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1、计算机网络复习课第一章 概述v发展v组成v分类v性能指标v五层体系结构因特网发展的三个阶段v单个网络 ARPANET 互联网v研究用商用v形成多层次 ISP 结构的因特网 ISP(Internet Service Provider)因特网服务提供者，即向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务、和增值业务的电信运营商，通俗的讲就是为用户提供接入因特网必需的IP地址。因特网的组成v边缘部分：主机 最终是主机上的进程之间的通信，通信方式有两种：客户服务器（客户服务器（C/S）方式和对等方式（P2P）v核心部分：网络和路由器 路由器：实现分组交换(packet switching)的关键构件。（，通

2、信时如果 一直占用通信资源，太浪费）网络分类v按技术分 广播式网络 点到点网络v按规模分 局域网 LANLAN 城域网 MANMAN 广域网 WANWAN 互联网 v按传输介质分 有线网 无线网v按拓扑结构分 总线 环形 网状 星形 v按适用范围分 专用网 公用网计算机网络的性能指标1.速率，即数据率(data rate)或比特率(bit rate)单位是 b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s 等2.带宽(bandwidth)“带宽”本来是指信号具有的频带宽度，单位是Hz。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，b/s(bit/s)3.吞吐量：在单位时间内

3、通过某个网络（或信道、接口）的数据量4.时延5.往返时间RTT应用层应用层表示层表示层会话层会话层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层运输层运输层网际层网际层应用层（各应用层（各种应用层协种应用层协议议HTTP,FTP,SMTP）网络接口层网络接口层运输层运输层网络层网络层应用层应用层数据链路层数据链路层物理层物理层(a)OSI的七层协议的七层协议(b)TCP/IP的四层协议的四层协议(c)五层协议五层协议具有五层协议的体系结构第二章 物理层无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFM

4、FHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 由香农公式知，信道的频带宽度由香农公式知，信道的频带宽度(Hz)越大，可以传输的极限数据率越大，可以传输的极限数据率(b/s)也也越高，所以光纤是更佳的传输媒体。越高，所以光纤是更佳的传输媒体。宽带接入技术v宽带传输：计算机向网络发送比特的速率较高。（不是指信号的传输速率高）vxDSL数字用户线 ADSL（

5、非对称数字用户线），HDSL，SDSL，VDSLv光纤同轴混合网（HFC网）vFTTx光纤到。FTTH（光纤到户），FTTB，FTTC，等第三章 数据链路层v把数据装成帧，并实现透明传输和差错检测v协议数据单元（PDU）：帧v点对点信道和广播信道v封装成帧：添加帧定界字符（首部和尾部）v透明传输：添加转义字符v差错检测：CRCPPP协议v三个组成部分 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。既支持异步链路，也支持同步链路。链路控制协议 LCP(Link Control Protocol)。用来建立、配置和测试数据链路连接。网络控制协议 NCP(Network Control Protocol

6、)。一套NCP，支持不同的网络层协议。PPP 协议的帧格式vPPP 有一个 2 个字节的协议字段。当协议字段为 0 x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。若为 0 xC021,则信息字段是 PPP 链路控制数据。若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据。IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部v帧界定符：F=0 x7E（一个字节01111110）v透明传输的实现 异步传输：字符填充法v将信息字段中出现的每一个 0 x7E 字节转变成为 2 字节序列(0 x7D,0 x5E)。v若信息字段中出现

7、一个 0 x7D 的字节,则将其转变成为 2 字节序列(0 x7D,0 x5D)。v若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0 x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0 x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变（第六个比特取反）。0 x03变为（0 x7D,0 x23）v同步传输：0比特填充法v在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除。v3-10 PPP协议使用同步传输 技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串？若

8、接受方收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送方加入的零比特后变成怎样的比特串？v01101111111111000110111110111110000001110111110111110110 00011101111111111110循环冗余检测码CRCv3-08 要发送的数据为101110。采用CRC的生成多项式是P(X)=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。vn=3，除数1001，被除数101110000 101011 Q(商)P(除数)1001 101110000 2rM(被除数)1001 0101 0000 1010 1001 0110 0

9、000 1100 1001 1010 1001 011 R(余数)，作为 FCS 以太网技术v采用曼彻斯特编码基带数字信号曼彻斯特编码 码元1111100000出现电平转换解决一长串连1或连0时接收端无法提取位同步的问题波特率=2比特率（数据速率）v载波监听v碰撞检测以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。二进制指数类型退避算法确定重传等待的时延最短有效帧长最短有效帧长 以太网取 51.2 s 为争用期的长度。对于 10 Mb/s 以太网，在争用期内可发送512 bit，即 64 字节。以太网在发送数据时，若前 64

10、 字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。以太网技术-CSMA/CD协议半双工通信以太网的 MAC 层v硬件地址：48位，网卡的标识符。v最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式以太网 MAC 帧物理层MAC层10101010101010 10101010101010101011前同步码7 字节1 字节8 字节插入IP层目的地址 源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报扩展的以太网v在物理层扩展：中继器，集线器（hub）（增大了碰撞域）v在数据链路层扩展：网桥，以太网交换机 （每个端口连接的网段形成一个碰撞域，端口之间帧的传输不受CSMA/CD限制）第4章 网络层v

11、网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。各种应用层协议 网络接口层(HTTP,FTP,SMTP 等)物理硬件运输层TCP,UDP应用层ICMPIPRARPARP与各种网络接口网络层（网际层）IGMPIP地址v给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。v传统的IP地址分类：两级（网络号&主机号）net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 101D 类地址，E类地址2.常用的三种类别的 IP 地址 IP 地址的使用范围 网络 最大 第

12、一个 最后一个 每个网络类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126(27 2)1 126 16,777,214 B 16,383(214 1)128.1 191.255 65,534 C 2,097,151(221 1)192.0.1 223.255.255 254划分子网v允许在内部将一个网络分成几个子网，而对外仍像一个网络。从主机号借用若干个位作为子网号，IP地址：网络号 子网号 主机号v使用子网掩码(subnet mask)可以找出 IP 地址中的子网部分。确定网络号的真正长度v习题 4-29构造超网vCIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-p

13、refix)来代替分类地址中的网络号和子网号。v使用“斜线记法”(slash notation)，它又称为CIDR记法，即在 IP 地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中 1 的个数）。v前缀长度不超过 23 位的 CIDR 地址块都包含了多个 C 类地址。v这些 C 类地址合起来就构成了超网。需要注意v在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。v路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。ARP 和 RARPIP 地址物理地址ARP物理地址IP 地址RARPARPv

14、只要主机或路由器要和本网络上的另一个已知 IP 地址的主机或路由器进行通信，ARP 协议就会自动地将该 IP 地址解析为链路层所需要的硬件地址。v如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。IP协议-数据报格式固定部分可变部分04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识区 分 服 务总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分数 据 部 分

15、首 部IP 数据报首部发送在前路由选择协议v自治系统 AS（Autonomous System)v在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。v内部网关协议 IGP：具体的协议有多种，如 RIP 和 OSPF 等。v外部网关协议 EGP：目前使用的协议就是 BGP。路由选择协议协议适用范围路由算法报文传送特点RIP小的AS距离向量UDP计算量小路径信息不一致坏消息传的慢OSPF 大的AS链路状态IP可以划分区域计算量大路径信息一致BGPAS之间路

16、径向量TCP选择“友好的“路径收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文：(1)先修改此 RIP 报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为 X，并把所有的“距离”字段的值加 1。(2)对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤：若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。否则 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项目替换原路由表中的项目。否则 若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，否则，什么也不做。(3)若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为16（距离为16表示不可达）。(4)返

17、回。距离向量算法v习题 4-41路由器转发分组的算法(1)从收到的分组的首部提取目的 IP 地址 D。(2)先用各网络的子网掩码和 D 逐位相“与”，看是否和 相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。否则就是间接交付，执行(3)。(3)若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则将 分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。(4)对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐位相“与”，若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送 给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。(5)若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表 中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。(6)报告转发分组

18、出错。v习题 4-20v端到端的通信v不可靠UDP实现：应用进程的标识；检错v可靠TCP实现：应用进程的标识；检错可靠传输：不丢失；不失序。流量控制拥塞控制连接的建立和连接的释放第五章 运输层伪首部源端口目的端口长 度检验和数 据首 部UDP长度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 数据报字节44112122222字节发送在前数 据首 部UDP 用户数据报用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节。TCP首部20 字节的固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗

19、 口确 认 号保 留FIN32 位SYNRSTPSHACKURG位 0 8 16 24 31填 充TCP 数据部分TCP 首部TCP 报文段IP 数据部分IP 首部发送在前5.5 TCP 报文段的首部格式 TCP 报文段的首部格式 TCP 可靠通信的具体实现：滑动窗口 vTCP 连接的每一端都必须设有两个窗口一个发送窗口和一个接收窗口。v TCP 的可靠传输机制用字节的序号进行控制。TCP 所有的确认都是基于序号而不是基于报文段。v TCP 两端的四个窗口经常处于动态变化之中。vTCP连接的往返时间 RTT 也不是固定不变的。需要使用特定的算法估算较为合理的重传时间。v习题习题5-23 流量控

20、制：窗口公告发送方事件发送方事件接收方事件接收方事件通告窗口通告窗口=2500发送数据字节发送数据字节11000发送数据字节发送数据字节10012000发送数据字节发送数据字节20012500收到收到1000的确认的确认收到收到2000的确认的确认收到收到2500的确认的确认确认确认1000，窗口，窗口=1500确认确认2000，窗口，窗口=500确认确认2500，窗口，窗口=0应用读出应用读出2000字节字节确认确认2500，窗口，窗口=2000发送数据字节发送数据字节25013500发送数据字节发送数据字节35014500确认确认3500，窗口，窗口=1000确认确认4500，窗口，窗口=

21、0应用读出应用读出1000字节字节确认确认4500，窗口，窗口=1000收到收到3500的确认的确认收到收到4500的确认的确认收到收到4500的确认的确认发送方等待发送方等待发送方等待发送方等待发送方等待发送方等待丢失丢失拥塞控制：动态的v开始：慢开始v重发定时器到时：慢开始（加倍）+拥塞避免（+1）v连续收到三个重复确认：拥塞避免v慢开始门限 ssthresh=出现拥塞时的发送方窗口值的一半v习题5-39TCP 的连接建立：三次握手SYN-SENTESTAB-LISHEDSYN-RCVDLISTENESTAB-LISHEDSYN=1,seq=xACK=1,seq=x+1,ack=y 1CL

22、OSEDCLOSED数据传送主动打开被动打开ABSYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x 1TCP 的连接释放CLOSEDACK=1,seq=u+1,ack=w 1FIN=1,seq=uACK=1,seq=v,ack=u 1FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u 1FIN-WAIT-1CLOSE-WAITFIN-WAIT-2LAST-ACK等待 2MSLTIME-WAIT主动关闭被动关闭数据传送通知应用进程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客户服务器数据传送CLOSED第六章 应用层v域名系统 DNS（使用UDP）层次树状结构的域名命名方法 域名解析过程不是主机

23、做，而是由本地域名服务器提供。vFTP和TELNET（使用TCP）万维网 WWW系统v分布式超媒体系统1,使用统一资源定位符 URL 来标志万维网上的各种文档。2,在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所 使用的协议，是超文本传送协议 HTTP(使用TCP)3,超文本标记语言 HTML 用来显示网页。4,使用搜索引擎在万维网上方便地查找信息。电子邮件(使用TCP)v发送邮件的协议：SMTPv读取邮件的协议：POP3 和 IMAPvMIME 在其邮件首部中说明了邮件的数据类型(如文本、声音、图像、视像等)，使用 MIME 可在邮件中同时传送多种类型的数据。v动态主机配置协议DHCP：使用UDPvSNMP网络管理协议：使用UDP