计算机网络-谢希仁(第五版)配套课件_3_数据链路层-PPT文档资料
计算机网络(谢希仁第五版)doc
第一章概述-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享1-02 简述分组交换的要点。
答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。
（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。
（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。
1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。
1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。
答：从单个网络APPANET向互联网发展；TCP/IP协议的初步成型建成三级结构的Internet；分为主干网、地区网和校园网；形成多层次ISP结构的Internet；ISP首次出现。
1-06 简述因特网标准制定的几个阶段？答：（1）因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是 RFC 文档。
（2）建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为 RFC 文档。
（3）草案标准(Draft Standard)（4）因特网标准(Internet Standard)1-07小写和大写开头的英文名字 internet 和Internet在意思上有何重要区别？答：（1） internet（互联网或互连网）：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
；协议无特指（2）Internet（因特网）：专用名词，特指采用 TCP/IP 协议的互联网络区别：后者实际上是前者的双向应用1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？答：按范围：（1）广域网WAN：远程、高速、是Internet的核心网。
计算机网络(第5版)课件
物理层的定义
01
物理层是计算机网络体系结构中的最底层，负责传输比特流。
物理层的功能
02
提供物理连接、传输比特流、定义接口标准等。
物理层的协议
03
包括EIA/TIA-232、EIA/TIA-499等。
数据通信基础
数据通信模型
包括信源、信宿、信道、发送 设备、接收设备等。
数据传输方式
包括基带传输、频带传输、宽 带传输等。
UDP协议的主要特点
TCP与UDP的比较
UDP协议是一种无连接的、不可 靠的、基于数据报的传输层通信 协议。它不保证数据的可靠传输， 但具有较快的传输速度和较低的 通信开销，适用于一些实时性要 求较高的应用。
TCP协议和UDP协议在连接方式、 可靠性、传输速度、通信开销等 方面存在显著的差异。TCP协议 适用于需要可靠传输的应用，如 文件传输、电子邮件等；而UDP 协议则适用于实时性要求较高的 应用，如音视频通话、在线游戏 等。
计算机网络的组成与分类
组成
计算机网络由资源子网和通信子网两部分组成。资源子网包括主机、终端、外 设、软件与信息资源等；通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设 备组成。
分类
根据网络覆盖范围，计算机网络可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广 域网（WAN）；根据传输技术，可分为广播式网络和点对点网络。
计算机网络的功能与应用
功能
计算机网络具有数据通信、资源共享、 分布式处理、提高系统可靠性等功能。
VS
应用
计算机网络已广泛应用于各个领域，如办 公自动化、电子商务、远程教育、远程医 疗、智能制造等。同时，随着物联网、云 计算、大数据等技术的发展，计算机网络 的应用前景将更加广阔。
计算机网络第五版课件(谢希仁编著)第三章 数据链路层
Note
Byte stuffing is the process of adding 1 extra byte whenever there is a flag or escape character in the text.
课件制作人：谢希仁
Figure 11.2 Byte stuffing and unstuffing
计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
课件制作人：谢希仁
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题 3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
网络层 链路层
运输层
网络层 链路层
物理层
物理层
物理层
物理层
物理层
课件制作人：谢希仁
3.1 使用点对点信道的数据链路层
3.1.1 数据链路和帧
链路(link)是一条无源的点到点的物理线 路段，中间没有任何其他的交换结点。
一条链路只是一条通路的一个组成部分。
数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须 有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现 这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了 数据链路。
被接收端 被接收端当作无效帧而丢弃 误认为是一个帧 如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和SOH或EOT控制 字符一样，则数据链路层会错误地找到帧的边界，只把部分 帧手下，剩下的丢弃。
以上的传输就不是透明传输，需要解决
课件制作人：谢希仁
解决透明传输问题
计算机网络 谢希仁 第五版
存储转发原理 并非完全新的概念
• 在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了 基于存储转发原理的报文交换(message switching)。 • 报文交换的时延较长，从几分钟到几小 时不等。现在报文交换已经很少有人使 用了。
三种交换的比较
电路交换
连接建立 报 文
报文交换
分组交换
数据传送
报文
服务器软件的特点
• 一种专门用来提供某种服务的程序，可 同时处理多个远地或本地客户的请求。 • 系统启动后即自动调用并一直不断地运 行着，被动地等待并接受来自各地的客 户的通信请求。因此，服务器程序不需 要知道客户程序的地址。 • 一般需要强大的硬件和高级的操作系统 支持。
2. 对等连接方式
• 对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指 两个主机在通信时并不区分哪一个是服 务请求方还是服务提供方。 • 只要两个主机都运行了对等连接软件 （P2P 软件），它们就可以进行平等的、 对等连接通信。 • 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中 的共享文档。
• 这里我们假定分组在传输过程中没有出 现差错，在转发时也没有被丢弃。
因特网的核心部分
• 因特网的核心部分是由许多网络和把它们互 连起来的路由器组成，而主机处在因特网的 边缘部分。 • 在因特网核心部分的路由器之间一般都用高 速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到 核心部分则通常以相对较低速率的链路相连 接。 • 主机的用途是为用户进行信息处理的，并且 可以和其他主机通过网络交换信息。路由器 的用途则是用来转发分组的，即进行分组交 换的。
网络 结点 链路
互联网（网络的网络）
(a)
(b)
主机
因特网
internet 和 Internet 的区别
计算机网络教程谢钧谢希仁第5版微课版PPT
7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8
系统安全：防火墙与入侵检测
网络攻击及其防范
7.1.1 安全威胁
计算机网络上的通信面临以下四种威胁：
第 7 章 网络安全
3
01
OPTION
截获
从网络上窃听他人的通信内容。
02
OPTION
中断
有意中断他人在网络上的通信。
03
OPTION
篡改
故意篡改网络上传送的报文。
系统安全：防火墙与入侵检测
网络攻击及其防范
7.1.2 安全服务
机密性(confidentiality) 确保计算机系统中的信息或网络中传输的信息不会 泄漏给非授权用户。这是计算机网络中最基本的安
第 7 章 网络安全
7
实体鉴别(entity authentication) 通信实体能够验证正在通信的对端实体的真实身 份，确保不会与冒充者进行通信。 访问控制(access control) 系统具有限制和控制不同实体对信息源或其他系 统资源进行访问的能力。系统必须在鉴别实体身 份的基础上对实体的访问权限进行控制。 可用性(availability)
第 7 章 网络安全
22
• 发送方将可变长度的报文m经过报文摘要算法运算后得出固定长度的报文摘要H(m)。
• 然后对H(m)进行加密，得出EK(H(m))，并将其附加在报文m后面发送出去。
• 接收方把EK(H(m))解密还原为H(m)，再把收到的报文进行报文摘要运算，看结果是否与收到的 H(m)一样。
虽然差错检验码可以检测出报文的随机改变，但却无法抵御攻击者的恶意篡改，因 为攻击者可以很容易地找到差错检验码与原文相同的其他报文，从而达到攻击目的。
《计算机网络》课件---CH3 数据链路层
两种情况的对比(传输均无差错)
不需要流量控制
A B
需要流量控制
A B
送主机 B 送主机 B 送主机 B 时 间 送主机 B
送主机 B
送主机 B
课件制作人:谢希仁
3.2.3 实用的停止等待协议
四种情况
A B A B 出错 送 主 机 送 主 机 (a) 正常情况 tout 重 传 送 主 机 (b) 数据帧出错 重 传 送 主 机 (c) 数据帧丢失
用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算, 这相当于在 M 后面添加 n 个 0. 得到的 (k + n) bit 的数除以事先选定好的 长度为 (n + 1) bit 的数 P P,得出商是 Q 而余数是 R,余数 R 比除数 P 至少要少 1 个比特.
课件制作人:谢希仁
冗余码的计算举例
课件制作人:谢希仁
停止等待协议的要点
只有收到序号正确的确认帧 ACKn 后,才更新 发送状态变量 V(S)一次,并发送新的数据帧. 接收端接收到数据帧时,就要将发送序号 N(S) 与本地的接收状态变量 V(R) 相比较.
若二者相等就表明是新的数据帧,就收下,并发送 确认. 否则为重复帧,就必须丢弃.但这时仍须向发送端 发送确认帧 ACKn,而接收状态变量 V(R) 和确认序 号 n 都不变.
仅从数据链路层观察帧的流动
课件制作人:谢希仁
3.2 停止等待协议
3.2.1 完全理想化的数据传输
发送方 主 机 A AP1 接收方 AP2 主 机 B 高层
缓存
帧
帧 数据链路
缓存
数据链路层
课件制作人:谢希仁
完全理想化的数据传输 所基于的两个假定
假定 1: 链路是理想的传输信道,所传 送的任何数据既不会出差错也不会丢失. 假定 2: 不管发方以多快的速率发送数 2 据,收方总是来得及收下,并及时上交 主机.
计算机网络谜底第五版 谢希仁 第三章 数据链路层
发现有差错，则丢弃该帧（一定不能把有差错的帧交付
给上一层）。端到端的差错检测最后由高层协议负责。因
此，PPP 协议可保证无差错接受。PPP 协议适用于用户
使用拨号电话线接入因特网的情况。PPP 协议不能使数
据链路层实现可靠传输的原因：PPP 有 FCS 来确保数据
帧的正确性，如果错误则上报错误信息来确保传输Βιβλιοθήκη 可什么（用十六进制写出）？
答：7E FE 27 7D 7D 65 7E。
3-10．PPP
协议使用同步传输技术传送比特串
0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样
的比特串？若接收端收到的 PPP
帧的数据部分是
0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比
特后变成怎样的比特串？
都变成了 0，问接收端能否发现？
答：添加的检验序列为 1110 （11010110110000 除以
10011） 数据在传输过程中最后一个 1 变成了
0，11010110101110 除以 10011，余数为 011，不为
0，接收端可以发现差错。数据在传输过程中最后两个 1
都变成了 0，11010110001110 除以 10011，余数为
101，不为 0，接收端可以发现差错。
3-08．要发送的数据为 101110。采用 CRC 的生成多项
式是 P(X)=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。解：
余数是 011。
3-09． 一个 PPP 帧的数据部分（用十六进制写出）是
7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是
数据报。假定我们采用了能实现可靠传输但十分复杂的
计算机网络 数据链路层 讲解PPT课件
1. 封装成帧
每一种链路层协议都规定了帧的数据部 分的长度上限——最大传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit)。
帧开始
IP 数据报
帧结束
帧首部 从这里开始发送
帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
帧尾部
2. 透明传输
帧的开始和结束使用专门指明的“帧首部”和 “帧尾部”标记。
在帧首部和帧尾部之间的数据部分就不允许出 现和帧首部或帧尾部一样的比特组合，否则就 会出现帧定界的判断错误。
数据链路层协议就必须设法解决这个问题。
透明传输——数据链路层协议允许所传送的数 据可具有任意形式的比特组合。
3. 差错检测
比特在传输过程中可能会产生差错：1 可能会 变成 0 而 0 也可能变成 1。
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的 MAC 层
第 3 章 数据链路层（续）
3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网
计算机网络简明教程
第 3 章 数据链路层
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题
3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的主要特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
第 3 章 数据链路层（续）
数据链路层的简单模型 ( 续）
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
计算机网络第五版(谢希仁)课件ppt教材
《计算机网络》实验指导书专业班级：网络12-1 指导老师：实验一Packet Tracer软件和网络基本命令的使用一、实验目的1．熟悉Packet Tracer 5.3模拟软件的使用方法；2．了解常用网络命令的工作原理；3．掌握常用网络命令的使用。
二、实验条件要求1．局域网接入互联网；2．Pc安装有Packet Tracer 5.3模拟软件；3．服务器端安装window 2003，客户端安装window xp。
三、实践内容与步骤1．打开Packet Tracer 5.3模拟软件（可自行汉化），熟悉基本界面，掌握基本操作规范和方法；2．Ping命令的解释及其使用。
Ping命令用于确定本机是否能与另一台主机交换数据包。
1)Ping 127.0.0.1，环回地址，验证tcp/ip安装及是否正确；2)Ping 本机ip；3)Ping 网关ip；4)Ping 。
3．Netstat命令的解释及其使用。
用于显示ip、tcp、udp等协议相关统计数据，检验本机各端口的网络连接情况。
7．LISTEN：在监听状态中。
ESTABLISHED：已建立联机的联机情况。
TIME_WAIT：该联机在目前已经是等待的状态。
8．-e。
含义：本选项用于显示关于以太网的统计数据。
它列出的项目包括传送的数据报的总字节数、错误数、删除数、数据报的数量和广播的数量。
这些统计数据既有发送的数据报数量，也有接收的数据报数量。
这个选项可以用来统计一些基本的网络流量。
若接收错和发送错接近为零或全为零，网络的接口无问题。
但当这两个字段有100 个以上的出错分组时就可以认为是高出错率了。
高的发送错表示本地网络饱和或在主机与网络之间有不良的物理连接; 高的接收错表示整体网络饱和、本地主机过载或物理连接有问题，可以用Ping 命令统计误码率，进一步确定故障的程度。
netstat -e 和ping 结合使用能解决一大部分网络故障。
Received为接收数，Sent为发送数。
谢希仁 计算机网络(第5版)
用户通过 ISP 上网
用户
因特网 服务提供者
ISP1
因特网
ISP2 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。
本地 ISP 本地 ISP 第二层ISP 本地 ISP 本地 ISP 第二层ISP 本地 ISP 第二层ISP
第三层 本地 ISP
第二层 第一层 大公司 本地 ISP 本地 ISP
因特网的意义
因特网是自印刷术以来人类通信方面最 大的变革。 现在人们的生活、工作、学习和交往都 已离不开因特网。
任务二
因特网的概念 因特网的组成 分组交换技术
1.2 因特网概述
1.2.1 网络的网络 起源于美国的因特网现已发展成为世界 上最大的国际性计算机互联网 网络(network)由若干结点(node)和连接 这些结点的链路(link)组成。 互联网是“网络的网络”(network of networks)。 连接在因特网上的计算机都称为主机 (host)。
计算机网络使用情况调查表
1．是否会使用IE浏览器? □会 □不会 2．是否会使用电子邮件? □会 □不会 3．是否会进行网上资源检索? □会 □不会 4．是否会网上下载或上传文件（如迅雷或FlashGet等FTP软件）? □会 □不会 5．是否会使用QQ、BBS与他人交流? □会 □不会 6．是否会使用博客Blog进行交流? □会 □不会 7．是否会使用媒体播放器(如Mediaplayer、Realplayer等)播放网络音乐 和网络影视：? □会 □不会 8．目前你平均每周上网时间为多少？ □20小时以上 □10-20小时 □2-10小时 □1小时以下
请注意名词“结点”
计算机网络第3章 数据链路层ppt课件
3.2.3 循环冗余校验(2/3)
例如 设信息位为1010001，即 K(x)= x6+x4+1，取G(x)= x4+x2+x+1〔对应的代码为 10111），则x4 K(x)= x10+x8+x4〔对应的代码为 10100010000），那么
3.3.1 基本链路控制协议(7/7)
选择重传ARQ协议的缺点： 选择重传减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲
区空间，这在许多情况下是不够经济的。
以上三种协议各有利弊，停等ARQ协议最简单，但信 道利用率最低；选择重传ARQ协议信道利用率最高， 但它要求接收端的缓冲容量相当大；连续ARQ协议介 于两者之间。
生成过程：（假设k=4，则r取3，信息位a6a5a4a3， 冗余位a2a1a0）
（1〕构造监督关系式表
S2S1S0 000 001 010 100 011 101 110 111
错码位置 无错 a0错 a1错 a2错 a3错 a4错 a5错 a6错
3.2.4 海明码(3/4)
（2〕写出监督关系式
所以冗余位为1101，
R(x)= x3+x2+1。
T(X)=x4K(x)+R(x)=
x10+x8+x4 + x3+x2+1
对应的发送代码为：
10100011101
3.2.3 循环冗余校验(3/3)
检测方法：接收端用接收到的码字多项式除以生 成多项式G(x)，若余式不为0，则传输有差错； 否则，认为传输无差错。