直接連接的網(wǎng)絡(luò).doc

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1、1.直接連接的網(wǎng)絡(luò)問題：物理上相連的主機(jī)，如何實(shí)現(xiàn)通信？最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)就是所有主機(jī)都由某種物理介質(zhì)直接相連的網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)造這種網(wǎng)絡(luò)的第一步是選擇一種合適的介質(zhì)連接所有的節(jié)點(diǎn)。在節(jié)點(diǎn)能夠成功地交換分組之前，必須先解決以下5個(gè)關(guān)鍵問題：（1）對(duì)送到介質(zhì)上的比特進(jìn)行編碼，使其能被接收主機(jī)理解。（編碼）（2）將在鏈路上傳輸?shù)谋忍匦蛄忻枋鰹橥暾南?，以便傳送到端?jié)點(diǎn)。（組幀）（3）在傳輸過程中幀可能出錯(cuò)，有必要檢測(cè)這類錯(cuò)誤并采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。（檢錯(cuò)）（4）在幀有可能一次又一次出錯(cuò)的情況下，建立一條看起來可靠的鏈路。（可靠傳輸）（5）在多臺(tái)主機(jī)共享一條鏈路的情況下，協(xié)調(diào)到這個(gè)鏈路的訪問。（介質(zhì)訪問控制）

2、以上5個(gè)問題在不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中有不同的解決方式。（1）編碼：主要考慮時(shí)鐘恢復(fù)和編碼效率的問題。最大困難是如何將時(shí)鐘信息與數(shù)據(jù)編碼在一起。（2）組幀：如何識(shí)別每一幀的開始與結(jié)束。（3）檢錯(cuò)：CRC等。（4）可靠傳輸：解決這個(gè)問題的一般方法稱為自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ），結(jié)合使用確認(rèn)和超時(shí)機(jī)制。停-等和滑動(dòng)窗口。（5）介質(zhì)訪問控制：CSMA/CD、CSMA/CA等。以上功能在網(wǎng)絡(luò)適配器上實(shí)現(xiàn)。2.分組交換網(wǎng)絡(luò)問題：物理上非直接相連的主機(jī)，如何實(shí)現(xiàn)通信？直接相連的網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)局限性：限制連接到網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)數(shù)；限制網(wǎng)絡(luò)能服務(wù)的區(qū)域范圍，即網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)放性受到限制。為此，需要解決物理上不直接相連的主機(jī)如何

3、通信的問題。解決的方法是使用分組交換機(jī)（區(qū)別于電話網(wǎng)絡(luò)中的電路交換機(jī)）連接主機(jī)，將分組從一臺(tái)主機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)主機(jī)。因而，分組交換是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的核心問題。交換機(jī)是一個(gè)多輸入、多輸出的設(shè)備，其核心工作是將到達(dá)輸入端口的分組轉(zhuǎn)發(fā)（交換）到正確的輸出端口，使它們能到達(dá)正確的目的地。交換機(jī)可以直接連接主機(jī)，也可以和其它交換機(jī)相連。交換機(jī)如何確定一個(gè)分組的輸出端口？一般的方法是交換機(jī)查看分組頭中的一個(gè)標(biāo)識(shí)符，根據(jù)這個(gè)標(biāo)識(shí)符作出決定。使用這個(gè)標(biāo)識(shí)符的方法有多種，主要分為無連接方式和面向連接方式兩大類，本課程只介紹無連接方式。交換技術(shù)可以用于局域網(wǎng)，也可用于廣域網(wǎng)，本課程只介紹局域網(wǎng)交換技術(shù)。局域網(wǎng)交

4、換技術(shù)由以太網(wǎng)的網(wǎng)橋發(fā)展而來，并成為當(dāng)前局域網(wǎng)環(huán)境中居支配地位的技術(shù)之一。由一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)橋連接的局域網(wǎng)集合通常稱為擴(kuò)展局域網(wǎng)（extendedLAN）。（1）如果擴(kuò)展局域網(wǎng)中沒有環(huán)，則使用透明網(wǎng)橋（學(xué)習(xí)型網(wǎng)橋）就能夠很好地工作。（2）如果擴(kuò)展局域網(wǎng)中有環(huán)，需運(yùn)行生成樹算法，從擴(kuò)展局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中去掉一些端口，將其轉(zhuǎn)化成一棵無環(huán)樹。在此基礎(chǔ)上，再運(yùn)行透明網(wǎng)橋算法。用二層設(shè)備（網(wǎng)橋、以太網(wǎng)交換機(jī)）連接的擴(kuò)展局域網(wǎng)有以下問題：（1）擴(kuò)展性差：一是生成樹算法不具有可擴(kuò)展性；二是有廣播風(fēng)暴問題。使用虛擬局域網(wǎng)（VLAN）可以解決廣播風(fēng)暴問題。（2）不支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：不能連接異構(gòu)的局域網(wǎng)，使用路由

5、器可以解決這個(gè)問題。1.網(wǎng)絡(luò)互連問題：如何使位于不同網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)相互通信？以上我們用點(diǎn)-點(diǎn)鏈路、共享介質(zhì)和交換機(jī)建立了單一的網(wǎng)絡(luò)。但是，世界上并不只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，也不只有一種網(wǎng)絡(luò)，我們有許多相同或不同類型的網(wǎng)絡(luò)存在。網(wǎng)絡(luò)互連需要解決的兩個(gè)重要問題是異構(gòu)性和可擴(kuò)展性，目前最好的解決方案是TCP/IP協(xié)議。我們重點(diǎn)歸納TCP/IP是如何解決這兩個(gè)問題的。3.1IP協(xié)議互連網(wǎng)是由路由器連接起來的網(wǎng)絡(luò)集合。IP是構(gòu)建可擴(kuò)展的、異構(gòu)的互連網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵工具，它運(yùn)行在互連網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上。構(gòu)建互連網(wǎng)絡(luò)要做的第一個(gè)決定是準(zhǔn)備提供什么樣的主機(jī)-主機(jī)服務(wù)，即服務(wù)模型的問題。IP使用盡力而為的服務(wù)模型，網(wǎng)絡(luò)盡最大

6、努力將數(shù)據(jù)報(bào)送到希望的目的節(jié)點(diǎn)，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤和分組丟失、損壞、誤傳送或因任何原因而沒有到達(dá)目的地，則網(wǎng)絡(luò)什么也不做。因此，IP提供的是不可靠、無連接的服務(wù)。盡管看起來這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的服務(wù)，但它卻是IP協(xié)議支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的最重要特性，因?yàn)樗鼘?duì)底層技術(shù)的要求是最小的，從而可以得到每一種網(wǎng)絡(luò)的支持。到目前為止，尚沒有一種底層技術(shù)不支持IP協(xié)議。IP協(xié)議的要點(diǎn)如下：（1）分層編址方案：（單播）IP地址分為網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分，這種編址方案很容易在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中確定一臺(tái)主機(jī)。（擴(kuò)展性）（2）基于網(wǎng)絡(luò)前綴的路由：路由器根據(jù)目的地址的網(wǎng)絡(luò)前綴，將數(shù)據(jù)報(bào)傳送到目的網(wǎng)絡(luò)。路由表中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只占一個(gè)表項(xiàng)，從

7、而大大減小了路由表的規(guī)模。（擴(kuò)展性）（3）逐跳路由：每個(gè)路由器只確定到目的節(jié)點(diǎn)路徑上的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。（擴(kuò)展性）（4）支持?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)分片和重組。（異構(gòu)性）（5）隧道技術(shù)：一種協(xié)議的分組可在不支持該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上傳輸。（異構(gòu)性）轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)的主要過程：（1）根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址，確定傳輸路徑上的下一跳IP地址和路由器輸出端口。（查找轉(zhuǎn)發(fā)表）（2）根據(jù)輸出端口上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型，確定是否需要采用隧道傳輸。如果輸出網(wǎng)絡(luò)不是IP網(wǎng)絡(luò)，對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行隧道封裝，將封裝