中科大计算机网络05PPT课件
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《计算机网络概论》PPT课件
• 网络计算技术已经成为重要的网络应用与研究领域.
1.1.5 宽带网络与全光网络技术的研究与发 展
• 很多国家的政府与企业投入巨额资金,把宽带网络作为 战略产业来发展；
• 宽带网络在基础设施、网络产品、信息服务等多个层 面上提供了巨大的市场机会,为新的网络服务运营商提 供了发展的空间,从而也带动了网络产业的结构调整；
• ARPAnet对网络的产生与发展起到重要• 1984年NSF决定组建NSFnet； • NSFnet采取的是一种层次型结构,分为主干网、地区
网与校园网； • 1990年NSFnet主干网的传输速率为44.746Mb/s； • 1995年4月1日,NSF和MCI合作创建了NvBS〔very
Internet技术的广泛应用 网络计算技术的研究与发展 宽带城域网与接入网技术的研究与发展 网络与信息安全技术的研究与发展
1.1.2 计算机网络的形成
• 1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时,计 算机技术与通信技术并没有直接的联系；
• 20世纪50年代初,由于美国军方的需要,美国半自动地面 防空系统〔SAGE〕的研究开始了计算机技术与通信技术 相结合的尝试；
• 终端可以通过主机连入网内,也可以通过终端控制器、 报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入网内.
1.3.2 通信子网的概念
• 通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设 备组成,完成网络数据传输、转发等通信处理任务；
• 通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点； • 通信控制处理机作为与资源子网的主机、终端的连接
• Internet的广泛应用促进了电子商务、电子政务、远 程教育、远程医疗、分布式计算与视频点播的发展；
• 高速局网络技术发展迅速,Fast Ethernet、Gigabit Ethernet已开始进入实用阶段,速率为10Gb/s的 Ethernet网正在研究之中；
1.1.5 宽带网络与全光网络技术的研究与发 展
• 很多国家的政府与企业投入巨额资金,把宽带网络作为 战略产业来发展；
• 宽带网络在基础设施、网络产品、信息服务等多个层 面上提供了巨大的市场机会,为新的网络服务运营商提 供了发展的空间,从而也带动了网络产业的结构调整；
• ARPAnet对网络的产生与发展起到重要• 1984年NSF决定组建NSFnet； • NSFnet采取的是一种层次型结构,分为主干网、地区
网与校园网； • 1990年NSFnet主干网的传输速率为44.746Mb/s； • 1995年4月1日,NSF和MCI合作创建了NvBS〔very
Internet技术的广泛应用 网络计算技术的研究与发展 宽带城域网与接入网技术的研究与发展 网络与信息安全技术的研究与发展
1.1.2 计算机网络的形成
• 1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时,计 算机技术与通信技术并没有直接的联系；
• 20世纪50年代初,由于美国军方的需要,美国半自动地面 防空系统〔SAGE〕的研究开始了计算机技术与通信技术 相结合的尝试；
• 终端可以通过主机连入网内,也可以通过终端控制器、 报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入网内.
1.3.2 通信子网的概念
• 通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设 备组成,完成网络数据传输、转发等通信处理任务；
• 通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点； • 通信控制处理机作为与资源子网的主机、终端的连接
• Internet的广泛应用促进了电子商务、电子政务、远 程教育、远程医疗、分布式计算与视频点播的发展；
• 高速局网络技术发展迅速,Fast Ethernet、Gigabit Ethernet已开始进入实用阶段,速率为10Gb/s的 Ethernet网正在研究之中；
计算机网络课件ppt
01 03
虚拟专用网络技术概述
虚拟专用网络技术是一种可以在 公共网络上建立加密通道的技术 ，通过这种技术可以保证数据传 输的安全性和可靠性。
02
虚拟专用网络协议
虚拟专用网络协议包括PPTP、 L2TP、IPSec等，其中PPTP和 L2TP协议比较常见。
04 广域网技术
数字数据网技术
01
数字数据网（DDN）是一种基于数字传输技术的数据通信网络，提 供可靠、高效的数据传输服务。
05 网络互联技术
路由器技术
路由器概述
路由器是网络互联的关键设备，用于连 接不同网络，实现数据包的转发和路径
选择。
路由协议
常见的路由协议包括RIP、OSPF、 BGP等，用于在路由器之间传递路由
信息。
路由表
路由器通过路由表来决定数据包的转 发路径，路由表根据路由协议动态生 成。
路由优化
为了提高网络性能，需要对路由进行 优化，包括路由聚合、路由过滤和策 略路由等。
无线局域网拓扑结构
无线局域网的拓扑结构与以太网类似，包括星型、总线型和环型等。
无线局域网设备
无线局域网设备包括无线网卡、无线路由器、无线接入点等。
虚拟专用网络技术
虚拟专用网络设备
虚拟专用网络设备包括路由器、 防火墙、VPN网关等。
04
虚拟专用网络的应用场景
虚拟专用网络可以应用于远程办 公、在线会议、数据传输等场景 ，保证数据传输的安全性和可靠 性。
。
帧中继技术通过简化数据链路 层协议，提高了数据传输的效 率，适用于对数据传输实时性
要求较高的应用场景。
帧中继技术可提供动态带宽分 配和流量控制功能，可根据用 户需求灵活调整带宽和数据传 输速率。
《计算机网络课程》PPT课件
14
第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
从物理结构上看，计算机网络又可定义为在协议控制下，由若干计算 机、终端设备、数据传输设备和通信控制处理机等组成的系统集合。 该定义强调计算机网是在协议控制下，通过通信系统实现计算机之间 的连接，网络协议是区别计算网络与一般的计算机互连系统的标志。
综上所述，根据目前流行的观点，可以把计算机网络定义为：按照网 络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立的计算机互相 连接起来形成的集合体。通常根据人们所处环境和研究的着眼点不同， 可采用不同术语。当着重研究网络资源共享问题时，可称作计算机网 络；当着重研究和分析通信方面问题时，常称作计算机通信网络。我 们对这两个术语将不加严格区分，一般都称作计算机网络。
实体与协议： 网络中的通信是指在不同系统中的实体之间的通信。 实体，是指能发送和接收信息的任何东西，包括终端、应用软件、
通信进程等。 协议：跟在人与人之间交流一样，实体之间通信需要一些规则和
约定，例如，传送的信息块采用何种编码和怎样的格式？如何识 别收发者的名称和地址？传送过程中出现错误如何处理？发送和 接收速率不一致怎么办？简单地讲，通信双方在通信时需要遵循 的一组规则和约定就是协议。 协议的构成：协议主要由语义、语法和定时三部分组成，语义规 定通信双方准备“讲什么”，亦即确定协议元素的种类；语法规 定通信双方“如何讲”，确定数据的信息格式、信号电平等；定 时则包括速度匹配和排序等。
18
第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
提高可靠性表现在网络中各台计算机可以通过网络彼 此互为后备机，一旦某台计算机出现故障，故障机的任务 就可由其它计算机代为处理，避免了单机在无后备使用情 况下，某些计算机故障导致系统瘫痪的现象，大大提高了 可靠性。
第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
从物理结构上看，计算机网络又可定义为在协议控制下，由若干计算 机、终端设备、数据传输设备和通信控制处理机等组成的系统集合。 该定义强调计算机网是在协议控制下，通过通信系统实现计算机之间 的连接，网络协议是区别计算网络与一般的计算机互连系统的标志。
综上所述，根据目前流行的观点，可以把计算机网络定义为：按照网 络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立的计算机互相 连接起来形成的集合体。通常根据人们所处环境和研究的着眼点不同， 可采用不同术语。当着重研究网络资源共享问题时，可称作计算机网 络；当着重研究和分析通信方面问题时，常称作计算机通信网络。我 们对这两个术语将不加严格区分，一般都称作计算机网络。
实体与协议： 网络中的通信是指在不同系统中的实体之间的通信。 实体，是指能发送和接收信息的任何东西，包括终端、应用软件、
通信进程等。 协议：跟在人与人之间交流一样，实体之间通信需要一些规则和
约定，例如，传送的信息块采用何种编码和怎样的格式？如何识 别收发者的名称和地址？传送过程中出现错误如何处理？发送和 接收速率不一致怎么办？简单地讲，通信双方在通信时需要遵循 的一组规则和约定就是协议。 协议的构成：协议主要由语义、语法和定时三部分组成，语义规 定通信双方准备“讲什么”，亦即确定协议元素的种类；语法规 定通信双方“如何讲”，确定数据的信息格式、信号电平等；定 时则包括速度匹配和排序等。
18
第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
提高可靠性表现在网络中各台计算机可以通过网络彼 此互为后备机，一旦某台计算机出现故障，故障机的任务 就可由其它计算机代为处理，避免了单机在无后备使用情 况下，某些计算机故障导致系统瘫痪的现象，大大提高了 可靠性。
中科大计算机网络课件
when there is a change.
9
Figure 14.5 Updating in distance vector routing
10
Figure 14.6 Two-node instability
11
Figure 14.7 Three-node instability
12
14.3 RIP
7
Figure 14.4 Initialization of tables in distance vector routing
8
Note: In distance vector routing, each node
shares its routing table with its immediate neighbors periodically and
table.每一个点有整个Domain全局的拓扑.
The topics discussed in this section include: Building Routing Tables
24
Figure 14.16 Link state knowledge
25
Figure 14.15 Concept of link state routing
system. [开放最短路径优先]
The topics discussed in this section include:
Areas 区域 Metric 度量 Types of Links 链路类型 Graphical Representation 图形表示法 OSPF Packets OSPF分组 Link State Update Packet 链路状态更新分组 Other Packets 其他分组 Encapsulation 封装
9
Figure 14.5 Updating in distance vector routing
10
Figure 14.6 Two-node instability
11
Figure 14.7 Three-node instability
12
14.3 RIP
7
Figure 14.4 Initialization of tables in distance vector routing
8
Note: In distance vector routing, each node
shares its routing table with its immediate neighbors periodically and
table.每一个点有整个Domain全局的拓扑.
The topics discussed in this section include: Building Routing Tables
24
Figure 14.16 Link state knowledge
25
Figure 14.15 Concept of link state routing
system. [开放最短路径优先]
The topics discussed in this section include:
Areas 区域 Metric 度量 Types of Links 链路类型 Graphical Representation 图形表示法 OSPF Packets OSPF分组 Link State Update Packet 链路状态更新分组 Other Packets 其他分组 Encapsulation 封装
计算机网络基础ppt课件
• 传输层：提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供 可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组 丢失，必须重新发送。
• 应用层：向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远 程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的 接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP 协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。
• 网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时 ，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在 TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫IP数据报 ，或简称为 数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下 来的分组能够交付到目的主机。
TCP/IP四层模型
• 网络接口层：负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧 ，抽出IP数据报，交给IP层。
• 互联网层：负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传 输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去 往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报： 首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头 ，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数 据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。Байду номын сангаас
PPP协议（Point-to-Point Protocol）：用于点对点链路 的数据链路层协议，提供多协 议封装、链路配置、身份认证
等功能。
HDLC协议（High-Level Data Link Control）：面向比特的同 步数据链路控制协议，具有帧 同步、差错控制、流量控制等 功能。
• 应用层：向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远 程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的 接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP 协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。
• 网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时 ，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在 TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫IP数据报 ，或简称为 数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下 来的分组能够交付到目的主机。
TCP/IP四层模型
• 网络接口层：负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧 ，抽出IP数据报，交给IP层。
• 互联网层：负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传 输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去 往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报： 首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头 ，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数 据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。Байду номын сангаас
PPP协议（Point-to-Point Protocol）：用于点对点链路 的数据链路层协议，提供多协 议封装、链路配置、身份认证
等功能。
HDLC协议（High-Level Data Link Control）：面向比特的同 步数据链路控制协议，具有帧 同步、差错控制、流量控制等 功能。
完整计算机网络ppt课件
物理层的基本概念与传输介质
物理层的基本概念
物理层是计算机网络体系结构中的最 底层，负责建立、管理和释放物理连 接，提供透明的比特流传输服务。
传输介质
物理层接口与标准
物理层接口规定了物理层设备与传输 介质之间的电气、机械和功能特性， 常见的物理层接口标准有EIA/TIA232、EIA/TIA-499等。
ATM的特点：支持多种业务类型（如语音、数据 、视频等）、高速传输、低延迟、QoS保障。
ATM在网络中的应用：作为骨干网传输技术，提 供高速、可靠的数据传输服务。
帧中继技术
帧中继（Frame Relay）的基本概念
一种简化的、面向连接的数据链路层协议，采用变长帧作为传输单位 。
03
包括前导码、帧起始定界符、目的地址、源地址、类型/长度字
段、数据字段和帧校验序列等。
无线局域网技术
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）的概念：利用无线通信技 术构建的局域网，摆脱了有线网络的束缚。
无线局域网的标准：IEEE 802.11系列标准，包括802.11a、802.11b、802.11g、 802.11n、802.11ac和802.11ax等。
01
02
03
应用层的基本概念
应用层是计算机网络体系 结构中的最高层，负责为 用户提供各种网络服务和 应用程序接口。
应用层的功能
实现用户与网络之间的交 互，包括网络应用、数据 传输、资源共享等。
应用层协议
HTTP、FTP、SMTP、 DNS等协议都属于应用层 协议，用于实现不同的网 络应用。
DNS域名系统
传输层
向用户提供可靠的端到端的差错和 流量控制，保证报文的正确传输， 同时向高层屏蔽下层数据通信的细 节。
计算机网络 件 谢希仁5章PPT课件
第6页/共137页
主机 B
AP3 AP4
应用进程之间的通信
• 两个主机进行通信实际上就是两个主机中的 应用进程互相通信。
• 应用进程之间的通信又称为端到端的通信。 • 运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。
应用层不同进程的报文通过不同的端口向下 交到运输层，再往下就共用网络层提供的服 务。 • “运输层提供应用进程间的逻辑通信”。
• 当运输层采用面向连接的 TCP 协议时，尽管 下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力 服务），但这种逻辑通信信道就相当于一条 全 双 工 的 可 靠 信第道10页。/共137页
5.1.2 运输层的两个主要协议
TCP/IP 的运输层有两个不同的协议： (1) 用户数据报协议 UDP
(User Datagram Protocol) (2) 传输控制协议 TCP
• 应用层交给 UDP 多长的报文，UDP 就照样 发送，即一次发送一个报文。
• 接收方 UDP 对 IP 层交上来的 UDP 用户数 据报，在去除首部后就原封不动地交付上层
第24页/共137页
UDP 是面向报文的
应用层报文
应用层
UDP 首部 UDP 用户数据报的数据部分 运输层
IP 首部
IP 数据报的数据部分
01000111 00000000 → 数据和 0（填充）
按二进制反码运算求和 10010110 11101101 → 求和得出的结果 将得出的结果求反码 01101001 00010010 → 检验和
第30页/共137页
5.3 传输控制协议 TCP 概述
5.3.1 TCP 最主要的特点
• TCP 是面向连接的运输层协议。 • 每一条 TCP 连接只能有两个端点(endpoint)，每一条 TCP 连接只能是点
中科大计算机组成原理课件ppt
• 唐本（William Stallings）
– 农村包围城市：总线、存储、I/O、ALU、CPU
• llxx
– 目标：理解构建计算机系统的过程
• 十字箴言：“功能、组织、过程、定时、度量”
– China-ring：快速原型法（prototype）
• 总线、RAM、CPU，存储系统(Cache、辅存)、I/O、ALU
• 基于x86的Debug环境，编写任意10个数值的冒 泡排序程序，并调试运行。
– 成果要求：
• 报告设计过程、结果（汇编代码、内存数据段映像）、出现 的典型问题及解决过程； • 要求结果体现个人ID。
实验课
• 设计实现《计算机系统概论》的 LC-3模型机（见附录A/C）
– 共16条指令，指令集具有RISC特征
Basic computer organization, first look at pipelines + caches 从C语言程序的执行 角度讨论计算机组成 原理，但重点关注 MIPS处理器和存储系 统，其他关注很少
Computer Architecture, First look at parallel architectures
Course Schedule
1. 2. 3. 4. 5. 6.
•
概论（4） 总线（4） RAM/ROM（4） ISA（4） CPU （4）
功能、组成、时序、中断系统
A模型CPU控制器设计（6）
组合逻辑、微程序
7.
•
MIPS处理器设计（6）
指令集、单周期、多周期、流水线
8. 9.
•
Cache（4） 辅存（5）
MIT
• 我在这里的第一学期上了一门叫 《计算机系统设计》得 本科课程，其辛苦程度真实一言难尽。十五个星期内交了 十次作业，作了六次课程设计。有的设计还分几个部分， 分开交设计报告。所以设计报告大概也交了有十次左右。 最恐怖的是有一次，十天内要交六份作业或设计报告，而 且当时正值其他几门课正在期中考试。抱怨是没有用的， 老师说："我很抱歉。但这门课很重要，请大家不停的工 作。"学生从一般的逻辑时序电路开始设计（数电都已忘 得差不多了）；核心是自行设计"麻雀虽小五脏俱全"得 ALU，单指令周期CPU（single cycle CPU）；多指令 CPU（Multi-cycle CPU）；以直到最后实现流水线（pipe line）32位MIPS CPU和Cache。一门课下来，所有与计 算机CPU有关的知识全部融会贯通。硬件设计水平也有了 很大提高（就是太累）。
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TCP/IP Protocol Suite
4
Example 2
Which of the following can be the beginning address of a block that contains 256 addresses?
a.205.16.37.32
b.190.16.42.0
TCP/IP Protocol Suite
1
5.1 VARIABLE-LENGTH BLOCKS
In classless addressing variable-length blocks are assigned that belong to no class. In this architecture, the entire address space (2^32 addresses) is divided into blocks of different sizes.
The topics discussed in this section include:
Restrictions 可以解决很多问题，整个体系能够工作得有些限制 Finding the Block 寻找地址块 Granted Block 分配到的地址块
TCP/IP Protocol Suite
2
Figure 5.1 Variable-length blocks
可变长度块
不同大小的地址块
块地址数：一个地址块中的地址数必须是2的整数次幂 开始地址：开始地址必须能被地址数整除
TCP/IP Protocol Suite
3
Example 1
Which of the following can be the beginning address of a block that contains 16 addresses?
TCP/IP Protocol Suite
6
Figure 5.2 Format of classless addressing address
n 的意义：表示该地址块中的每一个地址都有n个比 特是相同的（从左至右，称地址前缀）无分类标志
斜线记法也叫 CIDR 记法
TCP/IP Protocol Suite
7
Table 5.1 Prefix lengths
TCP/IPful addressing is a special case of classless addressing.
TCP/IP Protocol Suite
9
Example 4
What is the first address in the block if one of the addresses is 167.199.170.82/27?
a. 205.16.37.32
b.190.16.42.44
c. 17.17.33.80
d.123.45.24.52
Solution Only two are eligible (a and c). The address 205.16.37.32 is eligible because 32 is divisible by 16. The address 17.17.33.80 is eligible because 80 is divisible by 16.
c. 17.17.32.0
d.123.45.24.52
Solution In this case, we need to check two bytes because
1024 = 4 × 256. The right-most byte must be divisible
by 256. The second byte (from the right) must be divisible by 4. Only one address is eligible (c).
TCP/IP Protocol Suite
5
Example 3
Which of the following can be the beginning address of a block that contains 1024 addresses?
a. 205.16.37.32
b.190.16.42.0
c.17.17.32.0
d.123.45.24.52
Solution In this case, the right-most byte must be 0. As we mentioned in Chapter 4, the IP addresses use base 256 arithmetic. When the right-most byte is 0, the total address is divisible by 256. Only two addresses are eligible (b and c).
Solution The prefix length is 27, which means that we must keep the first 27 bits as is and change the remaining bits (5) to 0s. The following shows the process:
Chapter 5
IP Addresses: Classless Addressing
Objectives
Upon completion you will be able to:
• Understand the concept of classless addressing • Be able to find the first and last address given an IP address • Be able to find the network address given a classless IP address • Be able to create subnets from a block of classless IP addresses • Understand address allocation and address aggregation