思维导图：
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：链路是从一个结点到相邻结点的一段物理通路，中间没有任何其他的交换结点。
数据链路：在物理链路上添加了控制协议，对数据的传输进行控制，把视线协议的硬件和软件添加到物理链路上就形成了数据链路。
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： 封装成帧：添加帧定界符，接收端可以知道接受的帧是否完整。
流量控制：接收方在缓冲区快满的时候通知发送方让他降低发送速度，避免缓冲区溢出发生丢包现象。
差错检验：帧检验序列FCS。
将数据和控制信息区分开
透明传输：无论什么样的比特组合都能够按照原样没有查错地通过数据链路层。
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：（1）进行串行到并行的转换
（2）对数据进行缓存
（3）对计算机的操作系统安装设备驱动程序
网络适配器（网卡）工作在数据链路层和物理层，在数据链路层负责CSMA/CD协议，在物理层负责将数据转化成0101数字信号。
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：（1）帧定界：分组交换的必然要求
（2）透明传输：避免消息符号与帧定界符号相混淆
（3）差错检测：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：（1）无法区分分组与分组
（2）无法确定分组的控制域和数据域
（3）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：
特点：
（1）简单，提供不可靠的数据报服务，无纠错 ，不需要流量控制,不使用序号和确认机制。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。
（2）地址字段A 只置为 0xFF，实际上并不起作用。
（3）控制字段 C 通常置为 0x03，无实际作用。
（4）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（零比特填充：有六个连续的1时在最后一个1前面加0），当 PPP 用在异步传输时，就使用字节填充法。
为什么不使用帧的编号：
ppp不是可靠传输协议，因此不用使用帧的序号
为什么PPP不能使数据链路层实现可靠传输：
（1）如果使用的是可靠的数据链路层协议，开销就要增大。在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的PPP协议较为合理。
（2）当数据帧在路由器中从数据链路层上升到网络层后，仍有可能因网络授拥塞而被丢弃。因此，数据链路层的可靠传输并不能保证网络层的传输也是可靠的。
（3）若发现有差错，则丢弃该帧（一定不能把有差错的帧交付给上一层，其他什么也不做）。端到端的差错检测最后由高层协议负责。因此，PPP协议可保证无差错接受。
PPP的适用情况：
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/适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。
因为现在的通信线路的质量已经有了大大的提高，由于通信线路质量不好引起差错的概率已经大大降低。因此对于通信质量良好的链路，数据链路层不使用确认和重传机制，即不要求数据链路层向上提供可靠的传输服务，如果在数据链路层出现了差错并且需要改正则将修改差错的任务交给上层协议。
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？
（1）先用CRC（差错检验技术）计算冗余码（FCS）：
冗余码为：1110
（2）最后1位出错的情况：
余数0011不等于0
（3）最后两位出错的情况：
余数0101不等于0
采用CRC检验方法，两种错误均可被发现。
缺重传机制，数据链路层的传输是不是可靠的传输。
3-08 要发送的数据为101110。采用CRCD 生成多项式是P（X）=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。
由CRC可得余数011。
3-09 一个PPP帧的数据部分（用十六进制写出）是7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？
在PPP帧中，开始和结束的字段为十六进制的7E(0111 1110),为了不使这个字段出现在信息字段需要采取一定的方法：
（1）字节填充（适合于异步传输）：
转义字符定义为0X7D（0111 1101）
对于标志字段：0X7E的字节转化为两个字节:0X7D(0111 1101)和0X5E(0101 1101)
对于转义字符：0X7D转化为0X7D和0X5D
对于控制字符（数值小于0X20）
(2)零比特填充（适合于同步传输）
只要发现六个连续的1后就在最后一个1前面加一个0，确保了信息字段不会出现六个连续的1。
3-10 PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110 1111 1111 1100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001 1101 1111 0111 1101 10，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？
（1）零比特填充后
（2）删除零比特：只要有五个连续的1+0+1，就要删除0，这里面要删去两个：
3-11 试分别讨论以下各种情况在什么条件下是透明传输，在什么条件下不是透明传输。（提示：请弄清什么是“透明传输”，然后考虑能否满足其条件。）
（1）普通的电话通信。
若送话方所说的话，受话方都能准确听清并理解，则是透明的；
若话音传输过程中有失真或个别字词有误，但受话方还可以理解，则是基本透明的；
若失真或噪声严重，受话方根本听不懂，则是不透明的。
对于普通的电话通信，由于输入和输出的波形是有差异的，故可以说普通的电话通信不是透明传输。
（2）电信局提供的公用电报通信。
一般而言，电报通信是准确的，收发报文是一致的，故是透明传输。
但现代通信规则为安全起见，不允许传输一些普通人看不懂的信息，故是不透明的。
（3）因特网提供的电子邮件服务。
一般而言，电子邮件是透明传输
但如果存在如垃圾邮件拦截，收方不能打开邮件等情况，则是不透明传输。
帧的三个基本问题：
（1）封装成帧
（2）透明传输：无论什么样的比特数据，都能按照原样没有差错的通过数据链路层（因此需要对控制字符进行转义）。
（3）差错检验：循环冗余检验（CRC），冗余码（FCS）
3-12 PPP协议的工作状态有哪几种？当用户要使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立哪几种连接？每一种连接解决什么问题？
PPP协议的工作状态：
“链路终止”状态：发出终止请求LCP分组或链路出现了故障
“链路静止”状态，
“链路建立”状态，
“鉴别”状态，
“网络层协议”状态，
“链路打开”状态。
使用PPP协议和ISP建立连接进行通信需要建立哪几种连接：
链路静止：个人电脑和ISP的路由器之间不存在物理层的连接
链路建立：用户电脑通过调制解调器和路由器与ISP建立物理层连接
鉴别状态：LCP协商配置信息后建立了LCP链路，进入鉴别状态。
链路终止：鉴别失败后进入
网络层协议状态：鉴别成功后进入
链路打开状态：网络层配置完毕后进入
鉴别时：只允许传送LCP协议的分组、鉴别协议的分组以及监测链路质量的分组。
网络层协议时：PPP链路的两端的网络控制协议NCP根据网络层的不同协议无相交换网络层特定的网络控制分组。
链路打开时：链路的两个PPP端点可以彼此向对方发送分组。
3-13 局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？
局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络 。
从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：
（1）共享传输信道，在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。
（2）地理范围有限，用户个数有限。通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内连网，如一座楼或集中的建筑群内，一般来说，局域网的覆盖范围越位10m~10km内或更大一些。
从网络的体系结构和传输检测提醒来看，局域网也有自己的特点：
（1）低层协议简单
（2）不单独设立网络层，局域网的体系结构仅相当于相当与OSI/RM的最低两层
（3）采用两种媒体访问控制技术，由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体，所以局域网面对的问题是多源，多目的的连连管理，由此引发出多中媒体访问控制技术在局域网中各站通常共享通信媒体，采用广播通信方式是天然合适的，广域网通常采站点间直接构成格状网。
局域网的优点：
（1）具有广播功能，从一个站点可以很方便地访问全网，局域网上的主机可以共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源
（2）便于系统的扩展和逐渐演变。
（3）提高了系统的可靠性、可用性和生存性。
3-14 常用的局域网的网络拓扑有哪些种类？现在最流行的是哪种结构？为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构，但现在却改为使用星形拓扑结构？
常见的网络拓扑：
星形网，总线网，环形网，树形网
现在最流行：
星型结构
当时很可靠的星形拓扑结构较贵，人们都认为无源的总线结构更加可靠，但实践证明，连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障，可靠性下降。而现在专用的ASIC芯片的使用可以将星形结构的集线器做的非常可靠而且便宜，因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。
3-15 什么叫做传统以太网？以太网有哪两个主要标准？
DIX Ethernet V2 标准的局域网
DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准（简称：以太网）
3-16 数据率为10Mb/s的以太网在物理媒体上的码元传输速率是多少码元/秒？
码元传输速率即为波特率，以太网使用曼彻斯特编码，这就意味着发送的每一位都有两个信号周期（01或10）。标准以太网的数据速率是10MB/s，因此波特率（单位时间内传输码元的个数）是数据率的两倍，即20M波特每秒
基带调制的编码格式：
（1）不归零制：1高0低
（2）归零制：1高0低，在两个码元之间有中间态
（3）曼彻斯特编码：中间将为1，中间升为0
（4）差分曼彻斯特编码：每一位的中心都有跳变，位开始有跳变变为0，为开始没有跳变为1
3-17 为什么LLC子层的标准已制定出来了但现在却很少使用？
由于 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此现在 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。
数据链路的两个子层：
逻辑控制子层（LLC）：与传输媒体无关
媒体接入控制子层（MAC）：与接入媒体有关
3-18 试说明10BASE-T中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。
10BASE-T的意义：
“10”表示信号在电缆上的传输速率为10MB/s；
“BASE”表示电缆上的信号是基带信号；
“T”代表双绞线星形网，但10BASE-T的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过100m。
3-19 以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何？
传统的时分复用TDM是静态时隙分配，均匀高负荷时信道利用率高，低负荷或负荷不均匀时资源浪费较大（这是因为分配给一个用户的时间是不会去看用户需不需要，即使用户不需要也会分配给他，而其他用户又不能用，造成了对时间的浪费）
CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）可动态使用空闲信道资源，低负荷时信道利用率高，但控制复杂，高负荷时信道冲突大。（总线型网络只要有一台主机发送数据，总线就被占用了）
3-20 假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。
争用期（碰撞窗口）：只有经过争用期没有检测到碰撞才能肯定发送不会产生碰撞。
凡小于1250字节的帧都是由于碰撞而产生的无效帧。
3-21 什么叫做比特时间？使用这种时间单位有什么好处？100比特时间是多少微秒？
比特时间：发送一比特多需的时间，它是传信率的倒数；
好处：便于建立信息长度与发送延迟的关系“比特时间”换算成“微秒”必须先知道数据率是多少，如数据率是10Mb/s，则100比特时间等于10微秒。
3-22 假定在使用CSMA/CD协议的10Mb/s以太网中某个站在发送数据时检测到碰撞，执行退避算法时选择了随机数r=100。试问这个站需要等待多长时间后才能再次发送数据？如果是100Mb/s的以太网呢？
（1）对于10Mb/s的以太网，以太网把争用期定为51.2微秒，要退后100个争用期，等待时间是51.2（微秒）*100=5.12ms
（2）对于100Mb/s的以太网，以太网把争用期定为5.12微秒，要退后100个争用期，等待时间是5.12（微秒）*100=512微秒
3-23 公式（3-3）表示，以太网的极限信道利用率与连接在以太网上的站点数无关。能否由此推论出：以太网的利用率也与连接在以太网的站点数无关？请说明你的理由。
实际的以太网各站发送数据的时刻是随机的，而以太网的极限信道利用率的得出是假定以太网使用了特殊的调度方法（已经不再是CSMA/CD了），使各结点的发送不发生碰撞。因此是极限信道利用率。但实际上随着以太网上的站点数增加，碰撞的概率不断增大信道的利用率会越来越小。
3-24 假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上。这两个站点之间的传播时延为225比特时间。现假定A开始发送一帧，并且在A发送结束之前B也发送一帧。如果A发送的是以太网所容许的最短的帧，那么A在检测到和B发生碰撞之前能否把自己的数据发送完毕？
换言之，如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么能否肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞？（提示：在计算时应当考虑到每一个以太网帧在发送到信道上时，在MAC帧前面还要增加若干字节的前同步码和帧定界符）
答：设在t=0时A开始发送，在t=（64+8）*8=576比特时间，A应当发送完毕。t=225比特时间，B就检测出A的信号。只要B在t=224比特时间之前发送数据，A在发送完毕之前就一定检测到碰撞，就能够肯定以后也不会再发送碰撞了如果A在发送完毕之前并没有检测到碰撞，那么就能够肯定A所发送的帧不会和B发送的帧发生碰撞（当然也不会和其他站点发生碰撞）。
3-25 在上题中的站点A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=255比特时间，A和B同时检测到发生了碰撞，并且在t=255+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？A重传的数据帧在什么时间到达B？A重传的数据会不会和B重传的数据再次发生碰撞？B会不会在预定的重传时间停止发送数据？答：t=0时，A和B开始发送数据T1=225比特时间,A和B都检测到碰撞（tau）T2=273比特时间,A和B结束干扰信号的传输（T1+48）T3=594比特时间,A 开始发送（T2+Tau+rA*Tau+96）T4=785比特时间，B再次检测信道。（T4+T2+Tau+Rb*Tau）如空闲，则B在T5=881比特时间发送数据、否则再退避。（T5=T4+96）A重传的数据在819比特时间到达B，B先检测到信道忙，因此B在预定的881比特时间停止发送
3-26 以太网上只有两个站，它们同时发送数据，产生了碰撞。于是按截断二进制指数退避算法进行重传。重传次数记为i，i=1，2，3,…..。试计算第1次重传失败的概率、第2次重传的概率、第3次重传失败的概率，以及一个站成功发送数据之前的平均重传次数I。
答：将第i次重传成功的概率记为pi。显然第一次重传失败的概率为0.5，第二次重传失败的概率为0.25，第三次重传失败的概率为0.125.平均重传次数I=1.637
3-27 假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网上进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。另一个以太网的情况则反过来。这两个以太网一个使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪一个网络？
答：集线器为物理层设备，模拟了总线这一共享媒介共争用，成为局域网通信容量的瓶颈。交换机则为链路层设备，可实现透明交换局域网通过路由器与因特网相连当本局域网和因特网之间的通信量占主要成份时，形成集中面向路由器的数据流，使用集线器冲突较大，采用交换机能得到改善。 当本局域网内通信量占主要成份时，采用交换机改善对外流量不明显
3-28 有10个站连接到以太网上。试计算一下三种情况下每一个站所能得到的带宽。（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器；（2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器；（3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。答:（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器：10mbs （2）10个站都连接到一个100mb/s以太网集线器：100mbs（3）10个站都连接到一个10mb/s以太网交换机：10mbs
3-29 10Mb/s以太网升级到100Mb/s、1Gb/S和10Gb/s时，都需要解决哪些技术问题？为什么以太网能够在发展的过程中淘汰掉自己的竞争对手，并使自己的应用范围从局域网一直扩展到城域网和广域网？
答：技术问题：使参数a保持为较小的数值，可通过减小最大电缆长度或增大帧的最小长度在100mb/s的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆的度减小到100m，帧间时间间隔从原来9.6微秒改为现在的0.96微秒吉比特以太网仍保持一个网段的最大长度为100m，但采用了“载波延伸”的方法，使最短帧长仍为64字节（这样可以保持兼容性）、同时将争用时间增大为512字节。并使用“分组突发”减小开销10吉比特以太网的帧格式与10mb/s，100mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同吉比特以太网还保留标准规定的以太网最小和最大帧长，这就使用户在将其已有的以太网进行升级时，仍能和较低速率的以太网很方便地通信。由于数据率很高，吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体，它使用长距离（超过km）的光收发器与单模光纤接口，以便能够工作在广
3-30 以太网交换机有何特点？用它怎样组成虚拟局域网？
答：以太网交换机则为链路层设备，可实现透明交换虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符，称为 VLAN 标记 (tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。
3-31 网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？答：网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口转发器工作在物理层，它仅简单地转发信号，没有过滤能力以太网交换机则为链路层设备，可视为多端口网桥
3-32 图3-35表示有五个站点分别连接在三个局域网上，并且用网桥B1和B2连接起来。每一个网桥都有两个接口（1和2）。在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。以后有以下各站向其他的站发送了数据帧：A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A。试把有关数据填写在表3-2中。发送的帧 B1的转发表 B2的转发表 B1的处理（转发？丢弃？登记？） B2的处理（转发？丢弃？登记？） 地址 接口 地址 接口 A→E A 1 A 1 转发，写入转发表 转发，写入转发表C→B C 2 C 1 转发，写入转发表 转发，写入转发表D→C D 2 D 2 写入转发表，丢弃不转发 转发，写入转发表B→A B 1 写入转发表，丢弃不转发 接收不到这个帧
3-33 网桥中的转发表是用自学习算法建立的。如果有的站点总是不发送数据而仅仅接受数据，那么在转发表中是否就没有与这样的站点相对应的项目？如果要向这个站点发送数据帧，那么网桥能够把数据帧正确转发到目的地址吗？答：没有与这样的站点相对应的项目;网桥能够利用广播把数据帧正确转发到目的地址