计算机网络期末冲优复习要点

第一章第一章 1 1 计算机网络的定义计算机网络的定义 原始定义 以能够相互共享资源的方式互相连接的 自治计算机系统的集合 原始定义 以能够相互共享资源的方式互相连接的 自治计算机系统的集合 流行定义 利用通信设备和线路将地理位置不同 功能独立的多个计算机系统流行定义 利用通信设备和线路将地理位置不同 功能独立的多个计算机系统 互连起来 以功能完善的网络软件实现网络资源共享的系统 互连起来 以功能完善的网络软件实现网络资源共享的系统 2 2 计算机网络的组成 计算机网络计算机网络的组成 计算机网络 资源子网资源子网 通信子网通信子网 协议协议 3 3 互联网 互联网 internetinternet 是由网络和网络通过路由器互联起来而形成的覆盖范围 是由网络和网络通过路由器互联起来而形成的覆盖范围 更大的网络 是网络的网络 更大的网络 是网络的网络 4 4 因特网 因特网 InternetInternet 是基于 是基于 TCP IPTCP IP 协议簇而构建的世界上最大的互联网络 协议簇而构建的世界上最大的互联网络 网络把许多计算机连接在一起 因特网则把许多网络连接在一起 网络把许多计算机连接在一起 因特网则把许多网络连接在一起 因特网因特网 边缘部分 资源子网 边缘部分 资源子网 核心部分 通信子网 核心部分 通信子网 5 5 性能指标性能指标 1 1 速率 速率 比特 比特 bitbit 是计算机中数据量的单位 也是信息论中使用的信息量的单位 是计算机中数据量的单位 也是信息论中使用的信息量的单位 速率即数据率速率即数据率 data data rate rate 或比特率或比特率 bit bit rate rate 是计算机网络中最重要的一个 是计算机网络中最重要的一个 性能指标 性能指标 速率往往指额定速率或标称速率 速率往往指额定速率或标称速率 2 2 带宽 带宽 bandwidth bandwidth 指信号具有的频带宽度 单位是指信号具有的频带宽度 单位是 HzHz 模拟信道 指信道所能传送的 模拟信道 指信道所能传送的 最高最高 数据率数据率 单位是比特每秒 单位是比特每秒 b s bit s b s bit s 数字信道 数字信道 3 3 吞吐量 吞吐量 throughput throughput 吞吐量 表示在单位时间内通过某个网络 或信道 接口 的数据量 吞吐量 表示在单位时间内通过某个网络 或信道 接口 的数据量 吞吐量经常用于对实际网络的一种测量 以便知道实际上到底有多少数据量能吞吐量经常用于对实际网络的一种测量 以便知道实际上到底有多少数据量能 够通过网络 够通过网络 吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制 吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制 4 4 时延 时延 delay delay 或或 latency latency 总时延总时延 发送时延发送时延 传播时延传播时延 处理时延处理时延 排队时延排队时延 传输时延 发送时延 传输时延 发送时延 发送数据时 数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间 发送数据时 数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间 即指从发送数据帧的第一个比特算起 到该帧的最后一个比特发送完毕所需的即指从发送数据帧的第一个比特算起 到该帧的最后一个比特发送完毕所需的 时间 时间 发送时延发送时延 数据块长度 比特 数据块长度 比特 发送速率 信道带宽 比特发送速率 信道带宽 比特 秒 秒 传播时延传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间 传播时延传播时延 信道长度 米 信道长度 米 信号在信道上的传播速率 米信号在信道上的传播速率 米 秒 秒 处理时延处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间 排队时延排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延 排队时延的长短往往取决于网络中当时通信量排队时延的长短往往取决于网络中当时通信量 5 5 时延带宽积 时延带宽积 传播时延传播时延 带宽带宽 6 6 往返时延 间 往返时延 间 往返时延往返时延 RTTRTT Round TripRound Trip TimeTime 指从发送方开始发送数据开始 到发送方收 指从发送方开始发送数据开始 到发送方收 到来自接收方的确认为止 总共经历的时间 单位为秒 到来自接收方的确认为止 总共经历的时间 单位为秒 s s 等 等 往返时延与发送分组长度 各中间节点处理时间等均有关 往返时延与发送分组长度 各中间节点处理时间等均有关 7 7 利用率 利用率 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的 有数据通过 完全空信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的 有数据通过 完全空 闲信道的利用率是零 闲信道的利用率是零 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值 信道利用率并非越高越好 信道利用率并非越高越好 6 6 时延与网络利用率的关系时延与网络利用率的关系 若令 若令 D0D0 表示网络空闲时的时延 表示网络空闲时的时延 D D 表示网络当表示网络当 前的时延 则在适当的假定条件下 可以用下面的简单公式表示前的时延 则在适当的假定条件下 可以用下面的简单公式表示 D D 和和 D0D0 之间的之间的 关系 关系 D D D0 1 U UD0 1 U U 是网络的利用率 数值在是网络的利用率 数值在 0 0 到到 1 1 之间 之间 7 7 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 定义 计算机网络的体系结构是计算机网络各层及其协议的集合 体系结构是定义 计算机网络的体系结构是计算机网络各层及其协议的集合 体系结构是 计算机网络及其部件所应完成功能的精确定义 计算机网络及其部件所应完成功能的精确定义 作用 复杂网络的抽象概念描述作用 复杂网络的抽象概念描述 形成网络的框架结构形成网络的框架结构 实现网络的结构化设计 实现网络的结构化设计 对每一层功能界定对每一层功能界定 成为该层次的实现者进行软件编程和硬件设计的依据 成为该层次的实现者进行软件编程和硬件设计的依据 五层协议的体系结构 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 五层协议的体系结构 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 8 8 协议与服务的区别协议与服务的区别 1 1 本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议 下面的协议对上面的 本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议 下面的协议对上面的 服务用户是透明的 协议是控制两个对等实体或多个实体进行通信的规则的集服务用户是透明的 协议是控制两个对等实体或多个实体进行通信的规则的集 合 是合 是 水平的水平的 即协议是控制对等实体之间通信的规则 即协议是控制对等实体之间通信的规则 2 2 服务是 服务是 垂直的垂直的 即服务是由下层向上层通过层间接口提供的 并且能够 即服务是由下层向上层通过层间接口提供的 并且能够 被高一层的实体被高一层的实体 看得见看得见 的功能 的功能 9 9 电路交换 整个报文的比特流连续的从源点直达终点 好像在一个管道中传电路交换 整个报文的比特流连续的从源点直达终点 好像在一个管道中传 送 报文交换 整个报文先传送到相邻结点 全部存储下来后查找转发表 转送 报文交换 整个报文先传送到相邻结点 全部存储下来后查找转发表 转 发到下一个结点 分组交换 单个分组 报文的一部分 传送到相邻结点 存发到下一个结点 分组交换 单个分组 报文的一部分 传送到相邻结点 存 储下来后查找转发表 转发到下一个结点 储下来后查找转发表 转发到下一个结点 10 10 对等连接 两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方 对等连接 两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方 第二章第二章 1 1 导引 向 型传输媒体导引 向 型传输媒体 1 1 双绞线 两根相互绝缘的铜导线按规则的方法绞合起来 减少对相邻导线的 双绞线 两根相互绝缘的铜导线按规则的方法绞合起来 减少对相邻导线的 电磁干扰 用于局域网 分为屏蔽双绞线电磁干扰 用于局域网 分为屏蔽双绞线STP ShieldedSTP Shielded TwistedTwisted Pair Pair 和无屏和无屏 蔽双绞线蔽双绞线UTP UnshieldedUTP Unshielded TwistedTwisted Pair Pair 2 2 同轴电缆 用于有线电视 抗干扰性强 传输速率高 分为 同轴电缆 用于有线电视 抗干扰性强 传输速率高 分为50 50 同轴电缆和同轴电缆和 75 75 同轴电缆同轴电缆 3 3 光缆 通信容量大 传输损耗低 抗雷电和电磁干扰性好 无串音干扰 保 光缆 通信容量大 传输损耗低 抗雷电和电磁干扰性好 无串音干扰 保 密性好 体积小 重量轻 密性好 体积小 重量轻 2 2 香农定理 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率 就一定可以找香农定理 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率 就一定可以找 到某种办法来实现无差错的传输 到某种办法来实现无差错的传输 信道的带宽或信道中的信噪比越大 信息的极限传输速率就越高 信道的带宽或信道中的信噪比越大 信息的极限传输速率就越高 信道极限信息传输速率信道极限信息传输速率 C Wlog2C Wlog2 1 S N1 S N 单位 单位 b sb s W W 信道带宽 信道带宽 HzHz S S 平均功率 平均功率 N N 高斯噪声功率高斯噪声功率 信噪比信噪比 S N 10log10S N 10log10 S NS N 单位 单位 dBdB 3 3 基本的带通调制方法基本的带通调制方法 调幅 调幅 AMAM 载波的振幅随基带数字信号而变化 载波的振幅随基带数字信号而变化 调频 调频 FMFM 载波的频率随基带数字信号而变化 载波的频率随基带数字信号而变化 调相 调相 PMPM 载波的初始相位随基带数字信号而变化 载波的初始相位随基带数字信号而变化 4 4 常用编码方式常用编码方式 不归零制 正电平为不归零制 正电平为 1 1 负电平为 负电平为 0 0 归零制 正脉冲为归零制 正脉冲为 1 1 负脉冲为 负脉冲为 0 0 曼彻斯特编码 位周期中心的向上跳变代表曼彻斯特编码 位周期中心的向上跳变代表 0 0 位周期中心的向下跳变代表 位周期中心的向下跳变代表 1 1 也可以反过来定义 也可以反过来定义 差分曼彻斯特编码 在每位的中心处始终都有跳变 位开始边界有跳变代表差分曼彻斯特编码 在每位的中心处始终都有跳变 位开始边界有跳变代表 0 0 而为开始边界没有跳变代表 而为开始边界没有跳变代表 1 1 第三章第三章 1 1 三个基本问题三个基本问题 1 1 封装成帧 帧定界 封装成帧 帧定界 framing framing 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部 然后就构成了一个帧 确定帧的界限 然后就构成了一个帧 确定帧的界限 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界 主要目的 把比特流分成离散的帧 除数据信息外加入一定的控制信息 主要目的 把比特流分成离散的帧 除数据信息外加入一定的控制信息 成帧的方法 标识帧的收尾 可面向字符 也可面向比特 成帧的方法 标识帧的收尾 可面向字符 也可面向比特 2 2 透明传输 透明传输 保证透明传输的方法保证透明传输的方法 面向字符 字符计数法 字符填充的首位标识法 面向字符 字符计数法 字符填充的首位标识法 面向比特 位填充的首位标识法 物理层编码违例法 面向比特 位填充的首位标识法 物理层编码违例法 透明传输问题的解决透明传输问题的解决 异步传输 字符 字节 填充法异步传输 字符 字节 填充法 同步传输 比特 零比特 填充同步传输 比特 零比特 填充 3 3 差错控制 差错控制 目的 确保帧可靠地交付接收方 保证不丢帧 保证不乱序 目的 确保帧可靠地交付接收方 保证不丢帧 保证不乱序 基本方法 接收方 回送确认控制帧 基本方法 接收方 回送确认控制帧 ACKACK 帧 发送方 用计时器 超出一帧 发送方 用计时器 超出一 定时间 就认为该帧丢失 重发该帧 定时间 就认为该帧丢失 重发该帧 用帧的编号识别重复帧的情况 接受方在收到重复帧时 将其丢弃 用帧的编号识别重复帧的情况 接受方在收到重复帧时 将其丢弃 2 2 点对点协议点对点协议 PPPPPP 1 1 PPPPPP 协议的特点协议的特点 简单 只检测差错 不纠正 不使用序号 不进行流量控制 同时支持多种网简单 只检测差错 不纠正 不使用序号 不进行流量控制 同时支持多种网 络层协议 络层协议 2 2 PPPPPP 协议的组成 将协议的组成 将 IPIP 数据报封装到串行链路的方法 异步和同步传输 数据报封装到串行链路的方法 异步和同步传输 链路控制协议链路控制协议 LCPLCP 网络控制协议 网络控制协议 NCPNCP 3 3 PPPPPP 协议的帧格式 协议的帧格式 PPPPPP 有一个有一个 2 2 个字节的协议字段个字节的协议字段 当协议字段为当协议字段为 0 x00210 x0021 时 时 PPPPPP 帧的信息字段就是帧的信息字段就是 IPIP 数据报 数据报 若为若为 0 xC021 0 xC021 则信息字段是则信息字段是 PPPPPP 链路控制数据 链路控制数据 若为若为 0 x80210 x8021 则表示这是网络控制数据 则表示这是网络控制数据 4 4 PPPPPP 帧字段的意义 帧字段的意义 PPPPPP 的帧格式和的帧格式和 HDLCHDLC 相似 标志字段相似 标志字段 F F 为为 0 x7E0 x7E 0111111001111110 地址字段 地址字段 A A 为为 0 xFF0 xFF 控制字段 控制字段 C C 通常为通常为 0 x030 x03 PPPPPP 是面向字节是面向字节 的 所有的的 所有的 PPPPPP 帧的长度都是整数字节 帧的长度都是整数字节 5 5 PPPPPP 协议的工作状态协议的工作状态 链路建立 当用户拨号接入链路建立 当用户拨号接入 ISPISP 时 路由器的调制解调器对拨号做出确认 并时 路由器的调制解调器对拨号做出确认 并 建立一条物理连接 建立一条物理连接 链路维持 链路维持 PCPC 机向路由器发送一系列的机向路由器发送一系列的 LCPLCP 分组 封装成多个分组 封装成多个 PPPPPP 帧 网络帧 网络 层配置 层配置 NCPNCP 给新接入的给新接入的 PCPC 机分配一个临时的机分配一个临时的 IPIP 地址 使地址 使 PCPC 机成为因特网上机成为因特网上 的一个主机 的一个主机 链路释放 通信完毕 链路释放 通信完毕 NCPNCP 释放网络层连接 收回原来分配出去的释放网络层连接 收回原来分配出去的 IPIP 地址 地址 LCPLCP 释放数据链路层连接 最后释放物理层连接 释放数据链路层连接 最后释放物理层连接 3 3 以太网的信道利用率以太网的信道利用率 假定 假定 1 1 总线上共有 总线上共有 NRNR 个站 每个站均可发送数据帧 个站 每个站均可发送数据帧 2 2 争用期长度为 争用期长度为 2 2 检测到碰撞后不发送干扰信号 检测到碰撞后不发送干扰信号 3 3 帧长为 帧长为 L L bit bit 数据发送速率为 数据发送速率为 C C b s b s 帧的发送时间为帧的发送时间为 T0 L CT0 L C s s 4 4 一个帧从开始发送 经碰撞后再重传数次 到发送成功且信道转为空闲 一个帧从开始发送 经碰撞后再重传数次 到发送成功且信道转为空闲 即再经过时间即再经过时间 使得信道上无信号在传播使得信道上无信号在传播 时为止 共需平均时间为时为止 共需平均时间为 TavTav 以太网的信道利用率 以太网的信道利用率 S T0 Tav T0 2 NR T0 S T0 Tav T0 2 NR T0 极限信道利用率极限信道利用率 Smax T0 T0 Smax T0 T0 1 1 a 1 1 a a a T0 T0 4 MAC4 MAC 层的硬件地址层的硬件地址 在局域网中 硬件地址又称为物理地址 或在局域网中 硬件地址又称为物理地址 或 MACMAC 地址 地址 802802 标准所说的标准所说的 地址地址 指适配器的地址或适配器的标识符 与主机所在的地点无关 指适配器的地址或适配器的标识符 与主机所在的地点无关 MACMAC 源地址和目源地址和目 的地址都是为的地址都是为 48bit48bit 6 6 字节 字节 5 5 物理层扩展以太网物理层扩展以太网 集线器 用多个集线器可连成更大的局域网集线器 用多个集线器可连成更大的局域网 优点 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信 优点 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信 扩大了局域网覆盖的地理范围 扩大了局域网覆盖的地理范围 缺点 碰撞域增大了 但总的吞吐量并未提高 如果不同的碰撞域使用不同的缺点 碰撞域增大了 但总的吞吐量并未提高 如果不同的碰撞域使用不同的 数据率 那么就不能用集线器将它们互连起来 数据率 那么就不能用集线器将它们互连起来 6 6 在数据链路层扩展以太网在数据链路层扩展以太网 1 1 网桥 网桥根据 网桥 网桥根据 MACMAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发 网桥具有过滤帧帧的目的地址对收到的帧进行转发 网桥具有过滤帧 的功能 根据接收帧的目的的功能 根据接收帧的目的 MACMAC 地址 决定将其转发到哪一个端口 地址 决定将其转发到哪一个端口 2 2 优点 过滤通信量 扩大了物理范围 提高了可靠性 可互连不同物理层 优点 过滤通信量 扩大了物理范围 提高了可靠性 可互连不同物理层 不同不同 MACMAC 子层和不同速率 如子层和不同速率 如 10Mb s10Mb s 和和 100Mb s100Mb s 以太网 的局域网 以太网 的局域网 3 3 缺点 存储转发增加了时延 在 缺点 存储转发增加了时延 在 MACMAC 子层并没有流量控制功能 具有不同子层并没有流量控制功能 具有不同 MACMAC 子层的网段桥接在一起时时延更大 只适合于用户数不太多子层的网段桥接在一起时时延更大 只适合于用户数不太多 不超过几百个不超过几百个 和和 通信量不太大的局域网 否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞通信量不太大的局域网 否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞 广播风暴 广播风暴 4 4 网桥的分类 透明网桥 源路由网桥 多端口网桥 交换式集线器 以太网 网桥的分类 透明网桥 源路由网桥 多端口网桥 交换式集线器 以太网 交换机 交换机 5 5 以太网交换机工作原理 交换机可以识别数据包中的 以太网交换机工作原理 交换机可以识别数据包中的 MACMAC 地址信息 根据地址信息 根据 MACMAC 地址进行转发 并将这些地址进行转发 并将这些 MACMAC 地址与对应的端口记录在自己内部的一个地地址与对应的端口记录在自己内部的一个地 址表中 址表中 当交换机从某个端口收到一个数据包 它先读取包头中的源当交换机从某个端口收到一个数据包 它先读取包头中的源 MACMAC 地址 这样地址 这样 它就知道源它就知道源 MACMAC 地址的机器是连在哪个端口上的 地址的机器是连在哪个端口上的 再去读取包头中的目的再去读取包头中的目的 MACMAC 地址 并在地址表中查找相应的端口 地址 并在地址表中查找相应的端口 如表中有与这目的如表中有与这目的 MACMAC 地址对应的端口 把数据包直接复制到这端口上 地址对应的端口 把数据包直接复制到这端口上 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上 当目的机器对源机如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上 当目的机器对源机 器回应 交换机则学习该目的器回应 交换机则学习该目的 MACMAC 地址与哪个端口对应 在下次传送数据时就地址与哪个端口对应 在下次传送数据时就 不再需要对所有端口进行广播了 不再需要对所有端口进行广播了 第四章第四章 1 1 网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类 无连接的网络服务网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类 无连接的网络服务 数据报服务 和面向连接的网络服务 虚电路服务 数据报服务 和面向连接的网络服务 虚电路服务 2 2 虚电路虚电路 VCVC 只是一条逻辑上的连接 分组都沿着这条连接按照存储转发方式 只是一条逻辑上的连接 分组都沿着这条连接按照存储转发方式 传送 而并不是真正建立了一条物理连接 传送 而并不是真正建立了一条物理连接 3 3 网络采用的设计思路 网络层向上只提供简单灵活的 无连接的 尽最大努 网络采用的设计思路 网络层向上只提供简单灵活的 无连接的 尽最大努 力交付的数据报服务 网络层不提供服务质量的承诺 力交付的数据报服务 网络层不提供服务质量的承诺 4 4 中继设备又称为中间系统或中继中继设备又称为中间系统或中继 relay relay 系统 系统 物理层中继系统 转发器物理层中继系统 转发器 rep repeater eater 数据链路层中继系统 网桥或桥接器数据链路层中继系统 网桥或桥接器 bridge bridge 网络层中继系统 路由器网络层中继系统 路由器 router router 网桥和路由器的混合物 桥路器网桥和路由器的混合物 桥路器 brouter brouter 网络层以上的中继系统 网关网络层以上的中继系统 网关 gateway gateway 5 5 地址解析协议地址解析协议ARPARP的作用 解决的作用 解决IPIP地址与数据链路层地址 地址与数据链路层地址 MACMAC地址 间的映地址 间的映 射问题 由射问题 由IPIP地址找地址找MACMAC地址 地址 6 6 网际控制报文协议网际控制报文协议 ICMPICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情 况的报告 况的报告 7 7 分组网间探测分组网间探测 PINGPING 用来测试两个主机之间的连通性 用来测试两个主机之间的连通性 8 8 应用应用 traceroutetraceroute 跟踪一个分组从源点到终点的路径 跟踪一个分组从源点到终点的路径 9 9 网际组管理协议网际组管理协议 IGMPIGMP 让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上 让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上 是否有主机 主机上的某个进程 参加或退出了某个多播组 是否有主机 主机上的某个进程 参加或退出了某个多播组 10 10 虚拟专用网虚拟专用网 VPNVPN 利用公共因特网作为本机构各专用网之间的通信载体 利用公共因特网作为本机构各专用网之间的通信载体 11 IP11 IP 地址地址 IPIP 地址现在由因特网名字和数字分配机构地址现在由因特网名字和数字分配机构 ICANNICANN 进行分配 进行分配 在同一个局域网上的主机或路由器的在同一个局域网上的主机或路由器的 IPIP 地址中的网络号必须是一样的 网络号地址中的网络号必须是一样的 网络号 就是就是 IPIP 地址中的地址中的 net idnet id 路由器总是具有两个或两个以上的路由器总是具有两个或两个以上的 IPIP 地址 路由器的每一个接口都有一个不地址 路由器的每一个接口都有一个不 同网络号的同网络号的 IPIP 地址 地址 12 IP12 IP数据报 首部 源数据报 首部 源IPIP地址和目的地址和目的IPIP地址 数据 来自传输层的地址 数据 来自传输层的TCPTCP报文报文 或或UDPUDP报文 报文 路由器只根据目的站的路由器只根据目的站的IPIP地址的网络号进行路由选择 地址的网络号进行路由选择 在在IPIP层抽象的互联网上只能看到层抽象的互联网上只能看到IPIP数据报 数据报 IP1 IP2IP1 IP2表示从源地址表示从源地址IP1IP1到目的地到目的地 址址IP2IP2 两个路由器的 两个路由器的IPIP地址并不出现在地址并不出现在IPIP数据报的首部中 数据报的首部中 在具体的物理网络的链路层只能看见在具体的物理网络的链路层只能看见 MACMAC 帧而看不见帧而看不见 IPIP 数据报 数据报 13 13 子网子网 1 1 划分子网的思路 划分子网的思路 从主机号借用若干个比特作为子网号从主机号借用若干个比特作为子网号 subnet idsubnet id 而主机号 而主机号 host idhost id 也就相也就相 应减少了若干个比特 应减少了若干个比特 IPIP 地址地址 IPIP 数据报发送时根据其目的网络号数据报发送时根据其目的网络号 net idnet id 先找到连接在本单位网络上的路 先找到连接在本单位网络上的路 由器 再按目的网络号由器 再按目的网络号 net idnet id 和子网号和子网号 subnet idsubnet id 找到目的子网 最后就将找到目的子网 最后就将 IPIP 数据报直接交付给目的主机 数据报直接交付给目的主机 划分子网后划分子网后 IPIP 地址就变成了三级结构 地址就变成了三级结构 2 2 子网掩码 子网掩码 32bit32bit 的二进制数 连续的的二进制数 连续的 1 1 和和 net idnet id 等长 连续的等长 连续的 0 0 和和 host host idid 等长 等长 作用 用于判断源主机与目的主机是否作用 用于判断源主机与目的主机是否 net idnet id 相同 相同 3 3 有效子网数 有效子网数 2 k 2 2 k 2 k k 是子网号的位数 有效主机号的数目是子网号的位数 有效主机号的数目 2 N 2 2 N 2 N N 是主是主 机号的位数 机号的位数 4 4 IPIP 地址地址 子网掩码子网掩码 网络地址网络地址 5 5 划分子网举例 划分子网举例 第五章第五章 1 1 运输层的主要功能运输层的主要功能 运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信 但网络层是为主机之间提供逻运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信 但网络层是为主机之间提供逻 辑通信 辑通信 运输层还要对收到的报文进行差错检测及对服务质量进行监督 运输层还要对收到的报文进行差错检测及对服务质量进行监督 运输层需要有两种不同的运输协议 即面向连接 高可靠性 适用于一次传输运输层需要有两种不同的运输协议 即面向连接 高可靠性 适用于一次传输 大量报文的应用的传输控制协议大量报文的应用的传输控制协议 TCPTCP 和无连接 高效率 适用于突发性的一次和无连接 高效率 适用于突发性的一次 传输少量报文的应用的用户数据报协议传输少量报文的应用的用户数据报协议 UDPUDP 2 TCP2 TCP 传送的数据单位是传送的数据单位是 TCPTCP 报文段报文段 segment segment UDPUDP 传送的数据单位是传送的数据单位是 UDPUDP 报文或用户数据报 报文或用户数据报 3 3 端口的概念端口的概念 1 1 定义 代表一个应用进程 定义 代表一个应用进程 2 2 表示法 用 表示法 用 16bit16bit 的端口号标识的端口号标识 216216 个端口个端口 3 3 分类 分类 熟知端口 全局分配 用于标准服务器 数值一般为熟知端口 全局分配 用于标准服务器 数值一般为 0 10230 1023 也称保留端口 也称保留端口 也称保留端口 也称保留端口 注册端口 用于标准服务器 数值一般为注册端口 用于标准服务器 数值一般为 1024 491511024 49151 须在 须在 IANAIANA 等记 等记 动态端口 本地分配 主机建立连接时为用户动态端口 本地分配 主机建立连接时为用户 进程动态分配的端口 数值大于进程动态分配的端口 数值大于 等于等于 4915249152 也称自由端口 用于服务器端的其他应用和客户端 也称自由端口 用于服务器端的其他应用和客户端 4 4 端口就是运输层服务访问点 端口就是运输层服务访问点 TSAPTSAP 5 5 端口的作用 是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给 端口的作用 是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给 运输层 以及让运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用运输层 以及让运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用 层相应的进程 端口可用来标志应用层的进程 层相应的进程 端口可用来标志应用层的进程 4 socket4 socket 端口号拼接到 端口号拼接到 IPIP 地址 地址 5 UDP5 UDP 在 在 IPIP 的数据报服务之上增加了复用和分用的功能以及差错检测的功能 的数据报服务之上增加了复用和分用的功能以及差错检测的功能 出错不处理 出错不处理 特点 特点 1 1 无连接 无连接 2 2 使用尽最大努力交付 使用尽最大努力交付 3 3 面向报文的 面向报文的 4 4 没有拥塞限制 没有拥塞限制 5 5 支持一对一 一对多 多对一和多对多的通信 支持一对一 一对多 多对一和多对多的通信 6 6 首部开销小 首部开销小 工作进程 工作进程 用用 2 162 16 个端口区分不同的应用进程个端口区分不同的应用进程 发送端 随机分配源端口 指定目的端口 构造发送端 随机分配源端口 指定目的端口 构造 UDPUDP 数据报 交数据报 交 IPIP 接收端 匹配接收端 匹配 UDPUDP 头部目的端口的应用进程 若匹配成功 数据报排入相应的头部目的端口的应用进程 若匹配成功 数据报排入相应的 队列 若端口队列排满 则丢弃数据报 若匹配不成功 丢弃数据报 回送队列 若端口队列排满 则丢弃数据报 若匹配不成功 丢弃数据报 回送 目的端口不可达目的端口不可达 的的 ICMPICMP 报文 报文 6 TCP6 TCP 的特点 的特点 1 1 面向连接的运输层协议 面向连接的运输层协议 2 2 每条 每条 TCPTCP 连接只能有两个端点连接只能有两个端点 3 3 提供可靠交付的服务 提供可靠交付的服务 4 4 提供全双工通信 提供全双工通信 5 5 面向字节流 面向字节流 7 7 停止等待协议 能够在不可靠的传输网络上实现可靠的通信 每发完一个分停止等待协议 能够在不可靠的传输网络上实现可靠的通信 每发完一个分 组就停止发送 等待对方的确认 在收到确认后再发送下一个分组 分组需要组就停止发送 等待对方的确认 在收到确认后再发送下一个分组 分组需要 编号 编号 8 TCP8 TCP 的流量控制利用滑动窗口实现流量控制 是一个端到端的问题 就是让的流量控制利用滑动窗口实现流量控制 是一个端到端的问题 就是让 发送方的发送速率不要太快 既要让接收方来得及接收 也不要使网络发生拥发送方的发送速率不要太快 既要让接收方来得及接收 也不要使网络发生拥 塞 塞 利用滑动窗口机制可以很方便地在利用滑动窗口机制可以很方便地在 TCPTCP 连接上实现流量控制 连接上实现流量控制 9 TCP9 TCP 使用滑动窗口机制 发送窗口里面的序号表示允许发送的序号 发送窗使用滑动窗口机制 发送窗口里面的序号表示允许发送的序号 发送窗 口后沿的后面部分表示已经发送且已收到确认 而发送窗口前沿的前面部分表口后沿的后面部分表示已经发送且已收到确认 而发送窗口前沿的前面部分表 示不允许发送的 发送窗口后沿的变化情况有两种可能 不动 没有收到新的示不允许发送的 发送窗口后沿的变化情况有两种可能 不动 没有收到新的 确认 和前移 收到了新的确认 发送窗口前沿通常是不断向前移动的 确认 和前移 收到了新的确认 发送窗口前沿通常是不断向前移动的 10 10 信道利用率信道利用率 U TD TD RTT TA TD U TD TD RTT TA TD 分组长度分组长度 数据速率数据速率 数据率数据率 RTTRTT 是往是往 返时间 返时间 11 11 连续连续 ARQARQ 协议可提高信道利用率 发送方维持一个发送窗口 凡位于发送窗协议可提高信道利用率 发送方维持一个发送窗口 凡位于发送窗 口内的分组都可以连续发送出去 而不需要等待对方的确认 接收方一般采用口内的分组都可以连续发送出去 而不需要等待对方的确认 接收方一般采用 累积确认 对排序到达的最后一个分组发送确认 表明到这个分组为止的所有累积确认 对排序到达的最后一个分组发送确认 表明到这个分组为止的所有 分组都已经正确收到了 分组都已经正确收到了 12 TCP12 TCP 连接的建立都是采用客户服务器方式 连接的建立都是采用客户服务器方式 主动发起连接建立的应用进程叫做客户主动发起连接建立的应用进程叫做客户 client client 被动等待连接建立的应用进程叫做服务器被动等待连接建立的应用进程叫做服务器 server server 13 TCP13 TCP 运输连接有三个阶段 即 连接建立 数据传送和