计算机网络知识回顾课件

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1、计算机网络知识回顾,内蒙古大学 计算机学院 孙 涛,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,2,目 录,第1章 计算机网络概述 第2章 数据通信技术 第3章 简单的网络 第4章 数据交换技术 第5章 网络互连技术 第6章 端到端的协议 第7章 网络安全 第8章 网络应用,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,3,第一章 计算机网络概述,1.1 基本概念 1.2 网络体系结构与协议,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,4,第一章 计算机网络概述,1.1

2、基本概念 1.1.1 计算机网络的历史与发展 1.1.2 计算机网络的定义 1.1.3 计算机网络的分类 1.1.4 计算机网络的硬件组成 1.1.5 计算机网络的性能评价,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,5,1.1.2 计算机网络的定义,计算机网络是一个结合了计算机技术和通信技术的、由若干台具有独立自主功能的、通过各种通信手段互联的、以便进行信息交换、资源共享和协同工作的计算机组成的复合系统。,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,6,1.1.3 计算机网络的分类,按网络的地理分布范围划分

3、按网络拓扑结构划分,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,7,网络的地理分布范围分类,局域网(Local Area Network, LAN) 广域网(Wide Area Network, WAN) 互连网,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,8,按网络拓扑结构划分,总线型 环型 星型 混合型 树型（星型级联） 网状（星型+环型）,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,9,总线型,2020/7/16,College of Computer Scien

4、ce, IMU,10,环型,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,11,星型,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,12,1.1.4 计算机网络的硬件组成,网络的硬件是由 计算机 网络接口卡 传输介质 远程访问设备 网络互连设备组成,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,13,中继器(repeater)是一种信号放大器，用于延长网络电缆的长度，扩大网络的分布范围。 网桥是一种网络互连设备，用于扩大网络的分布范围和分散网络的负荷，提高计算机和通信的效率。

5、 交换机是一种网络互连设备，提高网络性能。 比较复杂的网络互连设备是路由器。,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,14,1.1.5 计算机网络性能评价,评价网络性能指标的标准主要有二个： 带宽和延迟。 带宽：在一段特定的时间内网络所能传送的比特数。 延迟：一个比特从网络的一端传到另一端花费的时间。 延迟=传播延迟 + 发送延迟 + 排队延迟 传输量大则带宽重要；传输量小则延迟重要。,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,15,要保证网络使用效率，则考虑延迟和带宽的乘积。 延迟和带宽的乘积的重要性在

6、于： 该乘积相当于第1比特到达接收者之前，发送者必须发送的比特数。如果发送者所发送的比特数比这个数小，那么就造成了带宽浪费；如果大了，就造成拥塞甚至丢包。构造高性能网络时应考虑此数。 （管道满载）,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,16,1.2 网络体系结构与协议,1.2.1 分层的网络模型 1.2.2 通信协议 1.2.3 OSI参考模型 1.2.4 Internet体系结构,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,17,B1,B21,B22,B31,B32,接口,接口,接口,接口,计算机B,实

7、际物理通道,图例：,逻辑通道,服务接口,1.2.1 分层的网络模型,对等层,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,18,1.2.2 通信协议,协议是对等层实体间，为了支持它们之间的通信而事先规定的规则。 如：A主机和B主机的网络层都使用IP协议，则可以实现IP寻址；A主机和B主机的传输层都使用TCP协议，则可以实现丢包的重传和重排序等功能。,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,19,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,20,PDU的组成： 协议栈：

8、,虚通信,物理媒体实际通信,N+1 层,N 层,N-1 层,N+1 层,N 层,N-1 层,虚通信,n层协议,计算机A,计算机B,控制部分,数据部分,nPDU控制,nPDU数据,N-1PDU控制,N-1PDU数据,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,21,1.2.3 OSI参考模型,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,22,每层数据单元的名称,Layer PDUs 7-Application-| 6-PresentationData 5-Session-| 4-TransportSegments

9、 3-NetworkPackets 2-Data LinkFrames 1-PhysicalBits,1.2.4 因特网体系结构,Application,Transport,Network Access,Internet,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,24,Application,Transport,Network Access,Internet,TCP/IP OSI,Application,Presentation,Session,Transport,Network,Data Link,Physical,TCP/IP与OSI的比较,20

10、20/7/16,College of Computer Science, IMU,25,协议图参考模型,Port端口号 IP地址 Mac地址,如何理解图中三个关键层中的三个量,假如你要到白宫去找布什，那么先步行到学校门口， 再乘出租车到机场，再乘飞机到北京，再乘飞机到 华盛顿，再乘出租车到白宫，再从白宫里的所有人 中找出布什。 以上过程中，白宫为IP地址，布什为Port端口号， 每一步目标为Mac地址。 在网络传输中，Mac地址是用于每一步通信的，IP 地址是用于路由的，Port端口号是用于同一地址的 多个应用程序解多路复用的。,2020/7/16,College of Computer Sc

11、ience, IMU,26,网络的学习：由易到难,点对点,node,node,多路访问,node,node,node,node,直连链路,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,27,switch,host,host,host,host,host,host,switch,switch,交换网,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,28,Router/Switch,Router/Switch,Router/Switch,网络的互连,2020/7/16,College of Computer Scienc

12、e, IMU,29,2.1 传输介质 2.2 数字通信 2.3 数据编码 2.4 成帧 2.5 差错检测的基本方法 2.6 可靠传输,第2章 数据通信技术（直连网）,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,30,介质分类：,有线介质：将信号约束在一个物理导体内 如 双绞线、 同轴电缆、光纤等 无线介质：不能将信号约束在一个物理导体内 如 无线电、短波、微波、卫星、光波,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,31,2.3 数据编码,为了将比特从一个结点传输到另一个结点，需要把二进制数据编码为链路所能传送

13、的信号，然后在物理链路上传播，在接收结点将信号解码成相应的二进制数据。,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,32,将数值1映射为高信号，数值0映射为低信号。 缺点：1) 连续“0”和连续“1”问题 2) 发送方和接收方的时钟不能精确同步,比特 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0,NRZ,(1)、不归零(Non-Return to Zero, NRZ)编码,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,33,接收方保持一个它所收到的信号平均值，即基线，然后用这个平均值区分高、低电

14、平信号 基线漂移，即太多连续的1或0使这个平均值发生改变，使得对收到的信号判定出错。 时钟漂移：接收方实际上是根据信号从1到0或从0到1的电平跳变，来自己进行同步校正的，若长时间没有从1到0或从0到1的跳变，时钟就不能进行同步校正，导致时钟漂移。,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,34,比特 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0,NRZI,(2)、不归零反转(Non-Return to Zero Inverted，NRZI)编码,发送方从当前信号产生一个跳变，则编码为一个1， 保持当前信号，则编码为一个0。 特点：解

15、决了连续1的问题，但未解决连续0的问题。,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,35,曼彻斯特编码将0作为一个由低到高的跳变，1作为一个由高到低的跳变。因为0和1都导致信号的跳变，所以接收方时钟能被有效地恢复。,(3)、曼彻斯特编码（Manchesteren coding）,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,36,2.4 成帧,如何确定帧的边界？,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,37,SYN（synchronization）(同步)字符，一帧开始发送 STX（正文开始符） ETX（正文结束符） SOH（头部开始符）字段与STX字段的目的是一样的。 CRC（cyclic redundancy check，循环冗余校验）,2.4.2 、 面向字符协议的成帧,1字符填充方法,2020/7/16,College of Computer Science, IMU,38,帧的数据部分中可能有与控制字符相同的字符，这时可以对该字符之前加上DLE作以区分。 可以有： ETX - DLE ETX DLE - DLE DLE 这样，正文中可以发送任何数据，即对上层数据没有任何限制。 因为在这种方法中，对帧的数据部分插入了