

计算机网络重点复习整理(谢希仁第五版)计算机网络基础复习提纲第一章概述10分1 五层协议的网络体系结构：各层功能、优缺点。

应用层应用层是体系结构中的最高层。

应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。

这里的进程就是指正在运行的程序。

应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。

应用层直接为用户的应用进程提供服务。

传输层传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。

因特网的传输层可使用两种不同协议：即面向连接的传输控制协议TCP，和无连接的用户数据报协议UDP。

面向连接的服务能够提供可靠的交付，但无连接服务则不保证提供可靠的交付，它只是“尽最大努力交付”。

这两种服务方式都很有用，备有其优缺点。

在分组交换网内的各个交换结点机都没有传输层。

网络层网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。

在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。

在TCP/IP体系中，分组也叫作IP数据报，或简称为数据报。

网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。

数据链路层当发送数据时，数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。

每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制、以及流量控制信息等）。

控制信息使接收端能够知道—个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。

控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。

物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。

在物理层上所传数据的单位是比特。

传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，并不在物理层之内而是在物理层的下面。

因此也有人把物理媒体当做第0层2 计算机网络的发展趋势及应用前景。

习题1、习题1-24；2、根据你了解的计算机网络的发展现状，你预测未来计算机网络的发展趋势是什么？未来几年，哪些网络应用将会对我们的生活和工作产生深刻的影响？第二章物理层12分1 信道的极限容量：香农公式信噪比（db）=10log10(s/n)S表示信号的平均功率，n表示噪声的平均功率香农公式：信道的极限信息速率c=w log2(1+s/n) (b/s) w代表信道的带宽香农公式表明：信道的带宽或信道中的信道比越大，信息的极限输出速率就越高!2 信道复用技术原理：CDMA1.频分复用2.时分复用码元复用cdm码元地址csma的每一个站被指派一个唯一的M bit码元序列，一个站如果要发送比特1，则发送它自己的Mbit码元序列。