1、一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段的劃分一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段的劃分 第一階段：第一階段：20世紀(jì)世紀(jì)50年代（年代（面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 第一第一 代）代） 數(shù)據(jù)通信技術(shù)的研究與發(fā)展數(shù)據(jù)通信技術(shù)的研究與發(fā)展 為網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生為網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生奠定了理論基礎(chǔ)奠定了理論基礎(chǔ) 第二階段：第二階段：20世紀(jì)世紀(jì)60年代（年代（計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 第二代）第二代） ARPAnet與分組交換技術(shù)的研究與發(fā)展與分組交換技術(shù)的研究與發(fā)展,ARPAnet 為為Internet的形成奠定了基礎(chǔ)的形成奠定了基礎(chǔ) 第三階段：第三階段：20世紀(jì)世紀(jì)70年代（年代（開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò) 第三代）

2、第三代） 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的研究網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的研究 第四階段：第四階段：20世紀(jì)世紀(jì)90年代（年代（網(wǎng)絡(luò)計(jì)算新時(shí)代網(wǎng)絡(luò)計(jì)算新時(shí)代） 二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的基本內(nèi)容二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的基本內(nèi)容 資源共享觀點(diǎn)資源共享觀點(diǎn)的定義：的定義：以能夠相互共享資源以能夠相互共享資源 的方式互聯(lián)起來(lái)的的方式互聯(lián)起來(lái)的自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。的集合。 網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的共享；網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的共享； 互聯(lián)的計(jì)算機(jī)是分布在不同地理位置的多臺(tái)獨(dú)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)是分布在不同地理位置的多臺(tái)獨(dú) 立的立的“自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”； 聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)在通信過(guò)程中

3、必須遵循相同的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)在通信過(guò)程中必須遵循相同的網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議。協(xié)議。 三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要完成兩大基本功能；兩大基本功能； 早期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要是廣域網(wǎng)，它從早期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要是廣域網(wǎng)，它從邏輯功能邏輯功能上上分為資源分為資源 子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩個(gè)部分；子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩個(gè)部分； 資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的主計(jì)算機(jī)與終端，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的主計(jì)算機(jī)與終端， 資源包括：資源包括： 通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信處理的負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信處理的通信控制處理機(jī)通信控制處理機(jī)與與通通 信線(xiàn)路信線(xiàn)路 ，如路由器和光纖，如路由器和光纖 四、實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中常

4、用的三種交四、實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中常用的三種交 換比較換比較 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P3 P4 報(bào) 文 報(bào) 文 報(bào) 文 A B C D A B C DA B C D t 連接建立 數(shù)據(jù)傳送 報(bào)文 P2 P1 連接釋放 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)是是分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式；的一種形式； 不需要預(yù)先在源主機(jī)與目的主機(jī)之間建立不需要預(yù)先在源主機(jī)與目的主機(jī)之間建立“線(xiàn)路連接線(xiàn)路連接”，報(bào)報(bào) 文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長(zhǎng)報(bào)文、會(huì)文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長(zhǎng)報(bào)文、會(huì) 話(huà)式通信話(huà)式通信； 源主機(jī)所發(fā)送的每一個(gè)分組都可以獨(dú)立地選擇一條傳輸路徑，源主機(jī)所發(fā)送的每

5、一個(gè)分組都可以獨(dú)立地選擇一條傳輸路徑， 必須必須帶有目的地址與源地址帶有目的地址與源地址； 每個(gè)分組在通信子網(wǎng)中可能是通過(guò)不同的傳輸路徑到達(dá)目的每個(gè)分組在通信子網(wǎng)中可能是通過(guò)不同的傳輸路徑到達(dá)目的 主機(jī)，主機(jī)，可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)與丟失現(xiàn)象；可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)與丟失現(xiàn)象； 虛電路方式虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)方式與線(xiàn)路交換方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)方式與線(xiàn)路交換方式 結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn); ; 數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)方式在分組發(fā)送之前，發(fā)送方與接收方在分組發(fā)送之前，發(fā)送方與接收方 之間不需要預(yù)先建立連接。虛電路方式在之間不需要預(yù)先建立連接。虛電路方式在分組分組 發(fā)送之前發(fā)

6、送之前，需要在發(fā)送方和接收方建立一條，需要在發(fā)送方和接收方建立一條邏邏 輯連接輯連接的虛電路的虛電路; ; 虛電路方式與線(xiàn)路交換方式相同，整個(gè)通信過(guò)虛電路方式與線(xiàn)路交換方式相同，整個(gè)通信過(guò) 程分為以下三個(gè)階段：程分為以下三個(gè)階段：連接建立、數(shù)據(jù)傳輸與連接建立、數(shù)據(jù)傳輸與 連接釋放階段連接釋放階段； 報(bào)文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。報(bào)文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。 分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂 序的現(xiàn)象。序的現(xiàn)象。 五、時(shí)延五、時(shí)延(delay 或或 latency) 數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播 時(shí)延和處理時(shí)延

7、之和： 總時(shí)延總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延 + 傳播時(shí)延傳播時(shí)延 + 處理時(shí)延處理時(shí)延 發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延 = 數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特比特） 信道帶寬（信道帶寬（比特比特/秒秒） 傳播時(shí)延傳播時(shí)延 = 信道長(zhǎng)度（信道長(zhǎng)度（米米） 信號(hào)在信道上的傳播速率（信號(hào)在信道上的傳播速率（米米/秒秒） 交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的 時(shí)間。時(shí)間。 三種時(shí)延所產(chǎn)生的地方三種時(shí)延所產(chǎn)生的地方 1 0 1 1 0 0 1 發(fā)送器 隊(duì)列 在鏈路上產(chǎn)生 傳播時(shí)延 結(jié)點(diǎn) B 結(jié)點(diǎn) A 在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時(shí)延 (即傳輸時(shí)延) 在隊(duì)列中產(chǎn)生 處理時(shí)延 數(shù)據(jù)

8、從結(jié)點(diǎn) A 向結(jié)點(diǎn) B 發(fā)送數(shù)據(jù) 鏈路 往返時(shí)延往返時(shí)延 RTT (Round-Trip Time) ：表示從發(fā)送端發(fā)表示從發(fā)送端發(fā) 送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送端收到來(lái)自接收端的確認(rèn)（接收送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送端收到來(lái)自接收端的確認(rèn)（接收 端收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送確認(rèn)），總共經(jīng)歷的時(shí)延。端收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送確認(rèn)），總共經(jīng)歷的時(shí)延。 網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)體系網(wǎng)絡(luò)體系 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 體系結(jié)構(gòu)是體系結(jié)構(gòu)是抽象的抽象的，而，而實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)是指能夠運(yùn)行的一些硬是指能夠運(yùn)行的一些硬 件和軟件。件和軟件。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素 語(yǔ)法語(yǔ)法 數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或

9、格式數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式 。 語(yǔ)義語(yǔ)義 需要發(fā)出何種控制信息，完成何種需要發(fā)出何種控制信息，完成何種 動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。 時(shí)序時(shí)序 事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。 六、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)六、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) OSI參考模型的結(jié)構(gòu)參考模型的結(jié)構(gòu) TCP/IP 參考模型與參考模型與 OSI 參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 計(jì)算機(jī) 1 AP2 AP1 計(jì)算機(jī) 2 應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù) 應(yīng)用層首部 H5 10100110100101 比 特 流 110101110101 注意加入

10、或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟?應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù) H5 應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù) H4H5 應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù) H3H4H5 應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù) H4 運(yùn)輸層首部 H3 網(wǎng)絡(luò)層首部 H2 鏈路層 首部 T2 鏈路層 尾部 數(shù)據(jù)是信息的載體；數(shù)據(jù)是信息的載體； 信號(hào)是數(shù)據(jù)的載體，是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中電信信號(hào)是數(shù)據(jù)的載體，是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中電信 號(hào)的表示形式；號(hào)的表示形式； 模擬信號(hào)（模擬信號(hào)（analog signal）的信號(hào)電平是連續(xù)）的信號(hào)電平是連續(xù) 變化的；變化的； 數(shù)字信號(hào)（數(shù)字信號(hào)（digital signal）是用兩種不同的電）是用兩種不同的電 平去表示平去表示0、1比特序列的電

11、壓脈沖信號(hào)表示；比特序列的電壓脈沖信號(hào)表示； 按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型，通信系統(tǒng)按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型，通信系統(tǒng) 分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。 碼元與信息量碼元與信息量 碼元碼元是承載信息的基本信號(hào)單位。比如用脈沖信號(hào)表是承載信息的基本信號(hào)單位。比如用脈沖信號(hào)表 示數(shù)據(jù)有效值狀態(tài)，一個(gè)單位脈沖就是一碼元。示數(shù)據(jù)有效值狀態(tài)，一個(gè)單位脈沖就是一碼元。 是由脈沖信號(hào)所能表示的是由脈沖信號(hào)所能表示的 決定的。決定的。 一個(gè)單位脈沖信號(hào)，當(dāng)表示二進(jìn)制代碼一個(gè)單位脈沖信號(hào)，當(dāng)表示二進(jìn)制代碼0和和1兩個(gè)狀兩個(gè)狀 態(tài)有效值時(shí)，一碼元能攜帶態(tài)有效值時(shí)，一

12、碼元能攜帶1bit信息，即一位。信息，即一位。 一個(gè)單位脈沖信號(hào)，當(dāng)表示二進(jìn)制代碼一個(gè)單位脈沖信號(hào)，當(dāng)表示二進(jìn)制代碼00、01、10、 11四個(gè)有效值時(shí)，一碼元能攜帶四個(gè)有效值時(shí)，一碼元能攜帶2bit信息，即兩位。信息，即兩位。 一個(gè)單位脈沖信號(hào)，當(dāng)表示二進(jìn)制代碼一個(gè)單位脈沖信號(hào)，當(dāng)表示二進(jìn)制代碼000、001、 010、011、100、101、110、111八個(gè)有效值時(shí)，一八個(gè)有效值時(shí)，一 碼元能攜帶碼元能攜帶3bit信息，即三位。信息，即三位。 調(diào)制速率（或波特率、碼元率）調(diào)制速率（或波特率、碼元率） 數(shù)據(jù)以代碼形式傳輸，代碼由碼元組成。傳輸時(shí)碼元可以用波形來(lái)表示，用一種數(shù)據(jù)以代碼形式傳輸

13、，代碼由碼元組成。傳輸時(shí)碼元可以用波形來(lái)表示，用一種 波形來(lái)表示一個(gè)碼元或幾個(gè)碼元的組合。波形的持續(xù)時(shí)間與它所代表的碼元組合波形來(lái)表示一個(gè)碼元或幾個(gè)碼元的組合。波形的持續(xù)時(shí)間與它所代表的碼元組合 的時(shí)間長(zhǎng)度一一對(duì)應(yīng)，波形持續(xù)時(shí)間越短，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)牟ㄐ螖?shù)就越多，或的時(shí)間長(zhǎng)度一一對(duì)應(yīng)，波形持續(xù)時(shí)間越短，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)牟ㄐ螖?shù)就越多，或 者說(shuō)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)傳輸速率就越高。者說(shuō)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)傳輸速率就越高。調(diào)制速率就是單位時(shí)間傳輸?shù)碾娦耪{(diào)制速率就是單位時(shí)間傳輸?shù)碾娦?號(hào)個(gè)數(shù)（或碼元）號(hào)個(gè)數(shù)（或碼元）。調(diào)制速率的單位是波特調(diào)制速率的單位是波特(baud)，計(jì)算公式如下：，計(jì)算公式如下：

14、B1T（一波特表示每秒傳輸一碼元）（一波特表示每秒傳輸一碼元） 其中其中T為一個(gè)電信號(hào)（脈沖）波形的持續(xù)時(shí)間。調(diào)制速率不等于數(shù)據(jù)傳輸速率。為一個(gè)電信號(hào)（脈沖）波形的持續(xù)時(shí)間。調(diào)制速率不等于數(shù)據(jù)傳輸速率。 調(diào)制速率與數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)系如下：調(diào)制速率與數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)系如下： SB(Log2N) 只有當(dāng)脈沖信號(hào)只有兩個(gè)狀態(tài)，即只有當(dāng)脈沖信號(hào)只有兩個(gè)狀態(tài)，即N=2時(shí)，或二相調(diào)制時(shí)，這時(shí)比特率等于波時(shí)，或二相調(diào)制時(shí)，這時(shí)比特率等于波 特率。特率。 例如：已知某個(gè)信道的信號(hào)傳輸速率為例如：已知某個(gè)信道的信號(hào)傳輸速率為128kb/s，一個(gè)載波信號(hào)碼元，一個(gè)載波信號(hào)碼元 有有16個(gè)有效離散值，則該信道的波特

15、率為多少？個(gè)有效離散值，則該信道的波特率為多少？ 答：答：128kb/s=B(Log216) B=32KBaud 波特波特(Baud)(Baud)和和比特比特(bit)(bit)是兩個(gè)不同的概念。是兩個(gè)不同的概念。 波特波特是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝唬棵雮鞫嗌賯€(gè)是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝唬棵雮鞫嗌賯€(gè)碼元）。 碼元傳輸速率也稱(chēng)為調(diào)制速率、波形速率或符號(hào)速 率。 比特是信息量的單位。 香農(nóng)定理香農(nóng)定理：在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，：在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)， 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與信道帶寬與信道帶寬B （以（以 Hz 為單位）為單位），信，信 噪比噪比S/N的關(guān)系為的關(guān)系

16、為 Rmax = Blog2（1+S/N） S/N為信噪比為信噪比(無(wú)量綱）；無(wú)量綱）； S 為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率； N 為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。 S/N(dB)=10lg(S/N) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法 曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編 碼碼 曼徹斯特編碼（曼徹斯特編碼（Manchester Encoding） 為了自帶位同步（或稱(chēng)比特同步）信號(hào)而采用為了自帶位同步（或稱(chēng)比特同步）信號(hào)而采用 的一種編碼方法的一種編碼方法 在曼徹斯特編碼中每個(gè)比特持續(xù)時(shí)間分為兩半，在曼徹斯特編碼中每個(gè)比特持續(xù)時(shí)間

17、分為兩半， 在發(fā)送比特在發(fā)送比特1時(shí)，前一半時(shí)間電平為高，而后時(shí)，前一半時(shí)間電平為高，而后 一半時(shí)間電平為低；在發(fā)送比特一半時(shí)間電平為低；在發(fā)送比特0時(shí)則正好相時(shí)則正好相 反。這樣，在每個(gè)比特持續(xù)時(shí)間的中間肯定有反。這樣，在每個(gè)比特持續(xù)時(shí)間的中間肯定有 一次電平的跳變，接收方可以通過(guò)檢測(cè)該跳變一次電平的跳變，接收方可以通過(guò)檢測(cè)該跳變 來(lái)保持與發(fā)送方的比特同步來(lái)保持與發(fā)送方的比特同步。 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼已被某些局曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼已被某些局 域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)采用域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)采用 缺點(diǎn)是在每比特的持續(xù)時(shí)間內(nèi)將可能出現(xiàn)多達(dá)缺點(diǎn)是在每比特的持續(xù)時(shí)間內(nèi)將可能出現(xiàn)多達(dá) 兩次跳變，編碼效率

18、只有兩次跳變，編碼效率只有50%。 波分復(fù)用波分復(fù)用頻分復(fù)用頻分復(fù)用 復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù) 異步異步同步同步 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用碼分復(fù)用碼分復(fù)用 九、九、 數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能 鏈路管理鏈路管理 幀定界功能幀定界功能 流量控制流量控制 差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制 幀的透明傳輸幀的透明傳輸 尋址尋址 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能而為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能而 制定的規(guī)程或協(xié)議。制定的規(guī)程或協(xié)議。 十、反饋重發(fā)機(jī)制的分類(lèi)十、反饋重發(fā)機(jī)制的分類(lèi) 停止等待方式停止等待方式 (停止等待協(xié)議停止等待協(xié)議) 是最簡(jiǎn)單但也是最基本的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是最簡(jiǎn)單但也是最基本的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 接

19、接收收端端 發(fā)發(fā)送送端端 ACKNAKACK 1223 1223 拉回方式拉回方式 (Go-back-N(Go-back-N 連續(xù)連續(xù)ARQARQ協(xié)議協(xié)議) ) 重傳出錯(cuò)幀以后重傳出錯(cuò)幀以后 所有已傳的幀所有已傳的幀 選擇重發(fā)方式選擇重發(fā)方式 ( (選擇重傳選擇重傳ARQARQ協(xié)議協(xié)議) ) 只重傳出錯(cuò)幀只重傳出錯(cuò)幀 發(fā)送端發(fā)送端 接收端接收端 ACK0 ACK1 NAKACK2 ACK3 (a) ACK0 ACK1 NAKACK2 ACK6 (b) ACK3 ACK4 ACK5 丟棄丟棄 重傳重傳 重傳重傳 01234523456 01234523456 01234526789 012345

20、26789 發(fā)送端發(fā)送端 接收端接收端 丟棄丟棄 停止等待協(xié)議停止等待協(xié)議, ,：發(fā)送窗口大小為，接收窗口大：發(fā)送窗口大小為，接收窗口大 小為小為1 1，在發(fā)送一幀之前必須等待下一幀的確認(rèn)，在發(fā)送一幀之前必須等待下一幀的確認(rèn)， 致使適應(yīng)于短信道，對(duì)長(zhǎng)信道效率很低。致使適應(yīng)于短信道，對(duì)長(zhǎng)信道效率很低。 連續(xù)連續(xù)ARQARQ協(xié)議：發(fā)送窗口大小協(xié)議：發(fā)送窗口大小11，接收窗口大小為，接收窗口大小為 1 1，引入了管道化技術(shù)，允許發(fā)送方發(fā)送，引入了管道化技術(shù)，允許發(fā)送方發(fā)送n n幀之前幀之前 而不需要等待確認(rèn)，但是，如果某一幀發(fā)生錯(cuò)誤，而不需要等待確認(rèn)，但是，如果某一幀發(fā)生錯(cuò)誤， 必須從發(fā)生錯(cuò)誤幀處開(kāi)

21、始重新傳輸必須從發(fā)生錯(cuò)誤幀處開(kāi)始重新傳輸; ; 選擇重傳選擇重傳ARQARQ協(xié)議：發(fā)送窗口大小協(xié)議：發(fā)送窗口大小11，接收窗口大，接收窗口大 小小11，引入管道化和否定性確認(rèn)幀，對(duì)發(fā)生錯(cuò)誤，引入管道化和否定性確認(rèn)幀，對(duì)發(fā)生錯(cuò)誤 的幀單獨(dú)重傳，并緩存錯(cuò)誤幀之后發(fā)送的幀與退的幀單獨(dú)重傳，并緩存錯(cuò)誤幀之后發(fā)送的幀與退 后后n n幀幀arqarq相比，減少了出錯(cuò)幀之后所有幀都要重相比，減少了出錯(cuò)幀之后所有幀都要重 傳的開(kāi)銷(xiāo)。傳的開(kāi)銷(xiāo)。 HDLC的幀結(jié)構(gòu)的幀結(jié)構(gòu) F（flag） ：固定格式固定格式 01111110 作用作用 幀同步幀同步 傳輸數(shù)據(jù)的透明性（傳輸數(shù)據(jù)的透明性（0比特插入與刪除）比特插入與

22、刪除） 十二、介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法十二、介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法: 在共享介質(zhì)的情況下需要在共享介質(zhì)的情況下需要 帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn) CSMA/CD 非確定性隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)控制方法非確定性隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)控制方法 令牌環(huán)令牌環(huán) token ring 采用令牌的確定性訪(fǎng)問(wèn)控制方法采用令牌的確定性訪(fǎng)問(wèn)控制方法 載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)碰撞檢測(cè) CSMA/CD 協(xié)議協(xié)議 CSMA/CD 表示表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。 “多點(diǎn)接入多點(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式表示許多計(jì)

23、算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式 連接在一根總線(xiàn)上。連接在一根總線(xiàn)上。 “載波監(jiān)聽(tīng)載波監(jiān)聽(tīng)”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要 檢測(cè)一下總線(xiàn)上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，檢測(cè)一下總線(xiàn)上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)， 如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。 總線(xiàn)上并沒(méi)有什么總線(xiàn)上并沒(méi)有什么“載波載波”。因此，。因此， “載波監(jiān)聽(tīng)載波監(jiān)聽(tīng)” 就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線(xiàn)上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā)就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線(xiàn)上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā) 送的數(shù)據(jù)信號(hào)。送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 碰撞檢測(cè)碰撞檢測(cè) “碰撞檢測(cè)碰撞檢測(cè)”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送

24、數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上 的信號(hào)電壓大小。的信號(hào)電壓大小。 當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線(xiàn)上的信當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線(xiàn)上的信 號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。 當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(guò)一定的門(mén)當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(guò)一定的門(mén) 限值時(shí)，就認(rèn)為總線(xiàn)上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送限值時(shí)，就認(rèn)為總線(xiàn)上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送 數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。 所謂所謂“碰撞碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測(cè)碰撞檢測(cè)” 也稱(chēng)為也稱(chēng)為“沖突檢測(cè)沖突檢測(cè)”。 檢測(cè)到碰撞后檢測(cè)到碰撞后 在發(fā)生碰撞時(shí)，總線(xiàn)上傳輸?shù)男盘?hào)

25、產(chǎn)生了在發(fā)生碰撞時(shí)，總線(xiàn)上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了 嚴(yán)重的失真，無(wú)法從中恢復(fù)出有用的信息嚴(yán)重的失真，無(wú)法從中恢復(fù)出有用的信息 來(lái)。來(lái)。 每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線(xiàn)每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線(xiàn) 上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得 繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí) 間后再次發(fā)送間后再次發(fā)送。 CSMA/CD的發(fā)送流程可以概括為的發(fā)送流程可以概括為 先聽(tīng)后發(fā)先聽(tīng)后發(fā) 、邊聽(tīng)邊發(fā)、沖突停止、邊聽(tīng)邊發(fā)、沖突停止、 延延 遲重發(fā)遲重發(fā) 每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總 線(xiàn)上是否有

26、其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果線(xiàn)上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果 有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生沖突；有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生沖突； 如沒(méi)有，則發(fā)送。并且計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)如沒(méi)有，則發(fā)送。并且計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù) 同時(shí)檢測(cè)信道上是否有沖突發(fā)生，如果有同時(shí)檢測(cè)信道上是否有沖突發(fā)生，如果有 則采用截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)類(lèi)型退避算法來(lái)等則采用截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)類(lèi)型退避算法來(lái)等 待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。 二進(jìn)制指數(shù)類(lèi)型退避算法二進(jìn)制指數(shù)類(lèi)型退避算法 (truncated binary exponential type) 發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后

27、，要推遲 （退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。（退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。 確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)用期確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)用期 2 。 定義重傳次數(shù)定義重傳次數(shù) k ，k 10，即，即 k = Min重傳次數(shù)重傳次數(shù), 10 從整數(shù)集合從整數(shù)集合0,1, (2k 1)中隨機(jī)地取出一個(gè)中隨機(jī)地取出一個(gè) 數(shù)，記為數(shù)，記為 r。重傳所需的時(shí)延就是。重傳所需的時(shí)延就是 r 倍的基本倍的基本 退避時(shí)間。退避時(shí)間。 當(dāng)重傳達(dá)當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并 向高層報(bào)告向高層報(bào)告。 沖突及處理方法沖突及處理方法 由于多個(gè)發(fā)送方同時(shí)檢測(cè)到介質(zhì)空

28、閑，并由于多個(gè)發(fā)送方同時(shí)檢測(cè)到介質(zhì)空閑，并 且發(fā)送數(shù)據(jù)，因而產(chǎn)生沖突且發(fā)送數(shù)據(jù)，因而產(chǎn)生沖突; 沖突發(fā)生后，沖突發(fā)生后， 發(fā)送方各自延遲隨機(jī)時(shí)間，再爭(zhēng)用介質(zhì)，發(fā)送方各自延遲隨機(jī)時(shí)間，再爭(zhēng)用介質(zhì)， 隨機(jī)時(shí)間采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法進(jìn)行決隨機(jī)時(shí)間采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法進(jìn)行決 定。定。 當(dāng)沖突產(chǎn)生后，會(huì)產(chǎn)生幀碎片當(dāng)沖突產(chǎn)生后，會(huì)產(chǎn)生幀碎片; 當(dāng)接受到的當(dāng)接受到的 數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度小于最小幀長(zhǎng)限制時(shí)，則認(rèn)為數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度小于最小幀長(zhǎng)限制時(shí)，則認(rèn)為 是幀碎片，進(jìn)行丟棄。是幀碎片，進(jìn)行丟棄。 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法 傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種： 銅纜（粗纜或細(xì)

29、纜）銅纜（粗纜或細(xì)纜） 銅線(xiàn)（雙絞線(xiàn)）銅線(xiàn)（雙絞線(xiàn)） 光纜光纜 這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。 10BASE5 粗纜 10BASE2 細(xì)纜 10BASE-T 雙絞線(xiàn) 10BASE-F 光纜 以太網(wǎng)媒體接入控制 MAC 網(wǎng)橋基本特征網(wǎng)橋基本特征： 網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互連；網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互連； 網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸 介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)；介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)； 網(wǎng)橋以接收、存儲(chǔ)、地址過(guò)濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)橋以接收、存儲(chǔ)、地址過(guò)濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)互連

30、的 網(wǎng)絡(luò)之間的通信；網(wǎng)絡(luò)之間的通信； 網(wǎng)橋需要互連的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議；網(wǎng)橋需要互連的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議； 網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信量。網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信量。 透明網(wǎng)橋（可以即插即用）透明網(wǎng)橋（可以即插即用） 源路選網(wǎng)橋源路選網(wǎng)橋 net-id 24 bit host-id 24 bit net-id 16 bit net-id 8 bit 十五、十五、IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0 A 類(lèi)地址 host-id 16 bit B 類(lèi)地址 C 類(lèi)地址01 1 host-id 8 bit D 類(lèi)地址

31、1 1 1 0 多 播 地 址 E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 0 01 A類(lèi)類(lèi)IP地址地址：網(wǎng)絡(luò)號(hào)長(zhǎng)度為網(wǎng)絡(luò)號(hào)長(zhǎng)度為7位，從理論上可以有位，從理論上可以有27=128個(gè)網(wǎng)絡(luò)；個(gè)網(wǎng)絡(luò)； 網(wǎng)絡(luò)號(hào)為全網(wǎng)絡(luò)號(hào)為全0和全和全1（用十進(jìn)制表示為（用十進(jìn)制表示為0與與127）的兩個(gè)地址）的兩個(gè)地址保留保留用用 于特殊目的，于特殊目的，實(shí)際允許有實(shí)際允許有126個(gè)個(gè)不同的不同的A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)；類(lèi)網(wǎng)絡(luò)； B類(lèi)類(lèi)IP地址地址：由于網(wǎng)絡(luò)由于網(wǎng)絡(luò)IP長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為14位，因此允許有位，因此允許有214=16384個(gè)不個(gè)不 同的同的B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)；類(lèi)網(wǎng)絡(luò)； C類(lèi)類(lèi)IP地址地址：網(wǎng)絡(luò)號(hào)長(zhǎng)度為網(wǎng)絡(luò)號(hào)長(zhǎng)度為21位，因

32、此允許有位，因此允許有221=2097152個(gè)個(gè) 不同的不同的C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)；類(lèi)網(wǎng)絡(luò)； IP 地址與硬件地址 TCP 報(bào)文 IP 數(shù)據(jù)報(bào) MAC 幀 應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部 首部 尾部首部 鏈路層及以下 使用硬件地址 硬件地址 網(wǎng)絡(luò)層及以上 使用 IP 地址 IP 地址 十六、子網(wǎng)的基本概念十六、子網(wǎng)的基本概念 子網(wǎng)子網(wǎng)IP地址是三層結(jié)構(gòu)：地址是三層結(jié)構(gòu)： net ID-subnet ID-host ID 掩碼的概念掩碼的概念 子網(wǎng)掩碼表示方法：網(wǎng)絡(luò)號(hào)與子網(wǎng)號(hào)置子網(wǎng)掩碼表示方法：網(wǎng)絡(luò)號(hào)與子網(wǎng)號(hào)置1，主機(jī)號(hào)置，主機(jī)號(hào)置0。 一個(gè)一個(gè)B類(lèi)地址劃分為類(lèi)地址劃分為64個(gè)子網(wǎng)的例子個(gè)子網(wǎng)的例子 十七、十七、無(wú)無(wú)類(lèi)域間

33、路由類(lèi)域間路由CIDR技術(shù)技術(shù) CIDR用區(qū)別于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)的用區(qū)別于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)的IP地址與劃分地址與劃分 子網(wǎng)的概念的子網(wǎng)的概念的“網(wǎng)絡(luò)前綴網(wǎng)絡(luò)前綴（network - prefix）”，代替，代替“網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)+主機(jī)號(hào)主機(jī)號(hào)” 二層地二層地 址結(jié)構(gòu)，形成新的無(wú)分類(lèi)二層地址結(jié)構(gòu)。址結(jié)構(gòu)，形成新的無(wú)分類(lèi)二層地址結(jié)構(gòu)。 CIDR使用網(wǎng)絡(luò)前綴去代替了標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)的使用網(wǎng)絡(luò)前綴去代替了標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)的IP地地 址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)，也不再使用子網(wǎng)的概念。址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)，也不再使用子網(wǎng)的概念。 CIDR地址采用地址采用“斜線(xiàn)記法斜線(xiàn)記法”，即：，即： ，如，如200.16.23.0/20; CIDR將將組成

34、一組成一 個(gè)個(gè)“CIDR地址塊地址塊”。 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 NAT 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 NAT 方法于方法于1994年提出。年提出。 需要在專(zhuān)用網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的路由器上安需要在專(zhuān)用網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的路由器上安 裝裝 NAT 軟件。裝有軟件。裝有 NAT 軟件的路由器叫軟件的路由器叫 做做 NAT路由器，它至少有一個(gè)有效的外部路由器，它至少有一個(gè)有效的外部 全球地址全球地址 IPG。 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT技術(shù)是通過(guò)將一個(gè)或多技術(shù)是通過(guò)將一個(gè)或多 個(gè)全局個(gè)全局IP地址映射為多個(gè)內(nèi)部專(zhuān)用地址映射為多個(gè)內(nèi)部專(zhuān)用IP地址地址 來(lái)實(shí)現(xiàn)地址重用的。來(lái)實(shí)現(xiàn)地址重用的。 十八、十八、IP分

35、組交付和路由選擇分組交付和路由選擇 應(yīng)用層應(yīng)用層 運(yùn)輸層運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層 應(yīng)用層應(yīng)用層 運(yùn)輸層運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層 數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù) H1 H2 IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) 丟失丟失 H1 發(fā)送給發(fā)送給 H2 的分組可能沿著不同路徑傳送的分組可能沿著不同路徑傳送 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主機(jī)主機(jī) H1 主機(jī)主機(jī) H2 R1 R4 R5 R2 R3 R1 R2 R3 H1 R5 H2 R4 間接交付間接交付 間接交付間接交付 間接交付間接交付 間接交付間接交付 間接交付間接交付 直接交付直接交付 3 2 2

36、1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 分組在互聯(lián)網(wǎng)中的傳送分組在互聯(lián)網(wǎng)中的傳送 討論路由選擇算法涉及的主要參數(shù)討論路由選擇算法涉及的主要參數(shù)： 跳（步）數(shù)（跳（步）數(shù)（hop count） 分組從源結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié)分組從源結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié) 點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路由器的個(gè)數(shù)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路由器的個(gè)數(shù) 帶寬（帶寬（bandwidth） 鏈路的傳輸速率鏈路的傳輸速率 延時(shí)（延時(shí)（delay） 分組從源結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)花費(fèi)的時(shí)間分組從源結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)花費(fèi)的時(shí)間 負(fù)載（負(fù)載（load） 通過(guò)路由器或線(xiàn)路的單位時(shí)間通信量通過(guò)路由器或線(xiàn)路的單位時(shí)間通信量 可靠性（可靠性（rel

37、iability） 傳輸過(guò)程中的誤碼率傳輸過(guò)程中的誤碼率 開(kāi)銷(xiāo)（開(kāi)銷(xiāo)（overhead） 傳輸過(guò)程中的耗費(fèi)，與所使用的鏈傳輸過(guò)程中的耗費(fèi)，與所使用的鏈 路帶寬相關(guān)路帶寬相關(guān) HA1HA5HA4HA3HA6 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 硬件地址 路由器 R2 HA2 IP1IP2 局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng) 查找路由表 查找路由表 IP1 HA1 HA5HA4HA3HA6HA2 IP6 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 IP 層上的互聯(lián)網(wǎng) MAC 幀 IP2 IP4IP3IP5 路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2 從 HA1 到 HA3從 HA4 到 HA5從 HA6

38、 到 HA2 MAC 幀MAC 幀 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 路由器只根據(jù)目的站的 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇 R1 H1 H2 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP （例如，RIP） 自治系統(tǒng) A 自治系統(tǒng) B 自治系統(tǒng) C IGP IGP IGP IGP IGP IGP IGP IGP IGP IGP IGP IGP EGP EGP EGP 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP （例如，OSPF） 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP （例如，BGP-4） IGP R3 R2 自治系統(tǒng)和 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 RIP 1. 工作原理工作原理 路由信息協(xié)議路由信息協(xié)議 RIP 是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP

39、中最先得到廣泛使用的協(xié)議。中最先得到廣泛使用的協(xié)議。 RIP 是一種分布式的基于是一種分布式的基于的路的路 由選擇協(xié)議。由選擇協(xié)議。 RIP 協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都 要維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)要維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò) 的距離記錄。的距離記錄。 從一路由器到從一路由器到直接連接直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定的網(wǎng)絡(luò)的距離定 義為義為 1或者或者0。 從一個(gè)路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距從一個(gè)路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距 離定義為所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)加離定義為所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)加 1。 RIP 協(xié)議中的協(xié)議中的“距離距離”也稱(chēng)為也稱(chēng)為“跳跳 數(shù)數(shù)”(hop c

40、ount)，因?yàn)槊拷?jīng)過(guò)一個(gè)路，因?yàn)槊拷?jīng)過(guò)一個(gè)路 由器，跳數(shù)就加由器，跳數(shù)就加 1。 “距離”的定義 RIP 協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn)協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn) 僅和僅和相鄰路由器相鄰路由器交換信息。交換信息。 交換交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全 部信息，即部信息，即自己的路由表自己的路由表。 按按固定的時(shí)間間隔固定的時(shí)間間隔交換路由信息，例如，交換路由信息，例如， 每隔每隔 30 秒。秒。 距離向量算法距離向量算法 收到相鄰路由器（其地址為收到相鄰路由器（其地址為 X）的一個(gè)）的一個(gè) RIP 報(bào)文：報(bào)文： (1) 先修改此先修改此 RIP 報(bào)文中的所有項(xiàng)目：將報(bào)文中的所有項(xiàng)目：將“

41、下一跳下一跳”字段中的地字段中的地 址都改為址都改為 X，并將所有的，并將所有的“距離距離”字段的值加字段的值加 1。 (2) 對(duì)修改后的對(duì)修改后的 RIP 報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟： 若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則將該項(xiàng)目加到路由表中。若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則將該項(xiàng)目加到路由表中。 否則否則 若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則將收到的項(xiàng)若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則將收到的項(xiàng) 目目替換原路由表中的項(xiàng)目。替換原路由表中的項(xiàng)目。 否則否則 若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新，若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離

42、，則進(jìn)行更新， 否則，什么也不做。否則，什么也不做。 (3) 若若 3 分鐘還沒(méi)有收到相鄰路由器的更新路由表，則將此相鄰分鐘還沒(méi)有收到相鄰路由器的更新路由表，則將此相鄰 路路由器記為不可達(dá)的路由器，即將距離置為由器記為不可達(dá)的路由器，即將距離置為16（距離為（距離為16表表 示不可達(dá)）。示不可達(dá)）。 (4) 返回。返回。 例題：假定網(wǎng)絡(luò)中路由器例題：假定網(wǎng)絡(luò)中路由器B和路由器和路由器C相鄰，都選用相鄰，都選用RIP協(xié)議作協(xié)議作 為路由選擇協(xié)議。路由器為路由選擇協(xié)議。路由器B的路由表為圖的路由表為圖1所示。現(xiàn)在所示。現(xiàn)在B收到從收到從 C發(fā)來(lái)的路由信息，如圖發(fā)來(lái)的路由信息，如圖2所示。請(qǐng)求出路由

43、器所示。請(qǐng)求出路由器B更新后的路由更新后的路由 表。表。 目的目的 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 距離距離下一跳路下一跳路 由器由器 N17A N22C N68F N84E N94F 目的目的 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 距離距離 N24 N38 N64 N83 N95 最短路徑優(yōu)先協(xié)議最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF OSPF 協(xié)議的基本特點(diǎn)協(xié)議的基本特點(diǎn) “最短路徑優(yōu)先最短路徑優(yōu)先”是因?yàn)槭褂昧耸且驗(yàn)槭褂昧?Dijkstra 提出的最短路徑算法提出的最短路徑算法SPF 是分布式的是分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議鏈路狀態(tài)協(xié)議。 OSPF協(xié)議的主要特點(diǎn)協(xié)議的主要特點(diǎn) 每個(gè)路由器維護(hù)它自己的本地鏈路狀態(tài)信息，并且通過(guò)每個(gè)路由器維護(hù)它自己的本地鏈路狀態(tài)

44、信息，并且通過(guò) 擴(kuò)散的辦法把更新了的本地鏈路狀態(tài)信息廣播給自治系擴(kuò)散的辦法把更新了的本地鏈路狀態(tài)信息廣播給自治系 統(tǒng)中的每個(gè)路由器，這樣每個(gè)路由器都知道自治系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)中的每個(gè)路由器，這樣每個(gè)路由器都知道自治系統(tǒng)內(nèi) 部的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈路狀態(tài)信息。路由器根據(jù)這個(gè)鏈路狀部的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈路狀態(tài)信息。路由器根據(jù)這個(gè)鏈路狀 態(tài)庫(kù)計(jì)算出到每個(gè)目的地的最短路徑；態(tài)庫(kù)計(jì)算出到每個(gè)目的地的最短路徑； 是一種是一種動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)的路由算法，能夠自動(dòng)而快速的適應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)的路由算法，能夠自動(dòng)而快速的適應(yīng)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)的變化；構(gòu)的變化； 路由器發(fā)送的信息是本路由器與哪些路由器相鄰，以及路由器發(fā)送的信息是本路由器與哪些路由器相鄰，以及 鏈

45、路狀態(tài)（距離、時(shí)延、帶寬等）信息；鏈路狀態(tài)（距離、時(shí)延、帶寬等）信息； 當(dāng)當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)用時(shí)用洪泛法洪泛法向所有路由器發(fā)送；向所有路由器發(fā)送； 所有的路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)所有的路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù) ； 三個(gè)要點(diǎn) 向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息，這里使，這里使 用的方法是洪泛法。用的方法是洪泛法。 發(fā)送的信息就是與本路由器發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰相鄰的所有路由器的所有路由器 的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信部分信 息息。 “鏈路狀態(tài)鏈路狀態(tài)”就是說(shuō)明本路由器都和哪

46、些路由器就是說(shuō)明本路由器都和哪些路由器 相鄰，以及該鏈路的相鄰，以及該鏈路的“度量度量”(metric)。 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化發(fā)生變化時(shí)，路由器才用洪泛時(shí)，路由器才用洪泛 法向所有路由器發(fā)送此信息。法向所有路由器發(fā)送此信息。 BGP 是不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由是不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由 信息的協(xié)議。信息的協(xié)議。 BGP 較新版本是較新版本是 2006 年年 1 月發(fā)表的月發(fā)表的 BGP-4 （BGP 第第 4 個(gè)版本），即個(gè)版本），即 RFC 4271 4278。 可以將可以將 BGP-4 簡(jiǎn)寫(xiě)為簡(jiǎn)寫(xiě)為 BGP。 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP 只能是力求尋

47、找一條能夠只能是力求尋找一條能夠 到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且比較好的路由比較好的路由（不能兜圈（不能兜圈 子），而子），而并非要尋找一條最佳路由并非要尋找一條最佳路由。 典型外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議典型外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP 地址解析協(xié)議地址解析協(xié)議 地址解析地址解析ARP： 從已知的從已知的IP地地 址址找出找出對(duì)應(yīng)物對(duì)應(yīng)物 理地址理地址的映射的映射 過(guò)程；過(guò)程； 反向地址解析反向地址解析 RARP：從已：從已 知的知的物理地址物理地址 找出對(duì)應(yīng)找出對(duì)應(yīng)IP地地 址址的映射過(guò)程。的映射過(guò)程。 Internet控制報(bào)文協(xié)議控制報(bào)文協(xié)議 ICMP的特點(diǎn)的特點(diǎn) ICMP本身是網(wǎng)絡(luò)層本身是網(wǎng)絡(luò)層 的一個(gè)協(xié)議；的一

48、個(gè)協(xié)議； ICMP差錯(cuò)報(bào)告采用差錯(cuò)報(bào)告采用 路由器路由器-源主機(jī)的模源主機(jī)的模 式，路由器在發(fā)現(xiàn)式，路由器在發(fā)現(xiàn) 數(shù)據(jù)報(bào)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)數(shù)據(jù)報(bào)傳輸出現(xiàn)錯(cuò) 誤時(shí)只向源主機(jī)報(bào)誤時(shí)只向源主機(jī)報(bào) 告差錯(cuò)原因；告差錯(cuò)原因； 差錯(cuò)處理需要由高差錯(cuò)處理需要由高 層協(xié)議去完成。層協(xié)議去完成。 客戶(hù)與并發(fā)服務(wù)器建立傳輸連接的過(guò)程客戶(hù)與并發(fā)服務(wù)器建立傳輸連接的過(guò)程 二十、傳輸層的基本功能二十、傳輸層的基本功能 傳輸層的端傳輸層的端-端通信端通信 二十一、二十一、 用戶(hù)報(bào)文協(xié)議用戶(hù)報(bào)文協(xié)議UDP UDP協(xié)議的主要特點(diǎn)協(xié)議的主要特點(diǎn) UDP是一種無(wú)連接的、不可靠的傳輸層協(xié)議；是一種無(wú)連接的、不可靠的傳輸層協(xié)議； 在完成進(jìn)程

49、到進(jìn)程的通信中提供了有限的差錯(cuò)在完成進(jìn)程到進(jìn)程的通信中提供了有限的差錯(cuò) 檢驗(yàn)功能；檢驗(yàn)功能； 設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單的UDP協(xié)議的目的是希望以最小協(xié)議的目的是希望以最小 的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進(jìn)程通信目的；的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進(jìn)程通信目的； 進(jìn)程發(fā)送的報(bào)文較短，同時(shí)對(duì)報(bào)文的可靠性要進(jìn)程發(fā)送的報(bào)文較短，同時(shí)對(duì)報(bào)文的可靠性要 求不高，那么可以使用求不高，那么可以使用UDP協(xié)議。協(xié)議。 UDP用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過(guò)程中的封裝與拆封用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過(guò)程中的封裝與拆封 UDP報(bào)文傳輸隊(duì)列報(bào)文傳輸隊(duì)列 UDP的復(fù)用和分用的復(fù)用和分用 偽首部源端口目的端口長(zhǎng) 度檢驗(yàn)和 數(shù) 據(jù)首 部 UDP長(zhǎng)度源 IP 地

50、址目的 IP 地址017 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 字節(jié)44112 122222字節(jié) 發(fā)送在前 數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào) 在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)，臨時(shí)把在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)，臨時(shí)把“偽首部偽首部”和和 UDP 用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)連接在一起。偽用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)連接在一起。偽 首部?jī)H僅是為了計(jì)算檢驗(yàn)和。首部?jī)H僅是為了計(jì)算檢驗(yàn)和。 UDP校驗(yàn)和的校驗(yàn)范圍包括偽頭部校驗(yàn)和的校驗(yàn)范圍包括偽頭部 、UDP報(bào)頭和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)報(bào)頭和應(yīng)用層的數(shù)據(jù) 二十二、二十二、 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議TCP TCP協(xié)議的主要特點(diǎn)協(xié)議的主要特點(diǎn) TCP是一種面向連接的、可靠的傳輸層協(xié)議；是一種面向連接的、可靠的傳輸層協(xié)議； TCP協(xié)議建立在不可靠的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

51、建立在不可靠的網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議之上，協(xié)議之上， IP不能提供任何可靠性機(jī)制，不能提供任何可靠性機(jī)制，TCP的可靠性完的可靠性完 全由自己實(shí)現(xiàn)；全由自己實(shí)現(xiàn)； TCP采用的最基本的可靠性技術(shù)是：采用的最基本的可靠性技術(shù)是： 確認(rèn)與超時(shí)重傳確認(rèn)與超時(shí)重傳 流量控制流量控制 TCP傳輸連接建立過(guò)程示意圖傳輸連接建立過(guò)程示意圖 A請(qǐng)求建立到請(qǐng)求建立到B的連接。的連接。 （2）B對(duì)連接請(qǐng)求進(jìn)行確認(rèn)，并請(qǐng)求建立對(duì)連接請(qǐng)求進(jìn)行確認(rèn)，并請(qǐng)求建立B到到A的連接。的連接。 （3） A對(duì)反向連接進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)反向連接進(jìn)行確認(rèn)。 功能：三次握手可以解決被延遲的分組問(wèn)題，從而可以保證數(shù)據(jù)交換的安全和功能：三次握手可以解決被

52、延遲的分組問(wèn)題，從而可以保證數(shù)據(jù)交換的安全和 可靠。可靠。 TCP在傳輸連接釋放過(guò)程中在傳輸連接釋放過(guò)程中4次握手過(guò)程次握手過(guò)程 TCP窗窗 口概念口概念 二十三、二十三、TCP流量與擁塞控制流量與擁塞控制 慢開(kāi)始和擁塞避免慢開(kāi)始和擁塞避免 發(fā)送端的主機(jī)在確定發(fā)送報(bào)文段的速率時(shí)，既要發(fā)送端的主機(jī)在確定發(fā)送報(bào)文段的速率時(shí)，既要 根據(jù)接收端的接收能力，又要從全局考慮不要使根據(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。網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。 因此，每一個(gè)因此，每一個(gè) TCP 連接需要有以下兩個(gè)狀態(tài)變連接需要有以下兩個(gè)狀態(tài)變 量：量： 接收端窗口接收端窗口 rwnd (receiver windo

53、w) 又稱(chēng)為又稱(chēng)為 通知窗口通知窗口(advertised window)。 擁塞窗口擁塞窗口 cwnd (congestion window)。 發(fā)送窗口的上限值發(fā)送窗口的上限值 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 rwnd 和擁塞窗口 cwnd 這兩個(gè)變量中較小的一個(gè)， 即應(yīng)按以下公式確定： 發(fā)送窗口的上限值發(fā)送窗口的上限值 Min rwnd, cwnd (7-1) 當(dāng)當(dāng) rwnd cwnd 時(shí)，是接收端的接收能力限制發(fā)送時(shí)，是接收端的接收能力限制發(fā)送 窗口的最大值。窗口的最大值。 當(dāng)當(dāng) cwnd rwnd 時(shí)，則是網(wǎng)絡(luò)的擁塞限制發(fā)送窗口時(shí)，則是網(wǎng)絡(luò)的擁塞限制發(fā)送窗口 的最大值。的

54、最大值。 慢開(kāi)始算法的原理慢開(kāi)始算法的原理 在主機(jī)剛剛開(kāi)始發(fā)送報(bào)文段時(shí)可先將擁塞窗口在主機(jī)剛剛開(kāi)始發(fā)送報(bào)文段時(shí)可先將擁塞窗口 cwnd 設(shè)置為設(shè)置為一個(gè)最大報(bào)文段一個(gè)最大報(bào)文段 MSS 的數(shù)值。的數(shù)值。 在每收到一個(gè)對(duì)新的報(bào)文段的確認(rèn)后，將擁塞在每收到一個(gè)對(duì)新的報(bào)文段的確認(rèn)后，將擁塞 窗口增加窗口增加至多一個(gè)至多一個(gè) MSS 的數(shù)值。的數(shù)值。 用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口 cwnd，可以使分組注入到網(wǎng)絡(luò)的速率更加合，可以使分組注入到網(wǎng)絡(luò)的速率更加合 理理。 慢開(kāi)始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例慢開(kāi)始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 當(dāng) TCP 連接進(jìn)行初始化時(shí)，將

55、擁塞窗口置為 1。圖中 的窗口單位不使用字節(jié)而使用報(bào)文段報(bào)文段。 慢開(kāi)始門(mén)限的初始值設(shè)置為 16 個(gè)報(bào)文段， 即 ssthresh = 16。 2468101214161820220 0 4 8 12 16 20 24 傳輸次數(shù) 進(jìn)入擁塞避免 發(fā)生超時(shí) 指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng) 線(xiàn)性規(guī)律增長(zhǎng) ssthresh = 16 慢開(kāi)始慢開(kāi)始擁塞避免擁塞避免 更新后的 ssthresh = 12 進(jìn)入擁塞避免 慢開(kāi)始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例慢開(kāi)始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 發(fā)送端的發(fā)送窗口不能超過(guò)擁塞窗口 cwnd 和接收端 窗口 rwnd 中的最小值。我們假定接收端窗口足夠大， 因此現(xiàn)在發(fā)送窗口的數(shù)值等于擁塞窗口的數(shù)值。 2468101214161820220 0 4 8 12 16 20 24 傳輸次數(shù) 進(jìn)入擁塞避免 發(fā)生超時(shí) 指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng) 線(xiàn)性規(guī)律增長(zhǎng) ssthresh = 16 慢開(kāi)始慢開(kāi)始擁塞避免擁塞避免 進(jìn)入擁塞避免 慢開(kāi)始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例慢開(kāi)始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 在執(zhí)行慢開(kāi)始算法時(shí)，擁塞窗口在執(zhí)行慢開(kāi)始算法時(shí)，擁塞窗口 cwnd 的初始值為的初始值為 1， 發(fā)送第一個(gè)報(bào)文段發(fā)送第一個(gè)報(bào)文段 M0。 2468101214161820220 0 4 8 12 16 20 24 傳輸次數(shù) 進(jìn)入擁塞避免 發(fā)