计算机网络总复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第一章概述第一章概述一、一、计算机网络产生计算机网络产生产生产生原因原因：资源共享与数据交换要求。：资源共享与数据交换要求。产生产生基础基础：是计算机技术与通信技术相结合产物。：是计算机技术与通信技术相结合产物。二、二、计算机网络定义计算机网络定义 计算机网络是用通信线路将分散在不一样地点并含有独计算机网络是用通信线路将分散在不一样地点并含有独立功效多台计算机系统相互连接，按照网络协议实现远程立功效多台计算机系统相互连接，按照网络协议实现远程信息处理，并实现资源共享信息系统。信息处理，并实现资源共享信息系统。第第1页页第一章概述第一章概述三、三、计算机网络分类计算机网络分类按按距离距离分：局域网（分：局域网（LAN），城域网（），城域网（MAN）和广域网）和广域网（WAN）；）；按数据传输和系统按数据传输和系统拥有者拥有者分：分：公用公用网和网和专用专用网。网。按按交换方式交换方式分：分：分组分组交换、交换、报文报文交换和交换和电路电路交换。交换。按网络传输技术分：按网络传输技术分：点对点点对点传输方式网络、传输方式网络、广播式广播式网网络络按传输介质分类：按传输介质分类：有线有线网、网、无线无线网网四、四、计算机网络三个主要组成部分计算机网络三个主要组成部分若干个若干个主机主机一个一个通信子网通信子网一系列一系列协议协议第第2页页第一章概述第一章概述五、五、网络拓扑类型网络拓扑类型 总线型、环形、星形拓扑、树型拓扑、网状（不规则）总线型、环形、星形拓扑、树型拓扑、网状（不规则）六、六、网络体系结构基本概念网络体系结构基本概念1 1、网络体系结构网络体系结构 网网络络体体系系结结构构是是计计算算机机网网络络分分层层结结构构、各各层层协协议议、功效和层间接口集合。功效和层间接口集合。2 2、分层分层优点优点以下：以下：（1 1）简单化）简单化 （2 2）灵活性）灵活性 （3 3）标准化）标准化 第第3页页3、实体、协议、接口和服务实体、协议、接口和服务实体实体（EntityEntity）：是通信时能发送和接收信息任何软硬）：是通信时能发送和接收信息任何软硬件设施。件设施。协议协议（ProtocolProtocol）：是为实现网络中数据交换建立规）：是为实现网络中数据交换建立规则标准或约定。协议由语法、语义和同时规则三部分组成，则标准或约定。协议由语法、语义和同时规则三部分组成，即协议即协议三要素三要素：（1 1）语义：语义：确定协议元素类型，要求通信双方要发出确定协议元素类型，要求通信双方要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。（2 2）语法：语法：确定协议元素格式，要求数据与控制信息确定协议元素格式，要求数据与控制信息结构和格式。结构和格式。（3 3）同时规则：同时规则：要求事件实现次序详细说明，确定通要求事件实现次序详细说明，确定通信状态改变和过程，如通信双方应答关系。信状态改变和过程，如通信双方应答关系。第第4页页第一章概述第一章概述七、计算机网络体系结构：七、计算机网络体系结构：层和协议集合层和协议集合OSI/RM TCP/IP 理论参考模型理论参考模型每层作用每层作用第第5页页第二章物理层第二章物理层一、物理层一、物理层功效：功效：完成相邻节点之间透明原始比特流传输完成相邻节点之间透明原始比特流传输特征：特征：机械特征：连接器形状机械特征：连接器形状电气特征：正、负逻辑，传输介质、速率、距离等电气特征：正、负逻辑，传输介质、速率、距离等功效特征：每一根信号线功效定义功效特征：每一根信号线功效定义过程特征：完成特定功效时，各信号工作过程过程特征：完成特定功效时，各信号工作过程第第6页页第二章物理层第二章物理层二二、数据通信基本概念、数据通信基本概念1、数据和信号、数据和信号信号类型：信号类型：模拟信号、数字信号模拟信号、数字信号模拟传输、数字传输模拟传输、数字传输 2、信道特征、信道特征信道带宽信道带宽（模拟、数字）（模拟、数字）基带与宽带基带与宽带传输数率传输数率（数据信号速率、码元速率）（数据信号速率、码元速率）信道极限信道极限（理想、带噪）（奈奎斯特、香农）（理想、带噪）（奈奎斯特、香农）误码率误码率信道延迟信道延迟（时延计算）（时延计算）时延带宽积时延带宽积通信线路通信方式通信线路通信方式：串行方式串行方式和和并行方式并行方式数据通信方式：数据通信方式：单工通信、半双工通信、全双工通信单工通信、半双工通信、全双工通信第第7页页第二章数据通信基础第二章数据通信基础三、三、数据调制与编码数据调制与编码1 1、数字数据模拟信号编码数字数据模拟信号编码幅移键控幅移键控(ASK)(ASK)法法频移键控频移键控(FSK)(FSK)法法相移键控相移键控(PSK)(PSK)法法2 2、数字数据数字信号编码数字数据数字信号编码 曼彻斯特曼彻斯特(Manchester)(Manchester)码及差分曼彻斯特码及差分曼彻斯特(Differential Manchester)(Differential Manchester)码码3 3、模拟数据数字信号编码模拟数据数字信号编码 惯用编码技术是惯用编码技术是脉冲编码调制脉冲编码调制PCMPCM(Pulse Code Modulation)(Pulse Code Modulation)技术技术 步骤：采样、量化和编码步骤：采样、量化和编码第第8页页第二章数据通信基础第二章数据通信基础四、四、传输媒体传输媒体（传输介质）（传输介质）有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤无线介质：无线电、微波（大地微波、卫星微波）无线介质：无线电、微波（大地微波、卫星微波）、红外线（毫米波）、激光、红外线（毫米波）、激光五、多路复用技术五、多路复用技术 频分复用频分复用 FDMFDM、时分复用、时分复用TDMTDM（二种）（二种）六、数据交换技术六、数据交换技术交换：交换：按照某种方式动态地分配传输线路资源、按照某种方式动态地分配传输线路资源、类型：电路交换、报文交换、分组交换类型：电路交换、报文交换、分组交换各种交换技术特点比较各种交换技术特点比较第第9页页第三章数据链路层第三章数据链路层一、数据链路层基本概念一、数据链路层基本概念链路（物理链路）：链路（物理链路）：一条无源点到点物理线路段，一条无源点到点物理线路段，中间没有任何其它交换结点。中间没有任何其它交换结点。数据链路（逻辑链路）：数据链路（逻辑链路）：把实现控制数据传输规程把实现控制数据传输规程软件、硬件加到链路上，就形成了数据链路软件、硬件加到链路上，就形成了数据链路二、数据链路层主要功效二、数据链路层主要功效：（在不太可靠物理链路（在不太可靠物理链路上实现可靠数据传输）上实现可靠数据传输）链路管理链路管理：即数据链路建立、维持和释放。即数据链路建立、维持和释放。帧同时帧同时：收方应该能从收到比特流中准确地域分出一帧开始和结收方应该能从收到比特流中准确地域分出一帧开始和结束在什么地方。（数据按帧传送，可在犯错时仅重传错帧。）束在什么地方。（数据按帧传送，可在犯错时仅重传错帧。）流量控制流量控制：发发方发送数据速率必须使收方来得及接收。当收方方发送数据速率必须使收方来得及接收。当收方来不及接收时，就必须及时控制发方发送数据速率。来不及接收时，就必须及时控制发方发送数据速率。第第10页页第三章数据链路层第三章数据链路层差错控制差错控制：计算机通信中，要求有极低比特差错率，一旦有计算机通信中，要求有极低比特差错率，一旦有错时，普通采取检错重发来处理，即收方能够检测出收到帧错时，普通采取检错重发来处理，即收方能够检测出收到帧中有差错（但并不知道哪几个比特错了），于是就让发主重中有差错（但并不知道哪几个比特错了），于是就让发主重复发送这一帧。常采取奇偶校验和复发送这一帧。常采取奇偶校验和CRC方法。方法。将数据和控制信息分开将数据和控制信息分开：传送时数据和控制信息在同一帧中，传送时数据和控制信息在同一帧中，故一定要有对应办法使收方能将它们区分开来。故一定要有对应办法使收方能将它们区分开来。透明传输透明传输：即不论所传数据是什么样比特组合，都应该能在即不论所传数据是什么样比特组合，都应该能在链路上传送。当所传数据中比特组合刚好与一个控制信息一链路上传送。当所传数据中比特组合刚好与一个控制信息一样时，要加以控制（样时，要加以控制（字节计数法、字节计数法、使用字节（字符）填充首使用字节（字符）填充首尾定界符法尾定界符法、违法编码法、使用比特填充首尾定界符法违法编码法、使用比特填充首尾定界符法）。寻址寻址：多点连接情况下，必须确保每一帧都能送到正确目标多点连接情况下，必须确保每一帧都能送到正确目标站，收方也应该知道发方是哪一个站。站，收方也应该知道发方是哪一个站。第第11页页第三章数据链路层第三章数据链路层三、数据链路层协议三、数据链路层协议停顿等候协议停顿等候协议连续连续ARQ（自动请求重发）协议（后退（自动请求重发）协议（后退N帧帧ARQ和和选择性重传选择性重传ARQ）滑动窗口协议滑动窗口协议内容：对已发送出去但未被确认数据帧数目加以内容：对已发送出去但未被确认数据帧数目加以限制。限制。发送窗口：对发送端流量进行控制，其大小发送窗口：对发送端流量进行控制，其大小WT代表在还没有收到对方确认信息情况下发送端最代表在还没有收到对方确认信息情况下发送端最多能够发送多少个数据帧。停顿等候协议发送窗多能够发送多少个数据帧。停顿等候协议发送窗口大小是口大小是1，表明只要发送出去某个数据帧未得，表明只要发送出去某个数据帧未得到确认，就不能再发送下一个数据帧。到确认，就不能再发送下一个数据帧。第第12页页第三章数据链路层第三章数据链路层接收窗口用来控制能够接收哪些数据帧而不能够接收窗口用来控制能够接收哪些数据帧而不能够接收哪些帧。只有当收到数据帧发送序号落入接接收哪些帧。只有当收到数据帧发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下。若收到数据帧收窗口内才允许将该数据帧收下。若收到数据帧落在接收窗口之外，则一律将丢弃。落在接收窗口之外，则一律将丢弃。在后退在后退N帧帧ARQ协议中，接收窗口协议中，接收窗口WR=1。当数据帧发送序号所占比特数一定时，发送窗口当数据帧发送序号所占比特数一定时，发送窗口最大值：设用最大值：设用n比特进行编号，接收窗口大小为比特进行编号，接收窗口大小为1，则发送窗口大小为，则发送窗口大小为WT=2n-1，而不会到达，而不会到达2n。为何？为何？后退后退N帧帧ARQ发送窗口和接收窗口大小，为何？发送窗口和接收窗口大小，为何？选择性重传选择性重传ARQ发送窗口和接收窗口大小，为发送窗口和接收窗口大小，为何？何？第第13页页第三章数据链路层第三章数据链路层四、四、面向比特链路控制规程面向比特链路控制规程HDLC三种站类型是三种站类型是主站主站、次站次站和和复合站复合站。两种链路结构：非平衡型和平衡型。两种链路结构：非平衡型和平衡型。三种数据传输方式：正常响应方式（三种数据传输方式：正常响应方式（NRM）、异步响应方式）、异步响应方式（ARM）和异步平衡方式（）和异步平衡方式（ABM）。）。HDLC帧格式：由标志（帧格式：由标志（F）、地址（）、地址（A）、控制（）、控制（C）、信）、信息（息（INFO）和帧检验序列（）和帧检验序列（FCS）等段组成。）等段组成。HDLC允许有允许有3种类型帧：种类型帧：信息帧（信息帧（I）、）、监控帧（监控帧（S）和）和 无无编号帧（编号帧（U）。）。标志字段标志字段0比特插入法实现比特插入法实现第第14页页第三章数据链路层第三章数据链路层五、五、Internet中数据链路层协议中数据链路层协议PPP是使用串行线路通信面向字节协议。是使用串行线路通信面向字节协议。PPP包含三个主要成份，即包含三个主要成份，即HDLC封装、链路封装、链路控制协议和网络控制协议。控制协议和网络控制协议。第第15页页第四章局域网第四章局域网LAN一、概述一、概述特点：特点：为一个单位全部，范围小，数目有限为一个单位全部，范围小，数目有限优点：优点：使用方便，便于扩展，可靠性强使用方便，便于扩展，可靠性强传输媒体：传输媒体：双绞线、同轴电缆、光纤双绞线、同轴电缆、光纤拓朴结构：拓朴结构：星形网、环形网、总线网、树形网星形网、环形网、总线网、树形网二、二、IEEE802参考模型参考模型LAN只是一个计算机通信网，不存在路由选择只是一个计算机通信网，不存在路由选择问题，所以问题，所以局域网能够不要网络层局域网能够不要网络层。局域网数据链路层划分为两个子层：局域网数据链路层划分为两个子层：媒体访问媒体访问控制控制MAC子层和逻辑链路控制子层和逻辑链路控制LLC子层子层第第16页页三、三、物理层主要功效物理层主要功效信号编码与译码信号编码与译码前同时位产生与去除前同时位产生与去除比特传输与接收比特传输与接收四、四、MAC层主要功效：与接入各种传输媒体相关层主要功效：与接入各种传输媒体相关问题都放在该层问题都放在该层发送时：将上层交下来数据封装成帧进行发送（接收发送时：将上层交下来数据封装成帧进行发送（接收时进行相反过程，将帧拆卸）；时进行相反过程，将帧拆卸）；实现和维护实现和维护MAC协议；协议；比特差错检测；比特差错检测；寻址寻址第四章局域网第四章局域网LAN第第17页页第四章局域网第四章局域网LAN五、五、mac帧硬件地址和两种不一样帧格式帧硬件地址和两种不一样帧格式六、六、IEEE802系列协议系列协议8022-逻辑链路控制逻辑链路控制8023-CSMACD8024-令牌总线网令牌总线网8025-令牌环形网令牌环形网80211-无线局域网无线局域网第第18页页第四章局域网第四章局域网LAN七、七、IEEE802.3标准：载波监听多路访问标准：载波监听多路访问/冲冲突检测（突检测（CSMA/CD）是是LAN中对共享信道一个中对共享信道一个随机接入随机接入技术。技术。实现思想实现思想：若：若A要发送帧，首先监听信道是否空闲，若不要发送帧，首先监听信道是否空闲，若不空闲，则延迟一段时间再监听，若信道空闲，则抢占信道，空闲，则延迟一段时间再监听，若信道空闲，则抢占信道，发送数据，一边发送，一边接收（自己发送数据），以检发送数据，一边发送，一边接收（自己发送数据），以检验是否与其它站冲突，若冲突，则放弃此数据帧发送。验是否与其它站冲突，若冲突，则放弃此数据帧发送。三种实现技术（信道不空时怎样处理）三种实现技术（信道不空时怎样处理）非坚持策略非坚持策略1坚持策略坚持策略P坚持策略坚持策略第第19页页第四章局域网第四章局域网LAN八、八、802.3LAN是一个基带总线是一个基带总线LAN粗同轴电缆：单根长粗同轴电缆：单根长=500m(10mm)；细同轴电缆：单细同轴电缆：单根长根长=185m(5mm)任意两个站之间最多能够有三个同轴电缆段任意两个站之间最多能够有三个同轴电缆段对粗缆，最大距离：对粗缆，最大距离：2.5km对细缆，最大距离：对细缆，最大距离：1km一个网上最大站数为一个网上最大站数为1024，每个同轴电缆段最多只能安装，每个同轴电缆段最多只能安装100个站。个站。表示方法：表示方法：10BASE5粗缆标准，粗缆标准，10表示数据传输速率表示数据传输速率为为10Mb/s，BASE表示传输是基带信号，表示传输是基带信号，5表示每一段电缆表示每一段电缆最大长度为最大长度为500米。米。第第20页页第四章局域网第四章局域网LAN普通采取电缆直接与网卡相连，网卡功效：普通采取电缆直接与网卡相连，网卡功效：数据封将与解封，发送时，把数据封将与解封，发送时，把LLCPDU加上首、尾部成为加上首、尾部成为MAC帧，接收时相反；帧，接收时相反；链路管理：主要是链路管理：主要是CSMA/CD实现实现编码与译码编码与译码九、九、LAN扩展：扩展：1、网桥、网桥工作在链路层工作在链路层依据收到依据收到MAC帧目标地址进行转发帧目标地址进行转发含有含有过滤过滤帧功效帧功效优点优点过滤通信量过滤通信量扩大物理范围扩大物理范围第第21页页第四章局域网第四章局域网LAN互联不一样物理层、不一样互联不一样物理层、不一样MAC层和不一样速率局域层和不一样速率局域网网提升可靠性提升可靠性缺点：缺点：增加了时延增加了时延无流量控制无流量控制花费时间有时还会产生广播风暴花费时间有时还会产生广播风暴站表建立站表建立逆向地址学习逆向地址学习透明网桥和源站选路网桥比较透明网桥和源站选路网桥比较2、交换机、交换机特点、建立与维护地址映射表、以太网交换技术特点、建立与维护地址映射表、以太网交换技术3、VLAN第第22页页第四章局域网第四章局域网LAN透明网桥透明网桥源站选路网桥源站选路网桥无连接，每一个帧独立地选无连接，每一个帧独立地选择路由择路由面向连接面向连接对主机完全透明对主机完全透明不透明，主机必须知道网桥不透明，主机必须知道网桥标识及连接在哪一个网段上标识及连接在哪一个网段上完全不需要管理完全不需要管理必须由人工进行管理（不然必须由人工进行管理（不然产生兜圈子现象产生兜圈子现象普通用不是最正确路由普通用不是最正确路由能够利用最正确路由能够利用最正确路由站表登记某个站路由信息时，站表登记某个站路由信息时，在该站发送一个帧以后在该站发送一个帧以后网络规模大时，最正确路由网络规模大时，最正确路由计算量庞大，甚至无法计算计算量庞大，甚至无法计算第第23页页第五章广域网第五章广域网WAN一、广域网组成一、广域网组成由由结点交换机结点交换机以及连接这些交换机以及连接这些交换机链路链路组成组成结点之间采取结点之间采取点到点点到点接入技术接入技术广域网使用协议在广域网使用协议在网络层网络层二、二、WAN提供服务类型提供服务类型数据报服务数据报服务主机只要想发送数据就可随时发送；主机只要想发送数据就可随时发送；每个分组独立地选择路由；每个分组独立地选择路由；数据报不能确保按发送次序交付给目标站，因先发送分组不一定数据报不能确保按发送次序交付给目标站，因先发送分组不一定先抵达目标站主机先抵达目标站主机是一个不可靠服务，网络发生拥塞时，某个结点能够将一些分组是一个不可靠服务，网络发生拥塞时，某个结点能够将一些分组丢弃丢弃虚电路服务虚电路服务源站申请连接，目标同意连接，建立连接。源站申请连接，目标同意连接，建立连接。采取存贮转发技术，断续地占用一段一段链路采取存贮转发技术，断续地占用一段一段链路服务质量（服务质量（QoS）有很好确保）有很好确保第第24页页第五章广域网第五章广域网WAN对比方面对比方面虚电路服务虚电路服务数据服服务数据服服务思绪思绪可靠通信由网络来确保可靠通信由网络来确保可靠通信由用户主机为可靠通信由用户主机为确保确保连接建立连接建立必须有必须有不要不要目标站地址目标站地址 仅在连接建立阶段使用，仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短虚电路每个分组使用短虚电路号号每个分组都有目标站全每个分组都有目标站全地址地址路由选择路由选择在虚电路建立时进行，在虚电路建立时进行，全部分组按同一路由全部分组按同一路由每个分组独立选择路由每个分组独立选择路由当路由器出故障当路由器出故障时时全部经过出故障路由器全部经过出故障路由器虚电路均不能工作虚电路均不能工作出故障路由器可能会丢出故障路由器可能会丢失分组，一些路由可能失分组，一些路由可能会改变会改变分组次序分组次序总是按发送次序抵达目总是按发送次序抵达目标站标站抵达目标站时可能失序抵达目标站时可能失序端至端差错端至端差错处理和流量处理和流量控制控制由通信子负责由通信子负责由用户主机负责由用户主机负责第第25页页第五章广域网第五章广域网WAN三、路由算法三、路由算法非自适应非自适应路径选择算法，也叫路径选择算法，也叫静态静态路由选择路由选择固定式路由选择固定式路由选择扩散式路由选择（洪泛法）扩散式路由选择（洪泛法）随机式路由选择随机式路由选择自适应自适应路径选择算法，也叫动态路由选择路径选择算法，也叫动态路由选择分布式路由选择策略分布式路由选择策略集中式路由选择策略集中式路由选择策略独立路由选择策略独立路由选择策略四、四、WAN概述概述1、WAN和和LAN区分区分2、WAN中层次编址方案中层次编址方案 把一个地址分成两部分，前一部分表示把一个地址分成两部分，前一部分表示分组交换机分组交换机，后一部分表示连接在分，后一部分表示连接在分组交换机上组交换机上计算机计算机第第26页页3 3、转发分组方法、转发分组方法4 4、默认路由、默认路由5 5、流量控制和拥塞控制（概念）、流量控制和拥塞控制（概念）第第27页页一、网络互连概述一、网络互连概述1 1、互连网中继系统、互连网中继系统转发器（中继器）：转发器（中继器）：物理层，实现物理层连接，将网段上衰减信号加以放物理层，实现物理层连接，将网段上衰减信号加以放大、整形为标准信号，再转发到其它网段上去。大、整形为标准信号，再转发到其它网段上去。网桥：网桥：数据链路层，在不一样或相同数据链路层，在不一样或相同LANLAN之间存放和转发帧，提供链路层之间存放和转发帧，提供链路层上协议转换。上协议转换。路由器：路由器：网络层，在不一样网络间存放和转发分组，提供网络层上协议转网络层，在不一样网络间存放和转发分组，提供网络层上协议转换。换。网关：网关：在网络层以上，是对高层协议进行协议转换网间连接器。在网络层以上，是对高层协议进行协议转换网间连接器。2 2、网络互连类型、网络互连类型LAN-LANLAN-LANLAN-WAN-LANLAN-WAN-LANLAN-WANLAN-WANWAN-WANWAN-WAN第六章网络互连第六章网络互连第第28页页3、路由器在网络互连中作用及组成、路由器在网络互连中作用及组成二、二、Internet网际协议网际协议IP1、网际层几个主要协议、网际层几个主要协议地址解析协议地址解析协议ARP逆地址解析协议逆地址解析协议RARP因特网控制报文协议因特网控制报文协议ICMP网际协议：网际协议：IP2、IP地址地址IP地址结构：由网络号地址结构：由网络号net-id和主机号和主机号host-id组成组成IP地址分类：地址分类：IP地址分为地址分为5类，类，A类到类到E类，惯用类，惯用A类、类、B类和类和C类。地址都由两个字段组成类。地址都由两个字段组成网络号字段网络号字段net-id：A、B、C类地址网络号字段分别为类地址网络号字段分别为1、2、3字节长，字节长，其最前面有其最前面有1-3位类别比特，其数值分别要求为位类别比特，其数值分别要求为0、10和和110；主机号字段主机号字段host-id：A、B、C类地址主机号字段分别为类地址主机号字段分别为3、2、1字节长。字节长。IP地址使用范围地址使用范围特殊特殊IP地址地址不使用特殊不使用特殊IP地址地址第第29页页第六章第六章网络互连网络互连3、IPIP协议特点和协议特点和IPIP数据报格式数据报格式特点：不可靠、无连接、点到点特点：不可靠、无连接、点到点格式：由格式：由首部首部和和数据数据两部分组成。首部前一部分是两部分组成。首部前一部分是固定长度固定长度，共，共2020字节，是全部字节，是全部IPIP数据报必须含有。在数据报必须含有。在首部固定部分后面是一些首部固定部分后面是一些可选字段可选字段，其长度是可变，其长度是可变。各字段含义（标示、标志、片偏移）各字段含义（标示、标志、片偏移）4 4、IPIP层处理数据报流程（层处理数据报流程（路由器路由器IPIP层执行数据层执行数据报转发算法）报转发算法）5 5、ARPARP和和RARPRARP主机主机名字名字至至IPIP地址转换：地址转换：DNSDNSIPIP地址（地址（3232位）至硬件地址位）至硬件地址MACMAC（4848位）转换：位）转换：ARPARP协协议议第第30页页第六章第六章网络互连网络互连硬件地址硬件地址MAC（48位）至位）至IP地址（地址（32位）转换：位）转换：RARP协议，协议，惯用于无盘工作站上网惯用于无盘工作站上网三、划分子网三、划分子网方法：方法：从网络从网络主机号主机号借用若干个比特作为借用若干个比特作为子网号子网号subnet-id划分子网后划分子网后IP地址组成：网络号、子网号、主机号地址组成：网络号、子网号、主机号子网掩码：是一个用来表示子网号字段长度子网掩码：是一个用来表示子网号字段长度32位模板。位模板。由一连串由一连串“1”，和一连串，和一连串“0”组成，组成，“1”和和“0”之间界限指出子网号和主机号分界限。之间界限指出子网号和主机号分界限。由由IP地址和子网掩码计算网络号、子网号和主机号。例：地址和子网掩码计算网络号、子网号和主机号。例：设设IP地址为地址为140.252.20.68，子网掩码为，子网掩码为0XFFFFFFE0，则网络号为，则网络号为140.252，子网号为，子网号为162，主机号为主机号为4 第第31页页第六章第六章网络互连网络互连3、使用子网转发分组过程、使用子网转发分组过程 路由器路由器IPIP层执行数据报转发算法层执行数据报转发算法第第32页页第六章第六章网络互连网络互连四、因特网控制报文协议四、因特网控制报文协议ICMP功效：降低分组丢失，允许主机或路由器汇报差错功效：降低分组丢失，允许主机或路由器汇报差错情况和提供相关异常情况汇报。情况和提供相关异常情况汇报。ICMP差错报文（差错报文（5种）种）终点不可达终点不可达源站抑制源站抑制时间超出时间超出参数问题参数问题改变路由改变路由 ICMP问询报文（问询报文（4种）种）回送请求和回答回送请求和回答时间戳请求报文时间戳请求报文地址掩码请求报文地址掩码请求报文。路由器问询和通告报文路由器问询和通告报文第第33页页第六章第六章网络互连网络互连五、五、Internet中分层次路由选择协议中分层次路由选择协议内部网关协议内部网关协议IGP）：）：在一个在一个自治系统自治系统内部使用路由选内部使用路由选择协议，与在互连网中其它自治系统选取什么路由选择择协议，与在互连网中其它自治系统选取什么路由选择协议无关，如协议无关，如RIP协议原理及算法协议原理及算法RIP，HELLO，OSPF等等外部网关协议外部网关协议EGP：若源站和目标站处于不一样自治系若源站和目标站处于不一样自治系统中，当数据报传到一个系统边界时，就需要使用一个统中，当数据报传到一个系统边界时，就需要使用一个协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中，这么协协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中，这么协议即为外部网关协议，如议即为外部网关协议，如BGP六、六、IPv6地址长度，首部长度地址长度，首部长度第第34页页第七章传输层第七章传输层一、概述一、概述传输层功效传输层功效复用与分用复用与分用两个主机进行通信实际上是两个主机中两个主机进行通信实际上是两个主机中应用进程应用进程相互通信。相互通信。IP地址是标志在因特网中一个主机，而地址是标志在因特网中一个主机，而不是标志不是标志主机中应用进程主机中应用进程。对收到报文进行对收到报文进行差错检测差错检测提供两种不一样运输协议，即提供两种不一样运输协议，即面向连接面向连接TCP和和无连无连接接UDP第第35页页第七章传输层第七章传输层二、端口二、端口概念概念：即传输层服务访问点：即传输层服务访问点TSAP，是，是UDP和和TCP用来用来同上层应用进程进行通信接口，应用层各种进程是经同上层应用进程进行通信接口，应用层各种进程是经过对应商品与传输实体进行交互。过对应商品与传输实体进行交互。功效功效：让应用层各种应用进程都能将其数据经过端口：让应用层各种应用进程都能将其数据经过端口向下交付给传输层，让传输层知道应该将其报文段中向下交付给传输层，让传输层知道应该将其报文段中数据向上经过端口交付给应用层进程。所以，端口是数据向上经过端口交付给应用层进程。所以，端口是用来标志应用层进程。用来标志应用层进程。端口表示端口表示：用一个：用一个16位端口号表示。但端口号只含有位端口号表示。但端口号只含有当地意义，它只标志本计算机中应用层中各进程。当地意义，它只标志本计算机中应用层中各进程。Internet中不一样计算机相同端口号是没有联络。中不一样计算机相同端口号是没有联络。第第36页页第七章传输层第七章传输层端口分类端口分类熟知端口（保留端口）熟知端口（保留端口）：TCP/IP体系确定并公布，全部用户进程都熟知体系确定并公布，全部用户进程都熟知端口。数值为端口。数值为0-1023。普通端口（动态分配端口）普通端口（动态分配端口）：用来随时分配给请求通信客户进程。：用来随时分配给请求通信客户进程。套接字套接字套接字格式套接字格式三、用户数据报协议三、用户数据报协议UDPUDP提供无连接、不可靠服务。在传送数据之前，不需要先建立提供无连接、不可靠服务。在传送数据之前，不需要先建立连接。远地主机运输层在收到连接。远地主机运输层在收到UDP数据报后，不需要给出任何应数据报后，不需要给出任何应答。在一些情况下，这是一个最有效工作方式。答。在一些情况下，这是一个最有效工作方式。Udp格式格式伪首部伪首部第第37页页第七章传输层第七章传输层四、传输控制协议四、传输控制协议TCP是面向连接，因而可提供可靠、按序传送数据端到端服务。是面向连接，因而可提供可靠、按序传送数据端到端服务。TCP提供连接是双向，即全双工。提供连接是双向，即全双工。TCP报文报文分分为首部为首部和和数据数据两个部分，首部两个部分，首部前前2020个字节个字节是固定，后面有是固定，后面有4N4N字节字节是依据是依据需要而增加选项（需要而增加选项（N N为整数）。所以为整数）。所以TCPTCP首部首部最小长度最小长度是是2020字节。字节。首部固定部分各字段意义首部固定部分各字段意义TCP编号：编号：TCP将所要传送整个报文看成是一个个字节组成数据将所要传送整个报文看成是一个个字节组成数据流，然后对每一个字节编一个序号。将每一次所传送报文段中第流，然后对每一个字节编一个序号。将每一次所传送报文段中第一个数据字节序号，放在一个数据字节序号，放在TCP首部序号字段中。首部序号字段中。TCP确实认确实认：TCP确实认是对接收到数据最高序号表示确认。但确实认是对接收到数据最高序号表示确认。但返回确实认序号是已收到数据最高序号加返回确实认序号是已收到数据最高序号加1。也就是说，确认序。也就是说，确认序号表示期望下次收到第一个数据字节序号。号表示期望下次收到第一个数据字节序号。TCP数据序号、确认、超时重传数据序号、确认、超时重传第第38页页第七章传输层第七章传输层TCP流量控制流量控制控制方式：采取可变发送窗口方式进行流量控制。控制方式：采取可变发送窗口方式进行流量控制。窗口大小单位：字节窗口大小单位：字节控制方法：发送窗口在连接建立时由双方约定。但在通信过控制方法：发送窗口在连接建立时由双方约定。但在通信过程中，接收端可依据自己资源情况，随时动态地调整自己接程中，接收端可依据自己资源情况，随时动态地调整自己接收窗口（可增大或减小），然后告诉对方，使对方发送窗口收窗口（可增大或减小），然后告诉对方，使对方发送窗口和自己接收窗口一致。和自己接收窗口一致。第第39页页第七章传输层第七章传输层五、五、TCP传输连接管理传输连接管理TCP连接建立过程：三次握手协议连接建立过程：三次握手协议主机A主机B主动打开被动打开主动打开被动打开SYN,SEQ=XSYN,SEQ=Y,ACK=X+1ACK=Y+1确认确认确认确认第第40页页第七章传输层第七章传输层为何使用三次握手，二次不够？为何使用三次握手，二次不够？TCP连接释放过程连接释放过程主机A主机BFIN,SEQ=XACK=X+1ACK=Y+1应用进程释放连接应用进程释放连接（A不再发送报文）不再发送报文）通知主机通知主机应用进程应用进程应用进程释放连接应用进程释放连接（B不再发送报文）不再发送报文）FIN,SEQ=y,ACK=x+1第第41页页第八章应用层第八章应用层一、应用层功效一、应用层功效要求应用进程在通信时所遵照协议。每个应用层协议都是为要求应用进程在通信时所遵照协议。每个应用层协议都是为了处理某一类应用问题，而问题处理是经过位于不一样主了处理某一类应用问题，而问题处理是经过位于不一样主机中多个应用进程之间通信和协同工作来完成。机中多个应用进程之间通信和协同工作来完成。二、协议工作方式二、协议工作方式基于客户服务器方式。客户和服务器都是指通信中所包括两基于客户服务器方式。客户和服务器都是指通信中所包括两个应用进程。客户服务器方式所描述是进程之间服务和被个应用进程。客户服务器方式所描述是进程之间服务和被服务关系。其主要特征是：客户是服务请求方，服务器是服务关系。其主要特征是：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。服务提供方。第第42页页第八章应用层第八章应用层三、域名系统三、域名系统DNSDNS：名字到：名字到IP地址解析是由若干个域名地址解析是由若干个域名服务器程序完成。域名服务器程序在专设服务器程序完成。域名服务器程序在专设结点上运行，人们常把运行该程序机器称结点上运行，人们常把运行该程序机器称为域名服务器。为域名服务器。Internet域名结构域名结构采取层次树状结构，任何一个连接在采取层次树状结构，任何一个连接在Internet上主机或路由器，都有一个唯一层上主机或路由器，都有一个唯一层次结构名字，即域名次结构名字，即域名第第43页页第八章应用层第八章应用层域名结构由若干个分量组成。各分量之间用域名结构由若干个分量组成。各分量之间用点隔开：点隔开：.三级域名三级域名.二级域名二级域名.顶级域名顶级域名各分量代表不一样级别域名。每一级域名都由各分量代表不一样级别域名。每一级域名都由英文字母和数字组成（不超出英文字母和数字组成（不超出63个字符，不个字符，不区分大小写），级别最低域名写在最左边，区分大小写），级别最低域名写在最左边，级别最高顶级域名写在最右边。级别最高顶级域名写在最右边。完整域名不超出完整域名不超出255个字符个字符Internet中三大类顶级域名中三大类顶级域名(TLD)第第44页页第八章应用层第八章应用层国家顶级域名国家顶级域名iTLD:如如.cn表示中国，表示中国，.us表示表示美国，美国，.uk表示英国等。现在使用国家顶级域名表示英国等。现在使用国家顶级域名约有约有200个左右。个左右。国际顶级域名国际顶级域名iTLD：采取：采取.int。国际性组织可在。国际性组织可在.int下注册。下注册。通用顶级域名通用顶级域名gTLD：最早顶级域名共：最早顶级域名共6个：个：.com企业企业企业企业.net网络服务机构网络服务机构.org非赢利性组织非赢利性组织.edu教育机构（美国专用）教育机构（美国专用）.gov政府部门（美国专用）政府部门（美国专用）.mil军事部门（美国专用）军事部门（美国专用）第第45页页第八章应用层第八章应用层我国二级域名划分：两大类，我国二级域名划分：两大类，“类别域名类别域名”和和“行政区域名行政区域名”。类别域名有类别域名有6个：个：.ac科研机构科研机构.com工、商、金融等企业工、商、金融等企业.edu教育机构教育机构.gov政府部门政府部门.net互联网络、拉入网络信息中心（互联网络、拉入网络信息中心（NIC）和运行中心）和运行中心（NOC）.org非盈利性组织非盈利性组织“行政区域名行政区域名”34个，适合用于我国各省、自治区和个，适合用于我国各省、自治区和直辖市。如：直辖市。如：.bj为北京市，为北京市，.sh为上海市，为上海市，.hb为湖北为湖北省等。省等。第第46页页第八章应用层第八章应用层Internet名字空间结构名字空间结构是一个倒过来是一个倒过来树树，树根在最上面没有名字。树根下面一，树根在最上面没有名字。树根下面一级结点是最高一级级结点是最高一级顶级域结点顶级域结点。顶级域结点下为。顶级域结点下为二级二级域结点域结点，最下面，最下面叶结点叶结点是单台计算