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Whatiscomputernetwork?ComputerNetworkthecollectionofcomputers:ConnectedViacommunicationlinksWiththetargettoshareresourcesResourcesinclude:computerhardware,software,information(data)andsomethingusefultoothers,client/servermodelclienthostrequests,receivesservicefromserver,TransmissionControlProtocol传输控制协议特点Internetsconnection-orientedserviceReliable,in-orderbyte-streamdatatransferLoss:acknowledgementsandretransmissionsflowcontrol:senderwontoverwhelmreceiverCongestioncontrol:senders“slowdownsendingrate”whennetworkcongested,UDP用户数据报协议特点:Internetsconnectionlessservicenohandshakingnoflowcontrolnocongestioncontrolunreliabledatatransfer,比较circuitswitching电路交换:adedicatedcircuit专用线路percallastelephonenetpacket-switching分组交换:datasentthrunetindiscrete“chunks”离散的块,internet是指多个网络相互连接构成的网络，并更多地代表网络互连技术；Internet是一个特定的、实际运行的internet，是国际互连网的简称。,协议的重要性：Protocolsareveryimportant.Learningcomputernetworkisfocusedonlearningnetworkprotocols,tounderstandingthewhat,why,andhowofnetworkingprotocols.,协议定义通信的种类、如何通信、什么时候通信；协议主要包括三个部分：语法、语义、时序,网络分层：工业上：应用，网络，传输，链路，物理；理论上：加上描述，会话（属于应用层）,端口号：httpdat80、SMTPat25A：0-127B：128-191C：192-223D：224-239E：240-255,MAC物理地址的特点Itidentifies识别theindividual个人的devicesItiscontained包含onNICs网路接口卡orhardwareItcannotbechanged,应用层ApplicationLayerServices服务forProcesses(进程）,物理层PhysicalLayerTransmitabitstream,Cookies的典型用途：简化身份认证，避免用户每次访问都输入用户名、密码。记住用户，以便以后访问时提供该用户喜爱的信息（如广告）跟踪用户，以便实现虚拟购物卡等特殊的网络应用,DataLinkLayer链路层特点Node-to-NodeFrameDelivery；Node-to-Node节点节点(viaalink)Framedelivery；Framing(成帧，帧的封装)；Physicaladdressing物理地址；Flowcontrol；Errorcontrol；Accesscontrol,TransportLayer传输层特点endtoendmessagedelivery递送；Source-destination源目的地(Process进程)Messagedelivery(交付、递送、送达）；Service-pointaddressing；Segmentationandreassembly分解与重组；Connectmanagement连接管理；Flowcontrol；Congestcontrol；Errorcontrol,NetworkLayer网路层特点Host-HostPacketDeliverySource-destination(Host)deliveryPacket；Logicaladdressing逻辑地址；routing；Errorcontrol,各种层用的协议：application:FTP,SMTP,HTTP；transport:TCP,UDP；network:IP,routingprotocols；link:PPP,Ethernet；physical:bits“onthewire”,Telecommunicationnetworks运程通信分为Circuit-switchedNetworks（FDM频分多路复用和TDM时分多路复用）和Packet-switchedNetworks（DatagramNetworks和NetworkswithVCs）,Transmissiondelay（传输时延）Processingdelay（处理时延）Queuingdelay（排队时延）Propagationdelay（传播时延）,dproc,dqueue,dtrans,dprop,总时延：dnodal,传播时延设线路长度为l米，信号传播速度为s米/秒，传播时延为：dprop=l/s(秒）(其中:s=21083108m/s)例：设线路长度l=1000米，传输介质为光纤（光传播速度3108米/秒），则dprop=1000/(3108)3.310-6s=3.3s,传输时延设分组长度为Lbits，传输速率为Rbps。传输时延为：dtrans=L/R(秒）例：设分组长度L=1540bits，传输速率为100Mbps.则：dtrans=1540/(100*1000000)=0.0000154s=15.4s,网络层和传输层的比较：networklayer:logicalcommunicationbetweenhoststransportlayer:logicalcommunicationbetweenprocesses进程,seq#=0-2k-1N2kQuestion:whatrelationshipbetweenseq#sizeandwindowsize?Answer:fork-bitseq#,i.e.seq#size=2k,thenwindow-sizeN2k/2=2k-1,三种最主要的网络：电信网络（电话网）;有线电视网络;计算机网络;在这三种网络中，计算机网络的发展最快，其技术已成为信息时代的核心技术。,常见的几种计算机连网方法(点对点连接（这是最简单的网络）,总线网),WebBrowser和WebServer按照http协议进行网页传送EmailClient按照SMTP协议发送（上传）邮件、按照POP3或IMAP协议接收（下载）邮件网络管理程序采用SNMP来传送网络设备的状态信息,网络上的进程间通信（ProcessesCommunicationAcrossaNetwork)通过Socket（套接口）来实现,Socket是一台主机内部的应用层与传送层之间的接口,200OK:成功404NotFound:请求的目标不存在,FTP协议使用两个TCP连接：PortNumber21为控制连接PortNumber20为数据连接,POP3TCPPortNumber:110功能：从邮件服务器下载邮件到本地邮件用户代理服务器端运行POP3服务器、客户端为POP3用户代理,POP3(PostOfficeProtocol,RFC1939)IMAP(InternetMailAccessProtocol),Q:howtosetTCPtimeoutvalue?longerthanRTTbutRTTvaries不定tooshort:prematuretimeoutunnecessaryretransmissionstoolong:slowreactiontosegmentlossMustestimateaRTTestimatedRTT，andlettimeoutvalueestimatedRTT,TCP的三步握手：Step1:clienthostsendsTCPSYNsegmenttoserverSpecifiesinitialseq#nodataStep2:serverhostreceivesSYN,replieswithSYNACKsegmentspecifiesserverinitialseq.#Step3:clientreceivesSYNACK,replieswithACKsegment,whichmaycontaindataserverallocatesbuffers,一个IP地址块中，最小地址为网络地址，最大地址为广播地址。例如：223.1.1.0-223.1.1.255是一个完整的C类地址块。223.1.1.0为网络地址，223.1.1.255是广播地址,BinaryExponentialBackoff(二进制指数退避):Kfrom0,1,2,2m-1若连续发生16次冲突，则停止发送，并报告错误。,ISO是国际标准化组织,是一个机构的名字OSI是开放系统互连，是著名的七层协议模型的名字.需要注意的是，OSI并不是协议,1、简述网络协议在计算机网络中的作用。Ans:网络协议是计算机网络的核心和灵魂，计算机网络各层次的通信都是按照事先设计的协议来进行的。网络协议规定了语法、语意、过程三个方面的内容，以使得对等层通信的双方都知道通信的内容、过程及行为。2、计算机网络采用分层模型，请简述分层的优点和缺点。Ans:分层模型的优点：结构清晰、实现简单、维护容易;分层模型的缺点：效率降低3、传送层可以提供两类服务：面向连接的无连接的服务。简述它们各自的含义、主要优缺点。Ans:面向连接的服务：传送数据之前，必须在发送者和接收者之间建立连接，传送结束后要拆除连接。优点是可以为应用进程提供可靠传输服务，但传输效率较低，用户进程不能按特定需求组织通信。无连接服务：每个数据报独立传送，没有连接建立和拆除的过程。优点是可以提供尽其所能的、高效的传输服务，但不保证传输的可靠性，用户进程必须自己控制传送质量。4、为什么TCP连接建立需要三次握手？如果采用两次握手会发生什么问题？Ans:因为服务器端收到的TCP连接请求可能是发送端很久前发出的，即一种已经失效的连接请求，所以需要发送端再次确认，以表明是有效的连接请求。如果采用两次握手，延迟的连接请求将导致假连接的建立，从而耗尽服务器端的资源，导致网络无法工作。5、简述LS路由算法的基本原理。Ans:每个节点测量并记录到它的所有邻居节点的成本，并封装一个链路状态分组（含有自己的身份及到达自己相邻节点的成本），将该分组广播给它其它所有节点。每个节点接收其它节点的链路状态分组后，根据收到的链路状态信息计算出到所有其它节点的最好路径。因此，LS算法是一种全局路由算法，它使用全网所有链路的成本信息来进行路由计算。,InternetChecksumExample,NoteWhenaddingnumbers,acarry进位fromthemostsignificant有效的bitneedstobeaddedrtotheresultExample:addtwo16-bitintegers,InternetChecksumExample,Example:addthree16-bitintegers,0110011001100000,0101010101010101,1000111100001100,OverviewofTCPCongestionControl,slowstartalgorithm慢启动,8,解决拥塞控制的两种方法：慢启动算法，拥塞避免,OverviewofTCPCongestionControl,Congestionavoidancealgorithm拥塞避免,9,192.168.61.0/24,Bitnumberofnetworkmask,orNetworkprefix,Nosubneting!/24isdefaultnetmaskofclassCIPaddress,Networkmask（掩码）是高端若干位为连续1、低端若干位为连续0的32位二进制数。掩码的写法和IP地址相同点分隔的十进制数。,Subnets,191.168.61.0/16,Bitnumberofnetworkmask,orNetworkprefix,Nosubneting!/16isdefaultnetmaskofclassBIPaddress.,Subnets,126.168.61.0/8,Bitnumberofnetworkmask,orNetworkprefix,Nosubneting!/8isdefaultnetmaskofclassAIPaddress.,Subnets,Subnets,192.168.61.x/26,Bitnumberofnetworkmask,orNetworkprefix,Subnetinginto4networks,andeachnetworkhas64IPaddresses,4个子网是：192.168.61.063或192.168.61.0/26192.168.61.64127或192.168.61.64/26192.168.61.128191或192.168.61.128/26192.168.61.192255或192.168.61.192/26,每个子网中的最小地址是子网地址，最大地址是广播地址：子网地址:192.168.61.0广播地址：192.168.61.63子网地址:192.168.61.64广播地址：192.168.61.127子网地址:192.168.61.128广播地址：192.168.61.191子网地址:192.168.61.192广播地址：192.168.61.255,192.168.61.x/28,Bitnumberofnetworkmask,orNetworkprefix,Subnetinginto16networks,andeachnetworkhas16IPaddresses,Subnets,102.x.x.x/10,Bitnumberofnetworkmask,orNetworkprefix,Subnetinginto4networks,andeachnetworkhas222IPaddresses,Subnets,RoutingtableinhostADest.NetworknextrouterNhops192.168.61.0/241192.168.62.0/24192.168.61.2542192.168.63.0/24192.168.61.2542,RoutingtableinhostEDest.NetworknextrouterNhops192.168.61.0/24192.168.62.2542192.168.62.0/241192.168.63.0/24192.168.62.2542,RoutingtableinhostFDest.NetworknextrouterNhops192.168.61.0/24192.168.63.2542192.168.62.0/24192.168.63.2542192.168.63.0/241,IPV4addressing,IPV4addressing,最短路径表,求最短路径（Dijkstrasalgorithm算法）,Step012345,Nuuxuxyuxyvuxyvwuxyvwz,D(v),p(v)2,u2,u2,u,D(w),p(w)5,u4,x3,y3,y,D(x),p(x)1,u,D(y),p(y),-2,x,D(z),p(z),-,-4,y4,y4,y,x,y,v,w,z,Resultingshortest-pathtreefromu:,Resultingforwardingtableinu:,OSPF开放式最短路径优先protocolbasedonLSalgorithm,Example：distancetableofnodeE,distancetableatnodeE,Destination,neighbors,DE(j),DistanceVectorAlgorithm算法,Dx(j)minc(x,i)+Di(j)foreachnodejN先选定计算节点的邻居，得出邻居节点的路径，在选择邻居节点到目的节点的最短路径，加起来的D(j),CRCExample,Risremainder余数oftodivideD.2rbyG,rbits,D,D2r,G,2.Considertwohosts,HostAandB,connectedbyasinglelinkofrateRbps.Supposethatthetwohostsareseparatedbymmeters,andsupposethepropagationspeedalongthelinkissmeters/second,andthesizeofpacketisLbits.(20%)1)Expressthepropagationdelay,dpropintermsofmands.dprop=m/s2)DeterminethetransmissiondelaydtransintermsLandR.dtrans=L/R3)IfR=150Mbps,m=100km,s=3108m/sandL=1500bits,pleasecomputedpropanddtrans.dprop=m/s=100*1000/(3*108)=(1/3)*103（秒）=1/3（ms）dtrans=1500/（150*106）=10-5（秒）=10-2（ms）,3.Considerthenetworkshownrightandassumethateachnodeinitiallyknowsthecoststoeachofitsneighbors.PleaseshowthedistancetableentriesatnodeDifDValgorithmbeused.,Answer:（1）C类；255.255.255.0,4.下面是一个网络的拓扑结构，假定每个局域网都不超过100台计算机，可使用的IP地址为范围为192.168.0.0192.168.1.255。（25%）（1）上述地址属于哪一类IP地址？默认的网络掩码是什么？（2）该网络应划分成几个IP网络？4（3）请给出各个网络的IP地址段和网络掩码。（4）为每台路由器上的每个端口分配IP地址及网络掩码。（5）给出路由器R1上的路由表。,Answer:（2）4个网络,192.168.0.0/25,192.168.0.128/25,192.168.1.0/25,192.168.1.128/25,192.168.0.254,192.168.1.126,192.168.1.129,192.168.0.126,192.168.1.130,Answer:（3）地址分配（4）端口IP地址,192.168.0.0/25,192.168.0.128/25,192.168.1.0/25,192.168.1.128/25,192.168.0.254,192.168.1.126,192.168.1.129,192.168.0.126,192.168.1.130,Answer:（5）R1上的路由表,RoutingtableinRouterR1Dest.NetworknextrouterNhopsInterface192.168.0.0/25-2192.168.1.129192.168.0.128/25-1192.168.0.254192.168.1.0/25-1192.168.1.126,5.Considertransportlayerprotocolrtd3.0ssender.IfwerequiretouseonlyNAK,pleasemodifythesendersothatitcanworkcorrectly.,
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