現(xiàn)代交換原理與技術(shù)課件：第7章 網(wǎng)絡(luò)交換基礎(chǔ)與IP互連

1、概述IP協(xié)議7.2TCP與UDP 局域網(wǎng)交換 7.4路由器7.57.3第7章 網(wǎng)絡(luò)交換基礎(chǔ)與IP互連 7.1路由選擇協(xié)議 7.6路由器的發(fā)展與應(yīng)用 計算機通信的產(chǎn)生與發(fā)展 1969年美國國防部高級研究計劃局（ARPA）提出將多個大學(xué)、公司和研究所的多臺計算機互連成為一個計算機網(wǎng)絡(luò)ARPANet。 進入20世紀(jì)80年代末期后，ARPANet逐漸發(fā)展為國際性的計算機互連網(wǎng)絡(luò)Internet，TCP/IP協(xié)議就是從中演變而來的。現(xiàn)在Internet是世界上最大的計算機網(wǎng)絡(luò)，TCP/IP協(xié)議已成為網(wǎng)絡(luò)互連事實上的標(biāo)準(zhǔn)。 7.1.2 計算機通信網(wǎng)分類 計算機網(wǎng)絡(luò)有很多分類方法?？梢詮牡?/p>

2、理范圍大小、拓撲結(jié)構(gòu)等角度進行分類。按照地理范圍大小，可以把計算機網(wǎng)絡(luò)分成局域網(wǎng)（LAN，Local Area Network）（幾千米以內(nèi)）、城域網(wǎng)（MAN，Metropolitan Area Network）（幾十千米）、廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）（幾百千米以上）。 7.1.2 計算機通信網(wǎng)分類 按照拓撲結(jié)構(gòu)可以把計算機網(wǎng)絡(luò)分成星形（Star）、樹形（Tree）、總線形（Bus）、環(huán)形（Ring）及網(wǎng)狀（Mesh）等類型。 7.1.3 TCP/IP參考模型 概述IP協(xié)議7.2TCP與UDP 局域網(wǎng)交換 7.4路由器7.57.3第7章 網(wǎng)絡(luò)交換基礎(chǔ)與IP互連 7.1

3、路由選擇協(xié)議 7.6路由器的發(fā)展與應(yīng)用 IP地址IP地址的長度是32b，根據(jù)高位比特的特殊編碼，可以分成A、B、C、D、E類。IP地址格式： 高 位 比 特 格 式 類 型07b網(wǎng)絡(luò)號， 24b主機號 A10 14b網(wǎng)絡(luò)號，16b主機號 B11021b網(wǎng)絡(luò)號，8b主機號 C1110組播地址 D11110保留為今后使用 E7.2.1 IP地址通常將32b地址用分成4節(jié)的十進制數(shù)字表示，如11111011 10000000 00000100 00000001是一個C類地址，可記為1。A類地址的范圍是：55B類地址的范圍是：55C類地址的范圍是：55IP地址格式：7.2.1 IP地

4、址特殊的IP地址IP地址格式：網(wǎng)絡(luò)號主機號 含 義全0全0本機 全1全1有限廣播（向本地網(wǎng)絡(luò)的所有主機廣播，無須知道本網(wǎng)絡(luò)號） 全0X代表本網(wǎng)的主機X，用于源地址，主機不知道網(wǎng)絡(luò)號，目前一般不使用 全1目前一般不使用 XX全0本網(wǎng)絡(luò)（例如：） XX全1向某個網(wǎng)絡(luò)廣播（例如：55） 7.2.1 IP地址為了保護IP地址空間，減少無謂的IP地址消耗，在A類、B類和C類地址中，分別預(yù)留了部分地址空間，以便各單位內(nèi)部計算機互連。這些預(yù)留的地址成為私有IP地址。 私有IP地址空間如下：IP地址格式：A類地址55 一個A類網(wǎng)絡(luò) B類地址 55 共16個連續(xù)的B類網(wǎng)絡(luò) C類地址 55 共256個連續(xù)的C類網(wǎng)

5、絡(luò) 7.2.1 IP地址為了提高IP地址的使用效率，可將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為多個子網(wǎng)：采用借位的方式，從主機位最高位開始借位變?yōu)樾碌淖泳W(wǎng)位，所剩余的部分則仍為主機位。這使得IP地址的結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)號加主機號變?yōu)槿糠郑壕W(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號和主機號。 （1）掩碼（Mask）： 掩碼用于識別IP地址網(wǎng)絡(luò)部分/主機部分。每一個網(wǎng)絡(luò)都選用32位的掩碼，掩碼中的1對應(yīng)著IP地址的網(wǎng)絡(luò)號，掩碼中的0對應(yīng)著IP地址的主機號。 子網(wǎng)掩碼（Subnet Mask）則是掩碼中的一部分，可以進一步劃分出子網(wǎng) 。劃分子網(wǎng) ：7.2.1 IP地址（2）三類地址的子網(wǎng)劃分A類：11111111.00000000.00000000.000

6、00000 即B類：11111111.11111111.00000000.00000000 即C類：11111111.11111111.11111111.00000000 即 劃分子網(wǎng) ：7.2.1 IP地址（3）超網(wǎng)（Supernetting） 超網(wǎng)是與子網(wǎng)類似的概念，都是根據(jù)掩碼重新劃分IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。與子網(wǎng)把大網(wǎng)絡(luò)分成若干小網(wǎng)絡(luò)相反，它是把一些小網(wǎng)絡(luò)組合成一個大網(wǎng)絡(luò)超網(wǎng)。劃分子網(wǎng) ：7.2.1 IP地址（4）無類別域間路由（CIDR）CIDR 消除了傳統(tǒng)的 A 類、B 類和 C 類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空間。CIDR使用各種長度的“

7、網(wǎng)絡(luò)前綴”(network-prefix)來代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號。IP地址從三級編址（使用子網(wǎng)掩碼）又回到了兩級編址。 劃分子網(wǎng) ：IP地址 := , CIDR 還使用“斜線記法”(slash notation)，它又稱為CIDR記法，即在IP地址后面加上一個斜線“/”，然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的比特數(shù)（這個數(shù)值對應(yīng)于三級編址中子網(wǎng)掩碼中比特 1 的個數(shù)）。CIDR 將網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的 IP 地址組成“CIDR地址塊”。 無分類的兩級編址的記法是：7.2.1 IP地址/20 表示的地址塊共有 212 個地址（因為斜線后面的 20 是網(wǎng)絡(luò)前綴的比特數(shù)，所以主機號的比特數(shù)是 12）。這

8、個地址塊的起始地址是 。在不需要指出地址塊的起始地址時，也可將這樣的地址塊簡稱為“/20 地址塊”。/20 地址塊的最小地址：/20 地址塊的最大地址：55全 0 和全 1 的主機號地址一般不使用。CIDR 地址塊7.2.1 IP地址10000000 00001110 00100000 0000000010000000 00001110 00100000 0000000110000000 00001110 00100000 0000001010000000 00001110 00100000 0000001110000000 00001110 00100000 0000010010000000

9、 00001110 00100000 0000010110000000 00001110 00101111 1111101110000000 00001110 00101111 1111110010000000 00001110 00101111 1111110110000000 00001110 00101111 1111111010000000 00001110 00101111 11111111所有地址的 20 bit前綴都是一樣的最小地址最大地址7.2.1 IP地址7.2.2 域名服務(wù)使用名字比二進制代碼更加易于記憶。任何一個連接在Internet上的主機和路由器都有一個唯一的名字，稱

10、為域名（Domain Name）。它是一個邏輯的概念，與計算機的物理位置無關(guān)。名字到域名的解析是由若干個域名服務(wù)器程序完成的。域名服務(wù)器程序在專設(shè)的結(jié)點上運行，運行該程序的機器稱為域名服務(wù)器。 1. 域名系統(tǒng)概述因特網(wǎng)采用了層次樹狀結(jié)構(gòu)的命名方法。域名的結(jié)構(gòu)由若干個分量組成，各分量之間用點隔開： .三級域名.二級域名.頂級域名各分量分別代表不同級別的域名。 2.因特網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu)7.2.2 域名服務(wù)(1) 國家頂級域名 nTLD：如: .cn 表示中國，.us 表示美國，.uk 表示英國，等等。(2) 國際頂級域名 iTLD：采用.int。國際性的組織可在 .int 下注冊。(3) 通用頂級域名

11、 gTLD：最早的頂級域名是： .com 表示公司企業(yè) .net 表示網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機構(gòu) .org 表示非贏利性組織 .edu 表示教育機構(gòu)（美國專用） .gov 表示政府部門（美國專用） .mil 表示軍事部門（美國專用） 頂級域名 TLD(Top Level Domain)7.2.2 域名服務(wù)因特網(wǎng)的名字空間 comnetorgedugovmilcoopbizinfoaerointcnukhkjsshbjorgnetgoveducomacpkufudansjtutsinghua樹根cctvibmhpmot頂級域名二級域名三級域名mailep四級域名mailcsnetlseu每一個域名服務(wù)器不但能

12、夠進行一些域名到 IP 地址的解析，而且還必須具有連向其他域名服務(wù)器的信息。當(dāng)自己不能進行域名到 IP 地址的轉(zhuǎn)換時，就能夠知道到什么地方去找別的域名服務(wù)器。這種地址轉(zhuǎn)換即地址解析(address resolution)。解析就是轉(zhuǎn)換的意思。因特網(wǎng)上的域名服務(wù)器系統(tǒng)也是按照域名的層次來安排的。每一個域名服務(wù)器都只對域名體系中的一部分進行管轄。 3. 用域名服務(wù)器進行域名解析8.2.3 域名服務(wù)本地域名服務(wù)器(local name server)根域名服務(wù)器(root name server)頂級域名服務(wù)器（即TLD 服務(wù)器）權(quán)限域名服務(wù)器(authoritative name server)

13、四種不同類型的域名服務(wù)器7.2.2 域名服務(wù)每一個因特網(wǎng)服務(wù)提供者 ISP，或一個大學(xué)，甚至一個大學(xué)里的系，都可以擁有一個本地域名服務(wù)器，它也稱為默認域名服務(wù)器。當(dāng)主機發(fā)出 DNS 查詢報文時，這個查詢報文就首先被送往該主機的本地域名服務(wù)器。本地域名服務(wù)器7.2.2 域名服務(wù)每個根域名服務(wù)器都知道所有的頂級域名服務(wù)器的域名及其 IP 地址?，F(xiàn)有 13 個不同 IP 地址的根域名服務(wù)器，共有一百多個根域名服務(wù)器機器分布在世界各地。根域名服務(wù)器并不直接把域名直接轉(zhuǎn)換成 IP 地址。在使用迭代查詢時，根域名服務(wù)器把下一步應(yīng)當(dāng)找的頂級域名服務(wù)器的 IP 地址回答本地域名服務(wù)器。 根域名服務(wù)器7.2.2

14、 域名服務(wù)頂級域名服務(wù)器負責(zé)管理在該頂級域名服務(wù)器注冊的所有二級域名。當(dāng)收到 DNS 查詢請求時就給出相應(yīng)的回答（可能是最后的結(jié)果，也可能是下一步應(yīng)當(dāng)找的權(quán)限域名服務(wù)器的 IP 地址）。 頂級域名服務(wù)器7.2.2 域名服務(wù)每一個主機都必須在某個權(quán)限域名服務(wù)器處注冊登記。因此權(quán)限域名服務(wù)器知道其管轄的主機名應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)換成什么 IP 地址。權(quán)限域名服務(wù)器7.2.2 域名服務(wù)comyabcwvxu頂級域名服務(wù)器域 管轄區(qū) 的 權(quán)限域名服務(wù)器 管轄區(qū)管轄區(qū) 的 權(quán)限域名服務(wù)器 管轄區(qū)t域名管轄區(qū)的的劃分7.2.2 域名服務(wù)主機向本地域名服務(wù)器的查詢一般都是采用遞歸查詢(recursive query)。遞

15、歸查詢就是如果本地域名服務(wù)器不知道被查詢域名的 IP 地址時，那么本地域名服務(wù)器就以 DNS 客戶的身份向某個根域名服務(wù)器繼續(xù)發(fā)出查詢請求報文（即替該主機繼續(xù)查詢），而不是讓該主機自己進行下一步的查詢。4.域名的解析過程7.2.2 域名服務(wù)優(yōu)先采用迭代查詢，即循環(huán)查詢。當(dāng)根域名服務(wù)器收到查詢請求報文但并不知道被查詢域名的 IP 地址時，這個根域名服務(wù)器就把自己知道的頂級域名服務(wù)器的 IP 地址告訴本地域名服務(wù)器，讓本地域名服務(wù)器再向頂級域名服務(wù)器查詢。頂級域名服務(wù)器在收到本地域名服務(wù)器的查詢請求后，就告訴本地域名服務(wù)器下一步應(yīng)當(dāng)向哪一個個權(quán)限域名服務(wù)器進行查詢。最后主機就知道了所要解析的域名的

16、IP地址。本地域名服務(wù)器也可以采用遞歸查詢。本地域名服務(wù)器向根域名服務(wù)器查詢7.2.2 域名服務(wù) 的 IP 地址 頂級域名服務(wù)器權(quán)限域名服務(wù)本地域名服務(wù)器 根域名服務(wù)器迭代查詢遞歸查詢本地域名服務(wù)器進行迭代查詢本地域名服務(wù)器進行遞歸查詢頂級域名服務(wù)器權(quán)限域名服務(wù)本地域名服務(wù)器 根域名服務(wù)器遞歸查詢遞歸查詢 的 IP 地址 為了提高 DNS 查詢效率，并減輕根域名服務(wù)器的負荷和減少因特網(wǎng)上的 DNS 查詢報文數(shù)量，廣泛地使用了高速緩存高速緩存用來存放最近查詢過的域名以及從何處獲得域名映射信息的記錄。例如不久前已有用戶查詢過域名為 的 IP 地址，則本地域名服務(wù)器就不必再向根域名服務(wù)器重新查詢 的

17、 IP 地址了，而是直接把高速緩存中存放的上次查詢結(jié)果（即 的 IP 地址）告訴用戶。5.高速緩存（高速緩存域名服務(wù)器）7.2.2 域名服務(wù)許多主機在啟動時從本地域名服務(wù)器下載名字和地址的全部數(shù)據(jù)庫，維護存放自己最近使用的域名的高速緩存，并且只在從緩存中找不到欲解析的域名時才向本地域名服務(wù)器發(fā)送查詢請求報文。在主機中也很需要高速緩存7.2.2 域名服務(wù)概述IP協(xié)議7.2TCP與UDP 局域網(wǎng)交換 7.4路由器7.57.3第7章 網(wǎng)絡(luò)交換基礎(chǔ)與IP互連 7.1路由選擇協(xié)議 7.6路由器的發(fā)展與應(yīng)用 7.77.3 TCP與UDP傳輸層協(xié)議概述TCP/IP體系中的傳輸層TCP與UDP端口的概念用戶數(shù)

18、據(jù)報協(xié)議UDP傳輸控制協(xié)議 TCPTCP 的數(shù)據(jù)編號與確認TCP 的流量控制與擁塞控制TCP 的超時重傳機制TCP 的運輸連接管理7.3.1 傳輸層協(xié)議概述傳輸層是計算機網(wǎng)絡(luò)（包括TCP/IP）體系結(jié)構(gòu)中至關(guān)重要的一層。傳輸層的作用是為相互通信的應(yīng)用進程提供邏輯通信 。傳輸層的作用傳輸層為相互通信的應(yīng)用進程提供了邏輯通信 主機 A主機 B路由器 1路由器 2AP1LAN2WANAP2AP3AP4LAN1IP 協(xié)議的作用范圍傳輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 的作用范圍54321傳輸層提供應(yīng)用進程間的邏輯通信應(yīng)用進程應(yīng)用進程IP 層AP1AP2AP4端口端口54321AP3應(yīng)用進程之間的通信又稱為端

19、到端的通信。 傳輸層的一個很重要的功能就是復(fù)用和分用。應(yīng)用層不同進程的報文通過不同的端口向下交到傳輸層，再往下就共用網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)。應(yīng)用進程之間的通信7.3.1 傳輸層協(xié)議概述傳輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的主要區(qū)別 應(yīng)用進程應(yīng)用進程IP 協(xié)議的作用范圍（提供主機之間的邏輯通信）TCP 和 UDP 協(xié)議的作用范圍（提供進程之間的邏輯通信）因 特 網(wǎng)7.3.1 傳輸層協(xié)議概述傳輸層為應(yīng)用進程之間提供端到端的邏輯通信（但網(wǎng)絡(luò)層是為主機之間提供邏輯通信）。傳輸層還要對收到的報文進行差錯檢測。傳輸層有兩種不同的運輸協(xié)議，即面向連接的 TCP 和無連接的 UDP。 傳輸層的主要功能7.3.1 傳輸層協(xié)議概述？

20、應(yīng)用層運輸層發(fā)送進程接收進程接收進程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)全雙工可靠信道數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)使用 TCP 協(xié)議使用 UDP 協(xié)議不可靠信道發(fā)送進程傳輸層向上提供可靠的和不可靠的邏輯通信信道7.3.1 傳輸層協(xié)議概述TCP/IP的傳輸層有兩個不同的協(xié)議：(1) 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP (User Datagram Protocol)(2) 傳輸控制協(xié)議 TCP (Transmission Control Protocol)7.3.2 TCP/IP 體系中的傳輸層（1）傳輸層中的兩個協(xié)議TCP傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單位是TCP報文段(segment) UDP傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單位是UDP報文或用戶數(shù)據(jù)報。TCP 與 UDP的協(xié)議數(shù)據(jù)單

21、位7.3.2 TCP/IP 體系中的傳輸層UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接。對方的傳輸層在收到UDP報文后，不需要給出任何確認。雖然UDP不提供可靠交付，但在某些情況下（如廣播、組播）UDP是一種最有效的工作方式。TCP則提供面向連接的服務(wù)。由于TCP要提供可靠的、面向連接的運輸服務(wù)，因此不可避免地增加了許多的開銷。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許多的處理機資源。 面向連接與無連接7.3.2 TCP/IP 體系中的傳輸層傳輸層的UDP用戶數(shù)據(jù)報與網(wǎng)絡(luò)層的IP數(shù)據(jù)報有很大區(qū)別。IP數(shù)據(jù)報要經(jīng)過互連網(wǎng)中許多路由器的存儲轉(zhuǎn)發(fā)，但UDP用戶數(shù)據(jù)報是在傳輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的

22、。TCP報文段是在傳輸層抽象的端到端邏輯信道中傳送，這種信道是可靠的全雙工信道。但這樣的信道卻不知道究竟經(jīng)過了哪些路由器，而這些路由器也根本不知道上面的傳輸層是否建立了TCP連接。 TCP 與 UDP有關(guān)問題說明7.3.2 TCP/IP 體系中的傳輸層端口就是傳輸層服務(wù)訪問點TSAP。端口的作用就是讓應(yīng)用層的各種應(yīng)用進程都能將其數(shù)據(jù)通過端口向下交付給傳輸層，以及讓傳輸層知道應(yīng)當(dāng)將其報文段中的數(shù)據(jù)向上通過端口交付給應(yīng)用層相應(yīng)的進程。從這個意義上講，端口是用來標(biāo)志應(yīng)用層的進程。 （2）端口的概念7.3.2 TCP/IP 體系中的傳輸層端口在進程之間的通信中所起的作用 應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層TCP 報文

23、段UDP用戶數(shù)據(jù)報應(yīng)用進程TCP 復(fù)用IP 復(fù)用UDP 復(fù)用TCP 報文段UDP用戶數(shù)據(jù)報應(yīng)用進程端口端口TCP 分用UDP 分用IP 分用IP 數(shù)據(jù)報IP 數(shù)據(jù)報發(fā)送方接收方端口用一個16 bit 端口號進行標(biāo)志。端口號只具有本地意義，即端口號只是為了標(biāo)志本計算機應(yīng)用層中的各進程。在因特網(wǎng)中不同計算機的相同端口號是沒有聯(lián)系的。端口的含義7.3.2 TCP/IP 體系中的傳輸層一類是熟知端口，其數(shù)值一般為 01023。當(dāng)一種新的應(yīng)用程序出現(xiàn)時，必須為它指派一個熟知端口。另一類則是一般端口，用來隨時分配給請求通信的客戶進程。兩類端口7.3.2 TCP/IP 體系中的傳輸層TCP 使用“連接”(而

24、不僅僅是“端口”)作為最基本的抽象，同時將TCP連接的端點稱為插口(socket)，或套接字、套接口。插口和端口、IP 地址的關(guān)系是： IP 地址3 端口號1500 3, 1500插口(socket)插口(socket)7.3.2 TCP/IP 體系中的傳輸層UDP只在IP的數(shù)據(jù)報服務(wù)之上增加了很少一點的功能，即端口的功能和差錯檢測的功能。雖然UDP用戶數(shù)據(jù)報只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的優(yōu)點。發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接，UDP的主機不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表。UDP用戶數(shù)據(jù)報只有8個字節(jié)的首部開銷。網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降低。這對某些實時應(yīng)用是很重要的。（1

25、）UDP 概述7.3.3 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP 端口 51000UDP 端口 69出隊列入隊列出隊列入隊列TFTP 服務(wù)器TFTP 客戶UDP 用戶數(shù)據(jù)報應(yīng)用層運輸層UDP舉例7.3.3 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP偽首部源端口目的端口長 度檢驗和數(shù) 據(jù)首 部UDP長度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 數(shù)據(jù)報字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶數(shù)據(jù)報（2）UDP 用戶數(shù)據(jù)報的首部格式7.3.3 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP偽首部源端口目的端口長 度檢驗和數(shù) 據(jù)首 部UDP長度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 數(shù)據(jù)報字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首

26、部UDP 用戶數(shù)據(jù)報用戶數(shù)據(jù)報 UDP 有兩個字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段。首部字段有 8 個字節(jié)，由 4 個字段組成，每個字段都是兩個字節(jié)。 偽首部源端口目的端口長 度檢驗和數(shù) 據(jù)首 部UDP長度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 數(shù)據(jù)報字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶數(shù)據(jù)報在計算檢驗和時，臨時把“偽首部”和 UDP 用戶數(shù)據(jù)報連接在一起。偽首部僅僅是為了計算檢驗和。計算 UDP 檢驗和的例子 10011001 00010011 153.1900001000 01101000 8.10410101011 00000011 171.300001110 00001

27、011 14.1100000000 00010001 0 和 1700000000 00001111 1500000100 00111111 108700000000 00001101 1300000000 00001111 1500000000 00000000 0（檢驗和）01010100 01000101 數(shù)據(jù)01010011 01010100 數(shù)據(jù)01001001 01001110 數(shù)據(jù)01000111 00000000 數(shù)據(jù)和 0（填充）10010110 11101101 求和得出的結(jié)果01101001 00010010 檢驗和 04112 字節(jié)偽首部8 字節(jié)UDP 首部7 字節(jié)數(shù)據(jù)

28、填充按二進制求和將得出的結(jié)果求反碼全 0 17 15 1087 13 15 全 0數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 全 0請注意：進行求和時，最高位有進位 2，這個 2 應(yīng)當(dāng)加到最低位。7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP傳輸控制協(xié)議TCP是傳輸層的另一個重要協(xié)議，它是一個完整的傳輸協(xié)議的典范，除了提供和UDP一樣的進程通信能力外，其主要特點是可靠性很高，幾乎可以解決所有的可靠性問題。（1）TCP 概述端口發(fā)送 TCP 報文段TCPTCP接收緩存發(fā)送緩存報文段報文段報文段端口發(fā)送端接收端向發(fā)送緩存寫入數(shù)據(jù)塊從接收緩存讀取數(shù)據(jù)塊應(yīng)用進程應(yīng)用進程傳輸控制協(xié)議 TCP 示例7.3.4 傳輸控制協(xié)議

29、 TCPTCP首部20 字節(jié)的固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FIN32 bitSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充TCP 數(shù)據(jù)部分TCP 首部TCP 報文段IP 數(shù)據(jù)部分IP 首部發(fā)送在前（2）TCP報文格式TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充源端口和目的端口字段各占 2 字節(jié)。端口是傳輸層與應(yīng)用層的服務(wù)接口

30、。傳輸層的復(fù)用和分用功能都要通過端口才能實現(xiàn)。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充序號字段占 4 字節(jié)。TCP 連接中傳送的數(shù)據(jù)流中的每一個字節(jié)都編上一個序號。序號字段的值則指的是本報文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填

31、 充確認號字段占 4 字節(jié)，是期望收到對方的下一個報文段的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充數(shù)據(jù)偏移占 4 bit，它指出 TCP 報文段的數(shù)據(jù)起始處距離 TCP 報文段的起始處有多遠。“數(shù)據(jù)偏移”的單位不是字節(jié)而是 32 bit 字（4 字節(jié)為計算單位）。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FI

32、NSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充保留字段占 6 bit，保留為今后使用，但目前應(yīng)置為 0。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充緊急比特 URG 當(dāng) URG 1 時，表明緊急指針字段有效。它告訴系統(tǒng)此報文段中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快傳送(相當(dāng)于高優(yōu)先級的數(shù)據(jù))。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保

33、留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充確認比特 ACK 只有當(dāng) ACK 1 時確認號字段才有效。當(dāng) ACK 0 時，確認號無效。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充推送比特 PSH (PuSH) 接收 TCP 收到推送比特置 1 的報文段，就盡快地交付給接收應(yīng)用進程，而不再等到整個緩存都填滿了后再向上交付。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可

34、變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充復(fù)位比特 RST (ReSeT) 當(dāng) RST 1 時，表明 TCP 連接中出現(xiàn)嚴重差錯（如由于主機崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新建立運輸連接。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充同步比特 SYN 同步比特 SYN 置為 1，就表示這是一個連接請求或連接接受報文。 TCP首部20字節(jié)固定

35、首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充終止比特 FIN (FINal) 用來釋放一個連接。當(dāng)FIN 1 時，表明此報文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運輸連接。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充窗口字段 占 2 字節(jié)。窗口字段用來控制對方發(fā)送的數(shù)據(jù)量，單位為字節(jié)。TCP

36、 連接的一端根據(jù)設(shè)置的緩存空間大小確定自己的接收窗口大小，然后通知對方以確定對方的發(fā)送窗口的上限。TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充檢驗和 占 2 字節(jié)。檢驗和字段檢驗的范圍包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分。在計算檢驗和時，要在 TCP 報文段的前面加上 12 字節(jié)的偽首部。TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSH

37、ACKURG比特 0 8 16 24 31填 充緊急指針字段 占 16 bit。緊急指針指出在本報文段中的緊急數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號。 TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充選項字段 長度可變。TCP 只規(guī)定了一種選項，即最大報文段長度 MSS (Maximum Segment Size)。MSS 告訴對方 TCP：“我的緩存所能接收的報文段的數(shù)據(jù)字段的最大長度是 MSS 個字節(jié)?！?MSS 是 TCP 報文段中的數(shù)據(jù)字段的

38、最大長度。數(shù)據(jù)字段加上 TCP 首部才等于整個的 TCP 報文段。TCP首部20字節(jié)固定首部目 的 端 口數(shù)據(jù)偏移檢 驗 和選 項 （長 度 可 變）源 端 口序 號緊 急 指 針窗 口確 認 號保 留FINSYNRSTPSHACKURG比特 0 8 16 24 31填 充填充字段 這是為了使整個首部長度是 4 字節(jié)的整數(shù)倍。 TCP 協(xié)議是面向字節(jié)的。TCP 將所要傳送的報文看成是字節(jié)組成的數(shù)據(jù)流，并使每一個字節(jié)對應(yīng)于一個序號。在連接建立時，雙方要商定初始序號。TCP 每次發(fā)送的報文段的首部中的序號字段數(shù)值表示該報文段中的數(shù)據(jù)部分的第一個字節(jié)的序號。 TCP 的確認是對接收到的數(shù)據(jù)的最高序號

39、表示確認。接收端返回的確認號是已收到的數(shù)據(jù)的最高序號加 1。因此確認號表示接收端期望下次收到的數(shù)據(jù)中的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號。（3）TCP 的數(shù)據(jù)編號與確認7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCPTCP 采用大小可變的滑動窗口進行流量控制。窗口大小的單位是字節(jié)。在 TCP 報文段首部的窗口字段寫入的數(shù)值就是當(dāng)前給對方設(shè)置的發(fā)送窗口數(shù)值的上限。發(fā)送窗口在連接建立時由雙方商定。但在通信的過程中，接收端可根據(jù)自己的資源情況，隨時動態(tài)地調(diào)整對方的發(fā)送窗口上限值(可增大或減小)。（4）TCP 的流量控制與擁塞控制7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP收到確認即可前移100200300400500600700800900

40、1012013014015016017018011發(fā)送窗口可發(fā)送不可發(fā)送指針發(fā)送端要發(fā)送 900 字節(jié)長的數(shù)據(jù)，劃分為 9 個 100 字節(jié)長的報文段，而發(fā)送窗口確定為 500 字節(jié)。發(fā)送端只要收到了對方的確認，發(fā)送窗口就可前移。發(fā)送 TCP 要維護一個指針。每發(fā)送一個報文段，指針就向前移動一個報文段的距離。收到確認即可前移1002003004005006007008009001012013014015016017018011可發(fā)送不可發(fā)送指針1002003004005006007008009001012013014015016017018011發(fā)送窗口可發(fā)送不可發(fā)送指針發(fā)送窗口前移發(fā)送端已發(fā)

41、送了 400 字節(jié)的數(shù)據(jù)，但只收到對前 200 字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，同時窗口大小不變?，F(xiàn)在發(fā)送端還可發(fā)送 300 字節(jié)。 已發(fā)送并被確認已發(fā)送但未被確認1002003004005006007008009001012013014015016017018011已發(fā)送并被確認已發(fā)送但未被確認可發(fā)送不可發(fā)送指針1002003004005006007008009001012013014015016017018011已發(fā)送并被確認可發(fā)送不可發(fā)送指針發(fā)送窗口前移發(fā)送窗口縮小發(fā)送端收到了對方對前 400 字節(jié)數(shù)據(jù)的確認，但對方通知發(fā)送端必須把窗口減小到 400 字節(jié)。現(xiàn)在發(fā)送端最多還可發(fā)送 400 字節(jié)的數(shù)據(jù)。

42、7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP利用可變窗口大小進行流量控制雙方確定的窗口值是 400 SEQ = 1SEQ = 201SEQ = 401SEQ = 301SEQ = 101SEQ = 501ACK = 201, WIN = 300ACK = 601, WIN = 0ACK = 501, WIN = 100主機 A主機 B允許 A 再發(fā)送 300 字節(jié)（序號 201 至 500）A 還能發(fā)送 200 字節(jié)A 還能發(fā)送 200 字節(jié)（序號 301 至 500）A 還能發(fā)送 300 字節(jié)A 還能發(fā)送 100 字節(jié)（序號 401 至 500）A 超時重發(fā)，但不能發(fā)送序號 500 以后的數(shù)據(jù)允許 A

43、再發(fā)送 100 字節(jié)（序號 501 至 600）A 已把發(fā)送窗口用完（序號 501 至 600）不允許 A 再發(fā)送（到序號 600 的數(shù)據(jù)都已收到）SEQ = 201丟失！發(fā)送端的主機在確定發(fā)送報文段的速率時，既要根據(jù)接收端的接收能力，又要從全局考慮不要使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。TCP的擁塞控制也是基于滑動串口協(xié)議，通過限制發(fā)送端向網(wǎng)絡(luò)注入報文的速率控制擁塞。慢開始和擁塞避免7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP每一個TCP連接需要有以下兩個狀態(tài)變量：（1）接收端窗口（接收端通告窗口）這是接收端根據(jù)其目前的接收緩存大小所許諾的最新的窗口值，是來自接收端的流量控制。接收端將此窗口值放在 TCP 報文的首部中的窗

44、口字段，傳送給發(fā)送端。（2）擁塞窗口是發(fā)送端根據(jù)自己估計的網(wǎng)絡(luò)擁塞程度而設(shè)置的窗口值，是來自發(fā)送端的流量控制。接收端窗口和擁塞窗口7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP發(fā)送端的發(fā)送窗口的上限值應(yīng)當(dāng)取為接收端窗口和擁塞窗口這兩個變量中較小的一個。發(fā)送窗口的上限值7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP非擁塞時，擁塞窗口和接收端窗口大小相等。一旦擁塞，TCP將減小擁塞窗口。TCP采取成倍遞減擁塞窗口策略：一旦發(fā)現(xiàn)報文丟失，立即將擁塞窗口大小減半；而對于在發(fā)送窗口中的報文，按指數(shù)級后退重傳定時器。擁塞窗口成幾何級數(shù)減小，發(fā)送方發(fā)送報文的速度和重傳速度也呈幾何級數(shù)減小。擁塞窗口控制7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP擁

45、塞結(jié)束后，TCP采取一種算術(shù)級窗口恢復(fù)策略，以避免迅速增加窗口大小造成的振蕩。這種策略叫“慢開始”。慢開始的過程：當(dāng)在一條新連接或經(jīng)過擁塞后開始恢復(fù)的連接上傳輸數(shù)據(jù)時，都要從大小為1的擁塞窗口開始，之后每收到一個確認，擁塞窗口大小增加1?！奥_始”7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP當(dāng)擁塞窗口增加到原大小的一半時，進入“擁塞避免”狀態(tài)，減緩增大窗口的速率。在擁塞避免狀態(tài)，TCP在收到窗口中所有報文的確認后才將擁塞窗口加1。“擁塞避免”7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP快重傳算法規(guī)定，發(fā)送端只要一連收到三個重復(fù)的 ACK 即可斷定有分組丟失了，就應(yīng)立即重傳丟失的報文段而不必繼續(xù)等待為該報文段設(shè)置的重傳

46、計時器的超時。快重傳7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP超時重傳機制是 TCP 中最重要和最復(fù)雜的問題之一。關(guān)鍵在于定時時間片的大小的計算。TCP采用一種自適應(yīng)性重傳算法。大致思想是：TCP監(jiān)視每一條連接的性能，由此推算出合適的時間片，當(dāng)連接性能變化時，TCP隨即改變時間片值。TCP中無否認應(yīng)答NAK，其差錯控制由ACK和超時重傳完成。（5）TCP 的超時重傳機制7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP運輸連接就有三個階段，即：連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。運輸連接的管理就是使運輸連接的建立和釋放都能正常地進行。連接建立過程中要解決以下三個問題：要使每一方能夠確知對方的存在。要允許雙方協(xié)商一些參數(shù)（如最大

47、報文段長度，最大窗口大小，服務(wù)質(zhì)量等）。能夠?qū)\輸實體資源（如緩存大小，連接表中的項目等）進行分配。 （6）TCP 的運輸連接管理7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCPSYN, SEQ = x主機 BSYN, ACK, SEQ = y, ACK= x 1ACK, SEQ = x + 1, ACK = y 1被動打開主動打開確認確認主機 A連接請求用三次握手建立 TCP 連接7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCPTCP 連接釋放的過程 FIN, SEQ = xACK, SEQ = y, ACK= x 1ACK, SEQ = x + 1, ACK = y 1應(yīng)用進程釋放連接A 不再發(fā)送報文FIN, ACK,

48、SEQ = y, ACK = x + 1主機 B主機 A通知主機應(yīng)用進程應(yīng)用進程釋放連接B 不再發(fā)送報文確認確認從 A 到 B 的連接就釋放了，連接處于半關(guān)閉狀態(tài)。相當(dāng)于 A 向 B 說：“我已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了。但你如果還發(fā)送數(shù)據(jù)，我仍接收?！?至此，整個連接已經(jīng)全部釋放。TCP和UDP是傳輸層的兩大協(xié)議。TCP提供可靠流服務(wù)，UDP提供數(shù)據(jù)報服務(wù)。TCP和UDP共同點在于提供進程通信能力。為此，引入端口概念。UDP是簡單的傳輸協(xié)議，幾乎不提供可靠性措施。TCP為保證可靠性做了大量工作：確認與超時重傳機制、滑動窗口機制、三次握手建立連接和釋放連接機制等。小結(jié)7.3.4 傳輸控制協(xié)議 TCP概

49、述IP協(xié)議7.2TCP與UDP 局域網(wǎng)交換 7.4路由器7.57.3第7章 網(wǎng)絡(luò)交換基礎(chǔ)與IP互連 7.1路由選擇協(xié)議 7.6路由器的發(fā)展與應(yīng)用 7.77.4 局域網(wǎng)交換局域網(wǎng)概述傳統(tǒng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)的工作原理以太網(wǎng)的 MAC 層MAC 層的硬件地址兩種不同的 MAC 幀格式擴展的局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)7.4.1 局域網(wǎng)概述定義局域網(wǎng)(LAN)是一種將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的基本特點高數(shù)據(jù)傳輸率（10 1000 Mbps）短距離（0.1 10 km）低出錯率（10-8 10-11）局域網(wǎng)定義及特點局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)由IEEE 802委員會制定；所有標(biāo)準(zhǔn)都以802開頭。局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和體系

50、結(jié)構(gòu)7.4.1 局域網(wǎng)概述802.1A概述、體系結(jié)構(gòu)802.1B尋址、網(wǎng)絡(luò)互連，以及網(wǎng)絡(luò)管理和性能測量802.2 邏輯鏈路控制。802.3 CSMA/CD。定義CSMA/CD總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)約。802.4 令牌總線網(wǎng)。定義令牌總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)約。802.5 令牌環(huán)網(wǎng)。定義令牌環(huán)網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)約。802.6 城域網(wǎng)MAN。定義城域網(wǎng)的MAC子層和物理層 的規(guī)約。802參考模型的分類7.4.1 局域網(wǎng)概述802.7 寬帶局域網(wǎng)802.8 光纖技術(shù)802.9 綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)802.10局域網(wǎng)的安全性802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.12優(yōu)先級高速局域網(wǎng)（1

51、00Mb/s的100BaseVG-AnyLAN）802.13未使用802.14電纜電視（Cable-TV）。Cable Modem標(biāo)準(zhǔn)802.15定義無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN，wireless personal area network）802.16定義固定寬帶無線標(biāo)準(zhǔn) ,WiMax802參考模型的分類7.4.1 局域網(wǎng)概述802.17彈性分組數(shù)據(jù)環(huán)技術(shù)802.18Radio Regulatory Technical Advisory Group (RR-TAG) 802.19Wireless Coexistence Technical Advisory Group (TAG) 802.20定

52、義移動寬帶無線標(biāo)準(zhǔn) 802.21網(wǎng)絡(luò)無縫融合技術(shù) 802.22認知無線電802參考模型的分類7.4.1 局域網(wǎng)概述802.3x以太網(wǎng)802.4令牌總線網(wǎng)802.5令牌環(huán)802.11無線局域網(wǎng)802.16固定寬帶無線接入網(wǎng)802.20移動寬帶無線接入網(wǎng)常用局域網(wǎng)分類7.4.1 局域網(wǎng)概述802.3CSMA/CD802.4令牌總線802.5令牌環(huán)802.11無線局域網(wǎng)802.2 LLC邏輯鏈路物理層LLC子層MAC子層數(shù)據(jù)鏈路層MAC子層實現(xiàn)共享信道的動態(tài)分配功能?？刂坪凸芾硇诺赖氖褂?，實現(xiàn)一對多通信（多址訪問），即用一個共享信道將多個用戶連接起來，實現(xiàn)他們之間的相互通信。 LLC子層具有差錯控制

53、和流量控制功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀在兩個站點之間的可靠傳送 。IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)7.4.1 局域網(wǎng)概述CSMA/CD訪問方法及物理層規(guī)定。十兆/百兆/千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)都屬于此類的一個分項。 IEEE 80 局域網(wǎng)概述兩個標(biāo)準(zhǔn) DIX Ethernet V2 是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”。（1）傳統(tǒng)以太網(wǎng)的工作原理7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)由于TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ethern

54、et V2 而不是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 委員會制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了。很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議而沒有 LLC 協(xié)議。 以后一般不考慮 LLC 子層7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 網(wǎng)卡的重要功能：進行串行/并行轉(zhuǎn)換。對數(shù)據(jù)進行緩存。實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。（2）網(wǎng)卡的作用7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)CPU高速緩存存儲器I/O 總線計算機至局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡）串行通信并行通信計算機通過網(wǎng)卡和局域

55、網(wǎng)進行通信7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)卡實例7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上。當(dāng)初認為這樣的連接方法既簡單又可靠，因為總線上沒有有源器件。 B向 D發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 發(fā)送的數(shù)據(jù)（3）CSMA/CD 協(xié)議7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)總線上的每一個工作的計算機都能檢測到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 由于只有計算機 D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個數(shù)據(jù)幀。 其他所有的計算機（A, C 和 E）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。具

56、有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。 以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進行編號，也不要求對方發(fā)回確認。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯的概率是很小的。 為了通信的簡便，以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection?！岸帱c接入”表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上?！拜d波監(jiān)聽”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他

57、計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。 載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)“碰撞檢測”就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。當(dāng)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞（沖突）。碰撞檢測7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。檢測到碰撞后

58、7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)當(dāng)某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。 A 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳送到 B。B 若在 A 發(fā)送的信息到達 B 之前發(fā)送自己的幀(因為這時 B 的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送的信息)，則必然要在某個時間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。 電磁波在總線上的有限傳播速率的影響7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)1 kmABt碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = t = 0單程端到端傳播時延記為 每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)最先發(fā)送數(shù)

59、據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間 2 （兩倍的端到端往返時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時延 2 稱為爭用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。 （4）爭用期7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)取 51.2 s 為爭用期的長度。對于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即 64 字節(jié)。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前 64 字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突。以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。 爭用期的長度7.4.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中，硬

60、件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址。 （1）MAC 層的硬件地址7.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器由于同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個硬件地址。 網(wǎng)卡上的硬件地址7.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個 MAC 幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址.如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。網(wǎng)卡檢查 MAC 地址7.4.3 以太網(wǎng)的