计算机网络复习ppt课件

第23讲 第一章 接入网分类 家庭接入方式 企业接入及广域网无线接入 常见的物理媒体 双绞线和光纤分组交换和电路交换的区别 时延有哪些部分组成 TCP在传送报文段前 会先建立连接建立初始序号 交换缓存 流量控制信息TCP三方握手 Threewayhandshake 步骤1 客户端TCP先发送一个特殊的SYN报文段给服务器端TCP SYN为1 客户端会随机选择初始序号client isn步骤2 服务器端为该TCP连接分配TCP缓存和变量 然后送出一个允许连接SYNACK报文段给客户端TCP SYN及ACK设定为1 确认字段会被设定为client isn 1步骤3 收到SYNACK报文段 客户端也要给该连接配置缓存与变量 携带客户端给服务器端的数据 3 5 6TCP连接管理 3 5 6建立TCP连接 关闭TCP连接 6 24 从连续收到三个重复的确认转入拥塞避免 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 0 4 8 12 16 20 传输轮次 拥塞窗口cwnd 收到3个重复的确认执行快重传算法 慢开始 乘法减小 拥塞避免 加法增大 TCPReno版本 TCPTahoe版本 已废弃不用 ssthresh的初始值 拥塞避免 加法增大 新的ssthresh值 慢开始 快恢复 3 7TCP拥塞控制 因超时侦测出分组丢失 cwnd值设定为1MSS ssthresh cwnd 2cwnd再倍数增加 进入慢启动 当cwnd ssthresh时结束慢启动进入拥塞避免模式 因三次冗余ACK侦测出分组丢失执行快速重传cwnd值减为一半 进入快速恢复 TCP 分组丢失的侦测与回应 传输层作业 R15 IP地址分类 A类网络的IP地址范围为 1 0 0 1 127 255 255 254 B类网络的IP地址范围为 128 1 0 1 191 255 255 254 C类网络的IP地址范围为 192 0 1 1 223 255 255 254 私有IP地址 私有IP地址是一段保留的IP地址 只是使用在局域网中 在Internet上是不使用的 私有IP地址的范围有 10 0 0 0 10 255 255 255172 16 0 0 172 31 255 255192 168 0 0 192 168 255 255上述的IP地址都是可以使用在局域网中的 非所有路由器都能同时执行IPv6无法在一天内转换网络如何在IPv4和IPv6都存在的情况下运作 解法1 采用双栈 dual stack 方案 让IPv6节点也执行完整的IPv4 从IPv4转换成IPv6 解法2 采用建隧道 tunneling 方案 将IPv6数据报放入IPv4数据报的数据 内容 字段中 从IPv4转换成IPv6 跨AS的路由协议BGP内部网关路由协议RIPOSPF AS内部路由选择协议判断如何在自治系统 AS 内部执行路由选择工作RIP是一种距离矢量协定实际在RIP OSPF亦同 中 成本定义为从源路由器到目的端子网之间每道连结的成本皆为1跳数 hopcount 从源端路由器到目的端子网的最短路径上需穿越的子网数目 也包括目的端子网络 路径的最大跳数为15 RIP RoutingInformationProtocol RIP通告 相邻节点间大约每隔30秒就会使用RIP响应报文 RIPresponsemessage 交换信息响应报文也称为RIP通告 RIPadvertisement 使用连结状态算法节点广播连结状态信息Dijkstra最小成本路由算法 判断出以自己为根节点 前往所有子网的最短路径树 每个路由器建构出完整拓朴图 所有路由器用同一个图 链路成本由网络管理员配置OSPF并未规范设定连结权值的策略 而是根据已知权值集合 找出最小成本路径的路由OSPF通告广播到整个自治系统透过IP传送 上层协议值 89 发送通告时机 周期性及链路状态发生变化时 OSPF OpenShortestPathFirst 安全性 OSPF信息交换经过认证 可防止恶意的入侵者将不正确的讯息注入绕送表中可使用多条成本相同的路径支援单播与群播路由选择 群播OSPF MOSPF 使用OSPF链路成本数据库 提供群播路由选择在单一绕送网域中支援阶层式架构每个区域中有一或多台区域边境路由器 areaborderrouter 负责将封包送到区域外的路由选择AS内会有唯一一个区域被设定为主干 backbone 区域 执行AS其他区域之间的路由选择 OSPF优点 右图左上三个主机接口以及一个路由器接口的前24比特都相同 这4个接口形成的网络 称为子网 subnet 子网 此子网以223 1 1 0 24表示 其中 24称为子网掩码 subnetmask 表示最左边24位定义子网的地址子网中的主机不透过路由器即可互连任何新连接到223 1 1 0 24子网的主机 都必须具有形式为223 1 1 xxx的地址 要确定子网 分开主机或路由器的每个端口 产生多个孤立的网络 其中端口为这些孤立网络的终端 这些孤立网络每个都是所谓的子网络 子网 子网 几个子网 例题讲解 P282页p16Key 128 119 40 64 28 128 119 40 80 28 128 119 40 96 28 128 119 40 112 28P282页p13 图5 7说明了D 101110 d 6 G 1001以及r 3进行这项运算的情形 地址解析协议 ARP 因为有网络层地址 如网际网络IP比特址 以及链路层地址 亦即MAC地址 所以我们需要在两者之间进行转换 对因特网而言 这是地址解析协议 addressresolutionprotocol ARP RFC826 的工作 提问 发送方主机要如何判断IP地址为222 222 222 222的接收方主机 其MAC地址为何 如你可能已经猜到的 它会使用ARP 在眼前的案例中 发送方主機222 222 222 220会提供IP地址222 222 222 222给其ARP模块 而ARP模块会传回对应的MAC地址49 BD D2 C7 56 2A ARP会將IP地址解析成MAC地址 以太网技术以太网络有许多不同的技术可以选择 这些技术所使用的首字母缩写词令人眼花缭乱 例如10BASE T 10BASE 2 100BASE T 1000BASE LX和10GBASE T等等 首字母的第一部分意指此一标准的速率 10 100 1000或10G 分别代表10Megabit 每秒 100Megabit Gigabit以及10Gigabit的以太网络 BASE 表示基带的以太网络 意指其物理媒介只有载送以太网络的数据流 几乎所有的802 3标准都是基带以太网络 首字母的最后一部分表示物理媒介本身 以太网络同时是链路层与物理层规格 它可以藉由各式各样的物理媒介来载送 包括同轴电缆 铜芯线以及光纤等 T 代表的是双绞铜芯线 更长程的运输则需要依赖于中继器或转发器 repeater 3 如果交换机在某段时间 老化时间 agingtime 内都没有收到源端地址为表格中某个地址的帧时 交换机便会将该笔地址从表格中删除 说明 交换机是一种即插即用设备 plug and playdevice 因为它不需要网管或使用者的介入 想要安装交换机的网管 只需要將LAN网段连接到交换机的接口上即可 交换机是双工的 即任何交换机接口能够同时发送和接上 一种更具扩展性互联VLAN交换机的方法称作VLAN干线连接 VLANtrunking 干线端口属于所有的VLAN 而传送给任何VLAN的帧都会透过干线链接被转发至另一台交换机 IEEE为跨越VLAN干线的帧定义了扩展的以太网络帧格式 802 1Q 802 1Q帧是由标准的以太网络帧加上首部中加入四字节的VLAN标签 VLANtag 所构成 VLAN标签会指出帧所属的VLAN标识符 VLAN标签自身有一个2字节的标签协议标识符字段 一个2字节的标签控制信息字段 包括12比特的VLAN标识符字段 和一个3比特的优先权字段组成 LinkLayer 5 30 复习 Web页面请求过程 Comcastnetwork68 80 0 0 13 Google snetwork64 233 160 0 19 64 233 169 105 webserver DNSserver 校园网68 80 2 0 24 webpage 1 23G蜂窝数据网络 将因特网扩展到蜂窝用户智能型手机将需要执行一套完整的TCP IP协议栈 包括物理层 链路层 网络层 运输层和应用层 并透过蜂窝网络连到因特网中 我们将聚焦在由第三代合作伙伴计划 3rdGenerationPartnershipproject 3GPP 所开发的通用移动通信系统 UniversalMobileTelecommunicationsService UMTS 3G标准 Wireless MobileNetworks 6 32 BSC BTS Basestationsystem BSS 2G voice 网络架构 MSC Publictelephonenetwork GatewayMSC G Wireless MobileNetworks 6 33 radionetworkcontroller MSC SGSN Publictelephonenetwork GatewayMSC G PublicInternet GGSN G 无线电接入网UniversalTerrestrialRadioAccessNetwork UTRAN 核心网通用GeneralPacketRadioService GPRS CoreNetwork 公共因特网 无线电接口 WCDMA HSPA 3G voice data 网络架构 3G核心网络3G核心蜂窝网络把无线电电话数据接入网络连接到公众因特网 3G数据服务设计者所采取的方式很明显 不去触动贡有核心GSM蜂窝语音网 增加与现有蜂窝语音网平行的附加蜂窝数据功能 3G核心网络中有两种型态的结点 服务通用分组无线服务支持结点 ServingGPRSSupportNodes SGSN 和GPRS网关支持结点 GatewayGPRSSupportNodes GGSN 一个SGSN连接到一无线电接入网络 并负责传送数据报给该无线电接入网络中的移动结点或是传送来自该网络中移动结点的数据报 SGSN和该区域的蜂窝电话语音网路MSC互动 GGSN行为像是一个网关 连接多个SGSN到因特网中 3G无线电接入网络 无线边缘 Edge 以3G方面的角度来看 3G无线电接入网络 3Gradioaccessnetwork 是无线第一个跳网络 无线电网络控制器 RadioNetworkController RNC 通常控制好几个小区收发基站 它们类似于在2G系统中的基站 但是以3GUMTS的说法 它们正式称为 结点B 一个相当没有描述性的名称 RNC透过一个MSC连接到电路交换式的蜂窝电话语音网络 并透过一个SGSN连接到分组交换的因特网 因此 虽然3G蜂窝电话语音和蜂窝电话数据服务使用不同的核心网络 它们共享了一个相同的第一 最后一跳无线电接入网络 比起2G网络 3GUMTS一项显著的改变为它不使用GSM的FDMA TDMA方法 而是在TDMA时隙中使用称为直接序列宽带CDMA DirectSequenceWidebandCDMA DS WCDMA 的CDMA技术 与WCDMA规格相关的数据服务称作HSP 高速分组接入 HighSpeedPacketAccess 声称最高可达到14Mbps的数据传输速率 1 3走向4G LTE3GPP所推出的4G长期演进技术 Long TermEvolution LTE 标准比起3G系统有两项重要的创新 演化的分组核心 EvolvedPacketCore EPC EPC是一个简化的全IP核心网络 它统一了如图6 19所示分开的电路交换式的蜂窝语音网络和分组交换式的蜂窝数据网络 所谓的 全IP 网络意即语音和数据都是用IP数据报的方式来携带 EPC的一个关键任务就是管理网络资源以提供这项高质量的服务 LTE无线电接入网络 LTE在下传信道上使用了一种分频多任务和分时多任务的特殊组合 就是所谓的正交分频多复用 orthogonalfrequencydivisionmultiplexing OFDM 图6 20展示出在四个频率上八个时隙的配置 若配给更多的时隙 不管是在相同的频率上还是在不同的频率上 一移动结点就可以达到更高的传输率 LTE无线电网络的另一项创新为使用复杂的多输入多输出 MIMO 天线 把时隙分配给移动结点的方式并没有在LTE标准中定义 反而 在一特定频率上的特定时隙中要让哪一个移动结点传输 是由调度算法来决定的 而该算法是由LTE设备厂商 或网管人员来提供的 在对称式密钥系统 symmetrickeysystems 中 Alice和Bob的密钥是相同的 而且是机密的 在公钥系统 publickeysystems 中 则会各自使用一对密钥 其中一支密钥 会是Bob跟Alice两人都知晓的 事实上 是全世界都知晓的 另一支密钥则只有Bob或Alice各自才知晓 并不会两人都知晓 密码学基础 国际标准化组织 ISO 建立了一个网络管理的模型 有助于我们将以上情况放入更具架构性的框架之中 它定义了五种网络管理的领域 性能管理 性能管理的目的在于量化 测量 报告 分析 以及控制各