計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)回顧課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)回顧內(nèi)蒙古大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院孫濤計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)回顧內(nèi)蒙古大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院目錄第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

第2章數(shù)據(jù)通信技術(shù)

第3章

簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)

第4章數(shù)據(jù)交換技術(shù)

第5章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)第6章端到端的協(xié)議第7章網(wǎng)絡(luò)安全第8章網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用12/24/20222CollegeofComputerScience,IMU目錄第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述12/19/20222Co第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1基本概念1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議12/24/20223CollegeofComputerScience,IMU第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1基本概念12/19/2第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1基本概念1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的歷史與發(fā)展1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)1.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成1.1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)價(jià)12/24/20224CollegeofComputerScience,IMU第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1基本概念12/19/21.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的、由若干臺(tái)具有獨(dú)立自主功能的、通過(guò)各種通信手段互聯(lián)的、以便進(jìn)行信息交換、資源共享和協(xié)同工作的計(jì)算機(jī)組成的復(fù)合系統(tǒng)。12/24/20225CollegeofComputerScience,IMU1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義12/19/20225Coll1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)按網(wǎng)絡(luò)的地理分布范圍劃分按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分12/24/20226CollegeofComputerScience,IMU1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)按網(wǎng)絡(luò)的地理分布范圍劃分12/1網(wǎng)絡(luò)的地理分布范圍分類(lèi)局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork,LAN)廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork,WAN)互連網(wǎng)12/24/20227CollegeofComputerScience,IMU網(wǎng)絡(luò)的地理分布范圍分類(lèi)局域網(wǎng)(LocalAreaNetw按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分總線(xiàn)型環(huán)型星型混合型樹(shù)型（星型級(jí)聯(lián)）網(wǎng)狀（星型+環(huán)型）12/24/20228CollegeofComputerScience,IMU按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分總線(xiàn)型12/19/20228College總線(xiàn)型12/24/20229CollegeofComputerScience,IMU總線(xiàn)型12/19/20229CollegeofCompu環(huán)型12/24/202210CollegeofComputerScience,IMU環(huán)型12/19/202210CollegeofCompu星型12/24/202211CollegeofComputerScience,IMU星型12/19/202211CollegeofCompu1.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成網(wǎng)絡(luò)的硬件是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口卡傳輸介質(zhì)遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備組成

12/24/202212CollegeofComputerScience,IMU1.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成網(wǎng)絡(luò)的硬件是由12/19/2中繼器(repeater)是一種信號(hào)放大器，用于延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)電纜的長(zhǎng)度，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的分布范圍。網(wǎng)橋是一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，用于擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的分布范圍和分散網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，提高計(jì)算機(jī)和通信的效率。交換機(jī)是一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，提高網(wǎng)絡(luò)性能。比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備是路由器。

12/24/202213CollegeofComputerScience,IMU中繼器(repeater)是一種信號(hào)放大器，用于延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)電纜1.1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)主要有二個(gè)：帶寬和延遲。帶寬：在一段特定的時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)所能傳送的比特?cái)?shù)。延遲：一個(gè)比特從網(wǎng)絡(luò)的一端傳到另一端花費(fèi)的時(shí)間。延遲=傳播延遲+發(fā)送延遲+排隊(duì)延遲傳輸量大則帶寬重要；傳輸量小則延遲重要。

12/24/202214CollegeofComputerScience,IMU1.1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)主要有要保證網(wǎng)絡(luò)使用效率，則考慮延遲和帶寬的乘積。延遲和帶寬的乘積的重要性在于：該乘積相當(dāng)于第1比特到達(dá)接收者之前，發(fā)送者必須發(fā)送的比特?cái)?shù)。如果發(fā)送者所發(fā)送的比特?cái)?shù)比這個(gè)數(shù)小，那么就造成了帶寬浪費(fèi)；如果大了，就造成擁塞甚至丟包。構(gòu)造高性能網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)考慮此數(shù)。（管道滿(mǎn)載）12/24/202215CollegeofComputerScience,IMU要保證網(wǎng)絡(luò)使用效率，則考慮延遲和帶寬的乘積。12/19/201.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議1.2.1分層的網(wǎng)絡(luò)模型1.2.2通信協(xié)議1.2.3OSI參考模型1.2.4Internet體系結(jié)構(gòu)12/24/202216CollegeofComputerScience,IMU1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議1.2.1分層的網(wǎng)絡(luò)模型12/A1A21A22A31A32接口接口接口接口計(jì)算機(jī)AB1B21B22B31B32接口接口接口接口計(jì)算機(jī)B實(shí)際物理通道圖例：邏輯通道服務(wù)接口1.2.1分層的網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)等層12/24/202217CollegeofComputerScience,IMUA1A21A22A31A32接口接口接口接口計(jì)算機(jī)AB1B21.2.2通信協(xié)議協(xié)議是對(duì)等層實(shí)體間，為了支持它們之間的通信而事先規(guī)定的規(guī)則。如：A主機(jī)和B主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層都使用IP協(xié)議，則可以實(shí)現(xiàn)IP尋址；A主機(jī)和B主機(jī)的傳輸層都使用TCP協(xié)議，則可以實(shí)現(xiàn)丟包的重傳和重排序等功能。12/24/202218CollegeofComputerScience,IMU1.2.2通信協(xié)議協(xié)議是對(duì)等層實(shí)體間，為了支持它們之間12/24/202219CollegeofComputerScience,IMU12/19/202219CollegeofComputePDU的組成：協(xié)議棧：虛通信物理媒體實(shí)際通信N+1層N層N-1層N+1層N層N-1層虛通信n層協(xié)議計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)B控制部分?jǐn)?shù)據(jù)部分nPDU控制nPDU數(shù)據(jù)N-1PDU控制N-1PDU數(shù)據(jù)12/24/202220CollegeofComputerScience,IMUPDU的組成：虛通信物理媒體實(shí)際通信N+1層N1.2.3OSI參考模型終端主機(jī)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層終端主機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)結(jié)點(diǎn)

終端主機(jī)12/24/202221CollegeofComputerScience,IMU1.2.3OSI參考模型終端主機(jī)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)物理層網(wǎng)絡(luò)層每層數(shù)據(jù)單元的名稱(chēng)Layer

PDUs7 - Application ------------|6 - Presentation Data 5 - Session ------------|4 - Transport Segments3 - Network Packets2 - DataLink Frames1 - Physical Bits12/24/202222CollegeofComputerScience,IMU每層數(shù)據(jù)單元的名稱(chēng)Layer PDUs12/1.2.4因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)ApplicationTransportNetworkAccessInternet1.2.4因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)ApplicationTransApplicationTransportNetworkAccessInternetTCP/IPOSIApplicationPresentationSessionTransportNetworkDataLinkPhysicalTCP/IP與OSI的比較12/24/202224CollegeofComputerScience,IMUApplicationTransportNetworkAc物理層網(wǎng)絡(luò)接口層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話(huà)層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層FTPHTTPSMTPTFTPTCPUDPIPEthernetFDDIX.25ISDN協(xié)議圖參考模型Port端口號(hào)IP地址Mac地址如何理解圖中三個(gè)關(guān)鍵層中的三個(gè)量假如你要到白宮去找布什，那么先步行到學(xué)校門(mén)口，再乘出租車(chē)到機(jī)場(chǎng)，再乘飛機(jī)到北京，再乘飛機(jī)到華盛頓，再乘出租車(chē)到白宮，再?gòu)陌讓m里的所有人中找出布什。以上過(guò)程中，白宮為IP地址，布什為Port端口號(hào)，每一步目標(biāo)為Mac地址。在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，Mac地址是用于每一步通信的，IP地址是用于路由的，Port端口號(hào)是用于同一地址的多個(gè)應(yīng)用程序解多路復(fù)用的。12/24/202225CollegeofComputerScience,IMU物理層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話(huà)層表示層應(yīng)用層F網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)：由易到難點(diǎn)對(duì)點(diǎn)nodenode多路訪(fǎng)問(wèn)……nodenodenodenode直連鏈路12/24/202226CollegeofComputerScience,IMU網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)：由易到難點(diǎn)對(duì)點(diǎn)nodenode多路訪(fǎng)問(wèn)……nodswitchhosthosthosthosthosthostswitchswitch交換網(wǎng)12/24/202227CollegeofComputerScience,IMUswitchhosthosthosthosthosthostRouter/SwitchRouter/SwitchRouter/Switch網(wǎng)絡(luò)的互連12/24/202228CollegeofComputerScience,IMURouter/SwitchRouter/SwitchRout2.1傳輸介質(zhì)2.2數(shù)字通信2.3數(shù)據(jù)編碼2.4成幀2.5差錯(cuò)檢測(cè)的基本方法2.6可靠傳輸?shù)?章數(shù)據(jù)通信技術(shù)（直連網(wǎng)）12/24/202229CollegeofComputerScience,IMU2.1傳輸介質(zhì)第2章數(shù)據(jù)通信技術(shù)（直連網(wǎng)）12/19/2介質(zhì)分類(lèi)：有線(xiàn)介質(zhì)：將信號(hào)約束在一個(gè)物理導(dǎo)體內(nèi)如雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖等無(wú)線(xiàn)介質(zhì)：不能將信號(hào)約束在一個(gè)物理導(dǎo)體內(nèi)如無(wú)線(xiàn)電、短波、微波、衛(wèi)星、光波12/24/202230CollegeofComputerScience,IMU介質(zhì)分類(lèi)：有線(xiàn)介質(zhì)：將信號(hào)約束在一個(gè)物理導(dǎo)體內(nèi)12/19/22.3數(shù)據(jù)編碼為了將比特從一個(gè)結(jié)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)結(jié)點(diǎn)，需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼為鏈路所能傳送的信號(hào)，然后在物理鏈路上傳播，在接收結(jié)點(diǎn)將信號(hào)解碼成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。12/24/202231CollegeofComputerScience,IMU2.3數(shù)據(jù)編碼為了將比特從一個(gè)結(jié)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)結(jié)點(diǎn)，需將數(shù)值1映射為高信號(hào)，數(shù)值0映射為低信號(hào)。缺點(diǎn)：1)連續(xù)“0”和連續(xù)“1”問(wèn)題2)發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘不能精確同步比特0010111101000010NRZ(1)、不歸零(Non-ReturntoZero,NRZ)編碼12/24/202232CollegeofComputerScience,IMU將數(shù)值1映射為高信號(hào)，數(shù)值0映射為低信號(hào)。比特00接收方保持一個(gè)它所收到的信號(hào)平均值，即基線(xiàn)，然后用這個(gè)平均值區(qū)分高、低電平信號(hào)基線(xiàn)漂移，即太多連續(xù)的1或0使這個(gè)平均值發(fā)生改變，使得對(duì)收到的信號(hào)判定出錯(cuò)。時(shí)鐘漂移：接收方實(shí)際上是根據(jù)信號(hào)從1到0或從0到1的電平跳變，來(lái)自己進(jìn)行同步校正的，若長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有從1到0或從0到1的跳變，時(shí)鐘就不能進(jìn)行同步校正，導(dǎo)致時(shí)鐘漂移。12/24/202233CollegeofComputerScience,IMU接收方保持一個(gè)它所收到的信號(hào)平均值，即基線(xiàn)，然后用這個(gè)平均值

比特0010111101000010NRZI(2)、不歸零反轉(zhuǎn)(Non-ReturntoZeroInverted，NRZI)編碼

發(fā)送方從當(dāng)前信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)跳變，則編碼為一個(gè)1，保持當(dāng)前信號(hào)，則編碼為一個(gè)0。

特點(diǎn)：解決了連續(xù)1的問(wèn)題，但未解決連續(xù)0的問(wèn)題。12/24/202234CollegeofComputerScience,IMU比特0010111曼徹斯特編碼將0作為一個(gè)由低到高的跳變，1作為一個(gè)由高到低的跳變。因?yàn)?和1都導(dǎo)致信號(hào)的跳變，所以接收方時(shí)鐘能被有效地恢復(fù)。比特0010111101000010

時(shí)鐘Manchester(3)、曼徹斯特編碼

（Manchesterencoding）12/24/202235CollegeofComputerScience,IMU曼徹斯特編碼將0作為一個(gè)由低到高的跳變，1作為一個(gè)由高到低的2.4成幀如何確定幀的邊界？12/24/202236CollegeofComputerScience,IMU2.4成幀如何確定幀的邊界？12/19/202236CSYN（synchronization）(同步)字符，一幀開(kāi)始發(fā)送STX（正文開(kāi)始符）ETX（正文結(jié)束符）SOH（頭部開(kāi)始符）字段與STX字段的目的是一樣的。CRC（cyclicredundancycheck，循環(huán)冗余校驗(yàn)）2.4.2、面向字符協(xié)議的成幀

1．字符填充方法CRCETXBodySTXHeaderSOHSYNSYN888881612/24/202237CollegeofComputerScience,IMUSYN（synchronization）(同步)字符，一幀開(kāi)幀的數(shù)據(jù)部分中可能有與控制字符相同的字符，這時(shí)可以對(duì)該字符之前加上DLE作以區(qū)分?？梢杂校篍TX-〉

DLEETXDLE-〉DLEDLE這樣，正文中可以發(fā)送任何數(shù)據(jù)，即對(duì)上層數(shù)據(jù)沒(méi)有任何限制。因?yàn)樵谶@種方法中，對(duì)幀的數(shù)據(jù)部分插入了額外的字符，所以稱(chēng)為字符填充方法。12/24/202238CollegeofComputerScience,IMU幀的數(shù)據(jù)部分中可能有與控制字符相同的字符，這時(shí)可以對(duì)該字符之2．字節(jié)計(jì)數(shù)方法包含在一個(gè)幀中的字節(jié)數(shù)放在幀頭部的一個(gè)字段中。實(shí)例：DECNET網(wǎng)的DDCMP協(xié)議采用這種方法。CRCBodyHeaderCountClassSYNSYN888144216圖2.12DDCMP幀格式缺點(diǎn)：若Count出錯(cuò)，可能會(huì)產(chǎn)生累計(jì)多個(gè)錯(cuò)誤。12/24/202239CollegeofComputerScience,IMU2．字節(jié)計(jì)數(shù)方法CRCBodyHeaderCountCla2.5差錯(cuò)檢測(cè)的基本方法（1）二維奇偶校驗(yàn)（Two-dimensionalParity）（2）校驗(yàn)和（Checksum），如一些因特網(wǎng)協(xié)議（3）循環(huán)冗余校驗(yàn)（CyclicRedundancyCheck，CRC）。12/24/202240CollegeofComputerScience,IMU2.5差錯(cuò)檢測(cè)的基本方法（1）二維奇偶校驗(yàn)（Two-di

2.6可靠傳輸2.6.1停止等待協(xié)議2.6.3滑動(dòng)窗口協(xié)議2.6可靠傳輸2.6.1停止等待協(xié)議編碼成幀校驗(yàn)等技術(shù)解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕炯夹g(shù)問(wèn)題。但是，怎樣保證網(wǎng)頁(yè)信息的完整和準(zhǔn)確？12/24/202242CollegeofComputerScience,IMU編碼成幀校驗(yàn)等技術(shù)解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕炯夹g(shù)問(wèn)題。但是，怎網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋举|(zhì)是數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收。一般而言，每一個(gè)網(wǎng)頁(yè)都是由多個(gè)數(shù)據(jù)包組成的。R1發(fā)方向收方發(fā)送一個(gè)個(gè)的幀，發(fā)方如何知道發(fā)送的幀是否到達(dá)收方？數(shù)據(jù)幀丟失了如何處理？錯(cuò)序到達(dá)又如何處理？這些都屬于可靠傳輸問(wèn)題。234512/24/202243CollegeofComputerScience,IMU網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋举|(zhì)是數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收。一般而言，每一個(gè)網(wǎng)頁(yè)都確認(rèn)（簡(jiǎn)稱(chēng)ACK）超時(shí)（timeout）重發(fā)（retransmit）12/24/202244CollegeofComputerScience,IMU確認(rèn)（簡(jiǎn)稱(chēng)ACK）12/19/202244Collegeo2.6.1停止等待協(xié)議停止等待(stop-and-wait)的思想：發(fā)送方傳輸一幀之后，在傳輸下一幀之前等待一個(gè)確認(rèn)。如果在某段時(shí)間之后確認(rèn)沒(méi)有到達(dá)，則發(fā)送方超時(shí)，重發(fā)原始幀。12/24/202245CollegeofComputerScience,IMU2.6.1停止等待協(xié)議停止等待(stop-and-wait時(shí)間超時(shí)發(fā)送方接收方幀ACK（a）確認(rèn)在超時(shí)前到達(dá)超時(shí)發(fā)送方接收方幀幀ACK超時(shí)(b)原始幀丟失發(fā)送方在鏈路上只有一個(gè)未確認(rèn)的幀，這可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鏈路的容量12/24/202246CollegeofComputerScience,IMU時(shí)間超時(shí)發(fā)送方接收方幀ACK（a）確認(rèn)在超時(shí)前到達(dá)超時(shí)發(fā)送方2.6.3滑動(dòng)窗口協(xié)議發(fā)送方為每一幀賦一個(gè)序號(hào)，記作SeqNum。假設(shè)SeqNum能無(wú)限增大。

12/24/202247CollegeofComputerScience,IMU2.6.3滑動(dòng)窗口協(xié)議發(fā)送方為每一幀賦一個(gè)序號(hào)，記作Seq發(fā)送方接收方正常情況下數(shù)據(jù)包的傳輸過(guò)程：13456122Ack7滑動(dòng)窗口算法基本思路12/24/202248CollegeofComputerScience,IMU發(fā)送方接收方正常情況下數(shù)據(jù)包的傳輸過(guò)程：13456發(fā)送方接收方數(shù)據(jù)包丟失和錯(cuò)序到達(dá)的傳輸過(guò)程：124561Ack2332Ack滑動(dòng)窗口算法對(duì)丟包和錯(cuò)序到達(dá)的處理12/24/202249CollegeofComputerScience,IMU發(fā)送方接收方數(shù)據(jù)包丟失和錯(cuò)序到達(dá)的傳輸過(guò)程：1245發(fā)送方接收方124561Ack2332Ack為了進(jìn)行流量控制，滑動(dòng)窗口算法還需引入窗口大小的限制在剛才的例子中，發(fā)完2之后，還沒(méi)有等到2ack，就又將3發(fā)了出去，甚至4、5都可發(fā)出去。這樣做有利于管道滿(mǎn)載。但是，最多能發(fā)多少呢？我們有窗口的大小來(lái)控制它！12/24/202250CollegeofComputerScience,IMU發(fā)送方接收方124561Ack2332A發(fā)送方維護(hù)3個(gè)變量：（1）發(fā)送窗口大?。╯endwindowsize），記作SWS，給出發(fā)送方能夠發(fā)送但未確認(rèn)的幀數(shù)的上界；（2）LAR表示最近收到的確認(rèn)幀（lastacknowledgementreceived）的序號(hào)（3）LFS表示最近發(fā)送的幀(lastframesent)的序號(hào)，發(fā)送方還維持下式：LFS-LAR<=SWS12/24/202251CollegeofComputerScience,IMU發(fā)送方維護(hù)3個(gè)變量：12/19/202251CollegeLFS-LAR<=SWS發(fā)方的工作：當(dāng)一個(gè)確認(rèn)到達(dá)時(shí)，發(fā)送方向右移動(dòng)LAR，允許發(fā)送方發(fā)送另一幀。同時(shí)，發(fā)送方為所發(fā)的每個(gè)幀設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，如果定時(shí)器在ACK到達(dá)之前超時(shí)，則重發(fā)此幀。注意：發(fā)送方必須可以存儲(chǔ)SWS個(gè)幀，因?yàn)樵谒鼈兊玫酱_認(rèn)之前可能重發(fā)。<=SWSLARLFS圖2.23發(fā)送方的滑動(dòng)窗口

12/24/202252CollegeofComputerScience,IMULFS-LAR<=SWS<=SW設(shè)SeqNumToACK表示未被確認(rèn)幀的最大序號(hào)確認(rèn)方式：累積的（cumulative）確認(rèn)。只對(duì)SeqNumToACK這一幀發(fā)確認(rèn)，表示序號(hào)小于等于SeqNumToACK的幀都已收到。在累計(jì)ACK時(shí)，可通過(guò)對(duì)某幀的重復(fù)ACK，來(lái)提醒發(fā)方某幀未收到。如應(yīng)收6,7,8幀，但收到幀7,8，幀6未到，收方可為幀5多發(fā)一個(gè)ACK來(lái)暗示幀6的丟失。

<=RWSLFRLAFNFE12/24/202253CollegeofComputerScience,IMU設(shè)SeqNumToACK表示未被確認(rèn)幀的最大序號(hào)<=R接收方可以設(shè)置接收窗口RWS，窗口內(nèi)的接收，窗口外的丟棄。這樣可以實(shí)現(xiàn)流量控制。接收方可以將RWS設(shè)置為任何想要的值。（1）RWS（收方窗口大?。?1，表示接收方不存儲(chǔ)任何錯(cuò)序到達(dá)的幀；（2）RWS=SWS，表示接收方能夠緩存發(fā)送方傳輸?shù)娜魏螏?。?）由于錯(cuò)序到達(dá)的幀不可能超過(guò)SWS個(gè)，所以設(shè)置RWS>SWS沒(méi)有意義。

12/24/202254CollegeofComputerScience,IMU接收方可以設(shè)置接收窗口RWS，窗口內(nèi)的接收，窗口外的丟棄。這在有限的頭部字段中說(shuō)明幀的序號(hào)，所以序號(hào)不可能無(wú)限增大。例：一個(gè)3比特序號(hào)意味著有8個(gè)可用序號(hào)0…7，因此序號(hào)必須可重用，需解決的問(wèn)題是：要能夠區(qū)別同一序號(hào)的不同次發(fā)送？2．有限序號(hào)和滑動(dòng)窗口12/24/202255CollegeofComputerScience,IMU在有限的頭部字段中說(shuō)明幀的序號(hào)，所以序號(hào)不可能無(wú)限增大。2．假設(shè)：n為序號(hào)比特?cái)?shù),發(fā)方窗口大小=2n-1，一切正常時(shí)：SWS=7012345670ACKRWS=712/24/202256CollegeofComputerScience,IMU假設(shè)：n為序號(hào)比特?cái)?shù),發(fā)方窗口大小=2n-1，一切正常時(shí)：ACK丟失，發(fā)方超時(shí)，重發(fā)0-6幀，收方此時(shí)希望收到7，0-5幀，則會(huì)認(rèn)為發(fā)方重發(fā)的幀為新幀，收下，出錯(cuò)。原因：接收窗口滑動(dòng)之后期望的幀序號(hào)與上一輪序號(hào)重合所致SWS=7012345670ACKRWS=7x不正常時(shí)：12/24/202257CollegeofComputerScience,IMUACK丟失，發(fā)方超時(shí)，重發(fā)0-6幀，收方此時(shí)希望收到7，0-當(dāng)RWS=SWS時(shí)，發(fā)送窗口的大小不能大于可用序號(hào)數(shù)的一半。12/24/202258CollegeofComputerScience,IMU當(dāng)RWS=SWS時(shí)，發(fā)送窗口的大小不12/19/20第三章簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)

（沖突的解決：訪(fǎng)問(wèn)控制）本章介紹3個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：（1）載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)（CSMA）網(wǎng)，如以太網(wǎng)（802.3）（2）令牌環(huán)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)），F(xiàn)DDI（3)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)（802.11）12/24/202259CollegeofComputerScience,IMU第三章簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)

（沖突的解決：訪(fǎng)問(wèn)控制）本章介紹3個(gè)特802.10可操作的局域網(wǎng)的安全機(jī)制802.1體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連802．2邏輯鏈路控制（LLC）802.3CSMA/CDMAC物理層802.4令牌總線(xiàn)MAC物理層802.5令牌環(huán)網(wǎng)MAC物理層802.6城域網(wǎng)MANMAC物理層802.9語(yǔ)音數(shù)據(jù)綜合局域網(wǎng)802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)802.7寬帶技術(shù)802.8光纖技術(shù)圖3.3IEEE802內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)12/24/202260CollegeofComputerScience,IMU802.10802.1802．2802.3802.480以太網(wǎng)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)發(fā)生沖突，則接收到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生混亂，只能在信道空閑時(shí)重發(fā)，效率大幅降低。以太網(wǎng)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制（MediaAccessControl，MAC）。它通常在網(wǎng)絡(luò)適配器上以硬件方式實(shí)現(xiàn)。12/24/202261CollegeofComputerScience,IMU3.3.2以太網(wǎng)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制12/19/202261

發(fā)方：一旦某個(gè)站要發(fā)送一幀，它就立刻發(fā)送。然后監(jiān)聽(tīng)一段時(shí)間。如果期間該站收到一個(gè)確認(rèn)，則發(fā)送成功，否則，它將重新發(fā)送該幀，如果該站在重復(fù)發(fā)送后仍沒(méi)有收到確認(rèn)，它將放棄。（1）ALOHA隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)控制方法12/24/202262CollegeofComputerScience,IMU發(fā)方：（1）ALOHA隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)控制方法12/19/202沖突12/24/202263CollegeofComputerScience,IMU沖突12/19/202263CollegeofCompu以太網(wǎng)的問(wèn)題：以太網(wǎng)上的任意一個(gè)主機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都能夠到達(dá)所有其它主機(jī)。這是好的一面。不好的一面是，所有這些主機(jī)競(jìng)爭(zhēng)訪(fǎng)問(wèn)同一條鏈路，稱(chēng)它們處在同一個(gè)沖突域（collisiondomain）中。ALOHA的信道利用率為18%。

ABCCDEF12/24/202264CollegeofComputerScience,IMU以太網(wǎng)的問(wèn)題：ABCCDALOHA隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)方法，有如下特點(diǎn)：①各站間無(wú)需任何的協(xié)調(diào)或約束。②如果網(wǎng)中兩個(gè)以上的站同時(shí)往信道上發(fā)送數(shù)據(jù)，它們會(huì)互相干擾從而破壞數(shù)據(jù)的正確性。③隨著信道負(fù)載的增加（發(fā)送信息幀的用戶(hù)增加或發(fā)送信息幀的頻率的增加），沖突將加劇。在重負(fù)載下，信道的吞吐量就會(huì)變得很低，甚至最后趨于O。12/24/202265CollegeofComputerScience,IMUALOHA隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)方法，有如下特點(diǎn)：①各站間無(wú)需任何的協(xié)為避免一個(gè)幀快傳完時(shí)被別的站的發(fā)送沖突引入-----分時(shí)（時(shí)間片）ALOHA

改進(jìn)的ALOHA：分時(shí)（時(shí)間片）ALOHA

在這種模式中，網(wǎng)中各站只能在每個(gè)時(shí)間片開(kāi)始的時(shí)候發(fā)送信息幀，其它的時(shí)間不能發(fā)送。這樣減少了產(chǎn)生沖突的概率，提高了信道的利用率，其最大的信道利用率約為36.8％。12/24/202266CollegeofComputerScience,IMU為避免一個(gè)幀快傳完時(shí)被別的站的發(fā)送沖突引入-----分時(shí)（時(shí)局域網(wǎng)重要性質(zhì)：

幀的發(fā)送時(shí)延遠(yuǎn)大于幀在站間傳播時(shí)延，當(dāng)一個(gè)站發(fā)送時(shí)，其它的站立即就知道了，因此，如果能檢測(cè)到，它們會(huì)等到一個(gè)站發(fā)完后再發(fā)，可減少?zèng)_突，這樣只有兩站幾乎同時(shí)發(fā)時(shí)才沖突。------------如果在發(fā)之前檢測(cè)一下信道就可以把別人在發(fā)，自己也在發(fā)所產(chǎn)生的沖突避免掉。12/24/202267CollegeofComputerScience,IMU局域網(wǎng)重要性質(zhì)：12/19/202267Collegeof要發(fā)送的站首先監(jiān)聽(tīng)信道，判斷是否有其它站正在發(fā)送（載波監(jiān)聽(tīng)），如果信道正在被使用，該站必須等待，如果信道空閑，該站可以發(fā)，站在發(fā)送后等一段時(shí)間，收到確認(rèn)，則認(rèn)為成功，否則，沖突重發(fā)。（2）CSMA技術(shù)（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)方法）12/24/202268CollegeofComputerScience,IMU要發(fā)送的站首先監(jiān)聽(tīng)信道，判斷是否有其它站正在發(fā)送（載波監(jiān)聽(tīng)CSMA弊端：已經(jīng)沖突了，但發(fā)方還是要將數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，等到收不到確認(rèn)時(shí)才知道沖突了。這造成了信道浪費(fèi)。CSMA／CD在CSMA的基礎(chǔ)上增加了沖突檢測(cè)的功能，即邊發(fā)邊聽(tīng)，其原理如下：1)如果信道空閑，發(fā)送；否則，轉(zhuǎn)2）2)如果信道忙，繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)直到信道空閑，然后立即發(fā)送。3)如果在發(fā)送過(guò)程中檢測(cè)到?jīng)_突，那么它發(fā)送32b干擾信號(hào)，然后停止發(fā)送。4)發(fā)完干擾信號(hào)后，隨機(jī)等待一段時(shí)間，繼續(xù)重傳（從1)開(kāi)始重復(fù)）（3）CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)／沖突檢測(cè)）12/24/202269CollegeofComputerScience,IMUCSMA弊端：已經(jīng)沖突了，但發(fā)方還是要將數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，等到收隨機(jī)等待時(shí)間的計(jì)算方法之一--------指數(shù)退避法在0---2n–1之間隨機(jī)選一個(gè)k，并等待k*51.2us，其中n是所經(jīng)歷的沖突次數(shù)。（此算法是為了避免兩節(jié)點(diǎn)為發(fā)某一數(shù)據(jù)不停的產(chǎn)生沖突）適配器在嘗試給定次數(shù)之后將放棄嘗試，并向主機(jī)報(bào)告?zhèn)鬏敵鲥e(cuò)。12/24/202270CollegeofComputerScience,IMU隨機(jī)等待時(shí)間的計(jì)算方法之一--------指數(shù)退避法12(4)

CSMA/CA（CarrySenseMultipleAccess/CollisionAvoidance,載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)／沖突避免）這種方法不進(jìn)行沖突檢測(cè)，而是以其他的方法盡量減少?zèng)_突。主要思想是：信道空閑時(shí)并不立刻進(jìn)行發(fā)送，而是繼續(xù)等待一段時(shí)間，等待完畢后如果空閑再發(fā)送。參見(jiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。12/24/202271CollegeofComputerScience,IMU(4)CSMA/CA（CarrySenseMultip在令牌環(huán)中，“令牌”是一個(gè)特殊的比特序列，它用于管理共享環(huán)的訪(fǎng)問(wèn)。一個(gè)令牌在環(huán)上循環(huán)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)收到令牌后轉(zhuǎn)發(fā)它。當(dāng)一個(gè)有幀要傳輸?shù)慕Y(jié)點(diǎn)看到令牌時(shí)，它把令牌從環(huán)上取下而將自己的數(shù)據(jù)幀插入環(huán)中。沿路的各結(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)幀，目的結(jié)點(diǎn)存一個(gè)該幀拷貝，然后將消息轉(zhuǎn)發(fā)給環(huán)的下一結(jié)點(diǎn)。當(dāng)幀返回到發(fā)送方時(shí)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)將幀取下來(lái)（而不是繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)它），然后再插入令牌。算法是公平的3.4令牌環(huán)（802.5）12/24/202272CollegeofComputerScience,IMU在令牌環(huán)中，“令牌”是一個(gè)特殊的比特序列，它用于管理共享環(huán)的FDDI光纖網(wǎng)也是一種令牌環(huán)網(wǎng)。發(fā)送：當(dāng)環(huán)進(jìn)入穩(wěn)定操作后準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)的站必須等待令牌到來(lái)并捕獲令牌，然后才能發(fā)。每次都可以發(fā)送一定數(shù)量的同步幀。如果令牌是早到的，則還可以發(fā)送一定數(shù)量的異步幀；如果令牌晚到，則不可以發(fā)送異步幀。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)完或時(shí)間用完后，必須重新產(chǎn)生一個(gè)令牌放在環(huán)上。即同步幀優(yōu)先。接收：同令牌環(huán)，但采用提早釋放令牌的方法，因此環(huán)上僅有一個(gè)令牌，但可能同時(shí)有多個(gè)數(shù)據(jù)幀。12/24/202273CollegeofComputerScience,IMUFDDI光纖網(wǎng)也是一種令牌環(huán)網(wǎng)。12/19/202273Co特點(diǎn)：并非所有的結(jié)點(diǎn)可達(dá)（與以太網(wǎng)不同）。BACD3.6無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（802.11）

12/24/202274CollegeofComputerScience,IMUBACD3.6無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（802.11）12/19/2假設(shè)A和C都想與B進(jìn)行通信，都向B發(fā)送一幀。這兩個(gè)幀在B互相沖突，A和C都不知道這一沖突。稱(chēng)A和C是關(guān)于對(duì)方的隱藏結(jié)點(diǎn)（hiddennode）。隱藏結(jié)點(diǎn)問(wèn)題BACDC可以到達(dá)B、D，但不可以到達(dá)AB可以到達(dá)A、C，但不可以到達(dá)D12/24/202275CollegeofComputerScience,IMU假設(shè)A和C都想與B進(jìn)行通信，都向B發(fā)送一幀。這兩個(gè)幀在B暴露結(jié)點(diǎn)問(wèn)題(exposednodeproblem)在下列情況下發(fā)生，B正向A發(fā)送數(shù)據(jù)。結(jié)點(diǎn)C發(fā)現(xiàn)這一通信，如果C只是因?yàn)槁?tīng)到B的傳輸就認(rèn)為它不能向任何結(jié)點(diǎn)（如D結(jié)點(diǎn)）傳輸，這將是錯(cuò)誤的。BACDB可以到達(dá)A、C，但不可以到達(dá)DC可以到達(dá)B、D，但不可以到達(dá)A12/24/202276CollegeofComputerScience,IMU暴露結(jié)點(diǎn)問(wèn)題(exposednodeproblem)關(guān)鍵問(wèn)題：在開(kāi)始傳輸之前，某站真正想知道的是在接收方范圍是否有其它傳送活動(dòng)？如果使用載波監(jiān)聽(tīng)，CSMA只能告訴它，它自己（發(fā)方）周?chē)欠裼衅渌麄魉突顒?dòng)在進(jìn)行。CSMA/CD由于并非所有的結(jié)點(diǎn)都連通而失效。如果多個(gè)發(fā)送者的目的節(jié)點(diǎn)均不同，并且目的節(jié)點(diǎn)的范圍互不影響，就可以同時(shí)進(jìn)行。12/24/202277CollegeofComputerScience,IMU關(guān)鍵問(wèn)題：在開(kāi)始傳輸之前，某站真正想知道的是在接收方范圍是否(4)CSMA/CA（CarrySenseMultipleAccess/CollisionAvoidance,載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)／沖突避免）工作原理是：先聽(tīng)后講，即一個(gè)站在發(fā)送信息幀前，首先要監(jiān)聽(tīng)信道是否空閑，只有信道空閑才可以進(jìn)行傳輸。12/24/202278CollegeofComputerScience,IMU(4)CSMA/CA（CarrySenseMultipCSMA/CA過(guò)程：發(fā)送方給接收方發(fā)一個(gè)請(qǐng)求發(fā)送（RequestToSend,RTS）幀；RTS幀包括一個(gè)表明發(fā)送方希望占有介質(zhì)多久的字段（即，它指定要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度）。接收方用一個(gè)清除發(fā)送（CleartoSend,CTS）幀應(yīng)答；該幀向發(fā)送方回應(yīng)這一長(zhǎng)度字段。12/24/202279CollegeofComputerScience,IMUCSMA/CA過(guò)程：12/19/202279College看到RTS幀而不是CTS幀的任意結(jié)點(diǎn)離接收方不太近，不會(huì)干擾接收方，因此可以自由傳輸?？吹紺TS幀的任意結(jié)點(diǎn)知道它離接收方很近，因此在發(fā)送指定長(zhǎng)度的幀的這段時(shí)間內(nèi)不能傳輸。12/24/202280CollegeofComputerScience,IMU12/19/202280CollegeofCompute例如B想向C發(fā)送數(shù)據(jù)，首先，它先發(fā)一個(gè)RTS幀A、C都能聽(tīng)到RTS，但只要不和C返回的CTS幀干擾，A可以同時(shí)發(fā)自己的幀，因?yàn)锳在B之內(nèi)，C之外。D位于C之內(nèi)，B之外，它聽(tīng)不到RTS，但聽(tīng)到CTS，D向其他站點(diǎn)關(guān)閉。BACDEF12/24/202281CollegeofComputerScience,IMU例如B想向C發(fā)送數(shù)據(jù)，首先，它先發(fā)一個(gè)RTS幀BACDEF例：分布式系統(tǒng)AP-1AP-2AP-3ACBDHGEF圖3.21連接到一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)的訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)12/24/202282CollegeofComputerScience,IMU例：分布式系統(tǒng)AP-1AP-2AP-3ACBDHGEF圖3.第4章數(shù)據(jù)交換技術(shù)

（局域網(wǎng)擴(kuò)展技術(shù)）4.1數(shù)據(jù)交換技術(shù)4.2網(wǎng)橋和局域網(wǎng)交換機(jī)12/24/202283CollegeofComputerScience,IMU第4章數(shù)據(jù)交換技術(shù)

（局域網(wǎng)擴(kuò)展技術(shù)）4.1數(shù)據(jù)交換直連的網(wǎng)絡(luò)的局限性

簡(jiǎn)單、直連的網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)局限性:所連接主機(jī)數(shù)量有限連接地理范圍有限解決的辦法:使用交換技術(shù),引入交換機(jī)交換技術(shù):分組交換——數(shù)據(jù)報(bào)等等12/24/202284CollegeofComputerScience,IMU直連的網(wǎng)絡(luò)的局限性簡(jiǎn)單、直連的網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)局限性:12/19交換網(wǎng)絡(luò)圖4.1交換網(wǎng)絡(luò)S2S3S4S5S7S6S1ABCDEFGHILKJ12/24/202285CollegeofComputerScience,IMU交換網(wǎng)絡(luò)圖4.1交換網(wǎng)絡(luò)S2S3S4S5S7S6S1ABC2分組交換分組交換網(wǎng)中，數(shù)據(jù)是以分組為單位處理的，每個(gè)分組不僅包含數(shù)據(jù)，而且還有一個(gè)包含控制信息的頭部。這些分組將由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)傳送給另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接力式地傳輸。12/24/202286CollegeofComputerScience,IMU2分組交換分組交換網(wǎng)中，數(shù)據(jù)是以分組為單位處理的，每2.1數(shù)據(jù)報(bào)交換013201320132Switch3HostBSwitch2HostASwitch1HostCHostDHostEHostFHostGHostH目標(biāo)地址端口號(hào)A3B0C3D3E2F1G0H0交換機(jī)2的轉(zhuǎn)發(fā)表12/24/202287CollegeofComputerScience,IMU2.1數(shù)據(jù)報(bào)交換013201320132Switch34.2網(wǎng)橋和LAN交換機(jī)LAN交換機(jī)（或網(wǎng)橋）解決了分組轉(zhuǎn)發(fā)問(wèn)題,擴(kuò)展了LAN的距離。12/24/202288CollegeofComputerScience,IMU4.2網(wǎng)橋和LAN交換機(jī)LAN交換機(jī)（或網(wǎng)橋）解決了分4.2.1網(wǎng)橋的基本原理如：A1向A3送，網(wǎng)橋不轉(zhuǎn)發(fā)，直接丟棄。又如：A1向B3送，網(wǎng)橋從“端口2”轉(zhuǎn)發(fā)分組。A2B2B312/24/202289CollegeofComputerScience,IMU4.2.1網(wǎng)橋的基本原理如：A2B2B312/19/2024.2.2學(xué)習(xí)型網(wǎng)橋網(wǎng)橋不需要轉(zhuǎn)發(fā)所有收到的幀。問(wèn)題：網(wǎng)橋如何識(shí)別出各個(gè)主機(jī)在端口的哪一邊呢？答案：網(wǎng)橋中有一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)表。

----如何建立正確的轉(zhuǎn)發(fā)表？人工建立一轉(zhuǎn)發(fā)表自動(dòng)學(xué)習(xí)建立轉(zhuǎn)發(fā)表學(xué)習(xí)型網(wǎng)橋的工作：學(xué)習(xí)源地址過(guò)濾本網(wǎng)段的幀轉(zhuǎn)發(fā)不同網(wǎng)段的幀廣播未知的幀12/24/202290CollegeofComputerScience,IMU4.2.2學(xué)習(xí)型網(wǎng)橋網(wǎng)橋不需要轉(zhuǎn)發(fā)所有收到的幀。學(xué)習(xí)型網(wǎng)考慮下圖中的主機(jī)X，Y，Z，W和帶有初始化為空轉(zhuǎn)發(fā)表的學(xué)習(xí)型網(wǎng)橋B1，B2，B3。1、X發(fā)送到Z。哪個(gè)網(wǎng)橋知道X的位置？Y的網(wǎng)絡(luò)接口看到這個(gè)分組了嗎？2、Z發(fā)送到X。哪個(gè)網(wǎng)橋知道Z的位置？Y的網(wǎng)絡(luò)接口看到這個(gè)分組了嗎？3、Y發(fā)送到X。哪個(gè)網(wǎng)橋知道Y的位置？Z的網(wǎng)絡(luò)接口看到這個(gè)分組了嗎？4、Z發(fā)送到Y(jié)。哪個(gè)網(wǎng)橋知道Z的位置？W的網(wǎng)絡(luò)接口看到這個(gè)分組了嗎？XB1B2B3YWZ12/24/202291CollegeofComputerScience,IMU考慮下圖中的主機(jī)X，Y，Z，W和帶有初始化為空轉(zhuǎn)發(fā)表的學(xué)習(xí)型LANYLANXA1A2B1B2擴(kuò)展LAN有環(huán)帶來(lái)的問(wèn)題：假設(shè)B1，B2都不知道A2的位置，此時(shí)若A1-->A2，則B1,B2收到此幀，從另一端口轉(zhuǎn)發(fā)，則這個(gè)過(guò)程會(huì)在兩個(gè)網(wǎng)橋間無(wú)限循環(huán)。假設(shè)B1,B2都知道A1,A2的信息，A1-->A2，B1,B2都收到此幀，都轉(zhuǎn)發(fā)給LANY，則A2會(huì)收到2個(gè)幀B1，B2也會(huì)收到對(duì)方發(fā)來(lái)的發(fā)給A2的幀，此時(shí)B1，B2又認(rèn)為A1在LANY上，于是修改轉(zhuǎn)發(fā)表（學(xué)習(xí)型網(wǎng)橋），則下次若A2-->A1，則B1和B2都不轉(zhuǎn)發(fā)。12/24/202292CollegeofComputerScience,IMULANYLANXA1A2B1B2擴(kuò)展LAN有環(huán)帶來(lái)的問(wèn)題4.2.3生成樹(shù)（SpanningTree）算法B3B2B1B6B5B7B4ACEGIDBKFHJ12/24/202293CollegeofComputerScience,IMU4.2.3生成樹(shù)（SpanningTree）算法B3生成樹(shù)算法：選擇一個(gè)網(wǎng)橋作生成樹(shù)的根：如選一個(gè)最小序號(hào)的橋，根網(wǎng)橋總在它所有端口上轉(zhuǎn)發(fā)分組。確定其它所有網(wǎng)橋上的根端口。根端口就是當(dāng)前網(wǎng)橋到達(dá)根網(wǎng)橋路徑代價(jià)最小的端口。到達(dá)根網(wǎng)橋的最小路徑代價(jià)值稱(chēng)為根路徑代價(jià)。確定指定網(wǎng)橋（designatedbridge）和它們的指定端口。指的是每一個(gè)LAN中提供最小根路徑代價(jià)的網(wǎng)橋和相應(yīng)端口。12/24/202294CollegeofComputerScience,IMU生成樹(shù)算法：選擇一個(gè)網(wǎng)橋作生成樹(shù)的根：如選一個(gè)最小序號(hào)的橋，B3B2B1B6B5B7B4ACEGIDBKFHJ12/24/202295CollegeofComputerScience,IMUB3B2B1B6B5B7B4ACEGIDBKFHJ12/19B3B1B6B5B7B4B2ACEGIDBKFHJ根根端口指派端口12/24/202296CollegeofComputerScience,IMUB3B1B6B5B7B4B2ACEGIDBKFHJ根12/1B3B1B6B5B7B4B2ACEGIDBKFHJ根根端口指派端口12/24/202297CollegeofComputerScience,IMUB3B1B6B5B7B4B2ACEGIDBKFHJ根12/1B3B1B6B5B7B4B2ACEGIDBKFHJ根根端口指派端口12/24/202298CollegeofComputerScience,IMUB3B1B6B5B7B4B2ACEGIDBKFHJ根12/1B3B1B6B5B7B4B2ACEGIDBKFHJ根根端口指派端口12/24/202299CollegeofComputerScience,IMUB3B1B6B5B7B4B2ACEGIDBKFHJ根12/14.2.5VLAN網(wǎng)橋的使用是受限制的規(guī)模不能太大(10個(gè)左右)廣播容易造成廣播風(fēng)暴（廣播在LAN較小時(shí)實(shí)用）。對(duì)LAN進(jìn)行擴(kuò)展的過(guò)程是線(xiàn)性的，沒(méi)有從分層結(jié)構(gòu)的角度解決。解決方法虛擬LAN（VLAN）,每個(gè)VLAN一個(gè)標(biāo)識(shí)符。12/24/2022100CollegeofComputerScience,IMU4.2.5VLAN網(wǎng)橋的使用是受限制的12/19/2022個(gè)VLAN共享主干網(wǎng)。X有分組發(fā)到B2時(shí),B2觀察到它來(lái)自于VLAN100,那么B2就在分組的Ethernet頭和其有效荷載之間插入一個(gè)VLAN頭。VLAN頭指示了分組是VLAN100的。各個(gè)網(wǎng)橋用正常規(guī)則帶上限制來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)包,它不轉(zhuǎn)發(fā)該包到非VLAN100的端口。12/24/2022101CollegeofComputerScience,IMU2個(gè)VLAN共享主干網(wǎng)。X有分組發(fā)到B2時(shí),B2觀察到它來(lái)第五章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)5.1IP協(xié)議5.2路由選擇5.3下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv612/24/2022102CollegeofComputerScience,IMU第五章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)5.1IP協(xié)議12/19/202互連設(shè)備的不同層次物理層互連設(shè)備：轉(zhuǎn)發(fā)器Repeater/Hub數(shù)據(jù)鏈路層互連設(shè)備：橋接器Bridge/二層交換機(jī)（LANSwitch）網(wǎng)絡(luò)層互連設(shè)備：路由器Router/三層交換機(jī)12/24/2022103CollegeofComputerScience,IMU互連設(shè)備的不同層次物理層互連設(shè)備：轉(zhuǎn)發(fā)器Repeater/IP分組格式(Version)(Hlen)(TOS)(Length)標(biāo)識(shí)(Ident)(Flags)偏移量(Offset)生存期(TTL)協(xié)議(Protocol)校驗(yàn)和(Checksum)源地址(SourceAddr)目標(biāo)地址(DestinationAddr)選項(xiàng)(Options)(變量)填充(Pad)(可變)048161931有效載荷(Data)版本

頭部長(zhǎng)度

服務(wù)類(lèi)型長(zhǎng)度標(biāo)志12/24/2022104CollegeofComputerScience,IMUIP分組格式(Version)(Hlen)(TOS)(Le分組分段與重組不同物理網(wǎng)絡(luò)使用不同的幀格式和幀長(zhǎng),IP最大分組長(zhǎng)稱(chēng)為MTU=64k（IP頭＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)包長(zhǎng)）,遠(yuǎn)大于大多數(shù)物理網(wǎng)的MTU（MaximumTransferUnit）。IP把大的分組分成若干小的分段傳輸，分段可在任何中間路由器上進(jìn)行，重組僅在目的主機(jī)上進(jìn)行。IP頭用三個(gè)域來(lái)描述分段與重組。12/24/2022105CollegeofComputerScience,IMU分組分段與重組不同物理網(wǎng)絡(luò)使用不同的幀格式和幀長(zhǎng),IP最I(lǐng)P數(shù)據(jù)分組在一系列物理網(wǎng)上傳輸H1要發(fā)數(shù)據(jù)1400B到H8。IP包數(shù)據(jù)=1420(1400+20IP頭)。設(shè)以太網(wǎng)MTU=1500B,FDDI=4500B,PPP=532B。532-20=51212/24/2022106CollegeofComputerScience,IMUIP數(shù)據(jù)分組在一系列物理網(wǎng)上傳輸H1要發(fā)數(shù)據(jù)1400B到IP分段用到的頭域(a)分段前的數(shù)據(jù)包每個(gè)分組512字節(jié)，這是由設(shè)備的物理?xiàng)l件決定的，即MTU。Offset以8字節(jié)為單位。頭部開(kāi)始Ident=x0偏移量=0頭部剩余部分1400字節(jié)數(shù)據(jù)頭部開(kāi)始Ident=x1偏移量=0頭部剩余部分512字節(jié)數(shù)據(jù)頭部開(kāi)始Ident=x1偏移量=64頭部剩余部分512字節(jié)數(shù)據(jù)(b)分段后的數(shù)據(jù)包頭部開(kāi)始Ident=x0偏移量=128頭部剩余部分376字節(jié)數(shù)據(jù)12/24/2022107CollegeofComputerScience,IMUIP分段用到的頭域(a)分段前的數(shù)據(jù)包頭部開(kāi)始Ident=5.1.4IP地址編址：全球唯一是地址的最基本特點(diǎn)，即任意兩個(gè)主機(jī)的地址不能相同。以太網(wǎng)地址是全球唯一,但是平面結(jié)構(gòu),對(duì)路由協(xié)議(即路由查找)沒(méi)有幫助。IP地址是層次結(jié)構(gòu),分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。(共32位)32位地址常常寫(xiě)成4個(gè)十進(jìn)制證書(shū)的形式，如：2。網(wǎng)絡(luò)地址：指出主機(jī)連在哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。主機(jī)地址：指出在特定網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)主機(jī)的地址。在IP協(xié)議中，路由器的路由表中記錄的是網(wǎng)絡(luò)地址，而不是主機(jī)地址！每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在位于遠(yuǎn)端的節(jié)點(diǎn)看來(lái)都是一個(gè)點(diǎn)。在不影響功能的前提下，大大縮小了路由表的大小。12/24/2022108CollegeofComputerScience,IMU5.1.4IP地址編址：全球唯一是地址的最基本特點(diǎn)，即任IP地址A、B、C類(lèi)為單播地址（Unicast）——常見(jiàn)D類(lèi)為組播地址（Multicast）——視頻會(huì)議等E類(lèi)為保留地址以備特殊用途（Reversed）——未用A類(lèi)地址B類(lèi)地址C類(lèi)地址D類(lèi)地址E類(lèi)地址0網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)10網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)110網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)1110多目地址11110保留地址82416考慮：數(shù)量問(wèn)題？A類(lèi)：將近2的7次方個(gè)，每個(gè)有將近2的24次方臺(tái)主機(jī)；（1600萬(wàn)臺(tái)以上）B類(lèi)：將近2的14次方個(gè)，每個(gè)有將近2的16次方臺(tái)主機(jī)；（6萬(wàn)臺(tái)以上）C類(lèi)：將近2的21次方個(gè)，每個(gè)有將近2的8次方臺(tái)主機(jī)。（254臺(tái)）12/24/2022109CollegeofComputerScience,IMUIP地址A、B、C類(lèi)為單播地址（Unicast）——常見(jiàn)Classes（如何知道某個(gè)地址的類(lèi)別？）HowdoyouknowwhatclassanIPaddressisin?Ifthefirstoctetisbetween:0–127itisaclassAaddress.128-191itisaclassBaddress.192–223itisaclassCaddress.12/24/2022110CollegeofComputerScience,IMUClassesHowdoyouknowwhatcl廣播地址廣播和組播只能作為分組的目的地址，表示一組接收者。網(wǎng)絡(luò)全1表示針對(duì)某網(wǎng)的廣播0主機(jī)表示本網(wǎng)中的主機(jī)127任意值表示自回路網(wǎng)絡(luò)全0表示網(wǎng)絡(luò)地址12/24/2022111CollegeofComputerScience,IMU廣播地址廣播和組播只能作為分組的目的地址，表示一組接收者。網(wǎng)專(zhuān)用地址還有一些特定地址沒(méi)有被分配，這些地址稱(chēng)為專(zhuān)用地址（privateaddress）。12/24/2022112CollegeofComputerScience,IMU專(zhuān)用地址還有一些特定地址沒(méi)有被分配，這些地址稱(chēng)為專(zhuān)用地址（p例如想將一個(gè)B類(lèi)地址劃分為10個(gè)子網(wǎng)，其連接的主機(jī)數(shù)分別為8000，8000，4000，4000，4000，4000，4000，1000，1000，1000。如果借3比特，劃分成8個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)中可包含8192-2=8190臺(tái)主機(jī)，這不能滿(mǎn)足對(duì)子網(wǎng)個(gè)數(shù)的需要。如果借4比特，每個(gè)子網(wǎng)中可包含4096-2=4094臺(tái)主機(jī)，就不能滿(mǎn)足規(guī)模大的子網(wǎng)的要求。12/24/2022113CollegeofComputerScience,IMU例如想將一個(gè)B類(lèi)地址劃分為10個(gè)子網(wǎng)，其連接的主機(jī)數(shù)分別為使用變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼。在這種配置中，路由器依次使用三個(gè)不同的掩碼，先按借位少的劃分。即借3比特，它先使用具有19個(gè)1的掩碼（11111111111111111110000000000000，），將網(wǎng)絡(luò)劃為8個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)中可包含8190臺(tái)主機(jī)。先將兩個(gè)子網(wǎng)地址分配給主機(jī)數(shù)為8000的子網(wǎng)；12/24/2022114CollegeofComputerScience,IMU使用變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼。在這種配置中，路由器依次使用三個(gè)不同的掩碼然后從其余的子網(wǎng)中選擇三個(gè)子網(wǎng)進(jìn)一步劃分，對(duì)于每個(gè)子網(wǎng)使用20個(gè)1的子網(wǎng)掩碼（11111111111111111111000000000000，），將每個(gè)子網(wǎng)劃分為兩個(gè)更小的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)中可包含4094臺(tái)主機(jī)，共得到6個(gè)這樣的子網(wǎng)但只分配了5個(gè)，最后再將剩余一個(gè)子網(wǎng)掩碼為的子網(wǎng)做更進(jìn)一步的劃分，用22個(gè)1的掩碼（11111111111111111111110000000000，），將其劃分為4個(gè)更小的子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)可包含1022臺(tái)主機(jī)。12/24/2022115CollegeofComputerScience,IMU然后從其余的子網(wǎng)中選擇三個(gè)子網(wǎng)進(jìn)一步劃分，對(duì)于每個(gè)子網(wǎng)使用212/24/2022116CollegeofComputerScience,IMU12/19/2022116CollegeofComputH1Sw1R1R2R3R4Serverofsina我們的主機(jī)教學(xué)樓交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心路由器DNS教育網(wǎng)主干路由器通信公司主干路由器通信公司路由器S1S21H1-MACH1-IP1R1-MACH1-MACH1-IP1R1-MACR1-MACH1-IP1R2-MACR2-MACH1-IP1R3-MACR3-MACH1-IP1R4-MACR4-MACH1-IP1S2-MAC5.1.6ARP和RARP和DHCP有了目標(biāo)IP地址，只是知道給誰(shuí)了，但是不能發(fā)送數(shù)據(jù)，必須知道Mac地址才可以發(fā)送數(shù)據(jù)。12/24/2022117CollegeofComputerScience,IMUH1Sw1R1R2R3R4Serverofsina我們的動(dòng)態(tài)映射邏輯地址(如IP)->物理地址(如MAC)使用地址解析協(xié)議（AddressResolutionProtocol，ARP）；物理地址(如MAC)->邏輯地址(如IP)使用反向地址解析協(xié)議（ReverseAddressResolutionProtocol，RARP）；DHCP。12/24/2022118CollegeofComputerScience,IMU動(dòng)態(tài)映射12/19/2022118Coll1．地址解析協(xié)議（ARP）每個(gè)主機(jī)保留一張對(duì)照表稱(chēng)為轉(zhuǎn)換表：IP-->MAC地址每個(gè)主機(jī)都維護(hù)此表，啟動(dòng)時(shí)為空，以后存放最近通信的主機(jī)的IP與MAC地址的映射。12/24/2022119CollegeofComputerScience,IMU1．地址解析協(xié)議（ARP）每個(gè)主機(jī)保留一張對(duì)照表稱(chēng)1)源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)屬于

同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)。源站點(diǎn)先在自己的ARP表中查找目的站點(diǎn)IP地址的對(duì)應(yīng)記錄，如果找到，直接發(fā)送；否則，產(chǎn)生一個(gè)ARP請(qǐng)求分組，進(jìn)行廣播。如果一個(gè)設(shè)備的IP地址與分組中的IP目的地址匹配，該設(shè)備就以單播方式向源站點(diǎn)發(fā)送它的物理地址作為響應(yīng)，叫做ARP應(yīng)答，同時(shí)用收到的源站點(diǎn)的映射信息來(lái)更新自己的ARP表。當(dāng)源站點(diǎn)收到目的站點(diǎn)發(fā)來(lái)的ARP應(yīng)答后，它從中獲得目的站點(diǎn)的IP地址和物理地址，并用這個(gè)映射來(lái)更新自己的ARP表，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。12/24/2022120CollegeofComputerScience,IMU1)源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)屬于

同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)。源站點(diǎn)先在自2)源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)屬于

不同的網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)如果源站點(diǎn)設(shè)置了缺省網(wǎng)關(guān)（是指與源站點(diǎn)處于同一網(wǎng)段的路由器接口的IP地址），則分組在封裝時(shí)，就使用缺省網(wǎng)關(guān)的物理地址作為幀頭的目的地址。缺省網(wǎng)關(guān)物理地址的獲得同第一種情況。12/24/2022121CollegeofComputerScience,IMU2)源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)屬于

不同的網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)如果源站點(diǎn)設(shè)當(dāng)缺省網(wǎng)關(guān)收到了分組后，根據(jù)分組中的目的IP地址，查找路由表：如果目的站點(diǎn)在該路由器直連的網(wǎng)絡(luò)上，就可在路由器的ARP表中找到目的站點(diǎn)的物理地址，作為幀的目的物理地址，最終完成發(fā)送；如果目的站點(diǎn)不在該路由器直連的網(wǎng)絡(luò)上，就找出分組所要去的下一個(gè)路由器接口的物理地址，作為幀當(dāng)前的目的地址，繼續(xù)發(fā)送。12/24/2022122CollegeofComputerScience,IMU當(dāng)缺省網(wǎng)關(guān)收到了分組后，根據(jù)分組中的目的IP地址，查找路由表5.2路由選擇5.2.1路由基礎(chǔ)知識(shí)5.2.2距離向量路由選擇協(xié)議及其實(shí)例(RIP)5.2.3鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議及其實(shí)例（OSPF）5.2.4外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議及其實(shí)例（BGP）12/24/2022123CollegeofComputerScience,IMU5.2路由選擇5.2.1路由基礎(chǔ)知識(shí)12/19/205.2.2距離向量路由選擇協(xié)議（RIP）

距離向量路由選擇協(xié)議

距離向量算法的思想：開(kāi)始時(shí)假設(shè)每個(gè)結(jié)點(diǎn)都知道到其直接連接的相鄰結(jié)點(diǎn)的鏈路開(kāi)銷(xiāo)。到不相鄰結(jié)點(diǎn)的鏈路的開(kāi)銷(xiāo)被指定為無(wú)窮大。1)每個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)包含到所有其它結(jié)點(diǎn)的“距離”（開(kāi)銷(xiāo)）的一維數(shù)組（一個(gè)向量）。2)將這個(gè)向量分發(fā)給與它直接相連的所有鄰居。12/24/2022124CollegeofComputerScience,IMU5.2.2距離向量路由選擇協(xié)議（RIP）

距離向量路由選31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-目的代價(jià)下一跳11-21-31-(a)各路由器的初始路由表ABCDEF網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4網(wǎng)5網(wǎng)631-41-12/24/2022125CollegeofComputerScience,IMU31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-目的代價(jià)下一跳11-21-31-(a)各路由器的初始路由表ABCDEF網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4網(wǎng)5網(wǎng)631-41-B24-13-12-1112/24/2022126CollegeofComputerScience,IMU31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-目的代價(jià)下一跳(a)各路由器的初始路由表ABCDEF網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4網(wǎng)5網(wǎng)6B24-13-12-1111-51-12/24/2022127CollegeofComputerScience,IMU31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-目的代價(jià)下一跳(a)各路由器的初始路由表ABCDEF網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4網(wǎng)5網(wǎng)6B24-13-12-1111-51-11-21-31-42B52E12/24/2022128CollegeofComputerScience,IMU31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-目的代價(jià)下一跳(a)各路由器的初始路由表ABCDEF網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4網(wǎng)5網(wǎng)611-21-31-42B52E12/24/2022129CollegeofComputerScience,IMU31-41-41-61-21-51-11-51-51-61-11-22A32A51-62F11-21-31-42B52E(ｂ)各路由器收到相鄰路由器的路由表，進(jìn)行路由表更新ABCDEF網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4網(wǎng)5網(wǎng)612A21-32A51-62F12E22D42C51-6１-32B41-52F61-12A22A31-41-62C12/24/2022130CollegeofComputerScience,IMU11-22A32A51-62F11-21-31-42B52E11-22A32A43A51-62F11-21-31-42B52E６３B(c)各路由器最終的路由表ABCDEF網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4網(wǎng)5網(wǎng)612A21-32A43A51-62F12E22D33C42C51-61-13B23B32B41-52F61-12A22A31-41-53C62C12/24/2022131CollegeofComputerScience,IMU11-22A32A43A51-62F11-21-31