计算机网络学习笔记数据链路层之局域网、广域网、相关设备

局域网

局域网的基本概念和体系结构

局域网(Local Area Network，LAN)是指在一个较小的地理范围(如一所学校）内，将各种计算机、外部设备和数据库系统等通过双绞线、同轴电缆等连接介质互相连接起来n组成资源和信息共享的计算机互联网络。主要特点如下:

• 为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
• 所有站点共享较高的总带宽（即较高的数据传输速率)
• 较低的时延和较低的误码率。
• 各站为平等关系而非主从关系。
• 能进行广播和组播。

局域网介质访问控制方法

局域网分类

IEEE 802重要标准

IEEE 802 - 百度百科
IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准(1980年2月成立）。其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责。

• IEEE 802.3 ：以太网介质访问控制协议 （CSMA/CD）及物理层技术规范。
• IEEE 802.5 ：令牌环网（Token-Ring)的介质访问控制协议及物理层技术规范。
• IEEE 802.8 ：光纤技术咨询组，提供有关光纤联网的技术咨询。
• IEEE 802.11：无线局域网（WLAN）的介质访问控制协议及物理层技术规范。

MAC子层和LLC子层

以太网与IEEE 802.3

以太网概念

严格来说，以太网应当是指符合DIX Ethernet V2标准的局域网，但DIX Ethermet V2标准与IEEE 802.3标准只有很小的差别，因此通常将802.3局域网简称为以太网。

以太网特点

1. 无连接:发送方和接收方之间无“握手过程”。
2. 不可靠:不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责。
3. 以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输。

以太网传输介质与拓扑结构的发展

10BASE-T以太网

适配器和MAC地址

以太网MAC帧

• 注意:MAC 帧并不需要帧结束符，因为以太网在传送帧时，各帧之间必须有一定的间隙。因此，接收端只要找到帧开始定界符，其后面连续到达的比特流就都属于同一个MAC帧,所以，上图只有帧开始定界符。但不要误以为以太网MAC帧不需要尾部，在数据链路层上，帧既要加首部，也要加尾部。
• 地址:通常使用6字节(48bit）地址(MAC地址)。
• 类型:2字节，指出数据域中携带的数据应交给哪个协议实体处理。
• 数据:46 ~ 1500字节，包含高层的协议消息。由于 CSMA/CD算法的限制，以太网帧必须满足最小长度要求64字节，数据较少时必须加以填充（0~46字节)。
• 注意:46和1500是怎么来的?首先，由CSMA/CD算法可知以太网帧的最短帧长为64B，而MAC帧的酋部和尾部的长度为18字节，所以数据字段最短为64-18=46字节。其次，最大的1500字节是规定的,没有为什么。
• 填充:0~46字节，当帧长太短时填充帧，使之达到64字节的最小长度。
• 校验码(FCS):4字节，校验范围从目的地址段到数据段的末尾，算法采用32位循环冗余码(CRC)。不但需要检验MAC帧的数据部分，还要检验目的地址、源地址和类型字段，但不校验前导码。

802.3帧格式与DIX以太帧格式的不同之处在于用长度域替代了DIX帧中的类型域，指出数据域的长度。在实践中，前述长度/类型两种机制可以并存，由于 TEEE 802.3数据段的最大字节数是1500，所以长度段的最大值是1500，因此从1501到65535的值可用于类型段标识符。

高速以太网

IEEE 802.11

IEEE 802 - 百度百科
IEEE 802.11是无线局域网通用的标准，它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准。

802.11的MAC帧头格式

无线局域网的分类

1. 有固定基础设施无线局域网

• 对于有固定基础设施的无线局域网，IEEE制定了无线局域网的802.11系列协议标准，包括802.11a/b/g/n等。802.11使用星形拓扑，其中心称为接入点(Access Point，AP)，在 MAC层使用CSMA/CA协议。使用802.11系列协议的局域网又称Wi-Fi。

• 802.11标准规定无线局域网的最小构件是基本服务集BSS(Basic Service Set，BSS)。一个基本服务集包括一个基站和若干移动站。所有的站在本 BSS内都可以直接通信，但在和本 BSS 外的站通信时都必须通过本BSS 的基站。

• 上面提到的AP就是基本服务集中的基站(base station)。安装AP时，必须为该AP分配一个不超过32字节的服务集标识符(Service Set IDentifier SSID)和一个信道。一个基本服务集覆盖的地理范围称为一个基本服务区（Basic Service Area，BSA),无线局域网的基本服务区的直径一般不超过100m。
  

• 一个基本服务集可以是孤立的，也可通过AP连接到一个分配系统（Distribution System DS),然后连接到另一个基本服务集，构成一个扩展的服务集(Extended Service Set,ESS),ESS还可以通过一种称为Portal(门桥)的设备为无线用户提供到有线连接的以太网的接入。门桥的作用相当于一个网桥。在图中，移动站A如果要和另一个基本服务集中的移动站B通信，就必须经过两个接入点$A{P}_1$和$A{P}_2$，即$A\to A{P}_1\to A{P}_2\to B$，注意$A{P}_1$到$A{P}_2$的通信是使用有线传输的。
  

• 移动站A从某个基本服务集漫游到另一个基本服务集时(图中的A’)，仍然可保持与另一个移动站B的通信。但A在不同的基本服务集使用的AP改变了。

2. 无固定基础设施无线局域网的自组织网络

• 另一种无线局域网是无固定基础设施的无线局域网，又称自组网络（ad hoc network )。

• 自组网络没有上述基本服务集中的 AP，而是由一些平等状态的移动站相互通信组成的临时网络（见图)。各结点之间地位平等，中间结点都为转发结点，因此都具有路由器的功能。

• 自组网络通常是这样构成的:一些可移动设备发现在它们附近还有其他的可移动设备，并且要求和其他移动设备进行通信。自组网络中的每个移动站都要参与网络中其他移动站的路由的发现和维护，同时由移动站构成的网络拓扑可能随时间变化得很快，因此在固定网络中行之有效的一些路由选择协议对移动自组网络已不适用，需引起特别的关注。
  

• 自组网络和移动P并不相同。移动IP技术使漫游的主机可以用多种方法连接到因特网，其核心网络功能仍然是基于固定网络中一直使用的各种路由选择协议。而自组网络是把移动性扩展到无线领域中的自治系统，具有自己特定的路由选择协议，并且可以不和因特网相连。

令牌环网的基本原理

令牌环网的基本原理如图所示。令牌环网的每一站通过电缆与环接口干线耦合器(TCU)相连。TCU的主要作用是，传递所有经过的帧，为接入站发送和接收数据提供接口。与此对应，TCU 的状态也有两个:收听状态和发送状态。数据总是在某个特定的方向上从一个 TCU 到下一个TCU逐比特地依次传送，每个TCU重新产生并重新传输每一比特。

一个令令牌环网的媒体接入控制机制采用的是分布式控制模式的循环方法。在令牌环网中有牌（Token）沿着环形总线在入网结点计算机间依次传递，令牌头际上龙一个付然情式以MA制帧，它本身并不包含信息，仅控制信道的使用，确保在同一时刻只有一个结点能够独占信道。站点只有取得令牌后才能发送数据帧，因此令牌环网不会发生碰撞。由于令牌在网环上是按顺序依次传递的，因此对所有入网计算机而言，访问权是公平的。
令牌环网中令牌和数据的传递过程如下:

• 1）网络空闲时，环路中只有令牌帧在循环传递。
• 2）令牌传递到有数据要发送的站点处时，该站点就修改令牌中的一个标志位，开在令牌中附加自己需要传输的数据，将令牌变成一个数据帧，然后将这个数据帧发送出去。
• 3）数据帧沿着环路传输，接收到的站点一边转发数据，一边查看帧的目的地址。如果目的地址和自己的地址相同，那么接收站就复制该数据帧以便进一步处理。
• 4）数据帧沿着环路传输，直到到达该帧的源站点，源站点接收到自己发出去的数据帧后便
  不再进行转发。同时，发送方可以通过检验返回的数据帧来查看数据传输过程中是否有错，若有错则重传该帧。
• 5）源站点传送完数据后，重新产生一个令牌，并将令牌传递给下一个站点，以交出对媒体的访问权限。

令牌环网在物理上采用星形拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构，其标准由IEEE 802.5定义。图中的环并不是由通信线路连接而成的物理环。

例题

1.【2012统考真题】以太网的MAC协议提供的是().
A.无连接的不可靠服务
B.无连接的可靠服务
C.有连接的可靠服务
D.有连接的不可靠服务
解析：考虑到局域网信道质量好，以太网采取了两项重要的措施来使通信更简单:①采用无连接的工作方式;②不对发送的数据帧进行编号，也不要求对方发回确认。因此，以太网提供的服务是不可靠的服务，即尽最大努力的交付。差错的纠正由高层完成。

2.以下关于以太网的说法中，正确的是().
A.以太网的物理拓扑是总线形结构
B.以太网提供有确认的无连接服务
C.以太网参考模型一般只包括物理层和数据链路层
D.以太网必须使用CSMA/CD协议
解析：以太网的逻辑拓扑是总线形结构，物理拓扑是星形或拓展星形结构，因此A错误。以太网采用两项措施简化通信:采用无连接的工作方式;不对发送的数据帧编号，也不要求接收方发送确认，因此B错误。从相关层次看，局域网仅工作在OSI参考模型的物理层和数据链路层，而广域网工作在OSI参考模型的下三层，而以太网是局域网的一种实现形式，因此C正确。只有当以太网工作于半双工方式下时，才需要CSMA/CD 协议来应对冲突问题，速率小于等于1Gbls的以太网可以工作于半双工或全双工方式，而速率大于等于10Gb/s的以太网只能工作于全双工方式下，因此没有争用问题，不使用CSMA/CD协议，因此D错误。

3.下列以太网中，采用双绞线作为传输介质的是( ).
A. 10BASE-2
B. 10BASE-5
C. 10BASE-T
D. 10BASE-F
解析：这里BASE前面的数字代表数据率，单位为 Mb/s;“BASE”指介质上的信号为基带信号(即基带传输，采用曼彻斯特编码)﹔后面的5或2表示每段电缆的最长长度为500m或200m(实际为185m)，T表示双绞线，F表示光纤。

4.10BaseT以太网采用的传输介质是（).
A.双绞线
B.同轴电缆
C.光纤
D.微波
解析：局域网通常采用类似10BaseT这样的方式来表示，其中第Ⅰ部分的数字表示数据传输速率，如10表示10Mb/s、100表示100Mb/st第2部分的Base表示基带传输;第3部分如果是字母，那么表示传输介质，如T表示双绞线、F表示光纤，如果是数字，那么表示所支持的最大传输距离，如2表示200m、5表示500m.

5.如果使用5类UTP来设计一个覆盖范围为200m的10BASE-T以太网，那么需要采用的设备是( ).
A.放大器
B.中继器
C.网桥
D.路由器
解析：5类无屏蔽双绞线（UTP）所能支持的最大长度是100m，因此若要覆盖范围为200m的以太网，则必须延长UTP所支持的长度。放大器是用来加强宽带信号(用于传输模拟信号)的设备(大多数以太网采用基带传输)﹔中继器是用来加强基带信号（用于传输数字信号）的设备。

6.网卡实现的主要功能在().
A.物理层和数据链路层
B.数据链路层和网络层
C.物理层和网络层
D.数据链路层和应用层
解析：通常情况下，网卡是用来实现以太网协议的。网卡不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码及数据缓存等功能，因而实现的功能主要在物理层和数据链路层。

7．每个以太网卡都有自己的时钟，每个网卡在互相通信时为了知道什么时候一位结束、下一位开始，即具有同样的频率，它们采用了().
A.量化机制
B.曼彻斯特机制
C.奇偶校验机制
D.定时令牌机制
解析：10BASE-T以太网使用曼彻斯特编码。曼彻斯特编码提取每个比特中间的电平跳变作为收发双方的同步信号，无须额外的同步信号，因此是一种“自含时钟编码”的编码方式。

8.以下关于以太网地址的描述，错误的是().
A.以太网地址就是通常所说的MAC地址
B.MAC地址又称局域网硬件地址
C.MAC地址是通过域名解析查得的
D.以太网地址通常存储在网卡中
解析：域名解析用于把主机名解析成对应的IP地址，它不涉及MAC地址。实际上，MAC地址通常是通过ARP协议查得的。

9.在以太网中，大量的广播信息会降低整个网络性能的原因是().
A．网络中的每台计算机都必须为每个广播信息发送一个确认信息
B.网络中的每台计算机都必须处理每个广播信息
C.广播信息被路由器自动路由到每个网段
D.广播信息不能直接自动传送到目的计算机
解析：由于广播信息的目的地是该网络中的所有计算机，因此网络中的每台计算机都必须花费时间来处理此信息。若网络中存在大量的广播信息，则每台计算机都要花费大量的时间来处理这些信息，因此所有计算机的运行效率会受到影响，导致网络的性能降低。广播信息通常只在一个网络内部传输。
另外，这些广播信息本身就占用整个网络的带宽，因此可能会形成“广播风暴”，严重影响网络性能。实际上，以太网的总带宽绝大部分都是由广播帧所消耗的。
以太网提供无确认的无连接服务，每台计算机无须对广播信息确认，A错误。路由器可以隔离广播域,c错误。D选项的说法是正确的，但这并不是大量广播信息会降低网络性能的原因，因此也不选D。

10.同一局域网中的两个设备具有相同的静态MAC地址时，会发生().
A.次引导的设备排他地使用该地址，第二个设备不能通信
B.最后引导的设备排他地使用该地址，另一个设备不能通信
C.在网络上的这两个设备都不能正确通信
D.两个设备都可以通信，因为它们可以读分组的整个内容，知道哪些分组是发给它们的，而不是发给其他站的
解析：在使用静态地址的系统中，如果有重复的硬件地址，那么这两个设备都不能正常通信，原因是:第一，目的MAC地址等于本机 MAC地址的帧是不会被发送到网络上去的;第二，其他设备的用户发送给一个设备的帧也会被另一个设备接收，其中必有一个设备必须处理不属于本设备的帧，浪费了资源;第三，正确实现的ARP软件都会禁止把同一个MAC地址绑定到两个不同的IP地址，这就伸得具有相同MAC地址的设备上的用户在会话时都发生时断时续的现象。

11.IEEE 802.3标准规定，若采用同轴电缆作为传输介质，在无中继的情况下，传输介质的最大长度不能超过().
A.500m
B.200m
C.100m
D.50m
解析：以太网常用的传输介质有4种:粗缆、细缆、双绞线和光纤。同轴电缆分50Q 基带电缆和75Q宽带电缆两类。基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。
10Base5:粗缆以太网，数据率为10Mb/s，每段电缆最大长度为500m;使用特殊的收发器连接到电缆上，收发器完成载波监听和冲突检测的功能。
10Base2:细缆以太网，数据率为10Mb/s，每段电缆最大长度为185m;使用BNC连接器形成T形连接，无源部件。

12.下面4种以太网中，只能工作在全双工模式下的是().
A.10BASE-T以太网
B.100BASE-T以太网
C.吉比特以太网
D.10吉比特以太网
解析：10BASE-T以太网、100BASE-T以太网、吉比特以太网都使用了CSMA/CD协议，因此可以工作在半双工模式下。10吉比特以太网只工作在全双工方式下，因此没有争用问题，也不使用CSMA/CD协议，且它只使用光纤作为传输介质。

13.IEEE 802局域网标准对应OSI参考模型的（).
A.数据链路层和网络层
B.物理层和数据链路层
C.物理层
D.数据链路层
解析：IEEE 802为局域网制定的标准相当于OSI参考模型的数据链路层和物理层,其中的数据链路层又被进一步分为逻辑链路控制（LLC)和介质访问控制（MAC)两个子层。

14.802.3标准定义的以太网中，实现“给帧加序号”功能的层次是().
A.物理层
B.介质访问控制子层（MAC)
C.逻辑链路控制子层（LLC)
D.网络层
解析：以太网没有网络层。物理层的主要功能是:信号的编码和译码、比特的接收和传输;MAC子层的主要功能是:组帧和拆帧、比特差错检测、寻址、竞争处理;LLC子层的主要功能是:建立和释放数据链路层的逻辑连接、提供与高层的接口、差错控制、给帧加序号。

15.快速以太网仍然使用CSMA/CD协议，它采用（)而将最大电缆长度减少到100m的方法，使以太网的数据传输速率提高至100Mb/s.
A.改变最短帧长
B.改变最长帧长
C.保持最短帧长不变
D.保持最长帧长不变
解析：快速以太网使用的方法是保持最短帧长不变，将一个网段的最大长度减少到100m，以提高以太网的数据传输速率。

16.无线局域网不使用CSMA/CD而使用CSMA/CA的原因是，无线局城网().
A.不能同时收发，无法在发送时接收信号
B.不需要在发送过程中进行冲突检测
C.无线信号的广播特性，使得不会出现冲突
D.覆盖范围很小，不进行冲突检测不影响正确性
解析：无线局域网不能简单地使用CSMA/CD协议，特别是碰撞检测部分，原因如下:第-一-，在无线局域网的适配器上，接收信号的强度往往远小于发送信号的强度，因此若要实现碰撞检测，那么硬件上的花费就会过大;第二，在无线局域网中，并非所有站点都能听见对方，由此引发了隐蔽站和暴露站问题，而“所有站点都能够听见对方”正是实现CSMA/ CD协议必备的基础。

17.【2017统考真题】在下图所示的网络中，若主机H发送一个封装访问Internet的P分组的IEEE 802.11数据帧F，则帧F的地址1、地址2和地址3分别是().

A.00-12-34-56-78-9a，00-12-34-56-78-9b,00-12-34-56-78-9c
B.00-12-34-56-78-9b，00-12-34-56-78-9a，00-12-34-56-78-9c
C.00-12-34-56-78-9b，00-12-34-56-78-9c，00-12-34-56-78-9a
D.00-12-34-56-78-9a,00-12-34-56-78-9c，00-12-34-56-78-9b
解析：IEEE 802.11数据帧有4种子类型，分别是IBSS、From AP、To AP和WDS。这里的数据帧F从笔记本电脑发送到接入点(AP)，属于ToAP子类型。帧地址1是RA (BSSID)，地址2是SA,地址3是DA。RA是Receiver Address 的缩写，BSSID是Basic Service Set IDentifier的缩写，SA是Source Address 的缩写，DA是 Destination Address的缩写。因此地址1是AP的MAC，地址2是H的MAC，地址3是R的MAC，选B。

18.在一个以太网中，有A、B、C、D四台主机，若A向B发送数据，则().
A.只有B可以接收到数据
B.四台主机都能接收到数据
C.只有B、C、D可以接收到数据
D.四台主机都不能接收到数据
解析：在以太网中，如果一个结点要发送数据，那么它将以“广播”方式把数据通过作为公共传输介质的总线发送出去，连在总线上的所有结点（包括发送结点）都能“收听”到发送结点发送的数据信号。

19.下列关于吉比特以太网的说法中，错误的是( ).
A.支持流量控制机制
B.采用曼彻斯特编码，利用光纤进行数据传输
C.数据的传输时间主要受线路传输延迟的制约
D.同时支持全双工模式和半双工模式
解析：吉比特以太网的物理层有两个标准:IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab，前者采用光纤通道，后者采用4对UTP5类线。

20.下列关于令牌环网的说法中，不正确的是().
A.媒体的利用率比较公平
B.重负载下信道利用率高
C.结点可以一直持有令牌,直至所要发送的数据传输完毕
D.令牌是指一种特殊的控制帧
解析：令牌环网使用令牌在各个结点之间传递来分配信道的使用权，每个结点都可在–定的时间内(令牌持有时间）获得发送数据的权利，而并非无限制地持有令牌。

21.在令牌环网中，当所有站点都有数据帧要发送时，一个站点在最坏情况下等待获得令牌和发送数据帧的时间等于().
A.所有站点传送令牌的时间总和
B.所有站点传送令牌和发送帧的时间总和
C．所有站点传送令牌的时间总和的一半
D.所有站点传送令牌和发送帧的时间总和的一半
解析：令牌环网在逻辑上采用环状控制结构。由于令牌总沿着逻辑环单向逐站传送，结点总可在确定的时间内获得令牌并发送数据帧。在最坏情况下，即所有结点都要发送数据，一个结点获得令牌的等待时间等于逻辑环上所有其他结点依次获得令牌，并在令牌持有时间内发送数据帧的时间总和。

22.【2019统考真题】100BaseT快速以太网使用的导向传输介质是( ).
A.双绞线
B.单模光纤
C.多模光纤
D.同轴电缆
解析：100Base-T是一种以速率100Mbps工作的局域网（LAN)标准，它通常被称为快速以太网标准，并使用两对UTP(非屏蔽双绞线）铜质电缆。100Base-T:100标识传输速率为100Mbps; base标识采用基带传输;T表示传输介质为双绞线（包括5类UTP或1类STP)，为F时表示光纤。

广域网

广域网概念

广域网通常是指覆盖范围很广(远超一个城市的范围）的长距离网络。广域网是因特网的核心部分，其任务是长距离运送主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路都是高速链路,它可以长达几千千米的光缆线路，也可以是长达几万千米的点对点卫星链路。因此广域网首要考虑的问题是通信容量必须足够大，以便支持日益增长的通信量。

广域网不等于互联网，互联网可以连接不同类型的网络（既可以连接局域网，又可以连接广域网)，通常使用路由器来连接。图显示了由相距较远的局域网通过路由器与广域网相连而成的一个覆盖范围很广的互联网。因此，局域网可以通过广域网与另一个相隔很远的局域网通信。

广域网由一些结点交换机（注意不是路由器，结点交换机和路由器都用来转发分组，它们的工作原理也类似。结点交换机在单个网络中转发分组，而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组）及连接这些交换机的链路组成。结点交换机的功能是将分组存储并转发。结点之间都是点到点连接，但为了提高网络的可靠性，通常一个结点交换机往往与多个结点交换机相连。

从层次上考虑，广域网和局域网的区别很大，因为局域网使用的协议主要在数据链路层（还有少量在物理层)，而广域网使用的协议主要在网络层。

怎么理解“局域网使用的协议主要在数据链路层，而广域网使用的协议主要在网络层”这句话呢?

如果网络中的两个结点要进行数据交换，那么结点除要给出数据外，还要给数据“包装”上一层控制信息，用于实现检错纠错等功能。如果这层控制信息是数据链路层协议的控制信息，那么就称使用了数据链路层协议，如果这层控制信息是网络层的控制信息，那么就称使用了网络层协议。

广域网中的一个重要问题是路由选择和分组转发。路由选择协议负责搜索分组从某个结点到目的结点的最佳传输路由，以便构造路由表，然后从路由表再构造出转发分组的转发表。分组是通过转发表进行转发的。

广域网和局域网的区别

	广域网	局域网
覆盖范围	很广，通常跨区域	较小，通常在一个区域内
连接方式	结点之间都是点到点连接，但为了挺高网络的可靠性，一个结点交换机往往与多个结点交换机相连	普遍采用多点接入技术
OSI参考模型层次	三层:物理层，数据链路层，网络层	两层：物理层、数据链路层
着重点	强调资源共享	强调数据传送

广域网和局域网的联系与相似点

1.广域网和局域网都是互联网的重要组成构件，从互联网的角度上看。二者平等（不是包含关系)
2连接到一个广域网或一个局域网上的主机在该网内进行通信时，只需娶使用其网络的物理地址

PPP协议和HDLC 协议是目前最常用的两种广域网数据链路层控制协议。

PPP协议

点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol）是目前使用最广泛的数据链路层协议，用户使用拨号电话接入因特网时一般都使用PPP协议。只支持全双工链路。

PPP协议应满足的要求

PPP协议无需满足的要求

1. 纠错
2. 流量控制
3. 序号
4. 不支持多点线路

PPP协议的三个组成成分

PPP协议的状态图

PPP协议的帧格式

注意:

• 1)PPP提供差错检测但不提供纠错功能，只保证无差错接收（通过硬件进行CRC校验)它是不可靠的传输协议，因此也不使用序号和确认机制。
• 2)它仅支持点对点的链路通信，不支持多点线路。
• 3)PPP只支持全双工链路。
• 4)PPP的两端可以运行不同的网络层协议，但仍然可使用同一个PPP进行通信。
• 5 )PPP是面向字节的，当信息字段出现和标志字段一致的比特组合时，PPP有两种不同的处理方法:若PPP用在异步线路（默认)，则采用字节填充法;若PPP用SONET/SDH等同步线路，则协议规定采用硬件来完成比特填充（和HDLC的做法一样).

HDLC协议

HDLC的站

HDLC的帧格式

PPP协议与HDLC协议比较

例题

1.下列关于广域网和局域网的叙述中，正确的是().
A.广域网和互联网类似，可以连接不同类型的网络
B.在OSI参考模型层次结构中，广域网和局域网均涉及物理层、数据链路层和网络层
C.从互联网的角度看，广域网和局域网是平等的
D.局域网即以太网，其逻辑拓扑是总线形结构
解析：广域网不等于互联网。互联网可以连接不同类型的网络（既可以连接局域网，又可以连接广域网)，通常使用路由器来连接。广域网是单一的网络，通常使用结点交换机连接各台主机（或路由器)，而不使用路由器连接网络。其中结点交换机在单个网络中转发分组，而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。因此选项A错误。根据广域网和局域网的区别可知选项B错误。
尽管广域网的覆盖范围较大,.但从互联网的角度看，广域网和局域网之间并非包含关系，而是平等的关系。不管是在广域网中还是在局域网中，主机间在网内进行通信时，都只需使用其物理地址。因此选项C正确。
以太网是局域网的-一-种实现形式，其他实现形式还有令牌环网、FDDI（光纤分布数字接口，IEEE 802.8）等。其中以太网的逻辑拓扑是总线形结构，物理拓扑是星形或拓展星形结构。令牌环网的逻辑拓扑是环形结构，物理拓扑是星形结构。FDDI逻辑拓扑是环形结构，物理拓扑是双环结构。因此选项D错误。

2.广域网覆益的地理范围从几十千米到几千千米，它的通信子网主要使用().
A.报文交换技术
B.分组交换技术
C.文件交换技术
D.电路交换技术
解析：广域网的通信子网主要使用分组交换技术，将分布在不同地区的局域网或计算机系统互联起来，达到资源共享的目的。

3.广域网所使用的传输方式是().
A.广播式
B.存储转发式
C.集中控制式
D.分布控制式
解析：广域网通常指覆盖范围很广的长距离网络，它由–些结点交换机及连接这些交换机的链路组成，其中结点交换机执行分组存储、转发功能。

4．下列协议中不属于TCP/IP协议族的是().
A.ICMP
B.TCP
C.FTP
D.HDLC
解析：TCP/P协议族主要包括TCP、IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP、UDP、DNS、FTP、HTTP等。HDLC是ISO提出的一个面向比特型的数据链路层协议，它不属于TCP/I协议族。

5.为实现透明传输（注:默认为异步线路)，PPP使用的填充方法是().
A.位填充
B.字符填充
C.对字符数据使用字符填充，对非字符数据使用位填充
D.对字符数据使用位填充，对非字符数据使用字符填充
解析：PPP是一种面向字节的协议，所有的帧长度都是整数个字节，使用一种特殊的字符填充法完成数据的填充。

6.以下对PPP的说法中**，错误**的是().
A.具有差错控制能力
B.仅支持IP协议
C.支持动态分配P地址
D.支持身份验证
解析：PPP两端的网络层可以运行不同的网络层协议，但仍然能使用同一个PPP进行通信。因此选项B错误。PPP提供差错检测但不提供纠错功能，它是不可靠的传输协议，选项A正确。PPP支持两种认证:一种是PAP，一种是CHAP。相对来说，PAP的认证方式的安全性没有CHAP的高。PAP在传输密码时是明文，而CHAP在传输过程中不传输密码，取代密码的是hash(哈希）值。PAP认证通过两次握手实现，而CHAP认证则通过3次握手实现。PAP认证由被叫方提出连接请求，主叫方响应;而CHAP认证则由主叫方发出请求，被叫方回复一个数据报，这个数据报中有主叫方发送的随机哈希值。主叫方在确认无误后发送一个连接成功的数据报连接，因此选项D正确。PPP可用于拨号连接，因此支持动态分配P地址，选项C正确。

7.PPP协议提供的功能有().
A.一种成帧方法
B.链路控制协议(LCP )
C.网络控制协议(NCP)
D. A、B和C都是
解析：PPP协议主要由3部分组成。
1）链路控制协议(LCP)。一种扩展链路控制协议，用于建立、配置、测试和管理数据链路。
2）网络控制协议(NCP)。PPP 允许同时采用多种网络层协议，每个不同的网络层协议要用一个相应的NCP来配置，为网络层协议建立和配置逻辑连接。
3)一个将P数据报封装到串行链路的方法。IP数据报在PPP帧中就是其信息部分，这个信息部分的长度受最大传送单元(MTU)的限制。

8.PPP协议中的LCP帧的作用是( ).
A.在建立状态阶段协商数据链路协议的选项
B.配置网络层协议
C.检查数据链路层的错误，并通知错误信息
D.安全控制，保护通信双方的数据安全
解析：PPP协议帧在默认配置下，地址和控制域总是常量，所以LCP提供了必要的机制，允许双方协商一个选项。在建立状态阶段，LCP协商数据链路协议中的选项，它并不关心这些选项本身，只提供一个协商选择的机制。

9.下列关于PPP协议和HDLC协议的叙述中，正确的是().
A.PPP协议是网络层协议，而HDLC协议是数据链路层协议B.PPP协议支持半双工或全双工通信
C.PPP协议两端的网络层必须运行相同的网络层协议
D.PPP协议是面向字节的协议，而HDLC协议是面向比特的协议
解析：PPP和HDLC协议均为数据链路层协议，选项A错误。其中HDLC协议是面向比特的数据链路层协议。根据PPP的特点可知选项B、C错误，选项D正确。

10.HDLC常用的操作方式中，传输过程只能由主站启动的是（).
A.异步平衡模式
B.异步响应模式
C.正常响应模式
D.A、B、C都可以
解析：在HDLC的三种数据操作方式中，正常响应模式和异步响应模式属于非平衡配置方式。在正常响应模式中，主站向从站传输数据，从站响应传输，但是从站只能在收到主站的许可后才能进行响应。

11.HDLC协议为实现透明传输，采用的填充方法是().
A.比特填充的首尾标志法
B.字符填充的首尾定界符法
C.字符计数法
D.物理层违规编码法
解析：HDLC采用零比特填充法来实现数据链路层的透明传输（PPP协议采用字节填充法来成帧),即在两个标志字段之间不出现6个连续的“1”。具体做法是:在发送端，当一串比特流尚未加上标志字段时，先用硬件扫描整个帧，只要发现5个连续的“1"，就在其后插入1个“0”。而在接收端先找到F字段以确定帧边界，接着对其中的比特流进行扫描，每当发现5个连续的“1"，就将这5个连续的“1”后的-个“0”删除，进而还原成原来的比特流。

12.在一个HDLC帧的数据中，若出现了0001 1111 1011这样的流。则在发递到信道上时它将会变成().
A.0001 1111 1011 0
B.0001 1111 1101 1
C.0001 1111 0101 1
D.0000 1111 1101 1
解析：HDLC数据帧以位模式0111 1110标志每个帧的开始和结束，因此在数据流中只要出现连续的5个“1”，就在其后面插入一个“0”，选项正确。

13.【2013统考真题】HDLC协议对01111100 01111110组帧后，对应的比特串为( ).
A.01111100 00111110 10
B.01111100 01111101 01111110
C. 0111110001111101 0
D.01111100 01111110 01111101
解析：HDLC协议对比特串进行组帧时，HDLC数据帧以位模式0111 1110标识每个帧的开始和结束，因此在帧数据中只要出现5个连续的位“1”，就会在输出的位流中填充一个“0”。因此组帧后的比特串为01111100 00111110 10 （下画线部分为新增的0)。

14.根据HDLC帧中控制字段前两位的取值，可将HDLC帧划分为三类，这三类不包括( )
A.信息帧
B.监督帧
C.确认帧
D.无编号帧
解析：根据控制字段最前面两位的取值，可将HDLC帧划分为三类:信息帧(I帧)、监督帧(S帧)和无编号帧（U帧)。因此选C.

数据链路层设备

物理层扩展以太网

数据链路层扩展以太网

网桥分类

透明网桥

源路由网桥

以太网交换机(多接口网桥)

两种交换方式

冲突域和广播域

例题

1.下列网络连接设备都工作在数据链路层的是（).
A.中继器和集线器
B.集线器和网桥
C.网桥和局域网交换机
D.集线器和局域网交换机
解析：中继器和集线器都属于物理层设备，网桥和局域网交换机属于数据链路层设备。

2.下列关于数据链路层设备的叙述中，错误的是（).
A.网桥可隔离信息，将网络划分成多个网段，一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行
B.网桥可互联不同的物理层、不同的MAC子层及不同速率的以太网
C.交换机的每个端口结点所占用的带宽不会因为端口结点数目的增加而减少，且整个交换机的总带宽会随着端口结点的增加而增加
D.利用交换机可以实现虚拟局域网（VLAN)，VLAN可以隔离冲突域，但不能隔离广播域
解析：交换机的优点是每个端口结点所占用的带宽不会因为端口结点数目的增加而减少，且整个交换机的总带宽会随着端口结点的增加而增加。另外，利用交换机可以实现虚拟局域网（VLAN),VLAN不仅可以隔离冲突域，而且可以隔离广播域。因此选项C正确，选项D错误

3.下列()不是使用网桥分割网络所带来的好处.
A.减少冲突域的范围
B.在一定条件下增加了网络的带宽
C.过滤网段之间的数据
D.缩小了广播域的范围
解析：网桥可以隔离信息，将网络划分成多个网段，隔离出安全网段，防止其他网段内的用户非法访问。由于网络的分段，各网段相对独立，一个网段的故障不会影响到另-一个网段的运行。因此选项B、C正确。根据网桥的特点可知选项A正确，选项D错误。

4.下列关于网桥的描述中，错误的是（).
A.网桥工作在数据链路层，可以对网络进行过滤和分段
B.网桥可以对不需要传递的数据进行过滤并有效地阻止广播数据
C.网桥传递所有的广播信息，因此难以避免广播风暴
D.网桥与集线器相比，需要处理接收到的数据，因此增加了时延
解析：网桥只适合于用户数不多和通信量不大的局域网，否则有时会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞，这就是所谓的广播风暴。第二层网络设备可以解决冲突域问题，却无法完全解决第三层网络设备才能解决的广播域的问题。

5.不同网络设备传输数据的延迟时间是不同的。下面设备中，传输时延最大的是（)
A.局域网交换机
B.网桥
C.路由器
D.集线器
解析：路由器具有较大的传输时延，因为它需要根据所接收的每个分组报头中的P地址决定是否转发分组。这种处理分组报头的任务一般由软件完成，将带来较长的处理时间，也会增加每个分组的传输时延。由于局域网交换机和网桥通常都由硬件进行帧的转发，而且不关心数据链路层以上的数据，因此都具有比路由器要小得多的传输时延。从数量级上看，如果局域网交换机的传输时延为几十微秒，那么网桥的传输时延为几百微秒，而路由器的传输时延为几千微秒。集线器的每个端口都具有收发功能，当某个端口收到信号时，立即向所有其他端口转发，因此其传输时延最小。

6.下列不能分割碰撞域的设备是.().
A.集线器
B.交换机
C.路由器
D.网桥
解析：碰撞域是指共享同一信道的各个站点可能发生冲突的范围，又称冲突域。物理层设备集线器不能分割碰撞域，数据链路层设备交换机和网桥可以分割碰撞域，但不能分割广播域;而网络层设备路由器既可以分割碰撞域,又可以分割广播域。

7.局域网交换机实现的主要功能在().
A.物理层和数据链路层
B,数据链路层和网络层
C.物理层和网络层
D.数据链路层和应用层
解析：局域网交换机是数据链路层设备，能实现数据链路层和物理层的功能。

8.交换机比集线器提供更好的网络性能的原因是()
A.交换机支持多对用户同时通信
B.交换机使用差错控制减少出错率
C.交换机使网络的覆盖范围更大
D.交换机无须设置，使用更方便
解析：交换机能隔离冲突域，工作在全双工状态，使网络中多对结点同时通信，提高了网络的利用率，这是交换机的优点。

9.【2009统考真题】以太网交换机进行转发决策时使用的PDU地址是().
A.目的物理地址
B.目的IP地址
C.源物理地址
D.源IP地址
解析：交换机实质上是一个多端口网桥，工作在数据链路层，数据链路层使用物理地址进行转发,而转发到目的地需要使用目的地址。因此PDU地址是目的物理地址。

10.通过交换机连接的一组工作站().
A.组成一个冲突域，但不是一个广播域
B.组成一个广播域，但不是一个冲突域
C.既是一个冲突域，又是一个广播域
D.既不是冲突域，也不是广播域
解析：交换机是数据链路层的设备，数据链路层的设备可以隔离冲突域，但不能隔离广播域，因此本题选B。另外，物理层设备（集线器等）既不能隔离冲突域，也不能隔离广播域:网络层设备(路由器）既可以隔离冲突域,又可以隔离广播域。

11.一个16端口的集线器的冲突域和广播域的个数分别是().
A.16,1
B.16,16
C.1,1
D.1,16
解析：物理层设备（中继器和集线器）既不能分割冲突域又不能分割广播域，因此选C。

12.一个16个端口的以太网交换机，冲突域和广播域的个数分别是().
A.1,1
B.16,16
C.1,16
D.16,1
解析：以太网交换机的各端口之间都是冲突域的终止点，但LAN交换机不隔离广播，所以冲突域的个数是16，广播域的个数是1。

13.对于由交换机连接的10Mb/s 的共享式以太网，若共有10个用户，则每个用户能够占有，
的带宽为（).
A.1Mb/s
B.2Mb/s
C.10Mb/s
D.100Mb/s
解析：对于普通的10Mb/s共享式以太网，若共有N个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽的1/N。使用以太网交换机时，虽然在每个端口到主机的带宽还是10Mb/s，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他用户共享传输媒体的带宽，因此每个用户仍然可以得到10Mb/s 的带宽，这正是交换机的最大优点。

14．若一个网络采用一个具有24个10Mb/s端口的半双工交换机作为连接设备，则每个连接点平均获得的带宽为(①)，该交换机的总容量为(②).
①A.0.417Mb/s B.0.0417Mb/s C. 4.17Mb/s D. 10Mb/s
②A.120Mb/s: B.240Mb/s C.10Mb/s D.24Mb/s
解析：
1）在采用交换机作为连接设备的交换式局域网中，交换机能同时连通许多对端口，使每对相互通信的计算机都能像独占该通信媒体一样，进行无冲突的数据传输。另外，交换机的端口还可设计成支持两种工作模式,即半双工模式和全双工模式。对于10Mb/s的端口，半双工端口带宽为10Mb/s，而全双工端口带宽为20Mb/s。
2）拥有N对10Mbls 端口的交换机可同时支持N对结点同时进行半双工通信，所以它的总容量为N×10Mb/s、本题中N=24/2= 12，因此交换机总容量为120Mb/s。

15.【2013统考真题】对于100Mb/s 的以太网交换机，当输出端口无排队，以直通交换(cut-through switching )方式转发一个以太网帧（不包括前导码）时，引入的转发时延至少是( ).
A. $0\mu s$
B.$0.48\mu s$
C.$5.12\mu s$
D.$121.44\mu s$
解析：直通交换在输入端口检测到一个数据帧时，检查帧首部，获取帧的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通,把数据帧直通到相应的端口，实现交换功能。直通交换方式只检查帧的目的地址，共6B，所以最短传输时延是$6\times 8bit/100Mb/s=0.48\mu s$.

16.，假设以太网A中80%的通信量在本局域网内进行，其余20%在本局域网与因特网之间进行，而局域网B正好相反，这两个局域网中，一个使用集线器，另一个使用交换机，则交换机应放置的局域网是().
A.以大网A
B.以太网B
C.任一以太网
D.都不合适
解析：交换机能隔离冲突域，而集线器连接的各网段属于一个冲突域。以太网A内的通信量很大,若使用集线器，则冲突域变大，使整个网络效率降低，必须要用交换机把不同网段的通信隔离开。

17.在使用以太网交换机的局域网中，以下()是正确的。
A.局域网中只包含一个冲突域
B.交换机的多个端口可以并行传输
C.交换机可以隔离广播域
D.交换机根据LLC目的地址转发
解析：交换机的每个端口都有其自己的冲突域，所以交换机永远不会因为冲突而丢失帧，A错误。交换机不能隔离广播域，C错误。LLC是逻辑链路控制，它在MAC层上，用于向网络提供一个接口以隐藏各种802网络之间的差异，交换机应是按MAC地址转发的，D错误。

18.【2014统考真题】某以太网拓扑及交换机当前转发表如下图所示，主机00-c1-d5-00-23-a1
向主机 00-e1-d5-00-23-c1发送一个数据帧，主机 00-e1-d5-00-23-c1 收到该帧后，向主机00-el-d5- 00-23-al发送一个确认帧，交换机对这两个帧的转发端口分别是()。

A.{3}和{1}
B.{2,3}和{1}
C.{2,3}和{1,2}
D.{1,2,3}和{1}
解析：主机 00-el-d5-00-23-a1向00-e1-d5-00-23-c1发送数据帧时，交换机转发表中没有00-e1-d5-00-23-c1这一项，所以向除1接口外的所有接口广播这一帧，即2、3端口会转发这一帧，同时因为转发表中并没有00-e1-d5-00-23-a1这–项，所以转发表会把（目的地址00-el-d5-00-23-al，端口1)这一项加入转发表。而当00-el-d5-00-23-c1向00-e1-d5-00-23-al发送确认帧时，由于转发表已经有00-e1-d5-00-23-al 这–项,所以交换机只向1端口转发，选B。

19.【2016统考真题】若主机H2向主机H4发送一个数据帧，主机H4向主机H2立即发送一个确认帧，则除H4外，从物理层上能够收到该确认帧的主机还有().

A.仅H2
B.仅H3
C.仅H1、H2
D.仅H2、H3
解析：交换机（Switch）可以隔离冲突域，但集线器（Hub）无法隔离冲突域，因此从物理层上能够收到该确认帧的主机仅有H2和H3，选项D正确。

20.【2015统考真题】下列关于交换机的叙述中，正确的是().
A.以太网交换机本质上是一种多端口网桥
B.通过交换机互连的一组工作站构成一个冲突域
C.交换机每个端口所连网络构成一个独立的广播域
D.以太网交换机可实现采用不同网络层协议的网络互联
解析：从本质上说，交换机就是一个多端口的网桥(A正确)，工作在数据链路层（因此不能实现不同网络层协议的网络互联，D错误)，交换机能经济地将网络分成小的冲突域(B错误)。广播域属于网络层概念，只有网络层设备（如路由器）才能分割广播域(C错误)。

参考文献

[1] 谢希仁. 计算机网络. 7版. 北京：电子工业出版社，2017
[2] 王道论坛. 2022计算机网络考研复习指导. 北京：电子工业出版社，2021