直接连接的网络.doc

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1、1.直接连接的网络问题：物理上相连的主机，如何实现通信？最简单的网络就是所有主机都由某种物理介质直接相连的网络。构造这种网络的第一步是选择一种合适的介质连接所有的节点。在节点能够成功地交换分组之前，必须先解决以下5个关键问题：（1）对送到介质上的比特进行编码，使其能被接收主机理解。（编码）（2）将在链路上传输的比特序列描述为完整的消息，以便传送到端节点。（组帧）（3）在传输过程中帧可能出错，有必要检测这类错误并采取适当的行动。（检错）（4）在帧有可能一次又一次出错的情况下，建立一条看起来可靠的链路。（可靠传输）（5）在多台主机共享一条链路的情况下，协调到这个链路的访问。（介质访问控制）

2、以上5个问题在不同的网络技术中有不同的解决方式。（1）编码：主要考虑时钟恢复和编码效率的问题。最大困难是如何将时钟信息与数据编码在一起。（2）组帧：如何识别每一帧的开始与结束。（3）检错：CRC等。（4）可靠传输：解决这个问题的一般方法称为自动重传请求（ARQ），结合使用确认和超时机制。停-等和滑动窗口。（5）介质访问控制：CSMA/CD、CSMA/CA等。以上功能在网络适配器上实现。2.分组交换网络问题：物理上非直接相连的主机，如何实现通信？直接相连的网络有两个局限性：限制连接到网络上的主机数；限制网络能服务的区域范围，即网络的扩放性受到限制。为此，需要解决物理上不直接相连的主机如何

3、通信的问题。解决的方法是使用分组交换机（区别于电话网络中的电路交换机）连接主机，将分组从一台主机传输到另一台主机。因而，分组交换是计算机网络的核心问题。交换机是一个多输入、多输出的设备，其核心工作是将到达输入端口的分组转发（交换）到正确的输出端口，使它们能到达正确的目的地。交换机可以直接连接主机，也可以和其它交换机相连。交换机如何确定一个分组的输出端口？一般的方法是交换机查看分组头中的一个标识符，根据这个标识符作出决定。使用这个标识符的方法有多种，主要分为无连接方式和面向连接方式两大类，本课程只介绍无连接方式。交换技术可以用于局域网，也可用于广域网，本课程只介绍局域网交换技术。局域网交

4、换技术由以太网的网桥发展而来，并成为当前局域网环境中居支配地位的技术之一。由一个或多个网桥连接的局域网集合通常称为扩展局域网（extendedLAN）。（1）如果扩展局域网中没有环，则使用透明网桥（学习型网桥）就能够很好地工作。（2）如果扩展局域网中有环，需运行生成树算法，从扩展局域网的拓扑结构中去掉一些端口，将其转化成一棵无环树。在此基础上，再运行透明网桥算法。用二层设备（网桥、以太网交换机）连接的扩展局域网有以下问题：（1）扩展性差：一是生成树算法不具有可扩展性；二是有广播风暴问题。使用虚拟局域网（VLAN）可以解决广播风暴问题。（2）不支持异构网络：不能连接异构的局域网，使用路由

5、器可以解决这个问题。1.网络互连问题：如何使位于不同网络上的主机相互通信？以上我们用点-点链路、共享介质和交换机建立了单一的网络。但是，世界上并不只有一个网络，也不只有一种网络，我们有许多相同或不同类型的网络存在。网络互连需要解决的两个重要问题是异构性和可扩展性，目前最好的解决方案是TCP/IP协议。我们重点归纳TCP/IP是如何解决这两个问题的。3.1IP协议互连网是由路由器连接起来的网络集合。IP是构建可扩展的、异构的互连网络的关键工具，它运行在互连网的每个节点上。构建互连网络要做的第一个决定是准备提供什么样的主机-主机服务，即服务模型的问题。IP使用尽力而为的服务模型，网络尽最大

6、努力将数据报送到希望的目的节点，如果出现错误和分组丢失、损坏、误传送或因任何原因而没有到达目的地，则网络什么也不做。因此，IP提供的是不可靠、无连接的服务。尽管看起来这是一个最简单的服务，但它却是IP协议支持异构网络的最重要特性，因为它对底层技术的要求是最小的，从而可以得到每一种网络的支持。到目前为止，尚没有一种底层技术不支持IP协议。IP协议的要点如下：（1）分层编址方案：（单播）IP地址分为网络地址和主机地址两部分，这种编址方案很容易在大规模网络中确定一台主机。（扩展性）（2）基于网络前缀的路由：路由器根据目的地址的网络前缀，将数据报传送到目的网络。路由表中每个网络只占一个表项，从

7、而大大减小了路由表的规模。（扩展性）（3）逐跳路由：每个路由器只确定到目的节点路径上的下一个节点。（扩展性）（4）支持数据报分片和重组。（异构性）（5）隧道技术：一种协议的分组可在不支持该协议的网络上传输。（异构性）转发IP数据报的主要过程：（1）根据数据报的目的地址，确定传输路径上的下一跳IP地址和路由器输出端口。（查找转发表）（2）根据输出端口上的网络协议类型，确定是否需要采用隧道传输。如果输出网络不是IP网络，对数据报进行隧道封装，将封装