计算机网络概论-第4章
计算机网络第4章 局域网
检测冲突最多需要2τ的时间
精选课件
26
4.2.4 二进制指数退避算法(1/2)
算法思想：当一个站点经历重复碰撞时，它应退避一个更长的时 间以补偿网络的额外负载。
算法过程：
在一次冲突发生后，时间被分割成离散的时槽。 时槽长度= 2τ 对于10M以太网，时槽的长度被设置为512位时间，即为 51.2μs。
4）所有结点收到干扰信号后，都停止传输，并等待一 个随机产生的时间间隙后重发（重复第1）步）。
精选课件
24
4.2.3 以太网MAC子层协议 (6/7)
CSMA和CSMA/CD两种协议在发生冲突时所浪费的时 间情况
精选课件
25
4.2.3 以太网MAC子层协议 (7/7)
CSMA/CD中一个站点用于检测冲突所需要的最大时间
异步机制分为三种：时间片轮转、预约和竞争。
在时间片轮转中，每个结点按照一定的时间顺序得 到传输时间片。在该时间片轮到某一个站点时，站 点可以选择是否进行传输。如果要进行传输，传输 的时间不能超过该时间片的长度。当该站点放弃传 输机会或者完成传输后，时间片被传递给下一个逻 辑站点。令牌环和令牌总线中的令牌传递（Token Passing）方法采用的就是时间片轮转机制。
精选课件
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4.2.4 二进制指数退避算法 (2/2)
一般而言，n次冲突后，等待的时槽数从0～ 2n-1中随机选出。但在达到10次冲突后，等 待的最大时槽数固定为1023，以后不再增加 了。在16次冲突后，站点放弃传输，并报告 一个错误。
这种退避算法带来一个不良后果：没有遇到过 或遇到冲突次数少的站点比等待时间更长的站 点更有机会得到媒体的访问权。
精选课件
《计算机网络》课件第4章
苹果机 集线器
楼层三
集线器 IBM 兼容机 IBM 兼容机
工作站
苹果机
绘图仪
楼层二
工作站 IBM 兼容机
集线器
配线房 网络交换机
楼层一
服务器
打印机
图4-13 简单的多层楼网络模型
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图4-14中，规划的多层楼网络模型采用结构化设计，整个 大楼有四层，安装一个主干智能交换机，将各楼层分成几个独 立的网段。这样设置的好处是某楼层节点的故障不影响其他楼 层网络的运行。整个网络设置多台服务器和网络打印机，由于 这些关键的网络设备被网络上所有的站点共享，故直接连接到 主干交换机上，并各自独占一个网段。四楼的站点数较多，因 此有中心交换机，其网段模型由图4-12所示的网络扩展而来； 三楼有两个集线器级联；二楼计算机的数量较少，只有一个集 线器；一楼安放主干智能交换机，将大楼服务器、打印机、二 楼和三楼的集线器、四楼的交换机连接起来。
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打印机
软件实验室 服务器
工作站 工作站 工作站 工作站 工作站
中继器
教室
硬件实验室
打印机
工作站 工作站 工作站 工作站 工作站
工作站 工作站 工作站 工作站 工作站
单片机实验室
打印机
工作站 工作站 工作站 工作站 工作站
打印机
网络实验室
中继器
教室
图4-8 增加中继器以扩展网络的距离
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打印机
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集线器
集线器
网络交换机
楼层四 服务器 IBM 兼容机工作站 IBM 兼容机 打印机
集线器
集线器
楼层三 工作站 IBM 兼容机
IBM 兼容机 打印机
集线器
楼层二 工作站
《计算机网络》 第4章习题
第四章 计算机局域网络技术
75 1.计算机局域网有哪些特点？它的应用场合有哪些？
2.IEEE802协议中，几种关于局域网的标准是什么？其主要内容有哪些？
3.请解释MAC 和LLC 是什么意思？
4.什么是冲突？在CSMA/CD 中如何解决冲突？
5.说明令牌环网的工作原理，是否存在冲突？
6.令牌总线的特点及工作原理。
7.说明FDDI 通信系统的组成及特点。
8.试比较几种高速局域网的技术及性能。
9.千兆位以太网的优点是什么？
10.万兆位以太网的特点是什么？
11.什么是虚拟局域网？虚拟局域网有几种实现技术？
12.如何理解中继器与集线器的作用异同。
13.什么是无线局域网？它有哪些特点？适用于哪些场合？。
计算机网络课件：第04章 传输介质
4.1 传输介质
4.1.3 光纤
1. 光缆的组成 光纤是光缆的纤芯，光 纤由光纤芯、包层和涂覆层 三部分组成。
光纤芯是光的传导部分，而包层的作用是将光封闭在光纤芯 内。
光纤芯和包层的成分都是玻璃，光纤芯的折射率高，包层的 折射率低，这样可以把光封闭在光纤不断反射传输在芯内。
2. 光纤的分类 （1）按照折射率分布不同来分 均匀光纤 光纤纤芯的折射率n1和包层的折射率n2都为一常数，且n1>n2， 在纤芯和包层的交界面处折射率呈阶梯型变化，这种光纤称为均匀光 纤，又称为突变型光纤。 非均匀光纤 光纤纤芯的折射率n1随着半径的增加而按一定规律减小，到纤芯 与包层的交界处为包层的折射率n2，即纤芯中折射率的变化呈近似 抛物线型。这种光纤称为非均匀光纤，又称为渐变型光纤。
（3）功能特性 功能特性规定接口信号所具有的特定功能，即DTE-DCE之间 各信号的信号含义。通常信号线可分为四类：数据线、控制线、 同步线和地线。
（4）规程特性 规程特性就是规定使用交换电路进行数据交换时应遵循的控制 步骤，即完成连接的建立、维持、拆除时，DTE和DCE双方在各 线路上的动作序列或动作规则。
主要应用于高速率传输而且严重电磁干扰环境，如一些广播站、电 台等。另外，应用于那些出于安全目的，要求电磁辐射极低的环境。
3. 连接器件 双绞线电缆连接硬件包括电缆配线架、信息插座和接插软线等。
4. 双绞线的主要品牌 （1）AVAYA（亚美亚） （2）美国安普（AMP） （3）美国IBM公司 （4）西蒙（SIEMON）公司 （5）美国泛达Panduit综合布线系统 （7）法国阿尔卡特（ALCATEL）公司 （8）大唐电信科技股份有限公司 （9）TCL国际电工
2. EIA RS-232-C/V.24 接口标准 EIA RS-232C是由EIA在1969年颁布的一种串行物理接口， RS-232-C中的RS是Recommended Standard的缩写，意为推 荐标准；232是标识号码；而后缀“C”是版本号，表示该推荐标 准已被修改过的次数，即RS-232-C是RS-232的继RS-232-A， RS-232-B之后的一次修订。
计算机网络 《第4章 数据链路层》 讲解
校验码 编码器
发送装置
接收装置
校验码 译码器
信宿
传
输
存储器
信
道
反馈信号 控制器
反馈信号 控制器
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《计算机网络》第4章 数据链路层
反馈重发机制的分类
• 停止等待方式
发送端
1
2
2
3
ACK
NAK
ACK
接收端
1
2
2
3
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《计算机网络》第4章 数据链路层
连续工作方式 • 拉回方式
• 选择重发方式
重传 发送端 0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6
4.2 数据链路层的基本概念
4.2.1 物理线路与数据链路 • 线路 — 链路 • 物理线路 — 数据链路
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《计算机网络》第4章 数据链路层
4.2.2 数据链路控制
• 链路管理 • 帧同步 • 流量控制 • 差错控制 • 帧的透明传输 • 寻址
数据链路层协议 — 为实现数据链路控制功能而 制定的规程或协议。
数据传输，而不需要得到对方复合站的许可。
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《计算机网络》第4章 数据链路层
数据链路的平衡配置方式
31
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.4.3 HDLC的帧结构
标志字段F 地址字段A 控制字段C
(8位)
(8/16位) (8/16位)
信息字段I (长度可变)
帧校验字段FCS 标志字段F
(16/32位)
常用的检错码 • 奇偶校验码
垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平 垂直奇（偶）校验（方阵码）
• 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一
计算机网络基础课件第四章
RJ-45，连接双绞线 AUI，连接粗缆 BNC，连接细缆 LC等，连接光纤
4.2.2 集线器（HUB）
中继器（Repeater）：一种在物理层上实现信号的放 大与再生的网络设备，用以扩展局域网的跨度。 集线器（HUB）：一种特殊的多端口中继器，所有连接 端口共享网络带宽。
集线器的分类
无源集线器：不对信号做任何处理——早期 有源集线器：对信号可再生和放大
7 8
代理服务（Proxy）
组建大型局域网—园区网
4.2.1 网卡
网卡---- Network Interface Card， NIC
又称网络适配器（Network Interface Adapter，NIA） 负责网络信号的发送、接收和协议转换，用来实现终端 计算机与传输介质之间的网络连接。 局域网连接方式中，每台计算机至少应安装一块网卡。 每块网卡都有一个惟一的网络硬件地址 - MAC地址。 提供不同的接口类型以连接不同的传输介质。
令牌网
FDDI ATM
4.1.2 局域网的拓扑结构
星型 环型 总线型 树型
4.1.3 局域网的传输介质
有线传输
– 双绞线 – 同轴电缆 – 光纤
无线传输
– 红外线通信
– 蓝牙通信 – 扩频通信
第4章 局域网组网
1
2 3 4 5 6
局域网概述 以太网的物理网络设备 网卡（NIC） 集线器（HUB） 双绞线组网、结构化布线 交换机（Switch） 网络操作系统 Windows下建立局域网连接 动态主机配置（DHCP）
智能集线器：具有有源集线器的全部功能外，还提供网
络管理功能。
4.2.3 交换机（Switch）
第四章计算机网络
6
1 计算机网络的组成与分类
广域网的组成 运行用户程序的主机
4
1 计算机网络的组成与分类
计算机网络的组成 若干个主机(host) 一个通信子网 一系列的通信协议及相关的网络软件 通信协议是为主机与主机、主机与通信子网或通信子网中各 结点之间通信用的。 计算机组网的目的 数据通信 资源共享 实现分布式的信息处理 提高计算机系统的可靠性和可用性 5
1 计算机网络的组成 与分类
头 部 数 据 区 版本号 31 头部长度 数据报总长 服务类型 发送数据报的计算机的 IP 地址（源 IP 地址） 度 数据开始 接收数据报的计算机的 IP 地址 （目的地 IP 地址）
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30
异构网络互连的关键设备——路 由器
• 路由器的作用： • 路由器是多个端口的、高速率的数据交换设备 • 路由器是一台高性能的专用计算机 • 连网的路由器有多个IP地址 B 223.240.129.5
• 使用交换式集线器(以太网交换器)构建
– 每一个结点都独享一定的带宽（10Mb/s或100 Mb/s），多对节点可同时通信（星形拓扑） 可按层次方式互相连接起来，构成多层次的局域网
–
• 与总线式以太网完全同构
以太网 交换器
部门服务器 部门交换器 1000Mbps 至中央服务器 工作组交换器 2 10Mbps/100Mbps 至桌面
类 型
发送结点 同步码 接收结点 MAC 地址 MAC 地址 8B 6B 4B 帧头部
计算机网络技术第4章 局域网
2022/3/23
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以太网名字的由来
1973年，Bob Metcalfe将该系统命名为“以太网 ――Ethernet”。“ 以太网――Ethernet”中的“ether” 源于物理学名词，“以太”最初被认为是电磁波的传 输介质，宇宙中充满了“以太”，因此电磁波将被传 输到宇宙的每一个角落。
DIX 以 太 网 标 准 有 两 个 版 本 ： 1980 年 9 月 发 布 的 1.0版本和1982年11月发布的2.0版本。
2022/3/23
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以太网的标准
1985 年 ， IEEE 在 DIX 以 太 网 标 准 的 基 础 上 制 定 了 IEEE
802.3标准，术语“CSMA/CD――带有冲突检测的载
802.7宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的 建议；
802.8光纤技术咨询组，为其他分委员会提供光纤网络技术的 建议；
802.9综合话音/数据的局域网（IVDLAN）介质访问控制协议 及其物理层技术规范；
802.10局域网安全技术标准；
802.11无线局域网的介质访问控制协议及其物理层技术规范；
第 4 章 局域网(LAN)
4.1 LAN拓扑结构和传输介质 4.2 局域网的IEEE 802标准 4.3 局域网的网络体系结构 4.4 CSMA/CD协议和IEEE 802.3标准 4.5 令牌总线和IEEE 802.4标准 4.6 令牌环和IEEE 802.5标准 4.7 高速局域网技术与无线局域网技术 4.8 综合布线技术
802.12 100Mbps高速以太网按需优先的介质访问控制协议
100V20G22-/3A/23ny LAN。
14
计算机科学概论(第3版)第4章-计算机网络
8
光缆是数据传输中最有效的一种，理解光的传播
看到的位置
真正的位置 9
2. 带宽 带宽（Bandwidth）指信号所占据的频带宽度，在被用来描述信道时， 带宽是指能够有效通过该信道的信号的最大频带宽度。
10
3. 网络协议 规则，定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及 在报文传输、接收或其他事件上所采取的动作。
计算机 科学概论
1
第 4章 计算机网络
2
本章提要
1 计算机网络概述 2 网络分类 3 网络服务模型 4 5
计算机网络体系结构
网络互连和Internet
3
4.1.1 计算机网络起源 联机系统阶段 数据传输方式为“终端—电话线—计算机”，集线器
4
网络互连阶段
完成了对计算机网络的定义、分类，提出了资源子网和通信子网络体系结构模型与协议体系。
19
2 令牌环网
IBM公司于20世纪70年代发展的，这种网络比较少见。在老式的令牌环网中，数据传输速度为 4Mbps或16Mbps，新型的快速令牌环网速度可达100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了 星形拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构。
20
3 FDDI
“Fiber Distributed Data Interface”，中文名为“光纤分布式数据接口”，它是于80年代中期发 展起来一项局域网技术，它提供的高速数据通信能力要高于当时的以太网和令牌网的能力。
14
3 广域网
15
4.2.2 按网络交换功能分
1 电路交换
经过建立连接、通信、释放连接步骤的交换方式称为电路交换。 电路交换方式的主要优点是信息传输延迟小，主要缺点是电路建立时间 长、线路利用率低。
计算机网络概论习题与答案
第1章计算机网络概论一、填空题1．在20世纪50年代，(计算机)和（通信）技术的互相结合，为计算机网络的产生奠定了理论基础。
2．从传输范围的角度来划分计算机网络，计算机网络可以分为（局域网）、（城域网）和（广域网）。
其中，Internet属于（广域网）。
3．从资源共享的角度来定义计算机网络，计算机网络指的是利用（通信线路）将不同地理位置的多个独立的（自治计算机系统）连接起来以实现资源共享的系统。
4．从逻辑功能上，计算机网络可以分成（资源子网）和（通信子网）两个部分。
5．（ARPAnet）的诞生是计算机网络发展历史中的一个里程碑事件，为Internet 的形成奠定了理论和技术基础。
6．局域网的主要技术要素包括（网络拓扑）、（传输介质）和（介质访问控制方法）。
7．Internet是由分布在世界各地的计算机网络借助于（路由器）相互联接而形成的全球性互联网。
8．在通信技术中，通信信道的类型有两类:点对点式和（广播式）。
在点对点式通信信道中，一条通信线路只能连接一对结点。
而在（广播式）通信信道中，多个结点共享一个通信信道，一个结点广播信息，其他结点必须接收信息。
9．在数据传输系统中，传输介质是发送者和接收者之间的物理路径，可以分为（导向）介质和（非导向）介质。
采用（导向）介质传输数据的网络称为（有线网），而不采用（非导向）介质传输数据的网络称为（无线网）。
10．对于通信子网，早期ARPAnet中承担通信控制处理机功能的设备是（接口报文处理机/IMP），而现代计算机网络中承担该功能的设备是（路由器/router）。
是全球最大的、开放的、由众多网络互联而成的计算机网络，狭义的Internet 是指由上述网络中采用IP协议的网络互联而成的，广义的Internet是指狭义Internet加上所有 (1) C 的网络。
Internet体系结构具有良好扩充性的主要原因在于它(2)B。
广义Internet的这种基于单一主干核心结构的弊端在于(3) D 。
计算机网络 吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)
计算机网络-清华版_吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)第一章计算机网络概论 P421.请参考本章对现代Internet结构的描述，解释“三网融合”发展的技术背景。
答：基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以及基于对等结构的P2P网络、3G/4G与移动Internet的应用，使得Internet 以超常规的速度发展。
“三网融合”实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对Internet应用技术发展的描述，解释“物联网”发展技术背景。
答：物联网是在Internet技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3.请参考本章对于城域网技术特点的描述，解释“宽带城域网”发展技术背景。
答：宽带城域网是以IP为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，以语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的服务。
4.请参考本章对WPAN技术的描述，举出5个应用无线个人区域网络技术的例子。
答：家庭网络、安全监控、汽车自动化、消费类家用电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位。
5..请参考本章对于Internet核心交换、边缘部分划分方法的描述，举出身边5种端系统设备。
答：PDA、智能手机、智能家电、无线传感器节点、RFID节点、视频监控设备。
7.长度8B与536B的应用层数据通过传输层时加上了20B的TCP报头,通过网络层时加上60B的IP分组头，通过数据链路层时加上了18B的Ethernet帧头和帧尾。
分别计算两种情况下的数据传输效率。
（知识点在：P33）解：长度为8B的应用层数据的数据传输效率：8/(8+20+60+18)×100%=8/106×100%=7.55%长度为536B的应用层数据的数据传输效率：536/(536+20+60+18)×100%=536/634×100%=84.54%8.计算发送延时与传播延时。
计算机网络-吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)
计算机网络-清华版_吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)第一章计算机网络概论 P421.请参考本章对现代Internet结构的描述，解释“三网融合〞开展的技术背景。
答：基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以与基于对等结构的P2P网络、3G/4G与移动Internet的应用，使得Internet 以超常规的速度开展。
“三网融合〞实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对Internet应用技术开展的描述，解释“物联网〞开展技术背景。
答：物联网是在Internet技术的根底上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3.请参考本章对于城域网技术特点的描述，解释“宽带城域网〞开展技术背景。
答：宽带城域网是以IP为根底，通过计算机网络、播送电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，以语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的效劳。
4.请参考本章对WPAN技术的描述，举出5个应用无线个人区域网络技术的例子。
答：家庭网络、平安监控、汽车自动化、消费类家用电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位。
5..请参考本章对于Internet核心交换、边缘局部划分方法的描述，举出身边5种端系统设备。
答：PDA、智能手机、智能家电、无线传感器节点、RFID节点、视频监控设备。
7.长度8B与536B的应用层数据通过传输层时加上了20B的TCP报头,通过网络层时加上60B的IP分组头，通过数据链路层时加上了18B的Ethernet帧头和帧尾。
分别计算两种情况下的数据传输效率。
〔知识点在：P33〕解：长度为8B的应用层数据的数据传输效率：8/(8+20+60+18)×100%=8/106×100%=7.55%长度为536B的应用层数据的数据传输效率：536/(536+20+60+18)×100%=536/634×100%=84.54%8.计算发送延时与传播延时。
计算机网络(第三版)第一到第六章 课后问答题 答案整理
第一章计算机网络概论1.请参考本章对现代Internet结构的描述，解释“三网融合”发展的技术背景。
基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以及基于对等结构的PSP网络、3G/4G与移动Internet的应用，使得Internet以超常规的速度发展。
“三网融合”实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对Internet应用技术发展的描述，解释“物联网”发展技术背景。
物联网是在Internet技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3.请参考本章对于城域网技术特点的描述，解释“宽带城域网”发展技术背景。
宽带城域网是以IP为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，以语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的服务。
4.请参考本章对WPAN技术的描述，举出5个应用无线个人区域网络技术的例子。
答：家庭网络、安全监控、汽车自动化、消费类家用电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位。
5..请参考本章对于Internet核心交换、边缘部分划分方法的描述，举出身边5种端系统设备。
答：PDA、智能手机、智能家电、无线传感器节点、RFID节点、视频监控设备。
第二章网络体系结构与网络协议1．请举出生活中的一个例子来说明“协议”的基本含义，并举例说明网络协议三要素“语法”、“语义”与“时序”的含义与关系协议是一种通信规则例：信件所用的语言就是一种人与人之间交流信息的协议，因为写信前要确定使用中文还是其他语言，否则收信者可能因语言不同而无法阅读三要素：语法：用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现顺序语义：解释比特流的每一部分含义，规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作和作出的响应时序：对实现顺序的详细说明2．计算机网络采用层次结构的模型有什么好处？1）各层之间相互独立2）灵活性好3）各层都可采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层4）易于实现和维护5）有利于促进标准化3．ISO在制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么？1）网中各结点都具有相同的层次2）不同结点的同等层具有相同的功能3）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信计算机网络技术基础教程计算机网络概述...计算机网络概述...4）同一结点内相邻层之间通过接口通信5）每个层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务4．如何理解OSI参考模型中的“OSI环境”的概念？“OSI环境”即OSI参考模型所描述的范围，包括联网计算机系统中的应用层到物理层的7层与通信子网，连接结点的物理传输介质不包括在内5．请描述在OSI参考模型中数据传输的基本过程1）应用进程A的数据传送到应用层时，加上应用层控制报头，组织成应用层的服务数据单元，然后传输到表示层2）表示层接收后，加上本层控制报头，组织成表示层的服务数据单元，然后传输到会话层。
计算机网络谢希仁课件第04章
第 4 章 数 据 链 路 层
计 算 机 网 络
第 4 章 数 据 链 路 层
教
程
计 算 机 网 络
第 4 章 数 据 链 路 层
4.3.3 信道利用率与最佳帧长
数据帧长的选择与信道质量的好坏有很大的关系。
教
程
计 算 机
4.4 选择重传ARQ协议
第 4 章 为进一步提高信道的利用率，可设法只重传出现 数 据 链 路 层
第 4 章
教
程
数 图4-3(a)画的是数据在传输过程中不出差错的情况。 据 链 当发现差错时，结点B就向主机A发送一个否认帧 路 NAK，以表示主机A应当重传出现差错的那个数据帧。 层 图4-3(b)画出了主机A重传数据帧。
计 算 机 网 络
有时链路上的干扰很严重，或由于其他一些原因，
结点B收不到结点A发来的数据帧。这种情况称为帧丢
失，如图4-3(c)所示。于是就出现了死锁现象。 要解决死锁问题，可在结点A发送完一个数据帧时，
第 4 章 数 据 链 路 层
就启动一个超时计时器(timeout timer)。若到了超时计
时器所设置的重传时间tout而仍收不到结点B的任何确 认帧，则结点A就重传前面所发送的这一数据帧，如 图4-3(c)和图4-3(d)所示。一般可将重传时间选为略大 于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间”。
4.2.6
停止等待协议中的几个重要时
间关系
第 4 章 数 据 链 路 层
络
示。
教
程
计 算 机 网 络
第 4 章 数 据 链 路 层
教
程
计 算 机 网 络
4.3 连续ARQ协议
4.3.1 连续ARQ协议的工作原理
计算机网络-第4章习题
第4章习题答案一、填空题:1、若利用划分子网的方法将一个B类IP地址划分为12个子网，则至少需要从主机号中借___4____个比特来做子网号。
2、在TCP/IP协议族中，实现从IP地址到MAC地址的子协议是__ARP___ 。
3、对一个A类网进行子网划分，如果需要30个子网，则子网掩码是__255.248.0.0__________________，如果要划分成31个子网，则子网掩码是__255.252.0.0______________。
(除去全0和全1的子网)4、若一个A类网络的子网掩码为255.240.0.0，则它由__14______个子网组成。
(除去全0和全1的子网)5、若一台计算机的IP地址为128.1.147.6，子网掩码为255.255.240.0，则此计算机所在子网的网络号为___128.1.144.0___________。
6、IP地址长度在Ipv4中为_32__比特,而在Ipv6中则为_128_ 比特。
7、Internet的IP地址由__网络号____标识符和__主机号_______标识符两部分组成。
8、按IP地址分类，地址：160.201.68.108属于_B___类地址。
9、进行子网划分后，路由表中每条记录都包括目的网络地址、_子网掩码_____和下一跳地址三项。
10、C类IP地址最高三个比特位,从高到低依次是_110___B类IP地址最高二个比特位,从高到低依次是_10___11、为IP分组选择转发路径的过程被称为_路由选择_______，是网络层的主要任务。
12、路由器是工作在__网络__________层的网络互联设备，使用它互联的两个局域网的___物理_________层、___数据链路_________层和___网络_________层的协议可以是不同的，但___网络层_________以上的高层必须使用相同的协议。
二、单项选择1、160.101.3.56是（B）IP地址。
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第4章 网络互连
IP地址的表示方法、子网的基本概念 路由器的工作过程 主要的地址映射方法：ARP、RARP、NAT
常见的路由选择算法
网络规划与设计原则和关键技术
常见的网络测试命令
4.1.1 IP协议
1. IP地址
IP地址为32位地址，一般以4个字节表示。每 个字节的数字又用十进制表示，即每个字节的数的 范围是0~255，且每个数字之间用点隔开，例如： 211.85.193.155，这种标记方法称为“点—分”十进 制记号法。
PC2
3. 路由的度量
度量是路由算法用以确定到达目的地的最佳路 径的计量标准 ,常用的度量如下： 1. 路径长度 3. 延迟 5. 负载 2. 可靠性 4. 带宽 6. 通信代价
4.2.2
路由表
路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数 据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据快速、准 确地传送到目的站点。 （1）静态路由表
4.2.1
路由器
2. 路由器的路由过程 路由是将数据包从一个地方转发到另一个地方的一 个中继过程。
4.2.1
2. 路由器的路由过程
路由器
路由是将数据包从一个地方转发到另一个地方的一 个中继过程。
4.2.1
路由器
4.2.1
路由器
网段路径
网络层数据包头内地址信 数据链路层数据帧内的地址信息 息 源IP地址 目的IP地址 源MAC地址 目的MAC地址
从PC1到 Router1
从Router1到 Router2 从Router2到 Router3
PC1
PC1
PC2
PC2
PC1
Router1的S0 口 Router2的S1 口
Router1的E0口
Router2的S0口
PC1
PC2
Router3的S1口
从Router3到 PC2
PC1
PC2
Router1的E0 口
3. NAT的工作过程
4.4
路由选择算法
1. 路由选择算法的特点
(1) 路由算法必须具有正确性和完整性。
(2) 简单性。
4.3.1 ARP协议
地址解析协议就是用来确定32位IP地址到48位 MAC地址的映射协议。 1. 什么是ARP协议 ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解 析协议）的缩写。
4.3.1 ARP协议
2. ARP协议的数据报格式
4.3.1 ARP协议
3. ARP数据报的封装
4. APR的工作原理
① A在本局域网上广播发送一个ARP请求分组。
② 在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到 此ARP请求分组。
③ B收到ARP请求分组发现此分组的目的IP地址与自己 的IP地址相同，B就发送一个ARP响应分组，在此响应 分组中写入主机B的IP和物理地址。 ④ A收到B的ARP响应分组后，在其ARP高速缓存中写 入主机B的IP地址到硬件地址的映射。
（2）子网掩码 子网掩码是一个32位地址，它用于屏蔽IP地址 的一部分以区别网络ID和主机ID；用来将网络分割 为多个子网；判断目的主机的IP地址是在本局域网 或是在远程网。
类 A B 子网掩码 255.0.0.0 255.255.0.0 子网掩码的二进制表示 11111111 00000000 00000000 00000000 11111111 11111111 00000000 00000000
4.1.1 IP协议
IP地址的编址方法共经过了三个历史阶段：
（1）分类的IP地址；
（2）子网的划分； （3）构成超网。。
2. IP地址的分类
2. IP地址的分类 网络类 最大网 第一个可用的 最后一个可用 每个网络中的最 别 络数 网络号 的网络号 大主机数 A B C 126 16384 1 128.0 126 191.255 223.225.250 16777214 65534 254
3. IP数据报的格式
协议名 ICMP IGMP TCP EGP IGP UDP IPv6 OSPF 协议字段 值
1
2
6
8
9
17
41
89
4.1.2 划分子网和超网
1. 子网及子网掩码 （1）子网
子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络 。IP地址 结构变成如下三层结构：
网络地址部分 子网地址部分 主机地址部分
FFFE:C::C00:0:0:C。
4.1.4 下一代网际协议IPv6
在IPv4向IPv6的转换阶段特别有用。例如，下面的串 是一个合法的冒号十六进制记法： 0:0:0:0:0:0:192.168.101.5 使用零压缩即可得出： ::192.168.101.5
4.2.1
路由器
路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端 口的专用计算机，其任务是转发分组 . 1. 路由器的功能 （1）网络互连。 （2）数据处理。 （3）网络管理。
（2）若网络 N 与此路由器直接相连，则直接将数据报 交付给目的站 D；否则是间接交付，执行（3）。 （3）若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则 将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否 则，执行（4）。
4.1.3 IP层转发分组的流程
（4）若路由表中有到达网络 N 的路由，则将数据报传 送给路由表指明的下一跳路由器；否则，执行（5）。 （5）若路由表中有一个默认路由，则将数据报传送给 路由表中所指明的默认路由器；否则，执行（6）。 （6）报告转发分组出错。
4.1.4 下一代网际协议IPv6
IPv6还允许对这种冒号十六进制的地址记法进行压缩： （1）一组中的前导零可以忽略不写。例如上面这个IPv6 地址中的第二组000C可以直接写成C，则该地址可压缩 为： FFFE:C:0:0:C00:0:0:C。 （2）冒号十六进制记法还可以允许零压缩 。上面这个 IPv6地址可压缩为
（2）动态路由表
4.2.2
路由表
路由表由多个路由记录组成，每个记录指明了以下 内容： （1）逻辑目的地 （3）网关 （5）跃点数 （2）网络掩码 （4）接口 （6）协议
4.2.2
目的网络 211.85.192.0 211.85.203.0 子网掩码 255.255.255.0 255.255.255.0 网关
路由表
标志 U 接口 eth0 eth1 跃点数 0 0
下面来看一个路由表的实例，如表所示。
211.85192.254
211.85.203.254 U
63.0.0.0
72.65.28.88 127.0.0.1 default
255.0.0.0
255.255.255.25 5 255.255.255.25 5 0.0.0.0
（3）路由表中有没有特定的目的地址IP地址，有转 发。
4.2.2
路由表
（4）对路由表中的每一行，将其中的子网掩码和收 到数据包中的目的IP地址逐比特相与，其结果为N。 若N与该行的目的网络地址匹配，则将数据报传送给 该行指明的下一跳路由器。 （5）若路由表中有默认路由，转发。
（6）以下情况都不符合时，报错。
（4）IPv6另一个主要的改善方面是在它的安全方面。
4.1.4 下一代网际协议IPv6
IPv6用“冒号十六进制”记法，它把每个16比特的 量用十六进制值表示，各量之间用冒号分隔。例如， 如果前面所给的点分十进制数记法的值改为冒号十 六进制记法，就变成了 FFFE:000C:0000:0000:0C00:0000:0000:000C
在构成超网时，一个机构可将几个C类地址块合并成 为一个更大的地址范围。换言之，几个网络合并成 为一个超网。 （1）指派地址 （2）超网掩码 例如：某超网的第一个地址是：211.85.192.0，而超 网掩码是255.255.248.0，问这个超网有几个地址块？ 地址的范围是多少？
4. 无分类编址
无分类域间路由选择CIDR（Classless Inter-Domain Routing）。 CIDR的主要特点是： （1）CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的 概念 （2）CIDR将网络前缀都相同的连续IP地址组成“CIDR地址 块”。
4.3.3 网络地址转换NAT
1. NAT的分类 （1）静态NAT（STATIC NAT） （2）动态NAT（DYNAMIC NAT）
（3）端口NAT(PORTNAT)
2. NAT的工作原理
位于内部网络和外部网络之间的NAT路由器，在 发送数据包之前，负责把包内的内部IP地址域用合法 的IP地址来替换，可以将多个内部地址映射为少数几 个甚至一个外部地址。
（目的网络地址，下一跳地址）
这样做结果是：
（1）IP数据报首先要设法找到目的主机所在目的网络 上的路由器（间接交付）。
（2）只有到达最后一个路由器时，才试图向目的主 机进行直接交付。
4.1.3 IP层转发分组的流程
在因特网中某一个路由器的IP层所执行的分组转发算 法如下：
（1）从数据报的首部提取目的站的 IP 地址 D, 得出目 的网络地址为 N。
C
255.255.255.0
11111111 11111111 00000000 00000000
例如，某单位需要构建4个分布于不同地点的局域网 络，每个网络都各有约20台主机，而其仅向NIC申 请了一个C类的网络ID号，其号码为202.204.60。 请分配IP地址和子网掩码。
2. IP路由
3. 超网
5. ARP命令
ARP常用命令选项：
（1）arp -a或arp –g
（2）arp -a IP
（3）arp -s IP 物理地址
（4）arp -d IP
4.3.2 RARP协议
RARP的工作过程如下 （1）在局域网上至少有一个主机要充当RARP服务 器，无盘工作站先向局域网发出RARP请求分组，并 在此分组中给出自己的硬件地址。 （2）RARP服务器收到某个主机发送的RARP请求分 组后，RARP服务器就从这映射表查出该无盘工作站 的IP地址，然后写入RARP响应分组，发回给无盘工 作站。无盘工作站用此方法获得自己的IP地址。