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计算机网络第 3 章:数据链路层

408 计算机网络「数据链路层」复习:核心知识点、真题题型、通用解法与易错点。

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本章依据本站 408 真题·计算机网络·第 3 章数据链路层以及408 模拟选择题·第 3 章数据链路层整理。网站本身也明确建议研究考研命题时按“真题优先,再用模拟题补充”的顺序,因此下文将以真题为主线,模拟题主要补齐海明码、CSMA 监听算法、VLAN、PPP 等真题覆盖较少但仍在 408 范围内的内容。(Any Docs)

本站 408 真题·数据链路层 本站 408 模拟题·数据链路层


一、先建立整章框架

这一章真正要掌握的是下面这条逻辑链:

原始比特流
   ↓
组帧、透明传输
   ↓
差错检测 CRC / 海明码
   ↓
停等、GBN、SR 保证可靠传输
   ↓
多个结点如何共享信道
   ↓
CSMA/CD、CSMA/CA、CDMA
   ↓
以太网 / 802.11
   ↓
MAC 地址、交换机、自学习、广播域/冲突域
   ↓
VLAN、PPP

从站内收录真题来看,最值得投入时间的是三组内容:

第一档:滑动窗口、GBN、SR、信道利用率 第一档:CSMA/CD、CSMA/CA 第一档:交换机、MAC 地址、802.11 地址字段

CRC、HDLC、CDMA、PPP、VLAN属于“计算不难,但规则不能混”的内容。真题页中滑动窗口和介质访问控制相关题目尤其密集。(Any Docs)


二、题型一:组帧与透明传输

1. 为什么需要组帧?

物理层只有连续的:

010101110101010...

接收方必须知道:

哪些比特属于第一个帧? 哪些属于第二个帧?

因此数据链路层要完成帧定界。

常见办法:

  • 字符计数法
  • 字节填充法
  • 零比特填充法
  • 违规编码法

408 最常考:

零比特填充。


2. HDLC 零比特填充

帧定界符:

01111110

如果正文中本身也出现了 01111110,接收方就会误以为帧结束。

所以发送方规定:

数据部分每出现连续 5 个 1,立即插入一个 0。

接收方:

每看到连续 5 个 1 后面的 0,把这个 0 删除。


真题:2013

站内收录的 2013 真题给出一段二进制序列,要求判断经过 HDLC 组帧后的数据。正确处理必须在连续五个 1 后插入 0。(docs.any1.tech)

做题方法

永远不要凭眼睛猜。

从左向右数:

1 的计数:
1 → 2 → 3 → 4 → 5
                ↓
              插入0

然后计数器清零。

最大陷阱

不是:

出现 11111 才看看第六位是不是 1。

而是:

第五个 1 一出现,就插 0。


三、题型二:CRC 循环冗余校验

这是差错控制最经典计算题。


1. CRC 到底在算什么?

已知发送数据:

生成多项式:

假设最高次数为:

那么 CRC 校验码一定有:

位。

例如:

对应:

10011

最高次是 4,因此 CRC 余数长度:

注意:

不是除数长度 5 位,而是余数 4 位。


2. CRC 发送方算法

如果原始数据为:

M

首先补:

个 0:

M 000...000

再进行模 2 除法。

得到余数:

实际发送:

M + R

3. 什么叫模 2 除法?

核心就是:

减法换成 XOR。

例如:

1 XOR 1 = 0
1 XOR 0 = 1
0 XOR 1 = 1
0 XOR 0 = 0

没有借位。


4. 接收端怎么判断?

收到完整比特串:

用同一个生成多项式做模 2 除法。

如果:

说明:

没有检测到错误。

注意措辞非常重要。

不能说:

一定没有发生错误。

CRC 理论上存在漏检可能。


真题:2023 CRC

本站 2023 真题给出的生成多项式是:

即 10011,要求从四个接收序列中判断哪一个可以通过 CRC 检查。本站答案为 D,因为只有对应序列除以 10011 后余数为 0。(docs.any1.tech)

解题模板

看到:

“接收端判断哪个帧未检测出错误”

直接:

余数为:

的即可。


模拟题:竟成模拟七

题目给原始数据 101110,生成多项式:

要求计算 FCS。

生成多项式对应:

1001

所以:

原数据补三个零:

101110000

模 2 除 1001,得到:

011

所以:

本站模拟题也给出了这一结果。(Any Docs)


四、题型三:奇偶校验与海明码

真题 CRC 更多,但模拟题很好地补齐了海明码。


1. 奇偶校验

奇校验:

加入校验位后,整个序列 1 的数量为奇数。

偶校验:

1 的数量为偶数。

它能够检测:

奇数个位发生错误。

不能可靠检测:

偶数个位同时发生错误。


2. 海明码校验位个数

数据位:

校验位:

若要求能够纠正一位错误:

为什么?

因为必须表示:

  • 无错误
  • 第 1 位错
  • 第 2 位错
  • ……
  • 第 位错

总共:

种状态。


模拟题:10 位信息至少几个海明校验位?

令:

尝试:

有:

不行。

尝试:

有:

因此:

本站模拟题正是这样考。(Any Docs)


3. 海明码校验位放在哪里?

放在:

即:

位置。

不是“奇数位置”。


4. 海明码错位定位

假如算出来:

则:

所以:

第 8 位错误。

本站“竟成·模拟三-37”就是给出一个 15 位海明码,最终综合校验结果对应第 8 位出错。(Any Docs)


五、题型四:停止—等待协议

从这里开始进入整章最重要部分。

停止等待:

发送一帧
 ↓
等待 ACK
 ↓
收到 ACK
 ↓
再发送下一帧

发送窗口:

接收窗口:


1. 信道利用率公式

设:

  • 数据帧发送时间:
  • 单向传播时延:
  • ACK 发送时间:

一个周期:

因此:

如果忽略 ACK 发送时间:

如果题目直接给 RTT:


真题:2018

题目条件:

  • 数据率 3 kbps
  • 单向传播时延 200 ms
  • ACK 发送时间忽略
  • 利用率 40%

求数据帧长度。本站答案为 800 bit。(docs.any1.tech)

设帧发送时间:

则:

解得:

所以:


真题:2020

这里容易错,因为:

ACK 不再忽略,而且 ACK 和数据帧一样长。

数据帧和 ACK:

速率:

所以:

单向传播:

一个周期:

有效发送数据时间:

所以:

本站真题答案也是 40%。(docs.any1.tech)


六、题型五:GBN 后退 N 帧

这是408数据链路层核心中的核心。


1. GBN 规则

GBN:

Go-Back-N

发送方可以连续发多个帧。

接收方只能:

按序接收。

因此:


2. GBN 发送窗口最大值

序号字段:

位。

序号空间:

GBN:

必须留一个序号防止新旧帧混淆。


3. GBN 使用累积确认

这是最重要的规则之一。

例如:

ACK3

若题目定义 ACK3 表示“3号帧已经收到”,那么一般意味着:

0、1、2、3

全部按序收到。

有些综合题则定义确认号为:

“希望接收的下一帧”。

此时确认号 3 意味着:

0、1、2 已收到

所以考场上第一件事:

看清楚 ACK 编号到底是哪种定义。

不能机械套公式。


真题:2009

题目大意:

GBN 已发 0~7,超时时收到 0、2、3 号确认,需要重发几帧?

关键:

ACK3 是累积确认。

所以 0~3 都视为成功。

未确认:

4 5 6 7

超时后:

从 4 开始全部重传。

所以:

帧。

本站答案也是 4。(docs.any1.tech)


4. GBN 最大陷阱

假设:

0号帧丢失
1号帧到达
2号帧到达

GBN 接收窗口:

所以:

0 丢失
1 → 丢弃
2 → 丢弃

发送方最终要:

重新发送 0、1、2……

这就是“后退 N 帧”。


七、题型六:SR 选择重传

SR:

Selective Repeat

和 GBN 最大区别:

GBN:
某帧错 → 从它开始后面全部重传

SR:
某帧错 → 只重传它

1. SR 独立确认

假如:

0 超时
1 ACK
2 超时
3 已发送

只需要:

重发0
重发2

真题:2011

本站题目正是:

已发送 0~3,收到 1 的 ACK,0 和 2 超时。

SR 只重传:

0、2

所以:

帧。(docs.any1.tech)


2. SR 接收方可以缓存乱序帧

如果:

0 丢
1 到
2 到

SR:

1:缓存
2:缓存

之后 0 到达:

0、1、2

一起向上层交付。

这和 GBN 完全不同。


3. SR 窗口约束

一般:

如果发送、接收窗口相同:

因此:

得到:

这是408非常喜欢出的公式。


真题:2019

序号字段:

序号空间:

发送窗口:

问接收窗口最大值。

根据:

所以:

答案:

本站答案也是 B。(docs.any1.tech)


八、GBN 与 SR 最容易混淆的地方

一定把这张表背熟:

项目GBNSR
发送窗口多帧多帧
接收窗口1多帧
ACK累积确认独立确认
乱序帧丢弃缓存
某帧超时该帧及之后全部重传只重传该帧
定时器通常维护最早未确认帧每个未确认帧分别计时
最大窗口通常

九、题型七:窗口为什么滑不动?

这是模拟题中特别值得掌握的变式。

本站“王道·卷一 Q35”给:

  • SR
  • 4 bit 编号
  • 接收窗口 5
  • 发送窗口最大
  • 窗口起点 0
  • 已发送 0~6
  • 收到部分 ACK
  • 0、2、4 超时

要求还能发送多少新帧。(Any Docs)


第一步:求发送窗口

序号空间:

因为:

且:

所以:

发送窗口覆盖:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

第二步:注意 0 没确认

即使:

1 ACK
3 ACK
5 ACK

窗口左边界仍然不能越过:

0

因为:

最左边的 0 还没确认。

所以窗口仍然是:

0~10

已经发:

0~6

还能新发:

7 8 9 10

所以:

这类题真正考的:

ACK 一个后面的帧,不等于窗口立即跨过去。


十、题型八:滑动窗口 + 信道利用率

这是非常高频计算模型。


1. 一个窗口最多连续发送多长时间?

发送窗口:

一个数据帧发送时间:

那么一个窗口可以连续占用:


2. 如果 ACK 返回所需时间为

那么最大利用率:

如果 ACK 发送时延忽略:


3. 达到 100% 利用率条件

本质:

发完整个窗口以前,第一个 ACK 必须回来。

即:


真题:2014

条件大意:

  • GBN
  • 窗口 1000
  • 帧长 1000B
  • 带宽 100Mbps
  • 单向传播 50ms
  • ACK 极短

每帧发送:

1000 帧:

第一个 ACK 返回约:

所以平均速率约:

本站答案约为:

(docs.any1.tech)


十一、题型九:反求序号位数

这是另一类经典题。

基本步骤永远是:

① 求帧发送时间
② 求保持流水不断需要多少帧
③ 得到窗口 W
④ 再由窗口限制反求 n

真题:2012 GBN

本站题目:

  • 16 kbps
  • 单向传播 270 ms
  • 帧长 128~512B
  • ACK 和数据帧等长
  • 求序号至少几位

为了所有情况都能充分利用信道,要考虑:

最短帧。

因为帧越短:

越小,传播时延占比越大,需要的窗口越大。

128B:

ACK 同长:

一个反馈周期:

需要:

GBN:

当:

时:

所以答案:

本站真题答案也是 4 位。(docs.any1.tech)


十二、题型十:三种可靠传输协议利用率比较

真题:2023

帧序号:

三种协议:

停止等待

GBN

SR,且收发窗口相等

链路条件相同,窗口越大:

最大信道利用率越高。

因此:

本站答案即:

(docs.any1.tech)


十三、题型十一:SR 时间线图——2024 真题

2024 真题已经把 SR 从简单公式提升成:

看图推窗口移动和序号循环。

条件:

序号空间:

收发窗口相同且均取最大:

本站根据图中 ACK、发送以及窗口变化判断:

答案 D。(docs.any1.tech)


这种图怎么做?

不要用脑子追。

在草稿纸固定写:

序号环:
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 ...

发送窗口:
[ · · · · ]

接收窗口:
[ · · · · ]

每发生一个事件:

发送 Fx
收到 ACKx
Fx 超时

只更新一次。

SR 窗口左边界原则:

最左边帧确认后才能移动。

哪怕后面的 ACK 全到了,只要左边那个没到:

窗口不动

这是最近真题非常明显的命题趋势。


十四、题型十二:捎带确认 + GBN 综合大题——2017

这是第 3 章非常值得反复研究的一道大题。

题目给:

  • 双向持续通信
  • 双方使用 GBN
  • 使用捎带确认
  • 1000B 帧
  • 3 bit 序号
  • 100Mbps
  • RTT 给定
  • 图中用 表示发送序号和确认序号

然后连续问:

  1. 对方已经收到哪些帧?
  2. 还能继续发几帧?
  3. 超时以后重发多少?
  4. 最大信道利用率多少?

本站答案包括:图(a)可确认前三帧已经收到;之后最多还能发 5 个;图(b)需从丢失处开始重传 3 个;最终最大利用率为 50%。(docs.any1.tech)


这类综合题解法

必须分两条线:

发送序号:
当前还剩多少发送窗口?

确认序号:
当前已经收到对方哪些帧?

不能把:

本端发出的序号

和:

本端返回给对方的 ACK 号

混成一回事。


十五、题型十三:CDMA

CDMA 是:

码分多址。

不同站点分配互相正交的码片序列。


1. 正交条件

站点 A:

站点 B:

不同站点:

自身:


2. 解码

收到:

要判断站点 A 发什么,就计算:

结果:

表示:

1

结果:

表示:

0

结果:

说明没有该站信号。


真题:2014

给 A 的码片序列:

接收序列按 4 个一组。

分别和 A 做规格化内积,得到:

于是 A 发送:

101

答案 B。(docs.any1.tech)

模拟题也专门设计了类似“已知接收序列和目标数据,反推哪个站点发送”的变式。(Any Docs)


十六、题型十四:CSMA 三种监听算法

模拟题对这一块补充得很好。(Any Docs)


1-坚持 CSMA

监听到:

忙 → 一直监听
空 → 立即发送

优点:

信道空闲时间少。

缺点:

多个站同时等待时,一空闲就一起发送,碰撞概率高。


非坚持 CSMA

忙 → 随机等一段时间
再监听

优点:

降低冲突概率。

缺点:

信道可能已经空闲了,站点还在等待,因此利用率下降。


p-坚持 CSMA

适用于时隙信道。

发现空闲时:

是:

1-坚持和非坚持之间的折中。


十七、题型十五:CSMA/CD——整章最重要公式

CSMA/CD:

Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

传统共享式以太网使用。

核心:

先听
 ↓
空闲
 ↓
发送
 ↓
边发边听
 ↓
发生碰撞
 ↓
停止发送
 ↓
随机退避

十八、为什么以太网必须规定最小帧长?

假设 A 开始发送。

它必须保证:

最远端产生冲突后,冲突信号返回 A 时,A 还没发完帧。

否则 A 已经发完:

A:发送成功

但实际上远端:

已经撞了

这就无法检测。


1. 最核心公式

设单向最大传播时间:

则:

帧发送时间:

因此:

这是 CSMA/CD 所有计算题的母公式。


十九、CSMA/CD:距离题

传播速度:

距离:

则:

所以:

因此:


真题:2019

条件:

  • 100Mbps
  • 最小帧 128B

所以:

帧发送时间:

由于:

所以:

答案:

本站答案 B。(Any Docs)


二十、题型十六:设备延迟加入 CSMA/CD

这一步非常容易漏。

如果传播路径中有 Hub。

Hub 处理产生:

则最坏情况往返会经过两次:

公式变成:


真题:2016

本站题目给:

  • 100Base-T
  • Hub 延迟
  • 传播速度
  • 最小以太网帧 64B

首先:

于是:

解得:

本站答案:

(Any Docs)


二十一、题型十七:冲突检测最早与最晚时刻

2010 真题

两主机距离:

传播速度:

单向传播时延:

最短情况

两边同时发:

双方都能发现。

最坏情况

B 在 A 的信号马上到达前才发送。

A 发现冲突需要冲突信号返回:

本站真题也给出 10 μs 与 20 μs。(Any Docs)


二十二、题型十八:截断二进制指数退避

发生第:

次碰撞:

从:

随机选择:

等待:


真题:2023

连续碰撞:

次。

所以:

最大:

争用时间片:

最大等待:

答案:

本站答案 C。(Any Docs)


二十三、退避概率题

本站模拟题“王道·卷三 Q35”是很好的拓展:

两个站第一次已经发生碰撞,问第一次重传仍碰撞、第二次重传才成功的概率。

第一次重传:

两站取相同值概率:

第二次:

不同的概率:

所以:

即:

(Any Docs)

这个变式非常值得留意。


二十四、题型十九:CSMA/CA

无线局域网使用:

CSMA/CA

不是:

CSMA/CD。

因为无线站:

  • 发射信号远强于接收信号
  • 难以边发送边监听
  • 存在隐蔽站
  • 存在暴露站

所以采取:

Collision Avoidance

而不是:

Collision Detection。


二十五、CSMA/CA 必须掌握的过程

简化流程:

监听信道
 ↓
DIFS
 ↓
随机退避
 ↓
RTS
 ↓
SIFS
 ↓
CTS
 ↓
SIFS
 ↓
DATA
 ↓
SIFS
 ↓
ACK

其中:

因此:

CTS、DATA、ACK 能优先完成已经开始的会话。


真题:2018

问:

CSMA/CA 如何预约信道?

答案:

RTS / CTS

即:

  • Request To Send
  • Clear To Send

本站答案 D。(Any Docs)


二十六、题型二十:IFS 判断

真题:2020

图中给 RTS、CTS、DATA、ACK。

原则:

新竞争:

已经开始的交换:

所以一般:

RTS 前:DIFS
CTS 前:SIFS
DATA 前:SIFS
ACK 前:SIFS

因为:

因此 RTS 前等待最长。

本站 2020 真题就是利用这个关系判断。(Any Docs)


二十七、题型二十一:NAV

NAV:

Network Allocation Vector

站点听到 RTS/CTS 后,不需要真正检测到信号忙,也知道:

接下来这段时间已经被别人预约。


2024 真题

条件:

DATA 总长度:

速率:

ACK:

隐蔽站在已经收到 CTS 后设置 NAV。

注意:

RTS、CTS 已经过去。

所以 NAV 只计算剩余:

数据时间:

于是:

答案:

本站答案 B。(Any Docs)

这题极有预测价值

未来完全可以反过来考:

收到 RTS 时 NAV 是多少?

那就必须包含:

SIFS + CTS + SIFS + DATA + SIFS + ACK

二十八、题型二十二:以太网帧结构

这个必须记住。

目的MAC        6B
源MAC          6B
类型/长度      2B
数据       46~1500B
FCS            4B

最小:

最大:

所以标准以太网帧:

通常:

前导码和 SFD 不计入 MAC 帧长度。


二十九、以太网服务模型

真题:2012

以太网 MAC 提供:

无连接、不可靠服务。

为什么无连接?

发送前不建立连接。

为什么不可靠?

普通以太网 MAC:

  • 有 CRC
  • 有差错检测
  • 错帧丢弃

但:

不负责 ACK 和重传。

所以:

本站答案 A。(Any Docs)


三十、CRC ≠ 可靠传输

这是特别容易错的概念。

CRC 只能:

检测差错。

可靠传输还要解决:

  • 帧丢失
  • ACK 丢失
  • 重复帧
  • 乱序帧

因此还必须有:

  • 序号
  • ACK
  • 定时器
  • 重传

本站模拟题也专门考了:

“使用 CRC 后就能提供可靠传输”是错误说法。(Any Docs)


三十一、题型二十三:交换机自学习

这是交换机题最重要算法。

收到帧:

入端口 = 3
源MAC = A
目的MAC = B

交换机首先学习:

A → 端口3

所以:

根据源 MAC 学习。

然后才查询:

目的 MAC。


三十二、交换机三种转发情况

情况一:目的 MAC 已知

例如:

B → P2

则只转发:

P2

情况二:目的 MAC 未知

进行:

泛洪 Flooding

从:

除入端口外所有端口发送。


情况三:目的 MAC 和入端口相同

说明目的站就在当前网段:

不转发。

叫:

过滤。


真题:2014

本站题目给交换机拓扑和当前 MAC 表。

第一帧从 a1 到 c1:

  1. 学习:
a1 → 端口1
  1. c1 未知。

于是向:

{2,3}

泛洪。

c1 返回 ACK:

  1. 学习:
c1 → 端口3
  1. a1 已知在端口 1。

所以只:

{1}

答案:

{2,3} 和 {1}

本站答案 B。(Any Docs)


三十三、题型二十四:Hub、交换机、路由器的域

这一张表必须完全掌握。

设备层次冲突域广播域
Hub物理层不隔离不隔离
交换机数据链路层每端口隔离默认不隔离
路由器网络层隔离隔离

一句话记忆

Hub

什么都不懂,只复制比特。

Switch

看 MAC,因此能隔离冲突。

Router

看 IP,因此能隔离广播。


真题:2015

“以太网交换机本质是什么?”

答案:

多端口网桥。

本站同时强调:

  • 一个交换机端口是一个冲突域;
  • 默认整个交换网络仍可以是一个广播域。(Any Docs)

三十四、题型二十五:“物理上能收到”与“向上交付”

这是408特别喜欢玩的文字游戏。

假设 Hub:

H1
 |
Hub -- H2
 |
H3

帧目标是 H1。

Hub 会:

把比特复制到所有端口。

所以:

H1 能收到
H2 物理层也收到
H3 物理层也收到

但是 H2、H3 网卡检查:

目的MAC != 自己

于是丢弃。

所以:

“物理上能收到” ≠ “最终接受”。

本站 2016 真题正是要求结合 Hub 和交换机判断哪些主机从物理层可以收到确认帧。(Any Docs)


三十五、题型二十六:ARP + 交换机 + Hub

本站模拟题“王道·卷一 Q37”非常适合训练这一类综合题。

ARP Request:

广播。

目的 MAC:

FF-FF-FF-FF-FF-FF

所以交换机:

泛洪。

ARP Reply:

已知道请求者 MAC,因此通常单播。

也就是:

ARP Request:广播
ARP Reply:单播

(Any Docs)

这两句必须背住。


三十六、题型二十七:直通交换机延迟

交换机常见:

存储转发

收完整个帧:

CRC检查
↓
转发

直通交换

读取目的 MAC 后:

立即开始转发。


真题:2013

100Mbps 交换机。

目的 MAC:

因此至少需要读取:

时间:

所以最小交换延迟:

本站答案 B。(Any Docs)


三十七、题型二十八:802.11 三地址/四地址

这是近年来越来越重要的题型。

一定不要死背地址1、2、3,而是先判断:

当前帧往哪个方向走?

两个标志:

To DS
From DS

三十八、802.11 地址万能表

无线终端 → AP

地址1 = AP / BSSID
地址2 = 无线发送主机
地址3 = 最终二层目的

AP → 无线终端

地址1 = 无线接收主机
地址2 = AP / BSSID
地址3 = 原始源主机

AP → AP

四地址:

地址1 = 当前无线接收方 RA
地址2 = 当前无线发送方 TA
地址3 = 最终目的 DA
地址4 = 原始源 SA

三十九、真题:2017 802.11 地址

主机 H 通过 AP 访问 Internet。

这是:

H → AP

所以:

因此:

Addr1 = AP
Addr2 = H
Addr3 = 下一跳/最终二层目的

本站真题就是按这一规则求三个地址。(Any Docs)


四十、模拟题:AP1 → AP2 四地址

本站“竟成·模拟七-37”进一步考:

AP1 → AP2

因此:

需要四个地址:

Addr1 = AP2
Addr2 = AP1
Addr3 = H2
Addr4 = H1

即:

前两个管“当前这一跳”,后两个管“原始端到端”。

这是非常有价值的真题拓展方向。(Any Docs)


四十一、题型二十九:802.11 主动扫描与被动扫描

本站模拟题还补了一个容易被忽略的考点。(Any Docs)

主动扫描

客户端发送:

Probe Request

AP:

Probe Response

被动扫描

客户端监听:

Beacon

记:

主动:终端主动询问 AP。 被动:终端等待 AP 主动广播。


四十二、题型三十:VLAN

VLAN:

Virtual LAN。

核心不是“划分冲突域”。

而是:

逻辑划分广播域。

所以:


模拟题:王道·卷四 Q36

问 VLAN 正确描述。

正确:

一个 VLAN 是一个广播域。

同时:

  • 一个 VLAN 可以跨多个交换机;
  • 不同 VLAN 二层不能直接通信;
  • 可以通过路由器/三层交换机进行通信。

本站答案 A。(Any Docs)


四十三、题型三十一:PPP

PPP 是点对点链路协议。

需要掌握几个高频事实。


PPP 有 CRC

可以:

检测错误。

出错:

丢弃帧。


PPP 不进行可靠传输

普通数据帧:

  • 不编号
  • 不进行滑动窗口
  • 不提供 ACK
  • 不负责重传

因此:

PPP 有差错检测,但没有可靠交付机制。

本站“王道·卷三 Q36”正是问 PPP 是否存在确认机制,正确判断是“不提供普通数据帧的确认重传”。(Any Docs)


四十四、PPP 填充方式

必须分清:

异步链路

字节填充。

同步链路

零比特填充。

口诀:

异步字节,同步比特。

本站模拟题还特别指出一套题目的表述本身略有瑕疵:该题把同步/异步填充方式写反,因此主要错误项指向这一点;同时另一个选项的字面表述也不严谨。这种题不要为了“官方答案”忽视技术含义。(Any Docs)


四十五、2022 真题:整章最强综合题之一

这道题非常值得作为本章最后的综合训练。

题目给一个网络:

路由器
交换机
Hub
AP
多台主机
DHCP Server

然后同时问:

  1. 某设备应该是 Hub、交换机还是路由器?
  2. 结合 100Base-T 最小帧计算最大距离。
  3. DHCP Discover 怎么广播?
  4. 802.11 三地址分别是什么?

也就是说,一道题把:

冲突域
+
广播域
+
CSMA/CD
+
DHCP
+
交换机
+
802.11 MAC帧

全部串起来了。本站给出的关键结论包括:根据冲突域/广播域关系判断设备类型;利用最小帧发送时间求 Hub 链路最大距离;DHCP Discover 使用广播;再根据 AP 转发方向确定无线帧地址字段。(Any Docs)


四十六、以后遇到“设备类型题”的万能方法

不要先猜设备名字。

先翻译题目条件。

“同一个冲突域”

意味着中间不能存在:

交换机隔离。

所以可能 Hub。


“不同冲突域,但同广播域”

最典型:

交换机。


“不同广播域”

必须有:

路由器或三层设备。

这样做几乎不会错。


四十七、本章所有关键公式汇总

CRC

若生成多项式最高次数:

则 FCS 长度:

发送:

并满足:


海明码


停等利用率


滑动窗口利用率


GBN


SR

如果:

则:


CSMA/CD 最小帧长


传播时延

所以:


二进制指数退避

退避:


CDMA 解码

码片长度:

则:

结果:


四十八、最容易错的 12 个结论

  1. CRC 余数为 0 ≠ 数学上绝对无错,只是未检测到差错。
  2. CRC 能检错 ≠ 数据链路提供可靠传输。
  3. GBN 是累积确认,SR 是独立确认。
  4. GBN 接收窗口为 1,乱序直接丢弃。
  5. SR 可以缓存乱序帧。
  6. SR 后面的帧确认了,不代表窗口左端一定移动。
  7. CSMA/CD 用于传统共享有线以太网;无线主要用 CSMA/CA。
  8. CSMA/CD 检测碰撞,CSMA/CA 主要避免碰撞。
  9. 交换机根据源 MAC 自学习,根据目的 MAC 转发。
  10. 交换机隔离冲突域,但默认不隔离广播域。
  11. ARP 请求广播,ARP 响应通常单播。
  12. VLAN 隔离广播域;不同 VLAN 可通过三层设备通信。

四十九、最值得反复做的真题

如果时间有限,建议这一章至少反复掌握以下几类:

第一组:滑动窗口

2009 GBN 重传

训练:

累积 ACK。

2011 SR 重传

训练:

独立 ACK。

2012 GBN 序号位数

训练:

利用率 + 窗口 + 序号位数。

2014 GBN 最大吞吐

训练:

窗口覆盖 RTT。

2019 滑动窗口

训练:

和序号空间。

2023 三协议利用率比较

训练:

Stop-and-Wait / GBN / SR 本质区别。

2024 SR 图

训练:

时间线、窗口移动、序号循环。

这些题基本覆盖滑动窗口的完整命题体系。(docs.any1.tech)


第二组:MAC

2016 Hub 延迟 + 最大距离

2019 最小帧 + 单向传播

2023 二进制指数退避

2024 CSMA/CA + NAV

这一组覆盖:

到:

RTS/CTS/NAV

几乎就是有线 MAC + 无线 MAC 的全部核心。(Any Docs)


第三组:局域网综合

2014 交换机自学习

2017 802.11 三地址

2022 Hub + Switch + DHCP + 802.11 综合大题

特别是 2022,大量知识点发生跨层组合,很符合目前 408 网络大题的风格。(Any Docs)


五十、未来很可能出现的变式

结合真题和本站模拟题,下面几种变式尤其值得准备。

预测一:SR + 丢 ACK + 序号回绕

例如给:

前一轮的:

F0

ACK 丢失,新一轮序号又回到:

F0

问为什么窗口不能超过 4。

这实际上逼真正理解:

而不是背公式。


预测二:GBN 与 SR 同样发生两帧错误,比较发送总帧数

这会同时考:

  • GBN 丢弃乱序
  • SR 缓存乱序
  • GBN 回退重发
  • SR 单帧重传

非常适合选择题。


预测三:交换机表开始为空 + ARP + 路由器

依次发生:

ARP Request
ARP Reply
IP Data
Reply Data

要求填写每一步:

  • 源 MAC
  • 目的 MAC
  • 哪些端口泛洪
  • MAC 表如何变化

这是非常高质量的综合题。


预测四:802.11 + ARP/DHCP

例如:

STA → AP → Switch → Router

问:

  • Addr1
  • Addr2
  • Addr3
  • 以太网转换后源/目的 MAC
  • IP 地址是否改变

这种题可以同时串数据链路层和网络层。


预测五:CTS 和 RTS 在不同时间点计算 NAV

2024 已经出了:

收到 CTS 后还剩多久。

下一步完全可能改成:

收到 RTS 后设置多少 NAV。

核心就是:

只计算当前时刻以后尚未发生的部分。


五十一、本章真正的做题方法

最后把整章压缩成五句话。

遇到滑动窗口

先画:

序号环 + 窗口

不要心算。


遇到信道利用率

先统一画:

发送 → 传播 → ACK → 传播

再写分母。


遇到 CSMA/CD

第一反应:


遇到交换机

第一反应:

先根据源 MAC 学习
再根据目的 MAC 转发

遇到 802.11 地址

第一反应不是背 Addr1,而是:

这帧到底是
STA → AP
还是
AP → STA
还是
AP → AP?

然后判断:

To DS / From DS

再填地址。


最终复习优先级

如果以 408 得分效率排序,建议:

GBN/SR 时间线与利用率 ↓ CSMA/CD 最小帧、传播时延、退避 ↓ 交换机自学习、Hub/交换机/路由器、广播域/冲突域 ↓ CSMA/CA、RTS/CTS、NAV、802.11 地址字段 ↓ CRC ↓ CDMA ↓ VLAN、PPP、海明码、各种概念细节

如果前四块能够真正做到“看到图自己推出来”,数据链路层的大部分高价值题型基本就建立起完整体系了。本站真题和模拟题的分布也基本支持这种复习优先级。(Any Docs)

On this page

一、先建立整章框架二、题型一:组帧与透明传输1. 为什么需要组帧?2. HDLC 零比特填充真题:2013做题方法最大陷阱三、题型二:CRC 循环冗余校验1. CRC 到底在算什么?2. CRC 发送方算法3. 什么叫模 2 除法?4. 接收端怎么判断?真题:2023 CRC解题模板模拟题:竟成模拟七四、题型三:奇偶校验与海明码1. 奇偶校验2. 海明码校验位个数模拟题:10 位信息至少几个海明校验位?3. 海明码校验位放在哪里?4. 海明码错位定位五、题型四:停止—等待协议1. 信道利用率公式真题:2018真题:2020六、题型五:GBN 后退 N 帧1. GBN 规则2. GBN 发送窗口最大值3. GBN 使用累积确认所以考场上第一件事:真题:20094. GBN 最大陷阱七、题型六:SR 选择重传1. SR 独立确认真题:20112. SR 接收方可以缓存乱序帧3. SR 窗口约束真题:2019八、GBN 与 SR 最容易混淆的地方九、题型七:窗口为什么滑不动?第一步:求发送窗口第二步:注意 0 没确认这类题真正考的:十、题型八:滑动窗口 + 信道利用率1. 一个窗口最多连续发送多长时间?2. 如果 ACK 返回所需时间为3. 达到 100% 利用率条件真题:2014十一、题型九:反求序号位数真题:2012 GBN十二、题型十:三种可靠传输协议利用率比较真题:2023停止等待GBNSR,且收发窗口相等十三、题型十一:SR 时间线图——2024 真题这种图怎么做?SR 窗口左边界原则:十四、题型十二:捎带确认 + GBN 综合大题——2017这类综合题解法十五、题型十三:CDMA1. 正交条件2. 解码真题:2014十六、题型十四:CSMA 三种监听算法1-坚持 CSMA非坚持 CSMAp-坚持 CSMA十七、题型十五:CSMA/CD——整章最重要公式十八、为什么以太网必须规定最小帧长?1. 最核心公式十九、CSMA/CD:距离题真题:2019二十、题型十六:设备延迟加入 CSMA/CD真题:2016二十一、题型十七:冲突检测最早与最晚时刻2010 真题最短情况最坏情况二十二、题型十八:截断二进制指数退避真题:2023二十三、退避概率题二十四、题型十九:CSMA/CA二十五、CSMA/CA 必须掌握的过程真题:2018二十六、题型二十:IFS 判断真题:2020新竞争:已经开始的交换:二十七、题型二十一:NAV2024 真题这题极有预测价值二十八、题型二十二:以太网帧结构二十九、以太网服务模型真题:2012三十、CRC ≠ 可靠传输三十一、题型二十三:交换机自学习三十二、交换机三种转发情况情况一:目的 MAC 已知情况二:目的 MAC 未知情况三:目的 MAC 和入端口相同真题:2014三十三、题型二十四:Hub、交换机、路由器的域一句话记忆HubSwitchRouter真题:2015三十四、题型二十五:“物理上能收到”与“向上交付”三十五、题型二十六:ARP + 交换机 + Hub三十六、题型二十七:直通交换机延迟存储转发直通交换真题:2013三十七、题型二十八:802.11 三地址/四地址三十八、802.11 地址万能表无线终端 → APAP → 无线终端AP → AP三十九、真题:2017 802.11 地址四十、模拟题:AP1 → AP2 四地址四十一、题型二十九:802.11 主动扫描与被动扫描主动扫描被动扫描四十二、题型三十:VLAN模拟题:王道·卷四 Q36四十三、题型三十一:PPPPPP 有 CRCPPP 不进行可靠传输四十四、PPP 填充方式异步链路同步链路四十五、2022 真题:整章最强综合题之一四十六、以后遇到“设备类型题”的万能方法“同一个冲突域”“不同冲突域,但同广播域”“不同广播域”四十七、本章所有关键公式汇总CRC海明码停等利用率滑动窗口利用率GBNSRCSMA/CD 最小帧长传播时延二进制指数退避CDMA 解码四十八、最容易错的 12 个结论四十九、最值得反复做的真题第一组:滑动窗口第二组:MAC第三组:局域网综合五十、未来很可能出现的变式预测一:SR + 丢 ACK + 序号回绕预测二:GBN 与 SR 同样发生两帧错误,比较发送总帧数预测三:交换机表开始为空 + ARP + 路由器预测四:802.11 + ARP/DHCP预测五:CTS 和 RTS 在不同时间点计算 NAV五十一、本章真正的做题方法遇到滑动窗口遇到信道利用率遇到 CSMA/CD遇到交换机遇到 802.11 地址最终复习优先级