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任务二 数据链路层(一)10

知识点​

1.数据链路层是什么​

  • 数据链路层是OSI参考模型中的第二层，位于物理层和网络层之间。
  • 数据链路层负责将物理层收到的比特流封装成帧，在相邻节点之间透明可靠的传输帧；
    • 相邻两个节点之间，比如：比如主机 ↔ 交换机
    • 数据单元：帧（Frame）
    • 链路：指相邻两个节点之间的物理通道（一根网线、一段WiFi连接，一段点对点的通路）。链路=相邻两点之间的通路。
    • 数据链路：在这条物理链路之上，增加一套控制规则，让这条链路可以可靠传输数据帧。

物理链路只是一根线；数据链路 = 物理线路 + 链路层通信规则。 这一层就是管理「数据链路」，所以叫数据链路层。

2.数据链路层的特点是什么​

  • 透明

  • 可靠

  • 相邻节点

  • 同一个局域网

  • "透明性":指该层上传输数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义。

  • "可靠性": 让高层用户不必担心（丢失信息、干扰信息、顺序错误等情况）

3.为什么需要数据链路层​

物理层只能发送无边界的01信号，有3个解决不了的问题，链路层来搞定：

  1. 分不清数据边界 物理层就是源源不断的0和1，不知道哪一段是一条完整消息。链路层打包成帧，标出从哪开始、到哪结束。
  2. 局域网里不知道发给谁 IP是跨网络用的。在同一个局域网内部，需要MAC地址，找到相邻那一台设备。
  3. 不知道传输有没有出错 线路干扰会把0变成1。链路层增加CRC校验，检查这帧数据是否损坏。 额外：多个设备共用一条网线时，协调谁能发数据，避免信号打架冲突。

4.链路层的数据单元是什么？​

帧是数据链路层的数据传送单位。

由于物理层不保证原始比特流的正确性，数据链路层将比特流组合成帧，以帧为单位传输，并在帧中加入校验码，使接收方能发现传输中的差错，从而只对出错的有限数据进行重发。

5.链路层的主要功能是什么​

  • 组帧：把比特流打包成帧，加帧头、帧尾(地址：MAC地址（物理地址），写在帧头部)
  • 差错检测：检错（常用CRC校验），一般只检错，不纠错
  • 介质访问控制MAC：多个设备共享一条链路时，决定谁能占用线路（如以太网CSMA/CD）
  • 流量控制：防止发送方发太快，接收方接收不过来
  • 链路管理:在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理。实现面向连接的服务

6.组装成帧是什么​

7.简述4种可行的成帧方法。​

  • ① 字符计数法：在帧头用一个字段标明帧内字符数。缺点是计数字段出错会造成无法纠正的错误，现已很少采用。
  • ② 首尾标志法(字符填充)：以DLE STX开头、DLE ETX结束，遇到DLE字符则插入DLE转义。缺点是使用麻烦、依赖ASCII编码、兼容性差。
  • ③ 首尾标志法(位填充)：用特殊比特串01111110作为开始和结束标志，发送数据中出现01111110时以0111111010形式传送。允许任意长短字符，易于硬件实现，性能优于字符填充法。
  • ④ 物理层编码违例法：在物理层采用特定比特编码方法时使用，适用于采用冗余技术的网络，如局域网IEEE 802标准。

8.差错控制是什么​

9.ARQ是什么？​

ARQ即自动请求重发方法，是数据链路层控制差错的方法。

  • 发送方将要发送的数据帧附加一定的冗余检错码一并发送
  • 接收方根据检错码对数据帧进行错误检测；若发现错误，就发送请求重发应答，
  • 发送方收到后重新传送该数据帧。

10.ARQ方法最基本的两种方案是什么？​

最基本的两种方案是:

  • 空闲重发请求（Idle RQ）
  • 连续重发请求（Continuous RQ）。
    • Go-back-N
    • 选择重发

豆包作业​

一、填空题（共30空，每空1分，共30分）​

  1. 数据链路层是OSI参考模型的第____层，位于物理层和网络层之间。
  2. 数据链路层在____层提供服务的基础上，向网络层提供服务。
  3. 数据链路层最基本的服务是将源自物理层的数据可靠地传输到____节点的目标节点的网络层。
  4. 物理层只负责发送和接收____数据流。
  5. 数据链路层的目的就是屏蔽传输媒体的____因素。
  6. 数据链路层为网络层提供相邻节点间透明和____的数据传输。
  7. 数据链路层传输的“透明性”是指该层上传输数据的内容、格式及____没有限制。
  8. 数据链路层要使高层用户免去对丢失信息、干扰信息及____不正确等情况的担心。
  9. 数据链路层的数据传送单位是____。
  10. 数据链路层需要将二进制数据组合为____，以此作为单位传输。
  11. 每个帧除了要传输的数据外，还包括____，方便接收方检测传输差错。
  12. 帧校验码常见类型有奇/偶检验码、检验和、____。
  13. 成帧方法一共有____种教材介绍的可行方案。
  14. 字符计数法在帧头使用一个字段来标明帧内的____。
  15. 字符计数法容易因计数字段差错造成无法纠正的错误，目前已经很少____。
  16. 带字符填充的首尾标志法每一帧以ASCII字符序列____开头。
  17. 带字符填充的首尾标志法每一帧以ASCII字符序列____结束。
  18. DLE的英文全称是____。
  19. STX代表Start of Text，ETX代表____。
  20. 带字符填充法中，如果传输字符里出现DLE字符，则在其前面插入一个____。
  21. 带位填充的首尾标志法，使用特殊二进制串____作为帧开始和结束标志。
  22. 带位填充法，若发送方数据包含01111110，则以____形式传送。
  23. 物理层编码违例法在局域网____标准中被采用。
  24. 数据链路层负责在相邻节点间的链路上____地传送信息帧。
  25. 差错控制一般采用____（英文缩写ARQ）。
  26. ARQ最基本的两种方案是空闲重发请求和____。
  27. 空闲重发请求也被称作____法。
  28. 停等法规定发送方每发送一帧后就要停下，等待接收方的____返回。
  29. 空闲重发请求方案最大优点是所需的____存储空间最小。
  30. 连续重发请求方案，发送方不用等待前一帧被确认便可发送____。

二、单项选择题（15题，每题2分，共30分）​

  1. OSI模型中数据链路层是第几层（） A. 1 B. 2 C. 3 D.4
  2. 数据链路层向哪一层提供服务（） A.物理层 B.网络层 C.传输层 D.应用层
  3. 数据链路层的数据传输单位是（） A.比特 B.帧 C.分组 D.报文
  4. 物理层传输的数据单位是（） A.帧 B.二进制比特流 C.数据包 D.段
  5. 以下不属于教材提到的帧校验码的是（） A.奇偶检验码 B.CRC C.检验和 D.MD5
  6. 下面哪一种不属于教材介绍的成帧方法（） A.字符计数法 B.带字符填充首尾标志法 C.IP封装法 D.位填充首尾标志法
  7. 带位填充的首尾标志法的帧标志二进制串是（） A.01111110 B.01111000 C.11111110 D.10101010
  8. 数据链路层差错控制使用的ARQ中文含义是（） A.自动请求重发 B.滑动窗口 C.流量控制 D.链路管理
  9. 空闲重发请求又被叫做（） A.Go-back-N B.停等（stop-and-wait） C.选择重发 D.连续重发
  10. 停等协议发送方发送一帧之后，需要（） A.立刻继续发下一帧 B.等待接收方确认帧 C.直接删除缓存帧 D.修改帧校验码
  11. 字符计数法最大缺陷是（） A.编码依赖ASCII B.计数字段出错会导致帧边界无法恢复 C.硬件很难实现 D.无法传输二进制数据
  12. 带字符填充首尾标志法中，遇到DLE字符，发送方如何处理（） A.直接删除 B.前面再加一个DLE C.替换成STX D.替换成ETX
  13. 连续重发请求相比空闲重发请求，需要（） A.更小缓存 B.更大缓存 C.不需要缓存 D.只需要1字节缓存
  14. 物理层编码违例法在哪类网络标准使用（） A.IEEE 802局域网 B.HTTP C.PPP D.HDLC
  15. 数据链路层成帧的主要目的是（） A.提升传输速度 B.差错发生后仅重传出错的有限数据 C.加密数据 D.划分IP地址

三、多项选择题（10题，每题3分，共30分，多选、少选、错选不得分）​

  1. 数据链路层的功能包含（） A.将比特流组合为帧 B.处理传输差错 C.保证按序可靠接收信息帧 D.链路的建立维持释放
  2. 教材介绍的4种成帧方法包括（） A.字符计数法 B.带字符填充的首尾标志法 C.带位填充的首尾标志法 D.物理层编码违例法
  3. 下列属于帧校验码的是（） A.奇/偶检验码 B.检验和 C.CRC D.序列号
  4. 带字符填充首尾标志法用到的控制字符有（） A.DLE B.STX C.ETX D.CRC
  5. ARQ包含的基础方案有（） A.空闲重发请求 B.连续重发请求 C.流量控制 D.链路管理
  6. 空闲重发请求（停等）协议的特点（） A.发送一帧等待确认 B.缓存空间需求小 C.超时后重发该帧 D.可以连续发送多帧
  7. 连续重发请求方案说法正确的是（） A.可以连续发送一系列信息帧 B.需要较大发送缓存 C.收到确认帧后从重发表删除该帧 D.不需要计时器
  8. 数据链路层“透明传输”的含义描述正确的是（） A.对传输数据内容没有限制 B.不解释信息结构含义 C.可以传输任意比特数据 D.数据不做任何校验
  9. 物理层传输比特流会出现哪些问题（） A.丢失信息 B.干扰信息 C.顺序不正确 D.自动纠错
  10. 关于带位填充的首尾标志法描述正确的是（） A.标志字段为01111110 B.数据中出现标志串时进行位填充 C.便于硬件实现 D.性能优于字符填充法

四、判断题（10题，每题1分，共10分，正确打√，错误打×）​

  1. 数据链路层是OSI模型第二层。（）
  2. 物理层的数据传送单位是帧。（）
  3. 成帧的作用是出错后只重传出错的有限数据。（）
  4. 字符计数法目前在网络中大量使用。（）
  5. 带位填充的首尾标志法标志是01111110。（）
  6. ARQ指自动请求重发，用于差错控制。（）
  7. 空闲重发请求也叫停等协议，发送方可以一次性连续发送多帧。（）
  8. 停等协议如果计时器超时，发送方需要重发当前等待确认的帧。（）
  9. 连续重发请求方案需要比停等协议更大的缓存空间。（）
  10. 数据链路层不需要检测传输差错。（）

参考答案

一、填空题答案​

  1. 二
  2. 物理
  3. 相邻
  4. 二进制
  5. 不可靠
  6. 可靠
  7. 编码
  8. 顺序
  9. 帧（Frame）
  10. 帧
  11. 校验码
  12. CRC
  13. 4
  14. 字符数
  15. 采用
  16. DLE STX
  17. DLE ETX
  18. Data Link Escape
  19. End of Text
  20. DLE
  21. 01111110
  22. 0111111010
  23. IEEE 802
  24. 无差错
  25. 自动请求重发
  26. 连续重发请求
  27. 停等（stop-and-wait）
  28. 确认帧
  29. 缓冲
  30. 下一帧

二、单选题答案​

1.B 2.B 3.B 4.B 5.D 6.C 7.A 8.A 9.B 10.B 11.B 12.B 13.B 14.A 15.B

三、多选题答案​

1.ABCD 2.ABCD 3.ABC 4.ABC 5.AB 6.ABC 7.ABC 8.ABC 9.ABC 10.ABCD

四、判断题答案​

1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.√ 7.× 8.√ 9.√ 10.×