计算机网络第周网络接口层复习

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1、会计学1计算机网络第周网络接口层复习计算机网络第周网络接口层复习第1页/共155页第2页/共155页第3页/共155页第4页/共155页第5页/共155页(a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路第6页/共155页主机因特网第7页/共155页第8页/共155页因特网协会 ISOC因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部 IRTF 因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组IESG RGWGRG领域领域因特网体系结构研究委员会 IAB WGWGWG第9页/共155页第10页/共155页因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的 RFC实验的 RFC提供信息的 RFC6 种 RFC第11页/共1

2、55页（提供连通性和交换）。第12页/共155页因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器因特网的边缘部分与核心部分第13页/共155页对等 Peer-to-Peer (P2P) 方式第14页/共155页第15页/共155页第16页/共155页n在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。第17页/共155页第18页/共155页第19页/共155页第20页/共155页n必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。第21页/共155页P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放数据传送的

3、特点比特流直达终点报文报文报文分组分组分组存储转发存储转发存储转发存储转发第22页/共155页第23页/共155页H1H5H2H4H3H6路由器网络网络核心部分主机第24页/共155页第25页/共155页nNetwork)n个人区域网 PAN (Personal Area Network) 第26页/共155页第27页/共155页率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。第28页/共155页第29页/共155页第30页/共155页发送时延 = 数据块长度（比特）发送速率（比特/秒）第31页/共155页传播时延 = 信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）第32页/共1

4、55页第33页/共155页总时延 = 发送时延+传播时延 +处理时延+排队时延第34页/共155页1 0 1 1 0 0 1发送器队列在链路上产生传播时延结点 B结点 A在发送器产生传输时延(即发送时延)在结点 A 中产生处理时延和排队时延数据从结点 A 向结点 B 发送数据链路第35页/共155页（传播）时延链路带宽时延带宽积 = 传播时延 带宽时延带宽积第36页/共155页UDD10U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。 第37页/共155页第38页/共155页第39页/共155页数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层第40页/共155页543215432

5、1主机 1AP2AP1主机 2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层 协议数据第41页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层协议数据再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文第42页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）第43页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧第44页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把

6、比特流传送到物理媒体第45页/共155页5432154321物理传输媒体主机 1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层主机 2第46页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层第47页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层第48页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层第49页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层剥去首部，取出数据部分上交

7、给应用层第50页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程第51页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！第52页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾

8、部第53页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 210100110100101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据第54页/共155页H3H4H5应 用 程 序 数 据5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据第55页/共155页H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据5432154321主机 1AP2AP1主机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层

9、第56页/共155页H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层第57页/共155页应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程第58页/共155页5432154321主机 1AP2AP1主机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！第59页/共155页第60页/共155页协议(n + 1)SAPSAP交换原语交换原语实体(n + 1)服务提供者第 n 层第 n + 1 层实体(n

10、 + 1)服务用户实体(n)实体(n)协议(n)第61页/共155页第62页/共155页第63页/共155页第64页/共155页传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC 机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号 输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC 机第65页/共155页第66页/共155页第67页/共155页第68页/共155页发送和接收信息。第69页/共155页第70页/共155页nS 为信道内所传信号的平均功率；nN 为信道内部的高斯噪声功率。第71页/共155页第72页/共155页第73页/共15

11、5页第74页/共155页第75页/共155页共享信道信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2复用分用(a) 不使用复用技术(b) 使用复用技术第76页/共155页频率时间频率 1频率 2频率 3频率 4频率 5第77页/共155页第78页/共155页频率时间B C DB C DB C DB C DAAAAA 在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧第79页/共155页 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550

12、nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s复用器分用器EDFA120 km光调制器光解调器第80页/共155页第81页/共155页n0 11100100。nS 站的码片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)n每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。第82页/共155页011miiiTSmTS(2-3)第83页/共155页个用户同时使用。第84页/共155页第85页/共155页第86页/共155

13、页第87页/共155页目进行单向传输。而 HFC 网则需要对 CATV 网进行改造。第88页/共155页nHFC 网具有比 CATV 网更宽的频谱，且具有双向传输功能。第89页/共155页同轴电缆头端模拟光纤放大器引入线分路器光纤结点服务区服务区服务区第90页/共155页第91页/共155页第92页/共155页第93页/共155页第94页/共155页第95页/共155页IP 数据报1010 0110帧取出数据链路层网络层链路结点 A结点 B物理层数据链路层结点 A结点 B帧(a)(b)发送帧接收链路IP 数据报1010 0110帧装入数据链路层传送的是帧第96页/共155页第97页/共155页

14、帧结束帧首部IP 数据报帧的数据部分帧尾部 MTU数据链路层的帧长开始发送帧开始第98页/共155页帧结束符发送在前SOH装在帧中的数据部分帧帧开始符EOTSOHEOT出现了“EOT”被接收端当作无效帧而丢弃被接收端误认为是一个帧数据部分EOT完整的帧第99页/共155页第100页/共155页SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始数据EOTEOT经过字节填充后发送的数据字节填充字节填充字节填充字节填充发送在前帧开始符帧结束符SOH第101页/共155页第102页/共155页n把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM

15、+ Rn假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们第103页/共155页第104页/共155页Control Protocol)。第105页/共155页第106页/共155页因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。第107页/共155页匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网树形网 环形网第108页/共155页第109页/共155页硬件地址至局域网适配器（网卡）串行通信CPU 和存储器生成发送的数据处理收到的数据把帧发送到局域网从局域网接收帧计算机IP 地址并行通信第110页/共155页第111页/共155页第112页/共155页用。第113页/共155页1 km

16、ABt碰撞t = 2 A 检测到发生碰撞 t = B 发送数据B 检测到发生碰撞 t = t = 0单程端到端传播时延记为 传播时延对载波监听的影响 第114页/共155页1 kmABt碰撞t = B 检测到信道空闲发送数据t = / 2发生碰撞t = 2 A 检测到发生碰撞 t = B 发送数据B 检测到发生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 检测到信道空闲发送数据ABt = 0t = B 检测到发生碰撞停止发送STOPt = 2 A 检测到发生碰撞STOPAB单程端到端传播时延记为 第115页/共155页第116页/共155页n当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告

17、。第117页/共155页第118页/共155页第119页/共155页第120页/共155页数据帧干扰信号 TJABTBt B 发送数据A 检测到冲突开始冲突信道占用时间A 发送数据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。第121页/共155页第122页/共155页第123页/共155页发 送 成 功 争用期 争用期 争用期 222T0t占用期 发生碰撞 发送一帧所需的平均时间第124页/共155页0Ta0Ta(3-2) a0 表示一发生碰撞就立即可以检测出来， 并立即停止发送，因而信道利用率很高。 a 越大，表明争用期所

18、占的比例增大，每发 生一次碰撞就浪费许多信道资源，使得信道 利用率明显降低。 第125页/共155页第126页/共155页第127页/共155页第128页/共155页以太网 MAC 帧物理层MAC层10101010101010 10101010101010101011前同步码帧开始定界符7 字节1 字节8 字节插入IP层目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网的 MAC 帧格式 第129页/共155页MAC 帧物理层MAC 层IP 层目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报数据字段 46 1500 字节数据字段的正式名称是 MAC

19、客户数据字段最小长度 64 字节 18 字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度 第130页/共155页MAC 帧物理层MAC 层IP 层目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报FCS 字段 4 字节当传输媒体的误码率为 1108 时，MAC 子层可使未检测到的差错小于 11014。 当数据字段的长度小于 46 字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。 第131页/共155页MAC 帧物理层MAC 层IP 层目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报10101010101010 10

20、101010101010101011前同步码帧开始定界符7 字节1 字节8 字节插入在帧的前面插入的 8 字节中的第一个字段共 7 个字节，是前同步码，用来迅速实现 MAC 帧的比特同步。第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是MAC 帧。 为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比 MAC 帧还多 8 个字节第132页/共155页第133页/共155页第134页/共155页第135页/共155页第136页/共155页第137页/共155页第138页/共155页第139页/共155页第140页/共155页第141页/共155页第142页/共155页第143页/共155页第144页/共15

21、5页以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 当 B1 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时，工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。第145页/共155页以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 B1 发送数据时，工作站 A1, A2 和 C1都不会收到 B1 发出的广播信息。 第146页/共155页以太网交换

22、机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。 第147页/共155页 802.3MAC 帧字节66246 15004MAC 帧目地地址源地址长度/类型数 据FCS长度/类型 = 802.1Q 标记类型 标记控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字节2 字节插入 4 字节的 VLAN 标记4用户优先级CFI第148页/共155页第149页/共155页第150页/共155页第151页/共155页第152页/共155页第153页/共155页第154页/共155页