计算机网络复习课.ppt

计算机网络,复习课,Internet因特网,Internet是专有名词世界范围的互连网（互联网）使用TCP/IP协议族前身是美国的阿帕网ARPANET,第一章概述,发展组成分类性能指标五层体系结构,因特网发展的三个阶段,单个网络ARPANET互联网研究用商用形成多层次ISP结构的因特网ISP(InternetServiceProvider)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,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（C/S）方式和对等方式（P2P）核心部分：网络和路由器路由器：实现分组交换(packetswitching)的关键构件。（计算机数据具有很大的突发性。，通信时如果一直占用通信资源，太浪费）,网络分类,按技术分广播式网络点到点网络按规模分局域网LAN城域网MAN广域网WAN互联网按传输介质分有线网无线网,按拓扑结构分总线环形网状星形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(datarate)或比特率(bitrate)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,表示层,会话层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,运输层,网际层,应用层（各种应用层协议HTTP,FTP,SMTP）,网络接口层,运输层,网络层,应用层,数据链路层,物理层,(a)OSI的七层协议,(b)TCP/IP的四层协议,(c)五层协议,具有五层协议的体系结构,PDU和SDU,协议和服务,第二章物理层,实现比特流的传输，PDU是数据位（bit）导向传输媒体：双绞线（屏蔽，无屏蔽）；同轴电缆；光缆（单模光纤，多模光纤）,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,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF,波段,1041051061071081091010101110121013101410151016,10010210410610810101012101410161018102010221024,移动无线电,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(b/s)也越高，所以光纤是更佳的传输媒体。,宽带接入技术,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）xDSL数字用户线ADSL（非对称数字用户线），HDSL，SDSL，VDSL光纤同轴混合网（HFC网）FTTx光纤到。FTTH（光纤到户），FTTB，FTTC，等,第三章数据链路层,把数据装成帧，并实现透明传输和差错检测协议数据单元（PDU）：帧点对点信道和广播信道封装成帧：添加帧定界字符（首部和尾部）透明传输：添加转义字符差错检测：CRC,PPP协议,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(LinkControlProtocol)。用来建立、配置和测试数据链路连接。网络控制协议NCP(NetworkControlProtocol)。一套NCP，支持不同的网络层协议。,PPP协议的帧格式,PPP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,1,2,1,1,字节,1,2,不超过1500字节,PPP帧,先发送,7E,FF,03,F,A,C,FCS,F,7E,协议,信息部分,首部,尾部,帧界定符：F=0 x7E（一个字节01111110）透明传输的实现异步传输：字符填充法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)。若信息字段中出现一个0 x7D的字节,则将其转变成为2字节序列(0 x7D,0 x5D)。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）同步传输：0比特填充法在发送端，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。,3-10PPP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？0110111111111100011011111011111000000111011111011111011000011101111111111110,循环冗余检测码CRC,3-08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。n=3，除数1001，被除数101110000,以太网技术,采用曼彻斯特编码,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）,载波监听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以太网取51.2s为争用期的长度。对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。以太网在发送数据时，若前64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,硬件地址：48位，网卡的标识符。最常用的MAC帧是以太网V2的格式,扩展的以太网,在物理层扩展：中继器，集线器（hub）（增大了碰撞域）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,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,ICMP,IP,RARP,ARP,与各种网络接口,网络层（网际层）,IGMP,IP地址,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。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,0,A类地址,host-id16位,B类地址,C类地址,0,1,1,0,1,D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A126(272)112616,777,214B16,383(2141)128.1191.25565,534C2,097,151(2211)192.0.1223.255.255254,划分子网,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使用子网掩码(subnetmask)可以找出IP地址中的子网部分。确定网络号的真正长度习题4-29,构造超网,CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。使用“斜线记法”(slashnotation)，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）。前缀长度不超过23位的CIDR地址块都包含了多个C类地址。这些C类地址合起来就构成了超网。,需要注意,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。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RARP,IP地址,物理地址,ARP,物理地址,IP地址,RARP,ARP,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。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,0,4,8,16,19,24,31,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,首部,IP数据报,路由选择协议,自治系统AS（AutonomousSystem)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。内部网关协议IGP：具体的协议有多种，如RIP和OSPF等。外部网关协议EGP：目前使用的协议就是BGP。,路由选择协议,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)返回。,距离向量算法,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)报告转发分组出错。,习题4-20,端到端的通信不可靠UDP实现：应用进程的标识；检错可靠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,0,17,IP数据报,字节,4,4,1,1,2,12,2,2,2,2,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,窗口,确认号,保留,FIN,32位,SYN,RST,PSH,ACK,URG,位08162431,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,5.5TCP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,TCP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。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。TCP两端的四个窗口经常处于动态变化之中。TCP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。习题5-23,流量控制：窗口公告,发送方等待,拥塞控制：动态的,开始：慢开始重发定时器到时：慢开始（加倍）+拥塞避免（+1）连续收到三个重复确认：拥塞避免慢开始门限ssthresh=出现拥塞时的发送方窗口值的一半习题5-39,TCP的连接建立：三次握手,CLOSED,CLOSED,A,B,TCP的连接释放,ACK=1,seq=u+1,ack=w1,FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u1,FIN-WAIT-1,CLOSE-WAIT,FIN-WAIT-2,LAST-ACK,被动关闭,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,数据传送,CLOSED,第六章应用层,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做，而是由本地域名服务器提供。FTP