第8章 传输层协议
TCP-IP协议(第8章传输控制协议)
主机A (客户端)
报文段1：SYN seq=x ack:-
主机B （服务器端）
报文段2：SYN+ACK
时
seq=y ack=x+1
间
报文段3：ACK seq=x+1 ack=y+1
TCP协议建立连接三次握手的过程
20
TCP协议中建立连接采用三次握手（three-way handshake） 的方式实现 I.客户端发起请求建立连接报文（SYN报文），SYN报文中 指明打算连接的服务器端口，自身的临时端口以及客户端 的初始序号。报文中SYN=1，ACK=0； II.服务器同意建立连接则响应SYN=1，ACK=1的SYN+ACK响 应报文，报文中选择服务器端的初始序号，并将客户端的 初始序号加1，对客户的SYN报文进行确认； III.客户端发送ACK=1的AKC报文对连接进行确认，报文中 本端序号加1，并对客户端序号加1，已确认SYN+ACK报文。
30
五、TCP的连接管理状态转换
为表达TCP在建立连接、释放连接和数据传输期间的所有状 态及状态的转换，可以通过有限状态机描述。该状态机有11 种状态。在任何时刻，TCP只处于某一种状态，并一直保持 这个状态，直到发生新的事件使机器进入一个新的状态。
状态 CLOSE LISTEN SYN_SENT
报文段4：ACK seq=x+1 ack=z+1
主机B （服务器端）
时 间
25
一个TCP连接是全双工的，每个方向单独关闭，原则为： 一方没有数据发送后，就发送FIN关闭这个方向的连接， 但仍能接收另一方发来的数据。只有两个方向的连接都 关闭后，该TCP连接才被完全释放。
TCP连接释放四次握手的步骤: I. 首先进行关闭的客户端的TCP发送第一个报文段，FIN标
计算机网络教学大纲
计算机网络课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：信息与计算科学课程代码：15E02626学时分配：54赋予学分：3先修课程：计算机组成原理、操作系统后续课程：毕业综合训练二、课程性质与任务本课程是关于计算机网络基础知识和网络主流技术的一门课程，是信息与计算科学专业选修课程。
主要任务是讲授计算机网络的基础知识和主流技术，包括计算机网络的组成、体系结构及协议、局域网标准及主流局域网技术、广域网、网络互连技术、网络应用等。
三、教学目的与要求通过本课程的理论学习和实践训练，使学生理解计算机网络的体系结构和网络协议，掌握组建局域网和接入Internet的关键技术，培养学生初步具备局域网组网及网络应用能力，从而为其他课程的学习打下良好的基础。
四、教学内容与课时安排第1章概述（2学时）内容体系：计算机网络的概念及其分类方法。
知识点：计算机网络的发展过程，计算机网络的组成、性能指标、体系结构，ISO/OSI参考模型，TCP/IP模型，数据在各层中的传递过程。
重点：计算机网络的组成、ISO/OSl参考模型。
难点：IS0/0SI参考模型。
1.1计算机网络的概念及其分类方法。
1.2计算机网络的组成、性能指标、体系结构，参考模型1.3计算机网络的发展过程。
第2章物理层（6学时）内容体系：物理层的概念、数据通信模型、物理层的标准。
知识点：数据通信的基本概念，信道最高码元传输速率的计算，信道最高传输速率的计算，信道复用技术，物理层下的传输媒体。
重点：数据通信的基本概念，。
难点：信道复用技术。
1.1物理层的基本概念2. 2数据通信基础知识3. 3物理层下面的传输媒体4.4信道复用技术2.5物理层标准举例第3章数据链路层（6学时）内容体系：数据链路层的数据通信。
知识点：数据链路层的概念、功能及主要任务，停止等待协议的工作原理、连续ARQ协议的工作原理，滑动窗口的工作原理，用户接入Internet的方法。
重点：停止等待协议、连续ARQ协议的性能分析，点对点协议PPP的主要内容及其帧的格式。
《网络技术》教学大纲
《网络技术》教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：网络技术课程类型：专业必修课先修课程：计算机文化基础／计算机应用基础开课院系：适用专业：教育技术本科开课学期：第6学期总学时：学分： 6 学分二、课程教学目标与任务通过本课程的学习将要达到的主要目的是使学生了解计算机网络的基本知识,掌握计算机网络的基本概念和应用方法。
主要任务是通过学习能够使学生在已有的计算机知识的基础上，使学生对计算机网络从整体上有一个较清晰的全面、系统的了解，使学生掌握计算机网络的基础知识，包括计算机网络的组成、分类，OSI/ISO模型、TC/IP模型，局域网标准及主流局域网技术，IP网络技术，Internet网络技术，广域网技术，网络安全知识以及Windows 2000 server组网技术等，初步培养在TCP/IP协议工程和LAN上的实际工作能力，并且了解网络新技术的最新发展。
通过本课程学习，还将培养学生具备局域网组网与管理能力，从而为后续网络课程的学习打下良好基础。
三、课程教学基本要求以理论够用为度，加强实践教学环节。
通过理论和技能训练课的学习，使毕业生具备基本的网络基本知识，具有组网的基本技能，掌握各种网络设备的安装、配置、调试以及进行网络管理、维护的能力，掌握常用网络操作系统之上的各种网络应用的配置等能力。
四、理论教学内容和基本要求第1章计算机网络基础一、目的要求掌握计算机网络的定义，了解计算机网络的产生与发展，熟悉计算机网络的组成和计算机网络的分类，掌握计算机网络的主要功能和计算机网络的应用等内容。
二、讲授内容1.1 计算机网络的定义1.2 计算机网络的产生与发展1.3 计算机网络的分类1.4 计算机网络的组成1.5 计算机网络的主要性能指标1.6 计算机网络的功能和应用三、参考书目《计算机网络技术实用教程》、《计算机网络基础》、《计算机网络》第2章计算机网络体系结构一、目的要求掌握计算机网络体系结构基本概念，熟悉ISO/OSI开放系统互连参考模型各层的功能，熟悉TCP/IP体系结构。
第八章TCPIP协议2
NetWork
SLIP协议
IP分组
C0 db
c0 END
db ESC
dc
db ESC
dd
c0 END
提供在串行通信线路上封装IP分组的简单协议
如何实现数据的透明传输？
NetWork
SLIP协议
一种简单的组帧方式： （1）通信双方必须事先知道对方的IP地址， SLIP不支持在连接建立的过程中动态地分配IP 地址 （2）SLIP帧中没有协议类型域，只支持IP协 议 （3）SLIP帧中没有校验字段，在数据连路层 上无法检测出传输错误
0.0.0.13
保留的地址有 网络号全‘1‘，全‘0‘; 主机号全‘1‘，全’0‗
NetWork
特殊的IP地址
组播地址(multicast)
D类IP地址就是，即在224.0.0.0 – 239.255.255.255范围内的每个 IP地址，实际上代表一组特定的主机
组播地址和广播地址区别
广播地址是按主机的物理位置来划分各组的(属于同一个子网)，而 组播地址指定一个逻辑组，参与该组的机器可能遍布整个Internet 网。 组播地址主要用于电视会议、视频点播等应用 实际上，一个组播IP地址唯一地标志一个逻辑组。每个要求 参与组播接收的主机使用IGMP协议，主动登记到希望加人 的组中去。
2。有限广播地址：32位全“1‖的IP地址 局限在本网络或本子网范围内，当主机不 知道本机 所在的网络时可采用
32个比特全为1的IP地址 (即255.255.255.255)被称 为有限广播地址
NetWork
特殊用途IP地址
回送测试 形为 127.x.x.x 的地址称为回送地址.用于网络软件测试以及本地机进程间 通讯. 本网的某台主机 网络号部分全“0‖
计算机网络(第二版)课后习题答案第八章
计算机网络参考答案第八章（高教第二版冯博琴）1．广义的网络互连可以在那几个层次上实现？分别需要用到哪些网络互连设备？参考答案：广义的网络互连可以在网络体系结构的不同层次上实现，例如：物理层：使用中继器或集线器在不同的电缆段之间复制位信号，在物理上实现同类局域网络不同网段的互连；数据链路层：使用网桥或交换机在局域网之间转发数据帧，可以用MAC地址寻址，高效实现不同局域网络之间的互连与通信；网络层：使用路由器在不同的网络之间存储转发分组，用IP地址寻址，可以实现不同类别链路的网络互连，这也是因特网的主要技术基础；传输层及应用层：使用网关提供更高层次的互连，用端口号或其他特定标识寻址，主要应用在不同类别的网络（例如：因特网与SNA的网间通信）的互连。
2．为什么说因特网可以在不可靠的网络层上实现可靠的传输服务？参考答案：因为因特网的网络层使用数据报通信，没有应答，重传等保证机制，所以提供的是一种不可靠的网络服务；因特网的可靠传输服务主要由TCP协议来完成，TCP协议不仅保证可靠传输，还提供流量控制和拥塞控制等服务，这样TCP与IP协议的结合就可以完成可靠的网络传输服务。
3．因特网中存在三种地址和两种地址转换机制，这两种机制的特点和区别是什么？这三种地址存在的意义何在？参考答案：因特网上普遍存在的三种地址分别是主机域名、IP地址、和局域网卡上的MAC地址（拨号上网不需要这种地址），两种地址转换机制分别是DNS和ARP，DNS用于完成主机域名到IP地址的转换，是一个全球性的分布式应用；ARP则是完成局域网内主机IP到MAC地址的转换，是一种局部性的应用。
因特网为什么使用了三种地址进行通信？这是因为：首先，主机域名可以帮助人们记忆网络主机地址，因为它一般使用英文缩写；IP地址则是完成TCP/IP网络通信所必需，使用IP地址可以惟一性的确定通信所需要的网络主机或路由器（接口），所有的域名也必须转换成为IP地址之后才能用于网络通信（IP协议使用IP地址进行数据传输）；而MAC地址最为有趣，可以注意到在点堆点的通信协议中（如PPP）,其实并不需要MAC地址，从理论上，MAC地址对于因特网来说，显然是可有可无的。
《计算机网络基础》课程标准
计算机网络基础课程标准（计算机应用专业适用 72学时）一、课程性质与任务计算机网络基础课程是中等职业学校网络技术专业的专业基础课程，是计算机网络技术专业的导入课程。
本课程的任务是：本课程以培养学生能独立自主完成以使学生掌握网线制作、网络设备操作与管理任务为目标，与其他学习领域一同构成学生在计算机网络行业中相关岗位就业所具备的知识和技能，是计算机网络技术专业学生的必修课之一。
该课程主要是为培养学生将来能面向综合布线、网络管理员等岗位的计算机网络基础理论知识和动手能力的培养。
根据中等职业教育的培养目标，使学生深入了解未来所要从事的行业以及企业岗位工作内容，为深入学习和掌握计算机网络基础理论知识和操作技能打下基础，通过工学结合、校企合作的任务驱动型项目教学活动，以较强的职业针对性，最终培养从事面向综合布线、网络管理员等职业的素质和技能，并具备从事相关岗位的职业能力和可持续发展能力。
二、课程教学目标1. 使学生进一步了解、掌握计算机网络基础知识，提高学生计算机网络技术等方面的技能，使学生初步具有利用计算机解决学习、工作、生活中常见问题的能力。
2. 使学生能够根据职业需求运用计算机，体验利用计算机技术获取信息、处理信息、分析信息、发布信息的过程，逐渐养成独立思考、主动探究的学习方法，培养严谨的科学态度和团队协作意识。
3. 使学生树立知识产权意识，了解并能够遵守社会公共道德规范和相关法律法规，自觉抵制不良信息，依法进行信息技术活动。
三、教学内容结构本课程的教学内容由基础模块、职业模块两个部分构成。
1. 基础模块（不含*号部分）是各专业学生必修的基础性内容和应该达到的基本要求；*号部分是为适应不同地区、不同对象的教学要求而设立的内容，学校可根据具体情况进行选择。
2. 职业模块为限定选修内容，是结合基础模块进行的计算机综合应用能力训练。
职业模块旨在提升学生在工作、生活中应用计算机的能力，教学中可根据需要选择内容。
计算机网络第8章
c = m e mod n
2. 接收方为了对收到的密文报文c解密, 则需计算
m = c d Βιβλιοθήκη od nm = (m e mod n) d mod n
c
8: 网络安全 8-19
RSA 例子:
Bob选择
p=5, q=7 那么 n=35, z=24 e=5 (因为5和24没有公因数) d=29 (因为5*29-1可以被24整除)
8: 网络安全
8-7
第八章 内容大纲
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 什么是网络安全? 密码学的原理 鉴别 完整性 密钥分发和认证 访问控制: 防火墙 攻击和对策 多个层次中的安全性
8: 网络安全 8-8
密码技术
Alice的 K 加密密钥 A 明文 加密 算法 密文 Bob的 K 解密密钥 B 解密 算法 明文
明文: bob. i love you. alice 密文: nkn. s gktc wky. mgsbc
Q: 破解这种简单密码方案的难易程度: 穷举法 其它方法
8: 网络安全 8-10
对称密钥密码学
KA-B
明文 报文, m
KA-B
密文 K
A-B
加密 算法
(m)
解密 算法
明文
m=K
A-B
( KA-B(m) )
对称密钥技术: 发送方和接收方的密钥是相同的 公钥技术: 加密密钥双方均知, 解密密钥仅一方知道
8: 网络安全
8-9
对称密钥密码学
置换密码: 用一种东西替换另一种东西
单码代替密码: 用一个字母替换另一个字母 明文: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 密文: mnbvcxzasdfghjklpoiuytrewq 例如:
第8章通信概论
§8.4 家庭网（HAN）
一、家庭网组成
（1）家庭网的 对外连接模式
34
（2）智能住宅示意图
35
二、家庭网的组网技术
家庭网可以有多种实现方式，可以使 用音频电话线，电力线，无线，光纤或其它 技术。
⑴ 电话线上的家庭网 优点：用电话线将PC和外围设备连接 起来，从而共享因特网的接入。 缺点：不能提供足够的网络接入点， 来支持家中的普遍计算，另外， 这也不是一个长久的骨干解决 方案。
14
1、中继器
物理层 传输介质
中继器 物理层 传输介质
⑴ 工作环境：物理层 ⑵ 作用：放大通过网络传输的数据信号，
用于扩展局域网的作用范围。 ⑶ 优点：安装简单，使用方便，几乎不需
要维护
15
用中继器扩展局域网
2、集线器（HUB） ⑴ 有源集线器
也叫共享媒体集线器。可以再生和转发信 号，就象中继器一样。因为集线器一般有多个连 接计算机的端口，因此有时也把集线器称作“多 端口中继器”。这种集线器需要电源。
9
总线型拓扑
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树型拓扑
11
环型拓扑
12
星型结构
13
三、介质访问控制技术（略） 四、网络互联
根据OSI的分层模式，计算机局部网之间 的互连分为4个层次，即：
物理层；数据链路层；网络层；传输层。 实现这些不同层次上互连的硬件分别有中 继器和集线器；网桥、交换机；路由器、第3 层交换机；网关。
5
2、IEEE802模型与OSI参考模型对应关系
OSI 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
IEEE802局域网模型
SAP
（） （） 逻辑链路控制LLC 介质访问控制MAC
《TCPIP协议》课程教学大纲
TCP/IP协议课程教学大纲（TCP/IPProtoco1）学时数：32其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2适用专业：网络工程一、课程的性质、目的和任务本课程是为网络工程专业本科生开设的专业方向选修课，通过本课程的学习，学生应该能够了解多个物理网络为什么能够互连成为一个协调得很好的系统，互连网络协议是怎样工作的，应用程序怎样使用互连网络系统。
学生还可以了解到TCP/IPInternet的许多技术细节。
二、课程教学的基本要求本课程是网络工程专业的一门重要的专业方向选修课，其理论性和应用性均较强。
在教学方法上，采用课堂讲授，课后自学，课堂讨论等教学形式。
教师在课堂上应对TCP/IP协议的基本概念、原理和协议进行必要的讲授，并详细讲授每章的重点、难点内容；讲授中应注意理论联系实际，TCP/IP协议联系网络程序设计。
三、课程教学的内容、重点和难点由于IP协议大部分内容在计算机网络课程中已经讲过，本课程不全面学习IP协议。
第一章概述（2学时）一、主要内容：（一）了解计算机网络、TCP/IP协议的产生和TCP/IP协议簇（二）理解TCP/IP协议的体系结构和TCP/IP协议的工作过程重点：计算机网络，Internet简介，TCP/IP协议的产生难点：TCP/IP协议的体系结构，TCP/IP协议的工作过程，TCP/IP协议簇。
第二章差错与控制报文协议（3学时）一、主要内容：（一）理解ICMP的应用环境，了解ICMP报文的类型（二）理解各种ICMP报文的应用和结构，掌握ICMP地址掩码请求与应答的工作过程（三）掌握ICMP时间戳请求与应答的工作过程，掌握ICMP端口不可达差错的工作过第三章传输层协议（3学时）一、主要内容：（一）理解进程间通信和TCP段格式，掌握TCP连接的建立和拆除（二）掌握TCP流量控制、拥塞控制和差错控制（三）理解TCP状态转换图，掌握用户数据报协议。
重点：TCP连接的建立和拆除，TCP流量控难点：TCP拥塞控制，TCP差错控制第四章域名系统（3学时）一、主要内容：（-）理解命名机制、因特网域名和DNS服务器（二）掌握域名解析、DNS报文格式、DNS资源记录和DNS配置重点：命名机制与名称管理，因特网域名，DNS服务器难点：DNS配置及数据库文件第五章引导协议与动态主机配置协议（3学时）一、主要内容：（一）理解BOOTP原理和DHCP/B00TP中继代理，掌握BOOTP报文和DHCP运行方式（二）了解启动配置文件和DHCP基。
通信工程师中级互联网技术-知识点
第1章：计算机网络与协议1.计算机网络向用户提供的最主要的功能是:资源共享和数据传输。
资源共享包括硬件共享、软件和信息共享。
计算机网络还可以实现集中管理、分布式处理和负载均衡等其他功能。
2.计算机网络通常由3部分组成:资源子网、通信子网和网络协议。
3.网络协议包括以下3个要素：语义、语法、同步。
4.OSI/RM将系统分成7层，从下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
5.物理层：提供可靠的比特流传输。
数据链路层：实现流量控制机制和差错处理机制，对物理设备的传输速率进行匹配。
网络层：使用适当的路由选择算法为数据选路，建立逻辑链路进行分组传输，以实现网络互连。
传输层：通过对数据单元错误、数据单元次序，以及流量控制等问题的处理为用户提供可靠的端到端服务。
会话层：是进程与进程间的通信协议，主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间的通信。
表示层：表示层在网络需要的格式和计算机可处理的格式之间进行数据翻译。
表示层执行协议转换、数据翻译、压缩与加密、宇符转换，以及图形命令的解释功能。
应用层：应用层包含利用网络服务的应用程序进程及应用程序接口。
应用层提供的服务包括文件服务、数据库服务、电子邮件及其他网络软件服务。
6.传输层技术手段：分流技术、复用技术、差错检测与恢复、流量控制。
7.TCP/IP协议采用了4层结构从下往上依次是网络接口层、网络层、传输层和应用层。
8.数据链路层协议：PPP、ARP、RARP。
网络层协议：IP、ICMP、IGMP、RIP、OSPF、BGP。
传输层协议：TCP、UDP。
应用层协议：Telnet、FTP、SMTP、SNMP、DNS、HTTP、HTTPS、NTP。
9.TCP协议：Telnet、FTP、SMTP、DNS、HTTP。
10.UDP协议：DNS、NTP、TFTP。
11.环回地址127.0.0.1。
私网IP地址段：A类10.0.0.0-10.255.255.255。
计算机基础知识-第8章网络基础知识概述
单模 SMF
2.多模光纤：光信号与光纤轴成多个可分辨角多光线传输，以 多个模式同时传输，其直径在50-200μm，比单模光纤传输 性能差。可分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤，前者纤
芯较大，传输模态较多，带宽窄，转输容量小。
多模 MMF
无线介质
1.微波通信
把微波信号作为载波信号，用被传输的模拟信号或 数字信号来调制它。
1.星型结构 星型拓扑结构即任何两节点之间的通信都要通过中心节点进行转发，中
心节点通常是集线器。
星型拓扑结构
计算机网络的拓扑结构(cont.)
2.总线型结构 总线型网络是将若干个节点平等地连接到一条高速公用总线上的网络。
特点： (1) 结构简单灵活，便于扩充。 (2) 可靠性高 (3) 网络节点响应速度快 (4) 易于布线，成本较低。 (5) 实时性差 ⑹ 物理安全性差 ⑺ 故障诊断困难
计算机网络的产生和发展
• 第一代计算机网络的诞生
– 1946年产生第一台数字计算机
– 1954年收发器终端的产生
第8章 传输层协议
校 验 和（16 位）
选 项 与 填 充（≤40 字节）
数 据（必须填充成 16 比特的整数倍）
图 8-2 TCP 段格式
Page 8
TCP段：
0 4 8
紧急指针：当URG置1时有效，此时表明 段数据中含有紧急数据。紧急指针定义了 一个数，这个数加到序号字段就得到数据 部分最后一个紧急字节的编号。
8.3.1 TCP连接的建立 • 在传送数据前，TCP在通信主机进程间建立TCP连接。 • 理论上，建立连接只需要一个请求和一个响应。但是信 息可能丢失，因此，TCP采用超时重传机制。 • 新问题：重复连接问题。 • TCP采用的方法：接收方根据收到TCP段的序号来区分 重复的TCP段。 • 为了保证可靠地建立和拆除连接，TCP分别采用了三次 握手和四次握手过程。 Page 16
数据
0
8
16 源 IP 地 址（32 比特） 目 的 IP 地 址（32 比特）
31
全 0（8 比特）
协议（8 比特）
TCP 总长度 （16 比特）
图 8-3 TCP 伪首部格式
校验和：16b长。采用端到端校验。不仅校验整个TCP 段，还校验伪首部。伪首部信息来自封装TCP段的IP数 据报首部。
校验伪首部的原因：要验证本次TCP通信是正确的， 除了要校验TCP段中的端口等信息，还要校验通信的IP 地址、协议、段长度等信息也是正确的。
代码
长度
2字节
00000010 00000100
Page 13
代码
长度
1字节
f
00000011 00000011
• 窗口规模因子选项：3字节，代码字段为3，长度字段为3。 • 作用：在段首部中有一个16比特的窗口大小字段，用于告诉对方 当前本机空闲接收缓存的大小，最大只能是65535字节。但在高 吞吐率和低延迟的网络，65535字节的窗口仍然嫌小。此时可通 过窗口规模因子选项来扩大窗口。 • 扩展后的窗口大小为： Wn=Wo×2f Wo为窗口大小字段的值，f为选项中的窗口规模因子。
第8章__网络协议的安全-ipsec
19
SPD（Security Policy （ Database，安全策略数据库） ，安全策略数据库）
SPD也不是通常意义上的“数据库”，而是将所有的 SP以某种数据结构集中存储的列表。 （包处理过程中，SPD和SAD两个数据库要联合使用） 当接收或将要发出IP包时，首先要查找SPD来决定如 何进行处理。存在3种可能的处理方式：丢弃、不用 IPSec和使用IPSec。
10
安全联盟＆ 安全联盟＆安全联盟数据库
SA（Security Association，安全联盟）
是两个IPSec实体（主机、安全网关）之间经过协商建立起 来的一种协定，内容包括采用何种IPSec协议（AH还是 ESP）、运行模式（传输模式还是隧道模式）、验证算法、 加密算法、加密密钥、密钥生存期、抗重放窗口、计数器等， 从而决定了保护什么、如何保护以及谁来保护。可以说SA 是构成IPSec的基础。 AH和ESP两个协议都使用SA来保护通信，而IKE的主要功能 就是在通信双方协商SA。 SA是单向的，进入（inbound）SA负责处理接收到的数据包， 外出（outbound）SA负责处理要发送的数据包。因此每个 通信方必须要有两种SA，一个进入SA，一个外出SA，这两 个SA构成了一个SA束（SA Bundle）。 11
15
SAD中每个SA除了上述三元组之外，还包括：
1. 序列号（Sequence Number）：32位，用于产生AH 或ESP头的序号字段，仅用于外出数据包。SA刚建立 时，该字段值设置为0，每次用SA保护完一个数据包时， 就把序列号的值递增1，对方利用这个字段来检测重放 攻击。通常在这个字段溢出之前，SA会重新进行协商。 2. 序列号溢出（Sequence Number Overflow）：标识 序号计数器是否溢出。用于外出数据包，在序列号溢出 时加以设置。安全策略决定一个SA是否仍可用来处理 其余的包。 3. 抗重放窗口： 32位，用于决定进入的AH或ESP数据 包是否为重发的。仅用于进入数据包，如接收方不选择 抗重放服务（如手工设置SA时），则不用抗重放窗口。
现代交换技术 第八章 下一代网络与软交换
8.2 基于软交换的NGN结构
• 接入层的设备，包括各种不同的网络、终端设备、以及各种网关设备，如PSTN、 ATM网络，帧中继网、移动网，各种IP电话终端机模拟终端等。 • 接入层设备主要包括媒体网关、信令网关、综合接入设备。
8.2 基于软交换的NGN结构
• 接入层设备主要包括媒体网关、信令网关、综合接入设备：
8.3 软交换组网设备
• 软交换系统中，核心控制设备是软 交换/软交换服务器，它提供传统的 长途和本地电话业务，完成信令处 理、呼叫控制、资源管理、计费、 用户管理等功能。
• 除了软交换机外，在边缘接入层还 有许多软交换设备，可分为窄带接 入设备和宽带接入设备。 窄带接入：利用软交换机、网关 等设备替代现有的电话长途/汇接 局和端局。 宽带接入：利用软交 下一代网络概述
• NGN是一个分组传送的网络，它提 供包括电信业务在内的多种业务。 • NGN能够利用多种带宽和具有QoS 能力的传送技术，实现业务功能与 底层传送技术的分离。 • NGN提供用户对不同业务网的自由 接入，并支持通用移动性，实现用 户对业务使用的一致性和统一性。
8.1 下一代网络概述
8.3 软交换组网设备
• 网络和业务的融合必须解决的首要问题是电路交换网和分组数据网之间的信令互通 问题。为此，ITU-T制定了独立于承载的呼叫控制协议（BICC）。 • BICC协议的主要目的是解决呼叫控制和承载控制分离的问题，使呼叫控制信令 （No.7信令）可在各种网络上承载，包括MTP(消息传递部分)、SS7网络、ATM网络、 IP网络。
• 控制层
8.1 下一代网络概述
完成各种呼叫控制功能，控制底层网络元素对接入层和传送层话音、数据和多媒体 业务流的处理，在该层实现了网络端到端的连接控制。 • 业务层 • 在呼叫建立的基础上提供各种增值业务，同时开放第三方可编程接口，易于引入新 业务。另外也负责业务的管理功能，如业务逻辑定义，业务生成，业务认证和业务 计费等。
WSN-第八章 传输层
RMST在MAC层有选择性地使用ARQ ，即对于基于单播的数据与控制分 组采用ARQ协议，对于基于广播的路径发现分组不采用ARQ机制；在传 输层，采用NACK的确认机制。
RMST采用NACK确认机制，在缓存模式下中间节点由于存储容量的限制 可能出现缓冲区溢出。
Wireless Sensor Networks Akyildiz/Vuran
11
WSN可靠性传输协议
发送速率调整
-为了达到应用要求的保真度，Sink需要收到一定数目的分组。在满足应用 保真度的情况下，可以容忍少量分组的丢失，而不需要每个分组都无丢失地 传输。
-若当前保真度低于期望保真度时，通过提高节点发送速率可弥补少量数据 的丢失，达到期望保真度，从而实现数据的可靠传输。
Wireless Sensor Networks Akyildiz/Vuran
10
WSN可靠性传输协议
丢失恢复
-丢失恢复过程：丢失检测与丢失重传 丢失检测：常采用基于序列号的方法，当发现失序时，表明分组丢失 丢失重传：常采用基于ACK和基于NACK两种策略。
-丢失恢复方式 逐跳方式：在一跳范围内进行丢失恢复； 端到端方式：在源节点与目的节点间进行丢失恢复。
PSFQ传输协议-Pump操作
Sink每Tmin时间广播一个分组，直到所有分组都发送出去；
节点每收到一个分组就检查自己的缓冲区，丢弃重复分组；若该分组为新 分组，则把分组存储在缓存中，并把TTL减1。若TTL非0且此分组序列号 前的分组都已收到，则延迟随机时间t后转发此分组（Tmin<t<Tmax）。
Wireless Sensor Networks Akyildiz/Vuran
计算机网络技术 课后习题答案 第8章 网络互连技术
基本功能:指网络所必需的功能，包括不同网络之间传送数据 时的寻址与路由选择等功能；
扩展功能:指各种互连的网络提供不同的服务类型是所需的功 能，包括协议转换、分组长度变换、分组重新排序及差错检 测等功能。
2、网络互连的要求
(1)IP地址与域名
(2)IP编址 Internet采用一种全局通用的地址 格式，通过IP协议把主机原来的物 理地址隐藏起来，在网络层中使用 统一的IP地址。 (3)子网技术
2、网络互连的层次
(1)物理层的互连
图8-4 使用中继器实现物理层互连
(2)数据链路层互连
图8-5 使用网桥实现数据链路层互连
(3)网络层互连
图8-6 使用路由器实现网络层互连
(4)高层互连
图8-7 使用路由器实现网络层互连
8.3 网络互连设备
1、网桥 网桥（Bridge） 又称桥接器，工作在 OSI参考模型的数据链路
网段是一个局域网，然后将多个局域网互连起来构成一个大型的企业
网或校园网。 ④ 如果连网计算机之间的距离超过了单个局域网的最大覆盖范围，可
以光将它们分成几个局域网组建，然后再把这几个局域网互连起来。
(2)网桥的特点
① 使用网桥互连两个网络时，必须要求每个网络在数据链路层以上各
层中采用相同或兼容的协议。 ② 网桥互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输 速率的网络，例如，用网桥可以把以太网和Token Ring网络连接起 来。 ③ 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现两个互连网络之间 的通信，并实现大范围局域网的互连。当某个局域网已达到最大连 接限制时，如单个10Base-2的网络距离为925m，使用网桥可用来 扩展距理，而且连接的网络距离几乎是无限制的。 ④ 网桥可以分割两个网络之间的通信量，有利于改善互连网络的性能。
第8章 TCP和UDP协议
传输层中向应用层提供传输服务的是传输实体。使用传输 服务的是传输服务用户，也就是应用层中的各种应用进程， 或应用实体。传输层中的两个对等传输实体之间的通信遵循 着传输协议。传输协议保证了传输层能够向应用层提供传输 服务。传输层提供的传输服务也使用了下面网络层向上提供 的网络服务。TSAP和NSAP分别是传输层和网络层的服务访 问点。
图8.4 TCP/IP传输层的UDP和TCP UDP和TCP都使用IP协议。也就是说，这两个协议在发送数据时，其协议 数据单元PDU都作为下面IP数据报中的数据。在接收数据时，IP数据报将IP首部 去掉后，根据上层使用的是什么运输协议，把数据部分交给上层的UDP或TCP。 UDP在传送数据之前不需要先建立连接。远地主机的运输层在收到UDP数据 报后，不需要给出任何应答。在某些情况下，这是一种最有效的工作方式。 TCP/IP体系中的应用服务，如TFTP和DNS就使用UDP这种运输方式。 TCP则是提供面向连接的服务。TCP不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可 靠的运输服务，因此TCP就不可避免地增加了许多的开销，如应答、流量控制、 定时器以及连接管理等。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多 的处理机的资源。
图8.2 传输层的作用
•
• •
• •
用户进程希望得到端到端（即从进程到进程）的可靠通信服务。有时还可能 希望得到其他的服务，例如多对进程之间的通信复用到一个网络连接上。在网 络互连的情况下，各通信子网所能提供的服务往往不同。为了能使通信子网的 用户得到一个统一的通信服务，有必要设置一个传输层。以此用来弥补通信子 网提供服务的差异和不足，使得对两端的网络用户来说，各通信子网都变成通 明的。换言之，传输层向高层用户屏蔽了下面通信子网的细节，使高层用户看 不见实现通信功能的物理链路是什么，看不见数据链路采用的是什么协议。传 输层使高层用户看见的就是好像在两个传输层实体之间有一条端到端的，可靠 的、全双工通信信道。 显然，要实现上述的传输层的功能，在主机中就必须装有传输层协议。一个 传输层协议通常可同时支持多个进程的连接。图8.2的例子表明同时支持三个用 户进程的连接。 若通信子网所提供的服务越多，传输协议就可以做得越简单。若网络层提供 虚电路服务，那就能保证报文无差错、不丢失，不重复且按序地进行交付，因 而传输协议就很简单。但若网络层提供的是不可靠的数据报服务，则就要求主 机有一个复杂的传输协议。 需要注意的是，即使网络层提供的是虚电路服务，某些用户仍可能怀疑下面 的网络是否100%可靠，因而在网络层上面加上用户自己的端到端差错控制和流 量控制。 传输层协议与数据链路层协议有相似之处，但区别也较大。传输层的环境是 两个主机通过多个网络进行通信，这就使传输层比数据链路层的环境复杂的多。 由于分组在网络各结点都要经过排队才能转发，所以网络有可能“存储”一些 分组。这就可能能使某些分组在迟延一段时间后突然又出现。这将产生严重的 后果。由于网络同时存在多条连接，且连接的数目经常在动态地变化着，因而 流量控制和拥塞控制也较为复杂。
计算机网络课后题答案第八章
第八章因特网上的音频/视频服务8-1 音频/视频数据和普通文件数据都有哪些主要区别？这些区别对音频/视频数据在因特网上传送所用的协议有哪些影响？既然现有的电信网能够传送音频/视频数据，并且能够保证质量，为什么还要用因特网来传送音频/视频数据呢？答：区别第一，多音频/视频数据信息的信息量往往很大，第二，在传输音频/视频数据时，对时延和时延抖动均有较高的要求。
影响如果利用TCP 协议对这些出错或丢失的分组进行重传，那么时延就会大大增加。
因此实时数据的传输在传输层就应采用用户数据报协议UDP 而不使用TCP 协议。
电信网的通信质量主要由通话双方端到端的时延和时延抖动以及通话分组的丢失率决定。
这两个因素都是不确定的，因而取决于当时网上的通信量，有网络上的通信量非常大以至于发生了网络拥塞，那么端到端的网络时延和时延抖动以及分组丢失率都会很高，这就导致电信网的通信质量下降。
8-2 端到端时延与时延抖动有什么区别？产生时延抖动的原因时什么？为什么说在传送音频/视频数据时对时延和时延抖动都有较高的要求？答：端到端的时延是指按照固定长度打包进IP 分组送入网络中进行传送；接收端再从收到的IP 包中恢复出语音信号，由解码器将其还原成模拟信号。
时延抖动是指时延变化。
数据业务对时延抖动不敏感，所以该指标没有出现在Benchmarking 测试中。
由于IP 上多业务，包括语音、视频业务的出现，该指标才有测试的必要性。
产生时延的原因IP 数据包之间由于选择路由不同，而不同路由间存在不同时延等因素，导致同一voip的数据包之间会又不同的时延，由此产生了时延抖动。
把传播时延选择的越大，就可以消除更大的时延抖动，但所要分组经受的平均时延也增大了，而对某些实时应用是很不利的。
如果传播时延太小，那么消除时延抖动的效果就较差。
因此播放时延必须折中考虑。
8-3 目前有哪几种方案改造因特网使因特网能够适合于传送/音频视频数据？答： 1.大量使用光缆，是网络的时延和时延抖动减小，使用具有大量高速缓存的高数路由器，在网上传送实时数据就不会有问题。
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0 11 1087 13 3 00 00 数据 数据
按二进制反码求和： 将所得结果求反码：
1 0 11 0 110 0 0 1 0 0 0 11 0 1 001001 11 0 111 0 0
图8.14 计算UTP校验和的示例
8.3.4 UDP的通信过程
1．UDP的封装和拆装 2．UDP的队列
帧头
TCP根据接收方当前能够接收的最大 字节数来控制对方的发送量，所以接收方 的窗口又称为通知窗口。
图 8 .8 T C P 流 量 控 制 的 过 程
8.2.4 TCP的差错控制
1．报文段出错 2．报文段丢失 3．报文段乱序和重复
图 8. 9 T C P 的 差 错 控 制
图 8. 10 报 文 段 乱 序 和 重 复
图8.20 流规范参数
队列
每个分组结束节拍
队列
结束时间
A B C D E
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12
15 16
18
20
C E X B D A
8 14 16 19 20
13 14
17
19
（ a） 一 条 线 路 上 有 5 个 分 组 排 队
（ b） 各 分 组 的 结 束 顺 序
图8.2 插口和端口、IP地址的关系
8.2 传输控制协议（TCP）
图8.3 TCP发送报文段的示意图
8.2.1 TCP报文段的报头
1．源端口和目标端口 2．顺序号 3．确认号 4．报头长度 5．保留
6．6个控制位 （1）紧急指针位URG （URGent）。 （2）ACK。 （3）PSH（PuSH）推操作。
图8.1 TCP的虚连接示意图
8.1.2 传输层的几个重要概念
1．OSI中的传输层
保证源主机和目标主机透明可靠地传 输报文
2．端口的概念
表8.1
应用程序 已知端口 FTP TELNET 21 23
熟知端口示例
SMP DNS TFTP HTTP SNMP SNMP （trap） 25 53 69 80 161 162
图8.26 标签交换示意图
2．建立标签通道的过程
图8.27 标签通道建立的过程
3．用MPLS实现QoS保证
图8.28 明确指定路由示意图
图8.5 三次握手、两次确认的过程
1．支持多种高层协议 2．按字节号确认 3．适应性超时重传 4．建立可靠的连接
5．连接的释放
释放连接有两种模式。一种是对称模 式，一种是非对称模式。
（1）非对称模式。 （2）对称模式。
图8.6 非对称模导致数据丢失
图8.7 释放连接的几种情况
8.2.3 TCP的流量控制
17
Discard Users Daytime
Quote
丢弃收到的数据分组 用户活跃 日期时间
返回日期的引用
19 53
Chargen Nameserver
返回字符串 域名服务器
表8.3(续)
UDP的熟知端口号 说 明
端 口 号 协 议 67 Bootps 68 bootpc 69 TFTP
111 123 161 162
下面对QoS的性能指标做进一步说明。
1．可靠性 2．时延 3．时延抖动 4．带宽
8.4.2 QoS保证的相关技术
1．提供足够的带宽和缓冲区
图8.17 通过数据缓存消除抖动
2．流量整型和漏桶算法
流量整型是指在服务器端或主机端调 节数据发送的平均速率，不是在客户端对 数据流量进行平滑处理。
（1）漏桶算法 （2）令牌漏桶算法
8.2.5 TCP的拥塞控制
TCP的拥塞控制采用了一整套拥塞避 免的算法，这就是慢开始、加法增大、乘 法减小，这是1999因特网建议标准 RFC2581所定义的。
1．慢开始和加法增大 2．乘法减小
图8.11 TCP的拥塞控制算法
8.3 用户数据报协议（UDP）
8.3.1 UDP概述
表8.2使用UDP和TCP的各种应用层协议
1 1 3 .1 4 1 8 .1 6 1 2 1 .1 4 1 6 .8 0 17
0 0 000000 0 0 0 0 1 0 11 0 0 000100 0 0 111111 0 0 000000 0 0 0 0 11 0 1 0 0 000000 0 0 0 0 0 0 11 00000000 00000000 01010100 01010100 0 1 0 1 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0
1．MPLS的工作原理 （1）标签：是MPLS中的专用概念，实 际上是用于转发数据包的报头。
（ a） SO N ET 用 的 标 签
PPP 报 头
M PLS 标 签
IP 报 头
数据
（ b） 以 太 网 用 的 标 签
M AC 报 头
M PLS 标 签
IP 报 头
数据
（ c ） AT M 接 口 用 标 签
第8章 传输层协议
8.1 传输控制协议（TCP）的基本功能
8.2 传输控制协议（TCP） 8.3 用户数据报协议（UDP） 8.4 服务质量（QoS）保证
8.1 传输控制协议（TCP）的 基本功能
8.1.1 传输层的功能和服务
（1）建立通信双方两通信实体之间的逻 辑连接。
（2）支持多种协议和分段。 （3）利用窗口进行差错控制。 （4）实现流量控制和拥塞控制。
下载引导程序的服务器端口 下载引导程序的客户端口 简单文件传输协议 RPC 远程过程调用 NTP 网络时间协议 SNMP 简单网络管理协议 SNMP（trap） 简单网络管理协议（陷阱）
8.3.3 UDP用户数据报的报头格式
图8.13 IP数据报和UDP用户数据报
0 111 0 0 01 0 0 0 0 111 0 00010010 00010000 4B 0 1111 0 0 1 0 0 0 0 111 0 虚 拟 报 头 UDP 报 头 数据 3 数据 校验和全 0 数据 全 0 全 0 1087 1 1 3 .1 4 .1 8 .1 6 1 2 1 .1 4 .1 6 .8 17 11 13 00010000 00001000 0000000 00010001
应用层协议
专用协议 IGMP
传输层协议
UDP UDP
电子邮件
远程终端接入
SMTP
TELNET
TCP
TCP
万维网
文件传送
HTTP
FTP
TCP
TCP
8.ห้องสมุดไป่ตู้.2 UDP通信过程和端口号
图8.12 UDP作用范围
表8.3 端 口 号 7
UDP的熟知端口号 协 议 Echo 说 明 回送到发送方
9 11 13
应 用 应用层协议 传输层协议
名字转换
文件传送 路由选择协议 IP地址配置 网络管理 远程文件服务器 IP电话
DNS
TFTP RIP BOOTP.DHCP SNMP NFS 专用协议
UDP
UDP UDP UDP UDP UDP UDP
表8.2(续)
使用UDP和TCP的各种应用层协议
应 用
流式多媒体通信 多播
IP 报 头
UDP 报 头
进程数据
传输层报文 IP 层 数 据 报 数据链路层报文
图8.15 UDP的封装与拆装
客户机
服务器
出 队 列
入 队 列
出 队 列
入 队 列
端 口 号 =55566
端 口 号 =13
图8.16 UDP的队列
8.4 服务质量（QoS）保证
8.4.1 QoS的技术要求
表8.4 常用业务的QoS需求
图8.18 漏桶算法和令牌漏桶算法
图8.19 按字节发送和调节发送速率实例
3．预留资源 （1）预留带宽： （2）预留缓冲区：
（3）路由器CPU周期：
4．路由器处理分组的策略和算法
参数 1 2 3 4 5 令牌桶速率 令牌桶大小 峰值数据率 分组最小值 分组最大值 单位 字 节 /秒 字节 字 节 /秒 字节 字节
M PLS 标 签
IP 报 头
数据
A A L5 尾 部
AT M 信 头 （ d ） AT M 交 换 机 传 输 用 VPI VCI 数据
（ e） M PLS 标 签 结 构
标签值 20（ 位 ）
COS 3
S 1
TTL 8
图8.25 MPLS标签的位置和结构
（2）标签交换路由器（Label Switching Router，LSR）： （3）标签交换： （4）标签分发：
图8.21 按字节扫描
8.4.3 综合服务和区分服务
1．DS的特点 2．服务类型的划分 （1）快速型转发（Expedited Forwarding，EF）。
快速分组队列
常规分组队列
图8.22 双管道分组队列
（2）确保型转发 （Assured Forwarding，AF）。
1 路由器 分类器 标记器 整型器/ 丢弃器 3 优先级 类别 4 种优先级 4 排队的分组 入口 2 路由器 出口
（4）RST（ReSeT）复位。 （5）SYN同步位。 （6）FIN（FINal）终止位。
7．窗口 8．校验和 9．选项
图8.4 TCP报文格式
8.2.2 TCP的特性
TCP是面向连接的协议，可以在各种 网络之间建立全双工的虚电路连接，实现 无乱序、无丢失和无重复的数据传输，它 采取了三次握手、两次确认的有效技术， 做到了非常可靠。
图8.23 确保型转发示意图
3．区分服务码点
1 2 3 4 5 6
优先级
保留
服务类型
图8.24 区分服务的码点分配