10
北航计算机网络实验
网络层概述-被动路由协议（routed protocol）
IP协议
ICMP协议
ARP协议
11
北航计算机网络实验
IP协议
网际协议（Internet Protocol）
功能：
定义编制机制、数据报的格式等
报文格式
12
北航计算机网络实验
ARP协议
功能：将IP地址解析成MAC地址
18
北航计算机网络实验
ICMP报文格式和PingTest
19
北航计算机网络实验
网络层分片
为什么?
数据包大小超过
20
北航计算机网络实验
网络层分片与重组
标志
DF：不要分片 片偏移 分段在原数据中位置
MF：还有分片
21
北航计算机网络实验
实验内容
IP协议分析 ARP协议分析1—在同一网段内的ARP解析过程 ARP协议分析2—在不同网段间的ARP解析过程 ICMP协议分析 网络层分片实验
44
北航计算机网络实验
网络应用编程实验检查安排
编程实验检查时间 12月18日 晚上检查。 检查项目 程序运行结果检查，在网络实验室环境下或者在自带的笔 记本电脑上编译、运行。 程序代码检查，代码规范、注释规范、相关提问等。 程序文档检查，按照软件工程编写文档，需求分析、设计、 编码实现、测试等。 提交作业内容 程序代码压缩为一个文件，按照“组座位－姓名学号.rar” 命名方式，上传到实验室FTP相关目录下。 程序文档“组座位－姓名学号.doc”命名方式，上传到实 验室FTP相关目录下。 提交程序文档打印版一份。
16位目的端口号
16位窗口大小 16位紧急指针
16位校验和 选项 数据
25
北航计算机网络实验
TCP协议
协议树
26
北航计算机网络实验
TCP协议
特点：
传输之前建立TCP连接 传输结束释放TCP连接 滑动窗口 面向连接的
可靠的
可靠传输技术
27
北航计算机网络实验
TCP协议
TCP建立连接过程（三次握手）
E0/23
Vlan 3
E0/24 E0/2 IP：192.168.1.2 网关：192.168.1.1 IP：192.168.2.2 网关：192.168.2.1
37
北航计算机网络实验
内容目录
TCP协议
UDP协议
38
北航计算机网络实验
UDP协议
UDP协议 — User Datagram Protocol UDP报文格式
时间 时间
syn
seq=N
PC A
syn
seq=M
ctl=syn ack=N+1 ctl=ack ack=M+1
PC B
seq=N+1
数据
28
北航计算机网络实验
TCP协议
TCP释放连接过程（四次握手）
时间 时间
Fin P
Ack P+1 PC A Fin Q PC B
Ack Q+1
29
北航计算机网络实验
TCP协议分析
TCPTest软件介绍
36
北航计算机网络实验
TCP协议分析
网络连接图，PCA（PCC）和PCB（PCD）
都进Windows系统，实验步骤按照教材进行 2人一小组，共用交换机和路由器各1台。
E0/0：192.168.1.1 PCA E0/1：192.168.2.1
PCB
Vlan 2 E0/1
33
北航计算机网络实验
慢启动和拥塞避免
34
北航计算机网络实验
拥塞控制
网络拥塞的处理
ssthresh=cwnd/2 超时和重传 超时重传时间：RTO 平均往返时延：RTT 修正的Karn算法 窗口探查技术：探查报文的发送间隔 快重传和快恢复：定性分析 体会上述方法的协同工作。
35
北航计算机网络实验
43
北航计算机网络实验
网络应用编程实验要求
每个同学独立完成自己的网络应用编程实验，不允 许两人或两人以上联合完成编程实验。 网络编程实验内容要求：（完成以下任意一项即可） “教材第1节多客户数据流Socket网络程序的开 发实验或第2节数据报Socket网络程序的开发实 验”（基本要求，成绩为良或良以下） 自选内容的网络应用编程实验（功能不能比第一 项简单） 注：我们的目的是建议和鼓励大家设计和开发功 能较复杂和新颖的网络应用程序。 编程语言可以任意选择
者它的缓冲区有1/2为空时通告
发送方：Nagle算法（尽量一次发送较大数据）
达到接收方缓冲区大小的一半的数据段再发送
32
北航计算机网络实验
慢启动和拥塞避免
接收窗口（rwnd）的变化 拥塞窗口（cwnd）的变化
慢启动：按照指数函数增加cwnd
拥塞避免：按照线性函数增加cwnd
门限值（ssthresh）
不同网段的ARP解析过程
A： 1.1.1.10 /24
ARP广播： 我需要1.1.2.10的MAC地址
B：1.1.2.10 /24
ARP广播： ARP应答： 我需要1.1.2.10的MAC地址
网关的MAC地址： 00e0.1234.5678
局域网
1.1.1.1/24 1.1.2.1/24
不同网段间的ARP解析实例
地址解析协议（Address Resolution Protocol）
ARP Cache 存放最近的IP地址与硬件地址的对应关系； 当发送报文时，首先去缓存中查找相应的项； ARP缓存信息在一定时间内有效，然后就会被 删除。
13
北航计算机网络实验
ARP Cache
14
北航计算机网络实验
． ． ．
8Hale Waihona Puke 北航计算机网络实验IP地址–特殊地址
网络地址
202.112.138.0
广播地址
202.112.138.255
回环地址
127.*.*.*
9
北航计算机网络实验
IP地址–子网划分
为什么？
A、B、C类地址范围缺陷
组成
IP地址 子网掩码 子网掩码的简写
网络号
子网号
主机号
全1
全0
网络号和子网号的位数，如：24
ARP地址解析过程
同一网段的ARP解析过程
我需要1.1.1.2 的MAC地址
ARP 广播
主机A 1.1.1.1/24
主机B 1.1.1.2/24
1.1.1.2 是我的 IP地址
IP:1.1.1.2
MAC: 00e0.1234.5678
ARP 应答
同一网段的ARP解析实例
15
北航计算机网络实验
ARP协议概述
22
北航计算机网络实验
传输层协议分析
北航计算机网络实验
内容目录
TCP协议
UDP协议
24
北航计算机网络实验
TCP协议
TCP协议 — Transfer Control Protocol
TCP协议报文格式
16位源端口号 32位顺序号 32位确认号
URG ACK PSH RST SYN FIN
北航计算机网络实验
实验二
网络层 传输层协议分析
2010.11
北航计算机网络实验
主要内容
网络层协议分析 传输层协议分析
2
北航计算机网络实验
网络层协议分析
北航计算机网络实验
内容目录
网络层概述 IP协议 ARP协议 ICMP协议
网络层分片
4
北航计算机网络实验
数据传送模式示例
将数据从源端发送到目的端
6
北航计算机网络实验
IP地址
唯一标识网络设备，用于IP协议
例如：202.112.138.5
网络号和主机号
32位二进制数,4个8位组
网络号 同一网络的主机可以直接通信
主机号
7
北航计算机网络实验
IP地址
地址分类
A类 —— B类 —— C类 —— D、E类
0 1 0 1 1 0
． ．
．
． ． ．
45
北航计算机网络实验
下次实验
RIP协议
46
PC A 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 PC B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
5
北航计算机网络实验
网络层概述-功能
PC A
PC B
目的寻址
路由选择
IP地址
路由选择协议（routing protocol）
16
北航计算机网络实验
ARP协议 - 特点
广播报文实现查询
一般只能在一个子网内部使用
ARP缓存（Cache）
暂时存放IP-MAC对应表
17
北航计算机网络实验
ICMP协议
网络控制信息协议 ICMP被视为网络层协议，但是ICMP报文封装
在IP数据报中进行传输。
常见应用
ping tracert 路由错误
拥塞控制－滑动窗口
发送窗口
接收窗口:接收端空闲的接收缓存的大小
30
北航计算机网络实验
滑动窗口－发送窗口变化
31
北航计算机网络实验
糊涂窗口综合症
含义
接收方通告了一个小的窗口
发送方发送少量的数据 导致传输效率降低
解决方案
接收方不通告小窗口：推迟确认
接收方能处理连接建立时它通知最大数据段大小，或