作业二
第四章
3.2 某个数据通信系统采用CRC校验方式，并且生成多项式G（x）的二进制比特序列为11001，目的主机接收到的二进制比特序列为110111001（含CRC校验码）。
请判断传输过程中是否出现了错误？为什么？
答：出现了错误。
【CRC检错方法工作原理】
（1）发送端将发送数据比特序列当作一个多项式f(x)，用双方预先约定的生成多项式G(x)去除，求得一个余数多项式R(x)。
将余数多项式加到数据多项式之后，一起发送到接收端。
（2）接收端用同样的生成多项式G(x)去除接收到的数据多项式f’(x)，得到计算余数多项式R’(x)。
如果R’(x)与接收余数多项式R(x)相同，表示传输无差错；否则，表示传输有差错。
出现差错，通知发送端重传数据，直到正确为止。
图 1 CRC校验的工作原理
【CRC检错方法判断步骤】
①多项式G（x）为11001，则可以判断N = 5，k = 4；
②接受到的二进制比特序列为110111001，后4位1001为余数比特序列即CRC校验码比特序列R（x），则前5位11011为发送数据比特序列；
③将110111001用G（x）去除，得到余数比特序列为10；
④由于余数比特序列不为0，即带有CRC校验码的数据比特序列110111001不能够被相同的生成多项式G（x）整除，所以可以判断发送过程中出现了差错。
第五章
补充1：试结合Ethernet帧结构，分析CSMA/CD的发送与接收工作流程。
答：Ethernet帧结构可以按照Ethernet V2.0标准和IEEE 802.3标准分为两种，前者通常被称为DIX帧结构，后者通常被称为802.3帧结构。
它们的示意图如下图所示：
图 2 Ethernet帧结构
【DIX帧的帧结构分析】
①前导码：由8B（64bit）的10101010…101010比特序列组成。
在接收后不需要保留，也不计入帧头长度。
作用：实现手法双方的比特同步与帧同步
②目的地址和源地址字段：6个字节
作用：分别表示帧的接收节点与发送节点的硬件地址
③类型字段：2个字节
作用：表示网络层使用的协议类型
④数据字段：即填充部分，长度在46~1500B之间
⑤帧校验字段：采用32位的CRC校验，
⑥校验范围：目的地址、源地址、长度、LLC数据等字段。
【802.3帧的帧结构分析】
①前导码：（7个字节10101010… 10101010 ）
②帧前定界符：（1字节， 10101011）
③目标地址和源地址：（6个字节）
·目的地址最高位为 0，表示单一结点地址；
·目的地址最高位为 1，表示组地址，支持multicast；
·目的地址全 1，为广播地址。
④帧长度域：（2字节，取值在0-1500之间），Ethernet帧的最小长度为64字节，最大长度为1518字节
⑤填充：（0-46字节）
⑥帧校验字段：CRC校验（4个字节） CRC-32
【CSMA/CD的发送工作流程】
发送工作流程可以简单概括为4步：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。
1 每个节点利用总线发送数据时，首先侦听总线是否空闲
总线是否空闲与可以通过判断是否按曼彻斯特编码规律出现跳变来判断。
如果总线忙，则等待；如果总线空闲，则该节点“启动发送”。
2 在数据发送过程中，保持“边听边发”的状态
使用“比较法”和“编码违例判决法”两种冲突检测的方法，判断在发送过程中是否出现冲突；
·如果未出现冲突，则在所有数据发送完后，报告发送成功
·如果出现冲突，则发送节点要进入停止发送数据、随机延迟后重发的流程。
主要步骤如下：
（1）先发送“冲突加强干扰序列信号”，目的是确保有足够的冲突持续时间，使网中所有节点都能检测出冲突存在，并立即丢弃冲突帧，减少由于冲突浪费的时间，提高信道利用率
（2）判断冲突次数。
冲突重发次数若超过16次，则进入“冲突过
多”结束状态；如果未超过16次，则允许主机随机延迟再重发。
该重发过程使用的后退延迟算法是截止二进制指数后退算法。
图 3 CSMA/CD的发送流程
【CSMA/CD的接收工作流程】
Ethernet节点只要不发送数据帧就处于接收状态
①当某个节点完成一帧数据接收后，首先判断接收的帧的长度
由于IEEE 802.3规定了帧最小长度，如果帧长度小于规定的最小长度，则表明冲突发生，应该丢弃该帧，节点重新进入等待接收状态②如果没有发生冲突，则节点完成一帧接收后，首先需要检查帧的目的地址
·接收该帧的三种情况：
（1）目的地址为单一节点的物理地址，并且是本节点地址；
（2）目的地址是组地址，接收节点属于该组；
（3）目的地址是广播地址
·丢弃该帧的情况：目的地址不符
③接收节点进行地址匹配后，如果确认接收，则下一步进行CRC校验
CRC校验正确，帧长度检查正确，则将帧中数据送网络层，报
告“成功接收”后进入帧接收结束状态。
其中，CRC校验之后可能有以下三种情况：
（1）CRC校验正确，但帧长度不对：报告“帧长度错”后进入结束状态；
（2）帧校验中发现错误，帧长度是8比特的整数倍，表示传输过程中没有发现二进制比特丢失或比特位对错位：报告“帧校验错”后进入结束状态；
（3）帧校验中发现错误，帧长度不是8比特的整数倍：报告“帧比特位错”后进入结束状态。
图 4 CSMA/CD的接收流程
补充2：一个通过以太网传送的IP分组有50字节长，其中包含所有的头部。
如果没有使用LLC的话，以太网帧中需要填补字节吗？如需要，则需填补多少字节?
答：不需要填补字节。
【已知】Ethernet帧中，数据字段的长度在46~1500B之间，加上帧头部分的18B，Ethernet帧的最小长度为64B。
如果发送端数据长度小于
46B，那么在组帧之前要填充到最小数据字段长度。
【分析】IP分组中所包含的头部并不是指Ethernet帧中的头部，所以，在计算Ethernet帧长度的时候，需要计算它帧头部分的18B大小（802.3帧结构中为前导码+帧前界定符+目的地址+源地址+类型）。
因此，该帧的总大小为18B+IP分组部分50B = 68B，已经大于最小的以太网帧64B的要求。
【结论】不需要填补字节。
※注：所有参考资料、图片均来自书本及课件PPT。