第 3 章 名词库

这一页是复习主入口。 目标是把第 3 章的名词收全，并把每个词的边界和适用范围钉死。

每条最多四行：是（定义）／不是（划掉最常见的误解）／易混（成对的对手）／范围（该结论在什么条件下才成立）。

本章的名词有两类特别容易出错：一类是数字（64、46、1500、51.2、2ⁿ−1、1023、16），它们几乎都带着成立条件；另一类是成对的概念（CSMA/CD 与 CSMA/CA、GBN 与 SR、冲突域与广播域、以太网与 PPP）。章末的「高频范围限定清单」专门收前一类。

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3.1 数据链路层的功能

链路

• 是：从一个节点到相邻节点的一段物理线路，也称物理链路。
• 不是：不是端到端的通信路径；两台计算机之间的路径往往由许多段链路组成。
• 易混：↔ 数据链路（链路 + 实现协议的软硬件）。

数据链路

• 是：在链路上加上控制数据传输的协议的硬件和软件，也称逻辑链路。
• 易混：↔ 链路（物理链路）。

帧

• 是：数据链路层对等实体之间逻辑通信的协议数据单元；帧长 = 数据部分 + 首部 + 尾部。
• 易混：↔ TDM 帧（一段固定长度的时间，不是协议数据单元）；↔ 分组（网络层 PDU，装在帧的数据部分，不需要尾部定界）。

透明传输

• 是：不论什么样的比特组合的数据，都能按原样无差错地在数据链路上传输。
• 不是：不是”过程可见”；“透明”指数据链路层对数据来说好像不存在。
• 范围：实现方法见 3.2 组帧；违规编码法无须填充。

最大传送单元

• 是：每种链路层协议规定的帧的数据部分长度上限（MTU）；以太网为 1500 字节。
• 不是：不是帧长的上限（以太网最长帧 1518 字节）。
• 易混：↔ 最短帧长（下限，来自 CSMA/CD）。

链路管理

• 是：数据链路层连接的建立、维持和释放，主要用于面向连接的服务。
• 易混：↔ 电路管理（物理层的功能，不属于数据链路层）。

位错与帧错

• 是：位错指帧中某些位出现差错，用 CRC 发现；帧错指帧丢失、帧重复、帧失序。
• 范围：有线链路只处理位错（CRC 检出即丢弃），帧错交给 TCP；无线链路仍用确认和重传处理帧错。

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3.2 组帧

组帧

• 是：把网络层递交的分组封装成帧；解决帧定界、帧同步、透明传输。
• 不是：以帧为单位传输的目的是出错时只重发出错的帧，不必重发全部数据。

字符计数法

• 是：帧首部用计数字段记录帧所含的字节数，包括计数字段自身。
• 范围：计数字段一旦出错，收发双方失去同步，后续所有帧都会被切错。

字节填充法

• 是：用特殊字符定界，数据中出现的特殊字符（包括转义字符本身）前插入转义字符 ESC。
• 范围：PPP 在异步线路上用此法，转义字符为 0x7D。

零比特填充法

• 是：以 01111110 定界，发送方每遇到 5 个连续的 1 就插入一个 0，接收方删除。
• 不是：不是”遇到 6 个 1 才插”；5 个 1 之后无论下一位是什么都要插。
• 范围：连续的 1 跨字节边界计数（2013）；HDLC 和 PPP 同步线路采用。

违规编码法

• 是：借用编码中不使用的”违规”电平组合定界，如曼彻斯特编码的”高-高""低-低”。
• 范围：无须填充；只适用于采用冗余编码的环境；IEEE 802 局域网采用。

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3.3 差错控制

前向纠错

• 是：FEC，接收方不但能发现差错，还能确定错误位置并纠正。
• 易混：↔ 自动重传请求（只检错，靠重传纠正）。

奇偶检验码

• 是： 位数据加 1 位检验位，使码字中”1”的个数为奇数（奇检验）或偶数（偶检验）。
• 范围：只能检测奇数个比特错，不能定位；偶数个比特错检测不出。

循环冗余码

• 是：CRC；收发双方预先商定生成多项式 ，数据后补 个 0 做模 2 除，余数即 FCS。
• 不是：不能”无须商定就直接使用”；余数为 0 不代表一定无错，只代表未检出差错。
• 范围： 的最高次数；能检出所有单比特错和所有长度 的突发错；数据链路层只使用其检错功能。

帧检验序列

• 是：CRC 运算产生的 位冗余码（FCS），附在帧尾。
• 范围：以太网 FCS 为 4 字节（CRC-32），检验目的地址到数据字段，不含前导码；PPP 的 FCS 为 2 字节。

码距

• 是：两个码字对应位取值不同的比特数（异或结果中 1 的个数）；编码集的码距取任意两码字码距的最小值。
• 范围：；检 位错需码距 ，纠 位错需码距 ；码距为 3 时”检 2 位或纠 1 位”，不能同时。

海明码

• 是：把各位分配到多个奇偶检验组中的纠错码；检验结果 即出错位号。
• 范围：只能纠正 1 位错；检验位数满足 ； 位于第 位。

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3.4 流量控制与可靠传输机制

流量控制

• 是：由接收方控制发送方的发送速率，使接收方有足够的缓冲空间接收每个帧。
• 易混：↔ 拥塞控制（网络层或传输层的功能）；↔ TCP 流量控制（端到端，用确认报文段中的窗口值）。
• 范围：数据链路层管相邻节点，控制手段是收不下就不回确认；TCP/IP 体系中流量控制移到了传输层。

发送窗口

• 是：发送方维持的一组连续的允许发送帧的序号，表示在未收到确认时最多还能发送多少帧、哪些帧。
• 不是：发出一帧后窗口不动；收到按序确认后才向前滑动。
• 范围：GBN 为 ；SR 一般与接收窗口相等，；链路层窗口大小固定。

接收窗口

• 是：接收方维持的一组连续的允许接收帧的序号；落在窗口外的帧一律丢弃。
• 范围： 保证有序接收（停止-等待、GBN）；只有 SR 的 ，可以接收失序帧。

自动重传请求

• 是：ARQ；用确认和超时重传实现可靠传输，重传自动进行，接收方不必请求重传。
• 易混：三种：停止-等待、GBN、SR；原理不限于数据链路层（TCP 同样适用）。

停止-等待协议

• 是：发一帧、等确认、再发下一帧；；1 比特序号即可。
• 范围：RTT 大于发送时延时利用率很低；802.11 就用它实现链路层的可靠传输。

后退N帧协议

• 是：GBN；连续发送，接收方只按序接收，出错帧及其后所有已发帧都要重传。
• 范围：；使用累积确认；信道误码率较大时不一定优于停止-等待。

选择重传协议

• 是：SR；接收窗口大于 1，缓存失序但正确到达的帧，只重传出错或超时的帧，可发 NAK。
• 范围： 且 ，因此 ；逐个确认，不用累积确认；缓冲区数 = 接收窗口大小。

累积确认

• 是：对某个帧的确认表示该帧及之前所有帧都已正确收到；GBN 使用。
• 易混：王道链路层的 ACK 表示”已收到 号帧”；TCP 的确认号表示”期望收到的下一个字节序号”，二者相差 1。

信道利用率

• 是：一个发送周期内有效发送数据的时间与发送周期之比，，发得满时为 1。
• 范围：确认帧有长度时 不能忽略；实际数据传输速率 = 信道利用率 × 信道带宽。

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3.5 介质访问控制

介质访问控制

• 是：为使用介质的每个节点隔离同一信道上其他节点的信号，协调活动节点的传输；由 MAC 子层完成。
• 范围：信道划分为静态分配；随机访问、轮询访问为动态分配；只有随机访问会冲突。

时分复用

• 是：TDM；把时间划分为 TDM 帧，每个用户在每个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。
• 不是：TDM 帧不是数据链路层的帧。
• 易混：↔ 统计时分复用（按需动态分配时隙）。
• 范围：要求介质的位速率大于单个信号的位速率、介质的带宽大于结合信号的带宽。

统计时分复用

• 是：STDM，也称异步时分复用；不固定分配时隙，按需动态分配。
• 范围：单个用户的最高速率可达线路速率。

码分多址

• 是：CDMA；每站一个码片序列，发 1 送原码、发 0 送反码，各站码片序列两两正交。
• 范围：接收方用目标站的码片序列与收到的序列做规格化内积， 为 1， 为 0（2014）；频率和时间都共享。

CSMA/CD

• 是：载波监听多路访问/冲突检测；先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发。
• 范围：只用于总线形或半双工环境；全双工、交换式、光纤以太网都不用；不适用于无线网络（2015）。

争用期

• 是：端到端往返传播时延 ，也称冲突窗口；过了争用期未检测到冲突，这次发送就不会冲突。
• 不是：不是单程时延；51.2μs 只是 10Mb/s 以太网的争用期。
• 范围：以太网固定的是 512 比特时间，速率提高 10 倍，争用期缩短 10 倍。

最短帧长

• 是：争用期内可发送的数据长度， 争用期 × 数据传输速率；以太网为 64 字节。
• 范围：短于它的帧都是因冲突而中止的无效帧；速率提高时，要么增大最短帧长，要么缩短距离。

截断二进制指数退避

• 是：第 次重传从 中随机取 ，等待 个争用期，。
• 不是：上界是 而不是 ；选用它的理由是”考虑了负载对冲突的影响”，不是”简单、快”。
• 范围： 的上限最大 1023；重传达 16 次仍失败则丢弃并向高层报错。

冲突避免

• 是：CSMA/CA 中的 CA，指协议设计要尽量降低冲突概率。
• 不是：不是”不会冲突”；CSMA/CA 也不做冲突检测。
• 范围：用于 802.11；手段是帧间间隔、退避、链路层确认和可选的 RTS/CTS。

隐蔽站

• 是：都在 AP 覆盖范围内、但彼此听不见对方的站，会同时向 AP 发送而冲突。
• 易混：↔ 暴露站（能听到别人发送，就误以为自己不能发）。
• 范围：RTS/CTS 与 NAV 用来缓解。

帧间间隔

• 是：IFS；检测到信道空闲后还需等待的时间，。
• 范围：SIFS 用于 ACK、CTS 等一次对话内的帧；DIFS 用于数据帧和管理帧（2020）。

网络分配向量

• 是：NAV；站点根据 RTS、CTS 或数据帧中的持续时间设置的”信道忙”时长。
• 范围：隐蔽站听不到 RTS，按 CTS 设置：（2024）。

令牌传递协议

• 是：令牌沿环依次传递，取得令牌的站才能发送；令牌只有一个，不会冲突。
• 范围：令牌持有时间有上限，无数据的站立即传递令牌；源站回收数据帧并重新产生令牌；适合重负载。

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3.6 局域网

局域网

• 是：较小地理范围内共享较高总带宽的网络；特性由拓扑、介质、介质访问控制方式决定，介质访问控制方式最重要。
• 易混：↔ 广域网（点对点、存储转发、涉及三层）。

LLC 子层

• 是：逻辑链路控制子层，与介质无关，向网络层提供四种服务。
• 范围：以太网垄断局域网后作用不大，许多网卡只装 MAC 协议。

MAC 子层

• 是：介质访问控制子层，与介质有关；负责组帧和拆帧、比特差错检测、透明传输，向上屏蔽物理层差异。
• 易混：↔ MAC 地址（MAC 子层使用的 48 位地址）。

服务访问点

• 是：相邻层之间提供服务的接口点（SAP），也称服务接入点。
• 范围：广播式网络可以不要网络层，但仍需服务访问点。

以太网

• 是：符合 DIX Ethernet V2 的局域网，通常与 802.3 局域网混称；无连接、不可靠，使用曼彻斯特编码。
• 范围：逻辑总线、物理星形；MAC 协议提供无连接的不可靠服务（2012）。

适配器

• 是：网络接口卡（NIC）；与局域网串行通信、与主机并行通信，负责组帧、介质访问控制、编码解码等。
• 范围：功能横跨物理层和数据链路层。

MAC 地址

• 是：固化在适配器 ROM 中的 **48 位（6 字节）**地址；高 24 位为厂商代码，低 24 位为序列号。
• 不是：属于适配器而不属于计算机；路由器连接几个网络就有几个 MAC 地址。
• 范围：只在一个局域网内有意义，跨网络的最终目的由 IP 地址表达。

前导码

• 是：以太网帧前的 8 字节，7 字节前同步码加 1 字节帧开始定界符，由物理层插入。
• 不是：不计入帧长，也不在 FCS 的检验范围内。

高速以太网

• 是：速率达到或超过 100Mb/s 的以太网：100BASE-T、吉比特以太网、10 吉比特以太网。
• 范围：帧格式不变；仅半双工时使用 CSMA/CD；10 吉比特只有全双工；100BASE-T 网段最大长度缩到 100m。

接入点

• 是：AP；有固定基础设施的无线局域网的中心站，BSS 内的所有通信都经过它。
• 易混：↔ 家用无线路由器（AP + 交换机 + 路由器合一，有 IP 地址）。
• 范围：链路层设备，只认 MAC 地址；题目常用 BSSID 指代它的地址。

基本服务集

• 是：BSS；一个 AP 加若干移动站，是无线局域网的最小构件。
• 范围：SSID 不超过 32 字节；基本服务区直径一般不超过 100m。

扩展服务集

• 是：ESS；多个 BSS 经分配系统连接，对上层表现得像一个 BSS。
• 范围：AP 之间经分配系统有线连接；Portal 的作用相当于网桥。

自组网络

• 是：没有 AP 的无线局域网，节点地位平等，中间节点都兼作路由器。
• 易混：↔ 移动 IP（依赖固定网络的路由协议）；自组网络可以不与因特网相连。

802.11 帧的三个地址

• 是：地址 1 为这一跳的接收方，地址 2 为这一跳的发送方，地址 3 为这一跳里缺席的真正端点。
• 不是：地址 1 不一定是目的地址，地址 2 不一定是源地址。
• 范围：含义由帧控制中”去往 AP""来自 AP”两位决定（2017、2022）；地址 3 未必是最终主机，可能是路由器接口。

VLAN

• 是：与地理位置无关的逻辑小局域网，每个 VLAN 是一个广播域。
• 不是：不是新型局域网，而是局域网为用户提供的一种服务；链路聚合不是它的优点。
• 范围：同 VLAN 可直接通信（与是否同一交换机无关）；跨 VLAN 须经路由器或三层交换。

802.1Q 帧

• 是：在源地址与类型之间插入 4 字节 VLAN 标签的以太网帧；前 2 字节为 0x8100，后 12 位为 VID。
• 范围：只在干线链路上出现，主机收发标准以太网帧；数据下限 42 字节、最大帧长 1522 字节；FCS 须重算。

干线链路

• 是：连接两个交换机接口、传送 802.1Q 帧的链路，也称汇聚链路。
• 易混：↔ 链路聚合（解决交换机之间带宽瓶颈的技术）。

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3.7 广域网

广域网

• 是：覆盖范围很广的长距离网络，由节点交换机和链路组成，点对点连接、存储转发。
• 不是：不等于互联网；与局域网是平等关系，不是包含关系。
• 范围：涉及物理层、数据链路层、网络层三层；局域网接入广域网用路由器。

节点交换机

• 是：广域网中执行分组存储转发的设备，在单个网络内转发分组。
• 易混：↔ 路由器（在多个网络构成的互联网中转发分组）。

PPP

• 是：点对点协议；由 LCP、一套 NCP 和封装 IP 数据报的方法组成；面向字节。
• 不是：数据传输阶段不用序号和确认，不可靠；不是仅支持 IP；不支持多点线路和半双工。
• 范围：有连接、不可靠；信息段 0～1500 字节；异步线路字节填充，同步线路零比特填充。

LCP

• 是：链路控制协议，用来建立、配置、测试数据链路连接，协商选项。
• 范围：协议字段 0xC021 表示信息段是 LCP 数据。

NCP

• 是：网络控制协议，每种网络层协议对应一个，为网络层协议建立和配置逻辑连接，如分配临时 IP 地址。

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3.8 数据链路层设备

网桥

• 是：在数据链路层扩展以太网的设备，按帧转发表转发或丢弃帧，不会把两个冲突域合并。
• 范围：已被以太网交换机取代，最新大纲已删除（教材标 *）。

以太网交换机

• 是：多接口网桥（二层交换机），每个接口独占带宽，通过自学习建立交换表。
• 不是：不隔离广播域；不能互连采用不同网络层协议的网络（2015）。
• 范围：接口直连主机时通常全双工；接口连集线器时只能半双工并使用 CSMA/CD。

冲突域

• 是：共享同一信道、可能发生冲突的站点范围。
• 范围：集线器不分割冲突域；交换机、网桥的每个接口是一个冲突域；路由器也分割。完整定义见 4.7.1 冲突域和广播域。

广播域

• 是：一个广播帧能够到达的范围。
• 范围：只有路由器（以及 VLAN）能分割广播域；交换机和集线器都不能。

直通交换

• 是：读到帧的目的 MAC 地址后立即转发，不检查差错。
• 易混：↔ 存储转发交换（收完整帧、检查无误后转发，支持速率匹配和协议转换）。
• 范围：最小转发时延为 6 字节目的地址的读取时间（2013：100Mb/s 下为 0.48μs）。

交换机自学习

• 是：用帧的源 MAC 地址和进入接口学习交换表，用目的 MAC 地址转发；查不到就从其他所有接口转发。
• 范围：表项有有效时间，过期删除；转发决策使用目的物理地址（2009）；过程题 2014、2016、2021 年考过。

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高频范围限定清单

结论	成立的条件，或容易被抽掉的限定
数据链路层提供可靠传输	只对无线链路；有线链路只做 CRC 检错
帧长至少 64 字节	以太网（CSMA/CD 的要求）；PPP 没有最短帧长
争用期为 51.2μs	仅 10Mb/s 以太网；不变的是 512 比特时间
以太网使用 CSMA/CD	仅共享信道 + 半双工；全双工、交换式、光纤以太网都不用
以太网采用曼彻斯特编码	仅 10Mb/s 标准
交换机隔离冲突域	但不隔离广播域；VLAN 才能切开广播域
集线器下的每台主机是一个冲突域	❌ 集线器所有接口合为 1 个冲突域
GBN 发送窗口	在接收窗口为 1 时
SR 窗口	由 与 共同推出
由利用率反求序号位数	题目未指明协议时按 （2015）
利用率公式分母里略去	只在确认帧很短或题目说明忽略时
同一序号位数下利用率最高的是 SR	❌ 无差错时 GBN 窗口最大，（2023）
退避	；16 次后丢弃
CSMA/CA 的退避上限	255，不同于 CSMA/CD 的 1023
检测到信道空闲就立即发送	1-坚持、非坚持 CSMA；CSMA/CA 还要等 DIFS
使用 RTS/CTS	非强制，可只对长帧使用
隐蔽站设置 NAV	按 CTS（它听不到 RTS）
802.11 的地址 3 是目的主机	❌ 是这一跳缺席的链路层端点，访问外网时是路由器接口
802.1Q 帧	只在干线链路上；主机收发标准以太网帧
VID 可识别 4096 个 VLAN	教材口径；标准中 0 和 4095 保留
码距为 3 能检 2 位、纠 1 位	二者只能取其一
CRC 余数为 0	只能说明未检出差错
广播式网络不需要网络层	成立；但仍需服务访问点
PPP 具有差错控制能力	只检测不纠正；PPP 仍是不可靠服务
以太网与 PPP 的服务类型	以太网无连接不可靠，PPP 有连接不可靠
实现 TDM 的介质条件	位速率比位速率、带宽比带宽