计算机网络原理05
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机网络
第5讲
作业解答
计算机网络
1-10 试在下列条件下比较电路交换和分 组交换。要传送的报文共x(bit)。从源站 到目的站共经过k段链路，每段链路的传 播时延为d(s)，传输速率为b(b/s)。在电 路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组 交换时分组长度为p(bit)（x > p），且各 结点的排队等待时间可忽略不计。问在
作业解答
计算机网络
1-11 分组交换网中，设报文长度和分组 长度分别为x和(p + h) (bit)，其中p为分 组的数据部分的长度，而h为每个分组所 带的控制信息固定长度，与p的大小无关 。通信的两端共经过k段链路。链路的数 据率为b (b/s)，结点的排队时间可忽略不
计。若打算使总的时延为最小，问分组 的数据部分长度p应取为多大？
3.2.1 概述
现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点 对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是 使用 PPP 协议。
PPP通常用于在各种点对点链路上传输IP分组。
拨号电话线链路 SONET/SDH链路 …
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 24
预习
计算机网络
预习3.3(了解)，回答以下问题：
1. 什么是媒体接入控制问题？有哪几类 方法？
2. 局域网有哪些拓扑？
3. 在局域网体系结构中局域网工作在哪 几层？
下次课讲解习题3-8、3-9
第3章 数据链路层 25
教学体会
计算机网络
第3章 数据链路层 26
为进一步提高性能，可设法只重传出现差错的 分组。这时接收窗口大小不再为1（通常与发 送窗口大小一样），以便接收失序到达的分组 －－选择重传协议
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 16
计算机网络
2. 选择重传协议
假设发送窗口和 接收窗口都为 4
发送方
接收方
发送窗口：0 ~ 3
DATA0 DATA1 DATA2 DATA3
U
TD
TD RTT TA
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 8
计算机网络
流水线方能会式发使送接据方收不连方由间续或于断发网信地送络道传分来上送组不一，可及直这有种数传
连续ARQ处 送协理方议，连必续输利须发方用采送率式取分。可措组获施的得限个很制 数高。发的信道
A
B
连续发送分组
确认
而不等待确认
怎样的条件下，分组交换的时延比电路 交换的要小？
第3章 数据链路层 2
作业解答
计算机网络
1-10 解答： 分组交换时延为： (k 1) p / b k d x / b
电路交换时延为： s k d x / b
因此，分组交换时延较电路交换时延小 的条件为：
(k 1) p / b s
第3章 数据链路层 3
对于面向字符的异步链路采用字符填充法 对于面向比特的同步链路采用比特填充法
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 23
作业
计算机网络
1. 对于回退N步协议，发送窗口大小为5， 发送方有7个数据分组发送，假设发送的 第2个数据分组丢失，请画出发送方和接 收方的交互图，并标出数据分组和确认 分组。
2. 习题3-10 3. 习题3-12 4. 习题3-14
可靠传输的模型
计算机网络
在不可靠的信道上实现可靠的数据传输 为上层提供一条可靠的逻辑通道
上层
来自百度文库
上层
上层
上层
实体
实体
实体
实体
单向可靠信道
(a) 提供的服务
指挥控制工程学院
可靠传输协议 （发送方）
可靠传输协议 （接收方）
双向不可靠信道 (b) 服务的实现
第3章 数据链路层 19
计算机网络
3.2 点对点协议 PPP
累积确认：ACKn表示， 丢D弃AT失An序以分及组以，前发的送分AC组K1 丢都弃已失正序确分接组收，！发送ACK1 发送ACK2
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 13
计算机网络
1. Go-back-N（回退 N 帧）协议
发送方
发送DATA0 发送DATA1 发送DATA2 发送DATA3
超时前收到 ACK2,表示分组 0,1,2都已正确 接收
F 7E
2
1
PPP 有一个 2 个字节的协议字段。
当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是 IP 数据报。
若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 22
透明传输问题
计算机网络
根据物理链路的不同，PPP 选用比特填 充法或字符填充法实现透明传输。
信道利用率是停止 等待协议的4倍！
接收方
发送ACK0 发送ACK1 发送ACK2 发送ACK3
指挥控制工程学院
t
t
第3章 数据链路层 11
出现差错情况
计算机网络
发送方 发送DATA0 发送DATA1 发送DATA2 发送DATA3
滑动窗口协议： Go-Back-N协议 选择重传协议
接收方
?
指挥控制工程学院
发送DATA4 发送DATA5 发送DATA6 发送DATA7
接收方
发送ACK0 发送ACK1 发送ACK2 发送ACK3 累积确认：ACKn表示， DATAn以及以前的分组 都已正确接收！
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 14
计算机网络
只修改了连续序号停止等
1待. G协议o-的b发ac送k方-N算（法，回将退发 N 帧）协议
(a) 正常重传
t
t
(b) 数据丢失
t
t
(c) 确认丢失
t
t
(d) 确认迟到
第3章 数据链路层 7
计算机网络
停等协议信道利用率低
当往返时延相对发送时延较大时，停止等 待协议的信道利用率是很低的。
B
t
A TD
RTT
TD + RTT + TA
TA
RTT(Round-Trip Time): 往返时延
t
第3章 数据链路层 12
由于接收方只接收按序到达
计算机网络
的（1分超. 接的组时G收分，）o窗组一，-口序b旦其a：号某后c接 的个连k收范分续-方围组发N允出送（许现的回接差所收错有退 N 帧）协议
分发组送都窗口要为被重传: Go-Back-N
接收方只接收按序到
[0, 1, 2, 3]
发送方
接收方 达的分组！(接收窗
第3章 数据链路层 20
1. PPP 协议的组成
计算机网络
PPP 协议的三个组成部分
承载协议：负责帧的传送，一个将上层协议 分组（ 如IP 数据报）封装成帧在串行链路 上传送。
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
发送DATA0 发送DATA1 发送DATA2 发送DATA3 发送窗口为 [1, 2, 3, 4]
发送DATA4 发送DATA5
口大小为1)
接收窗口
发送ACK0 发送ACK1
接收为窗[口0 ] 为[ 2 ]
丢弃失序分组，发送ACK1
超时重传
发送DATA2 发送DATA3 发送DATA4 发送DATA5
第3章 数据链路层 4
作业解答
计算机网络
1-11 解答： 假设每段链路的传播时延为d (s)，计算
总时延D为：
(k 1)( p h) / b k d x / b (x / p)h / b
求D对p的导数，令其为零。解出
p xh /(k 1)
第3章 数据链路层 5
课堂习题
根据停止等待协议正 常情况的交互示意图 ，分别画出以下3种 情况的交互图。
ACK0（交选付D择AT确A0认），仅接接收收窗窗口口：：01
~ ~
3 4
ACK1（交确付D认ATDAA1）TA3 接收窗口：2 ~ 5
发送窗口：只1有~ 4DATA2 超 DATA4 发送窗口：会2超~ 5时重传！时 DATA5
窗口不变，记录ACK3
重 传
DATA2
窗口不变，记录ACK4 窗口不变，记录ACK5
t
指挥控制工程学院
t
第3章 数据链路层 9
计算机网络
滑动窗口协议 发送窗口大小是已
通过设置发送如的窗果分口发组来送还完没限窗有制发认口收发送的内到送最但方大还的分没发有组送数收速到率确
发送窗口 确认则必须等待
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
(a) 发送窗口是发送方可可以以发连送续发送的分组序号范围
ACK3（缓存DATA3） 窗口不变
ACK4（缓存DATA4） ACK5（缓存DATA5）
窗口不变 窗口不变
ACK2（交付DATA2 ~ 5） 接收窗口：6 ~ 9
发送窗口：2 ~ 5 发送窗口：6 ~ 9
DATA6 DATA7
DATA8 DATA9
指挥控制工程学院
t
t
第3章 数据链路层 17
2. 选择重传协议
计算机网络
接收窗口大小>=1，接收到失序分组，如 果序号在接收窗口中，先缓存，等到所 缺分组收齐后再一并交付上层。
由于采用的是选择确认，只重传出现差 错的分组。
发送窗口只有收到最左侧序号的确认才 能右移，同时接收窗口也只有收到最左 侧序号的数据分组才能右移。
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 18
1）DATA0丢失 2）ACK0丢失 3）ACK0迟到
要求画到发送DATA2
计算机网络
发送方
接收方
t
t
(a) 正常重传
第3章 数据链路层 6
停止等待协议
计算机网络
发送方
接收方 发送方 tout 重 传
接收方 发送方 tout 重 传
接收方 发送方
tout
重传 丢 弃
忽 略
接收方 丢 弃
t
t
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 21
计算机网络
2. PP可P可靠P靠协P数P数P能据议P据P不传不传的能输提输提服供帧服供务务格？！式 CRC帧校验序列
标志地字址段控字制段字段
先发送
首部
IP 数据报
尾部
FAC 7E FF 03
字节 1 1 1
协议 2
信息部分
不超过 1500 字节 PPP 帧
帧校验
新的分组
发送窗口
向前
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
(b) 收到分组1的确认后发送窗口向前滑动
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 10
计算机网络
滑动窗口的作用
窗口大小为4：
发送方
发送DATA0 发送DATA1 发送DATA2 发送DATA3
发送DATA4 发送DATA5 发送DATA6 发送DATA7
送窗口大小由1改为N
采用滑动窗口机制。发送方的发送窗口大小为 N，可连续发送序号在发送窗口内的分组
接收方的接收窗口大小为1，只按序接收分组。 当收到序号错误的分组，接收方将其丢弃并重 传最近按序接收分组的确认
发送方采用超时机制来重传出现差错或丢失的 分组。一旦某个分组超时，其后连续发送的所 有分组都要被重传
接收方采用累积确认的方式。接收方对分组n 的确认，表明接收方已正确接收到分组n及以 前的所有分组。
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 15
2. 选择重传协议
计算机网络
GBN相对简单，但一个分组的差错可能引起大 量分组的重传，这些分组可能已经被接收方正 确接收了，但由于未按序到达而被丢弃。
显然GBN对这些分组的重传是对通信资源的极 大浪费。
第5讲
作业解答
计算机网络
1-10 试在下列条件下比较电路交换和分 组交换。要传送的报文共x(bit)。从源站 到目的站共经过k段链路，每段链路的传 播时延为d(s)，传输速率为b(b/s)。在电 路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组 交换时分组长度为p(bit)（x > p），且各 结点的排队等待时间可忽略不计。问在
作业解答
计算机网络
1-11 分组交换网中，设报文长度和分组 长度分别为x和(p + h) (bit)，其中p为分 组的数据部分的长度，而h为每个分组所 带的控制信息固定长度，与p的大小无关 。通信的两端共经过k段链路。链路的数 据率为b (b/s)，结点的排队时间可忽略不
计。若打算使总的时延为最小，问分组 的数据部分长度p应取为多大？
3.2.1 概述
现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点 对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是 使用 PPP 协议。
PPP通常用于在各种点对点链路上传输IP分组。
拨号电话线链路 SONET/SDH链路 …
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 24
预习
计算机网络
预习3.3(了解)，回答以下问题：
1. 什么是媒体接入控制问题？有哪几类 方法？
2. 局域网有哪些拓扑？
3. 在局域网体系结构中局域网工作在哪 几层？
下次课讲解习题3-8、3-9
第3章 数据链路层 25
教学体会
计算机网络
第3章 数据链路层 26
为进一步提高性能，可设法只重传出现差错的 分组。这时接收窗口大小不再为1（通常与发 送窗口大小一样），以便接收失序到达的分组 －－选择重传协议
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 16
计算机网络
2. 选择重传协议
假设发送窗口和 接收窗口都为 4
发送方
接收方
发送窗口：0 ~ 3
DATA0 DATA1 DATA2 DATA3
U
TD
TD RTT TA
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 8
计算机网络
流水线方能会式发使送接据方收不连方由间续或于断发网信地送络道传分来上送组不一，可及直这有种数传
连续ARQ处 送协理方议，连必续输利须发方用采送率式取分。可措组获施的得限个很制 数高。发的信道
A
B
连续发送分组
确认
而不等待确认
怎样的条件下，分组交换的时延比电路 交换的要小？
第3章 数据链路层 2
作业解答
计算机网络
1-10 解答： 分组交换时延为： (k 1) p / b k d x / b
电路交换时延为： s k d x / b
因此，分组交换时延较电路交换时延小 的条件为：
(k 1) p / b s
第3章 数据链路层 3
对于面向字符的异步链路采用字符填充法 对于面向比特的同步链路采用比特填充法
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 23
作业
计算机网络
1. 对于回退N步协议，发送窗口大小为5， 发送方有7个数据分组发送，假设发送的 第2个数据分组丢失，请画出发送方和接 收方的交互图，并标出数据分组和确认 分组。
2. 习题3-10 3. 习题3-12 4. 习题3-14
可靠传输的模型
计算机网络
在不可靠的信道上实现可靠的数据传输 为上层提供一条可靠的逻辑通道
上层
来自百度文库
上层
上层
上层
实体
实体
实体
实体
单向可靠信道
(a) 提供的服务
指挥控制工程学院
可靠传输协议 （发送方）
可靠传输协议 （接收方）
双向不可靠信道 (b) 服务的实现
第3章 数据链路层 19
计算机网络
3.2 点对点协议 PPP
累积确认：ACKn表示， 丢D弃AT失An序以分及组以，前发的送分AC组K1 丢都弃已失正序确分接组收，！发送ACK1 发送ACK2
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 13
计算机网络
1. Go-back-N（回退 N 帧）协议
发送方
发送DATA0 发送DATA1 发送DATA2 发送DATA3
超时前收到 ACK2,表示分组 0,1,2都已正确 接收
F 7E
2
1
PPP 有一个 2 个字节的协议字段。
当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是 IP 数据报。
若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 22
透明传输问题
计算机网络
根据物理链路的不同，PPP 选用比特填 充法或字符填充法实现透明传输。
信道利用率是停止 等待协议的4倍！
接收方
发送ACK0 发送ACK1 发送ACK2 发送ACK3
指挥控制工程学院
t
t
第3章 数据链路层 11
出现差错情况
计算机网络
发送方 发送DATA0 发送DATA1 发送DATA2 发送DATA3
滑动窗口协议： Go-Back-N协议 选择重传协议
接收方
?
指挥控制工程学院
发送DATA4 发送DATA5 发送DATA6 发送DATA7
接收方
发送ACK0 发送ACK1 发送ACK2 发送ACK3 累积确认：ACKn表示， DATAn以及以前的分组 都已正确接收！
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 14
计算机网络
只修改了连续序号停止等
1待. G协议o-的b发ac送k方-N算（法，回将退发 N 帧）协议
(a) 正常重传
t
t
(b) 数据丢失
t
t
(c) 确认丢失
t
t
(d) 确认迟到
第3章 数据链路层 7
计算机网络
停等协议信道利用率低
当往返时延相对发送时延较大时，停止等 待协议的信道利用率是很低的。
B
t
A TD
RTT
TD + RTT + TA
TA
RTT(Round-Trip Time): 往返时延
t
第3章 数据链路层 12
由于接收方只接收按序到达
计算机网络
的（1分超. 接的组时G收分，）o窗组一，-口序b旦其a：号某后c接 的个连k收范分续-方围组发N允出送（许现的回接差所收错有退 N 帧）协议
分发组送都窗口要为被重传: Go-Back-N
接收方只接收按序到
[0, 1, 2, 3]
发送方
接收方 达的分组！(接收窗
第3章 数据链路层 20
1. PPP 协议的组成
计算机网络
PPP 协议的三个组成部分
承载协议：负责帧的传送，一个将上层协议 分组（ 如IP 数据报）封装成帧在串行链路 上传送。
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
发送DATA0 发送DATA1 发送DATA2 发送DATA3 发送窗口为 [1, 2, 3, 4]
发送DATA4 发送DATA5
口大小为1)
接收窗口
发送ACK0 发送ACK1
接收为窗[口0 ] 为[ 2 ]
丢弃失序分组，发送ACK1
超时重传
发送DATA2 发送DATA3 发送DATA4 发送DATA5
第3章 数据链路层 4
作业解答
计算机网络
1-11 解答： 假设每段链路的传播时延为d (s)，计算
总时延D为：
(k 1)( p h) / b k d x / b (x / p)h / b
求D对p的导数，令其为零。解出
p xh /(k 1)
第3章 数据链路层 5
课堂习题
根据停止等待协议正 常情况的交互示意图 ，分别画出以下3种 情况的交互图。
ACK0（交选付D择AT确A0认），仅接接收收窗窗口口：：01
~ ~
3 4
ACK1（交确付D认ATDAA1）TA3 接收窗口：2 ~ 5
发送窗口：只1有~ 4DATA2 超 DATA4 发送窗口：会2超~ 5时重传！时 DATA5
窗口不变，记录ACK3
重 传
DATA2
窗口不变，记录ACK4 窗口不变，记录ACK5
t
指挥控制工程学院
t
第3章 数据链路层 9
计算机网络
滑动窗口协议 发送窗口大小是已
通过设置发送如的窗果分口发组来送还完没限窗有制发认口收发送的内到送最但方大还的分没发有组送数收速到率确
发送窗口 确认则必须等待
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
(a) 发送窗口是发送方可可以以发连送续发送的分组序号范围
ACK3（缓存DATA3） 窗口不变
ACK4（缓存DATA4） ACK5（缓存DATA5）
窗口不变 窗口不变
ACK2（交付DATA2 ~ 5） 接收窗口：6 ~ 9
发送窗口：2 ~ 5 发送窗口：6 ~ 9
DATA6 DATA7
DATA8 DATA9
指挥控制工程学院
t
t
第3章 数据链路层 17
2. 选择重传协议
计算机网络
接收窗口大小>=1，接收到失序分组，如 果序号在接收窗口中，先缓存，等到所 缺分组收齐后再一并交付上层。
由于采用的是选择确认，只重传出现差 错的分组。
发送窗口只有收到最左侧序号的确认才 能右移，同时接收窗口也只有收到最左 侧序号的数据分组才能右移。
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 18
1）DATA0丢失 2）ACK0丢失 3）ACK0迟到
要求画到发送DATA2
计算机网络
发送方
接收方
t
t
(a) 正常重传
第3章 数据链路层 6
停止等待协议
计算机网络
发送方
接收方 发送方 tout 重 传
接收方 发送方 tout 重 传
接收方 发送方
tout
重传 丢 弃
忽 略
接收方 丢 弃
t
t
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 21
计算机网络
2. PP可P可靠P靠协P数P数P能据议P据P不传不传的能输提输提服供帧服供务务格？！式 CRC帧校验序列
标志地字址段控字制段字段
先发送
首部
IP 数据报
尾部
FAC 7E FF 03
字节 1 1 1
协议 2
信息部分
不超过 1500 字节 PPP 帧
帧校验
新的分组
发送窗口
向前
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
(b) 收到分组1的确认后发送窗口向前滑动
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 10
计算机网络
滑动窗口的作用
窗口大小为4：
发送方
发送DATA0 发送DATA1 发送DATA2 发送DATA3
发送DATA4 发送DATA5 发送DATA6 发送DATA7
送窗口大小由1改为N
采用滑动窗口机制。发送方的发送窗口大小为 N，可连续发送序号在发送窗口内的分组
接收方的接收窗口大小为1，只按序接收分组。 当收到序号错误的分组，接收方将其丢弃并重 传最近按序接收分组的确认
发送方采用超时机制来重传出现差错或丢失的 分组。一旦某个分组超时，其后连续发送的所 有分组都要被重传
接收方采用累积确认的方式。接收方对分组n 的确认，表明接收方已正确接收到分组n及以 前的所有分组。
指挥控制工程学院
第3章 数据链路层 15
2. 选择重传协议
计算机网络
GBN相对简单，但一个分组的差错可能引起大 量分组的重传，这些分组可能已经被接收方正 确接收了，但由于未按序到达而被丢弃。
显然GBN对这些分组的重传是对通信资源的极 大浪费。