计算机网络ch4_2014
CH4计算机网络局域网
局域网的拓扑
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
媒体共享技术
静态划分信道
频分复用 时分复用 波分复用 码分复用
动态媒体接入控制(多点接入)
随机接入 受控接入 ,如多点线路探询(polling),
或轮询。
课件制作人:谢希仁
4.2 传统以太网
课件制作人:谢希仁
强化碰撞
当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时, 除了立即停止发送数据外,还要再继续发 送若干比特的人为干扰信号(jamming signal),以便让所有用户都知道现在已经 发生了碰撞。
课件制作人:谢希仁
人为干扰信号
A 发送数据
B 发送数据
A
开始冲突
B
TB A 检测 到冲突
TJ
课件制作人:谢希仁
第 4 章 局域网(续)
*4.4 扩展的局域网 4.4.1 在物理层扩展局域网 4.4.2 在数据链路层扩展局域网
4.5 虚拟局域网 4.5.1 虚拟局域网的概念 4.5.2 虚拟局域网使用的以太网帧格式
课件制作人:谢希仁
第 4 章 局域网(续)
*4.6 高速以太网 4.6.1 100BASE-T 以太网 4.6.2 吉比特以太网 4.6.3 10 吉比特以太网
计算机网络
第 4 章 局域网
课件制作人:谢希仁
第 4 章 局域网
4.1 局域网概述 *4.2 传统以太网
4.2.1 以太网的工作原理 4.2.2 传统以太网的连接方法 4.2.3 以太网的信道利用率 *4.3 以太网的 MAC 层 4.3.1 MAC 层的硬件地址 4.3.2 两种不同的 MAC 帧格式
计算机网络-CH4点对点信道的数据链路层
07
总结与展望
数据链路层重要性总结
实现透明传输 差错控制 流量控制 链路管理
数据链路层通过帧定界、帧同步和透明传输等机制,确保数据 在点对点信道中的可靠传输。
通过采用循环冗余检验(CRC)等差错控制方法,数据链路层能 够检测并纠正传输过程中的错误,提高数据传输的可靠性。
数据链路层通过滑动窗口等机制实现流量控制,防止发送方过 快地发送数据,确保接收方能够及时处理接收到的数据。
03
PPP协议具有简单、灵活、功能强大等特点,广泛应用于拨 号接入、DSL接入、移动IP等领域。
PPP帧结构分析
01
PPP帧由标志字段、地址字段、控制字段、协议字段、信 息字段和帧校验序列字段等组成。
02
标志字段用于标识帧的开始和结束,通常使用0x7E字节 表示。
03
地址字段和控制字段在PPP协议中并未使用,通常填充为 0xFF字节。
与物理层的关系
数据链路层依赖于物理层提供的比特流服务,同时向物理层提供数据链路服务。
与网络层的关系
数据链路层向网络层提供可靠的数据传输服务,同时接收来自网络层的数据包 进行封装和传输。网络层和数据链路层之间通过接口进行交互,实现数据的跨 层传输。
02
点对点信道及其特点
点对点信道定义
点对点信道(Point-to-Point Channel)是指在网络中,两个节点之间建 立直接的、一对一的通信连接。
避免网络拥塞
当发送方发送数据速率超过网络 或接收方处理能力时,会导致数 据积压和延迟增加,流量控制可 以确保数据平稳传输,避免网络 拥塞。
提高传输效率
通过合理控制数据发送速率,可 以使得网络带宽得到更有效利用, 提高整体传输效率。
CH4 网络层(2)
主机 H2 IP2 HA2 主机 H2
IP 数据报 路由器 R1 IP3 IP4 路由器 R2
IP1 → IP2
IP1
IP1 → IP2
IP5 IP6
IP1 → IP2 IP2
IP 层上的互联网
HA1 从 HA1 到 HA3 MAC 帧 HA3 HA4 HA5
课件制作人:谢希仁
主机 A 广播发送 ARP 请求分组
ARP 请求
我是 209.0.0.5,硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18 我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址
ARP 请求
209.0.0.5 A
ARP 请求
ARP 请求
209.0.0.6
X
Y
B
Z
00-00-C0-15-AD-18
硬件地址 HA3 路由器 R1 HA4 局域网 HA5 路由器 R2 HA6 局域网 局域网
主机 H2 IP2 HA2 主机 H2
IP 数据报 路由器 R1 IP3 IP4 路由器 R2
IP1 → IP2
IP1
IP1 → IP2
IP5 IP6
IP1 → IP2 IP2
IP 层上的互联网
HA1 从 HA1 到 HA3 MAC 帧 HA3 HA4 HA5
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应当注意的问题
ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器 的 IP 地址和硬件地址的映射问题。 如果所要找的主机和源主机不在同一个局域 网上,那么就要通过 ARP 找到一个位于本局 域网上的某个路由器的硬件地址,然后把分 组发送给这个路由器,让这个路由器把分组 转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个 网络来做。
Ch4计算机网络习题课_V
Ch4习题课任兴田renxt@北京工业大学计算机学院Ch4 介质访问控制子层⏹2.N个站共享一个56kbps的纯ALOHA信道。
每个站平均每100秒输出一个1000位的帧,即使前面的帧还没有被送出去,它也这样进行(比如这些站可以将送出的帧缓存起来)。
请问N的最大值是多少?⏹对于纯ALOHA,可用的带宽是0.184*56kb/s=10.304kb/s每个站需要的带宽是1000/100=10b/s∴ N=10304/10≈1030Ch4 介质访问控制子层⏹*15.一个1km长、10Mbps的CSMA/CD LAN(不是802.3),其传播速度为200m/μs。
在这个系统中不允许使用中继器。
数据帧的长度为256位,其中包括32位的头部、校验和以及其他的开销。
在一次成功的传输之后,第一个位时槽将被预留给接收方,以便他抓住信道并发送一个32位的确认帧。
假设没有冲突,请问除去开销之后的有效数据率是多少?⏹电缆的往返传输时延为1000/200*2=10(μs)。
一个完整的传输有6个过程:发送方“抓住”电缆(10μs) (见P.208)发送数据帧(25.6μs)传输时延(5μs)接收方“抓住”电缆(10μs)发送确认帧(3.2μs)传输时延(5μs)6阶段的时间总和是58.8μs,在这期间共发送224个数据位。
所以,有效数据速率为224/58.8=3.8MbpsCh4 介质访问控制子层⏹17.一个通过以太网传送的IP分组有60字节长,其中包括所有的头部。
如果没有使用LLC的话,则以太网帧中需要填补字节吗?如果需要的话,请问需要填补多少字节?⏹最小以太帧有64字节长,包括帧头部的目的地址、源地址、类型/长度和校验和。
由于头部占18字节长,IP分组占60字节长,总的帧长度是78字节,这超过了64字节的最小帧长。
因此,不需要填充。
Ch4 介质访问控制子层⏹18.以太网帧必需至少64字节长,这样做的理由是,当电缆的另一端发生冲突的时候,传送方仍然还在发送过程中。
全国计算机等级考试四级计算机网络考试大纲(2014年版)
全国计算机等级考试四级计算机网络考试大纲(2014年版)基本要求1.理解计算机网络的基本概念㊂2.掌握局域网的基本工作原理㊂3.掌握TCP/IP及其相关协议㊂4.掌握Internet基本服务类型㊂5.掌握较为新型的网络技术应用㊂6.理解网络管理与网络安全原理㊂考试内容一㊁网络技术基础1.计算机网络的形成与发展㊂2.计算机网络的基本概念㊂3.分组交换技术㊂4.网络体系结构与网络协议㊂5.互联网应用的发展㊂二㊁局域网技术1.局域网与城域网的基本概念㊂2.共享式以太网㊂3.高速局域网的工作原理㊂4.交换式局域网与虚拟局域网㊂5.无线局域网㊂三㊁Internet基础1.Internet的构成与接入㊂2.IP协议与服务㊂3.IP地址与IP数据报㊂2624.差错与控制报文㊂5.路由与路由选择㊂6.组播技术㊂7.IPv6协议㊂8.TCP协议和UDP协议㊂9.NAT的基本工作原理㊂四㊁Internet基本服务1.应用进程通信模型㊂2.域名系统㊂3.远程登录服务㊂4.FTP服务㊂5.电子邮件系统㊂6.Web服务系统㊂五㊁新型网络应用1.即时通信系统㊂2.文件共享系统㊂3.IPTV㊂4.VoIP㊂5.网络搜索技术㊂6.社交网络应用㊂六㊁网络管理与网络安全1.网络管理㊂2.网络安全基础㊂3.加密技术㊂4.认证技术㊂5.安全技术应用㊂6.入侵检测与防火墙㊂7.计算机病毒㊂考试方式上机考试,总分50分,与四级其他一门课程合计考试时长90分钟㊂题型及分值:单选题30分,多选题20分㊂。
Ch4 广域网
Байду номын сангаас
要为每个输入报文进行路由选择 报文的投递可靠,并保证包的顺序 报文中不需要目的地址,只需要虚电路号, Lcn可能传输过程中不断变化 虚电路必需进行释放 与电路交换不同,不是专用链路,多条虚电路 可能基于同一物理链路。
5
nu dt
(2)、数据报方式
发送一个报文时,将报文拆成若干个分组,每个分组带有序号和地址信 息,被称为一个数据报,它的传送是被单独处理的。一个节点接收到一 个数据报后,根据数据报中的地址信息和本节点所存储的路由信息,找 出一个合适的出路,把数据报发送到下一个节点,直到目标节点止。 原理
PCM编码技术
每路语音信号在端局转换被转换成64kb/s的PCM编码数 字信号; TDM技术 多路PCM信号在汇接局复合成更高速率的信号E1/T1; 计算机之间可以通过Modem 连接到PSTN上进行通信, 传输速率不超过64kb/s,主要有33.6Kbps(V.24标准)和 56Kbps(V.90标准)。
数据链路层协议,LAPB
实现主机DTE和交换机DCE之间数据的可靠传输 包括帧格式、差错控制和流量控制等
分组层协议,PLP
采用虚电路技术,实现任意两个DTE之间数据的可靠传输 包括分组格式、路由选择、流量控制以及拥塞控制等。
网络层
数据链路层 物理层
分组层
链路访问层 物理层
DTE
X.25分组协议 LAPB X.21
(1)、虚电路方式
为了向上层提供面向连接的服务,在通信之前, 要在源、目节点间建立一条或多条非专用的逻辑 通路(虚电路),数据沿着虚电路传输,数据传 送完成后根据事先约定可拆除(临时虚电路VC) ,也可永久保持(永久虚电路PVC)。
CH4计算机网络局域网 PPT资料共138页
强化碰撞
当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时, 除了立即停止发送数据外,还要再继续发 送若干比特的人为干扰信号(jamming signal),以便让所有用户都知道现在已经 发生了碰撞。
课件制作人:谢希仁
人为干扰信号
A 发送数据
B 发送数据
A
开始冲突
B
TB A 检测 到冲突
TJ
所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检 测”也称为“冲突检测”。
课件制作人:谢希仁
检测到碰撞后
在发生碰撞时,总线上传输的信号产生 了严重的失真,无法从中恢复出有用的 信息来。
每一个正在发送数据的站,一旦发现总 线上出现了碰撞,就要立即停止发送, 免得继续浪费网络资源,然后等待一段 随机时间后再次发送。
载波监听多点接入/碰撞检测
CSMA/CD
CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方 式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先 要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数 据,如果有,则暂时不要发送数据,以免发生 碰撞。
或碰撞窗口。 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞,
才能肯定这次发送不会发生碰撞。
课件制作人:谢希仁
二进制指数类型退避算法
(truncated binary exponential type)
发生碰撞的站在停止发送数据后,要推迟 (退避)一个随机时间才能再发送数据。
确定基本退避时间,一般是取为争用期 2。
课件制作人:谢希仁
以太网提供的服务
计算机网络CH4习题解答
计算机网络第四章习题制作人:北邮王小茹习题2:N个站点共享一个56kbps的纯ALOHA信道。
每个站点平均每100秒输出一个1000比特的帧,即使前一个帧没有发送完毕也依旧进行(例如,每个站点都有缓存)。
N的最大值是多少?解答:对于纯ALOHA,可用的带宽是: 0.184*56kbps = 10.304kbps。
每个站点需要的带宽是 1000/100 = 10bps。
所以: N = 10304 / 10 = 1030个。
习题3:对比纯A LOHA和分槽ALOHA在低负载情况下的延迟,那一个比较小?原因?解答:低负载条件下,纯ALOHA无需等待时槽的开始,发送可以立即随时开始,而分槽缺必须等到每个时槽开始才能发送,因此纯ALOHA延迟小。
习题4:提示,就是求G。
习题5:一大群ALOHA用户每秒钟产生50个请求,包括原始的请求和重传的请求,时槽为40ms。
(a)首次发送成功的概率是多少?(b)恰好K次冲突之后成功的概率是多少?(c)所需传送次数的期望是多少?解答:(a)假设在一个帧时内生成k帧的概率服从泊松分布:对于分槽ALOHA,在任意一个帧时内无其它帧发送的概率为e-G。
现在时槽长度为40ms,则每秒25个时槽,产生50个请求,所以每个时槽产生两个请求,则G=2,因此首次尝试成功的概率是e-2。
(b) 概率=(1-e-G)k e-G=将G=2带入,即可。
(c) 若前k-1次冲突,第k次成功,则概率p =(1-e-G)k-1e-G那么每帧传送次数的数学期望E= =e-G=7.4习题6:对于一个无限用户分槽ALOHA信道的测量表明,10%的时槽是空闲的。
(a)信道负载G为多少?(b)吞吐量为多少?(c)信道是负载不足还是过载?(a)已知 p = e-G所以G =-Inp = -In0.1 = 2.3(b)已知S= G e-Gs = 2.3*0.1 = 0.23(C)G>1,所以是过载的。
习题16:标准的10Mbps以太网的波特率?20M习题17 画出位流0001110101的曼彻斯特编码?习题18:略习题19:一个1km长,10Mbps的CSMA/CD LAN(不是802.3),其传播速度为200m/us。
计算机网络CH4局域网
大等待时间是可估计的,然而环形网一旦环断, 则整个网络将瘫痪
23
计
第四章 MAC层和局域网
算 机
1) 802.5令牌环的优点:
网 令牌环采用全数字技术
络 与 应
令牌环上没有竞争,信道利用率高,重载荷下, 将近100%
用 环是公平的,信道访问时间有一个确定的上界
环上的站点可设定优先级,以保证其对实时应 用的响应
应 ✓ 过零点检测法
用
用曼切斯特编码时,零点在每比特的正中央。
有干扰时,则可能偏移
✓ 自收发检测法
在发送数据的同时也在接收,并逐比特比较
18
计
第四章 MAC层和局域网
算 CSMA/CD发生冲突时对信道占用时间的影响 机
网
A
络
TB
与t
应
TJ
用
A检测到 冲突
B B发送数据
信
道
开始冲突
占
用
时
间
如一个站点发送后,经2后,没有冲突,即发送成 功。一公里长的同轴电缆,典型传输延迟 5s
A
用
B
数据沿环传递,目的
A
C接收数据,同时继
续传递
26
第四章 MAC层和局域网
A有数据要发送, 捕获令牌
D C
数据 B
计 算 802.5的工作原理(续)
机
D
网
数据
络
C
与
应
A
用
B
A结束传输,产生新 令牌
27
第四章 MAC层和局域网
A回收数据,并检 查目的站点是否已 接收
D C
A 新令牌 B
计
第四章 MAC层和局域网
2024年计算机网络技术(版)
计算机网络技术(附件版)计算机网络技术是现代信息技术的重要组成部分,它通过构建各种网络,实现全球范围内的信息传输和资源共享。
本文将从计算机网络的基本概念、发展历程、技术体系、应用领域以及未来发展趋势等方面进行详细阐述。
一、计算机网络的基本概念计算机网络是由多个计算机和其他通信设备通过传输介质连接起来,实现数据传输和资源共享的系统。
计算机网络的主要功能包括数据传输、资源共享、提高计算机的可靠性和可用性等。
根据网络的覆盖范围,计算机网络可以分为局域网(LAN)、城域网(MAN)和广域网(WAN)。
二、计算机网络的发展历程1.第一代计算机网络:面向终端的计算机网络。
20世纪50年代,计算机技术和通信技术初步发展,人们开始将多个终端通过方式线连接到一台中心计算机,实现数据的远程传输和处理。
2.第二代计算机网络:分组交换网。
20世纪60年代,随着计算机数量的增加,人们开始研究如何实现计算机之间的数据传输。
分组交换技术应运而生,将数据划分为较小的数据包进行传输,提高了网络传输的效率。
3.第三代计算机网络:开放式标准化网络。
20世纪70年代,国际标准化组织(ISO)提出了开放系统互联(OSI)参考模型,为计算机网络的发展奠定了基础。
此后,TCP/IP协议成为互联网的核心协议,推动了全球范围内计算机网络的快速发展。
4.第四代计算机网络:高速宽带网络。
20世纪90年代以来,随着光纤通信技术、无线通信技术以及高速路由器技术的发展,计算机网络进入了一个新的发展阶段。
高速宽带网络为人们提供了更加丰富和便捷的网络服务,推动了互联网应用的繁荣。
三、计算机网络的技术体系1.网络架构:计算机网络采用层次化设计,将网络划分为多个层次,每个层次实现特定的功能。
常见的网络架构有OSI参考模型和TCP/IP协议族。
3.网络设备:计算机网络中的设备包括传输介质、网络接口卡、交换机、路由器、防火墙等。
这些设备负责数据的传输、转发、控制和安全保障。
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Computer Networking
Chapter 4
The Network Layer
Interplay between routing and forwarding
routing algorithm
local forwarding table header value output link
The Network Layer
Chapter 4: Network Layer
4.5 Routing algorithms
• Link state • Distance Vector • Hierarchical routing
4. 1 Introduction 4.2 Virtual circuit and datagram networks 4.3 What’s inside a router 4.4 IP: Internet PTM VBR
ATM ABR ATM UBR
yes
yes yes
yes
no no
no (inferred via loss) no congestion no congestion yes no
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Computer Networking
Chapter 4
3rd important function in some network architectures:
• ATM, frame relay, X.25
Before datagrams flow, two hosts and intervening routers establish virtual connection
transport segment from sending to receiving host on sending side encapsulates segments into datagram on receiving side, delivers segments to transport layer network layer protocols in every host, router Router examines header fields in all IP datagram passing through it
• Routers get involved
Network and transport layer connection service:
• Network: between two hosts • Transport: between two processes
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call setup before data can flow, teardown for each call each packet carries VC identifier (not destination host ID) every router on source-dest path maintains “state” for each passing connection link, router resources (bandwidth, buffers) may be allocated to VC
0100 0101 0111 1001 3 2 2 1
value in arriving packet’s header
0111
1
3 2
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Computer Networking
Chapter 4
The Network Layer
Connection setup
• to get circuit-like performance.
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• transport-layer connection only involved two end systems
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Computer Networking
Computer Networking
Chapter 4
The Network Layer
Network layer connection and connection-less service
Datagram network provides network-layer connectionless service VC (Virtual Circuit ) network provides network-layer connection service Analogous to the transport-layer services, but:
Chapter goals:
understand principles behind network layer services:
routing (path selection) dealing with scale how a router works advanced topics: IPv6, mobility
instantiation and implementation in the Internet
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Computer Networking
Chapter 4
The Network Layer
Overview
network layer services routing principle: path selection hierarchical routing 层次路由选择 IP Internet routing protocols reliable transfer • intra-domain • inter-domain what’s inside a router? IPv6 mobility
Datagram format IPv4 addressing ICMP IPv6
4.6 Routing in the Internet
Link state Distance Vector Hierarchical routing
RIP OSPF BGP
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Computer Networking
Chapter 4
The Network Layer
Network layer
application transport
network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical
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Computer Networking
Chapter 4
The Network Layer
Chapter 4: Network Layer
4.5 Routing algorithms
4. 1 Introduction 4.2 Virtual circuit and datagram networks 4.3 What’s inside a router 4.4 IP: Internet Protocol
The Network Layer
Virtual circuits 虚电路
“source-to-dest. path behaves much like telephone circuit” • performance-wise • network actions along source-to- dest. path
• • • • Datagram format IPv4 addressing ICMP IPv6
4.6 Routing in the Internet
• RIP • OSPF • BGP
4.7 Broadcast and multicast routing
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Guarantees ?
Network Service Architecture Model
Congestion Bandwidth Loss Order Timing feedback no yes yes no no
Internet best effort none
ATM CBR constant rate guaranteed rate guaranteed minimum none
Computer Networking
Chapter 4
The Network Layer
Network service model
Q: What
transporting datagram from sender to Example services for a flow of receiver? In-order datagram delivery guaranteed delivery Guaranteed minimum Guaranteed delivery bandwidth to flow with bounded delay Restrictions on changes in inter(within 40 ms) packet spacing
Computer Networking
Chapter 4
The Network Layer