計算機網(wǎng)絡(luò)重點復(fù)習整理(謝希仁第五版)

1、計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)復(fù)習提綱第一章 概述 10分1 五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：各層功能、優(yōu)缺點。應(yīng)用層應(yīng)用層是體系結(jié)構(gòu)中的最高層。應(yīng)用層確定進程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要。這里的進程就是指正在運行的程序。應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進程所需要的信息交換和遠地操作，而且還要作為互相作用的應(yīng)用進程的用戶代理，來完成一些為進行語義上有意義的信息交換所必須的功能。應(yīng)用層直接為用戶的應(yīng)用進程提供服務(wù)。傳輸層傳輸層的任務(wù)就是負責主機中兩個進程之間的通信。因特網(wǎng)的傳輸層可使用兩種不同協(xié)議：即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP，和無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP。面向連接的服務(wù)能夠提供可靠的交付，但無連接服務(wù)則不保證提供可靠的交付

2、，它只是“盡最大努力交付”。這兩種服務(wù)方式都很有用，備有其優(yōu)缺點。在分組交換網(wǎng)內(nèi)的各個交換結(jié)點機都沒有傳輸層。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負責為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)層將運輸層產(chǎn)生的報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中，分組也叫作IP數(shù)據(jù)報，或簡稱為數(shù)據(jù)報。網(wǎng)絡(luò)層的另一個任務(wù)就是要選擇合適的路由，使源主機運輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機。數(shù)據(jù)鏈路層當發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是將在網(wǎng)絡(luò)層交下來的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀，在兩個相鄰結(jié)點間的鏈路上傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差錯控制、以及流量控制信息等）?？刂?/p>

3、信息使接收端能夠知道個幀從哪個比特開始和到哪個比特結(jié)束?？刂菩畔⑦€使接收端能夠檢測到所收到的幀中有無差錯。物理層物理層的任務(wù)就是透明地傳送比特流。在物理層上所傳數(shù)據(jù)的單位是比特。傳遞信息所利用的一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜、光纜等，并不在物理層之內(nèi)而是在物理層的下面。因此也有人把物理媒體當做第0層2 計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢及應(yīng)用前景。習題1、習題1-24；2、根據(jù)你了解的計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，你預(yù)測未來計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢是什么？未來幾年，哪些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將會對我們的生活和工作產(chǎn)生深刻的影響？第二章 物理層 12分1 信道的極限容量：香農(nóng)公式 信噪比（db）=10log10(s/n)S表示信號的

4、平均功率，n表示噪聲的平均功率香農(nóng)公式：信道的極限信息速率c=w log2(1+s/n) (b/s) w代表信道的帶寬香農(nóng)公式表明：信道的帶寬或信道中的信道比越大，信息的極限輸出速率就越高! 2 信道復(fù)用技術(shù)原理：CDMA1.頻分復(fù)用2.時分復(fù)用碼元復(fù)用cdm碼元地址csma的每一個站被指派一個唯一的M bit碼元序列，一個站如果要發(fā)送比特1，則發(fā)送它自己的Mbit碼元序列。如果奧發(fā)送比特，則發(fā)送該碼元序列的二進制反碼。SONET 標準定義了四個光接口層 1. 光子層 處理跨越光纜的比特傳送。2. 段層 在光纜上傳送 STS-N 幀。3. 線路層 負責路徑層的同步和復(fù)用。4. 路徑層 處理路徑

5、端接設(shè)備 PTE (Path Terminating Element)之間的業(yè)務(wù)的傳輸。 光的波長公式：v=l*fF=v/l所以帶寬b=f1-f2=v/l1-v/l2習題1、2-8 2-9 2-162、E1=00011011，E2=00101110，E3=01000010 ，若第1 站發(fā)1，第2站發(fā)0，第3站和其它站不發(fā)，問混合信號矢量X等于多少？3、E1-00011011，E2=00101110，E3=01000010，若收到的混合信號矢量 X： 0 0 -2 +2 0 -2 0 +2。問第1、2和3 站發(fā)出的bit是什么？第三章 數(shù)據(jù)鏈路層 251 數(shù)據(jù)鏈路層的基本功能當發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)鏈

6、路層的任務(wù)是將在網(wǎng)絡(luò)層交下來的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀，在兩個相鄰結(jié)點間的鏈路上傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層的3個基本問題是：1封裝成幀2透明傳輸3差錯檢測2 差錯檢測：CRC循環(huán)冗余檢測n 用二進制的模 2 運算進行 2n 乘 M 的運算，這相當于在 M 后面添加 n 個 0。n 得到的 (k + n) 位的數(shù)除以事先選定好的長度為 (n + 1) 位的除數(shù) P，得出商是 Q 而余數(shù)是 R，余數(shù) R 比除數(shù) P 少1 位，即 R 是 n 位。 幀檢驗序列 FCS (Frame Check Sequence)n 1) 若得出的余數(shù) R = 0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。n (2

7、) 若余數(shù) R ¹ 0，則判定這個幀有差錯，就丟棄。n 但這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯。n 只要經(jīng)過嚴格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù) P，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。 n FCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來獲得 FCS 的唯一方法。 n 僅用循環(huán)冗余檢驗 CRC 差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)。PPP 協(xié)議應(yīng)滿足的需求n 簡單這是首要的要求n 封裝成幀 n 透明性 n 多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 n 多種類型鏈路 n 差錯檢測 n 檢測連接狀態(tài) n 最大傳送單元 n 網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 n 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商 PPP 協(xié)議不

8、需要的功能n 糾錯 n 流量控制 n 序號 n 多點線路 n 半雙工或單工鏈路 ppp協(xié)議支持全雙工鏈路Ppp協(xié)議是不可靠傳輸協(xié)議n PPP 有一個 2 個字節(jié)的協(xié)議字段Ppp的幀格式n 當協(xié)議字段為 0x0021 時，PPP 幀的信息字段就是IP 數(shù)據(jù)報。n 若為 0xC021, 則信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)。若為 0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)當 PPP 用在同步傳輸鏈路時，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充（和 HDLC 的做法一樣）。 當 PPP 用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法。 字節(jié)填充n 將信息字段中出現(xiàn)的每一個 0x7E 字節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0x7D,

9、 0x5E)。 n 若信息字段中出現(xiàn)一個 0x7D 的字節(jié), 則將其轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0x7D, 0x5D)。n 若信息字段中出現(xiàn) ASCII 碼的控制字符（即數(shù)值小于 0x20 的字符），則在該字符前面要加入一個 0x7D 字節(jié)，同時將該字符的編碼加以改變。 零比特填充n PPP 協(xié)議用在 SONET/SDH 鏈路時，是使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時 PPP 協(xié)議采用零比特填充方法來實現(xiàn)透明傳輸。n 在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有 5 個連續(xù) 1，則立即填入一個 0。接收端對幀中的比特流進行掃描。每當發(fā)現(xiàn) 5 個連續(xù)1時，就把這 5 個連續(xù) 1 后的一個 0 刪除，Ppp協(xié)議的工作狀

10、態(tài)n 當用戶撥號接入 ISP 時，路由器的調(diào)制解調(diào)器對撥號做出確認，并建立一條物理連接。n PC 機向路由器發(fā)送一系列的 LCP 分組（封裝成多個 PPP 幀）。n 這些分組及其響應(yīng)選擇一些 PPP 參數(shù)，和進行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP 給新接入的 PC機分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為因特網(wǎng)上的一個主機。n 通信完畢時，NCP 釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。 3 以太網(wǎng)工作原理局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點：n 具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。

11、 n 便于系統(tǒng)的擴展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。n 提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。局域網(wǎng)的拓撲n 星狀網(wǎng)n 樹狀網(wǎng)n 環(huán)形網(wǎng)n 總線網(wǎng)媒體共享技術(shù)n 靜態(tài)劃分信道n 頻分復(fù)用n 時分復(fù)用n 波分復(fù)用n 碼分復(fù)用 n 動態(tài)媒體接入控制（多點接入）n 隨機接入受控接入 ，如多點線路探詢(polling)，或輪詢。 數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層邏輯鏈路控制媒體接入控制以太網(wǎng)提供的服務(wù)n 以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。n 當目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯的糾正由高層來決定。n 如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個

12、重傳的幀，而是當作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 4 CSMA/CD協(xié)議n CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。n “多點接入”表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上。n “載波監(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。 總線上并沒有什么“載波”。因此， “載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)信號n “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。當幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的

13、信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。當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。所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”CSMA/CD 協(xié)議重要特性n 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）。n 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。 這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率n 發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。二進制指數(shù)類型退避算法 (truncated binary exp

14、onential type)n 確定基本退避時間，一般是取為爭用期 2t。n 定義重傳次數(shù) k ，k £ 10，即 k = Min重傳次數(shù), 10n 從整數(shù)集合0,1, (2k -1)中隨機地取出一個數(shù)，記為 r。重傳所需的時延就是 r 倍的基本退避時間。n 當重傳達 16 次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。 爭用期n 以太網(wǎng)取 51.2 ms 為爭用期的長度。n 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)。n 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Csma/cd主要要點歸納1. 適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個分組

15、，加上以太網(wǎng)的首部和尾部，組成以太網(wǎng)幀，放入適配器的緩存中，準備發(fā)送2. 若適配器檢測到信道控件（即在96比特時間內(nèi)沒有檢測到信道的信號），就發(fā)送這個幀。若檢測信道忙，則繼續(xù)檢測并等待信道轉(zhuǎn)為空閑（加上96比特時間），然后發(fā)送這個幀。3. 在發(fā)送過程中繼續(xù)檢測信道，若一直未檢測到碰撞，就順利把這個幀成功發(fā)送完畢。若檢測到碰撞，則終止發(fā)送數(shù)據(jù)，并發(fā)送人為的干擾信號。4. 在終止發(fā)送后，適配器就執(zhí)行指數(shù)退避算法，等于R倍的512比特時間后，返回第2步。5 以太網(wǎng)的擴展：透明網(wǎng)橋的功能、自學習及轉(zhuǎn)發(fā)算法以太網(wǎng)的信道被占用的情況：n 爭用期長度為 2t，即端到端傳播時延的兩倍。檢測到碰撞后不發(fā)送干擾信

16、號。n 幀長為 L (bit)，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為 C (b/s)，因而幀的發(fā)送時間為 L/C = T0 (s)。 要提高以太網(wǎng)的信道利用率，就必須減小 t 與 T0 之比。在以太網(wǎng)中定義了參數(shù) a，它是以太網(wǎng)單程端到端時延 t 與幀的發(fā)送時間 T0 之比a0 表示一發(fā)生碰撞就立即可以檢測出來， 并立即停止發(fā)送，因而信道利用率很高。 a 越大，表明爭用期所占的比例增大，每發(fā) 生一次碰撞就浪費許多信道資源，使得信道利用率明顯降低。n 在理想化的情況下，以太網(wǎng)上的各站發(fā)送數(shù)據(jù)都不會產(chǎn)生碰撞（這顯然已經(jīng)不是 CSMA/CD，而是需要使用一種特殊的調(diào)度方法），即總線一旦空閑就有某一個站立即發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送一

17、幀占用線路的時間是 T0 + t，而幀本身的發(fā)送時間是 T0。于是我們可計算出理想情況下的極限信道利用率 Smax無效的mac幀n 數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；n 幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；n 用收到的幀檢驗序列 FCS 查出有差錯；n 數(shù)據(jù)字段的長度不在 46 1500 字節(jié)之間。n 有效的 MAC 幀長度為 64 1518 字節(jié)之間。n 對于檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負責重傳丟棄的幀。 n 優(yōu)點集線器的優(yōu)缺點 優(yōu)點n 使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信。n 擴大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點n 碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。n 如果不

18、同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。 網(wǎng)橋的優(yōu)點n 過濾通信量。 n 擴大了物理范圍。n 提高了可靠性。n 可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。 網(wǎng)橋的缺點n 存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。 n 在MAC 子層并沒有流量控制功能。 n 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大。n 網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風暴。 透明網(wǎng)橋n 目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent bridge)。 n

19、 “透明”是指局域網(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因為網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標準是 IEEE 802.1D。網(wǎng)橋應(yīng)當按照以下自學習算法處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表n 若從 A 發(fā)出的幀從接口 x 進入了某網(wǎng)橋，那么從這個接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個幀傳送到 A。n 網(wǎng)橋每收到一個幀，就記下其源地址和進入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個項目。n 在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。n 在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，則是根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來轉(zhuǎn)發(fā)的。這時就把在“地址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當作目的地址，而把記下的進入接口當作轉(zhuǎn)發(fā)接口?？焖?/p>

20、以太網(wǎng)的特點n 可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。因此，不使用 CSMA/CD 協(xié)議。n MAC 幀格式仍然是 802.3 標準規(guī)定的。n 保持最短幀長不變，但將一個網(wǎng)段的最大電纜長度減小到 100 m。幀間時間間隔從原來的 9.6 ms 改為現(xiàn)在的 0.96 ms吉比特以太網(wǎng)n 允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作。n 使用 802.3 協(xié)議規(guī)定的幀格式。n 在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議（全雙工方式不需要使用 CSMA/CD 協(xié)議）。n 與 10BASE-T 和 100BASE-T 技術(shù)向后兼容。 吉比特以太網(wǎng)的物理層n 1000BASE-X 基于光纖通道的物理層：

21、n 1000BASE-SX SX表示短波長n 1000BASE-LX LX表示長波長n 1000BASE-CX CX表示銅線n 1000BASE-T n 使用 4對 5 類線 UTP 端到端的以太網(wǎng)傳輸n 10 吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。n 這種工作方式的好處是： n 成熟的技術(shù)n 互操作性很好n 在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時價格便宜。n 統(tǒng)一的幀格式簡化了操作和管理。 以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到 10 Gb/s 的演進證明了以太網(wǎng)是：n 可擴展的（從 10 Mb/s 到 10 Gb/s）。n 靈活的（多種

22、傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）。n 易于安裝。n 穩(wěn)健性好。以太網(wǎng)已成功地把速率提高到 1 10 Gb/s ，所覆蓋的地理范圍也擴展到了城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，因此現(xiàn)在人們正在嘗試使用以太網(wǎng)進行寬帶接入。n 以太網(wǎng)接入的重要特點是它可提供雙向的寬帶通信，并且可根據(jù)用戶對帶寬的需求靈活地進行帶寬升級。n 采用以太網(wǎng)接入可實現(xiàn)端到端的以太網(wǎng)傳輸，中間不需要再進行幀格式的轉(zhuǎn)換。這就提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和降低了傳輸?shù)某杀尽?n 習題3-7 3-8 3-32 3-33課堂作業(yè)1 CRC2 以太網(wǎng)工作原理3 以太網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表的建立第四章 網(wǎng)絡(luò)層 30網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報服

23、務(wù)網(wǎng)絡(luò)層不提供服務(wù)質(zhì)量的承諾。即所傳送的分組可能出錯、丟失、重復(fù)和失序（不按序到達終點），當然也不保證分組傳送的時限最大交付的好處網(wǎng)絡(luò)的造價大大降低，運行方式靈活，能夠適應(yīng)多種應(yīng)用對比的方面虛電路服務(wù)數(shù)據(jù)報服務(wù)思路可靠通信應(yīng)當由網(wǎng)絡(luò)來保證可靠通信應(yīng)當由用戶主機來保證連接的建立必須有不需要終點地址僅在連接建立階段使用，每個分組使用短的虛電路號每個分組都有終點的完整地址分組的轉(zhuǎn)發(fā)屬于同一條虛電路的分組均按照同一路由進行轉(zhuǎn)發(fā)每個分組獨立選擇路由進行轉(zhuǎn)發(fā)當結(jié)點出故障時所有通過出故障的結(jié)點的虛電路均不能工作出故障的結(jié)點可能會丟失分組，一些路由可能會發(fā)生變化分組的順序總是按發(fā)送順序到達終點到達終點時不一定

24、按發(fā)送順序端到端的差錯處理和流量控制可以由網(wǎng)絡(luò)負責，也可以由用戶主機負責由用戶主機負責1 ARP協(xié)議：IP地址與MAC地址網(wǎng)際協(xié)議 IP 是 TCP/IP 體系中兩個最主要的協(xié)議之一。與 IP 協(xié)議配套使用的還有四個協(xié)議：n 地址解析協(xié)議 ARP (Address Resolution Protocol)n 逆地址解析協(xié)議 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)n 網(wǎng)際控制報文協(xié)議 ICMP (Internet Control Message Protocol)n 網(wǎng)際組管理協(xié)議 IGMP (Internet Group Management Pr

25、otocol)n 中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。n 物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。n 數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。n 網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。n 網(wǎng)橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)Ip的地址編碼方法n 分類的 IP 地址。這是最基本的編址方法，在 1981 年就通過了相應(yīng)的標準協(xié)議。n 子網(wǎng)的劃分。這是對最基本的編址方法的改進，其標準RFC 950在 1985 年通過。構(gòu)成超網(wǎng)。這是比較新的無分類編址方法。1993 年提出后很快就得到推廣應(yīng)用 最大網(wǎng)絡(luò)數(shù) 第一個網(wǎng)絡(luò)號

26、 最后一個網(wǎng)絡(luò)號 主機數(shù) A 126 (27 2) 1 126 16,777,214 B 16,383(214 - 1) 128.1 191.255 65,534 C 2,097,151 (221 - 1) 192.0.1 223.255.255 254Ip地址的一些特點(1) IP 地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。分兩個等級的好處是：n 第一，IP 地址管理機構(gòu)在分配 IP 地址時只分配網(wǎng)絡(luò)號，而剩下的主機號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自行分配。這樣就方便了 IP 地址的管理。第二，路由器僅根據(jù)目的主機所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機號），這樣就可以使路由表中的項目數(shù)大幅度減少，從而減小了路

27、由表所占的存儲空間(2) 實際上 IP 地址是標志一個主機（或路由器）和一條鏈路的接口。 n 當一個主機同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上時，該主機就必須同時具有兩個相應(yīng)的 IP 地址，其網(wǎng)絡(luò)號 net-id 必須是不同的。這種主機稱為多歸屬主機(multihomed host)。n 由于一個路由器至少應(yīng)當連接到兩個網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將 IP 數(shù)據(jù)報從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)），因此一個路由器至少應(yīng)當有兩個不同的 IP 地址。 (3) 用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個局域網(wǎng)仍為一個網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號 net-id。(4) 所有分配到網(wǎng)絡(luò)號 net-id 的網(wǎng)絡(luò)，范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋

28、很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的地址解址協(xié)議ARPn 不管網(wǎng)絡(luò)層使用的是什么協(xié)議，在實際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時，最終還是必須使用硬件地址。 n 每一個主機都設(shè)有一個 ARP 高速緩存(ARP cache)，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。n 當主機 A 欲向本局域網(wǎng)上的某個主機 B 發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報時，就先在其 ARP 高速緩存中查看有無主機 B 的 IP 地址。如有，就可查出其對應(yīng)的硬件地址，再將此硬件地址寫入 MAC 幀，然后通過局域網(wǎng)將該 MAC 幀發(fā)往此硬件地址。 n ARP 是解決同一個局域網(wǎng)上的主機或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射問題

29、。從IP地址到硬件地址的解析是自動進行的，主機的用戶對這種地址解析過程是不知道的。只要主機或路由器要和本網(wǎng)絡(luò)上的另一個已知 IP 地址的主機或路由器進行通信，ARP 協(xié)議就會自動地將 需要的硬件地址 使用ARP的4種典型情況n 發(fā)送方是主機，要把IP數(shù)據(jù)報發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上的另一個主機。這時用 ARP 找到目的主機的硬件地址。 n 發(fā)送方是主機，要把 IP 數(shù)據(jù)報發(fā)送到另一個網(wǎng)絡(luò)上的一個主機。這時用 ARP 找到本網(wǎng)絡(luò)上的一個路由器的硬件地址。剩下的工作由這個路由器來完成。 n 發(fā)送方是路由器，要把 IP 數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到本網(wǎng)絡(luò)上的一個主機。這時用 ARP 找到目的主機的硬件地址。 n 發(fā)送方是路由器

30、，要把 IP 數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)上的一個主機。這時用 ARP 找到本網(wǎng)絡(luò)上的一個路由器的硬件地址。剩下的工作由這個路由器來完成。要點強調(diào)n IP 數(shù)據(jù)報的首部中沒有地方可以用來指明“下一跳路由器的 IP 地址”。n 當路由器收到待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報，不是將下一跳路由器的 IP 地址填入 IP 數(shù)據(jù)報，而是送交下層的網(wǎng)絡(luò)接口軟件。n 網(wǎng)絡(luò)接口軟件使用 ARP 負責將下一跳路由器的 IP 地址轉(zhuǎn)換成硬件地址，并將此硬件地址放在鏈路層的 MAC 幀的首部，然后根據(jù)這個硬件地址找到下一跳路由器。分組轉(zhuǎn)發(fā)算法 n (1) 從數(shù)據(jù)報的首部提取目的主機的 IP 地址 D, 得出目的網(wǎng)絡(luò)地址為 N。n (2)

31、若網(wǎng)絡(luò) N 與此路由器直接相連，則把數(shù)據(jù)報直接交付目的主機 D；否則是間接交付，執(zhí)行(3)。n (3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。n (4) 若路由表中有到達網(wǎng)絡(luò) N 的路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。n (5) 若路由表中有一個默認路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表中所指明的默認路由器；否則，執(zhí)行(6)。n (6) 報告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯2 子網(wǎng)劃分與超網(wǎng)構(gòu)造，子網(wǎng)掩碼與CIDR在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法(1) 從收到的分組的首部提取目的 IP 地址 D。(2) 先用各網(wǎng)絡(luò)的子

32、網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”，看是否和 相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。 否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機路由，則將 分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4) 對路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”， 若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送 給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5) 若路由表中有一個默認路由，則將分組傳送給路由表 中所指明的默認路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6) 報告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。構(gòu)造超網(wǎng)n 前綴長度不超過 23 位的 CIDR 地址塊都包含了多個 C 類地址。n 這些 C 類地址合

33、起來就構(gòu)成了超網(wǎng)。n CIDR 地址塊中的地址數(shù)一定是 2 的整數(shù)次冪。網(wǎng)絡(luò)前綴越短，其地址塊所包含的地址數(shù)就越多。而在三級結(jié)構(gòu)的IP地址中，劃分子網(wǎng)是使網(wǎng)絡(luò)前綴變長使用二叉線索查找路由表當路由表的項目數(shù)很大時，怎樣設(shè)法減小路由表的查找時間就成為一個非常重要的問題。 n 為了進行更加有效的查找，通常是將無分類編址的路由表存放在一種層次的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，然后自上而下地按層次進行查找。這里最常用的就是二叉線索(binary trie)。n IP 地址中從左到右的比特值決定了從根結(jié)點逐層向下層延伸的路徑，而二叉線索中的各個路徑就代表路由表中存放的各個地址。n 為了提高二叉線索的查找速度，廣泛使用了各種壓

34、縮技術(shù)。 3 路由器功能及分組轉(zhuǎn)發(fā)算法4 路由選擇協(xié)議：RIP OSPFn 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP：具體的協(xié)議有多種，如 RIP 和 OSPF 等。n 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP：目前使用的協(xié)議就是 BGP。RIP1. 工作原理n 路由信息協(xié)議 RIP 是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP中最先得到廣泛使用的協(xié)議。n RIP 是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。n RIP 協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個路由器都要維護從它自己到其他每一個目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄2.特點。 n 僅和相鄰路由器交換信息。 n 交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。 按固定的時間間隔交換路由信息，例如，每隔 30 秒距離向量算

35、法收到相鄰路由器（其地址為 X）的一個 RIP 報文：(1) 先修改此 RIP 報文中的所有項目：把“下一跳”字段中的地址都改為 X，并把所有的“距離”字段的值加 1。(2) 對修改后的 RIP 報文中的每一個項目，重復(fù)以下步驟：若項目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項目加到路由表中。 否則 若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則把收到的項目替換原路由表中的項目。 否則 若收到項目中的距離小于路由表中的距離，則進行更新，否則，什么也不做。(3) 若 3 分鐘還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路由器記為不可達路由器，即將距離置為16（距離為16表示不可達）。(4) 返回。OSPFn

36、為了使 OSPF 能夠用于規(guī)模很大的網(wǎng)絡(luò)，OSPF 將一個自治系統(tǒng)再劃分為若干個更小的范圍，叫作區(qū)域。n 每一個區(qū)域都有一個 32 位的區(qū)域標識符（用點分十進制表示）。n 區(qū)域也不能太大，在一個區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過 200 個。 n OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 數(shù)據(jù)報傳送。n OSPF 構(gòu)成的數(shù)據(jù)報很短。這樣做可減少路由信息的通信量。數(shù)據(jù)報很短的另一好處是可以不必將長的數(shù)據(jù)報分片傳送。分片傳送的數(shù)據(jù)報只要丟失一個，就無法組裝成原來的數(shù)據(jù)報，而整個數(shù)據(jù)報就必須重傳n OSPF 對不同的鏈路可根據(jù) IP 分組的不同服務(wù)類型 TOS 而設(shè)置成不同的代價。因此，OSPF 對于不同類型

37、的業(yè)務(wù)可計算出不同的路由。n 如果到同一個目的網(wǎng)絡(luò)有多條相同代價的路徑，那么可以將通信量分配給這幾條路徑。這叫作多路徑間的負載平衡。n 所有在 OSPF 路由器之間交換的分組都具有鑒別的功能。n 支持可變長度的子網(wǎng)劃分和無分類編址 CIDR。n 每一個鏈路狀態(tài)都帶上一個 32 位的序號，序號越大狀態(tài)就越新。OSPF的5種分組n 類型1，問候(Hello)分組。n 類型2，數(shù)據(jù)庫描述(Database Description)分組。n 類型3，鏈路狀態(tài)請求(Link State Request)分組。n 類型4，鏈路狀態(tài)更新(Link State Update)分組， 用洪泛法對全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)

38、。n 類型5，鏈路狀態(tài)確認(Link State Acknowledgment) 分組。 習題4-19 4-20 4-21 4-2437 4-41 4-42課堂作業(yè)1 子網(wǎng)劃分2 路由轉(zhuǎn)發(fā)3 路由表生成第五章 傳輸層 151 套接字的構(gòu)成n TCP 連接的端點不是主機，不是主機的IP 地址，不是應(yīng)用進程，也不是運輸層的協(xié)議端口。TCP 連接的端點叫做套接字(socket)或插口。n 端口號拼接到(contatenated with) IP 地址即構(gòu)成了套每一條 TCP 連接唯一地被通信兩端的兩個端點（即兩個套接字）所確定。即： TCP 連接 := socket1, socket2 n = (I

39、P1: port1), (IP2: port2) (接字。 套接字 socket = (IP地址: 端口號) (5-1)2 Tcp可靠傳輸?shù)膶崿F(xiàn)：滑動窗口協(xié)議的原理3 TCp 連接的建立：三次握手過程4 Tcp流量控制與擁塞控制方法習題5-37 5-38課堂作業(yè)1 滑動窗口協(xié)議的工作原理，它如何實現(xiàn)流量控制；2 TCP協(xié)議的擁塞控制；3 TCP三次握手建立連接的過程。第六章 應(yīng)用層 10n 1 DNS域名查詢過程n 主機向本地域名服務(wù)器的查詢一般都是采用遞歸查詢。如果主機所詢問的本地域名服務(wù)器不知道被查詢域名的 IP 地址，那么本地域名服務(wù)器就以 DNS 客戶的身份，向其他根域名服務(wù)器繼續(xù)發(fā)出

40、查詢請求報文。n 本地域名服務(wù)器向根域名服務(wù)器的查詢通常是采用迭代查詢。當根域名服務(wù)器收到本地域名服務(wù)器的迭代查詢請求報文時，要么給出所要查詢的 IP 地址，要么告訴本地域名服務(wù)器：“你下一步應(yīng)當向哪一個域名服務(wù)器進行查詢”。然后讓本地域名服務(wù)器進行后續(xù)的查詢。2 Http協(xié)議處理URL請求的工作過程1) 瀏覽器分析超鏈指向頁面的 URL。(2) 瀏覽器向 DNS 請求解析 的 IP 地址。(3) 域名系統(tǒng) DNS 解析出清華大學服務(wù)器的 IP 地址。(4) 瀏覽器與服務(wù)器建立 TCP 連接(5) 瀏覽器發(fā)出取文件命令： GET /chn/yxsz/index.htm。(6) 服務(wù)器給出響應(yīng)，

41、把文件 index.htm 發(fā)給瀏覽器。(7) TCP 連接釋放。(8) 瀏覽器顯示“清華大學院系設(shè)置”文件 index.htm 中的所有文本。3 電子郵件系統(tǒng)的構(gòu)成及郵件收發(fā)過程。 發(fā)件人調(diào)用 PC 機中的用戶代理撰寫和編輯要發(fā)送的郵件。 發(fā)件人的用戶代理把郵件用 SMTP 協(xié)議發(fā)給發(fā)送方郵件服務(wù)器， SMTP 服務(wù)器把郵件臨時存放在郵件緩存隊列中，等待發(fā)送。 發(fā)送方郵件服務(wù)器的 SMTP 客戶與接收方郵件服務(wù)器的 SMTP 服務(wù)器建立 TCP 連接，然后就把郵件緩存隊列中的郵件依次發(fā)送出去 運行在接收方郵件服務(wù)器中的SMTP服務(wù)器進 程收到郵件后，把郵件放入收件人的用戶郵箱中，等待收件人進

42、行讀取。 收件人在打算收信時，就運行 PC 機中的用戶代理，使用 POP3（或 IMAP）協(xié)議讀取發(fā)送給自己的郵件。n 請注意，POP3 服務(wù)器和 POP3 客戶之間的通信是由 POP3 客戶發(fā)起的。 4 DHCP協(xié)議的工作過程： DHCP 服務(wù)器被動打開 UDP 端口 67， 等待客戶端發(fā)來的報文。：DHCP 客戶從 UDP 端口 68 發(fā)送 DHCP 發(fā)現(xiàn)報文。：凡收到 DHCP 發(fā)現(xiàn)報文的 DHCP 服務(wù)器 都發(fā)出 DHCP 提供報文，因此 DHCP 客戶 可能收到多個 DHCP 提供報文：DHCP 客戶從幾個 DHCP 服務(wù)器中選擇 其中的一個，并向所選擇的 DHCP 服務(wù) 器發(fā)送 DHCP 請求報文。：被選擇的 DHCP 服務(wù)器發(fā)送確認報文 DHCPACK，進入已綁定狀態(tài)，并可 開始使用得到的臨時 IP 地址了。DHCP 客戶現(xiàn)在要根據(jù)服務(wù)器提供的租用期 T 設(shè)置兩個計時器 T1 和 T2，它們的超時時間分別是 0.5T 和 0.875T。當超時時間到就要請求更新租用期。：租用期過了一半（T1 時間到），DHCP 發(fā)送 請求報文 DHCPREQUEST 要求更新租用期：DHCP 服務(wù)器若同