王道计算机网络课代表 - 考研计算机 第三章 数据链路层 究极精华总结笔记
本篇博客是考研期間學習王道課程 傳送門 的筆記，以及一整年里對 計算機網絡 知識點的理解的總結。希望對新一屆的計算機考研人提供幫助！！！
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關于對 數據鏈路層 章節知識點總結的十分全面，涵括了《計算機網絡》課程里的全部要點（本人來來回回過了三遍視頻），其中還陸陸續續補充了許多內容，所以讀者可以相信本篇博客對于考研計算機網絡 “數據鏈路層” 章節知識點的正確性與全面性；但如果還有自主命題的學校，還需額外讀者自行再觀看對應學校的自主命題材料。
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計算機網絡 筆記導航🚥🚥🚥
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食用說明書：
第一遍學習王道課程時，我的筆記只有標題和截圖，后來復習發現看只看圖片，并不能很快的了解截圖中要重點表達的知識點。
在第二遍復習中，我給每一張截圖中 標記了重點，以及 每張圖片上方總結了該圖片 對應的知識點 以及自己的 思考 。
最后第三遍，查漏補缺。
所以 ，我把目錄放在博客的前面，就是希望讀者可以結合目錄結構去更好的學習知識點，之后沖刺復習階段腦海里可以浮現出該知識結構，做到對每一個知識點熟稔于心！
請讀者放心！目錄展示的知識點結構是十分合理的，可以放心使用該結構去記憶學習！
注意(⊙o⊙)！，每張圖片上面的文字，都是該圖對應的知識點總結，方便讀者更快理解圖片內容。
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《計算機網絡》第3章 數據鏈路層
【考綱內容】 王道 P78
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(一) 數據鏈路層的功能
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(二) 組幀
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(三) 差錯控制
- 檢錯編碼；
- 糾錯編碼；
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(四) 流量控制與可靠傳輸機制
- 流量控制、可靠傳輸 與 滑動窗口機制；
- 停止-等待協議；
- 后退N幀協議（GBN）；
- 選擇重傳協議（SR）；
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(五) 介質訪問控制
- 信道劃分 ：頻分多路復用、時分多路復用、波分多路復用、碼分多路復用的概念和基本原理；
- 隨機訪問 ：ALOHA 協議；CSMA協議；CSMA/CD 協議；CSMA/CA協議；
- 令牌傳遞協議；
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(六) 局域網
- 局域網的基本概念與體系結構；
- 以太網 與 IEEE 802.3；
- IEEE 802.11無線局域網；
- VLAN基本概念與基本原理；
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(七) 廣域網
- 廣域網的基本概念；
- PPP協議；
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(八) 數據鏈路層設備
- 局域網交換機及其工作原理；
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【復習提示】
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? 本章是歷年考試中考查的重點；
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? 要求在了解數據鏈路層基本概念和功能的基礎上，重點掌握：
- 滑動窗口機制；
- 三種可靠傳輸協議、各種MAC協議、HDLC協議和PPP 協議，特別是CSMA/CD協議和以太網幀格式；
- 局域網的爭用期；
- 最小幀長的概念；
- 二進制指數退避算法；
- 中繼器、網卡、集線器、網橋和局域網交換機的原理及區別；
| 數據鏈路層的功能 | 0.5 h | |
| 組幀 | 0.5 h | |
| 差錯控制 | 1 h | |
| 流量控制與可靠傳輸機制 | 1.5 h | |
| 介質訪問控制 | 2 h | |
| 局域網 | 1 h | |
| 廣域網 | 0.5 h | |
| 數據鏈路層設備 | 0.5 h | |
| 總耗時：7.5 h |
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本章節的思維導圖
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3.1 數據鏈路層的功能概述
? 本章的學習抓住 各端的數據鏈路層之間 如何通信；
1. 數據鏈路層基本概念
? 了解幾個名詞：結點、鏈路、數據鏈路、幀 ；
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2. 數據鏈路層功能概述
? 物理層（實習生）可能犯錯，數據鏈路層（秘書）就要想辦法，使得可以把正確的數據交付給網絡層（老板）；
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數據鏈路層的五大功能
(1) 為網絡層提供服務（三種服務）
- 無確定的無連接服務；
- 有確定的無連接服務；
- 有確定的面向連接服務（有連接必要確認）；
(2) 鏈路管理
? 鏈路的建立、維持和釋放；
(3) 組幀
? 網絡層交付下來的 數據包 叫做 分組 ，數據鏈路層需要對 分組 封裝成幀 ，幀是數據量鏈路層傳輸的基本單位；
? 封裝的具體過程將在 3.2.3 組幀 介紹；
(4) 流量控制
? 發送方、接收方之間傳輸速率和接收速率的差異較大，需要先找發送方；
(5) 差錯控制
? 幀在傳輸過程中出現錯誤，有 位錯 和 幀錯；
? 簡單理解就是，差錯控制就是負責發現錯誤，解決錯誤；
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3.2 封裝成幀 與 透明傳輸
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3.2.1 封裝成幀
? 數據鏈路層之所以要把 比特組 合成 幀 為單位傳輸，是為了在出錯時只需重發出錯的幀，而不必重發全部數據；
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(1) 將 比特組 封裝成 幀 需要遵循規定要的協議：
- 幀首部：幀開始字段；
- 幀尾部：幀結束字段；
- 幀的數據部分：網絡層的IP數據報；
(2) 組幀 要解決的問題：
- 幀定界；
- 幀同步；
- 透明傳輸；
(3) 最大傳送單元 MTU：數據部分的最長長度；
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組幀的四種方法
1. 字符計數法
? 使用第一個字節來表明幀內字符數；
? 缺點：一錯全錯；
? 如果第一幀第一個字節的5變成4，后面也就無法按正確的幀長度識別幀了；
2. 字符填充法
? 使用 特定字符 來定界一幀的開始與結束（SOH 和 EOT）；
? SOH、EOT對應一段特定的比特組，但如果數據部分巧合也出現，就可以導致識別歧義；
? 為了避免造成歧義，一旦數據部分出現特定的比特組，在前面就 字節填充 一串比特組，表示轉義字符；
3. 零比特填充法
? 字符填充法中，使用轉義字符避免歧義；
? 零比特填充法中，采用 連5添1 的方法避免歧義；
? 優點：數據部分想傳輸什么就可以傳輸什么，不用在意幀邊界；
4. 違規編碼法
? 物理層常常使用 違規編碼法 ，例如曼徹斯特編碼：高-低為1、低-高為0；
3.2.2 透明傳輸
? 透明傳輸：透明是 看不見 的意思；
3.3 差錯控制
? 傳輸中的 差錯 都是由于 噪聲 引起的；
? 差錯類型：
- 位錯：比特位出錯；
- 幀錯：幀丟失（重傳）、幀重復和幀失序（幀序號）；
? 注意 物理層的編碼 和 數據鏈路層的編碼 的區別；
? 冗余編碼：數據加上一定的冗余位；
3.3.1 檢錯編碼
1. 奇偶校驗碼
2. 循環冗余碼 CRC
? 在學習 CRC 之前，我們還需要學習些預備知識：模2運算 ；
? 模2運算的特點是 不考慮進位和借位 ；
① 模2加運算
? 關鍵：奇數個1，結果為1；
| 0 | 0 | 1 | 1 |
② 模2減法
? 關鍵：奇數個1，結果為1；
| 0 | 0 | 1 | 1 |
③ 模2乘法
? 關鍵：模2乘法與普通乘法一樣演算；
| 0 | 1 | 0 | 0 |
④ 模2除法
? 模2除法是模2乘法的逆運算，具有下面三個性質：
? 1、當最后余數的位數小于除數位數時，除法停止。
? 2、當被除數的位數小于除數位數時，則商數為0，被除數就是余數。
? 3、只要被除數或部分余數的位數與除數一樣多，且最高位為1，不管其他位是什么數，皆可商1。
? CRC：在K位信息碼后面 拼接 r位的校驗碼 (N = K + r) ；
【例】要發送的數據 1101 0110 11，生成多項式10011，求最終發送的數據是多少？
① 生成多項式 G(x) = 10011 = x4 + x1 + x0 = x4 + x + 1；
② 因為G(x)的最高次冪為4，所以發送數據左移4位：1101 0110 11 0000；
③ 新的數據除以生成多項式：(1101 0110 11 0000) / 10011，余數為1110，就是我們要添加的冗余碼；
④ 發送數據：1101 0110 11 1110 ；
接收端檢錯過程：
? 接收數據 / 生成多項式：1101 0110 11 1110 / 10011 ；
? 若除的盡，則數據正確；反之錯誤；
3.3.2 糾錯編碼
1. 海明碼的概念
? 檢錯編碼 只能發現錯誤，而 糾錯編碼 既可以發現錯誤，還可以糾正錯誤，得到正確的數據；
2. 海明碼的使用
發送方要做的操作：
(1) 確定校驗位的位數（數據位位數 決定 校驗位位數，校驗位位數越多，能力越強）
? 假設：數據位D 的位數為 d = 8，校驗位R 的位數為 r ；
? ① 僅能發現并修正一位錯：2r ≥ d + r +1 ；此時，d = 8、r=4；
? ② 發現修正一位錯，并發現兩位錯：2r ≥ d + r ；此時，d = 8、r=5；
(2) 確定校驗碼的位置
? 假設現在數據位D的位數 d=8，由公式得校驗位R的位數 r=5，則發送數據H的位數 h=13；
? 海明碼校驗位的數據 Ri 是離散地分布在數據為 Dj ：要么在 2i 的位置上，要么在最高位；
| R5 | D8 | D7 | D6 | D5 | R4 | D4 | D3 | D2 | R3 | D1 | R2 | R1 |
(3) 求校驗位的值
? 校驗位的值肯定是根據數據位生成的，下表是生成關系：
| 3 = 1 + 2 | 5 = 1+ 4 | 6 = 2 + 4 | 7 = 1 + 2 + 4 | 9 = 1 + 8 | 10 = 2 + 8 | 11 = 1 + 2 + 8 | 12 = 4 + 8 |
| R1 + R2 | R1 + R3 | R2 + R3 | R1 + R2 + R3 | R1 + R4 | R2 + R4 | R1 + R2 + R4 | R3 + R4 |
? 下面生成校驗位：
| R1 | D1 異或 D2 異或 D4 異或 D5 異或 D7 |
| R2 | 13467 |
| R3 | 2348 |
| R4 | 5678 |
| R5 | (所有數據位的異或) 異或 (不包括 R5 的所有校驗位的異或) |
接收方的操作
(1) 求校驗工具 Si （校驗碼R有幾位，S就有幾位）
| S1 | R1 異或 (D1 異或 D2 異或 D4 異或 D5 異或 D7) |
| S2 | R2 異或 (13467) |
| S3 | R3 異或 (2348) |
| S4 | R4 異或 (5678) |
| S5 | (所有收到的數據位的異或) 異或 (所有收到的校驗位的異或) |
(2) 檢錯糾錯
? ① 沒有錯誤的情況
? S5 =0 、S4S3S2S1 = 0000；
? ② 發送一位錯誤的情況：S5 =1
? 若 S4S3S2S1 = 0101，可知 0101 = R1 + R3 = 5，故 H5 出錯，也就是 D2 出錯；
? ③ 發送兩位錯誤的情況
? 假設數據位 D1、R3 出錯：S5 =0 、S4S3S2S1 = 0101；
章節小結
3.4 流量控制與可靠傳輸機制 ?
3.4.1 流量控制、可靠傳輸與滑動窗口機制
1. 流量控制的概念
? 發送較快、接收較慢，造成傳輸錯誤；
2. 流量控制的方法
(1) 停止等待協議
? 發送一個幀先停止，等待對方確認收到再發送；
(2) 滑動窗口協議
- ① 后退N幀協議 (GBN)
- ② 選擇重傳協議 (SR)
? 要認真分析各種流量控制方法的 發送窗口、接收窗口 的大小；
3. 可靠傳輸、滑動窗口、流量控制三者關系
小結
3.4.2 單幀滑動窗口與停止-等待協議
1. 停等 - 無差錯情況
2. 停等 - 有差錯情況
? RTT，往返傳輸時延；
3. 停等 - 性能分析
小結
3.4.3 多幀滑動窗口與后退N幀協議 (GBN)
? 停等協議的缺點：信道利用率低，雙方很多時間都在等待；
? 流水線技術：發送方連續發送多個數據幀；
? 既然連續發送多個數據幀，那么發送方就需要增加一些技術要求：
- 必須增加序號范圍；
- 發送方需要緩存多個分組（用于幀丟失再重發）；
1. 后退N幀協議的概念
? GBN：多個發送窗口，一個接收窗口；
? 發送窗口可以不是滿的狀態；
2. 發送方的工作
? 上層的調用；
? 累計確認；
? 超時時間：超時之后，會重發出所有已發送但未被確認的幀；
3. 接收方的工作
? GBN的運行過程
4. GBN的注意事項
? 滑動窗口的長度：1 ≤ Wt ≤ 2n-1 ；
? 若發送窗口過大，接收方無法區別新幀和舊幀；
? 習題
? 甲發送所有數據的時間：(1000 × 1000 × 8b) / (100 × 106 b/s) = 80ms；
? 2 × 50ms + (1000 × 8b) / (100 × 106 b/s) = 100.08 ms；
? 80 < 100.08;
? (1000 × 1000 × 8b) / 100.08 ≈ 80Mb/s
小結
3.4.4 多幀滑動窗口與選擇重傳協議 (SR)
? GBN協議的缺點：接收方只能按序接收（累計確認），一些發送正確但序號跳躍的幀會被拋棄；
1. 選擇重傳協議的基本概念
2. 發送方、接收方的工作
3. SR的注意事項
? WTmax = WRmax = 2(n-1)
習題
小結
3.5 介質訪問控制 ?
3.5.1 信道劃分介質訪問控制
【補充】傳輸數據使用的兩種鏈路；
1. 介質訪問控制的基本概念
? 介質訪問控制：采用一些措施，使得兩對結點之間的通信不會互相干擾；
2. 信道劃分介質訪問控制
① 頻分多路復用 FDM
? 每個用戶占用一個頻段，相互之間不打架；
② 時分多路復用 TDM
? 同一頻率，分時占用 TDM幀；
? TDM要求A、B、C、D按部就班地發送，而改進的STDM就比較靈活；
? 誰先來的就進STDM幀，湊齊一個就發送；
③ 波分多路復用 WDM
? 不同波長（頻率）的光信號；（光的頻分多路復用技術）
④ 碼分多路復用 CDM
小結
3.5.2 隨機訪問介質訪問控制
1. ALOHA 協議
- 純ALOHA協議
- 時隙ALOHA協議
2. CSMA協議
① 1-堅持CSMA
② 非堅持CSMA
③ P-堅持CSMA
3. CSMA / CD協議
? CD：碰撞檢測
? 發生碰撞后，什么時候重傳？- 截斷二進制指數規避算法
4. CSMA / CA 協議
? CA：碰撞避免；
3.5.3 輪詢訪問：令牌傳遞協議
1. 輪詢協議
2. 令牌傳遞協議
3.6 局域網
3.6.1 局域網基本概念和體系結構
? LAN：指在 某一區域內 由多臺計算機互聯成的計算機組，使用 廣播信道 ；
? 局域網網絡拓撲結構
? 按照介質訪問控制對局域網分類
IEEE 802標準
? 重點記標紅的即可；
數據鏈路層的子層：
- LLC
- MAC
小結
3.6.2 以太網
1. 以太網的基本概念
以太網傳輸介質與拓撲結構的發展
? 考研?？?/p>
2. 適配器與MAC地址
? MAC地址：每個適配器有一個全球唯一的48位二進制地址 ；
以太網MAC幀
? IP數據報的最小字節 = 64 - 6 - 6 - 2 - 4 = 46；
? FCS是CRC的幀檢測序列 (冗余碼)；
【問題】為什么有幀開始定界符，沒有幀結束定界符 ？
? 以太網采用曼徹斯特編碼，所以當發生數據電壓會有變化（高變低為1，低變高位0），所以沒有電壓變化就是幀結束；
3. 高速以太網
小結
3.6.3 IEEE 802.11 無線局域網
1. IEEE 802.11
802.11的MAC幀頭格式
2. 無線局部網的分類
① 有固定基礎設施無線局域網
② 無固定基礎設施無線局域網的自組織網絡
3.6.4 VLAN 的基本概念與基本原理
1. VLAN 的基本概念
2. VLAN 的基本原理
- 基于接口的VLAN技術；
- 基于MAC地址的VLAN技術；
練習
3.7 廣域網
3.7.1 廣域網的基本概念
? 交換機只能單個網絡內交換分組；
? 路由器可以多個網絡之間交換分組；
? 局域網強調數據傳輸，廣域網強調數據共享；
3.7.2 PPP 協議
PPP 協議的幀格式
3.7.3 HDLC 協議 *
章節小結
3.8 數據鏈路層設備
小結
3.9 常見問題和易混淆知識點
1. “鏈路”和“數據鏈路”有何區別? “電路接通”與“數據鏈路接通”有何區別 ？
所謂鏈路（Link)，是指從一個結點到相鄰結點的一段物理線路，其中間沒有其他任何的交換結點。在進行數據通信時，兩臺計算機之間的通信路徑往往要經過許多段這樣的鏈路?？梢?#xff0c;鏈路只是一條路徑的組成部分。
數據鏈路（Data Link)則是另一個概念。因為在一條線路上傳送數據時，除必須有一條物理線路外，還必須有一些通信協議來控制這些數據的傳輸。若把實現這些協議的硬件和軟件加到鏈路上，就構成了數據鏈路。有時也把鏈路分為物理鏈路和邏輯鏈路。物理鏈路就是指上面所說的鏈路，邏輯鏈路就是上面的數據鏈路，即物理鏈路加上必要的通信協議
“電路接通”表示鏈路兩端的結點交換機已經開機，物理連接已經能夠傳送比特流，但數據傳輸并不可靠，在物理連接基礎上，再建立數據鏈路連接,才能說“數據鏈路接通”。此后，由于數據鏈路連接具有檢測、確認和重傳功能,才使得不太可靠的物理鏈路變成可靠的數據鏈路，進行可靠的數據傳輸。當數據鏈路斷開連接時,物理電路連接不一定跟著斷開連接。
2. 在停止-等待協議中，確認幀為什么不需要序號(如用ACK0和ACK1) ?
? 在停止-等待協議中，發送方每發送一幀，都需要在收到接收方的確認幀后，才能進行下一幀的發送，而發送方收到的確認幀也
一定是自己剛剛發出去的數據幀的確認幀，無須加序號標記。
3. 說明用n比特進行編號時，若接收窗口的大小為1，則只有在發送窗口的大小W≤2"-1時，連續ARQ協議才能正確運行。
舉一個具體的例子進行說明。例如用3比特可編出8個不同的序號，因而發送窗口的最大值似乎應為8。但實際上，設置發送窗口為8將使協議在某些情況下無法工作?，F在我們就來說明這一點。
設發送窗口W=8，發送端發送完0~7號共8個數據幀。因發送窗口已滿，發送暫停。假定這8個數據幀均已正確到達接收端，并且對每個數據幀，接收端都發送出確認幀。下面考慮兩種不同的情況。
第一種情況是:所有確認幀都正確到達了發送端，因而發送端接著又發送8個新的數據幀，其編號應是0~7。注意，序號是循環使用的。因此序號雖然相同，但8個幀都是新的幀。
第二種情況是:所有確認幀都丟失了。經過一段由超時計時器控制的時間后，發送端重傳這8個舊的數據幀，其編號仍為0~～7。
于是，當接收端第二次收到編號為0~7的8個數據幀時，就無法判定這是8個新的數據幀還是8個重傳的舊數據幀。
因此，將發送窗口設置為8顯然是不行的。
4. 證明：對于選擇重傳協議，若有n比特進行編號，則接收窗口的最大值為WR≤2"1。
設發送窗口大小為W。因為W+WR≤2"，W:=W，W取最大值2"I2=2P1。
注意，如果題目沒有特別說明，那么-一般情況下選擇重傳協議的發送窗口和接收窗口的大小是相等的。大家試想一下，SR 協議中接收窗口值大于1，接收窗口要等到接收范圍內所有幀收到才能更新，發送窗口要等接收窗口更新后才會更新，那么發送窗口比接收窗口多出來的那部分窗口就沒有意義了。
5. 數據鏈路層使用PPP 協議或CSMA/CD 協議時，既然不保證可靠傳輸，為什么要對所傳輸的幀進行差錯檢驗 ？
當數據鏈路層使用PPP協議或CSMA/CD協議時，在數據鏈路層的接收端對所傳輸的幀進行差錯檢驗是為了不將已發現有差錯的幀（不管是什么原因造成的）接收下來。如果在接收端不進行差錯檢測，那么接收端上交給主機的幀就可能包括在傳輸中出了差錯的幀，而這樣的幀對接收端主機是沒有用處的。換言之，接收端進行差錯檢測的目的是:“上交主機的幀都是沒有傳輸差錯的，有差錯的都已經丟棄了”，或者更加嚴格地說。*我們以很接近于1的概率認為，究是上交主機的幀都是沒有傳輸差錯的”。
考研人的精神家園
6. 為什么PPP協議不使用幀的編號和確認機制來實現可靠傳輸 ？
PPP不使用序號和確認機制是出于以下考慮:
若使用能夠實現可靠傳輸的數據鏈路層協議（如HDLC)，開銷就會增大。當數據鏈路層出現差錯的概率不大時，使用比較簡單的PPP較為合理。
在因特網環境下，PPP的信息字段放入的數據是IP數據報。假定我們采用了能實現可靠傳輸但十分復雜的數據鏈路層協議，當數據幀在路由器中從數據鏈路層上升到網絡層后，仍有可能因網絡擁塞而被丟棄。因此，數據鏈路層的可靠傳輸并不能保證網絡層的傳輸也是可靠的。
PPP在幀格式中有幀校驗序列FCS字段。對于每個收到的幀，PPP都要使用硬件進行CRC檢驗。若發現有差錯，則丟棄該幀（一定不能把有差錯的幀交給上一層)。端到端的差錯控制最后由高層協議負責。因此，PPP可以保證無差錯接收。
7. 兩臺計算機通過計算機網絡傳輸一個文件時，有兩種可行的確認策略。第一種是由發送端將文件分割成分組，接收端逐個確認分組;但就整體而言，文件并沒有得到確認。第二種策略是接收端不確認單個分組，而是當文件全部收到后，對整個文件予以接收確認。試比較這兩種方式的優缺點，以及它們各自適用的場合。
在計算機網絡中，數據的傳輸過程可能會引起數據的丟失、出錯等，因此一個可靠的傳輸需要一定的差錯控制機制,確認是實現差錯控制的一個輔助手段。上面的兩種確認策略都是可行的，但它們的性能取決于所應用的網絡環境。
具體地說，當網絡傳輸可靠性較低且分組容易丟失時，第一種策略即對每個分組逐一確認較好，此時僅需重傳丟失或出錯的分組。如果網絡的傳輸可靠性較高，那么在不發生差錯的情況下，僅對整個文件進行一次確認，從而減少了確認的次數，節省了網絡帶寬和網絡資源;不過，即使有單個分組丟失或出錯，也需要重傳整個文件。
8. 局域網、廣域網和因特網之間的關系總結。
為方便理解，可將廣域網視為一個大的局域網，專業地講，就是通過交換機連接多個局域網，組成更大的局域網，即廣域網。因此，廣域網仍然是一個網絡。而因特網是多個網絡之間的互聯，即因特網由大局域網（廣域網）和小局域網共同通過路由器相連。因此局域網可以通過廣域網與另一個相隔很遠的局域網進行通信。
9. IEEE 802局域網參考模型與OSI參考模型有何異同之處?
局域網的體系結構只有OSI參考模型的下兩層（物理層和數據鏈路層)，而沒有第三層以上的層次。即使是下兩層，由于局域網是共享廣播信道，而且產品的種類繁多，涉及多種媒體訪問方法,所以兩者存在明顯的差別。
在局域網中,與OSI參考模型的物理層相同的是:該層負責物理連接并在媒體上傳輸比特流,主要任務是描述傳輸媒體接口的一些特性。在局域網中，數據鏈路層的主要作用與OSI參考模型的數據鏈路層相同:都通過一些數據鏈路層協議，在不可靠的傳輸信道上實現可靠的數據傳輸;負責幀的傳送與控制，但在局域網中，由于各站共享網絡公共信道,因此數據鏈路層必須具有媒體訪問控制功能（如何分配信道、如何避免或解決信道爭用。又由于局域網采用的拓撲結構與傳輸媒體多種多樣，相應的媒體訪問控制方法也有多種,因此在數據鏈路功能中應該將與傳輸媒體有關的部分和無關的部分分開。這樣，IEEE 802局域網參考模型中的數據鏈路層就劃分為兩個子層:媒體訪問控制（MAC)子層和邏輯鏈路控制（LLC)子層。
與OSI參考模型不同的是:在IEEE 802局域網參考模型中沒有網絡層。局域網中，在任意
兩個結點之間只有唯一的一條鏈路，不需要進行路由選擇和流量控制，所以在局域網中不單獨設置網絡層。
由上面的分析可知，局域網的參考模型只相當于OSI參考模型的最低兩層，且兩者的物理層和數據鏈路層之間也有很大差別。在IEEE 802系列標準中，各個子標準的物理層和媒體訪問控制(MAC)子層是有區別的，而邏輯鏈路控制（LLC)子層是相同的，也就是說，LLC子層實際上是高層協議與任何一種MAC子層之間的標準接口。
10. 在IEEE 802.3標準以太網中，為什么說如果有沖突，那么沖突一定發生在沖突窗口內?或者說一個幀如果在沖突窗口內沒有發生沖突，那么該幀就不會再發生沖突?
結點發送數據時，先偵聽信道是否有載波，如果有，表示信道忙，那么繼續偵聽，直至檢測到空閑為止;一個數據幀在從結點A向最遠的結點傳輸的過程中，如果有其他結點也正在發送數據，那么此時就會發生沖突，沖突后的信號需要經過沖突窗口時間后傳回結點A，結點A會檢測到沖突，所以說如果有沖突，那么一定發生在沖突窗口內，如果在沖突窗口內沒有發生沖突，之后如果其他結點再要發送數據，那么就會偵聽到信道忙，而不會發送數據，從而不會再發生沖突。
11. 一個以太網的速率從10Mb/s升級到100Mb/s，滿足CSMA/CD沖突條件。為使其正常工作，需做哪些調整 ？為什么 ？
由于10BASE-T要比10BASE2和10BASE5 的優越性更明顯，因此所有快速以太網系統都使用集線器(Hub)，而不使用同軸電纜。100BASE-T MAC與10Mb/s 的經典以太網MAC幾乎一樣，唯一不同的參數就是幀際間隙時間，10Mb/s以太網是9.6us(最小值)，快速以太網（100Mb/s）是0.96us(最小值)。另外，為了維持最小分組尺寸不變，需要減小最大沖突域直徑。所有這些調整的主要原因是速率提高到了原來以太網的10倍。
12.HDLC協議是PPP協議的基礎，它使用位填充來實現透明傳輸。但PPP協議卻使用字符填充而不使用位填充，為什么 ？
PPP被明確地設計成以軟件形式實現，而不像HDLC協議那樣幾乎總以硬件形式實現。對于軟件實現，完全用字節操作比用單個位操作簡單得多。此外，PPP被設計成與調制解調器一道使用，而調制解調器是以一個字節而非一個比特為單元接收和發送數據的。
13. 假定連接到透明網橋上的一臺計算機把一個數據幀發給網絡上的一個不存在的設備，網橋將如何處理這個幀 ？
網橋不知道網絡上是否存在該設備，它只知道在其轉發表中沒有這個設備的MAC地址。因此，當網橋收到這個目的地址未知的幀時，它將擴散該幀，即把該幀發送到所連接的除輸入網段外的所有其他網段。
14. 關于沖突域（碰撞域）和廣播域辨析。
一塊網卡發送信息時，只要有可能和另一塊網卡沖突，那么這些可能沖突的網卡就構成沖突域。一塊網卡發出一個廣播時，能收到這個廣播的所有網卡的集合稱為一個廣播域。一般來說，一個網段就是一個沖突域，一個局域網就是一個廣播域。
15. 關于物理層、數據鏈路層、網絡層設備對于隔離沖突域和廣播域的總結。
| 集線器 | 不能 | 不能 |
| 中繼器 | 不能 | 不能 |
| 交換機 | 能 | 不能 |
| 網橋 | 能 | 不能 |
| 路由器 | 能 | 能 |
16. 與傳統共享式局域網相比，使用局域網交換機的交換式局域網為什么能改善網絡的性能和服務質量 ？
傳統共享式局域網的核心設備是集線器，而交換式局域網的核心是以太網交換機。在使用共享式集線器的傳統局域網中，在任何時刻只能有一個結點能夠通過共享通信信道發送數據;在使用交換機的交換式局域網中，交換機可以在它的多個端口之間建立多個并發連接，從而實現結點之間數據的并發傳輸，有效地改善網絡性能和服務質量。
17. 試分析中繼器、集線器、網橋和交換機這四種網絡互聯設備的區別與聯系。
這四種設備都是用于互聯、擴展局域網的連接設備，但它們工作的層次和實現的功能不同。中繼器工作在物理層，用來連接兩個速率相同且數據鏈路層協議也相同的網段，其功能是消除數字信號在基帶傳輸中由于經過一長段電纜而造成的失真和衰減，使信號的波形和強度達到所需的要求:其原理是信號再生。
集線器（Hub）也工作在物理層，相當于一個多接口的中繼器，它可將多個結點連接成一個共享式的局域網，但任何時刻都只能有一個結點通過公共信道發送數據。
網橋工作在數據鏈路層，可以互聯不同的物理層、不同的MAC子層及不同速率的以太網。網橋具有過濾幀及存儲轉發幀的功能,可以隔離沖突域，但不能隔離廣播域。
交換機工作在數據鏈路層，相當于一個多端口的網橋，是交換式局域網的核心設備。它允許端口之間建立多個并發連接，實現多個結點之間的并發傳輸。因此，交換機的每個端口結點所占用的帶寬不會因為端口結點數目的增加而減少，且整個交換機的總帶寬會隨著端口結點的增加而增加。交換機一般工作在全雙工方式，有的局域網交換機采用存儲轉發方式進行轉發，也有的交換機采用直通交換方式（即在收到幀的同時立即按幀的目的 MAC地址決定該幀的轉發端口，而不必先緩存再處理)。另外，利用交換機可以實現虛擬局域網（VLAN),VLAN不僅可以隔離沖突域，而且可以隔離廣播域。
18. 交換機和網橋的不同之處。
? 盡管交換機也稱多端口網橋，但兩者仍有許多不同之處。主要包括以下3點：
? 1）網橋的端口一般連接局域網，而交換機的端口六般直接與局域網的主機相連。
? 2）交換機允許多對計算機同時通信，而網橋僅允許每個網段上的計算機同時通信。
? 3）網橋采用存儲轉發進行轉發，而以太網交換機還可以采用直通方式進行轉發，且以太網交換機采用了專用的交換結構芯片，轉發速度比網橋快。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的王道计算机网络课代表 - 考研计算机 第三章 数据链路层 究极精华总结笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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