免费智能真题库 > 历年试卷 > 网络规划设计师 > 2020年下半年 网络规划设计师 上午试卷 综合知识
  第51题      
  知识点:   PPP协议   数据链路层   数据链路层协议   链路
  章/节:   网络分层与功能       

 
PPP是一种数据链路协议,其协商报文中用于检测链路是否发生自环的参数是( )。
 
 
  A.  MRU
 
  B.  ACCM
 
  C.  Magic Number
 
  D.  ACFC
 
 
 

 
  第43题    2021年下半年  
   33%
HDLC协议中采用比特填充技术是为了解决()问题。
  第44题    2021年下半年  
   67%
HDLC协议通信过程如下图所示,其中属于U帧的是()。
  第18题    2016年下半年  
   41%
拨号连接封装类型的开放标准是(18)。
   知识点讲解    
   · PPP协议    · 数据链路层    · 数据链路层协议    · 链路
 
       PPP协议
        PPP是RFC1171/1172制定的,是在点对点线路上对包括IP在内的LAN协议进行中继的Internet标准协议。PPP被设计成支持多种上层协议,并设计成具有不依存于网络层协议的数据链路。在用PPP对各个网络层协议进行中继时,每个网络层协议必须有某个对应于PPP的规格,这些规格有一些已经存在。PPP是由两种协议构成的:一种是为了确保不依存于协议的数据链路而采用的LCP(Link Control Protocol,链路控制协议);另一种为了实现在PPP环境中利用网络层协议控制功能的NCP(Network Control Protocol,网络控制协议)。NCP的具体名称在对应的网络层协议中有所不同。更准确地说,PPP所规定协议只是LCP,至于将NCP及网络层协议如何放入PPP帧中,要由开发各种网络层协议的厂家完成。PPP帧具有传输LCP、NCP及网络层协议的功能。对利用LCP的物理层规格没有特殊限制。可以利用RS-232-C、RS-422/423、V.35等通用的物理连接器。传输速率的应用领域也没有特别规定,可以利用物理层规格所容许的传输速率。
               PPP协议的应用
               PPP协议是目前广域网上应用最广泛的协议之一,它的优点在于简单、具备用户验证能力、可以解决IP分配等。
               家庭拨号上网就是通过PPP在用户端和运营商的接入服务器之间建立通信链路。目前,宽带接入已经成为取代拨号上网的新方式,在宽带接入技术日新月异的今天,PPP也衍生出新的应用。典型的应用是在ADSL接入方式当中,PPP与其他的协议共同派生出了符合宽带接入要求的新的协议,如PPPoE(PPP over Ethernet,以太网上的PPP),PPPoA(PPP over ATM,ATM网上的PPP)。
               利用以太网资源,在以太网上运行PPP来进行用户认证接入的方式称为PPPoE。PPPoE既保护了用户方的以太网资源,又完成了ADSL的接入要求,是目前ADSL接入方式中应用最广泛的技术标准。
               同样,在ATM网络上运行PPP协议来管理用户认证的方式称为PPPoA。它与PPPoE的原理、作用都相同;不同的是,PPPoA是在ATM网络上,而PPPoE是在以太网网络上运行,所以要分别适应ATM标准和以太网标准。
               PPPoE协议简介
               随着宽带网络技术的不断发展,以xDSL、Cable Modem和以太网为主的几种主流宽带接入技术的应用已如火如荼地展开。同时,又给各大网络运营商们带来了种种新的问题,无论使用哪种接入技术,对于他们而言,可盼和可求的是如何有效地管理用户,如何从网络的投资中收取回报,因此对于各种宽带接入技术的收费问题就变得更加敏感。在传统的以太网模型中,是不存在所谓的用户计费的概念,要么用户能获取IP地址上网,要么用户就无法上网。IETF(Internet Engineering Task Force,互联网工程任务组)的工程师们在秉承窄带拨号上网的运营思路,制定出了在以太网上传送PPP数据包的协议,这个协议出台后,各网络设备制造商也相继推出自己品牌的宽带接入服务器(Broadband Access Server,BAS),它不仅能支持PPPoE协议会话的终结,而且还能支持其他许多协议。例如,华为公司的MA5200和北电的Shasta5000。
               PPPoE协议提供了在广播式的网络(如以太网)中多台主机连接到远端的访问集中器(称目前能完成上述功能的设备为宽带接入服务器)上的一种标准。在这种网络模型中,不难看出所有用户的主机都需要能独立地初始化自己的PPP协议栈,而且通过PPP协议本身所具有的一些特点,能实现在广播式网络上对用户进行计费和管理。为了能在广播式的网络上建立、维持各主机与访问集中器之间点对点的关系,那么就需要每个主机与访问集中器之间能建立唯一的点到点的会话。
               PPPoE协议共包括两个阶段,即PPPoE的发现阶段(PPPoE Discovery Stage)和PPPoE的会话阶段(PPPoE Session Stage)。对于PPPoE的会话阶段,可以看成和PPP的会话过程是一样的,而两者的主要区别在于只是在PPP的数据报文前封装了PPPoE的报文头。无论是哪一个阶段的数据报文最终会被封装成以太网的帧进行传送。
               PPPoE的数据报文是被封装在以太网帧的数据域内的。可以把PPPoE报文分成两大块,一大块是PPPoE的数据报头;另一块则是PPPoE的净载荷(数据域),对于PPPoE报文数据域中的内容会随着会话过程的进行而不断改变。下图所示为PPPoE的报文的格式。
               
               PPPoE数据报文格式
               .PPPoE数据报文最开始的4位为版本域,协议中给出了明确的规定,这个域的内容填充0x01。紧接在版本域后的4位是类型域,协议中同样规定,这个域的内容填充为0x01。代码域占用1字节,对于PPPoE的不同阶段这个域内的内容也是不一样的。会话ID占用2字节,当访问集中器还未分配唯一的会话ID给用户主机的话,则该域内的内容必须填充为0x0000,一旦主机获取了会话ID后,那么在后续的所有报文中该域必须填充那个唯一的会话ID值。
               长度域为2字节,用来指示PPPoE数据报文中净载荷的长度。数据域有时也称为净载荷域,在PPPoE的不同阶段该域内的数据内容会有很大的不同。在PPPoE的发现阶段时,该域内会填充一些Tag(标记);而在PPPoE的会话阶段,该域则携带的是PPP的报文。
 
       数据链路层
        数据链路层的任务是把原始不可靠的物理层连接变成无差错的数据通道,并解决多用户竞争,使之对网络层显现为一条可靠的链路,加强了物理层传送原始位的功能。该层的传输单位是帧。通过在帧的前面和后面附加上特殊的二进制编码模式来产生和识别帧边界。数据链路层可使用的协议有SLIP(Serial Line Internet Protocol,串行线路网际协议)、PPP(Point to Point Protocol,点对点协议)、X.25和帧中继等。常见的集线器和低档的交换机等网络设备都是工作在这个层次上的,Modem之类的拨号设备也是工作在这一层次上的。任何网络中数据链路层都是必不可少的,相对于高层而言,此层所有的服务协议都比较成熟。
 
       数据链路层协议
        数据链路层协议有HDLC、PPP、SDLC等,本节主要介绍HDLC和PPP协议。
               HDLC协议
               HDLC源于IBM开发的SDLC,SDLC是由IBM开发的第一个面向位的同步数据链路层协议。随后,ANSI和ISO均采纳并发展了SDLC,并且分别提出了自己的标准,ANSI提出了高级数据链路控制规程(Advanced Data Communication Control Procedure,ADCCP),而ISO提出了HDLC。
               作为面向位的同步数据控制协议的典型,HDLC只支持同步传输。但是HDLC既可工作在点到点线路方式下,也可工作在点到多点线路方式下;同时HDLC既适用于半双工线路,也适用于全双工线路。HDLC协议的子集被广泛用于X.25网络、帧中继网络以及局域网的逻辑链路控制(Logic Link Control,LLC)子层作为链路层协议以支持相邻节点之间可靠的数据传输。
                      HDLC帧格式
                      HDLC协议的帧格式如下图所示。
                      
                      HDLC协议的帧格式
                      每个字段的含义如下:
                      (1)标志字段F(Flag)。该字段为01111110的位模式,用以标识帧的开始与结束,也可以作为帧与帧之间的填充。在连续发送多个帧时,同一个标识既可用于表示前一帧的结束,又可用于表示下一帧的开始。通常在不进行帧传送的时刻,信道仍处于激活状态,在这种状态下发送方不断地发送标识字段,而接收方则检测每一个收到的标识字段,一旦发现某个标识字段后面不再是一个标识字段,便可认为新的帧传输已经开始。采用“0位插入法”可以实现用户数据的透明传输。
                      (2)地址字段A(Address)。该字段的内容取决于所采用的操作方式。每个节点都被分配一个唯一的地址。控制帧中的地址字段携带的是对方节点的地址,而响应帧中的地址字段所携带的地址是本节点的地址。某一地址也可分配给不止一个节点,这种地址称为组地址。利用一个组地址传输的帧能被组内所有的节点接收。还可以用全“1”地址来表示包含所有节点的地址,全“1”地址称为广播地址,含有广播地址的帧传送给链路上所有的节点。另外,还规定全“0”的地址不分配给任何节点,仅作为测试用。
                      地址字段长度通常是8位,可表示256个地址。当地址字段的首位为“1”时,表示地址字段只用8位;若首位为“0”时,表示本字节后面1个字节是扩充地址字段。这就意味着HDLC地址字段可以标识超过256个以上的站点地址。
                      (3)控制字段C(Control)。控制字段占用1个字节长度。控制字段用于构成各种命令及响应,以便对链路进行监视与控制。该字段是HDLC帧格式的关键字段。控制字段中的第1位或第2位表示帧的类型,即信息帧I帧、监控帧S帧和无编号帧U帧。3种类型的帧控制字段的第5位是P/F(Poll/Final,轮询/终止)位。
                      (4)信息字段I(Information)。信息字段可以是任意的二进制位串,长度未作限定,其上限由FCS字段或通信节点的缓冲容量来决定。目前,国际上用得较多的是1000~2000位,而下限可以是0,即无信息字段。另外,监控帧中不可有信息字段。
                      (5)帧校验序列。在HDLC协议的所有帧中都包含一个16位的帧校验序列(Frame Check Sequence,FCS),用于差错检测。HDLC协议的校验序列是对整个帧的内容进行CRC循环冗余校验,但标志字段和0位插入部分不包括在帧校验范围内。HDLC协议帧校验序列的生成多项式一般采用多项式x16+x12+x5+1。
                      HDLC帧类型
                      HDLC的控制字段有8位。如果第1位为“0”时,表示该帧为信息帧;第1、2位为“10”时,表示该帧为监控帧;第1、2位为“11”时,表示该帧为无编号帧。
                      (1)信息帧(Information Frame)用于传送有效信息或数据,通常简称为I帧,其控制字段的帧格式如下图所示。
                      
                      信息帧控制字段格式
                      I帧控制字段的第1位为0。HDLC协议采用滑动窗口机制,允许发送方不必等待确认而连续发送多个信息帧。控制字段中的N(S)用于存放发送帧的序列,N(R)用于存放接收方下一个预期要接收的帧的序号。N(S)与N(R)均为3位,可取值0~7。
                      (2)监控帧(Supervisor Frame)用于差错控制和流量控制,通常称为S帧。监控帧以控制字段第1、2位为10来标志。监控帧控制字段格式如下图所示。
                      
                      监控帧控制字段格式
                      监控帧控制字段的第3、4位为监控帧类型编码,共有4种不同的编码,如下表所示。
                      
                      监控帧的功能及N(R)字段含义
                      接收方可以用接收就绪(Receive Ready,RR)监控帧应答发送方,希望发送方发送序号为N(R)的信息帧。RR帧就相当于专门应答帧(因为一般情况下,应答信息都是通过反向数据帧的捎带来完成的)。
                      接收方可以用拒绝(REJect,REJ)监控帧来要求发送方重传编号为N(R)之后所有的信息帧(包括N(R)帧),同时暗示N(R)以前的信息帧被正确接收。
                      接收方返回接收未就绪(Receive Not Ready,RNR)监控帧,表示编号小于N(R)的信息帧已被收到,但目前正忙,尚未准备好接收编号为N(R)的信息帧,这可用来对链路进行流量控制。
                      接收方返回选择拒绝(Select REJect,SREJ)监控帧来要求发送方只发送编号为N(R)的信息帧,并暗示其他编号的信息帧已经全部正确接收到。
                      RR监控帧和RNR监控帧有两个主要功能:首先这两种监控帧用来表示接收方已经准备好或未准备好信息;其次确认编号小于N(R)的所有信息帧都正确接收到。
                      REJ监控帧和SREJ监控帧用于向发送方指出发生了差错,REJ监控帧用于GO-BACK-N策略用以请求重发N(R)起始的所有帧;SREJ帧用于选择重传协议,用于指定重发某个特定的帧。
                      (3)无编号帧U(Unnumbered Frame)用控制字段第1、2位为11来标识,如下图所示。
                      
                      无编号帧控制字段格式
                      无编号帧因为其控制字段中不包含编号N(S)和N(R)而得名,简称U帧。U帧用于提供对链路的建立、拆除以及多种控制工程。无编号帧U用5个修正(Modifier)位来进行定义,最多可以表示32种控制帧。
               PPP协议
               PPP是RFC1171/1172制定的,是在点对点线路上对包括IP在内的LAN协议进行中继的Internet标准协议。PPP被设计成支持多种上层协议,并设计成具有不依存于网络层协议的数据链路。在用PPP对各个网络层协议进行中继时,每个网络层协议必须有某个对应于PPP的规格,这些规格有一些已经存在。PPP是由两种协议构成的:一种是为了确保不依存于协议的数据链路而采用的LCP(Link Control Protocol,链路控制协议);另一种为了实现在PPP环境中利用网络层协议控制功能的NCP(Network Control Protocol,网络控制协议)。NCP的具体名称在对应的网络层协议中有所不同。更准确地说,PPP所规定协议只是LCP,至于将NCP及网络层协议如何放入PPP帧中,要由开发各种网络层协议的厂家完成。PPP帧具有传输LCP、NCP及网络层协议的功能。对利用LCP的物理层规格没有特殊限制。可以利用RS-232-C、RS-422/423、V.35等通用的物理连接器。传输速率的应用领域也没有特别规定,可以利用物理层规格所容许的传输速率。
                      PPP协议的应用
                      PPP协议是目前广域网上应用最广泛的协议之一,它的优点在于简单、具备用户验证能力、可以解决IP分配等。
                      家庭拨号上网就是通过PPP在用户端和运营商的接入服务器之间建立通信链路。目前,宽带接入已经成为取代拨号上网的新方式,在宽带接入技术日新月异的今天,PPP也衍生出新的应用。典型的应用是在ADSL接入方式当中,PPP与其他的协议共同派生出了符合宽带接入要求的新的协议,如PPPoE(PPP over Ethernet,以太网上的PPP),PPPoA(PPP over ATM,ATM网上的PPP)。
                      利用以太网资源,在以太网上运行PPP来进行用户认证接入的方式称为PPPoE。PPPoE既保护了用户方的以太网资源,又完成了ADSL的接入要求,是目前ADSL接入方式中应用最广泛的技术标准。
                      同样,在ATM网络上运行PPP协议来管理用户认证的方式称为PPPoA。它与PPPoE的原理、作用都相同;不同的是,PPPoA是在ATM网络上,而PPPoE是在以太网网络上运行,所以要分别适应ATM标准和以太网标准。
                      PPPoE协议简介
                      随着宽带网络技术的不断发展,以xDSL、Cable Modem和以太网为主的几种主流宽带接入技术的应用已如火如荼地展开。同时,又给各大网络运营商们带来了种种新的问题,无论使用哪种接入技术,对于他们而言,可盼和可求的是如何有效地管理用户,如何从网络的投资中收取回报,因此对于各种宽带接入技术的收费问题就变得更加敏感。在传统的以太网模型中,是不存在所谓的用户计费的概念,要么用户能获取IP地址上网,要么用户就无法上网。IETF(Internet Engineering Task Force,互联网工程任务组)的工程师们在秉承窄带拨号上网的运营思路,制定出了在以太网上传送PPP数据包的协议,这个协议出台后,各网络设备制造商也相继推出自己品牌的宽带接入服务器(Broadband Access Server,BAS),它不仅能支持PPPoE协议会话的终结,而且还能支持其他许多协议。例如,华为公司的MA5200和北电的Shasta5000。
                      PPPoE协议提供了在广播式的网络(如以太网)中多台主机连接到远端的访问集中器(称目前能完成上述功能的设备为宽带接入服务器)上的一种标准。在这种网络模型中,不难看出所有用户的主机都需要能独立地初始化自己的PPP协议栈,而且通过PPP协议本身所具有的一些特点,能实现在广播式网络上对用户进行计费和管理。为了能在广播式的网络上建立、维持各主机与访问集中器之间点对点的关系,那么就需要每个主机与访问集中器之间能建立唯一的点到点的会话。
                      PPPoE协议共包括两个阶段,即PPPoE的发现阶段(PPPoE Discovery Stage)和PPPoE的会话阶段(PPPoE Session Stage)。对于PPPoE的会话阶段,可以看成和PPP的会话过程是一样的,而两者的主要区别在于只是在PPP的数据报文前封装了PPPoE的报文头。无论是哪一个阶段的数据报文最终会被封装成以太网的帧进行传送。
                      PPPoE的数据报文是被封装在以太网帧的数据域内的。可以把PPPoE报文分成两大块,一大块是PPPoE的数据报头;另一块则是PPPoE的净载荷(数据域),对于PPPoE报文数据域中的内容会随着会话过程的进行而不断改变。下图所示为PPPoE的报文的格式。
                      
                      PPPoE数据报文格式
                      .PPPoE数据报文最开始的4位为版本域,协议中给出了明确的规定,这个域的内容填充0x01。紧接在版本域后的4位是类型域,协议中同样规定,这个域的内容填充为0x01。代码域占用1字节,对于PPPoE的不同阶段这个域内的内容也是不一样的。会话ID占用2字节,当访问集中器还未分配唯一的会话ID给用户主机的话,则该域内的内容必须填充为0x0000,一旦主机获取了会话ID后,那么在后续的所有报文中该域必须填充那个唯一的会话ID值。
                      长度域为2字节,用来指示PPPoE数据报文中净载荷的长度。数据域有时也称为净载荷域,在PPPoE的不同阶段该域内的数据内容会有很大的不同。在PPPoE的发现阶段时,该域内会填充一些Tag(标记);而在PPPoE的会话阶段,该域则携带的是PPP的报文。
 
       链路
        链路(link)指的是从发信点到收信点(即从信源到信宿)的一串结点和线路。链路通信是指端到端的通信。
        计算机网络从逻辑结构上可以分成两部分:负责数据处理、向网络用户提供各种网络资源及网络服务的外层用户资源子网和负责数据转发的内层通信子网。通信子网由分组交换结点(简记为R)及连接这些结点的链路组成,负责在主机(Host,H)间传输分组。资源子网由连在网上的主机构成,为网上用户提供共享资源,入网途径和方法。局域网中的每台主机都通过网卡连接到传输介质上,网卡负责在各个主机间传递数据,显然,网卡和传输介质构成了局域网的通信子网,而主机集合则构成了资源子网。用户子网指的是由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。通信子网分为点对点通信子网和广播式通信子网。它主要有三种组织形式:结合型、专用型和公用型,如下图所示。
        
        网络的组织形式
        计算机网络也可以看作是在物理上分布的相互协作的计算机系统。其硬件部分除了单体计算机、光纤、同轴电缆以及双绞线等传输媒体之外,还包括插入计算机中用于收发数据分组的各种通信网卡(在操作系统中,这些网卡不当成一种外部设备),把多台计算机连接到一起的集线器(hub,该设备近年正逐步被相应的交换机取代),扩展带宽和连接多台计算机用的交换机(switch)以及负责路径管理、控制网络交通情况的路由器或ATM交换机等。其中路由器或ATM交换机是构成广域网络的主要设备,而交换机和集线则是构成局域网络的主要设备。这些设备都可看作一种专用的计算机。
        综上所述,计算机网络是一个由不同传输媒体构成的通信子网,与这个通信子网连接的多台地理上分散的具有唯一地址的计算机,将数据划分为不同长度分组进行传输和处理的协议软件以及应用系统所组成的传输和共享信息的系统。
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