数据链路层问题

今天药忘吃喽~ 2022-01-30 06:45 605阅读 0赞

# 数据链路层 #

### 1.如果让你设计一个无线网络的MAC协议，你会考虑哪些问题？试设计一个简单的算法。 ###

考虑问题：

信号衰减问题

隐蔽站问题

暴露站问题

算法：参考CSMA/CA,参考4

### 2.已知生成多项式为：X4十X3＋1，接收端收到的信息位为1011100110，请判断收到的信息是否正确，并说明理由。 ###

G(X) = X^4+X^3+1,对应的二进制为11001，用接收信息对应多项式T(X) T(X)/G(X)得余数为0，所以说明传送有差错。

### 3.证明：当用n个比特进行编号时，若接收窗口大小为1，则只有在发送窗口的大小 时，连续ARQ协议才能正确运行。 ###

WT内不能有重复的帧，所以WT<=2^n。设WT=2^n,只有接受窗口向前滑动时，发送端口才有可能向前滑动，发送端口若没有收到该确认，发送端口就不能滑动。取 n = 3，当接收窗口位于0时，发送窗口两个极端位置

状态1

发送窗口：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

全部确认帧收到接收窗口 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

状态2

发送窗口：0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

全部确认帧收到接收窗口 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

在状态2下，接收过程前移窗口后有效序列号的新范围和发送窗口旧范围之间有重叠，只是接收端无法区别重复帧和新帧。为使旧窗口和新接受窗口之间的序列号不发生重叠，有WT + WR <=2^n，所以WT<2^N-1。

### 4.一个无线网络信道争用会存在哪些问题？怎么解决？详述其过程。 ###

存在的问题：1.隐蔽站问题 2.暴露站问题 3.信号衰减问题

使用了2种机制 a.链路确认机制 b.碰撞避免机制

链路确认机制：初始监听到信息空闲，发送RTS。接受RTS后响应CTS。

碰撞避免机制：

### 5.透明网桥采用什么方法建立初始的转发站表？请画图举例说明. ###

自学习，请读者自己参照图进行讨论。

### 6.已知生成多项式为：X4十X2＋1，接收端收到的信息位为1011100111，请判断收到的信息是否正确，并说明理由。 ###

G(X) = X^4+X^2+1,对应的二进制为10101，用接收信息对应多项式T(X) T(X)/G(X)得余数为1011，所以说明传送有差错。

### 7.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。 ###

单程传播时间 = 1 / 200000 = 5us，来回时间 10us，为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧发射时间不能小于10us，以1Gb/s速率工作，10us可以发送的比特数 = 10 \* 10^-6/10^-9 = 10000bit = 1250B,所以最短帧长为1250字节。

### 8.网桥能否抑制广播风暴，为什么？ ###

不能，因为广播风暴只有隔离广播域才能抑制，然而网桥不能隔离广播域，只有路由器可以隔离广播域，从而抑制广播风暴。

### 9.某以太网的长度为2Km，数据传输率为1Gbps，数据的传播速率为250000Km/s。求该以太网的最小帧长度。 ###

单项传播：2/250000 = 8 \* 10^-6 us

来回传播：T = 1.6 \* 10^-5us

帧长 = T / 10 ^ -9 = 16000位

最小帧长度为 16000位。

### 10.共有4个站进行码分多址CDMA通信。4个站的码片序列为： ###

A．（-1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1）

B．（-1 –1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）

C．（-1 +1 –1 +1 +1 +1 -1 -1）

D．（-1 +1 –1 –1 -1 –1 +1 -1）

现收到这样的码片序列：（-1 +1 –3 +1 -1 –3 +1 +1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的1还是0？

A = (1-1+3+1-1+3+1+1)/8 = 1 发送1

B = (1-1-3-1-1-3+1-1)/8 = -1 发送0

C = (1+1+3+1-1-3-1-1)/8 = 0 为发送数据

D = (1+1+3-1+1+3+1-1)/8 = 1 发送1

### 11.请简述一个交换机从其中某接口interface收到一个以太网帧的处理过程，能用伪码写出来。 ###

1.  记录与发送主机关联的链路
2.  使用MAC目的地址索引交换机表
3.  If 找到目的地址

If 目的地址位于帧到达的段

丢弃；

Else

在指示接口转发该帧；

Else

向所有端口转发该帧；

### 12.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 所发送到帧不会和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） ###

A发送的帧的长度为（8+64）\*8 = 576比特，假如B在另外一端，A在发送224比特时B开始发送并且B检测到碰撞，B发送冲突增强信号，经过225位到达A，这时A还没有传送完毕，因此A肯定可以检测到冲突的碰撞。

### 13.10Mbit/s 以太网升级到100Mbit/s 和1Gbit/s 甚至10Gbit/s 时，需要解决哪些技术问题？在帧的长度方面需要有什么改变？为什么？传输媒体应当有什么改变 ###

以太网升级时，由于数据传输率提高了，帧的发送时间会按比例缩短，这样会影响冲突

的检测。所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，使参数a保持为较小的值，才能有效地检测冲突。在帧的长度方面，几种以太网都采用802.3标准规定的以太网最小最大帧长，使不同速率的以太网之间可方便地通信。100bit/s的以太网采用保持最短帧长（64byte）不变的方法，而将一个网段的最大电缆长度减小到100m，同时将帧间间隔时间由原来的9.6μs，改为0.96μs。1Gbit/s以太网采用保持网段的最大长度为100m的方法，用“载波延伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为64字节，同时将争用字节增大为512字节。传输媒体方面，10Mbit/s以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤，而100Mbit/s和1Gbit/s以太网支持双绞线和光纤，10Gbit/s以太网只支持光纤。  
欲保持10M，100M，1G的MAC协议兼容，要求最小帧长的发送时间大于最长的冲突检测时间，因而千兆以太网采用载波扩充方法。而且为了避免由此带来的额外开销过大，当连续发送多个短帧时采用帧突发技术。而100M以太网采用的则是保持帧长不变但将最大电缆长度减小到100m。其它技术改进：（1）采用专用的交换集线器，缩小冲突域（2）发送、接收、冲突检测传输线路独立，降低对媒体带宽要求（3）为使用光纤、双绞线媒体，采用新的信号编码技术。

### 14.如图，五个站点（H1－H5，物理地址为MAC1－MAC5）分别连接在三个LAN上，通过两个网桥连接。 ###

假定初始状态为：两个网桥中的转发表都是空的，透明网桥通过逆向学习法登记转发表。现在站的数据发送情况如下：

1）H1向H3发送数据；

2）H1向H4发送数据；

3）H3向H5发送数据；

4）H2向H1发送数据；

5）H4向H2发送数据；

6）H5向H1发送数据；

7）H2向H3发送数据。

请将网桥学习到的数据依次填写在下表中：

<table style="margin-left:21.15pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:57.75pt;"> &nbsp; 发送的帧 </td> 
 <td colspan="2" style="width:96.45pt;"> 网桥1新增站表 </td> 
 <td colspan="2" style="width:99.3pt;"> 网桥2新增站表 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:84pt;"> 网桥1的处理 （转发？丢弃？登记？） </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:82.5pt;"> 网桥2的处理 （转发？丢弃？登记？） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:52.5pt;"> 站地址 </td> 
 <td style="width:43.95pt;"> 端口 </td> 
 <td style="width:52.5pt;"> 站地址 </td> 
 <td style="width:46.8pt;"> 端口 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:57.75pt;"> H1－&gt;H3 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:43.95pt;"> 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:46.8pt;"> 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:84pt;"> 转发、登记 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:82.5pt;"> 转发、登记 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:57.75pt;"> H1－&gt;H4 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:43.95pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:46.8pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:84pt;"> 转发 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:82.5pt;"> 转发 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:57.75pt;"> H3－&gt;H5 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC3 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:43.95pt;"> 2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC3 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:46.8pt;"> 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:84pt;"> 转发、登记 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:82.5pt;"> 转发、登记 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:57.75pt;"> H2－&gt;H1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:43.95pt;"> 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:46.8pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:84pt;"> 转发、登记 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:82.5pt;"> 接收不到数据 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:57.75pt;"> H4－&gt;H2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC4 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:43.95pt;"> 2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC4 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:46.8pt;"> 2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:84pt;"> 转发、登记 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:82.5pt;"> 转发、登记 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:57.75pt;"> H5－&gt;H1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC5 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:43.95pt;"> 2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC5 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:46.8pt;"> 2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:84pt;"> 转发、登记 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:82.5pt;"> 转发、登记 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:57.75pt;"> H2－&gt;H3 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:43.95pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.5pt;"> MAC2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:46.8pt;"> 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:84pt;"> 转发 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:82.5pt;"> 登记、丢弃 &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 15.以太网从标准的10M传输速率发展到如今的万兆网，其物理层有哪些变化？数据链路层有哪些变化？ ###

物理层：传输媒体由同轴电缆到双绞线到光纤。

数据层：从共享式以太网发展到交换式以太网，出现VLAN和三层交换技术。

### 16.现需要设计一个局域网的链路层协议，需要支持500m 长的范围，采用CSMA/CD协议进行信道争用，最大数据率为2Gb/s，信号传播速率为200000km/s。请问该要使该协议正常工作，帧长至少要有多少字节？ ###

单程传播时间：0.5/200000 = 2.5 \* 10^-6 s;

来回：5.0 \* 10 ^ -6 s,为了能够按照CSMA/CD协议工作

最小帧长 = 5 us \*2Gb/s

=10^4 bit

=1250B;

所以至少需要1250字节。