計算機網(wǎng)絡復習-電信12

1、1計算機通信與網(wǎng)絡原理總結與復習2第一章 計算機網(wǎng)絡概述l計算機網(wǎng)絡應用計算機網(wǎng)絡應用商業(yè)應用商業(yè)應用家庭應用家庭應用移動用戶移動用戶社會問題社會問題3共享硬件資源共享硬件資源共享軟件資源共享軟件資源共享信息資源共享信息資源通信功能通信功能高可靠性高可靠性均衡負載均衡負載協(xié)調(diào)計算協(xié)調(diào)計算分布式處理分布式處理計算機網(wǎng)絡的功能1.2 網(wǎng)絡硬件n個域網(wǎng)個域網(wǎng)n局域網(wǎng)局域網(wǎng)n城域網(wǎng)城域網(wǎng)n廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)nInternetInternet45網(wǎng)絡分類n 根據(jù)鏈路傳輸技術分類根據(jù)鏈路傳輸技術分類n 廣播鏈路q 廣播q 組播（多播）n 點-點鏈路互聯(lián)網(wǎng)絡n網(wǎng)絡互聯(lián)設備q交換機q路由器q網(wǎng)關（gateway）6

2、1.3 網(wǎng)絡軟件n網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡體系結構n分層設計要點（自學）分層設計要點（自學）n面向連接的服務與無連接服務面向連接的服務與無連接服務n服務原語（自學）服務原語（自學）n服務與協(xié)議的關系服務與協(xié)議的關系7網(wǎng)絡體系結構n 層層n 協(xié)議協(xié)議n 對等體對等體n 接口接口8網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡體系結構層和協(xié)議的集合層和協(xié)議的集合面向連接的服務與無連接服務n面向連接的服務面向連接的服務類似于電話通信類似于電話通信n無連接的服務無連接的服務類似于郵政通信類似于郵政通信q存儲-轉發(fā)交換方式（包交換）q直通式交換方式（虛電路）n服務質(zhì)量不同服務質(zhì)量不同n費用不同費用不同91.4 參考模型nOSI OSI 參考

3、模型參考模型nTCP/IPTCP/IP參考模型參考模型n本教材使用的模型本教材使用的模型nOSI OSI 與與 TCP/IP TCP/IP模型比較模型比較nOSI OSI 模型與協(xié)議評價模型與協(xié)議評價nTCP/IP TCP/IP 模型評價模型評價10OSI 參考模型（續(xù)）n層數(shù)層數(shù)n各層名稱各層名稱n各層數(shù)據(jù)各層數(shù)據(jù)單元名稱單元名稱11SegmentTCP/IP參考模型（續(xù)）12模型中不存在模型中不存在1.5 網(wǎng)絡實例nInternetInternetnARPANETARPANETnNSFNETNSFNETn3G3G移動通信網(wǎng)移動通信網(wǎng)nWLANs: 802.11WLANs: 802.11nR

4、FID RFID 傳感網(wǎng)絡傳感網(wǎng)絡13無線局域網(wǎng)：802.1114 帶基站的無線局域網(wǎng)（WLAN） 自組網(wǎng)（Ad hoc network）ISM頻段頻段RFID 與傳感網(wǎng)絡nRFID(Radio Frequency Identification)nISM頻段q 超高頻RFIDn 900MlHz/2.45GHz/5.8GHzn ETC、快速移動物體等q 高頻RFIDn 身份證、護照、門禁卡等q 低頻RFIDn 動物跟蹤等1516第二章 物理層n數(shù)據(jù)通信理論基礎數(shù)據(jù)通信理論基礎n有線傳輸介質(zhì)特性有線傳輸介質(zhì)特性n無線傳輸無線傳輸n衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信n數(shù)字調(diào)制與信道復用技術數(shù)字調(diào)制與信道復用技術nPS

5、TN PSTN 網(wǎng)絡網(wǎng)絡n移動通信網(wǎng)絡移動通信網(wǎng)絡n有線電視有線電視172.1 數(shù)據(jù)通信理論基礎n傅里葉分析n有限帶寬信號n信道最大傳輸速率18信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率n奈奎斯特(Nyquist)定理n香農(nóng)(Shannon) 定理最大傳輸速率最大傳輸速率 = 2B log2 V bit/sec最大速率最大速率 (bit/sec) = B log2 (1+S/N )192.2 有線傳輸介質(zhì)n磁介質(zhì)n雙絞線n同軸電纜n光纖20類類 (CHN)Cat (USA)帶寬帶寬（Hz）ACat 1100KBCat 21MCCat 316MCat 420MDCat 5100MCat 5 +150MECat 620

6、0MEACat 6A500MFCat 7600MFACat 7A1G雙絞線雙絞線(4)(4)21輸入脈沖輸入脈沖輸出脈沖輸出脈沖多模光纖光纖(2)多模光纖輸入脈沖輸入脈沖輸出脈沖輸出脈沖22光纖傳輸特性紅外區(qū)域光通過光纖時的衰減.232.3 無線傳輸n電磁波頻譜n無線電傳輸n微波傳輸n紅外傳輸n光波傳輸24電磁頻譜政策(3)5.725GHz5.875GHz150中國的中國的 ISM 波段波段. .252.4 通信衛(wèi)星n靜止軌道衛(wèi)星（GEO）n中軌道衛(wèi)星（MEO）n低軌道衛(wèi)星（LEO）n衛(wèi)星與光纖對比2.5 數(shù)字調(diào)制與多路復用n基帶傳輸n通帶傳輸n頻分復用n時分復用n碼分復用26基帶傳輸27線性

7、碼: (a) Bits, (b) NRZ, (c) NRZI, (d) Manchester, (e) Bipolar or AMI.通帶傳輸28(a) 二進制信號二進制信號. (b) 幅移鍵控幅移鍵控. (c) 頻移鍵控頻移鍵控. (d) 相移鍵控相移鍵控.292.6 公共電話交換系統(tǒng)n電話系統(tǒng)結構n電話的政治學n本地回路: 調(diào)制解調(diào)器、ADSL 和光纖n干線與復用n交換30數(shù)字用戶線DSL (2)nADSL 業(yè)務的設計目標q基于現(xiàn)有的Cat.3 UTPq不可以對已有的電話和傳真有影響q傳輸速率要大大高于56kbpsq永遠在線且按月收費 31時分復用(3)PCM PCM 復用結構復用結構.

8、.32電路交換與分組交換（2）(a) 電路交換 (b) 報文交換 (c) 分組交換332.7 移動電話系統(tǒng)n基本分類q無繩電話（Cordless phones ） 只支持語音業(yè)務q特殊移動無線電（Specialized mobile radio）(SMR) 對講業(yè)務 q蜂窩(cellular）電話 支持語音和數(shù)據(jù)業(yè)務342.8 有線電視n共用天線電視系統(tǒng)n基于有線電視網(wǎng)的Internet接入n頻譜分配n電纜調(diào)制解調(diào)器nADSL 對比有線電視35第三章 數(shù)據(jù)鏈路層n數(shù)據(jù)鏈路層的設計數(shù)據(jù)鏈路層的設計q成幀、錯誤控制、透明傳輸成幀、錯誤控制、透明傳輸n檢錯與糾錯檢錯與糾錯n基本數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議基本數(shù)據(jù)

9、鏈路層協(xié)議n滑動窗口協(xié)議滑動窗口協(xié)議n數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議實例數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議實例3.1 數(shù)據(jù)鏈路層 的設計n數(shù)據(jù)鏈路層的設計問題n檢錯與糾錯n基本數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（自學為主）n滑動窗口協(xié)議n數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實例3637組成幀n幀 第2層數(shù)據(jù)傳輸單位n組成幀的方法 q字節(jié)計數(shù) q字節(jié)填充的標識字節(jié)q位（bit）填充的標識位（bits）q物理層編碼違規(guī)383.4 滑動窗口協(xié)議n捎帶（確認）（Piggybacking）n滑動窗口協(xié)議（Sliding Window Protocol） q1位滑動窗口協(xié)議q回退N協(xié)議q選擇重傳協(xié)議第4章 介質(zhì)訪問控制子層n信道分配問題n多路訪問協(xié)議n以太網(wǎng)n無線局域網(wǎng)n寬帶無線網(wǎng)絡n

10、藍牙網(wǎng)絡nRFIDn數(shù)據(jù)鏈路層交換3940Layer 1物理層物理層Layer 2介質(zhì)訪問控制子層介質(zhì)訪問控制子層MAC邏輯鏈路控制子層邏輯鏈路控制子層LLCLayer 3網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層介質(zhì)訪問控制子層介質(zhì)訪問控制子層414.2 多路訪問協(xié)議nALOHAn載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議n無沖突協(xié)議n有限競爭協(xié)議 n無線局域網(wǎng)協(xié)議42載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議（CSMA）nCSMACarrier Sense Multiple Accessn堅持與非堅持CSMAq1-堅持 CSMAq非堅持 CSMAqp-堅持 CSMAn帶碰撞檢測的CSMA (CSMA-CD)43無線局域網(wǎng)協(xié)議（2）n模型假設 qCSMA類型q無線

11、電覆蓋的范圍僅限與本站相鄰的站444.3 以太網(wǎng)（Ethernet）n經(jīng)典以太網(wǎng)的物理層n經(jīng)典以太網(wǎng)MAC 子層協(xié)議n以太網(wǎng)性能n交換式以太網(wǎng)n快速以太網(wǎng)n千兆以太網(wǎng)n萬兆以太網(wǎng)n以太網(wǎng)回顧45CSMA/CDCSMA/CD中的二進制指數(shù)退避算法中的二進制指數(shù)退避算法n第一次碰撞后，每個站隨機等待 0 或者 1 個時隙，之后再重試發(fā)送n第2次碰撞后，各站每個站隨機等待0、1、2和3個時隙，之后再重試發(fā)送n第 i 次碰撞后，從2i -1 個時隙中隨機選擇一個等待時間n當碰撞次數(shù)為10次，設定等待的最長時間為 1024個時隙n設定最大碰撞次數(shù)為16次，仍然不成功則給主機提交一個發(fā)送失敗的報告464.

12、4 無線局域網(wǎng)（Wireless LAN）n802.11 體系結構與協(xié)議棧nThe 802.11 物理層nThe 802.11 MAC 子層協(xié)議nThe 802.11 幀結構n服務474.8 數(shù)據(jù)鏈路層交換n網(wǎng)橋(Bridge)的使用n學習網(wǎng)橋n生成樹網(wǎng)橋n中繼器/集線器/網(wǎng)橋/交換機/路由器和網(wǎng)關n虛擬局域網(wǎng)（VLAN）48虛擬局域網(wǎng)VLAN灰色和白色兩個VLANs橋接在LAN上.lVLANVLAN感知交換機感知交換機l不同顏色代表不同不同顏色代表不同VLANVLAN49第五章 網(wǎng)絡層n網(wǎng)絡層提供的服務網(wǎng)絡層提供的服務q虛電路與數(shù)據(jù)報虛電路與數(shù)據(jù)報q面向連接與無連接面向連接與無連接n路由算法

13、路由算法n擁塞控制擁塞控制n服務質(zhì)量服務質(zhì)量n網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)絡互聯(lián) nInternet Internet 的網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡層50提供給傳輸層的服務n目標q提供的服務應獨立于路由器技術q向傳輸層屏蔽應用的路由器數(shù)量、類型和拓撲等q網(wǎng)絡地址的編址方案是統(tǒng)一的，不管是LAN還是WANn陣營的爭論q無連接服務（Internet 社團）nARPANET/InternetARPANET/Internetq面向連接的服務（電信運營商）n電話系統(tǒng)電話系統(tǒng)5.2 路由算法n最優(yōu)化原理最優(yōu)化原理n最短路徑算法最短路徑算法n泛洪算法泛洪算法n距離矢量算法距離矢量算法n鏈路狀態(tài)路由鏈路狀態(tài)路由n層次路由層次路由n廣播路由廣

14、播路由n組播路由組播路由n選播路由選播路由n移動主機路由移動主機路由n自組網(wǎng)（自組網(wǎng)（Ad HocAd Hoc）路由）路由5152移動主機的路由算法（2）n固定主機n移動主機n漫游主機n宿主位置（home location）n轉交地址（care address）n宿主代理（home agent）535.3 擁塞控制算法n擁塞控制的途徑n流量感知路由n準入控制n流量調(diào)節(jié)n負載脫落545.5 網(wǎng)絡互聯(lián)n網(wǎng)絡的不同之處網(wǎng)絡的不同之處n如何互聯(lián)不同的網(wǎng)絡如何互聯(lián)不同的網(wǎng)絡n隧道隧道n網(wǎng)絡互聯(lián)路由網(wǎng)絡互聯(lián)路由n數(shù)據(jù)包分段數(shù)據(jù)包分段55物理物理物理物理網(wǎng)絡如何互聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)

15、絡網(wǎng)絡傳輸傳輸傳輸傳輸應用應用應用應用中繼器/Hub 網(wǎng)橋/交換機 路由器 傳輸層網(wǎng)關應用層網(wǎng)關56物理物理物理物理網(wǎng)絡如何互聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡傳輸傳輸傳輸傳輸應用應用應用應用中繼器/Hub 網(wǎng)橋/交換機 路由器 傳輸層網(wǎng)關應用層網(wǎng)關575.6 Internet的網(wǎng)絡層nIPv4 協(xié)議nIP 地址nIPv6 協(xié)議nInternet 控制協(xié)議n標簽交換和MPLSnOSPF 內(nèi)部網(wǎng)關路由協(xié)議nBGP 外部網(wǎng)關路由協(xié)議nInternet 組播n移動IP58IP v4協(xié)議IPv4 (Internet Protocol) 頭部.IP 地址n點分十進制q128.208.2.

16、151n網(wǎng)絡地址n主機地址nIP 前綴q128.208.0.0/24n子網(wǎng)n子網(wǎng)掩碼5960NAT 網(wǎng)絡地址轉換n背景： IP 地址嚴重匱乏n臨時的解決方法 動態(tài)分配 IP 地址 n最終或長期的解決方法 遷移到 IPv6 需要若干年完成n快速解決方法 NAT IPv6 主要頭部61IPv6 固定的頭部（必須的）固定的頭部（必須的）62Internet 控制協(xié)議nICMP (Internet Control Message Protocol)nARP (Address Resolution Protocol)nDHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)6

17、3ARPAddress Resolution ProtocolnIP 地址應用在網(wǎng)絡層nMAC 地址應用在數(shù)據(jù)鏈路層nARP: 在IP 地址和MAC 地址間建立起關聯(lián)qMAC 地址映射到給定的 IP 地址64DHCP （Dynamic Host Configuration Protocol）動態(tài)主機配置協(xié)議n支持 IP 地址手動分配和自動 分配n每個網(wǎng)絡須配DHCP 服務器負責地址分配n任一臺主機入網(wǎng)后向DHCP 服務器發(fā)送DHCP DISCOVER數(shù)據(jù)包，申請IP地址nDHCP服務器收到請求后分配一個空閑IP地址通過DHCP OFFER數(shù)據(jù)包返回給請求主機nDHCP分配的IP地址以租賃的形式

18、可以續(xù)租標簽交換和MPLSn目的：提高路由器的轉發(fā)速度n方案：q在數(shù)據(jù)包的前面增加一個標簽q路由器根據(jù)標簽轉發(fā)數(shù)據(jù)包q優(yōu)點：n轉發(fā)速度快n路由器列表小q缺點：改變體系結構n在數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層之間增加一個薄層6566移動 IP 解決方案 nHome agentnForeign agentnCare-of address n路由器廣播一個ARP 數(shù)據(jù)包nHome agent 響應ARP查詢請求nRouter 轉發(fā)數(shù)據(jù)包給 home agentnHome agent 將數(shù)據(jù)包隧道方式傳遞給 care-of address67第六章 傳輸層l 傳輸服務傳輸服務l 傳輸協(xié)議要素傳輸協(xié)議要素l 擁塞控制

19、擁塞控制l Internet傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議UDPl Internet傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議TCP 傳輸服務原語68段（段（segment）、數(shù)據(jù)包（）、數(shù)據(jù)包（ packet）和幀（和幀（ frame）的嵌套關系）的嵌套關系SegmentSegment696.2 傳輸協(xié)議的要素n編址n建立連接n釋放連接n差錯控制和流量控制n多路復用n崩潰恢復差錯控制和流量控制n數(shù)據(jù)鏈路層采用過的機制和協(xié)議q檢錯碼q自動重傳請求（ARQ）協(xié)議q停止-等待協(xié)議q滑動窗口協(xié)議n傳輸層在功能和程度上有差異q功能：端-端檢錯q程度n延遲更大n窗口更大n緩存更大，更復雜706.3 擁塞控制n理想的帶寬分配n調(diào)整發(fā)送速

20、率71726.4 Internet 傳輸協(xié)議：UDPnUDP概述n遠程過程調(diào)用n實時傳輸協(xié)議73UDP 概述UDP 頭部.746.5 Internet 傳輸協(xié)議: TCPnTCP 概述nTCP 服務模型nTCP 協(xié)議nTCP 段的頭部nTCP 連接建立nTCP 連接釋放nTCP 連接管理模型nTCP 滑動窗口nTCP 計時器管理nTCP 擁塞控制nTCP 未來75TCP 段的頭部TCP 頭部.76TCP 連接建立(a) TCP 連接正常建立 (b) 兩端同時建立連接.6-3177TCP 擁塞控制n慢啟動算法初始擁塞窗口為一個段的慢啟動過程初始擁塞窗口為一個段的慢啟動過程78第七章 應用層nDNSDNSn電子郵件電子郵件n萬維網(wǎng)萬維網(wǎng)79題型介紹題型介紹一、寫出英文縮寫的中文（網(wǎng)絡和通信技術領域）解釋（每題1分，共10分）B/SC