计算机网络第五章讲义
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计算机网络基础教程第五章
无线局域网技术
定义
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）利用 无线通信技术实现计算机之间的
通信，无需铺设电缆。
特点
无线局域网具有灵活性、便携性、 易于扩展等优点，适用于移动办
公、会议802.11系列标准，如802.11a、 802.11b、802.11g、802.11n、
03
防火墙的应用场景
企业网络边界防护、数据中心安全防护、云计算安全防护等场景都需要
部署防火墙来保障网络安全。
网络管理策略及实施方法
网络管理策略的定义
网络管理策略是指为实现网络安全目标而制定的一系列规章制度、技术手段和管理措施。
网络管理策略的内容
包括网络访问控制、数据加密、漏洞管理、应急响应等方面。
子网划分与子网掩码
子网划分
子网划分是将一个大的网络划分为多个小的网络，每个小的 网络称为一个子网。子网划分可以提高网络的灵活性和可管 理性，减少广播风暴的影响。
子网掩码
子网掩码是用于区分IP地址中网络部分和主机部分的一种掩 码。子网掩码由一串连续的1和0组成，其中1表示网络部分 ，0表示主机部分。通过子网掩码可以将IP地址划分为网络地 址和主机地址两部分。
DNS服务及域名解析过程
域名解析过程
1
2
用户在浏览器中输入网址，操作系统将网址发送 给本地DNS服务器。
3
本地DNS服务器查询自身缓存，若缓存中有相应 记录则直接返回IP地址；否则向根域名服务器发 送查询请求。
DNS服务及域名解析过程
根域名服务器返回顶级域名服务 器的地址，本地DNS服务器再 向顶级域名服务器发送查询请求。
5.5.3 网络安全的策略和措施
计算机网络基础 第5章 网络互联技术
1.向量-距离路由选择算法
向量-距离路由选择算法的基本思想是：路由器周期性地向 其相邻路由器广播自己知道的路由信息，用于通知相邻路由 器自己可以到达的网络以及到达该网络的距离(通常用“跳 数”表示)，相邻路由器可以根据收到的路由信息修改和刷 新自己的路由表。
向量-距离路由选择算法的最大优点是算法简单、易于 实现。
第5章 网络互联技术
项目1 双机互连对等网络的组建
【学习目标】
熟练掌握路由器的工作原理和路由选择算法。 掌握常用的路由选择协议RIP和OSPF。 掌握路由器的配置方法。
5.1 路由器概述
路由器是互联网的主要节点设备。 路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由
选择（Routing），这也是路由器名称的由来（Router， 转发者）。
但是，由于路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻 路由器传播出去，过程非常缓慢，有可能造成慢收敛 等问题，因此，它不适合应用于路由经常变化的或大 型的互联网网络环境。
另外，向量-距离路由选择算法要求互联网中的每个路 由器都参与路由信息的交换和计算，而且交换的路由 信息需要与自己的路由表的大小几乎一样，因此，需 要交换的信息量较大。
2. RIP协议
RIP协议是向量-距离路由选择算法在局域网上的直接实现。 RIP通过广播UDP报文来交换路由信息，每30秒发送一次路由
信息更新。
RIP用跳数作为尺度来衡量路由距离，跳数是一个数据包到达 目的网络所必须经过的路由器的数目。
如果到达相同目的网络有二个不等速或不同带宽的路由器， 但跳数相同，则RIP认为这两个路由是等距离的。
② 默认路由。
默认路由是一种特殊的静态路由。当路由表 中没有指定到达目的网络的路由信息时，就 可以把数据包转发到默认路由指定的路由器。
向量-距离路由选择算法的基本思想是：路由器周期性地向 其相邻路由器广播自己知道的路由信息，用于通知相邻路由 器自己可以到达的网络以及到达该网络的距离(通常用“跳 数”表示)，相邻路由器可以根据收到的路由信息修改和刷 新自己的路由表。
向量-距离路由选择算法的最大优点是算法简单、易于 实现。
第5章 网络互联技术
项目1 双机互连对等网络的组建
【学习目标】
熟练掌握路由器的工作原理和路由选择算法。 掌握常用的路由选择协议RIP和OSPF。 掌握路由器的配置方法。
5.1 路由器概述
路由器是互联网的主要节点设备。 路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由
选择（Routing），这也是路由器名称的由来（Router， 转发者）。
但是，由于路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻 路由器传播出去，过程非常缓慢，有可能造成慢收敛 等问题，因此，它不适合应用于路由经常变化的或大 型的互联网网络环境。
另外，向量-距离路由选择算法要求互联网中的每个路 由器都参与路由信息的交换和计算，而且交换的路由 信息需要与自己的路由表的大小几乎一样，因此，需 要交换的信息量较大。
2. RIP协议
RIP协议是向量-距离路由选择算法在局域网上的直接实现。 RIP通过广播UDP报文来交换路由信息，每30秒发送一次路由
信息更新。
RIP用跳数作为尺度来衡量路由距离，跳数是一个数据包到达 目的网络所必须经过的路由器的数目。
如果到达相同目的网络有二个不等速或不同带宽的路由器， 但跳数相同，则RIP认为这两个路由是等距离的。
② 默认路由。
默认路由是一种特殊的静态路由。当路由表 中没有指定到达目的网络的路由信息时，就 可以把数据包转发到默认路由指定的路由器。
计算机网络技术第5章网络层ppt课件
5.2.1 在节点交换机中查找转发表
1. 广域网中的主机地址结构
+ 分组往往要经过许多节点交换机的存储转发才到达目的地。 + 每一个节点交换机中都有一个转发表，里面存放了到达每一个
主机的路由。那么广域网中的主机越多，查找转发表就越费时 间。 + 在广域网中一般采用层次地址结构:前一部分表示该主机所连接 的分组交换机的编号，后一部分表示所连接的分组交换机的端 口号（或主机号）。
3. 数据报和虚电路优缺点分析
1）传输短报文时数据报服务有优势 + 若报文长度较短，在128个字节之内，可采用128个
字节为分组长度，则往往一次传送一个分组就可以 了。这样，用数据报既迅速又经济。若用虚电路， 为了传送一个分组而建立虚电路和释放虚电路就很 浪费网络资源。 2）虚电路服务减少数据流量的额外开销 + 在交换节点进行数据存储转发时，若使用数据报， 每个分组必须携带完整的地址信息。而使用虚电路 时，每个分组不需要携带完整的目的地址，而仅需 要有个很简单的虚电路号码的标志，这就使分组的 控制信息部分比特数减少，因而减少了额外开销。
完成虚电路服务过程的步骤：
(1) 虚电路的建立 所谓建立一条虚电路，实际上就是填写源节点与目的节
点之间沿途各节点的入口出口表。 (2) 数据传送 虚电路建立后，所有待发的数据分组均由此虚电路传送。
这样，在传输一个分组时，分组头部不需要填入目的节 点的完整地址，只要带上虚电路号就可以了。 (3) 虚电路的释放 当数据传输结束后，源主机发一呼叫清除分组给目的主 机，目的主机送回一清除确认分组给源主机。至此，该 虚电路就释放了，即从入口出口表中删去相应信息。
– 当网络发生拥挤时，数据报服务可以迅速为单 个分组选择流量较少的路径。
计算机网络 第5章_介质访问控制子层---第二次课
B 发送数据 B
TB
A 检测 到冲突
TJ t
信 道 占 用 时 间
B 也能够检测到冲突，并立即停止发送数据帧，接 着就发送干扰信号。这里为了简单起见，只画出 A 发送干扰信号的情况。
10
随机延迟重发
？ 问 题 ？
考虑这样的一种情形：当某站正在发送数据时，另外 两个站有数据要发送。这两个站进行载波监听，发现总 线忙，于是就等待；当它们发现总线变为空闲时，就立 即发送自己的数据。但这必然再次发生碰撞；经检测发 现了碰撞，就停止发送。然后再重新发送，……，这样 下去，一直不能发送成功。
解决这一问题，需要采用 所谓的退避算法。
11
退避算法
二进制指数类型退避算法 (truncated binary exponential type)
这样做是为了减小 再 次发生碰撞的概率。
——就是让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是立即再发送 数据，而是推迟（这叫做退避）一个随机时间才能再发送数据。 具体做法是： （1）确定基本退避时间，一般是取为争用期2 τ 。 （2）定义参数k，它等于重传次数，但k不超过10 (k 10) ，即 k=min(重传次数，10)。 （3）从离散整数集合[0,1,2,…,(2 k-1)]中随机地取出一个数，记为r。 重传所需的时延就是r倍的基本退避时间。 （4）当重传达16次仍不能成功时，则丢弃该帧，并向高层报告。
公司：Cisco 3Com IBM 00-00-0c 00-20-AF 08-00-5A Novell 00-00-1B 00-60-8C 00-00-D8
29
网卡上的硬件地址
路由器由于同时连接到两个网络上， 因此它有两块网卡和两个硬件地址。
1A-24-F6-54-1B-0E 00-00-A2-A4-2C-02
中职计算机网络-第5章-计算机网络设备
中职计算机网络-第5章-计算机网络设备填空1、以太网卡拥有一个全球唯一的网卡地址，它是一个长度为48位的二进制数。
2、集线器工作处于OSI模型中的物理层。
3、集线器的级联方法有两种：使用UPLink端口级联和使用普通端口级联。
4、两台处于不同子网的主机通信，必须要通过路由器进行路由。
5、路由器的主要功能为：路径选择、数据转发、和数据过滤。
6、路由器一般有多个网络接口，包括局域网的网络接口和广域网的网络接口。
7、网络互联中常用的路由协议有：RIP（路由选择信息协议）、OSPF（开放式最短路径优先协议）、IGRP（内部网关路由协议）等。
8、路由表分静态路由表和动态路由表。
名词解释网卡：一种称为网络适配卡的设备充当计算机与网络的接口。
集线器：是一种连接多个用户节点的设备，每个经集线器连接的节点都需要一条专用电缆。
集线器的堆叠将若干集线器用电缆通过堆叠端口连接起来，以实现单台集线器端口数的扩充。
集线器的级联是指使用集线器普通的或特定的端口来进行集线器间的连接。
网桥（Bridge）也称桥接器，是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。
虚拟网：是在交换式局域网的基础上，结合网络软件建立起的一个可跨接不同物理局域网、不同类型网段的各站点的逻辑局域网，也称虚拟工作组。
路由协议是指路由选择协议，是实现路由选择算法的协议。
静态路由表：由系统管理员事先设置好固定的路由表称为静态路由表。
动态路由表：动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。
调制解调器：计算机联网通信时，必须有能将数字信号转换为模拟信号及模拟信号转换成数字信号的转换装置，前者叫调制器，后者叫解调器，把两种功能做在同一台设备上，就称为调制解调器，即Modem。
收发器就是接收信号、发送信号的设备简答1、网卡有哪些主要的功能？（1）.实现局域网中传输介质的物理连接和电气连接；（2）.代表着一个固定的地址；（3）.执行网络控制命令；（4）.实现OSI模型中的数据链路层的功能；（5）.对传送和接收的数据进行缓存。
《计算机网络技术实用教程》第5章
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5.1.4 IGMP
Internet 组 管 理 协 议 (Internet Group Management Protocol，简称IGMP) IGMP)是另一个很少见但非常重要的传输层协 Protocol，简称IGMP)是另一个很少见但非常重要的传输层协 议。
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本 章 重 点
阐述常见的传输层协议的工作原理 解释端口号的作用
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TCP UDP ICMP IGMP
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5.1.1 TCP
传输控制协议(Transmission 传输控制协议(Transmission Control Protocol，简称 Protocol， TCP)规定了TCP/IP如何实现面向连接的通信 规定了TCP/IP如何实现面向连接的通信。 TCP)规定了TCP/IP如何实现面向连接的通信。
知名端口号 注册端口号 动态或专用端口号
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5.2.2 连接状态
连接状态是不断地变化的， 连接状态是不断地变化的 ， 如果在任何时刻都能够使用 NETSTAT或TCPView命令看到连接状态 将对人们大有帮助。 命令看到连接状态， NETSTAT或TCPView命令看到连接状态，将对人们大有帮助。
《计算机网络实用技术》-第5章 网络的扩展与互连技术
(1) 中继器——常用于局域网的扩展，在物理
层实现互连。
(3) 网桥——主要用于局域网与局域网之间的 互连，是一种在数据链路层实现互连的存储转发设 备。 (4) 以太网交换机——工作在OSI模型的数据链 路层，过滤、转发和涌出基于每帧目的端地址的帧 的网络设备。
(5) 路由器——是用来连接多个不同的网络或 网段，它工作在OSI模型的第三层，即网络层，它决 定网络通信能够通过的最佳路径。 (6) 网关——是用来连接两个协议差别很大的 计算机网络，又称为网络协议转换器，它工作在OSI 模型
接收通过RS-232接口从计算机或终端送来的数据。 这些数据被调制为具有音频频段的模拟信号送入电 话线。接收端的调制解调器解调信号，生成数字信 号送入计算机或终端。
图5-7 RS-232和调制解调器
1.内置调制解调器 调制解调器有内置式和外置式，内置式和普通 的计算机插卡一样，都称为传真卡，外置式的却只 能叫做调制解调器或Modem了。如图5-8所示。
且也是集线器的理想替代物。 与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进 了性能： （1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞 吐量。 （2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工 作组，每个端口连接一台设备 或连接一个工作组， 有效地解决拥挤现象。这种方法人们称之为网络微 分段（Micro一segmentation）技术。 （3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交 换机的使用和管理带来了更大的灵活性。 （4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络 系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普 通的客户机。
5．2．1中继器(REPEATER)
计算机网络技术第五章知识点
计算机网络技术第五章知识点计算机网络技术的第五章通常涵盖了网络层的相关重要知识。
网络层作为计算机网络体系结构中的关键层次，承担着数据分组的路由选择和转发等核心任务。
网络层的主要功能之一是路由选择。
简单来说，就是确定数据分组从源节点到目的节点的最佳路径。
这就好比我们在出行时需要规划一条最优的路线，网络中的数据分组也需要找到一条最快捷、最可靠的路径来传输。
为了实现路由选择，网络层使用了各种各样的路由算法。
其中，距离矢量路由算法和链路状态路由算法是比较常见的两种。
距离矢量路由算法通过相邻路由器之间交换路由信息来更新路由表。
每个路由器会告诉邻居自己到各个目的地的距离（通常用跳数来衡量）。
然而，这种算法可能会存在计数到无穷大的问题，导致路由环路的出现。
链路状态路由算法则相对更加复杂和准确。
每个路由器需要了解整个网络的拓扑结构和链路状态信息，然后通过计算最短路径来构建路由表。
这种算法能够有效地避免路由环路，但计算量较大，对路由器的性能要求较高。
除了路由选择，网络层还负责数据分组的转发。
当数据分组到达路由器时，路由器会根据路由表中的信息将其转发到下一个合适的节点。
转发的过程通常是基于目的地址进行的。
网络地址转换（NAT）也是网络层的一个重要概念。
在私有网络中，使用的是私有 IP 地址，这些地址不能在公共网络中直接使用。
NAT 技术可以将私有 IP 地址转换为合法的公共 IP 地址，从而实现私有网络与公共网络的通信。
IPv4 是当前广泛使用的网络层协议，但由于其地址空间有限，IPv6 逐渐得到推广。
IPv6 具有更大的地址空间、更好的安全性和扩展性。
在网络层中，还涉及到一些控制和管理机制，比如拥塞控制。
当网络中的数据流量过大，导致网络拥塞时，需要采取相应的措施来缓解拥塞，保证网络的正常运行。
常见的拥塞控制方法包括慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复等。
另外，网络层的服务质量（QoS）也是一个重要的方面。
不同的应用对网络性能有不同的要求，比如实时性要求较高的语音和视频通信需要较低的延迟和抖动，而文件传输则对可靠性要求较高。
计算机网络基础(第五章)ppt课件
.
7
非对等结构网络操作系统
网络服务器
局域网通信设备
工作站
.
8
网络服务
网络操作系统除了应具有一般操作系统 的进程管理，存储管理，文件管理和设 备管理等功能外，还可提供高效可靠的 通信能力和多种网络服务功能。
.
9
常见的网络服务
文件服务（file service） 打印服务（print service） 数据库服务（database service） 通信服务（communication service） 信息服务（message service） 分布式服务（distributed service） 网络管理服务（network management service） Internet/Intranet服务（Internet/Intranet service）
.
10
典型的网络操作系统
Microsoft公司的Windows系列操作系统 UNIX Linux Novell公司的NetWare
.
11
Windows系列操作系统
Windows NT是Microsoft公司最具有代表 性的网络操作系统。
Windows 2000又称为Windows NT 5.0， 包括：
通用型网络操作系统又分为两类：
变形级系统：在原来的单机操作系统上增加网 络服务功能；
基础级系统：以计算机硬件为基础，根据网络 服务的特殊要求，直接利用计算机硬件与少量 软件资源专门设计的网络操作系统。
.
4
网络操作系统的分类
从网络操作系统的结构分： 对等结构：所有结点平等； 特点：
结构简单，任何结点间均能直接通信； 每一结点既是工作站，又是服务器， 加重计算机负荷，适于小规模系统； 不便于整体管理，不安全。
计算机网络教案第五章PPT资料(正式版)
计算机网络教案第五章
主要内容
以太网和 高速局域网 数据链路层交换 VLAN
计算机网络可以分成两类
–使用点到点连接的网络——广域网 网桥接收到一帧后，通过查询地址/端口对应表来确定是丢弃还是转发；
①透明网桥（Transparent Bridge） 目的LAN与源LAN不同，则转发帧；
–使用广播信道的网络——局域网 ②源地址路由选择网桥（Source Routing Bridge）
三．以太网分类 •共享式以太网 •交换式以太网
5．1 以太网和
交换式802.3 LAN
目的：减少冲突； 两种实现方法
一个卡内是一个802.3LAN，构成自己的冲突域，卡间并行； 使用端口缓存，无冲突发生。
10Base2：细缆，BNC接口，T型头； 10Base-T：RJ-45接口
5．1 以太网和
3.扩展网段长度
中继器：物理层设备，只对信号进行接收、放大和双向重传； 两个收发器之间最多使用4个中继器，最长2500米。
的信号编码
由于曼彻斯特编码的简单，所有的基带系统都使用曼彻斯特编码 。则为了在10Mbps速率上发送数据，则每秒钟信号必须要改 变20M次。
以保证的帧长度不小于64字节（14字节帧头+46字节数据+ 4字节CRC）。 校验和：CRC校验（4个字节），其生成多项式为：G（X）
=X32+X26+X23+X22+X16+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1。 CRC码的校验范围为：目的地址、源地址、长度、资料和PAD。
5．1 以太网和
冲突检测：比较法和编码违例判决法 冲突窗口：τ＝D/V，即2τ，D为总线最大长度，V为传播速度。
主要内容
以太网和 高速局域网 数据链路层交换 VLAN
计算机网络可以分成两类
–使用点到点连接的网络——广域网 网桥接收到一帧后，通过查询地址/端口对应表来确定是丢弃还是转发；
①透明网桥（Transparent Bridge） 目的LAN与源LAN不同，则转发帧；
–使用广播信道的网络——局域网 ②源地址路由选择网桥（Source Routing Bridge）
三．以太网分类 •共享式以太网 •交换式以太网
5．1 以太网和
交换式802.3 LAN
目的：减少冲突； 两种实现方法
一个卡内是一个802.3LAN，构成自己的冲突域，卡间并行； 使用端口缓存，无冲突发生。
10Base2：细缆，BNC接口，T型头； 10Base-T：RJ-45接口
5．1 以太网和
3.扩展网段长度
中继器：物理层设备，只对信号进行接收、放大和双向重传； 两个收发器之间最多使用4个中继器，最长2500米。
的信号编码
由于曼彻斯特编码的简单，所有的基带系统都使用曼彻斯特编码 。则为了在10Mbps速率上发送数据，则每秒钟信号必须要改 变20M次。
以保证的帧长度不小于64字节（14字节帧头+46字节数据+ 4字节CRC）。 校验和：CRC校验（4个字节），其生成多项式为：G（X）
=X32+X26+X23+X22+X16+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1。 CRC码的校验范围为：目的地址、源地址、长度、资料和PAD。
5．1 以太网和
冲突检测：比较法和编码违例判决法 冲突窗口：τ＝D/V，即2τ，D为总线最大长度，V为传播速度。
《计算机网络技术基础与实战》课件第五章
《计算机网络技术基础与实战》课件第五章计算机网络技术基础与实战第五章：网络传输层第一节：传输层概述计算机网络中的传输层是位于网络层和应用层之间的一层，主要负责提供可靠的数据传输服务。
本节将介绍传输层的作用、特点以及常用的传输协议。
传输层的作用是通过网络将数据从源主机传输到目的主机，并在传输过程中提供可靠性、流量控制和拥塞控制等服务。
传输层的特点包括面向连接、可靠性传输、复用和分用等。
常用的传输协议有两种：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCP提供面向连接的、可靠的数据传输服务，适用于对数据可靠性要求较高的应用场景；UDP则提供无连接的、不可靠的数据传输服务，适用于对数据传输效率要求较高的应用场景。
第二节：传输层协议TCPTCP（Transmission Control Protocol）是一种可靠的、面向连接的传输协议，常用于应用层的数据传输。
本节将介绍TCP的特点、工作原理以及一些常用的TCP协议参数。
TCP的特点包括可靠性传输、面向连接、全双工通信、流量控制和拥塞控制等。
TCP通过TCP套接字提供可靠的数据传输服务，其工作原理包括三次握手建立连接、数据分段和重传机制、四次挥手释放连接等。
在TCP协议中，有一些常用的参数需要了解，包括窗口大小、拥塞窗口、滑动窗口等。
窗口大小用于控制发送方发送数据的速率，并根据接收方的确认信息进行调整；拥塞窗口用于控制网络拥塞程度，通过拥塞控制算法进行调整；滑动窗口用于实现流量控制，通过滑动窗口协议进行调整。
第三节：传输层协议UDPUDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的、不可靠的传输协议，常用于对数据传输效率要求较高的应用场景。
本节将介绍UDP的特点、工作原理以及一些常用的UDP协议参数。
UDP的特点包括无连接、不可靠、面向报文、简单和高效等。
UDP 通过UDP套接字提供数据传输服务，其工作原理包括将应用层的数据报文封装成UDP数据报并发送，接收方则将UDP数据报解封装，并将数据报传递给应用层。
计算机网络技术课件(第5章)局域网基础
第五章 局域网基础
§5.3 传统以太网 5.3
5.3.3 10BASE-2 10BASE10BASE1．10BASE-2的组成部分 主要包括以下几个组成部分： （1）细同轴电缆（Coaxial Thin Cable） （2）BNC T型连接器（BNC T Connector） （3）BNC连接器（BNC Connector） （4）BNC圆柱形连接器（BNC Column Connector） （5）BNC终端匹配器（BNC Terminal Connector） （6）网卡（Network Interface Card） 细缆以太网示意图
第五章 局域网基础
优点： 优点： 1）结构简单、建网容易、便于管理 2）易于扩展，添加新站点方便 3）故障检测和隔离方便 4）传输速度快 缺点： 缺点： 1）中央节点负担重，可靠性低 2）通信线路的利用率低 图例
第五章 局域网基础
4.星型总线结构和星型环混合 4.星型总线结构和星型环混合
实际网络结构是多种多样的，其拓扑结构也不一 定是单一结构。它们往往是几种结构的混合体 1）星型总线结构
第五章 局域网基础
2．令牌环 令牌环的技术始于1969年，这就是所谓的Newhall环 路。 在令牌环介质访问控制方法中，使用了令牌，它是 一种被称作令牌的特殊的二进制比特格式的帧。 环路上只有一个令牌，因此任何时刻至多只有一个 结点发送数据，不会产生冲突。而且，令牌环上各结点 均有相同的机会公平地获取令牌。 令牌环的工作原理
第五章 局域网基础
2．宽带系统 当特性阻抗为75Ω的同轴电缆用于频分多路复用FDM的 当特性阻抗为75Ω的同轴电缆用于频分多路复用FDM的 模拟信号发送时，称为宽带。主要特点如下： （1）发送模拟信号，并采用FDM技术。 ）发送模拟信号，并采用FDM技术。 （2）采用总线/树型拓扑结构，介质是宽带同轴电缆。 ）采用总线/ （3）传输距离比基带远，可达数十公里。 （4）采用单向传输技术，信号只能沿一个方向传播。 （5）两条数据通道，且端头处接在一起。 （6）结点的发送信号都沿着同一个通道流向端头。 （7）在物理上，可采用双电缆结构和单电缆结构来实 现输入和输出的通道。 宽带传输技术
计算机网络第五单元讲义
资源子网的主机才有运输层 当网络的边缘部分中的两个主机使用网络的核心部分的功能 进行端到端的通信时，只有位于网络边缘部分的主机的协议 栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都 只用到下三层的功能。
Computer Networks
5.6
运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信
5AP1 AP2 4 3 2 1
应用进程
应用进程
端口 运输层提供应用进程间的逻辑通信 端口
IP 层
AP3 AP45 4 3 2 1
主机 A AP1 AP2
Computer Networks
路由器 1
路由器 2
LAN1
WAN
LAN2
IP 协议的作用范围 运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围
5.7
主机 B
AP3 AP4
应用进程之间的通信
Computer Networks
5.4
5.1 运输层协议概述
5.1.1 进程之间的通信 5.1.2 运输层的两个主要协议 5.1.3 运输层的端口
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Computer Networks
5.5
5.1.1 进程之间的通信
运输层的作用
运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信 从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供 通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功 能中的最低层。
Computer Networks
5.13
服务类型
UDP提供无连接服务 UDP 在传送数据之前不需要先建立连接 对方的运输层在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 很有效。
TCP 则提供面向连接的服务 在传送数据之前必须建立连接，传送结束后要释放连接 TCP 不提供广播或多播服务 开销大 由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避 免地增加了许多的开销。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资源。
Computer Networks
5.6
运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信
5AP1 AP2 4 3 2 1
应用进程
应用进程
端口 运输层提供应用进程间的逻辑通信 端口
IP 层
AP3 AP45 4 3 2 1
主机 A AP1 AP2
Computer Networks
路由器 1
路由器 2
LAN1
WAN
LAN2
IP 协议的作用范围 运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围
5.7
主机 B
AP3 AP4
应用进程之间的通信
Computer Networks
5.4
5.1 运输层协议概述
5.1.1 进程之间的通信 5.1.2 运输层的两个主要协议 5.1.3 运输层的端口
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Computer Networks
5.5
5.1.1 进程之间的通信
运输层的作用
运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信 从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供 通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功 能中的最低层。
Computer Networks
5.13
服务类型
UDP提供无连接服务 UDP 在传送数据之前不需要先建立连接 对方的运输层在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 很有效。
TCP 则提供面向连接的服务 在传送数据之前必须建立连接，传送结束后要释放连接 TCP 不提供广播或多播服务 开销大 由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避 免地增加了许多的开销。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资源。
《计算机网络基础》课件 第5章 网络互联技术
第 6 页 共 134 页
5.1 网络互连概述
5.1.2 网络互联准则
由于不同的计算机网络之间存在各种差异，如不同 的寻址模式，不同的分组长度，不同的网络接口， 不同的介质访问机制，不同的等待时限，不同的路 由寻址技术，不同的差错恢复能力和状态报告等， 所以网络互联主要应当考虑和解决以下一些问题。
对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的标识， 它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM（只读存 储芯片）中的，我们把它叫做MAC地址（或物 理地址）。MAC地址由48位二进制组成，为方 便理解和记忆，通常分成6组，每组8位二进制。 每组再用十六进制表示，组与组之间用“-”分 隔，如：00-30-18-A2-18-A6。
网桥协议转换
也就是说，网桥工作在数据链路层，进行相似的网络间帧的转发， 实现MAC子层的连接，例如，以太网—以太网、以太网—令牌环、
网桥
以太网—FDDI等。
第 28 页 共 134 页
5.2 网络互连设备
5.2.2 数据链路层互联设备
1）网桥的结构
网桥的结构由端口模块，存储模块、 软件模块（端口管理软件、协议转 换软件、地址表）、转发模块四部 分组成，如右图所示。
第 9 页 共 134 页
5.1 网络互连概述
5.1.2 网络互联准则
此外，网络互联还应当遵守以下基本准则。
屏蔽或者容纳各个 物理网络的差别；
1
隐藏各个物理网 络的实现细节；
为用户提供通用 透明服务。
2
3
第 10 页 共 134 页
5.1 网络互连概述
5.1.3 网络互联的类型
网络互联的类型主要有：局域网与 局域网（LAN/LAN）的互联、局 域网与广域网（LAN/WAN）的互 联、局域网通过广域网 （LAN/WAN/LAN）互联、广域 网与广域网（WAN/WAN）的互 联，如右图所示。
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37
第一部分作业 (1)
1. 分别讨论下列各种情况在什么条件下是透明 传输，在什么条件下不是透明传输。 （1）普通的电话通信。 （2）电信局提供的公用电报通信。 （3）因特网提供的电子邮件服务。
面向连接的服务
在发送数据之前首先要建立连接，确保数据传输的 可靠性 WAN采用
10
链路和数据链路
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
链路是一条路径的组成部分
数据链路（Data link）：链路+数据链路层协议
不同的链路可能采用不同的协议
35
计算汉明码的简便方法
36
汉明码的开销
设待校验的数据（有效信息）为m比特，校验 信息为r比特 发送的码字：n=m+r 比特 合法码字有2m个 一个合法码字错1位而产生的非法码字有 (n + 1)2m 个
(n + 1)2m ≤ 2n (m + r + 1) ≤ 2r 例如： m=4, r≥3
例如：要校验的数据是 1011
编号: 1 2 3 4 5 6 7 传输的码字: 0 1 1 0 0 1 1
34
汉明码的校验方法
发送方编码： 3=1+2， 5=1+4， 6=2+4， 7=1+2+4 即第1个校验比特是对编号为3、5和7的数据比特校验 的值，第2个校验比特对编号为3、6和7的数据比特校 验，… 接收方纠错（以偶校验为例）： b1⊕b3⊕b5⊕b7 =0 (k=1) b2⊕b3⊕b6⊕b7 =0 (k=2) b4⊕b5⊕b6⊕b71=0 (k=4) 出错比特的编号：出错校验比特编号之和，即 k
帧结束 帧中的数据部分 帧 发送在前
[谢]
18
帧开始
SOH
EOT
成帧方法：字符填充法（2）
透明传输：帧的数据中可以 包含任何字符，即可以出 现帧首、尾字符 字符填充：一旦数据中出现和帧首/尾字符相同的字符 ，则填充转义字符，以进行区别 缺点：依赖于字符集 转义字符：DLE（0x10）
帧开始
差错检测：发现传输差错 差错纠正：恢复正确数据
23
单比特差错与突发差错
单比特差错：只有1个比特错误
突发差错：两个比特或更多比特发生错误
[Forouzan]
24
差错检测方法：奇偶校验
检错码：发送方在传输的数据中加入校验信息， 接收方通过计算可以发现传输差错 奇偶校验码
1个校验比特 奇校验：加入校验位后，1的个数为奇数
否则，认为传输有差错
110101 1101 101001000 1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 用收到的数据比特串除以G(x)， 1101 余数=0，则认为传输正确； 001 校验码
（FCS）
28
CRC的检错能力
若G(x)为r阶，则可以检测出长度不超过r的突发 错误 可以检测出任意两个孤立的单比特错误 可以检测出出错比特个数为奇数的错误 对于长度超过r的突发错误 无法检测出差错的概率为2-r
[谢]
14
内容提要
5.1 5.3 5.4 5.5 5.6 数据链路层的功能及服务 差错检测与纠错技术 数据链路层的编址 数据链路层的协议实例 数据链路层的安全隐患
5.2 数据链路层的成帧原理
15
什么是成帧？
在一段数据的前后分别添加首部和尾部，就构 成了一个帧。 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界 （帧同步）
29
CRC的标准
CRC-12码： 传送6-bit字符串 CRC-16码： 传送8-bit字符，美国采用 CRC-CCITT码：传送8-bit字符，HDLC采用 CRC-32码：LAN采用 常用的CRC标准生成多项式： CRC-16：X16+X15+X2+1 CRC(CCITT)：X16+X12+X5+1 CRC-32： X32+X26+X23+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1
3
为什么需要数据链路层？
物理信道是不可靠的! 噪声的干扰可能导致数据传输差错 — 需要进行差错检测和纠正 发送方的速率可能大于接收方的速率，因而 导致数据丢失 — 需要进行流量控制
4
数据链路层的信道类型
点到点信道
一条信道上只有两台设备 独占信道 一对一通信 本章学习 多个设备共享一条公共信道 一对多通信 需要解决信道竞争问题 LAN采用 在第6章学习
SOH EOT
原始数据
SOH DLE SOH
帧结束
EOT
字符填充
SOH DLE EOT
字符填充
DLE SOH
字符填充
DLE DLE
字符填充
DLE SOH EOT
发送 在前
经过字节填充后发送的数据
[谢]
19
成帧方法：零比特填充法
发 送 方 帧的长度为任意位数 不依赖于字符集 帧首尾标志：0111 1110 透明传输：零比特填充 当帧中的数据出现连续5个1时，在其后插入一个0 011011111111111111110010 01111110 011011111 011111 0 11111 010010 填充“0”比特 接 01111110 011011111 011111 011111 010010 收 011011111111111111110010 方 01111110
计算机网络
第五章 数据链路层
计算机学院 2012年4月
教学要求及内容
掌握数据链路层的功能和实现的技术要点 数据成帧方法 差错检测方法：CRC校验 编址方法
了解数据链路层的协议实例
HDLC PPP
2
内容提要
5.1 数据链路层的功能及服务
5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 数据链路层的成帧原理 差错检测与纠错技术 数据链路层的编址 数据链路层的协议实例 数据链路层的安全隐患
0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1
0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0
1 1 1 0 1 1 0 1 1 0
1 1 1 0 0 0 0 0 1 1
1 1 0 1 0 1 0 1 1 0
差错纠正方法
纠错码
校验码足够长，不但能够检测出差错，而且能够发 现差错的位置，直接恢复原始数据 示例：汉明码（Hamming code，海明码），能纠正 一比特错误
20
01111110
成帧方法：物理编码违例法
物理编码有冗余
曼彻斯特编码：码元中间的跳变表示0和1 中间无跳变的码元即是冗余码元，可以表示帧的开 始和结束 无需填充！
21
内容提要
5.1 5.2 5.4 5.5 5.6 数据链路层的功能及服务 数据链路层的成帧原理 数据链路层的编址 数据链路层的协议实例 数据链路层的安全隐患
H2 应用层 传输层 网络层 链路层 物理层
[谢]
6
数据链路层：点到点通信
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 路由器 R1 局域网 路由器 R2 广域网 路由器 R3 局域网 主机 H2
H1 应用层 传输层 网络层 链路层 物理层
仅从数据链路层观察帧的流动
R1 网络层 链路层 物理层 R2 网络层 链路层 物理层 R3 网络层 链路层 物理层
差错控制
检查物理层的传输差错，并纠正错误
透明传输
允许网络层的数据包含任何比特串
链路寻址：给网卡编址（物理地址/硬件地址）
9
数据链路层的服务
无确认的无连接服务
只发送不确认 适合于低误码率的信道，如LAN
有确认的无连接服务
接收方收到数据后要回送确认 适合于不可靠信道，如WLAN
广播信道
总线
接口
5
网络层：主机-主机通信
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 路由器 R1 局域网 路由器 R2 广域网 路由器 R3 局域网 主机 H2
H1 应用层 传输层 网络层 链路层 物理层
从协议层次上来看数据的流动
R1 网络层 链路层 物理层 R2 网络层 链路层 物理层 R3 网络层 链路层 物理层
30
CRC的硬件实现方法
移位寄存器+异或门电路
G(x)=x5+x4+x2+1 初始时移位寄存器C0~C4清0 10个信息位发送之后，断开A接通B,发送5位校验和， 并将C0~C4清零，为下次发送做好准备
31
CRC硬件的计算示例
C4 C3 I C4 C1 I C4 I
偶校验：加入校验位后，1的个数为偶数 检错能力：如果发生错误的比特总数为奇数个，能发现
[Forouzan]
25
差错检测方法：循环冗余校验
x7 x5 x 4 x2 1
26
CRC的计算方法
若生成多项式G(x)为r+1个比特，即最高阶为r， 则在待校验数据后面增加r个0 采用模二除法，除以G(x)
主机 H1 路由器 R1 路由器 R2 路由器 R3 LAN 主机 H2
电话网
LAN
WAN
链路
11
数据链路层协议一般由网卡实现
网卡
网络适配器：NIC 一般包括数据链路层 协议和物理层协议
[Kurose]
第一部分作业 (1)
1. 分别讨论下列各种情况在什么条件下是透明 传输，在什么条件下不是透明传输。 （1）普通的电话通信。 （2）电信局提供的公用电报通信。 （3）因特网提供的电子邮件服务。
面向连接的服务
在发送数据之前首先要建立连接，确保数据传输的 可靠性 WAN采用
10
链路和数据链路
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
链路是一条路径的组成部分
数据链路（Data link）：链路+数据链路层协议
不同的链路可能采用不同的协议
35
计算汉明码的简便方法
36
汉明码的开销
设待校验的数据（有效信息）为m比特，校验 信息为r比特 发送的码字：n=m+r 比特 合法码字有2m个 一个合法码字错1位而产生的非法码字有 (n + 1)2m 个
(n + 1)2m ≤ 2n (m + r + 1) ≤ 2r 例如： m=4, r≥3
例如：要校验的数据是 1011
编号: 1 2 3 4 5 6 7 传输的码字: 0 1 1 0 0 1 1
34
汉明码的校验方法
发送方编码： 3=1+2， 5=1+4， 6=2+4， 7=1+2+4 即第1个校验比特是对编号为3、5和7的数据比特校验 的值，第2个校验比特对编号为3、6和7的数据比特校 验，… 接收方纠错（以偶校验为例）： b1⊕b3⊕b5⊕b7 =0 (k=1) b2⊕b3⊕b6⊕b7 =0 (k=2) b4⊕b5⊕b6⊕b71=0 (k=4) 出错比特的编号：出错校验比特编号之和，即 k
帧结束 帧中的数据部分 帧 发送在前
[谢]
18
帧开始
SOH
EOT
成帧方法：字符填充法（2）
透明传输：帧的数据中可以 包含任何字符，即可以出 现帧首、尾字符 字符填充：一旦数据中出现和帧首/尾字符相同的字符 ，则填充转义字符，以进行区别 缺点：依赖于字符集 转义字符：DLE（0x10）
帧开始
差错检测：发现传输差错 差错纠正：恢复正确数据
23
单比特差错与突发差错
单比特差错：只有1个比特错误
突发差错：两个比特或更多比特发生错误
[Forouzan]
24
差错检测方法：奇偶校验
检错码：发送方在传输的数据中加入校验信息， 接收方通过计算可以发现传输差错 奇偶校验码
1个校验比特 奇校验：加入校验位后，1的个数为奇数
否则，认为传输有差错
110101 1101 101001000 1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 用收到的数据比特串除以G(x)， 1101 余数=0，则认为传输正确； 001 校验码
（FCS）
28
CRC的检错能力
若G(x)为r阶，则可以检测出长度不超过r的突发 错误 可以检测出任意两个孤立的单比特错误 可以检测出出错比特个数为奇数的错误 对于长度超过r的突发错误 无法检测出差错的概率为2-r
[谢]
14
内容提要
5.1 5.3 5.4 5.5 5.6 数据链路层的功能及服务 差错检测与纠错技术 数据链路层的编址 数据链路层的协议实例 数据链路层的安全隐患
5.2 数据链路层的成帧原理
15
什么是成帧？
在一段数据的前后分别添加首部和尾部，就构 成了一个帧。 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界 （帧同步）
29
CRC的标准
CRC-12码： 传送6-bit字符串 CRC-16码： 传送8-bit字符，美国采用 CRC-CCITT码：传送8-bit字符，HDLC采用 CRC-32码：LAN采用 常用的CRC标准生成多项式： CRC-16：X16+X15+X2+1 CRC(CCITT)：X16+X12+X5+1 CRC-32： X32+X26+X23+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1
3
为什么需要数据链路层？
物理信道是不可靠的! 噪声的干扰可能导致数据传输差错 — 需要进行差错检测和纠正 发送方的速率可能大于接收方的速率，因而 导致数据丢失 — 需要进行流量控制
4
数据链路层的信道类型
点到点信道
一条信道上只有两台设备 独占信道 一对一通信 本章学习 多个设备共享一条公共信道 一对多通信 需要解决信道竞争问题 LAN采用 在第6章学习
SOH EOT
原始数据
SOH DLE SOH
帧结束
EOT
字符填充
SOH DLE EOT
字符填充
DLE SOH
字符填充
DLE DLE
字符填充
DLE SOH EOT
发送 在前
经过字节填充后发送的数据
[谢]
19
成帧方法：零比特填充法
发 送 方 帧的长度为任意位数 不依赖于字符集 帧首尾标志：0111 1110 透明传输：零比特填充 当帧中的数据出现连续5个1时，在其后插入一个0 011011111111111111110010 01111110 011011111 011111 0 11111 010010 填充“0”比特 接 01111110 011011111 011111 011111 010010 收 011011111111111111110010 方 01111110
计算机网络
第五章 数据链路层
计算机学院 2012年4月
教学要求及内容
掌握数据链路层的功能和实现的技术要点 数据成帧方法 差错检测方法：CRC校验 编址方法
了解数据链路层的协议实例
HDLC PPP
2
内容提要
5.1 数据链路层的功能及服务
5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 数据链路层的成帧原理 差错检测与纠错技术 数据链路层的编址 数据链路层的协议实例 数据链路层的安全隐患
0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1
0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0
1 1 1 0 1 1 0 1 1 0
1 1 1 0 0 0 0 0 1 1
1 1 0 1 0 1 0 1 1 0
差错纠正方法
纠错码
校验码足够长，不但能够检测出差错，而且能够发 现差错的位置，直接恢复原始数据 示例：汉明码（Hamming code，海明码），能纠正 一比特错误
20
01111110
成帧方法：物理编码违例法
物理编码有冗余
曼彻斯特编码：码元中间的跳变表示0和1 中间无跳变的码元即是冗余码元，可以表示帧的开 始和结束 无需填充！
21
内容提要
5.1 5.2 5.4 5.5 5.6 数据链路层的功能及服务 数据链路层的成帧原理 数据链路层的编址 数据链路层的协议实例 数据链路层的安全隐患
H2 应用层 传输层 网络层 链路层 物理层
[谢]
6
数据链路层：点到点通信
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 路由器 R1 局域网 路由器 R2 广域网 路由器 R3 局域网 主机 H2
H1 应用层 传输层 网络层 链路层 物理层
仅从数据链路层观察帧的流动
R1 网络层 链路层 物理层 R2 网络层 链路层 物理层 R3 网络层 链路层 物理层
差错控制
检查物理层的传输差错，并纠正错误
透明传输
允许网络层的数据包含任何比特串
链路寻址：给网卡编址（物理地址/硬件地址）
9
数据链路层的服务
无确认的无连接服务
只发送不确认 适合于低误码率的信道，如LAN
有确认的无连接服务
接收方收到数据后要回送确认 适合于不可靠信道，如WLAN
广播信道
总线
接口
5
网络层：主机-主机通信
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 路由器 R1 局域网 路由器 R2 广域网 路由器 R3 局域网 主机 H2
H1 应用层 传输层 网络层 链路层 物理层
从协议层次上来看数据的流动
R1 网络层 链路层 物理层 R2 网络层 链路层 物理层 R3 网络层 链路层 物理层
30
CRC的硬件实现方法
移位寄存器+异或门电路
G(x)=x5+x4+x2+1 初始时移位寄存器C0~C4清0 10个信息位发送之后，断开A接通B,发送5位校验和， 并将C0~C4清零，为下次发送做好准备
31
CRC硬件的计算示例
C4 C3 I C4 C1 I C4 I
偶校验：加入校验位后，1的个数为偶数 检错能力：如果发生错误的比特总数为奇数个，能发现
[Forouzan]
25
差错检测方法：循环冗余校验
x7 x5 x 4 x2 1
26
CRC的计算方法
若生成多项式G(x)为r+1个比特，即最高阶为r， 则在待校验数据后面增加r个0 采用模二除法，除以G(x)
主机 H1 路由器 R1 路由器 R2 路由器 R3 LAN 主机 H2
电话网
LAN
WAN
链路
11
数据链路层协议一般由网卡实现
网卡
网络适配器：NIC 一般包括数据链路层 协议和物理层协议
[Kurose]