计算机网络基础项目化教程（第2版）课件 单元7 局域网技术;单元8 传输层协议与端口

单元7

局域网技术《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元7局域网技术-内容列表《计算机网络基础》课程7.1局域网的基本概念7.2以太网概念与IEEE802标准7.3局域网网络设备7.4无线局域网概述7.5无线AP与无线路由器局域网基本概念《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology局域网《计算机网络基础》课程局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是一种在小范围内（如一个建筑物内、校园内或者一个相对接近的地理区域内）将各种计算机、外设和数据库等互相连接起来组成的计算机通信网络。局域网的主要作用是提供高速、可靠的数据传输服务，支持资源共享、信息交换和协同工作等功能，是现代化办公和信息化建设的基础设施之一。局域网主要优势《计算机网络基础》课程局域网通常采用高速传输技术，如以太网、光纤等，使得数据传输速度非常快，可以满足各种实时性要求较高的应用需求。传输速度快局域网通常采用专用的传输介质和网络设备，网络结构相对简单，因此具有较高的可靠性和稳定性。可靠性高局域网可以通过各种安全技术和措施，如访问控制、数据加密、防火墙等，保证网络的安全性和保密性。安全性高由于局域网范围相对较小，用户数量有限，因此网络管理和维护工作相对较为方便和容易。便于管理和维护以太网与IEEE802标准《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology

数据链路层功能《计算机网络基础》课程数据链路层分为以下两个子网:逻辑链路控制LogicalLinkControl(LLC)

与网络层进行会话。确定帧使用的网络层协议介质访问控制MediaAccessControl(MAC)

根据介质的物理信号要求和使用的数据链路层协议类型，提供数据链路层编址和数据分界方法。

网络层

数据链路层LLC子层MAC子层802.3（以太网）802.11（WLAN）802.15（蓝牙）物理层

逻辑链路控制（LLC)《计算机网络基础》课程当数据包从源主机发送到目的主机，会进入不同的物理网络环境。物理环境包括铜缆、光纤、无线信号。无线信号由电子电磁频率、微波频率。介质访问控制（MAC）《计算机网络基础》课程经过一个路由时：将帧接入一种介质。解封装帧重新封装帧至一个新数据包。以太网历史《计算机网络基础》课程早期以太网：物理逻辑总线拓扑传统以太网：物理星型逻辑总线当今以太网：物理星型逻辑点对点以太网帧《计算机网络基础》课程前导码和帧起始定界符SFD：“前导码”（7个字节）

，每个字节的比特模式“10101010”，用于实现收发双方的时钟同步目的地址DA：该字段占2到6个字节，第2层地址用来确定帧是否发给地址源地址SA：该字段占2到6个字节，用于标志帧的源端口或网卡。类型（“长度”）：该字段占2个字节，用于定义帧的数据字段的准确长度。数据和填充字符PAD：这两个字段总为（46-1500）字节包含来自较高层的封装数据，通常是指网络层的PDU。帧校验序列（FCS）：该字段占4个字节使用CRC循环冗余检测校验码检测帧中的错误。通用数据帧格式以太网数据帧格式介质访问控制概述《计算机网络基础》课程两种基本介质访问的方法：受控-每个节点各自都有使用介质的时间。争用-所有节点都有自由竞争介质的使用权。争用访问共享介质方法。为了防止在介质上造成混乱，使用载波侦听多路访问（CSMA）。CSMA/CD(冲突检测)CSMA/CA(冲突避免)共享介质CSMA/CD《计算机网络基础》课程CSMA/CD，全称为CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，即带有冲突检测的载波侦听多路存取。CSMA/CD的工作原理可以概括为：所有节点都共享网络传输信道。节点在发送数据之前，首先检测信道是否空闲。如果信道空闲则发送，否则就等待。在发送出信息后，节点再进行冲突检测。当发现冲突时，则取消发送。有帧要发送信道空闲？发送帧检测到碰撞？是否否碰撞检测到碰撞停止发送退避一段时间边发送数据边检测碰撞局域网网络设备《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology局域网网络设备-网卡《计算机网络基础》课程网卡，全名是网络适配器或NIC(网络接口控制器)，它是用于设备终端连接到计算机网络上通讯的计算机硬件。有线网卡无线网卡局域网网络设备-网卡《计算机网络基础》课程网卡的三种主要功能：1.数据的封装与解封发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层2.链路管理主要是CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，带冲突检测的载波监听多路访问）协议的实现3.编码与译码基带数据编码方式的实现，即曼彻斯特编码与译码。局域网网络设备-集线器《计算机网络基础》课程传统的以太网利用集线器互连节点，采用这种方式，在一个局域网内只能同时有且仅有一个客户端发送数据，其他客户端若要发送数据，必须等待一段时间。集线器传统以太网使用集线器互连的以太网局域网网络设备-交换机《计算机网络基础》课程交换机以太网是当今最常用的以太网。交换以太网支持的协议仍然是IEEE802.3以太网。以太网交换机工作于OSI网络参考模型的第二层（即数据链路层），是一种基于MAC（MediaAccessControl，介质访问控制）地址识别、实现以太网数据帧转发的网络设备。

交换以太网交换机使用交换机互连的以太网局域网网络设备-路由器《计算机网络基础》课程路由是指为每个到达网关接口的数据包做出转发决定的过程。路由器（Router）通过路由决定数据的转发，路由表将决定数据包转发到目的地网络，路由器需要有到目的网络的路由条目。转发策略称之为“路由选择”。路由器路由转发局域网网络设备-路由器《计算机网络基础》课程路由器的工作主要包括以下三个方面：连接网络：路由器支持各种局域网和广域网接口，主要实现局域网和广域网互连。数据处理：包括数据分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能。网络管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。局域网网络设备-网络介质《计算机网络基础》课程网络传输介质是网络中传输数据、连接各网络站点的载体。局域网常见的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤等。同轴电缆非屏蔽双绞线（UTP）光纤屏蔽双绞线（STP）虚拟局域网《计算机网络基础》课程虚拟局域网（VLAN，VirtualLocalAreaNetwork）是一种建立在交换技术基础上的局域网技术，它能够将局域网内的设备和用户逻辑上划分成多个独立的网段，以实现灵活的网络管理和控制。

常用的VLAN路由模式有：边界路由、“独臂”路由等、第三层交换等。虚拟局域网的交换技术包括端口交换（PortSwitch）、帧交换（FrameSwitch）、信元交换（CellSwitch）3种方式。虚拟局域网VLAN的划分有两种：静态实现和动态实现。无线局域网《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology无线局域网《计算机网络基础》课程0102随着无线通信技术的不断发展和成熟，无线局域网的应用越来越广泛，已成为现代通信网络的重要组成部分。无线局域网（WLAN）是一种利用无线通信技术构建的局域网，它允许用户在一定范围内无需线缆连接即可访问网络资源。无线局域网的关键技术参数包括无线频段、传输速率、调制方式、信道带宽等，这些参数决定了无线局域网的传输性能和稳定性。无线局域网的性能指标主要包括吞吐量、时延、丢包率等，这些指标反映了无线局域网在实际应用中的性能表现。性能指标关键技术参数IEEE802.11《计算机网络基础》课程IEEE802.11是IEEE在1997年6月颁布的无线网络标准。IEEE802.11是早期无线局域网标准之一，该标准定义了物理层和介质访问控制MAC协议的规范。IEEE802.11协议标准的接入速率有1Mbps和2Mbps。无线AP与无线路由器《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology无线AP《计算机网络基础》课程

无线AP是指AP，AccessPoint，无线访问节点、会话点或存取桥接器，它不仅包含单纯的无线接入点（无线AP），也同样是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。

无线AP主要用于覆盖距离几十米至几百米，一般用于大楼内部、校园内部或园区网络。

无线AP主要技术为IEEE802.11系列无线AP根据需求选择合适的AP设备，确保信号覆盖范围和信号质量。选择合适的位置部署AP设备，如中心位置或离用户较近的位置。无线路由器《计算机网络基础》课程无线路由器（WirelessRouter）被视为一个转发器，它将宽带信号通过天线转发给附近的无线网络设备，如笔记本电脑、带有无线上网功能的手机。无线路由器一般都支持专线xDSL、Cable、动态xDSL、PPTP四种接入方式。无线路由器无线路由器配置方法《计算机网络基础》课程为路由器和交换机分配静态IP地址或动态获取IP地址。设置无线网络名称（SSID），并选择合适的加密方式（如WPA2-PSK）。启用或禁用DHCP服务，根据实际需求分配IP地址。根据需求设置端口映射和转发规则，以满足特定应用需求。IP地址配置SSID设置DHCP服务端口映射与转发无线路由器-参数介绍《计算机网络基础》课程SSID:ServiceSetIdentifier，服务集标识。一个无线局域网可以分为几个需要不同身份验证的子网络，每一个子网络都需要独立的身份验证，只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络，防止未被授权的用户进入本网络。无线安全设置：WPA(Wi-FiProtectedAccess)称之为无线网络安全接入。谢谢观看《计算机网络基础》课程单元8

传输层协议与端口《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元8

传输层协议与端口-内容列表《计算机网络基础》课程8.1传输层服务8.2传输控制协议（TCP）8.3用户数据报协议（UDP）传输层服务《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology传输层《计算机网络基础》课程传输层位于网络层和应用层之间，是整个网络层次结构的核心，为上层提供可靠的数据传输服务。传输层的主要功能包括分段与重组、流量控制、差错控制以及提供不同传输服务等。定义传输层《计算机网络基础》课程TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是传输层最常见的两种协议。常见传输层协议TCP提供面向连接的、可靠的数据流传输服务，具有流量控制、差错控制和拥塞控制等功能。TCP服务UDP提供无连接的、不可靠的数据报传输服务，适用于对实时性要求较高但允许少量丢包的应用场景。UDP服务传输控制协议-TCP《计算机网络基础》课程连接导向可靠传输流量控制拥塞控制TCP是一种面向连接的协议，通信双方必须先建立连接才能进行数据传输。TCP能够根据网络状况进行流量控制，避免发送方过快地发送数据导致接收方无法处理。TCP提供可靠的数据传输服务，通过确认机制、重传机制等保证数据能够正确、有序地到达目的地。TCP还具备拥塞控制功能，当网络出现拥塞时能够降低发送速率，减轻网络负担。用户数据报协议-UDP《计算机网络基础》课程UDP是一种无连接的协议，通信双方不需要建立连接即可进行数据传输。UDP不提供可靠的数据传输服务，数据可能会丢失、重复或乱序到达。由于UDP不需要进行连接建立和维护等操作，因此具有更高的传输效率。UDP适用于对实时性要求较高的应用，如在线视频、在线游戏等。无连接不可靠传输高效性适用于实时应用TCP与UDP比较《计算机网络基础》课程连接方式TCP是面向连接的，而UDP是无连接的。TCP提供可靠的数据传输服务，而UDP则不提供。UDP的传输效率高于TCP，因为UDP不需要进行连接建立和维护等操作。TCP适用于对数据传输可靠性要求较高的场景，如文件传输、电子邮件等；而UDP则适用于对实时性要求较高的场景，如在线游戏等。可靠性效率适用场景传输层端口寻址《计算机网络基础》课程端口号标识应用程序在网络通信中，端口是传输层的一个重要概念，用于标识不同应用程序或服务的网络通信端点。端口使得同一台计算机上的多个应用程序可以独立地进行网络通信，而不会相互干扰。每个应用程序通过监听特定的端口来接收和发送数据。端口作用端口（Port）定义传输层端口寻址-端口号类型《计算机网络基础》课程端口号应用程序协议20文件传输协议（FTP）数据TCP21文件传输协议（FTP）控制TCP23TelnetTCP25简单邮件传输协议（SMTP）TCP80超文本传输协议（HTTP）TCP110邮局协议3（POP3）TCP公认端口（0~1023）已注册端口（1024~49151）动态或私有端口（49152~65535）公认端口也称熟知端口号，分配给最重要的TCP/IP应用，如HTTP、SMTP/POP3等。传输层端口寻址-端口号类型《计算机网络基础》课程公认端口（0~1023）已注册端口（1024~49151）动态或私有端口（49152~65535）端口号应用程序协议1812RADIUS身份验证UDP1863MSNMessengerTCP2000思科信令连接控制协议（SCCP，用于VoIP语音）UDP这类端口号分配给非公认的应用程序。使用这类端口要按规定的手续登记，以防止重复。传输层端口寻址-端口号类型《计算机网络基础》课程公认端口（0~1023）已注册端口（1024~49151）动态或私有端口（49152~65535）端口号应用程序端口类型53DNS公认TCP/UDP端口161简单网络管理协议SNMP公认TCP/UDP端口531AOL即时通信，IRC公认TCP/UDP端口动态端口也称临时端口，动态分配给客户端应用。netstat命令《计算机网络基础》课程检验网络主机中开放并运行了哪些活动的TCP连接列出正在使用的协议、本地地址和端口号、外部地址和端口号以及连接的状态传输控制协议（TCP)《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyTCP的段结构《计算机网络基础》课程TCP虽然是面向字节流的，但TCP传送的数据单元却是报文段。一个TCP报文段分为首部和数据两部分，而TCP的全部功能都体现在它首部的各字段中。TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4n字节是根据需要而增加的选项(n是整数)。因此TCP首部的最小长度是20字节。TCP数据部分TCP首部TCP报文段IP数据报的

数据部分IP首部《计算机网络基础》课程TCP数据部分TCP首部TCP报文段IP数据报的

数据部分IP首部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FIN32位SYNRSTPSHACKURG位08162431填充发送在前TCP报文段的首部格式TCP的段结构TCP创建可靠会话《计算机网络基础》课程主机间采用TCP进行通信，连接和会话机制保障了TCP的可靠性。数据发送方向数据接受方法送请求。数据接收方回应对连接请求的确认段。数据发送方向对方发送确认段的确认。三次握手连接建立TCP连接终止《计算机网络基础》课程释放连接在数据传输结束后，通信双方都可以发出释放连接的请求。TCP协议采用“文雅”的方式释放连接，也就是说，TCP连接的释放是在两个方向上分别释放连接，每个方向上连接的释放只终止本方向的数据传输。四次握手当一个方向的连接释放后，TCP的连接就处于“半连接”或“半关闭”状态。当两个方向的连接都已释放后，TCP连接才完全释放TCP连接建立和终止-会话连接和终止的实例《计算机网络基础》课程SYN,SEQ=x客户进程服务器进程LISTEN（被动打开）(主动打开)SYN_SENTSYN_RCVDESTABLISHEDESTABLISHED(主动关闭)FIN_WAIT_1FIN_WAIT_2LAST_ACKTIME_WAITCLOSED（全双工数据传送阶段）SYN,ACK,SEQ=y,ACK=x+1ACK,SEQ=x+1,ACK=y+1FIN,SEQ=uACK,SEQ=v,ACK=u+1FIN,ACK,SEQ=v,ACK=u+1ACK,SEQ=u+1,ACK=v+1TIME_WAITCLOSE_ACKSYN_RCVDESTABLISHED数据传输TCP可靠性控制措施-面向连接的传输机制《计算机网络基础》课程TCP面向连接服务TCP数据段重组TCP创建可靠会话-超时重传机制《计算机网络基础》课程重传机制的核心是设立重传定时器，该定时器在发送方开始发送数据时启动，如果在定时器超时前收到确认数据段，定时器将被关闭，否则，就重传数据段。TCP数据段重传TCP可靠性控制措施-拥塞控制《计算机网络基础》课程拥塞控制是为了避免过多的数据同时经过网络中的某个节点，从而导致网络性能下降或网络崩溃。常见的拥塞控制策略包括慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复。当TCP的发送速率达到慢启动阈值时，它会进入拥塞避免阶段。