计算机网络第三章
《计算机网络》教案(第三章)
IPv 6
IPv6是下一代互联网协议，它的出现是为了解决IPv4地址空间不足的问题。 IPv6的背景、发展和特点使其成为未来互联网的重要组成部分。
路由和转发
路由是指确定数据包从发送端到接收端的路径的过程。路由器是网络中的关键设备，负责根据路 由表进行转发决策并将数据包转发到下一个节点。
网络地址转换(NAT)
NAT是一种在计算机网络中广泛使用的技术，它用于将私有IP地址转换为公网 IP地址，以实现局域网与公网之间的通信。NAT具有很多优点和应用场景。
计算机网络教案(第三章)
这是一份关于计算机网络第三章的教案，我们将深入探讨网络层的概述、IP协 议、路由和转发、网络地址转换(NAT)以及IPv6等内容。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
网络层概述
网络层位于计算机网络的中间层次，负责在网络中传输数据包，并提供一些 必要的服务和功能，如分组交换、路由和转发等。
IP协议
IP协议是计算机网络中的核心协议之一，它负责将数据分组打包并发送到目标 主机。IP数据报的格式和字段定义了数据在网络中的传输方式。
思科《计算机网络》第三章考试答案
思科《计算机⽹络》第三章考试答案Introduction to Networks (版本 6.00) - ITN 第 3 章考试答案1 主机计算机在 TCP/IP 模型的传输层解封消息时，会处理哪种 PDU？· 位· 帧· 数据包· 数据段2 请参见图⽰。
主机 A 正在尝试与服务器 B 联系。
哪两种说法正确描述了主机 A 在该流程中⽣成的地址？（请选择两项。
）· 以服务器 B 的 MAC 地址为⽬的 MAC 地址的帧。
· 以服务器 B 的 IP 地址为⽬的 IP 地址的数据包。
· 以路由器 B 的 IP 地址为⽬的地址的数据包。
· 以路由器 A 的 MAC 地址为⽬的 MAC 地址的帧。
· 以路由器 A 的 IP 地址为⽬的 IP 地址的数据包。
· 以交换机 A 的 MAC 地址为⽬的 MAC 地址的帧。
3 请参见图⽰。
如果 Host1 要传送⽂件到服务器，将会使⽤ TCP/IP 模型的哪些层？· 应⽤层、传输层、互联⽹层和⽹络接⼊层· 仅应⽤层、传输层、⽹络层、数据链路层和物理层· 仅应⽤层、互联⽹层和⽹络接⼊层· 仅应⽤层和互联⽹层· 应⽤层、会话层、传输层、⽹络层、数据链路层和物理层· 仅互联⽹层和⽹络接⼊层4将每个描述与其对应的术语配对。
（并⾮所有选项都会⽤到）。
此过程确定何时开始在⽹络上发送消息此过程将信息从⼀种格式转换成另⼀种可传输的格式（消息编码）此过程将⼀种消息格式放⼊另⼀消息格式内（消息封装）此过程将⼀种消息格式从另⼀种消息格式中解压出来此过程在通过⽹络发送之前将⼀个长消息分解成⼀个个⼩⽚段（消息⼤⼩）5 哪种类型的通信会向局域⽹上的所有设备发送消息？· 组播· 全播· ⼴播· 单播6 在封装期间，OSI 模型的哪⼀层会添加⼀个逻辑地址？· 传输层· 数据链路层· 物理层· ⽹络层7 哪个过程⽤于将⼀个消息放⼊另⼀消息内以从源传输到⽬的地？· 访问控制· 封装· 解码· 流量控制8 什么是专有协议？· 由私⼈组织开发且能在所有供应商硬件上运⾏的协议· 可供所有组织或供应商⾃由使⽤的协议· 称为 TCP/IP 协议簇的协议集合· 由控制协议定义和操作的组织开发的协议9 OSI 模型的哪三层与 TCP/IP 模型的应⽤层功能相当？（选择三项。
计算机网络(第3章)
码元 基本波形
编码
信号
25
不同的编码方案
表示不同数字数据的码元的形式不同，产生出 不同的编码方案。 1.单极性遍码 2.双极性编码 3.曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
26
1.单极性编码
所谓单极性编码，是指在每一码元时间间隔内，有电流发出表 示二进制“1”，无电流发出表示二进制“0”。 （1）如果整个码元时间内维持有效电平，则属于全宽码，称 为单极性不归零型编码（NRZ）； （2）如果逻辑“1”只在该码元时间维持一段时间就变成0电 平，称为单极性归零型编码（RZ）。
量、数据通信的基本方式、 多路复用技术、 数据交换 方式和差错校验和控制等技术。
信息 信源
信息 传输媒体与通信技术
信息 信宿
数据通信系统构成与功能示意图
4
3、数据通信系统的模型
数据通信系统的模型 1、一个数据通信系统可以划分为三大部分：源系统、传输系统
和目的系统；
2、源系统一般包括源点和发送器两部分；目的系统一般包括接 收器和终点两部分。
振幅
f1
f2 频率
振幅频谱图
18
10、基带信号和宽带信号
直接来自信源的、没有经过调制（进行频谱搬移和变 换）的原始电信号称为基带信号，即基本频率信号。
调制分为基带调制和带通调制。 1.仅对基带信号的波形进行交换，使它能够与信道特 性相适应，变换后的信号还是基带信号，称为基带调 制； 2.利用载波信号将基带信号搬移到较高频段进行传输， 调制后的信号称为带通信号（也称宽带信号），这类 调制称为带通调制。 3.基本的调制方法有调幅（AM）、调频（FM）和调 相（PM）。
清华大学的《计算机通信与网络教程》：从高到低的跳变是 1 从 低到高的跳变是 0 。
《计算机网络（第7版）谢希仁著》第三章数据链路层要点及习题总结
《计算机⽹络（第7版）谢希仁著》第三章数据链路层要点及习题总结1.数据链路层的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测2.点对点信道的数据链路层 （1）链路和数据链路 链路（物理链路）：链路（link）就是从⼀个结点到相邻结点的⼀段物理线路（有线或⽆线〉，⽽中间没有任何其他的交换结点 数据链路（逻辑链路）：为当需要在⼀条线路上传送数据时，除了必须有⼀条物理线路外，还必须有⼀些必要的通信协议来控制这些数据的传输，换⽽⾔之，数据链路=链路+通信协议 （2）早期的数据通信协议叫通信规程 （3）数据链路层的协议数据单元-------帧 （4）封装成帧：封装成帧（framing）就是在⼀段数据的前后分别添加⾸部和尾部，这样就构成了⼀个帧。
⼀个帧的帧长等于帧的数据部分长度加上帧⾸部和帧尾部的长度。
⾸部和尾部的⼀个重要作⽤就是进⾏帧定界（即确定帧的界限），为了提⾼帧的传输效率，应当使帧的数据部分长度尽可能地⼤于⾸部和尾部的长度。
但是，每⼀种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限⼀⼀最⼤传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit），当数据是由可打印的 ASCII 码组成的⽂本⽂件时，帧定界可以使⽤特殊的帧定界符（如SOH和EOT）。
SOH：Start Of Header EOT：End Of Transmission （5）透明传输：所传输的数据中的任何 8 ⽐特的组合⼀定不允许和⽤作帧定界的控制字符的⽐特编码⼀样，⽆论什么样的⽐特组合的数据，都能够按照原样没有差错地通过这个数据链路层。
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符 “SOH”或“EOT”的前⾯插⼊⼀个转义字符“ESC”（其⼗六进制编码是 1B，⼆进制是 00011011 ）。
⽽在接收端的数据链路层在把数据送往⽹络层之前删除这个插⼊的转义字符。
这种⽅法称为字节填充或字符填充。
如果转义字符也出现在数据当中，那么解决⽅法仍然是在转义字符的前⾯插⼊⼀个转义字符。
408考研计算机网络——第三章 数据链路层
408考研计算机网络——第三章数据链路层第3章数据链路层结点：主机、路由器链路：网络中两个结点之间的物理通道，传输介质有双绞线、光纤和微波。
分为有线、无线链路数据链路：网络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报功能：为网络层提供服务、链路管理、组帧、流量控制、差错控制3.1 数据链路层的功能数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。
其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路·为网络层提供服务无确认无连接服务有确认无连接服务有确认面向连接服务·链路管理即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务)·组帧（帧定界、帧同步、透明传输）封装成帧：在一段数据的前后部分添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。
接收端在收到物理层上交的比特流后，根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用：帧定界（确定帧的界限）帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。
最大传送单元MTU：帧的数据部分的长度上限透明传输：当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。
保证数据链路层的传输是透明的组帧的四种方法：字符计数法、字符（节）填充法、零比特填充法、违规编码法·流量控制限制发送方的数据流量，使其发送速率不超过接收方的接受能力✳对于数据链路层：控制的是相邻两结点之间数据链路上的流量对于传输层：控制源端到目的端之间的流量·差错控制位错：循环冗余校验CRC差错控制：自动重传请求ARQ帧错：定时器、编号机制*三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测3.2 组帧·字符计数法帧首部使用一个计数字段（第一个字节，八位）来标明帧内字符数。
《计算机网络》课件 第3章-广域网、局域网与城域网技术
物理链路、虚通路与虚通道的关系
物理链路（Physical Link） 虚通路（VP，Virtual Path） 虚通道（VC，Virtual Channel）
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支持远程教学的ATM网
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3.2 局域网的技术特点
局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、 校园等有限范围内的计算机连网的需求； 局域网提供高数据传输速率（10～100Mbps）、低误 码率的数据传输环境，数据传输速率高达1Gbps的高 速局域网正在发展中； 决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介 质与介质访问控制方法； 从介质访问控制方法的角度来看，局域网可分为共享 介质式局域网与交换式局域网两类。
3.4.2 环型拓扑结构 结点使用点-点线路连接，构成闭合的物理环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路； 环建立、维护、结点的插入与撤出。
令牌环的工作原理
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计算机网络_第3章习题解答
第三章习题解答3.1简述数据链路层的功能。
答：数据链路层是在物理层提供的比特流传送服务的基础上，通过一系列的控制和管理，构成透明的、相对无差错的数据链路，向网络层提供可靠、有效的数据帧传送的服务。
其主要功能包括：链路管理，帧定界，流量控制，差错控制，数据和控制信息的识别，透明传输，寻址。
3.2 试解释以下名词：数据电路，数据链路，主站，从站，复合站。
答：数据电路是一条点到点的，由传输信道及其两端的DCE构成的物理电路段，中间没有交换节点。
数据电路又称为物理链路，或简称为链路。
数据链路是在数据电路的基础上增加传输控制的功能构成的。
一般来说，通信的收发双方只有建立了一条数据链路，通信才能够有效地进行。
在链路中，所连接的节点称为“站”。
发送命令或信息的站称为“主站”，在通信过程中一般起控制作用；接收数据或命令并做出响应的站称为“从站”，在通信过程中处于受控地位。
同时具有主站和从站功能的，能够发出命令和响应信息的站称为复合站。
3.3 数据链路层流量控制的作用和主要功能是什么？答：流量控制简称“流控”，是协调链路两端的发送站、接收站之间的数据流量，以保证双方的数据发送和接收达到平衡的一种技术。
在计算机网络中，由于接收方往往需要对接收的信息进行识别和处理，需要较多的时间，通常发送方的发送速率要大于接收方的接收能力。
当接收方的接收处理能力小于发送方的发送能力时，必须限制发送方的发送速率，否则会造成数据的丢失。
流量控制就是一种反馈机制，接收方随时向发送方报告自己的接收情况，限制发送方的发送速率。
保证接收方能够正常、有序地接收数据。
3.4 在停止-等待协议中，确认帧是否需要序号？为什么？答：在停止-等待协议中，由于每次只确认一个已经发送的帧，确认帧可以不需要序号。
但在一些特殊情况下会出现问题。
如果发送方在超时重发一个帧后又收到了迟到的确认，就不能确定该应答是对哪一个帧的确认，并可能导致随后的传送过程重新差错。
3.5 解释为什么要从停止-等待协议发展到连续ARQ协议。
计算机网络课件-第三章网络互连
图3-4 网关连接
思考：请对几种互连方式从互连设备、互
连层次、应用场合、功能、优点、缺点进
行对比。
互连。
（3）网络层互连：用于局域网域局域网的互连、 局域网与广域网、广域网与广域网的互连，互连 设备是路由器（Router），实现网络层及网络层 以下各层的协议转换。 （4）网络层以上的互连：互连设备是网关 （Gateway），负责网络层以上各层的协议转换。
3、网络互连设备
1．中继器 2．网桥 3．路由器 4．协议转换器（网关）
3.1.2 网络互连的种类和方式
1、网络互连的种类：
局域网和局域网的互连
局域网和广域网的互连
局域网—广域网—局域网的互连 广域网和广域网的互连
2、网络互连的方式
根据网络进行网络互连所在的层次，常用的互连设备有
以下几类：
（1）物理层互连：可以连接两个同质的网络，如两个以 太网，物理层互连设备为中继器（Repeater），中继 器可把两个数据链路层以及以上各层完全相同的网络 连接起来。实际上是把多个网段连接在一起，形成一 个范围延伸了的局域网。 （2）数据链路层互连：用于两个局域网的互连，当两个 局域网的MAC层不同时，可以使用网桥（Bridge）实现
图3-3 用路由器连接网络
路由器的数据交换
A
数据包 传送到：目的主机（网络地址） Router 1（物理地址） 数据包 Router 1 传送到：目的主机（网络地址） Router 2（物理地址）
Router 2
Router 3
传送到：目的主机（网络地址） Router 3（物理地址）
第3章 主要内容
• 3.1 网络互连 的概念 • 3.2 互连设备
本章学习目标
计算机网络课后答案第三章
第三章 数据链路层习题3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能？答：数据链路层中的链路控制功能有：（1）链路管理。
（2）帧定界。
（3）流量控制。
（4）过失控制。
（5）将数据和控制信息区分开。
（6）透明传输。
（7）寻址。
习题3-03考察停止等待协议算法。
在接收结点，当执行步骤（4）时，若将“不然转到（7）”改成“不然转到（8）”，将产生什么结果？答：“不然”是指发送方发送的帧的N （S ）和接收方的状态变量V （R ）不同。
表明发送方没有收到接收方发出的ACK ，于是重传上次的帧。
若“转到（8）”，则接收方要发送NAK 。
发送方继续重传上次的帧，一直这样下去。
习题3-06 信道速度为4kb/s 。
采用停止等待协议。
传播时延ms t p 20=,确认帧长度和处置时间都可忽略。
问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%。
解：按照下图所示停等协议中的时间关系：在确认帧长度和处置时间都可忽略的情况下，要使信道利用率达到至少50%必需使数据帧的发送时间等于2倍的单程传播时延。
即：p f t t 2=已知：C l t f f =，其中C 为信道容量，或信道速度。
f l 为帧长（以比特为单位）。
所以得帧长16004.040002=⨯=⨯≥⨯=p f f t C t C l bit习题3-09试证明：当用n 个比特进行编号时，若接收窗口的大小为1，则只有在发送窗口的大小WT ≤2n-1时，持续ARQ 协议才能正确运行。
答：（1）显然 WT 内不可能有重复编号的帧，所以WT ≤2n 。
设WT=2n ；（2）注意以下情况：发送窗口：只有当收到对一个帧的确认，才会向前滑动一个帧的位置；接收窗口：只有收到一个序号正确的帧，才会向前滑动一个帧的位置，且同时向发送端发送对该帧的确认。
显然只有接收窗口向前滑动时，发送端口才有可能向前滑动。
发送端若没有收到该确认，发送窗口就不能滑动。
（3）为讨论方便，取n=3。
并考虑当接收窗口位于0时，发送窗口的两个极端状态。
计算机网络第三章习题答案
第三章数据链路层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：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。
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：链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的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：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）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：帧定界是分组交换的必然要求；透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆；差错检测防止有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：无法区分分组与分组；无法确定分组的控制域和数据域；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：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制地址字段A 只置为0xFF。
计算机网络 谢希仁 第三章习题解答
计算机网络谢希仁第三章：数据链路层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：所谓链路是指从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何的其他交换结点，它仅是一条路径的组成部分。
数据链路：在数据传输时除了必须的一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输，把实现这些协议的硬件和软件都附加到链路上采构成数据链路。
“电路接通了”表示建立了一条物理连接，可以传输比特流了；“数据链路接通了”则表示已经建立了一条数据链层的连接，可以传输数据帧了。
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：数据链路层中的链路控制功能有：（1）链路管理。
（2）帧定界。
（3）流量控制。
（4）差错控制。
（5）将数据和控制信息区分开。
（6）透明传输。
（7）寻址。
优点：能够保证数据在链路层的可靠传输；缺点：太复杂，实现起来麻烦，开销大03、网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？答：适配器主要有以下几个作用：（1）进行数据串行传输和并行传输的转换（2）对数据进行缓存（3）适配器能够实现以太网协议（4）当收到有差错的帧时自动丢弃而不必通知计算机；当收到正确的数据时则通过中断通知计算机并把数据交付个网络层。
网络适配器工作在数据链路层。
04、数据链路层的三个基本问题为什么都必须加以解决？答：“封装成帧”即帧定界，它是指在发送帧时发送端的数据链路层在帧的前后都加入商定好的标记，使得接收方在收到帧后能根据这种标记识别帧的开始和结束。
若不解决这个问题，就会使得接收端不知道一个帧是从什么地方开始的，也不知道该在什么地方结束。
“透明传输”是指通过字节插入或比特插入等机制时的数据链路层传输的数据的比特组合不受限制。
若不解决这个问题，就会使得接收端在判断帧的边界时出现混乱。
“差错检测”指采用某种机制在发送的帧中按照一定的规律设置若干个冗余比特，让接收方对收到的帧能够检查或确定是否有传输差错。
计算机网络第三章参考答案
第三章作业参考答案1.什么是网络体系结构？网络体系结构中的基本原理是什么？答：（1）计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构（2）网络体系结构中的基本原理是分层原理：计算机网络中采用了分层方法，把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同的层次上予以解决。
2.什么是实体？什么是对等实体？什么是服务数据单元？什么是协议数据单元？答：（1）实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程；（2）对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体；（3）服务数据单元：指定层的接口数据的总和；（4）协议数据单元：网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元。
3．什么是网络协议？它在网络中的作用是什么？网络协议的三要素是什么？答：（1）网络协议：计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合;(2)作用：约定通信双方在通信时必须遵守的规则;(3)三要素：语法、语义、时序（“同步”也可以，但不如“时序”更贴切）。
4. 协议与服务之间的区别是什么？答：协议：对等实体间通信时必须遵守的规则；服务：某一层向它的上一层提供的一组操作，定义了该层要代表其用户执行哪些操作；协议是不同网络系统对等层之间的关系，而服务则是相同网络系统上下层之间的关系。
5. 服务分哪两类？有什么区别？比较数据报与虚电路两种服务各自的优缺点及适用场合？答：（1）服务分为：面向连接服务和无连接服务；区别如下：1）面向连接服务：在数据交换之前，必须先建立连接，当数据交换结束后，则应终止这个连接；具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段；静态分配资源，传输前需建立连接；提供可靠的传输服务，无错、按序、无丢失、不重复；仅在连接阶段需要完整的目的地址；适用在一段时间内向同一目的地发送大量报文，实时性要求高的场合。
2）无连接服务：两个实体在数据传输时动态地进行分配通信时所需的资源。
动态分配资源，不能防止报文的损失、失序、丢失和重复；需要为每一个报文提供完整的目的地址，适用少量零星报文的场合。
计算机网络(第三版)第3章 习题答案
1.什么是网络体系结构？请说出使用分层协议的两个理由。
答：将同层进程间通信的协议以及相邻层的接口统称为网络体系结构。
分层思想对于计算机网络的设计和实现有着极大的优势，如各层之间是独立的、灵活性好、结构可分割、易于实现和维护、促进标准化等。
2.什么是实体？什么是对等实体？答：实体是指层中的活动元素，它既可以是软件，也可以是硬件。
不同主机中位于同一层次的实体称作对等实体。
3.什么是网络协议？它包括哪些因素？试举出自然语言中的相对应的要素。
答：为网络执行数据交换而建立的规则、标准或约定就是网络协议。
典型的网络协议包含语法、语义和同步三个方面。
4.OSI网络参考模型定义了哪些数据单元？它们之间的关系如何？答：OSI参考模型定义了服务数据单元、协议数据单元和接口数据单元，它们之间的关系如图3.4，3.5所示。
5.面向连接的服务和无连接服务的主要区别是什么？答：面向连接服务与无连接服务的区别在于两个实体通信前是否建立连接。
6.有两个网络都可以提供可靠的面向连接的服务。
其中一个提供可靠的字节流，另一个提供可靠的报文流。
这两者是否相同？请给出一个例子予以说明。
答：字节流没有报文的边界7.试说明服务与协议的关系？答：服务涉及相邻层间的接口，协议涉及不同计算机上对等实体之间发送的分组，它们之间的关系如图3.6所示。
8.服务原语的作用是什么？试以有确认服务为例进行说明。
答：利用服务原语可以通知服务提供者采取某些行动，或报告对等实体正在执行的活动。
有确认服务需要使用请求、指示、响应和确认原语。
9.说明在实际网络中数据是如何进行封装传输的。
答：若从客户端A发送信息到客户端B，从客户端A是从应用端依次往下传输，在表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层各自加上本层的协议头，在物理层时，以比特流在网络中进行传输，到达客户端B的物理层，通过客户端B的物理层依次向上传输，经过数据链路层时，去除在客户端A中在数据链路层加上的报头，其他的内容当做数据包向上提交。
计算机网络第3章 计算机网络体系结构
第n+1层是第n层的服务用户，第n-1层是第n层的服务 提供者 第n层的服务也依赖于第n-1层以及以下各层的服务
例：邮政通信
16
对等通信例：两个人收发信件
发信人 邮局 运输系统
17
对等层通信的实质
对等层实体之间实现的是 虚拟的逻辑通信； 下层向上层提供服务； 上层依赖下层提供的服务 来与其他主机上的对等层 通信； 实际通信在最底层完成。
18
源进程传送消息到 目标进程的过程：
• 消息送到源系统的 最高层； • 从最高层开始，自 上而下逐层封装； • 经物理线路传输到 目标系统； • 目标系统将收到的 信息自下而上逐层 处理并拆封； • 由最高层将消息提 交给目标进程。
6
分层的空中旅行组织: 服务
柜台-to-柜台：“旅客+行李” 票务服务 行李托运-to-行李认领：行李服务
登机入口-to-到达出口：旅客乘务服务
跑道-to-跑道：飞机“航运”服务 从出发地到目的地的航线：导航服务
7
层次功能的分布式实现
机票 (购买) 机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆)
飞行航线
一系列的步骤
5
空中旅行的组织: 从另一种不同的角度观察
机票 (购买) 行李 (托运) 机票 (投诉) 行李 (认领) 旅客 (到达) 飞机 (着陆) 飞行航线 飞行航线 层次的观点： 每层实现一种特定的服务 – 通过自己内部的功能 – 依赖自己的下层提供的服务
旅客 (出发)
飞机 (起飞) 飞行航线
PDU由协议控制信息（协议头）和数据（SDU）组成:
计算机网络第三章习题解答
第三章：数据链路层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：所谓链路是指从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何的其他交换结点，它仅是一条路径的组成部分。
数据链路：在数据传输时除了必须的一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输，把实现这些协议的硬件和软件都附加到链路上采构成数据链路。
“电路接通了”表示建立了一条物理连接，可以传输比特流了；“数据链路接通了”则表示已经建立了一条数据链层的连接，可以传输数据帧了。
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：数据链路层中的链路控制功能有：（1）链路管理。
（2）帧定界。
（3）流量控制。
（4）差错控制。
（5）将数据和控制信息区分开。
（6）透明传输。
（7）寻址。
优点：能够保证数据在链路层的可靠传输；缺点：太复杂，实现起来麻烦，开销大03、网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？答：适配器主要有以下几个作用：（1）进行数据串行传输和并行传输的转换（2）对数据进行缓存（3）适配器能够实现以太网协议（4）当收到有差错的帧时自动丢弃而不必通知计算机；当收到正确的数据时则通过中断通知计算机并把数据交付个网络层。
网络适配器工作在数据链路层。
04、数据链路层的三个基本问题为什么都必须加以解决？答：“封装成帧”即帧定界，它是指在发送帧时发送端的数据链路层在帧的前后都加入商定好的标记，使得接收方在收到帧后能根据这种标记识别帧的开始和结束。
若不解决这个问题，就会使得接收端不知道一个帧是从什么地方开始的，也不知道该在什么地方结束。
“透明传输”是指通过字节插入或比特插入等机制时的数据链路层传输的数据的比特组合不受限制。
若不解决这个问题，就会使得接收端在判断帧的边界时出现混乱。
“差错检测”指采用某种机制在发送的帧中按照一定的规律设置若干个冗余比特，让接收方对收到的帧能够检查或确定是否有传输差错。
《计算机网络第三章》PPT课件
二、信道分配问题
动态分配
适用于用户数多且数量可变、突发通信的情况。 竞争方式：各个用户竞争使用信道，不需要取得发 送权就可以发送数据，这种方式会产生冲突。 无冲突方式：每个用户必须先获得发送权，然后才 能发送数据，这种方式不会产生冲突，如预约或轮 转方式。 有限竞争方式：以上两种方式的折衷（低负载和高 负载）。
系统吞吐量（系统的利用率）：每帧时内系统能够成功 传输的帧数。
纯ALOHA系统利用率最高只有18.4%
如何提高系统利用率？
如何提高系统利用率？
➢ 根据上面的分析，纯ALOHA系统的特点是：站点只要有 帧就发送。它的易破坏区间为两个单位时间。
➢ 如果我们缩小易破坏区间，就可以减少帧碰撞的概率， 提高系统的利用率。
纯ALOHA系统的工作原理图
站A 站B
A1 帧产生
随机时间
t1
t3
A2
A2
A2
冲突
t2
t4
B1
B1
B2
A3
B2
Hale Waihona Puke B3信道上的A1
总效应
B1
A2
B2
在什么情况下数据帧可以不受任何干扰（不发生碰撞）的发送呢？
很显然，在纯ALOHA协议中，只有在数据帧的易破坏区间内没有 其它的帧传输，该帧才可以成功的传输。所以，一个帧成功传输的概 率，就是在其产生时刻前、后各一个时间单位内没有帧到达的概率。
用户数较多且数量经常变化，业务量具有突发性
存在问题： • 实际用户数少于已经划分的频道数时，造成频道资源的浪费； • 当网络中的频道已经分配完毕，即使已经被分配到频道的用户
没有通信，其他一些没有被分配到频道的用户也不能通信
时分多址－Time Division Multiple Access（TDMA）
计算机网络第三章谢希仁
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 路由器 R1 局域网 路由器 R2 广域网 路由器 R3 局域网 主机 H2
H1 到H2 所经过的网络可以是多种的
H1 应用层 运输层 网络层
从层次上来看数据的流动
R1 网络层 R2 网络层 R3 网络层
H2 应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个 比特。 假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。
冗余码的计算
用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相 当于在 M 后面添加 n 个 0。
得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R， 余数 R 比除数 P 少 1 位，即 R 是 n 位。
帧检验序列 FCS
在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。
循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS 并不等 同。
CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数 据后面的冗余码。 FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来 获得 FCS 的唯一方法。
将余数 R 作为冗余码拼接在数据 M 后面发送出 去。
冗余码的计算举例
现在 k = 6, M = 101001。
设 n = 3, 除数 P = 1101， 被除数是 2nM = 101001000。
第3章 计算机网络
根据计算机网络所覆盖的地理范围、信息的 传递速率及其应用目的，计算机网络通常分为局 域网（local area network，LAN）、广域网 （wide area network，WAN）和城域网 （metropolitan area network，MAN），城域网 和广域网又可称为互联网。
（2）按网络的拓扑结构分类
图3-2 OSI参考模型
① 物理层：它的作用是通过物理介质进行比特数据流的传 输。 ② 数据链路层：它提供网络相邻结点间的可靠通信，用来 传输以帧为单位的数据包，向网络层提供正确无误的信息 包的发送和接收服务。 ③ 网络层：它的功能包括提供分组传输服务，进行路由选 择以及进行拥塞控制。 ④ 传输层：它的功能是在通信用户进程之间提供端到端的 可靠的通信。 ⑤ 会话层：它的功能是在传输层服务的基础上增加控制、 协调会话的机制，建立、组织和协调应用进程之间的交互。 ⑥ 表示层：它要保证所传输的信息传输到目的计算机后其 意义不发生改变。 ⑦ 应用层：它是直接面向用户的，为用户提供应用服务。
（2）从系统组成的角度进行划分
从系统组成的角度，一个计算机网络由三部 分内容组成：计算机及智能性外部设备（服务器、 工作站等）；网络接口卡及通信介质（网卡、通 信电缆等）；网络操作系统及网管系统。其中前 两部分构成了计算机网络的硬件部分，第三部分 构成了计算机网络的软件部分。
2．计算机网络的分类
（1）按网络的连接范围分类
所谓网络拓扑结构是地理位臵上分散的各个 网络结点互连的几何逻辑布局。网络的拓扑结构 决定了网络的工作原理及信息的传输方式，拓扑 结构一旦选定必定要选择一种适合于这种拓扑结 构的工作方式与信息传输方式。网络的拓扑结构 不同，网络的工作原理及信息的传输方式也不同。 按拓扑结构分类计算机网络系统主要有：总线型、 星型、环型、树型和网状（混合）型拓扑结构。
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数据链路层像个数字管道
常常在两个对等的数据链路层之间画出 一个数字管道，而在这条数字管道上传 输的数据单位是帧。
结点
帧
帧
结点
早期的数据通信协议曾叫作通信规程 (procedure)。因此在数据链路层，规程 和协议是同义语。
3.1.2 三个基本问题
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
主机 H2
局域网
H1
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
从层次上来看数据的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
R3 网络层 链路层 物理层
H2
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
“无差错接受”是指：“凡是接受的帧（即不 包括丢弃的帧），我们都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差 错”。
也就是说：“凡是接收端数据链路层接受的帧 都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接 受）。
要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么） 就必须再加上确认和重传机制。
3.2 点对点协议 PPP
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的 MAC 层
第 3 章 数据链路层（续）
3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网
数据链路层的简单模型( 续）
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
主机 H2
局域网
H1
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
仅从数据链路层观察帧的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
R3 网络层 链路层 物理层
H2
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
3.6 高速以太网 3.6.1 几种高速以太网 3.6.2 使用高速以太网进行宽带接入
数据链路层
数据链路层使用的信道主要有以下两种类 型：
点对点信道。这种信道使用一对一的点 对点通信方式。
广播信道。这种信道使用一对多的广播 通信方式，因此过程比较复杂。广播信 道上连接的主机很多，因此必须使用专 用的共享信道协议来协调这些主机的数 据发送。
透明传输——数据链路层协议允许所传 送的数据可具有任意形式的比特组合。
数据部分恰好出现与EOT一样的代码
解决办法
1、采用转义字符 2、比特插入
转义字符
当数据中出现字符“SOH”或“EOT”时将其转换为 另一字符，而这个字符不会被解释为控制字符的。 这种方法称为字节插入。如：
数据出现的控制字符 SOH EOT ESC
计算机网络
第 3 章 数据链路层
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题
3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的主要特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
第 3 章 数据链路层（续）
一条链路只是一条通路的一个组成部分。
数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须 有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这 些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据 链路。
现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这 些协议的硬件和软件。
一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的 功能。
3.2.1 PPP 协议的特点
现在全世界使用得最多的数据链路层协 议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
经字节插入后发送时的字符 ESC x ESC y ESC z
上述控制字符称为转义字符。 思考：为什么ESC也要进行转换
举例
当数据中出现SOH和EOT时增加转义字符。
3. 差错检测
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特 总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。
为了保证数据传输。
在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗 余检验 CRC 的检错技术。
循环冗余检验CRC的原理
接收方
（n 位）
数据
FCS
除法器
数据
得出余数 发送在前
余数 （n 位）
若余数为 0 则接受； 否则丢弃。
（n 位）
FCS
发送方
（n 位）
数据
00…0
除法器 得出余数
FCS （n 位）
应当注意
仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做 到无差错接受(accept)。
1. 封装成帧
每一种链路层协议都规定了帧的数据部分 的长度上限——最大传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit)。
帧开始
IP 数据报
帧结束
帧首部 从这里开始发送
帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
帧尾部
帧的基本组成
帧定界（开始与结束） 地址字段（用于寻址） 帧类型（或长度/控制）字段 数据 帧校验字段（差错控制）
网络层
数据 链路层
结点 A
IP 数据报 装入
帧
物理层
1010… …0110
结点 B IP 数据报
取出 帧
1010… …0110
数据 链路层
结点 A
发送 帧
链路 (a)
链路 (b)
接收 帧
结点 B
3.1 使用点对点信道的数据链路层
3.1.1 数据链路和帧
链路(link)是一条无源的点到点的物理线 路段，中间没有任何其他的交换结点。
帧的开始 地址 帧类型或长度 数据
帧校验 帧的结束
上图只是帧的一般组成，不同的数据链路层协议 所规定的帧格式可能会与其存在微小的区别。
帧开始符 S SO OH H
发送在前
装 装在 在帧 帧中 中的 的数 数据 据部 部分 分 帧
帧结束符 E EO OT T
用控制字符进行帧定界的方法举例
2. 透明传输
数据链路层功能
数据链路层最主要的功能可归结为以下几点。 （1）结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数
据报封装成帧。 （2）结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链
路层。 （3）若结点B的数据链路层收到的帧无差错，则
从收到的帧中提取出IP数据报上交给上面的网络 层；否则丢弃这个帧。
数据链路层传送的是帧