《信息通信網(wǎng)絡(luò)概論》總復(fù)習(xí)201506

《信息通信網(wǎng)絡(luò)概論》總復(fù)習(xí)201506第一頁，共98頁。教學(xué)要求本課程是高校電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。其作用和任務(wù)是：通過本課程的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)的介紹信息通信網(wǎng)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本工作原理，掌握局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)的基本組網(wǎng)技術(shù)，了解信息通信網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。第二頁，共98頁。第一章信息通信網(wǎng)絡(luò)介紹

信息通信網(wǎng)的構(gòu)成信息通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息通信網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素第三頁，共98頁。信息通信網(wǎng)的構(gòu)成信息通信網(wǎng)的組成：用戶終端設(shè)備（計算機、電話機等）傳輸線路交換系統(tǒng)（路由器，交換機等）通信協(xié)議

將眾多信息通信系統(tǒng)通過交換系統(tǒng)按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合在一起稱為信息通信網(wǎng)。信息通信網(wǎng)提供話音、圖像、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。第四頁，共98頁。信息通信網(wǎng)絡(luò)主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型網(wǎng)樹型網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)總線型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)第五頁，共98頁。信息通信網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素技術(shù)，政府規(guī)范，市場和標(biāo)準(zhǔn)第六頁，共98頁。第二章信息通信網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)信息通信網(wǎng)分層協(xié)議棧結(jié)構(gòu)OSI/RM參考模型TCP/IP協(xié)議棧結(jié)構(gòu)IEEE802局域網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)通信協(xié)議、實體、服務(wù)和服務(wù)原語服務(wù)訪問點SAP服務(wù)類型面向連接服務(wù)無連接服務(wù)第七頁，共98頁。OSI/RM、IEEE802和TCP/IP協(xié)議棧模型第八頁，共98頁。協(xié)議協(xié)議（Protocol）：通信網(wǎng)中控制對等通信實體進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換（通信）而建立的共同遵守的通信規(guī)則的集合。三個基本要素：Syntax（語法）：定義用戶數(shù)據(jù)與控制信息交換格式--確定通信雙方"如何講",定義了數(shù)據(jù)格式,編碼和信號電平等.Semantic（語義）：發(fā)送者和接收者所要完成的操作--確定通信雙方"講什么",定義了用于協(xié)調(diào)同步,差錯處理和響應(yīng)等控制信息.Synchronization（同步）：對事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明--確定通信雙方"講話的次序",定義了速度匹配和排序等.

第九頁，共98頁。實體實體：任何可以發(fā)送或接收信息的硬件/軟件進程，每一層中的活躍元素。對等實體：位于不同系統(tǒng)內(nèi)同一層次的兩個執(zhí)行對等協(xié)議的實體。。第十頁，共98頁。服務(wù)和服務(wù)原語服務(wù)：某一層及其以下各層的一種能力，通過接口提供給其相鄰上層。服務(wù)原語：服務(wù)用戶（N+1實體）與服務(wù)提供者（N實體）之間進行交互時，所交換的必要信息，用以通知服務(wù)用戶采取某種行動，或向服務(wù)用戶報告其服務(wù)提供者的對等實體以采取的行動。Request請求Indication指示 Response響應(yīng) Confirm證實

第十一頁，共98頁。協(xié)議與服務(wù)關(guān)系在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)；要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議；下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則；服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的，由服務(wù)原語完成操作。同一系統(tǒng)相鄰兩層的實體進行交互的地方，稱為服務(wù)訪問點SAP(ServiceAccessPoint)。第十二頁，共98頁。服務(wù)訪問點SAP第十三頁，共98頁。信息通信網(wǎng)的服務(wù)類型面向連接服務(wù)(connection-oriented)

面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個階段。

TCP,虛電路,電話無連接服務(wù)(connectionless)

兩個實體之間的通信不需要先建立好連接。是一種不可靠的服務(wù)。這種服務(wù)常被描述為“盡最大努力交付”(besteffortdelivery)或“盡力而為”。

UDP,數(shù)據(jù)報第十四頁，共98頁。第三章信息通信網(wǎng)的交換技術(shù)報文交換電路交換分組交換：虛電路和數(shù)據(jù)報電路交換、虛電路和數(shù)據(jù)報交換時延第十五頁，共98頁。信息通信網(wǎng)中三大交換技術(shù)報文交換電路交換：前者基于位置，面向連接，即在通信的兩個站點間需要建立一個物理通信通路;一旦電路建立對用戶是透明的，信息以固定的數(shù)率傳輸。電路交換獨占資源。分組交換：后者采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，無需建立一條專用物理通信通路；數(shù)據(jù)以分組形式傳輸，每個分組包括控制信息和用戶數(shù)據(jù)兩部分。分組交換根據(jù)向端點提供的服務(wù)可以進一步分成數(shù)據(jù)報和虛電路兩種。分組交換共享資源。第十六頁，共98頁。虛電路交換和數(shù)據(jù)報虛電路:虛電路是面向連接的服務(wù)，在數(shù)據(jù)傳輸之前需要先建立一條邏輯鏈路，數(shù)據(jù)交換后，必須釋放這個連接。報文只需標(biāo)識邏輯電路號，并沿著虛電路按序傳輸。數(shù)據(jù)報:數(shù)據(jù)報是無連接的服務(wù)，無需建立連接，網(wǎng)絡(luò)隨時接受主機發(fā)送的分組；每個數(shù)據(jù)報報文需要標(biāo)識出完整的目標(biāo)地址；每個分組獨立的選擇路由，因此不能防止報文的丟失、重復(fù)或失序，它提供“盡最大努力交付”的服務(wù)。第十七頁，共98頁。電路交換時延DATACircuit

Establishment

Data

TransmissionCircuit

Termination

propagationdelaybetweenHost1andNode1propagationdelaybetweenHost2andNode1processingdelayatNode1Host1Host2Node1Node2第十八頁，共98頁。Packet1Packet2Packet3transmissiontimeVirtualCircuit

EstablishmentPacket1Packet2Packet3Packet1Packet2Packet3虛電路時延Host1Host2Node1Node2第十九頁，共98頁。數(shù)據(jù)報時延Packet1Packet2Packet3Packet1Packet2Packet3Packet1Packet2Packet3processing

delayofPacket1atNode2propagationdelaybetweenHost1andNode2transmissiontimeofPacket1atHost1Host1Host2Node1Node2第二十頁，共98頁。第四章物理層和傳輸技術(shù)基礎(chǔ)1、傳輸介質(zhì)：導(dǎo)向傳輸媒體:雙絞線(UTP和

STP)

、同軸電纜(50和75)、光纖非導(dǎo)向傳輸媒體：無線電波、紅外、微波等2、模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型信道基本概念:帶寬，時延、信道、基帶、寬帶、調(diào)制、率波特（baudrate）碼元率、比特率(bitrate)信道最高碼元傳輸數(shù)率－奈氏(Nyquist)準(zhǔn)則信道極限信息傳輸數(shù)率－香農(nóng)公式第二十一頁，共98頁。信道傳輸數(shù)率--Noiseless理想信道最高碼元傳輸數(shù)率－奈氏(Nyquist)準(zhǔn)則每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒2

個碼元。每赫帶寬的理想帶通信道的最高碼元傳輸速率是每秒1

個碼元。

NoiselessLowpassChannel:Maximumtransmissionrate=2WBaud=2Wlog2VbpsNoiselessBandpassChannel:

Maximumtransmissionrate=WBaud=Wlog2Vbps第二十二頁，共98頁。信道傳輸數(shù)率--Noisy噪聲信道極限信息傳輸數(shù)率－香農(nóng)公式信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來實現(xiàn)無差錯的傳輸。（只是理論上，現(xiàn)實是不行的）PathofimprovementchannelcapacityGreaterbandwidthHighersignal-to-noiseratioMaximumtransmissionrateC:

=Wlog2(1+S/N)

b/sWhere：10log10(S/N)=?dB第二十三頁，共98頁。3、編碼不歸零制碼（NRZ：Non-ReturntoZero）曼徹斯特碼（Manchester）差分曼徹斯特碼（DifferentialManchester）001010110ClockManchester001010110ClockDifferentialManchester第二十四頁，共98頁。4、媒體復(fù)用技術(shù)波分復(fù)用時分復(fù)用（TDM：TimeDivisionMultiplexing)同步時分復(fù)用（STDM:SynchronizationTime-DivisionMultiplexing）異步時分復(fù)用（ATDM：AsynchronismTime-DivisionMultiplexing）也叫統(tǒng)計時分復(fù)用（STDM：StatisticTimeDivisionMultiplexing）頻分復(fù)用（FDM：FrequencyDivisionMultiplexing）和正交頻分復(fù)用(OFDM)碼分復(fù)用（

CDM：

CodeDivisionMultiplexing)第二十五頁，共98頁。5、調(diào)制調(diào)制主要作用是：IncreasingTransmissionRates；ThreeBasicModulationMethods：1.Changetheamplitude(strength)ofthesignal--AmplitudeShiftKeying,ASK2.Usetwofrequenciestoencodeyourbits–FrequencyShiftKeying,FSK3.Changethephaseofthesinewavetodosignalencoding--PhaseShiftKeying,PSK脈碼調(diào)制三步曲：采樣，量化和編碼第二十六頁，共98頁。第五章數(shù)據(jù)鏈路層3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念和功能：鏈路和數(shù)據(jù)鏈路基本功能：幀定界、差錯控制、流量控制－滑動窗口3.2檢錯和糾錯 處理差錯的兩種基本策略使用糾錯碼：發(fā)送方在每個數(shù)據(jù)塊中加入足夠的冗余信息，使得接收方能夠判斷接收到的數(shù)據(jù)是否有錯，并能糾正錯誤。使用檢錯碼：發(fā)送方在每個數(shù)據(jù)塊中加入足夠的冗余信息，使得接收方能夠判斷接收到的數(shù)據(jù)是否有錯，但不能判斷哪里有錯。第二十七頁，共98頁。常用校驗方法常用校驗方法:奇偶校驗ChecksumCRC循環(huán)校驗

CRC校驗例題：信息序列1101001010，生成多項式為x3+x2+x+1，則發(fā)送序列為什么？第二十八頁，共98頁。重傳協(xié)議

滑動窗口

3.3停止等待協(xié)議SWP3.4GoBackN（窗口大?。?.5選擇重傳ARQ協(xié)議第二十九頁，共98頁。SWP(Stop-Wait–Protocol)第三十頁，共98頁。SWP例題信道速率為4kb/s，傳播時延為tp=20ms，確認(rèn)幀長度和處理時間均可忽略不記。若采用停止等待協(xié)議，問幀長為多少才能使信道利用率達到至少60％？停等協(xié)議中信息幀和確認(rèn)幀是否都需要序號？第三十一頁，共98頁。GBN(Go-Back-N)第三十二頁，共98頁。SR-ARQ(SelectiveRepeatARQ)第三十三頁，共98頁。高級鏈路控制規(guī)程HDLC

3.6面向比特的鏈路控制規(guī)程HDLC:三種幀:信息幀,監(jiān)控幀和無編號幀透明傳輸技術(shù):面向比特的透明傳輸:0比特插入和刪除技術(shù)面向字節(jié)的透明傳輸:例如，7E8E經(jīng)0位插入生成什么？

第三十四頁，共98頁。第六章媒體接入控制與局域網(wǎng)信道共享技術(shù)–靜態(tài)和動態(tài)靜態(tài)多路訪問協(xié)議:TDMA、FDMA、WDMA、CDMA動態(tài)多路訪問協(xié)議:隨機接入技術(shù)：ALOHA、SlottedALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA等受控接入技術(shù)：Token-PassingRing

、

Polling、預(yù)約等第三十五頁，共98頁。局域網(wǎng)IEEE802協(xié)議：以太網(wǎng)(802.3)、令牌總線(802.4)、令牌環(huán)(802.5)、無線局域網(wǎng)(802.11)和無線城域網(wǎng)網(wǎng)(802.16)IEEE802協(xié)議棧：LLC子層、MA子層C和物理層第三十六頁，共98頁。IEEE802SerialStandards第三十七頁，共98頁。傳統(tǒng)以太網(wǎng)傳統(tǒng)以太網(wǎng)表示：10Base5、10BaseT拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)帶寬—最大傳輸數(shù)率最大網(wǎng)段長編碼方式以太網(wǎng)的信道利用率以太網(wǎng)的

MAC

層48比特的物理（硬件）地址競爭時隙問題：為什么2τ

為什么規(guī)定最小幀長64字節(jié)

第三十八頁，共98頁。無線局域網(wǎng)IEEE802.11無線局域網(wǎng)協(xié)議問題：發(fā)送端信號功率強淹沒了其它站點信號隱藏站點問題帶預(yù)約的CSMA/CA隨機訪問技術(shù)：CSMA/CA原理信道預(yù)約技術(shù)：RTS和CTS解決了暴露站點和隱藏站點問題第三十九頁，共98頁。Atransmitsdataframe(a)DataFrameDataFrameABCCtransmitsdataframe&collideswithAatB(b)Csensesmedium,stationAishiddenfromCDataFrameBCAHiddenTerminalProblemNewMACthatmayincludeRTS/CTS第四十頁，共98頁。ReservationsBACDERTSRTSStationAsentRTS(RequestToSend)，第四十一頁，共98頁。Reservations(Cont.)CTSBACDECTSIfidle,BsentCTS(ClearToSend)AtransmitsdataifreceivedCTSCTS第四十二頁，共98頁。ExposedTerminalProblemADCB？第四十三頁，共98頁。Reservations(Cont.)BACDERTSRTSStationBsentRTS(RequestToSend)，第四十四頁，共98頁。Reservations(Cont.)CTSBACDECTSIfidle,AsentCTS(ClearToSend)BtransmitsdataifreceivedCTSRTSRTS第四十五頁，共98頁。Reservations(Cont.)BACDECTSIfidle,DsentCTS(ClearToSend)CtransmitsdataifreceivedCTS第四十六頁，共98頁。局域網(wǎng)的擴展轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater

）物理層設(shè)備，在電纜段之間拷貝比特；對弱信號進行放大或再生，以便延長傳輸距離。

集線器HUB物理層設(shè)備采用爭用方式，擴大沖突域以太網(wǎng)交換機數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，在局域網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)幀；擴大傳輸數(shù)率（帶寬）網(wǎng)橋（bridge）數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，在局域網(wǎng)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)幀；網(wǎng)橋可以改變幀格式。第四十七頁，共98頁。網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋-建立轉(zhuǎn)發(fā)表的自主學(xué)習(xí)方法源路徑選擇網(wǎng)橋第四十八頁，共98頁。例題節(jié)點間長度為1.5公里，數(shù)據(jù)傳輸率為10.24Mbps的以太網(wǎng)，電信號在網(wǎng)上的傳播速度是200m/us,假設(shè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的長度為128字節(jié)（其中包括64字節(jié)幀頭、校驗和及其它開銷）。數(shù)據(jù)幀發(fā)送成功后的第一個時間片保留給接收方用于發(fā)送一個32字節(jié)的確認(rèn)幀，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載非常輕（即不考慮沖突的任何情形）問該以太網(wǎng)的有效數(shù)據(jù)傳輸率是多少？第四十九頁，共98頁。第七章分組交換網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)5.1網(wǎng)絡(luò)層的基本概念和功能網(wǎng)絡(luò)層的主要功能：路由選擇、流量和擁塞控制數(shù)據(jù)報和虛電路服務(wù)*5.2路由選擇算法Ⅰ基于鏈接狀態(tài)的最短路徑算法（Dijkstra算法）Ⅱ距離向量算法（Bellman-Ford算法）

第五十頁，共98頁。Ⅰ.Dijkstra算法每個結(jié)點用從源結(jié)點沿已知最佳路徑到本結(jié)點的距離來標(biāo)注，標(biāo)注分為臨時性標(biāo)注和永久性標(biāo)注；初始時，所有結(jié)點都為臨時性標(biāo)注，標(biāo)注為無窮大；將源結(jié)點標(biāo)注為0，且為永久性標(biāo)注，并令其為工作結(jié)點；檢查與工作結(jié)點相鄰的臨時性結(jié)點，若該結(jié)點到工作結(jié)點的距離與工作結(jié)點的標(biāo)注之和小于該結(jié)點的標(biāo)注，則用新計算得到的和重新標(biāo)注該結(jié)點；在整個圖中查找具有最小值的臨時性標(biāo)注結(jié)點，將其變?yōu)橛谰眯越Y(jié)點，并成為下一輪檢查的工作結(jié)點；重復(fù)第四、五步，直到目的結(jié)點成為工作結(jié)點；第五十一頁，共98頁。Dijkstra’salgorithm:exampleStep012345startNAADADEADEBADEBCADEBCFD(B),p(B)2,A2,A2,AD(C),p(C)5,A4,D3,E3,ED(D),p(D)1,AD(E),p(E)infinity2,DD(F),p(F)infinityinfinity4,E4,E4,EAEDCBF2213112535第五十二頁，共98頁。最短路徑例題

根據(jù)Dijkstra最短通路搜索算法，計算網(wǎng)絡(luò)中路由器A的路由表，并詳細(xì)寫出結(jié)點A到結(jié)點D的計算過程。每個圓圈代表一個網(wǎng)絡(luò)路由，線上的標(biāo)注表示相鄰路由結(jié)點間的代價。第五十三頁，共98頁。最短路徑例題網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相連如下表所示第五十四頁，共98頁。Ⅱ.距離向量路由算法（DistanceVectorRouting）屬于動態(tài)路由算法，也稱Bellman-Ford路由算法和Ford-Fulkerson算法，最初用于ARPANET，被RIP協(xié)議采用。第五十五頁，共98頁。IterationNode1Node2Node3Node4Node5Initial(-1,)(-1,)(-1,)(-1,)(-1,)123315462234211235SanJoseTableentry@node1fordestSJTableentry@node3fordestSJ(Next,Distance)第五十六頁，共98頁。IterationNode1Node2Node3Node4Node5Initial(-1,)(-1,)(-1,)(-1,)(-1,)1(-1,)(-1,)(6,1)(-1,)(6,2)23SanJoseD6=0D3=D6+1n3=6315462234211235D6=0D5=D6+2n5=6021(Next,Distance)第五十七頁，共98頁。IterationNode1Node2Node3Node4Node5Initial(-1,)(-1,)(-1,)(-1,)(-1,)1(-1,)(-1,)(6,1)(-1,)(6,2)2(3,3)(5,6)(6,1)(3,3)(6,2)3SanJose315462234211235012336(Next,Distance)第五十八頁，共98頁。IterationNode1Node2Node3Node4Node5Initial(-1,)(-1,)(-1,)(-1,)(-1,)1(-1,)(-1,)(6,1)(-1,)(6,2)2(3,3)(5,6)(6,1)(3,3)(6,2)3(3,3)(4,4)(6,1)(3,3)(6,2)SanJose3154622342112350126334ObtainshortestpathtreerootedatdestinationIflinklengthsaresymmetric,arrowscanbereversedtoobtainshortestpathsfrom6toeveryothernode.Obtainroutingtablefornode6.(Next,Distance)第五十九頁，共98頁。IterationNode1Node2Node3Node4Node5Initial(3,3)(4,4)(6,1)(3,3)(6,2)1(3,3)(4,4)(4,5)(3,3)(6,2)23SanJose315462234211235012334Networkdisconnected;Loopcreatedbetweennodes3and45(Next,Distance)60第六十頁，共98頁。IterationNode1Node2Node3Node4Node5Initial(3,3)(4,4)(6,1)(3,3)(6,2)1(3,3)(4,4)(4,5)(3,3)(6,2)2(3,7)(4,4)(4,5)(5,5)(6,2)3SanJose31546223421123502533475Node4couldhavechosen2asnextnodebecauseoftie(Next,Distance)61第六十一頁，共98頁。IterationNode1Node2Node3Node4Node5Initial(3,3)(4,4)(6,1)(3,3)(6,2)1(3,3)(4,4)(4,5)(3,3)(6,2)2(3,7)(4,4)(4,5)(5,5)(6,2)3(3,7)(4,6)(4,7)(5,5)(6,2)SanJose31546223421123502557476Node2couldhavechosen5asnextnodebecauseoftie(Next,Distance)62第六十二頁，共98頁。354622342112351IterationNode1Node2Node3Node4Node51(3,3)(4,4)(4,5)(3,3)(6,2)2(3,7)(4,4)(4,5)(2,5)(6,2)3(3,7)(4,6)(4,7)(5,5)(6,2)4(2,9)(4,6)(4,7)(5,5)(6,2)SanJose0775692Node1couldhavechose3asnextnodebecauseoftie(Next,Distance)63第六十三頁，共98頁。網(wǎng)絡(luò)互連

網(wǎng)絡(luò)層以上的互聯(lián)設(shè)備：多協(xié)議路由器（multiprotocolrouter）網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)包；必要時，做網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議轉(zhuǎn)換。傳輸網(wǎng)關(guān)（transportgateway）傳輸層設(shè)備，在傳輸層轉(zhuǎn)發(fā)字節(jié)流。應(yīng)用網(wǎng)關(guān)（applicationgateway）應(yīng)用層設(shè)備，在應(yīng)用層實現(xiàn)互連；第六十四頁，共98頁。中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)和集線器（HUB）。數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)和交換機（Switching）。網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。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)。

網(wǎng)絡(luò)互相連接起來要使用一些中間設(shè)備

第六十五頁，共98頁。第八章Internet互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)TCP/IP協(xié)議簇IP層技術(shù)：IP地址子網(wǎng)與掩碼CIDR路由技術(shù)傳輸層技術(shù)TCPUDP應(yīng)用層技術(shù)第六十六頁，共98頁。TCP/IP協(xié)議簇各種應(yīng)用層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)接口層(TELNET,FTP,SMTP等)物理硬件運輸層TCPUDP應(yīng)用層ICMPIPRARPARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層IGMP第六十七頁，共98頁。ApacketistobeforwardedtoanetworkwithMTUof576bytes.ThepackethasanIPheaderof

20bytesandadatapartof1484

bytes.andofeachfragment.Maximumdatalengthperfragment=576-20=556bytes.Wesetmaximumdatalengthto552bytestogetmultipleof8.

TotalLengthIdMFFragmentOffsetOriginalpacket1504x00Fragment1572x10Fragment2572x169=552/8Fragment3400x0138=552*2/8Example

[FragmentingaPacket]第六十八頁，共98頁。Example

[fragmentationofafragment]第六十九頁，共98頁。IP地址分類的IP地址：IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號和主機號字段特殊的IP地址：主機號字段全0和全1部分給主機；前者用于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，后者只能作為目標(biāo)地址用于廣播。127.*.*.*用于環(huán)路測試劃分子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼：同一子網(wǎng)的判定無分類域間路由CIDR與超網(wǎng)構(gòu)成IP地址與硬件地址的解析（ARP&RARP）路由器的結(jié)構(gòu)和路由表（目的、下一跳、掩碼、距離）第七十頁，共98頁。網(wǎng)際協(xié)議IP

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：地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析協(xié)議RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)

第七十一頁，共98頁。Aexampleofaninternet__Ethernetandp2plink

Forexample:Figure:aserver,aworkstation,arouter,EthernetLAN,aremotePCwithap2plinkNOTE:fromtheviewofIP,theEthernetLANandthep2plinkconstitutetwodifferentnetworks第七十二頁，共98頁。ExampleinternetnetidhostidPhysicaladdressserver11sworkstation12wrouter13rrouter21-PC22-(1,1)s(1,2)w(2,1)(1,3)r(2,2)PPPNetid=2Ethernet(netid=1)PCServerRouterWorkstation*PPPdoesnotuseaddresses第七十三頁，共98頁。IPADDRESSESandPHYSICALADDRESSESIntheInterneteachhostisidentifiedbyagloballyuniqueIPaddress,whichidentifiesthehost’snetworkinterface.Router:twoIPaddresses,twonetworkinterfacesIPaddress:anetworkIDandahostID,(1,1),(1,3)InaLAN:Physicaladdress:Ethernet,NIC,48-bitaddress.r,s,w第七十四頁，共98頁。Aexampleofaninternet__Ethernetandp2plink

ALLIPsubnetmaskis75第七十五頁，共98頁。Exampleinternet()s(1.1.1,2)w()()r()PPP(netid=1.1.2)Ethernet(netid=1.1.1)PCServerRouterWorkstationnetidhostidPhysicaladdressserver1.1.11s=004c223fab45workstation1.1.12w=002a92103489router1.1.13r=005d392e5feerouter1.1.21-PC1.1.22-*PPPdoesnotuseaddresses76第七十六頁，共98頁。IPpacketfromworkstationtoserverIPpackethas()IPaddressforsourceand()IPaddressfordestinationIPtableatworkstationindicates(1,1)connectedtosamenetwork(orbysubnetmask),sothisIPpacketshouldsendtoisdestinationdirectly.Iftheworkstationdonothavetheserver’sMACaddress,itsendARPrequestfirst.WhenithastheMACaddress,thepacketisencapsulatedinEthernetframewithaddresseswands.EthernetframeissendintotheethernetbyworkstationNICandcapturedbyserverNICNICexaminesprotocoltypefieldandthendeliverspackettoitsIPlayer()s()w()()r()PPPEthernetPCServerRouterWorkstation(),()w,s77第七十七頁，共98頁。Furthermoreifswitchisused…Iftheworkstationandserverisconnectedbyanether-netswitch,whentheworkstationsendsARPrequest,theswitchknowswhichporttheworkstationisconnected,andfloodsthearprequesttoallotherports;whentheserversendsARPresponse,theswitchknowswhichporttheserverisconnectedtoo,andforwardsthispackettotheworkstation!PPPPCServerRouterWorkstationswitch78第七十八頁，共98頁。IPpacketfromservertoPC()s()w()()r(2,2)PCServerRouterWorkstation(),(1.1.2,2)s,r(),(1.1.2,2)IPpackethas()and()asIPsourceanddestinationaddressesIPtableatserverindicatespacketshouldbesenttorouter,soIPpacketisencapsulatedinEthernetframewithaddressessandr.If.Iftheserverdonothavetherouter’sMACaddress,itsendARPrequestfirst.Whenithas…EthernetframeissnedintotheethernetbyserverNICandcapturedbyrouterNICNICexaminesprotocoltypefieldandthendeliverspackettoitsIPlayerIPlayerexaminesIPpacketdestinationaddressanddeterminesIPpacketshouldberoutedto()Router’stableindicates()isdirectlyconnectedviaPPPlinkIPpacketisencapsulatedinPPPframeanddeliveredtoPCPPPatPCexaminesprotocoltypefieldanddeliverspackettoPCIPlayer79第七十九頁，共98頁。EncapsulationIPheader:sourceanddestinationIPaddress,otherinfoEthernetheadercontains:sourceanddestinationphysicaladdressesnetworkprotocoltype(e.g.IP)IPheaderIPPayloadEthernetheaderFCSIPheaderIPPayload第八十頁，共98頁。IPpacketfromworkstationtoserverIPpackethas(1,2)IPaddressforsourceand(1,1)IPaddressfordestinationIPtableatworkstationindicates(1,1)connectedtosamenetwork,soIPpacketisencapsulatedinEthernetframewithaddresseswandsEthernetframeisbroadcastbyworkstationNICandcapturedbyserverNICNICexaminesprotocoltypefieldandthendeliverspackettoitsIPlayer(1,1)s(1,2)w(2,1)(1,3)r(2,2)PPPEthernetPCServerRouterWorkstation(1,2),(1,1)w,s第八十一頁，共98頁。IPpacketfromservertoPC(1,1)s(1,2)w(2,1)(1,3)r(2,2)PCServerRouterWorkstationIPpackethas(1,1)and(2,2)asIPsourceanddestinationaddressesIPtableatserverindicatespacketshouldbesenttorouter,soIPpacketisencapsulatedinEthernetframewithaddressessandrEthernetframeisbroadcastbyserverNICandcapturedbyrouterNICNICexaminesprotocoltypefieldandthendeliverspackettoitsIPlayerIPlayerexaminesIPpacketdestinationaddressanddeterminesIPpacketshouldberoutedto(2,2)Router’stableindicates(2,2)isdirectlyconnectedviaPPPlinkIPpacketisencapsulatedinPPPframeanddeliveredtoPCPPPatPCexaminesprotocoltypefieldanddeliverspackettoPCIPlayer(1,1),(2,2)s,r(1,1),(2,2)第八十二頁，共98頁。HowthelayersworktogetherNetworkinterfaceIPTCPHTTPNetworkinterfaceIPNetworkinterfaceIPTCPHTTPEthernetPPPRouter(1,1)s(2,1)(1,3)r(2,2)PPPEthernet(a)(b)ServerPCPCServerRouterTCPusesnode-to-nodeUnreliablepackettransferofIPServerIPaddress&PCIPaddressInternetHTTPusesprocess-to-processReliablebytestreamtransferofTCPconnection:Serversocket:(IPAddress,80)PCsocket(IPAddress,Eph.#)第八十三頁，共98頁。EncapsulationTCPHeadercontainssource&destinationportnumbersIPHeadercontainssourceanddestinationIPaddresses;transportprotocoltypeEthernetHeadercontainssource&destinationMACaddresses;networkprotocoltypeHTTPRequestTCPheaderHTTPRequestIPheaderTCPheaderHTTPRequestEthernetheaderIPheaderTCPheaderHTTPRequestFCS第八十四頁，共98頁。傳輸層技術(shù)1傳輸層功能，點到點與端到端概念2TCP/IP體系中的運輸層

2.1運輸層中的兩個協(xié)議:TCP和UDP 2.2端口的概念和作用

2.3工作方式：客戶-服務(wù)器3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP—偽首4傳輸控制協(xié)議TCP 4.1TCP的鏈路鏈路管理:三次握手過程的連接建立和“溫和”關(guān)閉

4.2TCP的流量控制：滑動窗口（通知窗口，以字節(jié)為單位，窗口尺寸--windowsize）

4.3TCP擁塞控制：慢啟動,擁塞窗口-cwnd第八十五頁，共98頁。TCP與UDPUDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對方的運輸層在收到UDP報文后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然UDP不提供可靠交付，但在某些情況下UDP是一種最有效的工作方式。運輸層的UDP用戶數(shù)據(jù)報與網(wǎng)際層的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)報是在運輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的。TCP則提供面向連接的服務(wù)。TCP不提供廣播或多播服務(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。TCP報文段是在運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運輸層是否建立了TCP連接。第八十六頁，共98頁。客戶服務(wù)器方式TCP的連接和建立都是采用客戶服務(wù)器方式。主動發(fā)起連接建立的應(yīng)用進程叫做客戶(client)。被動等待連接建立的應(yīng)用進程叫做服務(wù)器(server)客戶端在知道服務(wù)器的地址和端口號后，才能發(fā)起服務(wù)請求。

第八十七頁，共98頁。SYN,SEQ=x主機BSYN,ACK,SEQ=y,ACK=x1ACK,SEQ=x+1,A