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Layered Architecture(fig 3-1)

Layered Architecture(fig 3-1). Application Layer (7) Presentation Layer Session Layer Transportation Layer (4): Congestion control Network Layer (3): Routing Data Link Layer (2): addressing, synchronization, error detection, traffic control Physical Layer (1) :bit flow control.

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Layered Architecture(fig 3-1)

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Presentation Transcript

  1. Layered Architecture(fig 3-1) • Application Layer (7) • Presentation Layer • Session Layer • Transportation Layer (4): Congestion control • Network Layer (3): Routing • Data Link Layer (2): addressing, synchronization, error detection, traffic control • Physical Layer (1) :bit flow control

  2. Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer Open Systems Interconnection Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer Bit FLow

  3. TCP ICMP ARP TCP/IP Protocols Stack NSF SNMP HTTP FTP Telnet 2049 161 23 21 UDP Port 80 “Segment” “Datagram” IP “Packet” Ethernet Drive| “Frame” Ethernet

  4. Latency Bandwidth Delay-bandwidth Product For a transcontinental channel with a one-way delay of 50ms and a bandwidth of 45Mbps is able to hold 50*0.001s*45*1,000,000bits/s=2.25Mb=280KB The sender can send as many as 2 such product (RTT) before it receives an acknowledgement from the receiver. If it doesn’t fill the pipe, the link is not fully utilized.

  5. 思考题 • 考虑地球和月亮间的一条1Mbps的通信链路，其单向延迟为1.25s ，使用滑动窗口协议来传送每帧1KB的数据，至少需要用多少位来表示序列号？ Latency=RTT=2*1.25=2.5s Latency*Bandwidth=2.5s*1Mbps=2.5Mb=312.5KB 在接到第一个ACK信号前，可以发送312.5KB，即312.5个数据帧，所以应该用9位序列号。

  6. Today’s Topics • LAN • Medium Access Control • Ethernet • Token Ring, FDDI • Token Bus • Wireless • Connect a LAN

  7. 局域网 • 地理范围有限。 • 通信速率高, 误码率低。一般为基带传输, 传输速率为10～100Mbps, 误码率为10-9～10-12, 能支持计算机间高速通信。 • 可采用多种通信介质。例如, 廉的非屏蔽双绞线、同轴电缆或价格昂贵的光纤等。 • 多采用分布式控制和广播式通信, 可靠性较高。结点的增删比较容易。

  8. 局域网的组成 • 服务器(Server) • 客户机(Clients) • 网络硬件设备, 主要有网络接口卡、收发器、中继器、网桥、路由器等。其中的某些硬件, 如网络接口卡、网桥、路由器上均有固化的软件, 对其工作进行控制。 • 通信介质 • 网络操作系统和局域网络协议等软件。

  9. 物理连接主机 • 信号编码 • 成帧 • 错误检测 • 可靠传输 • 介质访问控制 它们都是在网卡（Network Adapter）上实现的

  10. 介质访问控制Media Access Control MAC：谁在什么时候有权力使用共享介质发送数据 • Ethernet与IEEE 802.3：共享介质、广播方式、冲突检测 • Token Ring（IEEE 802.5）：Token（一次性发送权利）的传递、可靠性问题 • FDDI：双环（主环+备用副环）、令牌传递、可靠性问题 • 无线网络(IEEE802.11)：在有限区域内通过无线方式处理共享信道的分配，主要有扩展频谱电磁波方法和红外线方法、碰撞检测域 • Fig4-2， p.73

  11. Ethernet • IEEE 802.3 • CSMA/CD, Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detect • MA: 多个节点在同一条物理线路上传送数据 • CS: 每个节点能分辨线路的“忙” 与“闲” • CD: 节点传送数据时监听线路状态，所以能发现自己的数据是否与别的节点的数据相碰撞 • 广播方式，分布控制

  12. Preamble 8Byte D-MAC 6Byte S-MAC 6Byte TYPE 2Byte Data 46-1500B CRC 4Byte 以太网地址和帧格式 • MAC地址:24bit厂商代码+24bit编号，唯一性 8:0:2b:e4:b1:2 00001000 00000000 00101011 11100100 10110001 00000010 • Unicast，Multicast，Broadcast 地址 • 帧格式，Kung’s Note 6

  13. 坚持退避算法 • 不坚持CSMA：假如介质空, 则发送；否则, 等待一段随机时间, 重复第一步 • 1-坚持CSMA：假如介质空, 则发送；否则，继续监听, 直到介质空闲, 立即发送。假如发送后发现冲突, 则等待一段随机时间, 重复第一步。 • P-坚持CSMA • 效率？

  14. CSMA/CD • 一个节点要发送, 首先需监听总线, 以决定介质上是否有其它节点的发送信号存在。 • 如果传输介质是空闲的, 则发以发送。 • 如果传输介质是忙的, 则等待一定间隔后重试 • 传输介质的最大利用率取决于帧的长度和传播时间。帧长愈长, 传播时间愈短, 则介质利用率愈高。 • Kung’s figure

  15. Ethernet优点 • 易用 • 速度范围大(10, 100 Mbps, 1,10 Gbps) • 保证传输 • 实现方式多:copper, fiber, wireless，coax, hub, bridge, switch • 便宜

  16. CSMA/CD流程图 • Kung’s note 6 • 何时不能检测到真正发生的冲突？怎么办？TxT>=RTT • Ex：2.5公里的10Mbps以太网两端(RTT=5 s /km*2.5km*2=25s)发送的数据包应该超过30B，若考虑最多4个中继器，RTT＝51.2 s，数据包应该超过512bit(64B).才能检测到冲突。

  17. Token Ring，IEEE 802.5 • 空Token（ 01111111 ），忙Token（01111110） • 发送的帧在环上循环一周后再回到发送站，将该帧从环上移去。同时将忙Token改为空Token， 传至后面的站，使之获得发送帧的许可权。 • Fig 4-7，p 80

  18. 环的长度 • 环的长度用位计算，环上每个中继器引入一位，环好似一个循环缓冲器。存在环上的位数等于传播延迟(5s/km)×发送介质长度+中继器延迟。 • Ex：1km长，1Mbps速率的环网, 20个站点, 每个中继器引入一位延迟的系统（共20位）。存在环上的位数=5 s/km *1km*1Mbps+20=25位。

  19. Special Token Ring • FDDI：双环（主环+备用副环）、令牌传递、可靠性问题

  20. Token Bus: IEEE 802.4 • 在物理总线上建立一个逻辑环,每个站被赋于一个顺序的逻辑位置 • Token在逻辑环上依次传递 • 站点只有取得Token, 才能发送帧.

  21. Wireless LAN` • 无线网络(IEEE802.11)：在有限区域内通过无线方式处理共享信道的分配，主要有扩展频谱电磁波方法和红外线方法、碰撞检测域

  22. Ethernet组网方法 • Table 4-1，p81 • IEEE 802.3物理层标准 • 100Base-T：Fig 4-10，p84 • 以太网卡：传输介质的接口支持，主机总线支持 • HUB：扩展总线 • 独立型 • 堆叠式Stackable • 单一、级联、堆叠，p.89

  23. 局域网互连 • 互连设备： • 第一层：中继器Repeater • 第二层：网桥Bridge、Hub、交换机Switch • 第三层：路由器Router、第三层交换机 • 以上：网关（gateway）

  24. 局域网相关技术 • 交换式局域网：共享与独享 • ATM传输技术 • 虚拟局域网VLAN：动态组网 • 高速局域网 • 结构化布线：OA、CA、BA、CN

  25. 思考题 • 假设Ethernet的物理地址是完全随机产生的，计算： • 拥有1024台主机的一个Ethernet网络上，出现主机物理地址相同的概率； • 在总共220个入（1）的Ethernet网络上，至少一个网络上发生（1）中情形的概率； • 假设在（2）的网络所拥有的230台主机上，出现相同地址的概率。

  26. 思考题 • 滑动窗口协议除了能保证可靠传输外，还可进行流量控制。现在设计这样的流量控制方法：接受方看到自己有空的缓冲区时，才发出所收到的最后一个帧（按序列号）的ACK信号，告诉发送方可以发送下一个数据帧。但这并不是一个好主意，为什么？

  27. 思考题 • 请画出收发双方的时间图，设SWS（SenderWindowSize）=RWS（ReceiverWindowSize）=3，Timeout=2*RTT：（1）第4帧丢失；（2）第4-6帧全丢失。

  28. F1 F2 A1 F3 A2 F4 F5 A3 F6 A3 A3 F4 A4

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