【文档说明】计算机网络课件重点概要.ppt，共(79)页，434.502 KB，由小橙橙上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-77005.html

以下为本文档部分文字说明：

2022/12/1宁波工程学院计算机网络1第1章计算机网络概述4.按拓扑结构划分网络的拓扑结构是指抛开网络中的具体设备，用点和线来抽象出网络系统的逻辑结构.总线、星形、环形、树形、网状形总线型星型环型树型2022/12/1宁波工程学院计算机网络2第1章计算机网络概述8.电路交换的特点1）电

路交换必定是面向连接的2）电路交换的三个阶段：–建立连接–通信–释放连接3）计算机数据具有突发性，导致效率低2022/12/1宁波工程学院计算机网络3第1章计算机网络概述9.分组交换网的原理随时发送,不需要建立连接存储转发方式（中间节点）

共享线路报文划分成大小相等的分组各分组具有目的地址，独立传输2022/12/1宁波工程学院计算机网络4第1章计算机网络概述1.3因特网1.因特网组成1）互联网：网络的网络,internet2）因特网：Internet3）因特网服务提供

者ISP(InternetServiceProvider)。4）分三级：主干、地区、企业（校园）5）因特网的组成：边缘和核心2022/12/1宁波工程学院计算机网络5第1章计算机网络概述3.时延(delay,lat

ence)报文从一端传到另一端所需的时间=发送时延+传播时延+处理时延发送时延=数据长度/传输速率传播时延=信道长度/信号的传播速率处理时延=转发，排队，处理的时间习题解答补充题；有一长度为100MB的文件，传输速率为1

0Mbps,传输距离为400000公里，信号的传播速率是200000公里/S,若处理时延为20S,试计算总的时延。解：传播时延=400000/200000=2S发送时延=100*1000000*8/10*1000000=80S处理时延=20S总时延=2+80+20=102S如

果100MB=100*1024*1024*8，也对习题解答1-02：试简述分组交换的要点发送端可随时发送,不需要建立连接报文划分成大小相等的分组各分组具有目的地址，独立传输，接收端重装中间结点采用存储转发方式各分组动态共

享传输线路，提高传输效率习题解答1-08：计算机网络有哪些分类？各有什么特点（只答按距离分类）1）局域网(LAN，LocalAreaNetwork)工作范围：10m-1km，同一个楼房、校园2）城域网(MAN，MetropolitanAreaNetwork)工作范围：1

km-几十km,同一城市3)广域网(WAN，WideAreaNetwork)工作范围：几十km-几千km,同一国家全球4)接入网、互联网习题解答1-17：设传输距离1000km,传播速率2*108m/s,试以下面两种情

况计算发送时延和传播时延：（1)数据长度107bit,数据发送速率为100kb/s.（2)数据长度103bit,数据发送速率为1Gb/s.解：（1）发送时延：107bit/100kb/s=100s传播时延：106m/2*108m

/s=5ms发送时延远大于传播时延（2）发送时延：103bit/100kb/s=1*10-3ms传播时延：106m/2*108m/s=5ms发送时延远小于传播时延习题解答1-19：长度100字节的应用层数据，交传输层TCP传输需要加20字节的头部，

再交给网络层IP传输，也加20字节头部，最后交给以太网的数据链路层传输时，再加18字节头尾部，计算传输效率，若应用层数据为1000字节，计算传输效率。解：数据为100字节时：传输效率=100B/(100B+20B+20B+18B)=100/158=63.29%数据为1000字节时：传输

效率1000B/(1000B+20B+20B+18B)=1000/1158=94.52%习题解答1）物理层：透明地传输比特流2）数据链路层：相邻结点之间透明地传输帧3）网络层：完成主机到主机的通信4）运输层：完成不同主机之间端到端通信5）应

用层:直接为用户的应用进程服务第2章物理层2.各种数据传输模式1)按传输方向（1)单向通信:又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。（2)双向交替通信又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。（3)双向同时通信又称为全双

工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。注意:单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道22.12.1计算机网络宁波工程学院12第2章物理层2)串行和并行方式•并行传输:一次同时传输N位二进制数。•串行

传输:一位一位传输。3)同步方式为串行传输方式中，发送端和接受端保持一致（1）异步传输•接受端和发送端时钟独立•按字符传送•传输效率低22.12.1计算机网络宁波工程学院13第2章物理层（2）同步传输•时钟同步•同步一次可传输大块数据

•传输效率高•常用面向比特的同步传输•适合于多媒体数据传输22.12.1计算机网络宁波工程学院14第2章物理层3.数字信号的编码•计算机输出的信号是基带信号也是数字信号•编码：数据的原始形式变换成适合于信道传输特性的信号形式，也称

调制1）数字数据的模拟信号调制例子：计算机通过电话线上网3种最基本的调制方法•调幅(AM)：幅移健控•调频(FM)：频移健控•调相(PM)：相移健控22.12.1计算机网络宁波工程学院15第2章物理层4.信道及最大传输速

率1）实际的信道受带宽、噪音、干扰、失真，接收端的信号失真会很严重（P43：图2-4），2）奈氏准则（定律）：B=2W(最大传输速率）3）香农公式：（信道的极限信息传输速率）C=W*log2(1+S/N)，其中：C为传输速率，单位为b/sW为信道的带宽(以Hz为单位

)S为信道内所传信号的平均功率N为信道内部的高斯噪声功率22.12.1计算机网络宁波工程学院16第2章物理层4）比较•奈氏准则是理想条件•B是码元的波特率•如果一个码元有8种状态，就是3个比特•奈氏准则表明通过提

高状态数可以提高速率•香农公式表明实际速率受带宽和信噪比限制22.12.1计算机网络宁波工程学院172022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院189）数据链路层的基本功能（问题）封装成帧透明传输差错检测第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院192.封

装成帧和透明传输1）封装成帧发送端：对上层IP报文加帧头和帧尾接收端：去掉帧头和帧尾，上交网络层目的：识别帧的开始于结束控制信息：帧头和帧尾含有控制信息第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院204）

CRC校验（循环冗余）的原理CyclicRedundancyCheck计算整个数据二进制序列的校验和(检测码）CRC检错效率非常高CRC由硬件实现，速度很快如果不组装成帧，就无法进行差错检测第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院215）计算实例设:准备发送：M

=1001101给定生成多项式：G=10101（n=4,双方确定）计算：M*2n=10011010000/G=10101（模二除）计算得余数R=0011，检错码计算得商Q=1011111无意义，忽略最后发送端发送：F=10011010011接收端：计算F/G（模二除），求余数R若R=0，则无措,

接收，若R0，有错丢弃第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院223.PPP的帧结构•7个字段，头部4个，尾部2个•标志0x7E，01111110：首尾标志F•A：地址字段，永远为0xFF，实际不起作

用•C：控制字段，默认为0x03，无编号帧•协议：指明净荷字段的包类型，支持LCP、NCP、IP、IPX、AppleTalk...•信息部分：可变，最大1500字节•FCS,帧校验序列：2字节CRC校验第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院23第3章数据链路层P

PP有一个2个字节的协议字段：若为0x0021，则信息字段就是IP数据报。若为0xC021,则信息字段是LCP链路控制数据。若为0x8021，则表示这是NCP网络控制数据。IP数据报1211字节12不超过1500字

节PPP帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信息部分首部尾部PPP的帧结构2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院241）帧的封装的实现•头标志F：0x7E，01111110，帧的开始•尾标志F：0x7E，01111110，帧的结束•F：0x7E

起到帧定界符的作用•连续2帧之间只需要一个F第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院252）透明传输的实现（1）零比特填充法（适用同步比特传输）连续的5个1后加0如：SONET/SDH链路时送端数据：010011111

10011111111111101111101实发数据：010011111010011111011111011011111001收端恢复：01001111110011111111111101111101第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工

程学院26（2）字符填充法（异步传输时）•将信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2字节序列(0x7D，0x5E)。•若信息字段中出现一个0x7D的字节，则将其转变成为2字节序列(0x7D，0x5D)。•若信息字段中出现ASCII码的控制字符(即小于0x20的字符)，则在该字符前

面要加入一个0x7D字节。3）差错检测：采用CRC校验第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院274.PPP的要点实现透明传输实现帧的封装实现差错检测简单：帧正确，接受，帧错误，丢弃无编号、无确认、不可靠，保证无差错接受两种链路：面向字

节或比特流最大净荷1500字节第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院283.3以太网1.局域网的特点一个单位所拥有地理范围、站点数目有限速率高、误码率低（现在不算特点）广播信道（另加）第3章数据链路层2022年12月1日

星期四计算机网络宁波工程学院292.局域网的拓扑结构（物理拓扑结构）总线形（过去用，现在很少用，讲解原理）环形（很少用）星形(主流方式）树形（可以不算）第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院304.网络接口卡NIC的功能（网卡)数据

的封装与解封和透明传输的实现；帧的校验（CRC实现）链路管理：主要是CSMA/CD协议的实现；编码与译码：即曼彻斯特编码与译码；串行、并行数据转换和缓冲第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院31第

3章数据链路层关于局域网的要点1）PPP是点到点协议，针对广域网2）局域网针对点到多点（总线，画图）3）星形等和总线有相同的特点（画图对比）4）过去存在这几种技术，所以术语很多5)有些已经淘汰了，痕迹还在6）MAC还在，LLC已经无用7）点到多点的问题比点对点复杂8）以太网就代表了局域网，只讲

以太网2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院325.以太网的要点拓扑结构从总线到星形（扩展星形）两个标准：DIXEthernetV2和802.3采用无连接工作方式，提供不可靠服务不编号，不确认；对无效的帧，直

接丢弃使用CSMA/CD时，只能进行半双工通信(双向交替通信)使用交换机，全双工(双向同时通信)第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院336.CSMA/CD1）CSMA/CD：载波监听多点接入/碰撞检测2）多点接入：总线

型网络3）载波监听：每一站在发送数据前要检测信道，如果有其他站正在发送，则本站暂时不发送数据，以免发生碰撞。第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院344）碰撞检测：边发送边监听信道，一旦信道发生碰撞（冲突

），则立即停止发送，然后根据退避算法等待一段随机时间再次发送。5）争用期：从发送数据开始，经过特定的一段时间如果没有发生冲突，就不会发生冲突了，这段时间叫争用期第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院356）退避算法（1）设基本退避时间为t=（=51.2微妙)=争

用期（2）K=重传次数，k<=10（3）从[0,1,…(2k-1)中随机取一个数设为r,重传的时延就是rt（4）当重传次数达16次时，向上层报告第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院367）CSMA/CD的特点（1）

优点：简单（2）缺点：无优先权重负载效率低第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院374)集线器的功能（星形拓扑）星型以太网在物理上是星型网，在逻辑上是总线网，各站仍执行CSMA/CD一个集线器有许多接了接口每个端

口都具有发送和接收数据的功能。集线器采用了专门的芯片数据在转发之前还要进行再生整形并重新定时便宜、可靠、易布线不进行碰撞检测第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院388.以太网的MAC子层

1）MAC地址每个站都有唯一的硬件地址（MAC地址、物理地址）地址是每个站的标识符，固化在网卡的ROM中局域网地址标准化为6字节，48位IEEE的注册管理委员会RAC是局域网地址的管理机构，负责分配地址的前三个字节前3个字节(高24位

),称为“地址块”或“厂商代码”后3个字节厂商自己定义，一般是序号第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院392）MAC地址的作用（1)硬件地址的作用在局域网中标识通信的计算机。（2)网卡收帧：若发往本站帧则收，否则就丢弃（3）发往本站的帧包括：

单播(unicast)帧:帧的MAC地址与本站的地址相同广播(broadcast)帧:ff-ff-ff-ff-ff-ff多播(multicast)帧：即发送给一部分站点的帧第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院403）MAC帧格式2个标

准：DIXEthernetV2和IEEE的802.3前导码和帧首定界：10101010…10101011常用MAC帧格式：DIXEthernetV2分5个字段MAC帧的数据部分长度:最长1500,最短46MAC帧的总

长度:最长1518,最短64帧间最小间隔为9.6s，相当于96比特第3章数据链路层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院41第3章数据链路层字节6624IP层目的地址源地址长度/类型FCS数据802.2LLC帧当长度/类型字段表示长度时802.3MA

C帧这种802.3+802.2帧已经较少使用43~1497111DSAPSSAP111控制数据字节DSAPSSAP控制IP数据报LLC子层MAC子层2022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院42第3章数据链路层MAC

帧物理层MAC层1010101010101010101010101010101011前同步码帧开始定界符7字节1字节…8字节插入IP层目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报DIXEthernet

V22022年12月1日星期四计算机网络宁波工程学院435）无效的MAC帧帧的长度与数据长度字段不一致帧的长度不是整数个字节帧校验序列FCS查出有差错帧大于1518或小于64无效的MAC帧直接丢弃,不重传第3章数据链路层2022/12/

1宁波工程学院计算机网络444.1网络层的概念和功能1.网络层完成的功能这里指网络互连层（IP层），互联网的核心互联网={网络，路由器，链路，协议}主机到主机的通信网络层的基本功能是寻址和路径选择.需要进行拥塞控制第4章网络层2022/12/1

宁波工程学院计算机网络452.网络互连的主要问题完全统一网络是不可能的（需求，厂家，发展）不同的寻址方式不同的最大分组长度不同的超时控制不同的网络接入机制第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络464.网络层的两种服务1）面向连接的服务需要建立连接虚

电路可靠传输复杂，设备造价高第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络472）数据报服务无连接服务主机到主机不可靠传输简单灵活、设备造价低适应性强这种方式正是因特网采用的（很成功）第4章网

络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络485.网络设备（中继系统）互连网络的中间设备(或中间系统)ISO的术语称之为中继(relay)系统。物理层中继系统，中继器(repeater)、转发器。数据链路层，网桥或桥接器(bridge)或交换机

。网络层，路由器(router)，有时也称网关网络层以上，网关(gateway)，名称和形态各异第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络497.路由器的功能1）转发(forwarding)：根据转发表将IP数据报从合适的端口转发出去。2）路由选择(routing)：（

寻址）按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由。3）路由表是根据路由选择算法生成的。而转发表是从路由表生成的。第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络503）IP协议的基本功能无连接：各片

独立传输，路径不同尽力服务：不保证无差错、不丢失、按序使用统一地址点对点开放第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络512）IP地址的作用IP地址的作用就是标识网络中的主机每个物理网络分配一个特定

的网络号net-id同一网络的主机具有相同的网络号，有不同的主机号寻址时，先按IP地址中的网络号net-id把网络找到再按主机号host-id把主机找到。第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络52第4章网络

层net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用11110012022/12/1宁波工

程学院计算机网络53第4章网络层类别网络号范围网络数主机数A类1-126126（27－2）16777214（224－2）B类128-19116384（214）65534（216－2）C类192-2232097152（221）254（28－2）2022/12/1宁波工程学

院计算机网络544.特殊IP地址1）保留IP地址本网络本主机：全0本网络某主机：网络号0+主机号本网络广播：全1指定网络广播：网络号+全1回送地址：127+任意第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络556.IP地址的重要

特点(1)IP地址是一种分等级的地址结构：net-id＋Host-id。从而可以减小路由表规模。(2)IP地址不能反映主机的地理位置信息。(3)IP地址标识的是网络接口，而非计算机。(4)网桥或交换机连接起来的若干个局域网仍为一个网络，具有同样的网络号net-

id。(5)所有分配到网络号net-id的网络(不管是局域网还是广域网)都是平等的。第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络56第4章网络层首部048161924版本标志生存时间协议标识服务类型总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段（长度可变）比特首部长度DTRC未用优先级

数据部分固定部分可变部分2022/12/1宁波工程学院计算机网络571）版本，4b=0100，IPV42）首部长度，4b,，4字节为单位，最小20字节，0101，最大60字节，11113）总长度，首部长度和数据长度之和，16b,最大64KB，65

535B,但一般不超过1500B4）标识，16b,同一数据的不同分片有相同的标识5）片偏移，该片在原分组中的位置，8字节为单位6)标志位,3b,配合偏移量使用7）生存期，TTL(TimeToLive)，一般为32S第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络588)协议，数据为何种协

议数据9)首部检验和，16b，以16b为单位反码算术求和后再求反10)源IP地址，4B11)目标IP地址，4B第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络59一个物理网络在内部可以划分为若干个子网划分子网后，在内部看是被划分了子网在外部看，仍然是一个网络。3）子网划分的

具体方法从IP地址的主机号部分借用作为子网号subnet-idIP地址:《网络号》《子网号》《主机号》第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络604）子网掩码子网掩码用来区分网络号部分和主机号部分网络地址=网络号＋子网号网络地址的计算：IP

地址AND子网掩码例如：IP＝130.50.15.6子网掩码＝255.255.252.0（22个1）网络地址＝130.50.12.0第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络61第4章网络层网络号net

-id主机号host-id网络号net-idhost-id主机号subnet-id子网号子网掩码因特网部分本地部分因特网部分本地部分划分子网时的网络地址11111111111111111111111100000

000net-idsubnet-idhost-id为全0两级IP地址三级IP地址2022/12/1宁波工程学院计算机网络625）默认子网掩码（不划分子网时）A类地址：255.0.0.0B类地址：255.255.0.

0C类地址：255.255.255.0第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络636）子网掩码的特点子网掩码是网络地址的重要组成部分子网划分应遵循的规则主机号至少剩2位，全0和全1的子网不

能用第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络642）RIP要点RIP(RoutingInformationProtocol)最简单的内部网关协议IGP基于距离向量的分布式路由选择协议“距离”为到目

的网络所经过的路由器数好路由=“距离短”第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络65一个通路最多只能包含15个路由器“距离”的最大值为16时即相当于不可达RIP只适用于小型互连网。RIP协议的特点：仅和相邻路由器交换信息。Who

交换的信息是自己的路由表。What按固定的时间间隔交换路由信息。When第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络665.RIP特点1）缺点好消息传播快，坏消息传播慢;只适合小型网络;2）优点简单，开销小

第4章网络层2022/12/1宁波工程学院计算机网络675.1传输层协议概述1.传输层的功能和位置传输层也称运输层传输层为应用层提供通信服务主要功能是实现无差错端到端（ENDTOEND)通信是面向通信部

分的最高层是用户功能中的最低层具有承上启下的桥梁作用第5章传输层传输层负责提供端到端的逻辑通信。2022/12/1宁波工程学院计算机网络684.UDP的特点不需要建立连接头部只有8字节，首部开销很小支持一对一、一对多、多对一和多对多的交

互通信没有拥塞控制适合实时应用尽最大努力交付（即不保证可靠交付）面向报文第5章传输层2022/12/1宁波工程学院计算机网络692.UDP的首部p1948个字节，由4个字段组源端口字段：源端口号；目的端口字段：目的端口号；长度字段

：UDP数据报的长度；检验和字段：校验UDP整个数据报第5章传输层2022/12/1宁波工程学院计算机网络70第5章传输层伪首部源端口目的端口长度检验和数据首部UDP长度源IP地址目的IP地址017IP数

据报字节44112122222字节发送在前数据首部UDP用户数据报2022/12/1宁波工程学院计算机网络715.3可靠传输的工作原理（略）5.4TCP协议的特点及报文格式1.TCP协议概述TCP提供面向连接的服务每条连接都是端到端，点到点的TCP提供可靠的

传输服务提供全双工通信面向字节流TCP功能强、复杂、首部较大占用处理机资源多第5章传输层2022/12/1宁波工程学院计算机网络722.TCP报文格式源端口（2B):和应用层的接口，实现复用目的端口（2B

):和应用层的接口，实现分用序号（4B):字节流的首地址，若序号为201，长度为100，则最后字节为300确认号（4B):表示已收到数据最后一个字节+1，希望接收的第一个字节，捎带确认数据偏移（4bit):首部长度，若2

0字节的头部，则为5，0101，最大60字节头部第5章传输层2022/12/1宁波工程学院计算机网络73第5章传输层TCP首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FIN32bitSYNRSTPSHACKURG比特081

62431填充TCP数据部分TCP首部TCP报文段IP数据部分IP首部发送在前2022/12/1宁波工程学院计算机网络74窗口（2B)：用于流量控制，告诉对方的发送窗口的大小，窗口是可变的检验和（2B):以

2字节为单位反码求和再求反ACK:只有当ACK1时确认号字段才有效RST:当RST1时，TCP连接出现严重差错,必须释放连接，然后再重新建立运输连接SYN:SYN=1,连接请求或连接接受报文FIN:FIN=1,释放一个连

接第5章传输层2022/12/1宁波工程学院计算机网络75选项字段：长度可变,仅一种选项最大报文段长度MSS(MaximumSegmentSize)MSS告诉对方TCP：“缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是MSS个字节MSS+TCP首部

等于总长度填充：使首部是4字节的整数倍第5章传输层2022/12/1宁波工程学院计算机网络765.5TCP协议的实现1.TCP差错检验校验和：16位（同于IP和UDP)校验内容：伪首部+TCP报文(整个报文）伪首部:源IP、目的IP、协议类型、TCP报

文长度参见P130:4-15图，P195:5-7图第5章传输层2022/12/1宁波工程学院计算机网络772.TCP的可靠传输（确认和重传机制）p198停止等待协议出现差错（超时重传、编号）确认丢失和确认迟到信道利用率第5

章传输层2022/12/1宁波工程学院计算机网络78第5章传输层SYN=1,SEQ=x主机BACK=1,SEQ=x+1,ACK=y1被动打开主动打开确认确认主机A连接请求三次握手2022/12/1宁波工程学院计算机网络79第5章传输层