計算機網絡期末總復習.pptVIP

題型及分值分布,一、選擇題（20分，單選多選都有，但多選不會超過3個） 二、填空題（10分） 三、名詞解釋（15分） 四、判斷改錯題（16分） 五、簡答（15分） 六、讀圖題（12分） 七、計算題（12分）,1.1 引 言,對于用戶來說，計算機網絡提供的是一種透明的傳輸機構，用戶在訪問網絡共享資源時，可不必考慮這些資源所在的物理位置。為此，計算機網絡通常是以網絡服務的形式來提供網絡功能和透明性訪問的。,電子郵件服務。它為用戶提供電子郵件(E-mail)的轉發(fā)和投遞功能。電子郵件是一種無紙化的電子信件，具有傳遞快捷、準確等優(yōu)點，已成為一種現(xiàn)代化的個人通信手段。 發(fā)送電子郵件使用的協(xié)議SMTP。,信息發(fā)布服務。它為用戶提供公眾信息的發(fā)布和檢索功能。例如，時事新聞、天氣預報、股票行情、企業(yè)產品宣傳以及導游、導購等公眾信息的發(fā)布與遠程檢索。 Web服務使用的協(xié)議是HTTP，Web頁面使用的語言HTML。,計算機網絡按各個節(jié)點分布的地理范圍分類，可分成局域網(Local Area Network，LAN)和廣域網(Wide Area Network，WAN)，兩者的主要差別在于通信距離和傳輸速率。,1雙絞線 雙絞線(Twisted Pair Line)是一種最常用的傳輸介質，由呈螺線排列的兩根絕緣導線組成，兩根導線相互扭絞在一起，可使線對之間的電磁干擾減至最小。一根雙絞線電纜由多個絞在一起的線對(如8條線組成4個線對)組成。,雙絞線比較適合于短距離的信號傳輸，既可用于傳輸模擬信號，也可用于傳輸數(shù)字信號，信號傳輸速率取決于雙絞線的芯線材料、傳輸距離、驅動器與接收器能力等諸多因素。通過適當?shù)钠帘魏团でL度處理后，可提高雙絞線的抗干擾性能，傳輸信號波長遠大于扭曲長度時，其抗干擾性最好。,雙絞線有多種類型，不同類型的雙絞線所提供的帶寬各不相同。在局域網中所使用的雙絞線有無屏蔽雙絞線(Unshielded Twisted Pair，UTP)和屏蔽雙絞線(Shielded Twisted Pair，STP)兩類。,各種電纜,銅線,銅線,聚氯乙烯 套層,聚氯乙烯 套層,屏蔽層,絕緣層,絕緣層,外導體屏蔽層,絕緣層,絕緣保護套層,內導體,無屏蔽雙絞線 UTP,屏蔽雙絞線 STP,同軸電纜,2同軸電纜 同軸電纜(Coaxial Cable)是局域網中應用較為廣泛的一種傳輸介質。它由內、外兩個導體組成，內導體是單股或多股線，呈圓柱形的外導體通常由編織線組成并圍裹著內導體，內、外導體之間使用等間距的固體絕緣材料來分隔，外導體用塑料外罩保護起來。,3光導纖維 光導纖維(Fiber)是一種傳送光信號的介質，它的內層是具有較高光波折射率的光導玻璃纖維，外層包裹著一層折射率較低的材料，利用光波的全反射原理來傳送編碼后的光信號。根據(jù)光波的傳輸模式，光纖主要分為兩種：多模光纖和單模光纖。,多模光纖與單模光纖,多模光纖,光纖是一種不易受電磁干擾和噪聲影響的傳輸介質，具有傳輸速率高、傳輸距離遠、抗干擾能力強、保密性好等特點，特別適合用來構造高速遠程網或廣域網。 由于光纖的銜接、分岔比較困難，因此一般只適用于點到點或環(huán)形結構的網絡系統(tǒng)中。,計算機網絡 拓 撲 結 構,網絡拓撲結構是指一個網絡中各個節(jié)點之間互連的幾何構形，即指各個節(jié)點之間互相連接的方式。常見的網絡拓撲結構有星形、環(huán)形、總線形等三種。任何一種網絡系統(tǒng)都規(guī)定了它們各自的網絡拓撲結構。通過網絡之間的相互連接，可以將不同拓撲結構的網絡組合起來，組成一個集多種結構為一體的互連網絡。,圖1.1 常見的網絡拓撲結構 (a) 星形結構；(b) 環(huán)形結構；(c) 總線形結構,數(shù)據(jù)傳輸技術,2數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼 常用的數(shù)字信號編碼有不歸零(Non Return to Zero，NRZ)碼、差分不歸零(Differential Non Return to Zero，DNRZ)碼、曼徹斯特(Manchester)碼及差分曼徹斯特(Differential Manchester)碼等。,3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼 在數(shù)字化的電話交換和傳輸系統(tǒng)中，需要將模擬的話音數(shù)據(jù)編碼成數(shù)字信號后再進行傳輸。這里常用的編碼技術是脈沖編碼調制(Pulse Code Modulation，PCM)技術。PCM是以采樣定理為基礎的。,圖1.4 PCM原理框圖,多路復用技術 1FDM FDM的基本前提是：傳輸介質的可用帶寬要大于多路給定信號所需帶寬的總和。如果將這幾路信號中的每路信號以不同的載波頻率進行調制，則這些信號就可同時在單一介質上傳輸。為了保證各路信號帶寬不相互重疊，各路載波頻率之間應當留有一定的保護間隔。,圖1.5 多路復用 (a) FDM；(b) TDM,圖1.5 多路復用 (a) FDM；(b) TDM,TDM又分為同步TDM和異步TDM。在同步TDM中，每個時間片是預先分配好的，并且是固定不變的，如果某個時間片所對應的輸入端無數(shù)據(jù)發(fā)送，則該時間片便空閑不用，又因為傳輸介質的傳輸帶寬不能低于各個輸入信號的數(shù)據(jù)速率之和，所以必然造成信道容量的浪費。圖1.5(b)所示的TDM是一種同步TDM。,1.4.4 通信操作模式 根據(jù)傳輸方向與時間特性，數(shù)據(jù)通信可以分為三種通信操作模式：單工(Simplex)、半雙工(Half-duplex)和全雙工(Full-duplex)。,圖1.6 通信操作模式 (a) 單工操作模式；(b) 半雙工操作模式；(c) 全雙工操作模式,面向位流的同步傳輸 在面向位流的同步傳輸中，每個數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部用一個特殊的比特序列(如 01111110)來標記數(shù)據(jù)塊的開始和結束。數(shù)據(jù)塊將作為位流來處理，而不是作為字符流來處理。為了避免在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)標記塊開始和結束的特殊位模式，通常采用位插入的方法，即發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)流時，每當出現(xiàn)連續(xù)的五個1后便插入一個0。接收端在接收數(shù)據(jù)流時，如果檢測到連續(xù)五個1的序列，就要檢查其后的一位數(shù)據(jù)，若該位是0，則刪除它；若該位為1，則表示數(shù)據(jù)塊的結束，轉入結束處理。典型的面向位流的同步通信規(guī)程是高級數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)規(guī)程和同步數(shù)據(jù)鏈路控制(SDLC)規(guī)程。,糾正錯誤的方法有兩種：一種是反饋重發(fā)糾錯法，即接收端將傳輸是否正確的信息作為應答反饋給發(fā)送端，對于傳輸有誤的數(shù)據(jù)，發(fā)送端要重新傳送，直至傳送正確為止，這樣就糾正了錯誤；另一種是前向糾錯(FEC)法，即接收端發(fā)現(xiàn)錯誤后，不是通過發(fā)送端的重傳來糾正，而是由接收端通過糾錯碼和適當?shù)乃惴ㄟM行糾正。由于這種糾錯方法比較復雜，所需的冗余碼元較多，實現(xiàn)比較困難，故很少使用。目前，絕大多數(shù)的通信系統(tǒng)都采用反饋重發(fā)糾錯法來糾正差錯。,1.5 數(shù)據(jù)交換技術,在網絡系統(tǒng)中，主要使用三種數(shù)據(jù)交換技術：電路交換、報文交換和分組交換(虛電路交換和數(shù)據(jù)報交換)。,圖1.8 數(shù)據(jù)交換方式 (a) 電路交換；(b) 報文交換；(c) 虛電路交換；(d) 數(shù)據(jù)報交換,圖1.8 數(shù)據(jù)交換方式 (a) 電路交換；(b) 報文交換；(c) 虛電路交換；(d) 數(shù)據(jù)報交換,1.5.1 電路交換 1) 電路建立階段 2) 數(shù)據(jù)傳輸階段 3) 電路拆除階段,1.5.2 報文交換 報文交換(Message Switching)是一種完全不同于電路交換的通信方法。在網絡中，報文從一個節(jié)點被傳送到下一個節(jié)點。在每個節(jié)點上，必須接收整個報文并暫時存儲，然后根據(jù)目的端地址選擇適當?shù)穆酚稍侔l(fā)送到下一個節(jié)點。這種方式也稱為存儲-轉發(fā)(Store and Forward)報文方式。,1.5.3 分組交換 數(shù)據(jù)報(Datagram)交換與報文交換相類似，在數(shù)據(jù)傳輸前不需要預先建立連接，當發(fā)送端有一個較長的報文要發(fā)送時，首先將報文分解成若干個較小的數(shù)據(jù)單元，每個數(shù)據(jù)單元都要附加一個分組頭并封裝成分組(或稱數(shù)據(jù)報)，然后將各個分組發(fā)送出去。每個分組都被獨立地傳輸，中間節(jié)點可能為每個分組選擇不同的路由，這些分組到達目的端的順序可能與發(fā)送的順序不同，因此目的端必須重新排序分組，將其組裝成一個完整的原始報文。,1.5.4 數(shù)據(jù)交換技術小結 (1) 電路交換。在數(shù)據(jù)傳送開始前必須建立一條端到端的物理連接，這種物理連接需要獨占電路資源，在釋放連接前只能由兩個端節(jié)點所使用。因此，電路利用率低，通信費用高。 (2) 報文交換。數(shù)據(jù)傳輸采用存儲-轉發(fā)方式，不需要建立連接，在傳送報文時，可以共享線路資源。中間節(jié)點根據(jù)報文中的目的端地址選擇適當路由來轉發(fā)報文。在轉發(fā)報文過程中，產生較大的網絡延遲，引起網絡性能的下降。因此， 報文交換不能滿足實時通信和交互式通信的要求。,(3) 分組交換。報文被分成若干分組進行傳輸，并規(guī)定了最大分組長度。在數(shù)據(jù)報方式中，中間節(jié)點必須為每個分組選擇路由，目的端需要重新組裝報文；在虛電路方式中，中間節(jié)點只在建立虛電路時選擇一次路由，在數(shù)據(jù)傳輸時將沿著該路由轉發(fā)各個分組，而無需再為每個分組選擇路由。分組交換技術是一種廣泛應用于網絡中的交換技術。,1.6 網絡體系結構與標準化,一般說來，實體是指能發(fā)送和接收信息的任何實體；而系統(tǒng)是物理上明顯的物體，它包含一個或多個實體。兩個實體要想實現(xiàn)通信，則必須使用相同的語言以及遵從雙方都能接受的規(guī)則，以解決彼此之間交流什么、怎樣交流以及何時交流等問題。,這些在兩個實體間控制數(shù)據(jù)交換的規(guī)則的集合稱為協(xié)議(Protocol)。協(xié)議的關鍵成分有： (1) 語法：包括數(shù)據(jù)格式、編碼和信號電平等。 (2) 語義：包括用于協(xié)調同步和差錯處理的控制信息。 (3) 定時：包括速度匹配和排序等。,1.6.1 ISO/OSI參考模型 國際標準化組織(International Standard Organization，ISO)在1977年提出了開放系統(tǒng)互連(Open System Interconnection，OSI)參考模型，它是一個異構計算機系統(tǒng)互連標準的框架結構。OSI為面向分布式應用的“開放”系統(tǒng)提供了基礎。所謂“開放”，是指任何兩個系統(tǒng)只要遵守參考模型和有關標準就都能實現(xiàn)互連。OSI參考模型采用了層次化結構，共分成七層，參見圖1.9。,圖1.9 ISO/OSI參考模型,圖1.10 IEEE LAN協(xié)議層次以及與ISO/OSI參考模型的對應關系,1.6.4 TCP/IP協(xié)議 最有名的高層協(xié)議是TCP/IP協(xié)議，它定義了網絡接口層、網際層、傳送層和應用層等四個層次，參見圖1.12。其中，網絡接口層與ISO/OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相對應，但它只是定義了TCP/IP與各種物理網絡之間的網絡接口，沒有規(guī)定新的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議；網際層相當于ISO/OSI參考模型的網絡層；傳送層與ISO/OSI參考模型的傳輸層相對應；應用層則包含了ISO/OSI參考模型的會話層、表示層和應用層的功能。需要說明的是，TCP/IP協(xié)議目前還只是一個工業(yè)標準，尚未成為國際標準。類似的高層協(xié)議還有SPX/IPX協(xié)議等。,圖1.12 TCP/IP協(xié)議集以及與OSI參考模型的對應關系,2.2 物 理 層,2.2.1 物理層接口標準 1機械特性 2電氣特性 3. 功能特性 4. 規(guī)程特性,2.3 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層,2.3.1 HDLC規(guī)程 1基本概念 HDLC作為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，應能滿足多種數(shù)據(jù)鏈路的要求，即： (1) 點到點和點到多點鏈路； (2) 半雙工和全雙工操作； (3) 主次站結構和對等站結構間的相互作用； (4) 長距離和短距離鏈路。,1) 站類型 HDLC將站點分為三種類型：主站、次站和復合站。 (1) 主站。主站在通信過程中負責對數(shù)據(jù)鏈路實行全面的管理，包括發(fā)起傳輸、組織數(shù)據(jù)流、執(zhí)行鏈路級差錯控制與恢復等。 (2) 次站。次站則受控于主站，它只能按照主站的命令執(zhí)行相應的操作。 (3) 復合站。復合站是指具有主站和次站雙重功能的站，兩個復合站之間可以完全對等地進行通信。換句話說，復合站具有平衡的鏈路控制能力。,2) 數(shù)據(jù)鏈路結構 所謂數(shù)據(jù)鏈路是指從發(fā)送端經過通信線路到接收端之間物理上的傳送路徑和邏輯上的傳輸信道的總稱。兩個端點設備之間可以有一條或多條數(shù)據(jù)鏈路。 HDLC定義了兩種數(shù)據(jù)鏈路結構：不平衡式鏈路結構和平衡式鏈路結構，參見圖2.5。,圖2.5 數(shù)據(jù)鏈路結構 (a) 不平衡式鏈路結構；(b) 平衡式鏈路結構,2HDLC幀的結構 在HDLC中，不論傳送數(shù)據(jù)還是傳送控制或狀態(tài)信息，都是以幀(Frame)為基本單位的。HDLC幀的基本格式如圖2.6所示。,圖2.6 HDLC幀的基本格式,2.3.2 流量控制算法 1停止等待協(xié)議 通信雙方的同步失調問題主要采用應答機制來解決。所謂應答機制，是指發(fā)送站發(fā)送一個幀后要停下來等待接收站的應答幀，只有接收到應答幀后才發(fā)送下一個幀；接收站的接收緩沖區(qū)容量只能存放一個數(shù)據(jù)幀，在處理完一個數(shù)據(jù)幀后才發(fā)送應答幀，指示發(fā)送站發(fā)送下一個幀。基于這種應答機制的通信協(xié)議稱為停止等待協(xié)議。,2滑動窗口協(xié)議 停止等待協(xié)議中一幀一應答的同步方法的通信效率過低，不能充分利用介質帶寬。為了提高介質利用率，可以采用多幀一應答的同步方法，即接收站的接收緩沖區(qū)容量可以存放n個幀，發(fā)送站可連續(xù)發(fā)送n個幀后再停下來等待接收站的應答幀，當接收到應答幀后再發(fā)送下n個幀；接收站在處理完接收緩沖區(qū)中的n個數(shù)據(jù)幀后發(fā)送應答幀，指示發(fā)送站發(fā)送下n個幀。基于這種多幀應答機制的通信協(xié)議稱為滑動窗口協(xié)議。,2.3.3 差錯控制算法 1差錯檢測 2差錯糾正,2.4.2 路由選擇算法 1靜態(tài)路由選擇算法 2動態(tài)路由選擇算法 1) 距離矢量路由選擇算法 著名的路由信息協(xié)議(Routing Information Protocol，RIP)也是基于該算法開發(fā)的。 2) 鏈路狀態(tài)路由選擇算法 著名的開放最短路徑優(yōu)先(Open Shortest Path First，OSPF)協(xié)議采用的就是LSR算法，而OSPF協(xié)議廣泛應用于Internet中。,2) Internet路由協(xié)議 (1) 內部網關協(xié)議。Internet最初的內部網關協(xié)議采用的是基于距離矢量路由選擇算法的RIP協(xié)議，由于隨著AS的增大，RIP協(xié)議存在著路由計算收斂很慢等缺陷，因此后來被鏈路狀態(tài)路由選擇算法所取代。Internet工程任務組(IETF)以鏈路狀態(tài)路由選擇算法為基礎制定了OSPF (Open Shortest Path First)協(xié)議，并作為一種內部網關協(xié)議的標準?，F(xiàn)在，很多的路由器都支持OSPF協(xié)議。,(2) 外部網關協(xié)議。外部網關協(xié)議(EGP)用于AS之間的路由選擇。外部網關協(xié)議與內部網關協(xié)議的側重點是不同的：內部網關協(xié)議側重的是如何高效地選擇路由來轉發(fā)分組；外部網關協(xié)議側重的是路由策略問題。所謂路由策略，是指從政治、安全和經濟等方面因素來考慮來決策路由的選擇。例如，敏感的數(shù)據(jù)不經過某些AS傳送；如果沒有可選的路由，則只能經過某個指定的AS傳送，這些都可視為路由策略。,2.4.3 擁塞控制算法,1面向虛電路的擁塞控制算法 在虛電路交換中，首先由發(fā)送者通過中間的路由器節(jié)點與接收者建立一條虛連接。在建立連接時，在發(fā)送者的建立連接請求分組中包含了用于說明傳輸模式的流說明信息，如最大分組長度、最大傳輸速率以及其他流量說明信息。該分組經過各個路由器時，路由器要記錄流說明信息。接收者則要根據(jù)流說明信息來確定它所能夠接受的流量傳輸模式，然后通過應答分組傳送給發(fā)送者，應答分組經過各個路由器時，對路由器所記錄的發(fā)送者流說明信息進行確認。這樣，在建立連接的同時，發(fā)送者、路由器和接收者可以協(xié)商該連接的流量傳輸模式，并最終達成一致。,1) 漏桶算法 漏桶算法是將交通整形操作形象地比喻成一個底部帶有一個小孔的水桶，不管流入桶中的水速多大，從底部小孔流出的水速是恒定的。如果桶中無水，則速率為0；如果桶中水滿，則流入桶中的水將從桶邊溢出，而流失掉。漏桶算法在路由器內部實現(xiàn)一個有限長度隊列，路由器將以恒定速率從隊列中取出分組發(fā)送出去，而進入路由器的分組被排到隊列的尾部，一旦隊列飽和，新來的分組將被丟棄。這種算法實際上是一種具有恒定服務時間的單服務器排隊系統(tǒng)。 主機系統(tǒng)也可采用該算法來整形分組的發(fā)送，即將上層應用進程中不均勻的數(shù)據(jù)流整形成均勻的分組流向網絡發(fā)送，從而平滑了突發(fā)的數(shù)據(jù)流，大大減少了發(fā)生擁塞的機會。,2) 令牌桶算法 令牌桶算法與恒定輸出速率的漏桶算法有所不同，它允許一定量的突發(fā)數(shù)據(jù)流。該算法以恒定速率產生一個個令牌并放入桶中，每發(fā)送一個分組都要獲得和消耗一個令牌，如果令牌消耗完，則新來的分組就要等待生成新令牌或被丟棄。由于突發(fā)性的輸入流往往導致?lián)砣陌l(fā)生，因此獲得令牌的分組將被快速地輸出，使突發(fā)性的輸入流得到迅速疏導。 在令牌桶算法中，使用一個令牌計數(shù)器來計數(shù)令牌數(shù)量。令牌計數(shù)器每隔時間t加1，表示新增加一個令牌；每發(fā)送一個分組，令牌計數(shù)器減1，表示已消耗一個令牌。當計數(shù)器減至0時，表示令牌已消耗完，不能再發(fā)送分組了。,2面向數(shù)據(jù)報的擁塞控制算法 數(shù)據(jù)報是一種無連接傳輸方式。路由器一旦檢測到系統(tǒng)可用資源(如線路利用率或隊列長度)超過臨界值，就會向源端主機發(fā)送一個抑制分組，警告網絡可能發(fā)生擁塞。源端主機定期地偵聽抑制分組，如果在偵聽期內收到抑制分組，則會逐步減少發(fā)送給特定目的主機的數(shù)據(jù)量。當減至在偵聽期內不再收到抑制分組后，可以再逐漸增加通信量。主機可以通過調整其發(fā)送操作的相關參數(shù)來減少通信量，如改變發(fā)送窗口尺寸或漏桶輸出速率等。路由器通常采用加權公平隊列算法來處理分組排隊，檢測是否超過臨界值，以及何時發(fā)送抑制分組。,2.5 傳 輸 層,2.5.1 數(shù)據(jù)傳輸服務 傳輸層提供的數(shù)據(jù)傳輸服務可以是面向連接的或無連接的，其中，應用較廣泛的是面向連接的傳輸層協(xié)議，如TCP協(xié)議和UDP協(xié)議等。,2.5.2 建立連接 從表面上看，傳輸層協(xié)議建立連接過程與數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議相類似，一個傳輸層實體發(fā)出連接請求(Connect Request，CR)分組，然后等待對方的接受連接(Connect Accepted，CA)應答分組。如果接收到CA分組，則表明這個連接已建立起來，可以進行數(shù)據(jù)傳輸了。 由于CR分組要通過通信子網進行傳輸，因此，如果通信子網比較擁擠，則CR分組會產生很大的延遲。若發(fā)送者超時，則會重發(fā)CR分組，其結果是造成在通信子網中存在著延遲的重復CR分組。這種被延遲的重復CR分組對數(shù)據(jù)交換的安全性是十分有害的。,所謂三次握手法，是指在建立連接時，發(fā)送方發(fā)送CR分組請求建立一個連接，接收方收到CR分組后發(fā)送一個應答分組，在應答分組中包含了建立一個反向連接的請求，發(fā)送方收到應答分組后對反向連接請求進行應答。這樣，一個連接才能建立起來，并且雙方可以使用不同的起始序號。采用三次握手法建立連接的過程如圖2.17所示。,圖2.17 采用三次握手法建立連接的過程 (a) 正常情況；(b) 出現(xiàn)延遲的重復CR分組情況,2.5.3 釋放連接 釋放連接有兩種方式：非對稱性釋放和對稱性釋放。非對稱性釋放是指通信雙方任意一方釋放連接，該連接便宣告終止，如在電話交換系統(tǒng)中，任意一方掛機便終止了連接。如果一個雙向連接是由兩個獨立的單向連接組合而成的，則通信雙方必須分別釋放單向連接，這個連接才能完全終止，這就是對稱性釋放。由于傳輸層協(xié)議所建立的連接是兩個獨立的單向連接，因此必須采用對稱性釋放方式來終止連接。 對稱性釋放連接方式實際上是采用三次握手法來釋放連接的，它與三次握手法建立連接的過程相類似，參見圖2.18。,圖2.18 采用三次握手法釋放連接的過程 (a) 正常情況；(b) 出現(xiàn)丟失應答分組情況,每一種網絡應用都可能對應一種應用層協(xié)議。例如，在Internet中，除了上面提到的WWW系統(tǒng)外，還有電子郵件(E-mail)、遠程登錄(Telnet)、文件傳輸(FTP)、以及域名系統(tǒng)(DNS)等，都需要通過相應的應用層協(xié)議來支持通信。此外用于網絡管理的網管協(xié)議(如SNMP) 等。當然并不是所有的網絡應用都需要開發(fā)應用層協(xié)議，一些小型的、私用的網絡應用可以直接使用網絡應用編程接口API (Application Programming Interface)來開發(fā)網絡通信程序。,3.7 網 絡 互 連,2無連接的網絡互連模式 無連接的網絡互連模式對應于分組交換網的數(shù)據(jù)報方式。在這種互連模式中，每個數(shù)據(jù)分組將通過一系列的路由器從源端系統(tǒng)被傳送到目的端系統(tǒng)，并且路由器對每個數(shù)據(jù)分組單獨地選擇路由。因此，不同的數(shù)據(jù)分組可能經歷不同的傳輸路徑。 在這種互連模式中，互連子網中的各個端系統(tǒng)與路由器都必須使用相同的網絡層協(xié)議，即IP協(xié)議，以提供統(tǒng)一的、無連接的網絡層服務，并且支持端到端的數(shù)據(jù)報傳送。由于IP協(xié)議對子網要求不高，因此被廣泛應用于目前的網絡互連系統(tǒng)中，TCP/IP協(xié)議體系就是最典型的例子?；贗P協(xié)議的網絡互連模型參見圖3.19。,圖3.19 基于IP協(xié)議的網絡互連模型,4.9 局 域 網 互 連,4.9.1 中繼器 中繼器是在物理層上實現(xiàn)局域網網段互連的，用于延長局域網網段的長度。由于中繼器只在兩個局域網網段間實現(xiàn)電氣信號的恢復與整形，因此它僅用于連接同類型的局域網網段。它的優(yōu)點是安裝簡便，價格便宜，但每個局域網中接入的中繼器的數(shù)量將受延時和衰耗的影響，因而必須加以限制。,4.9.2 網橋 1幀格式轉換 在不同局域網之間進行互連時，由于各種局域網的MAC子層執(zhí)行不同的網絡協(xié)議，因此它們之間存在著以下差異。 (1) 幀格式不同。從前面所介紹的各種局域網中可以看出，不同的局域網有不同的幀格式。當網橋互連兩個不同的局域網時，必須對幀進行轉換處理，將輸入的幀格式轉換成另一種幀格式輸出。,(2) 幀的最大長度不同。不同的局域網有不同的幀最大長度限制，如Ethernet的最大幀長為1518字節(jié)，Token Ring的最大幀長為5000字節(jié)等。在網絡互連時，網橋必須能夠協(xié)調不同局域網的最大幀長。 (3) 數(shù)據(jù)傳輸速率不同。不同的局域網的傳輸速率不同，如Ethernet有10 Mb/s和100 Mb/s，Token Ring是16 Mb/s等。這就需要網橋有足夠的緩沖空間，以便進行速率匹配，避免擁擠現(xiàn)象。,圖4.31 基于網橋的網絡互連模型,2路由選擇 網橋必須具有路由選擇功能，當網橋收到一個數(shù)據(jù)幀后，通過路由選擇功能選擇相應的路徑，將數(shù)據(jù)幀轉發(fā)給下一個網絡，直至到達目的網絡。根據(jù)路由選擇方法的不同，網橋可分為透明橋和源路由選擇橋。,圖4.2 IEEE 802 LAN實現(xiàn)模型,圖4.3 LLC層之間通信的幀格式,2. LLC服務 在LLC協(xié)議中定義了兩種服務方式： (1) 不確認無連接服務。它是在無連接的數(shù)據(jù)鏈路上提供數(shù)據(jù)傳輸服務的，因此不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。數(shù)據(jù)傳輸模式可以是單播(點對點)方式、組播(點對多點)方式和廣播(點對全體)方式。這是一種數(shù)據(jù)報服務。 (2) 面向連接服務。它是在面向連接的數(shù)據(jù)鏈路上提供數(shù)據(jù)傳輸服務的，因此它必須提供建立、使用、終止以及復位數(shù)據(jù)鏈路層連接所需的操作手段，并且還要提供數(shù)據(jù)鏈路層的定序、流控和錯誤恢復等功能。這是一種虛電路服務。,4.3 以 太 網,4.3.1 介質訪問控制協(xié)議 IEEE 802.3的MAC層主要定義了CSMA/CD介質訪問控制協(xié)議，以及數(shù)據(jù)幀的封裝與發(fā)送、數(shù)據(jù)幀接收與解封等功能。 CSMA/CD是一種爭用型介質訪問控制協(xié)議。,圖4.4 CSMA/CD的幀格式,2CSMA/CD的幀發(fā)送過程,圖4.5 CSMA/CD的幀發(fā)送工作流程,圖4.6 CSMA/CD的幀接收流程,物理層表示各部分的含義,4.7 無 線 局 域 網,介質訪問控制方法 802.11 MAC層所采用的介質訪問控制方法是載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)，它和802.3的CSMA/CD方法相類似，也要求任何節(jié)點在訪問鏈路之前都必須采用載波檢測多路訪問(CSMA)方法進行載波檢測，只有鏈路空閑才允許訪問，以實現(xiàn)多用戶共享介質。然而，它們在沖突處理方法上有所不同，CSMA/CD采用的是沖突檢測的方法來處理沖突問題。這是因為在有線網絡所規(guī)定的最大傳輸距離內，信號是均勻衰減的，利用信號傳輸特性能夠容易地實現(xiàn)一邊發(fā)送信號一邊進行沖突檢測(CD)。,CSMA/CA的工作過程如下： (1) 任何節(jié)點在訪問鏈路之前都必須都進行載波檢測，只有鏈路空閑才允許訪問。空閑狀態(tài)表明當前信道上無任何節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，允許發(fā)送節(jié)點占用信道發(fā)送數(shù)據(jù)。 (2) 發(fā)送節(jié)點首先發(fā)送RTS控制幀，它包含有前導碼、源地址、目的地址以及超時值等信息，其中前導碼是一個特殊的位序列，訪問點可以通過前導碼來鎖定同步。 (3) 接收節(jié)點收到RTS控制幀后，回送CTS控制幀進行響應。,(4) 發(fā)送節(jié)點收到CTS控制幀后，首先啟動一個時間片，然后開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀。當數(shù)據(jù)幀發(fā)送完成后，發(fā)送節(jié)點必須等待接收節(jié)點回送ACK控制幀進行確認。如果在規(guī)定的時間內沒有收到ACK控制幀，發(fā)送節(jié)點必須重發(fā)該數(shù)據(jù)幀，直到接收到ACK控制幀或重發(fā)次數(shù)超限為止