第 6 章 数据链路层
6-1 填空题
（ 帧 ）是数据链路层的传输单元。
进行流量控制的两种方法是（ 停止等待 ）和（ 滑动窗口 ）。
数据链路层常用的检测帧错误的方法是（CRC ）。
在数据帧的传输过程中，可能会出现两类错误，一个是（ 帧丢失 ），另一个是（帧损坏 ）。
数据链路层为了检测数据帧或确认帧丢失，每发送一个数据帧都设置一个（ 定时器 ）。
CRC-32 生成多项式为 X32+ X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1，写成二进制形式为( 100000100110000010001110110110111 )
停止等待协议中，发送端发出一个帧后，如果超时计时器到时间了，还没有收到确认，则应该( 重传刚发出的帧 )。
连续 ARQ 协议中用 n 个比特进行数据帧编号，则其发送窗口 WT的大小应满足（WT<=2n-1 ）。
确认帧 ACKn 表示前续数据帧已经收到，现在期望接收第（ n ）号帧。
当接收方收到 5 号帧时，应该回复一个 ACK，ACK 的编号是（ 6 ）。
HDLC 协议定义 3 种类型的帧，分别是（ 信息帧 ）、（ 监督帧 ）和（ 无编号帧 ）。
HDLC 协议的帧结构依次为标志、地址、（ 控制 ）、信息、FCS 和标志。
HDLC 协议的帧首尾标志用二进制表示为（ 01111110 ）。
PPP 协议中，认证所用到的协议是（ PAP ）和（ CHAP ）。
6-2 选择题
下列不属于数据链路层功能的是（ B ）。
A．帧同步 B．电路管理
C．差错控制 D．流量控制流量控制是为了防止（ C ）。
A．比特差错 B．发送方缓存溢出
C．接收方缓存溢出 D．接收方和发送方之间冲突在滑动窗口流量控制中，接收窗口左侧的帧是（ B ）。
A．接收但未确认 B．接收并已确认
C．未接收 D．未发送在滑动窗口流量控制中，接收窗口里面的帧是（ C ）。
A．接收但未确认 B．接收并已确认
C．当前可以接收 D．当前不能接收在滑动窗口流量控制中，接收窗口右侧的帧是（ D ）。
A．接收但未确认 B．接收并已确认
C．当前可以接收 D．当前不能接收在滑动窗口流量控制中，发送窗口左侧的帧是（ A ）。
A．已发送并已被确认 B．已发送但未被确认
C．当前可以发送 D．当前不能发送在滑动窗口流量控制中，发送窗口里面的帧是（ C ）。
A．已发送并已被确认 B．接收并已确认
C．当前可以发送 D．当前不能发送在滑动窗口流量控制中，发送窗口右侧的帧是（ D ）。
A．已发送并已被确认 B．已发送但未被确认
C．当前可以发送 D．当前不能发送连续 ARQ 中，若数据链路的发送窗口大小为 WT=4，在发送完 3 号帧、并收到对 2 号帧的确认帧后，发送方还可以继续发送（ C ）个帧。
A．1 B．2 C．3 D．4给一个帧编号的时候，帧的序号所能取的值是有限的。下面哪个选项是一个帧序号正确的取值范围。 （ A ）
A．0 ~ 63 B．0 ~ 64 C．1 ~ 63 D．1 ~ 64在连续 ARQ 协议中，如果 1, 2, 3 号帧被正确接收，那么接收方可以发送一个编号为（ D ）的确认帧给发送方。
A．1 B．2 C．3 D．4对于发送窗口大小为 n 的滑动窗口，在没有收到确认前，最多可以发送（ C ）个帧。
A．0 B．n-1 C．n D．n+1在滑动窗口流量控制（窗口大小为 8）中，ACK3 意味着接收方已经收到了第（ A ）号帧。
A．2 B．3 C．4 D．8ARQ 代表（ B ）。
A．自动重复量化 B．自动重复请求
C．自动重传请求 D．应答重复请求当发出（ A ）后，定时器开始启动。
A．数据帧 B．ACK 帧 C．NAK 帧 D．以上全部在连续 ARQ 协议中，如果数据帧使用 4bit 来编号，则发送窗口最大为（ D ）。
A．4 B．8 C．16 D．15在连续 ARQ 协议中，如果数据帧使用 4bit 来编号，则接收窗口大小为（ D ）。
A．4 B．8 C．16 D．1采用连续 ARQ 协议，接收窗口位置为 4 时，接收到 5 号帧应该（ A ）。
A．丢弃 B．缓存 C．递交高层 D．不做处理当数据传输出现差错，发送端要进行数据重发的差错控制方法称为（ C ）。
A．循环冗余校验 B．前向纠错
C．自动重传请求 D．后向纠错在停止等待协议中，数据帧用（ A ）个比特来编号。
A．1 B．2 C．3 D．4在停止等待协议中，接收方窗口大小为（ D ）。
A．4 B．8 C．16 D．1HDLC 是（ A ）协议。
A．面向比特的 B．面向字符的
C．面向字节的 D．基于计数的HDLC 的（ A ）字段定义帧的开始和结束。
A．标志 B．地址
C．控制 D．帧校验序列HDLC 中，监控帧是（ C ）。
A．用于传送数据的帧 B．专用的控制帧
C．确认帧和否认帧 D． 以上全部HDLC 中，信息帧是（ A ）。
A．用于传送数据的帧 B．专用的控制帧
C．确认帧和否认帧 D． 以上全部HDLC 中，无编号帧是（ B ）。
A．用于传送数据的帧 B．专用的控制帧
C．确认帧和否认帧 D． 以上全部采用 HDLC 传输比特串 011111111000001，零比特填充后输出为（ B ）。
A．0101111111000001 B．0111110111000001
C．0111101111000001 D．0111111011000001PPP 帧中，（ D ）字段定义数据字段的内容。
A．标志 B．地址 C．控制 D．协议关于 HDLC 协议和 PPP 协议，错误的是（ D ）。
A．HDLC 协议提供流量控制和差错控制的功能
B．HDLC 协议可以用于多点通信
C．PPP 协议只能用于点对点通信
D．PPP 协议提供流量控制和差错控制的功能BSC 协议中，表示正文开始的特殊控制字符是（ B ）。
A．SOH B．STX C．ETX D．ETB
6-3 判断题
网络通信中只有数据链路层提供流量控制。×
运输层不提供差错控制，差错控制是数据链路层的功能。×
连续 ARQ 协议中，如果源端已经发送了 3、4、5、6 号帧，但是现在 3 号帧出现了差错，则除了重传 3 号帧外，还要重传 4、5、6 号帧。√
停止等待协议中，发送端发出的数据帧有可能丢失，但返回的确认帧是不会丢失的。×
停止等待协议中，发送端发出一个帧后，应该一直等待，直到收到接收端发回的确认帧或否认帧后才能作出下一步的动作。√
发送窗口大小为 6 的时候，如果已经发送了 0、1、2、3 四个帧，并收到了对 0 和 1 号帧的确认，则接下来可以发送 4、5、6、7 号帧。√
在连续 ARQ 协议中，发送窗口越大时，接收窗口一般也应该设的越大，以跟上发送端的速度。×
连续 ARQ 协议的接收端窗口比停止等待协议的接收端窗口要大。×
在连续 ARQ 协议中，如果用 3 个比特进行编号，则发送端窗口最大为 8。×
在连续 ARQ 协议中，如果用 4 个比特进行编号，则发送端窗口可以为 14。√
HDLC 帧中，如果要发送的数据是“00011101011110011001”,则经过零比特填充后，数据并没有变化。 √
停止等待协议不能实现完整的差错控制和流量控制。 ×
连续 ARQ 协议总是比停止等待协议效率高。 ×
在停等协议中超时定时器的功能是避免死锁。√
在停等协议中，如果接收方发现重复帧，只要丢掉重复帧就可以了，不需要其他的动作。×
使用 CRC 校验不能绝对确保数据的正确校验。√
CRC 校验码可以用来纠错。×
数据链路层的传输单元称为分组。×
HDLC 是面向字符的同步控制协议。×
PPP 协议中，PAP 认证比 CHAP 认证更安全。×
6-4 简答题
数据链路和链路有何区别？
答：
链路指的是一条无源的点对点的物理路线，中间没有任何结点，链路也称数据电路、物理链路。物理链路是数据传递的物理基础，数据要转换成电磁信号在链路上传递。但是仅有物理链路是不够的，还需要对数据的传输进行控制，通信双方必须商定一些通信规则，用来控制数据的传递，保证数据传输的正确性，这些规则就是数据链路层协议。物理链路和它上面运行的链路层协议一起组成了数据链路。数据链路层的功能有哪些？
答：成帧、流量控制、差错控制、链路管理、寻址、区分控制和数据帧是如何生成的？什么是帧同步？常用的帧同步的方法有哪些？
答：
数据链路层收到网络层的报文，在报文前面添加首部，后面添加尾部，形成帧帧同步是指数据链路层用来区分帧开始和帧结束的技术。
常用的帧同步技术有：字节计数法、含字节填充的分界符法、含位填充的分界标志法、物理层编码违例法。简述停等和滑动窗口的原理。
答：
（1）停止等待：
数据帧以 0,1 交替进行编号。
发送方每发完一帧后要等待接收方的确认，同时开启计时器。如果计时器时间内收到确认帧 ACK，就发送下一帧后，如果收到否认帧 NAK，就重传。
接收方收到正确的帧，就发送确认帧 ACK，如果收到错误的帧，就发送否认帧 NAK
（2）滑动窗口
数据帧编号为 n 比特，帧编号为 0,1,2…2n-1,0,1,2…2n-1 方式重复编号
发送方设置发送窗口，帧编号落在发送窗口内的帧，可以直接发送不需等待确认，不在发送窗口内的帧，不能发送。收到对方确认后，发送窗口向右移动，将新的帧纳入窗口，从而可以持续不断地发送数据帧。为了防止确认帧丢失而造成双方死锁等待，发送方发出帧后还会开启定时器，如果定时器超时没有收到确认，就重传数据帧。数据帧以 n 比特编号，发送窗口 WT<=2n-1。
接收方设置接收窗口，帧编号落在接收窗口内的帧，可以接收，落在接收窗口外的帧丢弃。接收帧以后，要发送确认，ACKn 表示编号 n 以前的帧都收到了，现在期望收到编号为n 的帧。数据帧以 n 比特编号，发送窗口 WR<=2n-1。数据链路层是如何进行差错控制的？
答：
（1）帧损坏：通过 CRC 冗余校验
（2）帧丢失：主要采用帧编号、确认帧和定时器的方法。
发送方要对帧进行编号，而接收方每收到一个帧，就向发送方发送一个确认帧。
发送方每发送一个帧，就启动一个定时器。如果定时器时间到了，确认帧仍未收到，
就认为该帧丢失了，进行重传。分别给出 HDLC 协议和 PPP 协议的帧格式。
答：
（1）HDLC 帧格式
（2）PPP 帧格式
HDLC 的帧可以分为哪几大类？试简述各类的的作用。
答：
（1）信息帧（I 帧）：用于数据传送
（2）监控帧（S 帧）: 监控帧用于监视和控制数据链路，完成信息帧的接收确认、重发请求、暂停发送请求等功能。
（3）无编号帧（U 帧）: 用于数据链路的控制试简述 HDLC 帧各字段的的含义，并说明 HDLC 中控制字段的格式。
答：
（1）标志字段用来区分帧的开始和结束。HDLC 指定采用 01111110 为标志序列。
（2）地址字段表示链路上站的地址
（3）控制字段是 HDLC 的关键字段，许多重要的功能都靠它来实现。控制字段用来表示帧类型、帧编号以及命令、响应等。控制字段格式如下图：
（4）信息字段内包含了用户的数据信息和来自上层的各种控制信息
（5）帧校验序列 FCS 占 16 比特，采用 CRC 校验试简述 PPP 协议的工作过程。
答：
（1）双方建立物理链路
（2）双方使用 LCP 建立数据链路，协商确定数据链路参数
（3）用户认证，使用 PAP 或 CHAP
（4）网络配置，使用 IPCP，获取 IP 地址等信息
（5）数据传输，IP 报文封装在 PPP 帧中发送
（6）数据传输完毕，使用 IPCP 协议断开网络连接
（7）使用 LCP 协议断开数据连接简述 PAP 协议与 CHAP 协议的不同。
答：
（1）工作流程不同：数据连接建立后，PAP 客户端首先向系统发送用户名和密码，系统查询用户名和其对应的密码，如果和用户发的一致，认证成功，系统发送确认，否则系统发送否认。
数据连接建立后，由系统首先向客户端发送挑战包，包内含有随机数 r。客户端收到后，将随机数 r 和自己的密码经过运算，将运算得到的结果和用户名一起发送给系统，系统通过用户名查询密码，将查到的密码和随机数 r 进行相同运算，计算的结果如果和用户发来的相同，则认证成功，否则认证失败。
(2)安全性：PAP 直接在线路上发送用户名和密码，不安全；CHAP 在线路上传输的是经过运算后的密码，安全性高，而且使用了随机数，能够防止重放攻击。试分别对停等 ARQ、连续 ARQ 及选择重传 ARQ 三种技术进行特点分析，并对比三种
技术的优缺点。
答：
停等 ARQ 采用了停止等待协议作为流量控制，协议简单，容易实施，但执行效率低，在等待确认帧的时间，发送方不能发送后面的帧，线路空闲。
连续 ARQ 采用了滑动窗口机制进行流量控制，发送窗口大于 1，在等待确认的时间内，发送窗口内的帧都可以继续发送，可以充分利用线路。但连续 ARQ 接收窗口大小为 1，如果第 n 帧出错被丢弃，即便第 n 帧以后所有的帧都正确到达，也会被丢弃，因此第 n 帧以后的帧都需要重传，存在重复发送帧的问题。
选择重传 ARQ，发送窗口和接收窗口都大于 1，发送方可以同时发送多个帧，接收方也可以同时接收多个帧，避免了连续 ARQ 重复发送帧的问题，但协议实施起来比连续 ARQ要复杂，也需要较大的缓冲区。
6-5 计算题
设生成多项式为 11001，要发送的数据比特序列为 1011001，请计算 CRC 校验码，写出含有 CRC 校验码的实际发送数据比特序列。
答：CRC 校验码：1010，发送数据比特序列：10110011010设生成多项式为 110101，要发送的数据比特序列为 101011010101，请计算 CRC 校验码，给出含有 CRC 校验码的发送端发送的实际比特序列。
答：CRC 校验码：01101，发送比特序列 10101101010101101有一比特串为：011001011111110111110110，经过零比特填充法后得到的比特串是什么?有一比特串经过零比特填充后得到序列为：011001011111000111110110。试还原成原来的比特串。
答：
011001011111110111110110 零比特填充：01100101111101101111100110
011001011111000111110110 零比特还原：0110010111110011111110
