《计算机网络》教案

际题硬件软件以及因协议设备复杂思维主培析题纳综导际与分析中问题….以第页共页12问题重媒访问控制局域核心IP地址发由选择互联心将虚拟化在中启地TCP控制控制题第页共页务的各种机制最后简要介绍典的网络安全协议系统。学以学生手实力为，以操作和面向实用技术为设计原则网技术和建网络应服务为核心设实内。具包简局域组、络协分、路器配置应用服务器配置和简单网络应用程序开发等实性较强的实践内容分实验内容可根据学生习能力和际情况学生主做原理性体系结构来组织教学内容因特网为实例绕基本概念基本原理，按照“自向上”方法，逐层讲授各层内容，使学生逐步建立起算机网的知识体系结构原理知识生获得长“”知的应用实来学习。在学习计算网络每层协议的原理时按照“题方法理→具体技术实例”讲先析的主要务是上层关系是的主要问题些这些问题先讲些问题的基本方法和基本原理介绍在因特实这些能的具体协议网络络层的要题是目的的“最”路，由选问。先讲授基本的原理选路算法选路算法选路算法，然后介绍因特网分采用这算法的选路协议RIP和计机网的系统习计网络“”第页共页”考极求欲想象力新欲探索精神“前”“”“”合前预习预习业问题布给前利已问新分前考利创新问题习问题给习求习问题前有问题极考习利习求欲利第页共页

4

8124

4412第页共页1:1

书

增

()第页共页

书通过提问的方，让生自己把计机网在信时代中的作用讲出来，然后进行总结突出并调“算机网与传统通信基础设最大不同于：其系统功能大、有智能计算机！”，“出不！络”、()网的网结：机、端统、。()网的通过结的，，其学生自学()网的准化工作学布置学生自，学生知IETFRFC。四、网的()网的缘分其。()网的心分点重点讲解分交。为何交换(分析网络核心电换的基本原例用电换进行计机传问提问通过，生提出分交的、分组交的本原理分组、的、分组交与交换的分组交换在的问时

、。生

并第页共页

幻并

其Internet4KuroseRoss//

没第页共页2

:

案顾次

定几布三()速率吐量延丢包率念单第页页

()时延的型（重）、在路由器节点时示意图；、处理时延；排队延；传输延；传播延；

、传输时延传播时的比较。()丢包率增加）

网由导致包的原、拥塞基本念。四、络协议计算机络的系构()网络协议网络议的重性络议的素过“手通信”的原理的，网络协的重要性网络协议的。()信（）通过的和算网络和原时意一的络系的性。的计通信，的构在计信系的和计算网络系结。()算机网的5原体系构示底上主功结能服的。政为明体现，与网络系行较，协数据在间传的

。第页页

突有制信Internet4KuroseRoss//学教学会

第页页3:2()

()

AMFMPM

第页页

Wi-Fi

第页页

2-054KuroseRoss/4/

第页页4:3第页页

MTU

学什决

序层户

上用

什传议

可靠信道

传议不靠信道到收无序复先决考虑若之往返

第页页发送方

接收方

双向不可靠

A发送数据发送数据

B确确

A发送数据超时重传

丢有差错的报文

确

发送数据

发送数据确tttt(a无差情(b超时重传

发送1超时重传1发送2

确1丢重1重传确1

tt(a)丢失第页页??发送超时传送

确认弃重复的认ttARQ(AutomaticRepeatARQB

t

TD

RTTTRTT+TD

U

DRTTD

t

3-04第页页

Internet4F.KeithW.//面进交流第页页5PPPCSMA/CD()PPPPPPLCPLCP

PPP第页页

PPP

（五）PPP协议的工作状态（课后自习）简单介绍四、局域网的数据链路层局域网特点局域网拓扑媒体共享技术

书书[课论]引出态道和划分以及接书入控接概念讨播信道带来的问题，引出静态划分信道和动态划分信道，以及随机接入和受控接入的概念。静态划分信道频分多址、时分多址、码分多址…动态媒体接入控（多点接入）随机接入，网，受控接入，多点路(polling)五、议介以网、广播和

让思学热思维让行实问学他介绍CSMA/CD念点入。的题分CSMA的，讨论的道。书分第页页分析：）二进制指类退避法讨论下这种避方法效果。）争用期用基本退时间如何确定来引出用期的论。强争用期又称为“撞窗口”，用作基退避时间。）最短有效帧长解释引入短有效帧长的目的。）强化碰撞。分析在强碰撞的情况下，总线用时间T+τJ：碰撞碰撞

目方退

：PPP：CSMA/CD撞避方用期短有效帧长强作3-073-26络自向方Internet色4（KeithW.著译工出。第页页/第页页6MAC()第页页

为MAC()

()

()第页页的和引考如实“明”比较桥和集器的区。回顾小结：以太的拓扑、地址和帧结构以太网的展方：物层扩和数链路扩展。冲突域、播风。作业与思题：3-32作业与思题：参考资料：网络自顶下方与特色4（美KuroseRoss著陈鸣工业出版。网络4爱译清大学出社本课教学会

学的。线物辑一第页页7:()()服务制广风暴第页页

引如“”VLAN

100Base-T()

第页页(CSMA/CD

802.11CSMA/CA

第页页

DIFS802.11

比802.11CSMA/CA802.11RTSCTSACKCTSRTS

何站第页页—4KuroseRoss/4/第页页8IP“”IP“”:§

H

H

仍是分组换H

H

D

DB

H

B

VC

H

H

A

H

H

A

VC

H

H

H第页页----MPLS()

第页页器络络络络络

络

(b)因特网(hub)(repeater)(switch)(bridge)

TCP/IPTCP/IP

OSI的体系结构体系结构构

76

应用层表示层

应用层(各种应用层协议如TELNET,FTP,

5

应用层

543

会话层运输层网络层

SMTP等运输层(TCP或UDP)网际层

43

运输层网络层21

数据链路层物理层

网络接口层

21

数据链路层物理层IP

第页页

IPIPIP

IPIPIPsubnet-idIPIP<>,<>}(4-2)CC(1993IP－前缀域择(ClasslessInter-DomainIP前(4-3)“CIDR””该第页页

启考划分多个更的地址（前更）分给织内小单位。用不长的网前缀来代原分类IP地址的网号，由器按的地块进选路转发子网掩在划分网和分类址方中IP数据的首并无法判目的IP址的络前/络使subnetmask)IP地()虽然使子网了仍然用“码”“网掩码”一用位子网掩码网络缀的长使用“法”，为CIDR法在IP地址一个“/”然络前缀的位。地址的地块212个址（的20络前缀的数，地址号位的地（212个址）地址划分IP地址编址方法分类IP地址编方，在1981了。子网划分的编址法[RFC在1985。无分类编。网，比较新的无分类编方法。1993提出很快到推广。作业与考题：

址练习说CIDR地第页页4.2.5IP—Internet4KuroseRoss/4/第页页9IPIPIPIPIP:IPIP()IP

IPIP第页页IP地址

首部据运层报文段

网层及以上使用地址首部硬地址首部

IP数据报MAC帧

尾部链层及以下使硬件地址

IP

主机

数报

主机

→

路由器→

路由器→

IP层上网HA

HA

HA

HA

HA

HA

从HA到HA3MAC帧

从HA到

从HA到

ATM网络

以太网

卫星网ARP1.ARP(ARPcache)IPAIPBIP

MACMACIP第页页

ARP需ARP讲

将己想象成一个路由器仅道直接连接的网

可和邻居交

1

如知道其他网络？

2

IP

3

6

4

5

ARPCA,HFCIPDA,FHitchABEG

RouterHI4-22第页页4KuroseRoss/4/第页页标固分标固分10IPIPIP:IP

位0

4824版本长度服务

总长度识标志偏移定首部间议首部检验和部源地址目的地址

可变部分

可选字（长度可）

填充数

据

部分首部

数

据

部分

数据发送在前第页页

IP需分的数据报部字节

数据分共字节14002800

3799首部

首部

首部

字节

1399

1400

2799

28003799数据片

数据片

数据片

偏移=0MF=

偏移偏移2800/8=MF=MF=0

IPIPR网

网

RR网

网

01

路器R的由表2络直接交0

直1链路1

R

RR链路22链路3链4

第5章层第页页

2

2目的网络跳直接12默1

1

1

因特网分组转算法(1)

从据报的首部提取的主机的IP址D,得网N若N与此路由器直接相连报直交付目的主机；否则是间接交，执行(。若路由表中有目的地为的特主路报传给由中指的一路器否，4)若路表有达络N的路由报传给路由表指明的下一跳路器；否，执行5)若路由表中有一个默路由数据传送给由表中所指明的默认路由器否则，行6)报告转发分组出错。路由聚路由合举例

出IP最长前匹配使用时“络前”“一跳地”。路得从配最长网络前缀的路由长前缀第页页匹配(。(more。最前缀匹配又称为最长匹或佳匹配。最主要特点消除了类类和C类地的IPv4的址空。CIDR使“”分类地址的网和网。CIDR，可址，的地址块以划分为小的地址块分配。址块分路。4-204-29网络Internet特4KuroseRoss/。网4/民清社；本课教体会

讲解填书会匹为前配第页页11ICMP:

IPICMP(InternetControlMessageProtocol)ICMPICMP(1)(2)(Source

(3)TTL

图式

明格调(4)

第页页(5)(Redirect)ICMP

(1)(2)

1.PINGPINGICMPPINGICMPPING

(1)TTL=2,(2)n:ICMP)IPICMPRTTTraceroute3(3)

IPTTL第页页UDP段最终到达目的主目的地回ICMP“终点不达”(到

组织组织组织组织

因特网路由表

掩码址接口--------点不的的不的

解

的的的第页页算法是最佳。动态路选择的基本法路由器之要互相不断交换网络扑和状信息，后根据这些信息出到所有目的地的最路由路由选择议要解决5个问Best什么是最佳路由？Who，和谁进交换信？What交换什么信息？When，何时进行交信息？，如何计算更新路表？课堂讨论

算，些

自己路由知道网络

以和何知？何选的路网

3

网网

网1网

2

些网路选协议实：RIPRIP协议中的最佳由一条好的由是经路由器少的路由。RIP“离”一个路器到的网络的距离一个由器到的网络的距经过的由器。RIP协议中的“”“”经过个由，1。RIP协议的基本RIP议的基本第页页

。学讨选择10引现出网络NRRIP议的基本作原仅和相由器信息离按固的时间交路由息例，每秒。路由化及向相路器路息每个器收的路信更己由。路由新表例：Z网的距为

5Y的路由：

X由器过到网距离

网

目的距离若

工理“息传播得”“坏息传慢”实例第页页引出“网

网

网C

1

2网16网网网

网网网[什？果R2到网络的一为R1则不向通告它该网的距。[问]水平割能底解该问吗？水平分不能底解该问的实

重点讲解RIP议更的网A

网

网CR

1

R

2网

网FR

3

引协的报文格式

出“字节地址族标识符记

传播得”字节命令本

网络地址子网掩码下一跳路由器地址距离首部IP首部部

路部分RIP报文

路由信息（字节路）可重复出现最多个UDP用数据报IP数据报5.RIP协议的优缺RIP协议最大的优点就是实现简单，开销较小。RIP存一个是当络出障时经过长的间才将此传送有的器。第页页

RIP4-26WAN)InternetKuroseRoss/4/第页页12讲课题目：OSPF路由器目的要求：理解的常用ICMP、理解路由选择协议的基本工作原理。重点难点：路由选择协议方法步骤：课堂讲解与实例介绍器材保障：电脑、投影时间地点：教学内容与时间安内容回与本次课内容介绍

内部网协议OSPF协议的基特点是分布的链路态协议。向本有送里法洪播

板书板书选解5问(2)发与器路但题讲解只所信态”就由链路“。(3)有链时，洪有由链路状由由器繁交换链状态信，因有的路由器最终建立一链路状

这个实际上是全的拓扑构图，在全网范围内书是一致的这称为链路状态的同步第页页层次OSPF器器域区域边界路由器

内部路器

板讲由路区域

区域

部区由4.的五种分组型类型1，问候(分类2(DatabaseDescription)分类3(Request)类4LinkUpdate)分组，用类5(LinkStateAcknowledgment)分5.的特点OSPF据IP型设同价此对于同类型业务可算出不同的由。如果到一个目的网络有多相同代价的路径，么可以将通信量配给这几条路径。叫作多路径间的负平衡。支持可长度的子网划分和分类编址。OSPF持域层次路联网模很大时协议要比离向量议RIP好得。OSPF没“”问，据变于。第页页

书文与RIPOSPFRIPBGP图IGP(Interior：体RIP、GatewayProtocol)BGP环境治系困难对系统要寻找最佳很实当一几AS要想对出代价可能

要合做法在AS“”系统能寻找一条目较能一条最佳BGP治系

IGP系第页页）BGP换路由信个BGP的BGP换立TCP接，然后在此连接上交换报文以建立BGP会话，利用BGP会话交换路由信息。使用TCP连接能提可靠服务，也简化了路选择协议。使用TCP连接交换由信的两个为。BGP发言站通到所已知最短径（含经过所有AS）BGP发人换路径量（图）[提问“坏息播得慢的问的通图（图）BGP所交络可信息到网络所要过一系。BGP发言到路信中网络的路（过AS最的路径由了一BGP协议的BGP协议由信的结数量自治数的级，治系统中络数很多每个自系统BGP发言或边路由数目的。就使得自治系统之的路选择不致过分复杂BGP协议的BGP支持CIDR的路由表就应包括目的网络前缀、一由器以目网络所经过个自治系统在，BGP的邻换个的路由

BGP“”由BGP，通第页页路由选路由选择协议转发表表。但后只要在生变化更新变化部分这样做节省网络宽和少路器的处开销面都好处是一个径向算似离向算法息传播得慢问题”路由器的路由器路由选处理机——网络层——数据链路层——物理层路由表

路由选择输入端口

输出端口

向

分组处理

法…分输入端口输出端口

交换结构

部和部后，分络理。这生一时。器网络分。路处理分路部和部后路。4-414-42第页页

讲的各预习业预习回答为什不在“消”

4KuroseRoss/4/

第页页13VPNIPv6VPNIPIPv6IP:IP

IPIPD

IP第页页DIPIGMPIGMP(InternetGroupManagementIGMP

VPNIP第页页

IP

IP

第页页IPv6IPv6IPv432128IPv6

128IPv6

(multicast)

IPv6

简第页页IPv4IPv6第页页发送方

接收方双向不靠信道Internet4KuroseRoss/4/第页页APAP14:5

5

AP

AP

应用程应用程端输层供应用进间的辑通信

AP

5

4321

IP层

4321

主机

主机BAPAP

LAN

路由器1

路由器2

LAN

APAPIP协TCP作第页页程的报通过同的口向下到运层，往下共用网层提供的务。“运输层提供用进间的辑通”“逻通信”的运输层间通信运输层间的。运层的TCP/IP的运输同的(1)用报UDP(UserDatagram的报(2)输(TransmissionControlUDP报文TCP的运层到UDP报文UDP不提供交，UDPTCP提供向的服TCP不提供务。TCP提供的运输务不了许的销。不使首部大，还占用许的机资。

“逻通”TCP

运输层端口端口号(protocolportnumber)运输层使用口号(protocolportnumber)，常简称为端口(port)，来帮助标识目的应用进程。端口号以看应用进程运输层。层间的抽端口端口。机端口端。端不进的，端口第页页0~10231024~49151UDP5.2.1UDPIP检虽付UDP某些方面殊优主要无连接送需要立连接UDP努证付

要面UDP第页页

(5)UDPUDP字节12源地址

目的地址

长度字节2222伪部口端口度和

UDP用数据报部数据发送在前首部数据数据报TCPTCP(endpoint)

发送方应用进程

H表示报段首部x表序号为x的数据字节

接收方应用进程TCP

字把节入发缓存加上首部构成TCP报文段

0从收存读字节3TCP54

字

109

发送TCP报文段8

TCP连接TCPTCPTCP第页页

TCPTCPTCPTCPTCPTCPIPTCP(contatenatedwith)IPsocket(IP:)TCPTCP::=port2)}

讲

(NetworkNAT1994NATNATNAT部全使和外时都将IPG才能和

与比向区别第页页32:路由改变32:路由改变址从3NAT:2

1

~9

4

内网地址址

NATNATNAT转表侧地址址数据报源地到5001,

1:主1发数报到128.119.40,80更新

S:33451

5001

S:D:50013:到达的应答的目的址5001

S:86,,33454:路由器改变数据报目的地址从到

IPIP()1.第页页

NAT

讲口NAT理使发送方

接收方双向不靠信道InternetKuroseRoss//

NAT层些影响生于第页页第页页15TCPTCP:TCP1.TCP向概TCP首部关

板板TCP主第页页20字节20字节位81624源口

目端口

TCPTCP

序号确号

固定首部据UAPRSF保留CSSY移GKHTN检验和

窗口紧急指针

首部选项长可）

填充主机A

主机B时超

Xloss时间TCPGBNTCPTCPTCP5.TCP

TCP第页页收到确认收到确认发了个字节的数据的窗位不变可窗口

已发送并不允许发送已发送但未收到确认送P1

P2B的收窗口

P3认并交付主机

允许接收

收未序收到

先假设收窗口与送窗口样P–P=A的送窗口31P–P=已发但尚收到确认的字节数21P–P=允许发但尚未发送字节数32

发送应用序

TCP

发送缓存送口已送最后被确认的字节TCP下个的节

最后发送的字节接应程序接缓存接窗口已收到

下个望到的字节确认）

序号大第页页TCP

系机SEQ=1SEQ

机A送节A送节SEQ

走1字节ACK=300SEQ=301SEQ=401SEQ=201ACK=501,=100SEQ=501

许再送字节（序号至）A送号至）A不再送以后数据A送许再送号至）A送

ACK=601,=0

许号）

(SelectiveACK)TCPSACK

第页页

IP往时间的概分数链路层输层

时间T

1

T

2

T

3

)SSRTO(RetransmissionTime-Out)RTORTTSRTO+S

D

RTTD

=)DS(5-6)

4.

TCP

第页页主机

主机

时超

XRTO时间丢失认的况KarnRTORTO

Internet4第页页KuroseRoss//第页页16TCPTCPTCPTCP:TCP资源分配客户式采用客户式第页页

板书作备移部移部(client)TCP位0源端口目的端口序号TCP确号首部数据UAPRSF保留CSSYI窗口偏GKHTNN检验和紧急指针

20字节固定首

选（长度可）

填

充

TCP客机SYN,=x

服器SYN,seq=y,=xseq=x+1,ack=y4.

TCP第页页

TCPTCP)

IPTCP