计算机网络基础概念

1、计算机网络基础概念第一章：概述1.1 计算机网络在信息时代中的作用三网：电信网络、有线电视网络、计算机网络1.2 计算机网络的发展过程1. 电路交换（基于位置）：1) 空分交换是交换比特流所经过的端口号2) 时分交换时交换比特所在的时隙3) 波分交换则是交换荷载比特的光的波长面向连接的联网方式：在通信时间内始终占用端到端的固定传输带宽2. 分组交换（存储转发技术）：由结点交换机和链路组成，又称通信子网报文 数据段 首部 分组（包） 节点交换机 缓冲区 查找路由表 转发3. 报文交换（延时较长）4. 混合交换Internet的主要文件形式RFC1.3 计算机网络的定义和分类计算机网络是指将地理位

2、置不同且具有独立功能的多个计算机系统用通信设备和线路将其连接起来，通过功能完善的网络软件（包括网络协议、信息交换方式、控制程序、网络操作系统及应用软件）实现网络资源共享和协同处理的系统，一个计算机网络应该包括主机、通信子网、协议，一般说来，分布式系统是计算机网络的一个特例。按网络的拓扑结构计算机网络可划分为(1)集中式网络(2)分散式网络(3)分布式网络；从网络的作用范围可划分为（1）广域网WAN（长距离、较低速率、高成本）（2）局域网LAN（短距离、高速率、低成本）（3）城域网MAN；从网络的使用范围分为公用网和专用网。1.4 计算机网络的主要性能指标计算机网络最主要的两个性能指标是带宽（H

3、Z）和时延。 一般习惯将“带宽”作为数字信道所能传输的“最高数据传输率”。在计算机网络中网络带宽的单位和数据传输率的单位相同，都是“比特每秒”，记为bps或b/s或bit/s。 时延由发送时延、传播时延和处理时延组成（发送时延数据块长度÷信道带宽、传播时延信道长度÷电磁波在信道上的速率）链路的时延带宽积（以比特为单位的链路长度）传播时延×带宽，一条链路的时延带宽积表明此链路上可容纳的比特数往返时延RTT表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认总共经历的时间。1.5 协议与体系结构网络协议（Network Protocol）为进行网络中的数据交换而建立

4、的规则、标准或约定，由语法、语义和同步三要素组成网络的分层结构：1) 物理层：透明地传送比特流2) 数据链路层：在两个相邻结点间的线路上以帧(frame)为单位的数据传送3) 网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信，数据的传送单位是分组或包4) 运输层：负责主机中两个进程之间的通信，数据传输的单位是报文段或分段（segment）5) 会话层：不参与具体的数据传输，在两个互相通信的进程之间，建立组织和协调其交互6) 表示层：主要解决用户信息的语法表示7) 应用层：直接为用户的应用进程提供服务，数据传输单位是报文（message）分层的计算机网络体系模型中（无论是OSI/RM或TCP/IP）数据

5、的流动就是一个封装与解封装的过程，封装的五步：Massage（报文）Segment（分段）Packet（分组）Frame（帧）Bit在许多情况下，实体就是个特定的软件模块；协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合（在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务），本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的服务用户是透明的。协议是“水平的”，服务是“垂直的”。面向连接（Connectionoriented）服务（连接建立、数据传输、连接释放）：面向连接服务不一定是可靠服务，它只是可靠服务的必要条件而不是充

6、分条件TCP/IP的优点：考虑到多种异构网，对面向连接服务和原连接服务并重，有较好的网络管理功能1.6 网络的C/S模式网络的三种模式：对等(Peer-to-peer)模式、文件服务器模式以及C/S模式（客户机/服务器模式）C/S模式的一般工作步骤为：客户端先向服务器发服务请求；服务器响应此请求。注意：服务器的响应可以是返回一定的数据，或者是执行一定的操作（例如网络重定向、网络打印等），或者是拒绝。1.7 补充OSI/RM中通信子网部分由物理层、数据链路层、网络层组成；OSI/RM结构既复杂又不实用；能完成OSI/RM物理层和数据链路层功能的任何LAN或WAN协议都可以作为TCP/IP的网络接

7、口；TCP/IP是四层模型；在C/S模式中网络处理被分为两部份客户端和服务器端两个部分；除了物理层，其他对等层之间的通信都是虚拟通信，OSI/RM的七层模型中，从第一层到第七层各层的PDU分别为：比特、帧、分组、分段、报文、报文、报文第二章：物理层2.1 物理层的基本概念物理层的主要任务：机械特性（规格）、电气特性（电压范围）、功能特性、规程特性2.2 数据通信的基础知识数据通信系统：源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、目的系统（或接收端）源点、发送器、信道、接收器、终点数据（Data）：运载信息的实体信号（Signal）：数据的电磁表现模拟信号（Analog Signal）：信号的幅

8、度取值连续变化，没有幅度突变的情况数字信号（Digital Signal）：信号的幅度取值是离散的基带信号（Baseband Signal）：由信源发出的处于发送端调制之前和接收端解调之后的信号频带信号（Brodband Signal）：调制之后的信号调制（Modulation）：按照基带信号的变化规律去改变载波（Carrier）某些参数的过程解调（Demodulation）：调制的逆过程按信息交互的方式划分信道：单向通信（单工（Simplex）通信）、双向交替通信（半双工（HalfDuplex）通信）、双向同时通信（全双工（FullDuplex）通信）按通信的发送端所产生的信号形式划分信道：

9、模拟信道、数字信道1) 奈氏准则：每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元理想低通信道的最高码元传输速率=2 W Baud（W：理想低通信道的带宽，单位HZ，Baud（波特）：码元传输速率的单位）2) 香农公式：信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高C=Wlog2（1+s/N）(b/s)（C：信道的极限信息传输速率，W：信道带宽，S：信道内信号的平均功率，N：信道内的高斯噪声功率）2.3 物理层下面的传输媒体传输媒体：导向传输媒体和非导向传输媒体导向传输媒体：1) 双绞线（Twisted Pair）：屏蔽双绞线（STP），抗干扰能力差，性价比高，价格低，常用

10、于市话和LAN综合布线，最大长度100米2) 同轴电缆（Coaxial Cable）：抗干扰能力强，高带宽，布线困难，价格高，分为基带同轴电缆（50欧姆）和宽带同轴电缆（75欧姆），最大长度500米计算机网络常用的两种基带编码方法是：曼彻斯特(Manchester)编码和差分曼彻斯特编码(Differential Manchester)Cn（差分曼彻斯特编码信号）=An（基带数字信号）C(n-1)3) 光缆（Optical Fiber）：传输损耗小，中继距离长，抗雷电和电磁干扰性能好，无串音干扰，保密性好，不易被截取，体积小，重量轻a) 单模光纤：直线传播，无折射b) 多模光纤：多条不同角度入

11、射的光线在一条光纤中传输c) 光纤的连接方式：使用T型接头连接（有源和无源），机械结合，光纤熔接非导向传输媒体：1) 无线传输（Radio Wave）2) 地面微波（Microwave）接力通信:信道容量大,传输质量高,投资较少,相邻站之间必须直视，不能有障碍物，受气候的影响，隐蔽性和保密性较差，使用和维护要耗费一定的人力和物力，微波传输一般用于做网络的主干线路备份3) 红外线（Infrared）：视线范围内点到点通信4) 卫星通信：适用于超长距离通信，传输延迟大，费用较高，传送数据的总延时=传播时延+发送时延+重发时延2.4 模拟传输和数字传输1) 调制解调器的应用：解决数字信号在模拟信道中

12、传输产生的失真问题，调制器（波形变换器），调解器（波形识别器）2) 几种最基本的调制方法：调幅(AM、ASK)，调频(FM、FSK)，调相(PM、PSK)3) 高速调制解调器4) 调制解调器分类：用于转换数字基带信号为数字频带信号，Modem是一种标准的数据电路端接设备（DCE）5) 调制解调器使用的异步通信方式：Modem一般使用一般串行通信，异步通信按字节同步，每发10比特就有2比特的额外开销，信号本身就携带同步时钟信息6) 数字传输系统采用脉码调制PCM，每一路PCM数字话音码速率为8kHz×8ibits64Kbps2.5 信道复用频分复用FDM：按频率划分不同的信道，所有用户

13、在同样的时间占用不同的带宽资源；时分复用TDM：按时间划分不同的信道，所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度；统计时分复用STDM（集中器）：帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙；波分复用（光的频分复用）；密集波分复用DWDM；码分复用（码分多址CDMA）：实用的系统中码片序列是一个伪随机码序列2.6 同步光纤网SONET和同步数字系列SDH2.7 物理层标准举例DTE（Data Terminal Equipment)：数据终端设备，处理数据输入输出，如计算机DCE(Data Circuit-terminating Equipment)：数据电路端接设备，提供信号编码和交换，使其适宜在信道

14、中传输，如ModemEIA232是DTE与DCE之间的接口标准，使用电路交换，一般用于标准电话线路(一个话路)的物理层接口IA-232 规定了DTE端（计算机一端）机械接口必须为插头（针），DCE端（Modem）机械接口必须为插口（孔）RS-449接口标准：用于宽带电路(一般是租用电路)DTE功能： TX TX- RX+ 空 空 RX- 空 空568A线色：白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕568B线色：白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕2.8 宽带接入技术xDSL数字用户线（Digital Subscriber Line）技术：使用数字用户线技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使之能

15、承载宽带业务基于ADSL非对称数字用户线的接入网络的三大部分：数字用户线接入复用器DSLAM（DSL Access Multiplexer），用户线，用户端接入设备光纤同轴混合网（HFC网络）：使用光纤作为主干线路，HFC网络采用结点体系结构，用户使用用户接口盒UIB2.9补充光纤同轴混合网（HFC）：HFC网络可以在CATV网络基础上提供CATV、电话、数据和其它宽带交互型业务，HFC网络采用结点体系结构，使用光纤作为主干线路在各种宽带接入技术中，性价比最高的是：ADSL；基带信号是指由信源发出的处于发送端调制之前和接收端解调之后的信号；千兆以太网不使用3类UTP，UTP的性价比很高，超5类

16、UTP可以适用于100Base-Tx的以太网中；EIA-232的电气性能中规定了EIA-232采用负逻辑电平，FTTx技术中，主干网络使用的通信介质是：光纤；利用了有线电视网络的是：HFC第三章 点对点信道的数据链路层3.1 数据链路层的基本概念数据链路层的作用是对物理层传输原始比特流的功能的加强，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路数据链路层的功能：(1)链路管理（数据链路的建立、维持和释放） (2)帧同步 (3)流量控制（flow control）(4)差错控制（前向纠错、检错重发）(5)持数据和控制信息区分开 (6)透明传输

17、(7)寻址采用复用技术时， 一条链路上可以有多条数据链路（物理链路和逻辑链路）帧格式随数据链路层的具体协议不同而不同，但无论哪种数据链路层协议，其帧结构一般都是分字段表示（最大传输单元MTU）实现透明传输的方法一般有转义符号法和0比特插入删除技术循环冗余检验CRC的差错控制技术：差错控制再加上确认和重传机制即可实现可靠传输3.2 停止等待协议停止等待协议（半双工通信模型）（自动重传请求ARQ）（理想的传输信道）：由收方控制发方的数据流量实用的停止等待协议：通过确认帧ACK实现收方对发方的流量控制；通过CRC校验检验出收到的数据帧是否有差错（否认帧NAK）；数据帧丢失或确认帧丢失都将可能导致死锁

18、现象；使用超时重传技术可以解决可能出现的死锁问题；通过发送序号可以有效解决重复帧问题3.3 连续ARQ协议工作原理：（1）接收端只按序接收数据帧（2）结点A在每发送完一个数据帧的时候都要设置超时计算器发送窗口用来对发送端进行流量控制；在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下（捎带确认）只有在发送窗口大小满足条件：WT<=2N-1时，连续ARQ协议才能正确运行。发送窗口越大，发送端所需要的缓存越大U=D/C（U:信道利用率，D：平均有效数据率，C:ARQ的归一化吞吐量）3.4 选择重传ARQ协议接收窗口的最大值WR<=2N/2，当接收窗口WR为最大值时，

19、发送窗口的大小WTWR<=2N/23.5 面向比特的链路控制协议HDLC两种配置和三种方式：1) 非平衡配置（点对点工作和多点工作）：主站命令，次站响应，两种数据传送方式：正常响应方式NRM和异步响应方ARM2) 平衡配置（点对点工作）：链路两端的两个站都是复合站标志字段F、地址A、控制C、信息、幀验序列FCS、标志F（比特：8、8、8、可变、16、8，分为检验区间和透明传输区间）HDLC帧划分为三类：息帧、监督帧和无编号帧1) 信息帧（I帧）：用于传输数据，全双工通信，发送序号N(S)，接收序号N(R)，询问终止P/F2) 监督帧（S帧）：用于数据链路监控，没有信息字段，长固定为48B

20、its，不需要有发送序号N(S)，共有四种，取决于第3、4比特的取值3) 无编号帧（U帧）：用于附加的数据链路控制：例如建立或拆除链路，没有信息字段，长固定为48BitsHDLC的通信过程由三个阶段组成：建立数据链路阶段、数据传输阶段、释放数据链路阶段3.6 因特网的点对点协议PPPPPP协议由三个部分组成：(1)PPP使用HDLC作为点对点连接数据链路封装的基础(2)PPP提供链路控制协议LCP(3)PPP提供一套网络控制协议NCPPPP不是面向比特的，因而所有的PPP帧的长度都是整数个字节，PPP不提供使用序号和确认的可靠传输，PPP帧格式中地址、控制字段固定，不使用，以备以后再定义，在P

21、PP中协议字段为0x0021时，PPP帧的信息字段就是数据报（例如IP分组或IPX分组）。若为0xC021，则信息字段是PPP链路控制（LCP）数据 ，而0x8021表示这是网络控制（NCP）数据PPP通信：PPP链路建立>链路品质决定和身份认证>网络层协议状态协商>数据传输>链路终止PPP协议支持两种身份认证方式：PAP密码验证协议和CHAP挑战回应式握手验证协议，口令为明文和密令3.9补充PPP协议可以用于动态IP地址分配，帧格式随数据链路层的具体协议不同而不同，帧起始标记表明一个帧开始了，CRC校验的检错能力比奇偶校验的要强，CRC校验的性能与生成多项式有关，HD

22、LC的帧起始标记是01111110，HDLC的帧校验使用CRC-CCITT校验，PPP协议的地址字段和控制字段都是固定不变的，采用CHAP认证时，PPP的身份认证是可靠的第四章 局域网4.1 局域网概述计算机局域网三要素：拓扑结构、传输介质、介质访问控制方式拓扑结构：1) 总线型拓扑：所需线缆长度最少，所有节点连接在一个单一的物理线路上2) 环型拓扑：单向传输，用于工业控制环境Token Ring3) 双环型拓扑：用双环来提高网络的可靠性，用于工业控制环境FDDI4) 星型拓扑：易于实现结构化的综合布线，作为以太网络的拓扑5) 扩展星型拓扑：适于作大型或较大规模的LAN的拓扑6) 树型拓扑7)

23、 不规则型拓扑：各节点之间没有明显的逻辑模式8) 全网状拓扑：用于对可靠性要求极高的网络（核电站的控制系统）LAN的介质访问控制方式（MAC方式）：信道共享技术（信道复用、随机接入、受控接入）信道复用（静态划分信道）：使用于无线通信、光纤通信、特别是移动通信中随机接入（动态接入技术）（争用接入）：共享信道上的所有用户都可以根据自己的意愿随意地发送信息，冲突将导致发生冲突的用户发送的数据都失败，碰撞领域范围越大，越容易发生通信介质争用的冲突，用于以太网、无线局域网受控接入（动态）：用于令牌环、FDDI等LAN系统随机接入：1) 纯ALOHA：S=G·P发送成功=G·e-2G（

24、P发送成功：一个帧发送成功的概率，吞吐量S，网络负载G），纯ALOHA的吞吐量S不应超过10%，当网络负载G增大时，帧的重传次数将按指数规律增长，NR=e（2G）-1（NR：重传次数），纯ALOHA的吞吐量的极限值是0.184，发一个帧所需平均时间：D=T01+R+NRR+(K+1)/22) 时隙ALOHA（S-ALOHA）：S= Ge-G，D=T01.5+R+NRR+0.5+(K+1)/2,NR=e（G）-13) 载波监听多点接入CSMA（以太网）：提供了无连接的不可靠的（不做帧编号，也不要求对方确认）的服务，即尽最大努力的交付，分为1）ALOHA（2）非坚持CSMA（3）p坚持CSMA，在

25、各种CSMA中，发送帧之后都要等待2t才能判断发送成功还是应该重发（2t为2倍的总线端到端的传播时延，t=信道最大长度/0.65c）4) 载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD（强化冲突，争用期）：坚持退避算法（不坚持：1，坚持：p），截断二进制指数退避算法，产生冲突时对信道占用的时间为争用期= TB+TJ+ t（节点开始发出帧到检测到有冲突所用时间TB，广播阻塞信号所用时间TJ，阻塞信号传播到共享介质上最远节点所用时间t），争用期最小值为2tTJ，最大值为3tTJ，以太网取51.2s为争用期的长度，以太网规定最小有效帧长为64字节，长度小于64字节的以太网帧都是由于冲突异常终止的无效帧，争

26、用期越是小于一个帧的发送时间，CSMA/CD的优越性越显著；归一化传播时延：端到端的传播时延与一个数据帧的发送时间T0之比，用表示/T0，远小于1时，CSMA/CD的性能最好，CSMA其次，ALOHA最差，只有当总线较短即值较小）或帧较长或总线的数据率较低时（即T0大），才可获得较小的值；成功发送一个帧需要的时间为：TAV=2NR+T0+；当共享介质上的节点数N不太小时，Smax与N的数值基本无关，帧越短（T0越小），通信介质越长（越大），归一化传播时延就越大，CSMA/CD的最大网络吞吐量S就越小，CSMA/CD性能就越差受控接入：属于集中式控制的有多点线路轮询，属于分散式控制的有令牌（一个

27、特殊的帧）环形网4.2 局域网的参考模型局域网不存在路由选择问题，因此局域网可以不要网络层局域网的数据链路层：媒体接入控制或媒体访问控制MAC子层和逻辑链路LLC子层MAC子层：将上层交下来的数据封装成帧进行发送，实现和维护MAC协议，比特差错检测，寻址LLC子层的：建立和释放数据链路层的逻辑连接，提供与高层的接口，差错控制，给帧加上序号，局域网对LLC子层是透明，只有到MAC子层才能看见链接所采用的是什么标准的局域网IEEE 802.2 逻辑链路控制LLC子层：多个SAP（进程在某一个DTE中的地址）可以复用一条数据链路，一个用户可以同时使用多个服务访问点（在同一个LAN中同时承载多种网络层

28、协议），但一个服务访问点在一个时间只能为一个用户使用；LLC用的是HDLC的子集，其控制字段与HDLC的一样媒体接入控制MAC（DTE A在网络中的站地址或物理地址）子层：全球任意两块网卡的MAC地址都不同；在LAN中，MAC地址的作用就是用来找到我们所要进行通信的计算机，所有网卡都可以识别单播帧和广播帧，而对多播帧的识别需要专门软件编程支持4.3 IEEE 802.3标准：CSMA/CDIEEEE802.3局域网（以太网）：一种使用CSMA/CD协议的基带总线局域网，以太网的MTU=1500，MAC帧长最大为1514字节网卡NIC：数据的封装与解封，链路管理，编码和译码，MAC地址是固化在网

29、卡中的；物理层再分为物理信令PLS子层和物理媒体连接件PMA子层，网卡属于数据链路层设备中继器是一种物理层设备，以太网的扩展必须满足54321规则（或称为4中继器规则）：以太网中任何两台主机之间不能超过四个中继设备集线器Hub：称为多口中继器，工作于物理层，使用Hub连接的以太网中物理拓扑为星型或扩展星型，但逻辑拓扑仍然为总线型，来自于Hub任意端口的帧都会被同时转发给其它所有的端口转发器只有最低的一个物理层4.4 IEEE 802.5标准：令牌环令牌环的一个站通过电缆和媒体接口连接器MIC与干线耦合器TCU（转发器）相连，=数据发送时延线路传输时延N个节点的1bit时延D/CL/0.65cN

30、/C；令牌环控制和管理复杂，不存在冲突，可用于重负载环境，可计算出网络中各节点的最大等待时延，故十分适用于工业控制环境4.5 IEEE 802.4标准：令牌总线局域网令牌总线局域网在物理上是一个总线网，而在逻辑上却是一个令牌网，优点：接入方便、可靠性较高、无冲突、发送时延有确定的上限值802.4的MAC子层主要功能：接入控制机、接口机、发送机、接收机802.3：适用于负载较轻的数据突发环境且网络规模不太大的情况802.4：同802.5，但不宜推广802.5：适于负载大，网络通信量大，对实时性一要求高的数据突发情况，也适于工业控制环境4.6 局域网扩展1) 用集线器（Hub）扩展LAN: 在重负

31、载下，由于带宽限制，将使得共享式的以太网性能急剧下降； 在共享式以太网中，各个节点网卡、各个Hub的速率必须匹配，如果有速率不匹配的设备，则设备无法正常工作2) 用交换机（Switch）扩展LAN：属于数据链路层设备，分割了碰撞领域，扩展了广播领域，交换机可以高速地同时支持多条物理链路点对点通信；交换式以太网中各节点网络最大速率等于交换机以太网端口速率；交换式以太网中可以方便地使用不同速率的设备，交换机将自动进行速率匹配交换机的工作模式：平衡式交换（各设备与交换机的速率相同）和非平衡式交换（速率不同）交换机的交换方法：存储转发式交换（有一定时延可检测出有差错的幀，存储完整的一幀，要做幀校验）和

32、穿透式交换（时延小，速度快，不能检测出有差错的幀，只读取到幀地址，不做幀校验）3) 虚拟局域网VLAN：VLAN是一种服务，而不是一种新型的局域网，在具有VLAN划分的交换式以太网中，具有相同VLAN ID的设备同属于一个VLAN，而不同VLAN间物理层不通。对于两个不同的VLAN之间的连接应该使用路由器，使用者可按需任意指定一个VLAN所含的端口，VLAN管理容易、有效率，可增强网络安全性，可减小广播领域，抑制广播风暴，多用于大楼、机构等以太网端口扩展方法：级连和堆叠（菊花链式堆叠和星型堆叠）4.7 网桥网桥（桥接器）：工作在数据链路层，分割了碰撞领域，扩展了广播领域，可以减少碰撞，优点：过

33、滤通信量，扩大了物理范围，可使用不同的物理层，可互连不同类型的局域网，提高了可靠性，缺点：增加了时延，没有流量控制功能，耗费时间，广播风暴透明网桥（无连接的）：使路由选择由网桥自己来决定，一种即插即用（PnP）设备，使用生成树协议工作，不一定使用最优的路由，使用透明网桥完全不需要管理源站选路网桥（面向连接的）：由发送帧的源站负责路由选择，用源站选路网桥可以利用最佳路由，透明网桥比源站选路网桥复杂得多生成树协议使得以太网中的物理回路逻辑上是断开的，在设备失败或网络拓扑发生变化时将自动重新计算并生成新的生成树4.8 光纤分布式数据接口FDDIFDDI（主环、次环）：使用光纤作为传输介质的双环型拓扑

34、的令牌环网，正常情况下主环工作次环备用，链路故障时，FDDI通过DAS（双连接站）使主次环连接成一个环工作，节点故障时，FDDI通过SAS（单连接站）使主次环连接成一个环工作4.9 无线局域网802.11标准规定其物理层的三种实现方法：跳频扩频FHSS，直接序列扩频DSSS，红外技术IR，802.11不能使用CSMA/CD，它使用CSMA/CA（载波监听多路访问冲突避免），这种CA协议实际上是发帧之前对信道进行预约一段时间802.11标准的MAC子层：分布协调功能DCF，点协调功能PCF4.10补充设为总线端到端传播时延，Tj为广播阻塞信号所用时间，则以太网取51.2s为争用期的长度，在CSM

35、A/CD协议中，争用期最大值为3Tj，最小值为2Tj在IEEE 802标准中，描述了CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规范的是802.3必须使用具有VLAN划分功能的交换机才能实现VALN的服务802.11中的BSS可以构成孤立的基本服务集，可以与主干分配系统DS构成扩展服务集ESS关于802.11协议，短帧间间隔SIFS用于RTS帧、CTS帧或ACK帧作帧间间隔，802.11的帧类型包含RTS帧、CTS帧、ACK帧、数据帧等，802.11的MAC子层又分为分布协调功能和点协调功能两个子层第五章 广域网（单个子网的网络层）5.1 广域网的构成广域网WAN：长距离、较低速率、高成本，由一

36、些结点交换机（分组交换）及点对点的高速链路组成，广域网结点之间都是点到点连接，等效为OSI/RM的通信子网，低三层（物理层，数据链路层，网络层）网络层所提供的服务：虚电路服务（虚呼叫VC）和数据报服务（没有呼叫建立过程），虚电路服务对通信的服务质量QoS有较好的保证，数据报不能保证按发送顺序交付目的站，它实际上是作“最大努力交付”5.2 广域网中的分组转发默认路由比其它项目的优先级低。只有当转发表（路由表）中找不到明确的对应项目时，才使用默认路由5.3 拥塞控制出现资源拥塞的条件：对资源的总需求>可用资源若网络中有许多资源同时产生拥塞，网络的性能就要明显变差，整个网络的吞吐量将随输入负荷

37、的增大而下降，当网络负载达到某一数值时，网络的吞吐量随网络负载的增大而下降，网络进入拥塞状态死锁的两种情况：1、直接死锁2、重装死锁解决拥塞和死锁的有效方式是进行拥塞控制（全局的流量控制）（开环控制、闭环控制）5.4 X.25 建议书X.25：是一个对公用分组交换网的接口的规范，整个X.25以虚电路服务为基础，DCE属于通信环境，X.25分为物理层（比特），数据链路层（幀），分组层（分组），X.25是较老式的面向线路质量不可靠的模拟线路的数据通信服务，提供可靠的虚电路分组交换，接口十分复杂，通信过程可分为三个阶段：建立阶段、数据传送阶段和虚拟电路释放阶段X.25的分组：控制分组与数据分组（第三

38、个字节的比特1总是0）X.25把分组层的所有虚电路复用到一条数据链路层的链路上5.5 帧中继（FR）帧中继（快速分组交换）的层次结构中只有物理层和链路层,它向高层提供面向连接的虚电路服务（包括交换虚电路SVC和永久虚电路PVC），但是不提供差错控制和流量控制，数据链路连接标识符DLCI，帧中继交换机将一对路由器之间的DLCI对应起来，以建立永久虚电路 PVC帧中继的帧结构类似于HDLC的帧格式，但没有控制字段，帧格式中的地址字段的主要作用是路由寻址，也兼管拥塞控制5.6 异步传输方式（ATM）异步传输模式ATM：采用定长分组为传输和交换的单位（信元Cell），ATM网络不参与任何数据链路层功能

39、，将差错控制与流量控制工作都交给终端去做，除了物理层的功能之外，交换节点不参与任何工作ATM的协议参考模型共有三层：物理层（物理媒体相关PMD子层和传输汇聚TC子层）、ATM层（交换和复用，使用虚通路标示符VCI和虚通道标示符VPI共同确定和识别一条虚电路VC）、ATM适配层，AAL层（拆装子层SAR和汇聚子层CS）ATM通过统计时分复用方式把ATM信元插入TDM幀中，高速率的服务占用较多的TDM时隙，低速率的服务占用较少的TDM时隙ATM的信元具有固定的长度，共53个字节，其中5个字节是信头，48个字节是信息段，ATM的信头有两种格式，为用户到网络接口UNI和网络到网络接口NNI5.7补充路

40、由表中一般不包含源网络地址ATM的有效性最高、帧中继次之、X.25最低第六章 网络互连6.1 路由器在网际互连中的作用路由器（Router网络层）：路由器由路由选择部分和分组转发部分构成，连接不同的网络（连接异构网络）并完成路由转发，可以作为最基础的包过滤防火墙应用。在同一个网络中传递数据无需路由器的参与，而跨网络通信必须通过路由器进行转发，路由器隔离了广播领域路由器可以连接异构网络，通过路由器连接个各种WAN和LAN构成互连网络（internet），互联网络中各个网络都使用IP协议，则构成IP网（虚拟互连网络），虚拟互连网络对用户屏蔽了各种物理网络的异构性6.2 TCP/IP的网际协议IPT

41、CP/IP的网际互联层最主要的协议是IP协议，还有多个配合IP的其他协议IP地址（点分十进制记法）：连接在Internet中的每一台主机（或路由器）都分配一个32比特的全球唯一的标识符，IP由网络号和主机号两部分组成，IP地址:<网络号>，<主机号>点分十进制记法：32比特中每8个比特用一个十进制数表示，每两个十进制数之间用一个英文小数点分隔A、B、C类被分配用于主机IP地址，D类用于多播地址，E类保留尚未分配网络类别首字节最大网络数第一个可用的网络最后一个可用的网络每个网络中的最大主机数A11261261.0.0.0126.0.0.016777214B12819116

42、384128.0.0.0191.255.0.065534C1922232097152192.0.0.0223.255.255.0254任意一个IP网络中，任意主机必须拥有一个或一个以上唯一合法的IP地址特殊的IP地址用途含义主机号全为0作源地址，用于路由表网络本身主机号全为1作目标地址本网络的广播地址0.0.0.0作源地址，用于路由表整个TCP/IP网络225.225.225.225作目标地址整个TCP/IP网络的广播地址127.0.0.0网络可作目标地址和源地址环路自检地址，任意网络本身特殊的IP地址不能作为主机的IP类别私有IP网段网段数量A10.0.0.01B172.16.0.0172.

43、31.0.016C192.168.0.0192.168.225.0256私有IP地址不能直接用于Internet，只用于LAN，可被LAN重复使用IP地址的重要特点：（1）IP地址是一种分等级的地址结构，NIC（网络信息中心）在分配IP地址时只分配网络号（第一级），路由器仅根据目标主机所连接的网络号来转发分组（不考虑目标主机号）（2）当一个主机同时连接到两个网络时，此主机必须同时具有两个相应的IP地址，每个IP地址的网络号必须与所在网络的网络号相同，且这两个IP地址的网络号不同（3）用转发器或桥接器（例如Hub、Switch、无线网桥等）连接起来的若干个LAN仍然是同一个网络（同一个广播领域）

44、，因此此网络中所有主机的IP地址网络号必须相同，但主机号必须不同（4）在IP地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的IP地址放在IP数据报的首部，而MAC地址放在MAC帧的首部，把IP数据报分组封装为MAC帧之后，数据链路层看不见数据报分组中的IP地址，在IP网络的网络层只使用IP地址来完成寻址，在跨网通信时，源IP地址和目标IP地址永远不变，但源MAC地址和MAC目标地址在不断的改变在LAN中，IP地址是不能直接用来通信的每一台主机（路由器）上单独地存放一个从IP地址到MAC地址的映射表，称ARP表，使用地址解析协议AR动态维此ARP表ARP包分为ARP请求和ARP响应两种，它们的结构相同代

45、理ARP（跨网络通信）：当目标IP主机与源IP主机不在同一个网络中时，路由器把目标IP主机对源IP主机的ARP响应改为了由与源IP主机在同一个网络的路由器端口来作ARP响应，保证了对用户来说IP通信与数据链路层的硬件无关IP数据报分组的格式：版本，首部长度，服务类型，总长度（一个IP分组的最大总长度为216=65536Bytes64KB），标识，标志，片偏移，生存时间TTL，协议，首部检查和（16bit），源IP地址，目标IP地址，可选字段（长度可变），最大传送单元MTU：如果IP分组总长度>帧的MTU值，则一个帧装不下一个完整的IP分组，必须对IP分组使用分片和重组的方法以保证无论数据

46、链路层的MTU值为多少，一个帧总能装下一个IP分组的一部分（一个分片），到达目标IP主机后，又把同属于一个IP分组的各个分片重组为一个IP分组IP分片从结构上看仍然是IP分组规定每个IP分组（IP分片）在每经过一个路由器时（每经过一个网络时），其TTL值减1，当TTL<=0时，认为此IP分组（IP分片）永远无法到达目标主机，抛弃处理，在抛弃此IP分组的路由器上向源主机返回一个携带ICMP数据的IP分组报告出错6.3 划分子网和构造超网子网划分的IP地址结构：IP地址:<网络号>,<子网号>,<主机号>，设从主机号中借了n位，还剩余m位主机号，则必须满足

47、n>=2且m>=2，一个A、B、C类IP网络被通过子网划分为2n个子网，但其中只有2n2 个子网有效，每个子网中最多可以有2m2台主机子网掩码：长32bit，由多个连续的二进制“1”和“0”组成A类IP地址默认的子网掩码为 255.0.0.0，即0xFF000000B类IP地址默认的子网掩码为 255.255.0.0，即0xFFFF0000 C类IP地址默认的子网掩码为 255.255.255.0，即0xFFFFFFF00子网掩码是一个IP网络或一个IP子网的重要属性，网络地址IP地址按位与子网掩码无类域间路由CIDR：可以在软件的支持下实现超网构造的一种IP地址的网络划分方法，I

48、P:<网络前缀>,<主机号>或IP地址或网络地址/网络前缀所占的比特数6.4 因特网控制报文协议ICMP因特网控制报文协议ICMP：包括ICMP差错报告报文（终点不可到达3、源站抑制4、时间超过11、参数问题12、改变路由（重定向）5）和ICMP询问报文（回送请求和回答8.0、时间戳请求和回答13.14、掩码地址请求和回答17.18、路由器询问和通告10.9），ICMP差错报告报文用于目标主机或到目标主机路径上的路由器向源主机报告差错和异常情况6.5 因特网的路由选择协议路由协议：、静态路由选择策略、动态路由选择策略（自适应性）；内部网关协议IGP（域内路由选择）、外部

49、网关协议EGP（域间路由选择）（因特网）路由协议的代价：跳步数，带宽，延时，可靠性，成本路由信息协议RIP：一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，最大优点是实现简单，开销较小，但只能适用于小型的互连网络，使用距离向量（跳数）来决定路由，RIP通过距离向量算法来完成路由表的更新，一个RIP报文最多可以携带25条路由信息，如果超过这个数目，则必须再使用1个RIP报文6.6补充在IP网络中，所有分配到网络号的网络（无论是LAN或WAN）都是平等的，一个IP网络中所有主机的IP地址网络号必须相同，但主机号必须不同已知某主机IP地址为201.222.5.121，子网掩码为255.255.255.248

50、，则此主机所在网络的广播地址为201.222.5.127，此主机所在网络中最多能容纳4台主机，此主机所在网络的网络地址为201.222.5.120RIP允许一条从源主机到目标主机的路由最多只能包括15个路由器第七章 运输层7.1 运输层协议概述运输层：负责向高层的应用层提供端对端的通信服务，向高层用户屏蔽整个通信子网（OSI/RM的低三层）的细节，实现端到端的通信，向高层提供面向连接的可靠服务（TCP）和面向无连接的不可靠服务（UDP）7.2 TCP/IP体系的运输层TCP/IP的运输层的协议：用户数据报协议UDP和传输控制协议TCPTCP向高层提供面向连接的可靠字节流服务，UDP向高层提供面

51、向无连接的不可靠的数据报服务；TCP以报文段（Segment）为单位，UDP以报文（Message）为单位；、TCP和UDP都通过端口（port）（16bit的端口号）向应用层提供服务的复用和分用通过端口号，TCP/IP网络中同一台主机上可以同时运行多个应用层服务、程序或网络进程套接字（Socket，“插口”）IP地址端口号7.3 用户数据报协议UDPUDP数据报格式：首部共8字节（源端口，目的端口，长度，检验和），伪首部是一个临时的结构，它既不向上也不向下传递，仅仅只是为了保证可以校验套接字的正确性7.4 传输控制协议TCPTCP向高层提供面向连接的端到端的可靠的全双工通信，这种通信是一种字节流的通信，TCP使用面向连接、发送序号、预期确认、超时重传、滑动窗口的流量控制和拥塞控制等多种技术来保障其可靠性，TCP/IP协议体系中可靠性的保证主要依靠TCPTCP的全部功能都集中体现在其首部（源端口2，目的端口2，发送序号SEQ4，确认序号ACK4，头长度4，保留