链路层试题库.docx
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链路层试题库
一、填空题（每题2分，共20分）
1.以太网的媒体访问协议是带碰撞检测的载波侦听多址访问（中文全称）CSMA/CD（英文缩写），该协议属于网络协议栈的数据链路层。
2.列举三种差错检测技术：
因特网检查和、循环冗余检测、奇偶校验。
3.局域网的功能主要包括两大部分，相应于网络体系5层结构的数据链路层和物理层的功能。
4.10BASE-T网络规范中10表示10Mbps，BASE表示基带传输，T表示双绞线。
5.可靠数据传输的常用机制包括：
差错检测、确认、超时重传、编号、滑动窗口等。
6.目前使用得最广泛的点对点数据链路层协议是点对点协议（中文）PPP（英文缩写）。
7.物理层定义了四个重要特性，即机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
8.在可靠数据传输协议Go-Back-N中，“发送窗口”的大小表示允许未收到确认的分组的最大数目。
二、选择题（每题1分，共10分）
1.PPP设计的功能不包括：
（A）差错检测（B）透明传输（C）超时重传（D）支持多种网络层协议
答：
（C）
2.以太网交换机工作的协议层次是：
（A）网络层（B）数据链路层（C）物理层（D）运输层
答：
（B）
3.使用集线器实现的10Mb/s以太网，若共有N个用户，则每个用户占有的平均带宽是：
（A）10/NMb/s（B）10*NMb/s（C）10Mb/s（D）1Mb/s
答：
（A）
4.使用以太网交换实现的10Mb/s以太网，若共有N个用户，则每个用户可获得的带宽是：
（A）10/NMb/s（B）10*NMb/s（C）10Mb/s（D）1Mb/s
答：
（C）
5.PPP数据帧中没有的字段是：
（A）定界符（B）序号字段（C）校验字段（D）协议字段
答：
（B）
6.PPP数据帧中没有的字段是：
（A）定界符（B）校验字段（C）确认字段（D）协议字段
答：
（C）
7.以太网交换机根据（）转发分组：
（A）目的IP地址（B）目的端口号（C）目的MAC地址（D）目的主机域名
答：
（C）
8.集线器的工作层次是：
（A）数据链路层（B）物理层（C）网络层（D）运输层
答：
（B）
9.属于随机接入的多址接入协议是：
（A）CSMA（B）令牌环（C）令牌总线（D）CDMA
答：
（B）
10.数据链路层协议可能提供的服务一般不包括：
（A）封装成帧（B）透明传输（C）拥塞控制（D）差错检测
答：
（C）
11.数据链路层协议实现的主要功能不包括：
（A）帧定界（B）透明传输（C）路由选择（D）媒体访问控制
答：
（C）
12.在无线局域网802.11使用的媒体访问控制协议是：
（）
（A）CSMA/CA（B）CSMA/CD（C）CSMA（D）CDMA
答：
（A）
13.描述集线器错误的是：
（A）以比特为单位进行处理，不识别和处理帧
（B）从输入接口接收下整个帧后向所有其他接口转发
（C）在向输出接口转发信号时并不监听信道和等待信道空闲
（D）使用集线器的以太网在逻辑上仍然是一个总线网
答：
（B）
14.描述集线器错误的是：
（A）以比特为单位进行处理，不识别和处理帧
（B）将输入信号放大整形后向所有其他接口转发
（C）在向输出接口转发信号时要先监听信道并等待信道空闲时才发送信号
（D）使用集线器的以太网在逻辑上仍然是一个总线网
答：
（C）
15.传输比特串011111111000001，比特填充后输出为（）。
（A）010*********（B）0111110111000001
（C）0111101111000001（D）0111111011000001
答：
B
16.10BaseT网络采用的传输介质是（）。
（A）双绞线（B）同轴电缆（C）光纤（D）微波
答：
A
17.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
答：
A
18.下列协议中不属于数据链路层的是（）。
（A）CSMA/CD（B）PPP（C）CSMA/CA（D）ICMP
答：
D
19.在简单停—等协议中，发送方要等待接收发会的确认才能发送下一帧，当帧出现丢失时，为避免发送端会永远等待下去，采用的办法是（）。
（A）差错校验（B）超时机制（C）帧序号（D）否定确认机制
答：
B
20.在滑动窗口机制中，发送窗口的大小表示（）。
（A）发送方可以发送的数据帧的总数
（B）发送方在本次连接中可以发送的数据帧的总数
（C）发送方可以发送的未被确认的数据帧的个数
（D）接收方可以接收的数据帧的个数
答：
C
21.下述关于滑动窗口的叙述中，正确的是（）。
（A）发送窗口可以对发送方进行流量控制
（B）当接收到的数据帧落在接收窗口之外时，接收方会将其丢弃
（C）只有接收窗口向前滑动时，发送窗口才有可能向前滑动
（D）以上叙述都正确
答：
C
22.采用后退N帧协议，接收窗口内的序号为4时，接收到正确的5号帧应该（）。
（A）将窗口滑动到5号（B）丢弃5号帧
（C）将5号帧缓存下来（D）将5号帧交给上层处理
答：
B
23.以太网硬件地址的位数是（）。
（A）16（B）32（C）48（D）64
答：
C
24.根据CSMA／CD协议的工作原理，需要提高最短帧长度的是（）。
（A）网络传输速率不变，冲突域的最大距离变短
（B）冲突域的最大距离不变，网络传输速率提高
（C）用网桥扩大网络覆盖范围
（D）连接的主机数增加
答：
B
25.IEEE802.11系列协议用于（）。
（A）无线局域网（B）无线广域网（C）有线以太网（D）光纤局域网
答：
A
26.PPP使用异步传输时，实现“透明传输”所用的组帧方式是（）。
（A）字符计数法（B）字符填充法（C）比特填充法（D）物理层编码违例法
答：
B
27.下列关于PPP的叙述中，错误的是（）。
（A）帧中的标志字段用于帧的定界（B）帧中的地址字段表示目的地址
（C）帧校验序列用于差错检测（D）不使用序号和确认来实现可靠的数据传输
答：
B
28.以太网交换机是（）。
（A）工作在第一层的多端口中继器（B）工作在第二层的多端口网桥
（C）工作在第二层的多端口集线器（D）工作在第三层的多端口路由器
答：
B
29.采用二层以太网交换机扩展局域网，下列说法中错误的是（）。
（A）二层以太网交换机可以隔离广播帧
（B）二层以太网交换机在转发帧时不改变帧的源/目的地址
（C）二层以太网交换机的各个端口可以支持不同的速率
（D）二层以太网交换机需要对收到的数据帧进行处理，增加了传输时延
答：
A
30.以太网交换机实现的主要功能是（）。
（A）物理层与数据链路层的功能（B）数据链路层与网络层的功能
（C）物理层与网络层的功能（D）数据链路层与应用层的功能
答：
A
31.网卡实现的主要功能是（）。
（A）物理层与数据链路层的功能（B）数据链路层与网络层的功能
（C）物理层与网络层的功能（D）数据链路层与应用层的功能
答：
A
三、判断题（每题5分，共30分。
正确打√，错误打×，并分析原因）
1.提高链路速率意味着降低了信道的传播时延。
（×）
原因：
提高链路速率是提高了将数据推送到链路的速率。
而信道的传播时延仅跟信号的传播速率和信道长度有关，与发送速率无关。
因此提高链路速率不会影响信道的传播时延。
2.以太网具有碰撞检测和重传功能，因此提供的是可靠数据传输服务。
（×）
原因：
在以太网中，没有确认机制，若接收方收到出现比特差错的帧会直接丢弃该帧，发送方不会重传出现差错的帧。
因此以太网不保证数据最终被接收方正确接收，不提供可靠数据传输服务，以太网的重传机制仅用于媒体访问控制。
3.以太网提供的是无连接的不可靠数据传输服务。
（√）
原因：
在以太网中，主机发送以太网帧之前不与目的主机之间建立连接并且没有确认机制，若接收方收到出现比特差错的帧会直接丢弃该帧，发送方不会重传出现差错的帧。
因此以太网不保证数据最终被接收方正确接收，不提供可靠数据传输服务。
4.交换机不能隔离广播域。
（√）
原因：
交换机对于目的MAC地址为广播地址和未知MAC地址的帧都会向所有非接收端口广播，全部由交换机互连起来的网络构成了一个广播域，但主机很多时，大量广播会形成广播风暴。
5.集线器不能互连工作在不同速率的LAN网段。
（√）
原因：
由于集线器工作在物理层仅将电信号方大整形转发出去，不缓存整个以太网帧，输入接口的速率必须与输出接口的速率一致，因此集线器不能互连工作在不同速率的LAN网段。
6.交换机具有隔离碰撞域的功能，因此能控制广播风暴。
（×）
原因：
交换机虽然具有隔离碰撞域的功能，但不能隔离广播域。
交换机对于目的MAC地址为广播地址和未知MAC地址的帧都会向所有非接收端口广播，当由交换机互连起来的主机很多时，大量广播会形成广播风暴。
7.以太网交换机不能互连工作在不同速率的LAN网段。
（×）
原因：
以太网交换机采用存储转发方式，可以将整个以太网帧缓存到内存然后从输出端口以新的速率发送出去。
8.集线器不根据目的MAC地址转发分组，而先收下整个帧然后向所有其他端口转发。
（×）
原因：
集线器工作在物理层仅将电信号方大整形转发出去，不缓存整个以太网帧，因此不是先收下整个帧然后向所有其他端口转发，而是将接收接口收到的电信号向所有其它接口转发。
9.以太网只能提供半双工通信方式。
（×）
原因：
在全部使用以太网交换机连接主机的交换式以太网中，由于采用的是全交换方式，可以为两主机提供全双工通信方式。
10.共享式以太网只能提供半双工通信方式。
（√）
原因：
在共享式以太网中，当两台主机同时发送数据会导致信号碰撞，因此同时只能有一台主机在通信介质上发送数据，即只能提供半双工通信方式。
四、简答题（共56分）
1.在以太网帧中，为什么有最小帧长的限制？
画图举例说明。
（8分）
答：
CSMA/CD协议一个要点是当发送站正在发送时，若检测到冲突则立即中止发送，然后推后一段时间再发送。
（2分）如果发送的帧太短，还没有来得及检测到冲突就已经发送完了，那么就无法进行冲突检测了，如图所示。
（2分）因此，所发送的帧的最短长度应当要保证在发送完毕之前，必须能够检测到可能最晚来到的冲突信号。
（2分）
（2分）
2.以太网不要求收到数据的目的站发回确认，为什么？
（6分）
答：
因为局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的，绝大多数的差错都来自媒体访问控制中的信号冲突，这通过冲突检测和重传来解决。
（4分）其他差错的纠正由上面的高层来做。
收端收到有差错的帧时，丢弃即可。
（2分）
3.3-10PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。
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0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串？
答：
填充比特后为011011111[0]11111[0]00（[]中是填充的比特）。
删除比特后为000111011111[0]11111[0]110（[]中是删除的比特）。
4.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？
解答：
当网络负载较轻，各站以突发方式发送数据时，碰撞的概率很小，CSMA/CD信道利用率和效率比较高，而TDM会浪费大量时隙，效率比较低。
当网络负载很重时，采用CSMA/CD会导致大量碰撞，效率会大大下降，而TDM能保证每个站获得固定可用的带宽。
5.假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gbit/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。
答：
端到端往返时延为（2km）/（200000km/s）=10s，因此只有发送时延大于该往返时延才能保证检测出所有可能的碰撞。
即，最短帧长为（1Gbit/s）（10s）=10000bit，即1250字节。
6.判断正误：
“由于Go-Back-N协议采用的是累积确认，当某个确认分组丢失时，不一定会导致发送方重传”，并画图举例说明（6分）
答：
正确。
（2分）
（4分）
7.停止等待协议需不需要为确认帧编号？
举例说明（画图）。
答：
在往返时延很不确定的情况下，如果确认帧不编号，当超时重传时间大于实际的往返时延时，发送方会收到重复的确认帧，导致错误，如图所示的情况，会导致M2丢失。
但在往返时延比较确定的情况下，由于超时时间总是大于往返时延，确认帧可无需编号。
8.考虑0/1比特交替停止等待协议，假定发送方和接收方之间的链路会造成帧失序。
请画图说明该协议将不能应对所有出错情况（协议错误地收下或丢弃数据）。
答：
如图所示，当链路造成帧失序时，0/1编号不足以区分迟到的失序帧，会导致错误。
为解决该问题需要增大编号长度。
（答案不唯一）
9.【例3.14】一个信道的比特率是4kbit/s，传播延迟是20ms，那么帧的大小在什么范围内时，停—等协议才有至少50%的效率？
答：
帧大于160bit。
当发送一帧的时间等于信道传播延迟的2倍时，信道利用率是50%，也就是说，当发送一帧的时间等于来回路程的传播延迟时，效率是50%。
由于20ms×2=40ms，现在发送速率是每秒4 000bit，即发送1bit需要0.25ms，40ms/（0.25ms/bit）=160bit。
10.简述集线器的特点。
（6分）
答：
（1）集线器是一个物理层设备，它作用于单个比特而不是帧，即不识别和处理帧。
（2分）
（2）它有两个或多个接口。
当表示01比特的信号到达某接口时，该集线器只是重新产生该信号，增强它的能量强度，再将该信号传输到所有其他接口中。
（2分）（3）集线器不实现载波侦听或CSMA/CD，即在向输出接口转发信号时并不监听信道和等待信道空闲。
（2分）
11.局域网交换机与转发器或集线器的区别？
（6分）
答：
（1）交换机工作在链路层，根据帧（链路层分组）的目的MAC地址进行转发；而集线器工作在物理层，仅是将端口接收到的比特转发到其他所有端口而不是对帧进行处理。
（3分）
（2）集线器在转发一个帧中比特时，不对传输媒体进行检测，因此其连接起来的主机属于同一冲突域；但交换机在转发一个帧之前必须执行CSMA/CD算法，有隔离冲突域的功能。
（3分）
12.为什么集线器不能互连工作在不同速率的LAN网段，而以太网交换机却可以。
（6分）
答：
集线器工作在物理层仅将电信号方大整形转发出去，不缓存整个以太网帧。
（3分）而以太网交换机可以将整个以太网帧缓存到内存然后从输出端口以新的速率发送出去。
（3分）
13.简要说明CSMA/CD的工作原理。
（6分）
答：
CSMA即载波侦听，就是一个结点在发送之前先侦听信道（1分），如果侦听到该信道是空闲的，则该结点开始帧传输。
否则，该结点等待另一段随机时间，再侦听信道，继续重复这个过程。
（2分）
CD即冲突检测，也就是一个结点在传输帧的同时还要侦听信道（1分）。
如果它检测到另一个结点也正在传输帧，则停止传输，等待一段随机时间后再试图重新传输该帧。
（2分）
14.简述CSMA/CD为何要碰撞检测？
答：
由于这是因为电磁波在总线上总是以有限的速率传播的。
因此当某个站点监听到总线是空闲时，总线并非一定是空闲的。
每一个站点在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
通过碰撞检测可以及时停止发送已碰撞被损坏的数据，使信道尽快恢复空闲并选择机会重现发送。
15.为什么要退避？
再次重传碰撞为何要把随机选择退避时间的范围增加一倍？
答：
发生碰撞的站点不能在等待信道变为空闲后就立即再发送数据，因为会导致再次碰撞。
因此，发生碰撞的站点在停止发送数据后，要推迟（这叫作退避）一个随机的时间再监听信道进行重传。
如果连续多次发生冲突，往往表明可能有较多的站点参与争用信道，需要在比较大的范围内选择退避时间才能将各站点的选择的发送时间错开，避免再次冲突。
因此，当重传又发生了碰撞，则将随机选择的退避时间范围扩大一倍，以减小再次碰撞的概率。
16.在以太网帧结构中有一个“类型”字段，简述其作用，在IPv4的首部中哪个字段的功能与之最接近？
（4分）
答：
该字段指明了以太网帧中的数据部分应交给哪个网络层协议或上层协议，如是IP协议还是ARP协议。
（2分）IP首部中的“协议”字段的功能与之最接近。
（2分）
17.在以太网帧结构中有一个“类型”字段，简述其作用，在PPP帧的首部中哪个字段的功能与之最接近？
（4分）
答：
该字段指明了以太网帧中的数据部分应交给哪个网络层协议或上层协议，如是IP协议还是ARP协议。
（2分）PPP帧的首部中的“协议”字段的功能与之最接近。
（2分）
18.简述以太网交换机的基本工作原理。
（8分）
答：
当链路层交换机从端口接收到一个帧时，若该帧出现差错，则丢弃此帧。
否则，先根据该帧的目的MAC地址在其转发表中查找匹配项，若没有找到匹配项或目的MAC地址为广播地址，向所有非接收端口转发。
若找到匹配项，且输出端口非接收端口则向输出端口转发。
若输出端口为接收端口则丢弃此帧。
若输出端口连接的是共享式以太网，则向输出端口转发时要执行CSMA/CD协议。
19.假设两个结点在一个速率为R的广播信道上同时开始传输一个长度为L的分组。
用
表示这两个结点之间的传播时延。
如果
，会出现信号冲突吗（信号的叠加）？
这两个结点能检测到冲突吗？
为什么？
答：
会出现冲突。
在两结点中间的某段链路上这两个结点的发送的信号必然会叠加起来，导致在该段链路上的其它结点无法正确识别信号。
但这两个结点自己却无法检测到冲突，因为已经发送完了分组以后另一结点发送的信号才能到达，即在这两结点的位置并无信号的叠加。
20.假设结点A、B和C都连接到同一个广播LAN上（通过它们的适配器）。
如果A发送上千个IP数据报给B，每个封装的帧都是B的MAC地址，C的适配器会处理这些帧吗？
如果会，C的适配器会将这些帧中的IP数据报传递给C的IP协议软件吗？
如果A用MAC广播地址来发送帧，你的答案会有怎样的变化？
答：
第1问，会，因为同一个广播LAN上，所有适配器都会接收到这些帧，并检测该帧的目的MAC地址。
第2问，不会，因为适配器仅将目的MAC地址为自己或广播地址的帧中的数据提交给主机。
第3问，适配器会将广播帧中的IP数据报交给主机的IP协议软件去处理，但C的IP协议软件会丢弃该报文。
21.比较网桥和集线器的区别。
答：
集线器工作在物理层，仅对电信号进行放大整形向所有接口转发，并不识别数据链路层的帧，更不执行CSMA/CD协议。
集线器不能连接不同速率和不同协议的局域网。
用集线器连接起来的两个共享式以太网构成了一个更大的碰撞域。
网桥工作在数据链路层，当连接两个共享式以太网，对接口接收的数据链路层的帧进行处理，查看其目的MAC地址，选择正确的接口进行存储转发，在从其他接口转发时要执行CSMA/CD协议。
网桥可以连接不同速率和不同协议的局域网。
网桥将两个碰撞域连接起来时能隔离碰撞域。
22.三个10Base-T以太网分别用网桥和集线器连接起来构成的两个扩展的局域网各自的最大吞吐量是多少？
为什么？
答：
由于网桥隔离碰撞域，因此连接起来的3个以太网中可以各有一台主机同时发送帧而互不冲突，因此整个局域网的最大吞吐量是30Mb/s。
由于集线器不隔离碰撞域，因此连接起来的3个以太网中只能有一台主机发送帧，因此整个局域网的最大吞吐量是10Mb/s。
23.比较存储转发方式和直通方式的以太网交换机的区别。
答：
存储转发：
当分组通过存储转发分组交换机转发时，在交换机开始在出线路上传输分组之前，首先收集并完整地存储它。
在整个分组到达交换机之前，输出缓冲区变空的情况下，这种收集在交换机产生了存储转发时延，这个时延增加了总的端到端时延。
这个时延的上限时L/R，这里L是分组的长度，R是入链路的传输速率。
直通交换：
采用直通交换，如果在整个分组到达之前，缓冲区变空，在该分组的后部分继续到达的同时，交换机就能够开始传输该分组的前面部分。
当然，在从出链路发送分组之前，分组中包含目的地址的那部分必须首先到达。
总的来说，通过直通交换，当出链路是空闲时，分组在转发之前不需要完全存储就可从输出接口转发出去。
当输出缓冲区有分组时，存储转发和直通交换之间没有绝对的区别。
这两个交换技术只有当输出缓冲是空的时才有区别。
24.三个网络经以太网交换机B和路由器R互连在一起，如图所示。
主机A向主机H发送数据帧F1。
经过以太网交换机B后变成F2。
再经过路由器R后变成F3。
请写出F1、F2、F3中的（目的MAC地址、源MAC地址、目的IP地址、源IP地址）。
主机A和H以及以太网交换机B和路由器R的有关地址标注在图中。
答：
F1:
（目的MAC地址、源MAC地址和目的IP地址、源IP地址）＝（W,P,Y,Q）;
F2:
（W,P,Y,Q）;F3:
（X,T,Y,Q）
25.下图表示有五个站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下表中。
发送的帧
网桥B1的转发表
网桥B2的转发表
网桥B1的处理
网桥B2的处理
地址
端口
地址
端口
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
26.有10个站连接到以太网上。
试计算以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10Mbit/s以太网集线器；
（2）10个站都连接到一个100Mbit/s以太网集线器；
（3）10个站都连接到一个10Mbit/s以太网交换机。
答：
若假定利用率为100%。
（1）每个站平均得到1Mbit/s带宽；
（2）每个站平均得到10Mbit/s带宽；（3）每个站可独占10Mbit/s带宽；
27.为什么在无线局域网中不能直接使用CSMA/CD协议？
答：
无线局域网的MAC协议是CSMA/CA（载波监听多点接入/碰撞避免）。
不使用CSMA/CD的原因是：
（1）要实现碰撞检测，就必须在发送信号的同时接收也接收信号。
这对于有线网络是很容易的事，但在无线网络中，接收信号的强度会远远小于发送信号的强度，因此实现碰撞检测的代价较大。
（2）另一方面，即使实现了碰撞检测，但由于隐蔽站问题发送站也无法检测到所有的碰撞。
因此，无线局域网不使用CSMA/CD协议而是使用CSMA/CA协议，尽可能减少碰撞。
由于不可能避免所有的碰撞，CSMA/CA通过确认机制实现可靠数据传输。
28.为什么在无线局域网上发送数据帧后要对方必须发回确认帧，而以太网就不需要对方发回确认帧？
答：
由于无线局域网的MAC协议不进行碰撞检测，而且无线信道易受干扰，导致大量帧因为碰撞或其他干扰不能被目的站正确接收，因此在无线局域网上发送
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