04741计算机网络原理

计算机资源、存储资源、打印机

大型办公软件、大型数据库系统

信息检索、新闻浏览

1) 个域网PAN

2) 局域网LAN

3) 城域网MAN

4) 广域网WAN

星形

环形

网状

树形

总线型

混合

电路交换网络

报文交换网络

分组交换网络

公用网

私有网

利用电话网络接入

基于频分多路复用技术

非对称

独享式接入

利用有线电视网络接入的技术

基于频分多路复用技术

非对称

独项式接入

典型的局域网

利用移动通信网络

3/4/5G网络

网络业务提供商(Internet Service Provider，简称ISP)，互联网服务提供商，即向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务、和增值业务的电信运营商。

频分复用FDM: 将一个频段划分为不同的子频道，频谱由所有连接共享

时分复用TDM

特点：有连接的，通信前需要先建立电路连接，通信过程中独占信道，通信结束拆除电路连接。
电路交换主要适用于语音和视频这类实时性强的业务。

优点：实时性高，时延和时延抖动都较小；缺点：对于突发性数据传输，信道利用率低，且传输速率单一。

优点：不需要建立连接。通过存储-转发的交换方式，报文交换线路利用率高。
缺点：需要缓冲存储，报文需要排队，网络延迟时间较长且不固定。报文过多而存储空间不够或者输出链路被占用不能及时转发时，不得不丢弃报文。

报文

分组

存储转发传输

时延

转发表和路由选择协议

ATDM

FDMA

STDM

TDMA

电话网络是最早最大的电路交换网络

1）建立电路

2）传输数据

3）拆除电路

实时性高

时延和抖动较小

不适用突发性的数据传输

信道利用率底

传输速率单一

首部

数据

接受

暂存

转发

信道利用率高

网络延迟变长

有时还需要丢弃报文

不适用于实时通信

交换机是存储-转发方式

必须结构一个完整的报文才开始zhuanfa

报文交换可以把一个报文发送到多个目的地

交换节点需要缓冲存储，报文需要排队（因此导致报文经过网络的时延变长且不固定，数据块长度不限且可变）

现在计算机网络中没有采用

交换设备存储容量降低

交换速度快

可靠传输效率高

更加公平

有效传输效率低

基于内存交换：性能最低

基于总线交换

基于网络交换：性能最好

8bit = 1Byte

KB = 2^10 B

MB = K * KB = 2^10 * 2^10B = 2^20B

GB = K*MB = 2^10 * 2^20B = 2^30B

TB = K*GB=2^10 * 2^30 = 2^40B

bit/s (b/s, bps)

kb/s = 10^3 b/s(bps)

Mb/s = k* kb/s = 10^3 * 10^3 b/s = 10^6 b/s (bps) 

Gb/s = k* Mb/s = 10^3 * 10^6 b/s = 10^9 b/s (bps)

Tb/s = k* Gb/s = 10^3 * 10^9 b/s = 10^12 b/s (bps)

带宽在模拟信号系统中的意义

带宽在计算机网络中的意义

计算公式：分组长度(b)/发送速率(b/s)

计算公式：信道长度(m)/电磁波传播速度(m/s)

电磁波常用传播速度：
自由空间：3*10^8 m/s
光纤：2.3 * 10^8 m/s
铜线：2 * 10^8 m/s

发送速率（传输速率）是指主机或路由器往（向）数字信道上发送数据的速度，也称为数据率或比特，单位是比特每秒，b/s

传播速率是指电磁波在信道中传播的速度，单位是“米每秒”，即m/s，更常用的是千米每秒（km/s）。电磁波在光线中的传播速率约为：2*10^8m/s

Ns:发送分组的总数

Nr:接收分组的总数

N1:丢失分组总数

主要功能是在传输介质上实现无结构比特流传输,另一个功能就是规定数据终端设备(DTE)和数据通信(DCE)设备之间接口的特性, 包括,机械,电气,功能和规程

数据设备的(物理特性)也叫机械特性

功能

实现相邻结点间数据可靠有效的传输, 另一个重要功能就是 寻址,确保每一帧都能准确的传输到正确的接收方

路由选择,流量控制,差错控制,拥塞控制

特点

功能

建立管理以及终止会话,使用校验点,使会话在通信失效的时候实现数据同步

在建立会话时核实双方身份是否有权参加会话,确定双方支付通信费用,双方在各种选择功能方面(全双工,和半双工通信)取得一致,在会话建立后,需要对进程间的会话进行管理和控制

解决格式和数据表示的差别

对于数据进行加密和解密

数据的压缩和恢复

为用户提供一个使用网络应用的接口

HTTP协议 (核心协议)

对应OSI模型的  应用层+表示层+会话层

也称为 "主机-网络层" ,协议随网络类型的不同而不同

报文

报文段

数据报

帧

比特流

通信双方分为客户端和服务端，用户和用户之间不进行通信

服务程序需要先运行起来，做好接受通信的准备

客户程序运行后，主动和服务端进行通信

P2P(Peer to Peer),通信双方没有传统意义上的客户端与服务端之分，地位对等

迅雷下载

将C/S应用和P2P应用相互结合

面向连接的服务

可靠的数据传送服务

Domain name System 可以将域名 转换为 IP地址,实现转换的过程, 称为 "域名解析"

为了实现解析,域名系统会建立分布式数据库, 存储地址和IP地址映射关系数据

顶级域名

二级域名

三级域名

a-m

国家顶级域名nTLD

通用顶级域名

基础结构域名

管辖范围叫做：区

负责管理某个区的域名

本地域名服务器起着代理作用，会将报文转发到上面的域名服务器的等级结构中，有时也称为默认域名服务器

类别域名

行政区域名

代替查询主机和其他域名服务器,进行进一步的域名查询,并将最终解析结果发送给查询主机和服务器

不会代替查询主机或其他域名服务器,进行进一步的域名查询,只是将下一步查询的服务器告知查询主机和服务器

存储并管理供用户请求浏览的web页面

Web应用客户端软件，Web应用的客户端代理

客户端和服务器之间进行交互采用的是应用层的协议http

主要由两部分组成，存放对象的主机域名和对象路径名称

URL寻址确保万网的每个Web页面或对象都有唯一的标识符

HTTP/1.0是第一个得到广泛应用的版本

http/1.1是目前应用最广泛的版本

非持久连接

持久连接

格式

请求方法

http服务器不保存关于客户端的任何信息, 所以被称为 无状态协议

用于用户跟踪

http服务器不保存关于客户端的任何信息, 所以被称为 无状态协议

http响应报文中的Cookie头行，set-cookie

用户浏览器在本地存储,维护和管理的cookie文件

http 请求报文中的cookie头行，Cookie

网站在后台数据库中存储,和维护cookiex信息, 包括分配给用户的ID,每个ID用户在本网站访问的特征

实现购物车功能

记录用户的账号和密码

记录用户操作习惯和偏好

限制某特定用户访问

记录网站的实际访问人数,重新访问者,新访问者,访问频率

握手阶段

邮件传输阶段

关闭阶段

SMTP定义了14条命令, 每个命令用4个字母组成

21种应答信息,一般只有一行,由3位数字的代码开始

只能传送7位ASCII文本内容, 包括SMTP命令,应答消息,以及邮件内容

SMTP传送的邮件内容部中不能包含 CRLF.CRLF,因为该信息用于表示邮件内容的结束

SMTP是推动协议，使用的TCP连接是永久的

首部

空白

行主体

定义

特点

定义

阶段

定义

特点

Web邮件系统的读取协议

20

21

主进程

从属进程

客户端和服务器之间传输控制信息,如用户标识,口令, 改变远程目录, 上传下载文件命令

实际传输文件内容

FTP链接使用两个并行的TCP链接, 一个是控制连接,一个是数据链接

必须在整个会话期间保留用户的状态

客户端向服务器发送命令, 服务器发送状态码和短语作为应答.

数据报类型套接字SOCK_DGRAM

流式套接字SOCK_STREAM

原始套接字SOCK_RAW

FTP文件传输协议的端口号

telnet远程终端协议的端口号

SMTP简单邮件传输协议端口号

DNS域服务器所开发的端口

TFTP简单文件传输协议的端口号

Http超文本传输协议端口号

POP3邮局协议版本3的端口号

SNMP简单网络管理协议的端口号 get UDP

SNMP简单网络管理协议的端口号 trap UDP

RIP路由信息协议的端口号

TCP:面向连接的、可靠的、有序字节流传输服务

UDP:无连接、不可靠的数据报传输服务

TCP套接字由一个四元组（源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号）来标识的。

发送窗口>1,接收窗口=1

发送窗口>1,接收窗口>1

首部4个字段，8个字节

长度字段指示了UDP报文段中的字节数（首部加数据）

检验和：接收方用来检查报文段中是否出现差错。检验和提供了差错检测功能

伪首部，又称为伪包头（Pseudo Header）：是指在 TCP 的分段或 UDP 的数据报格式中，在数据报首部前面增加源 IP 地址、目的 IP 地址、IP 分组的协议字段、TCP 或 UDP 数据报的总长度等共12字节，所构成的扩展首部结构。此伪首部是一个临时的结构，它既不向上也不向下传递，仅仅只是为了保证可以校验套接字的正确性

客户端发起连接请求

客户端发送断开连接请求

差错检测

确认

重传

序号

计时器

慢启动

拥塞避免

快速重传

快速恢复

典型网络

源主机每发送一个分组,就为该分组加上目的主机地址,然后推进网络

数据报在网络中不维护链接状态信息, 但有转信息, 每个路由器使用一个分组的目的主机地址来转发该分组

转发表每1-5分钟由路由算法更新一次

无连接

不可靠

每个分组独立选择路由

由端系统负责

用于数据通信，非实时通信

典型网络

从源主机到目的主机的一条路径

该路径上的每一个链路个有一个虚电路表示(VCID)

该路径上每台分组交换设备的转发表中记录 虚电路标识的接续关系

面向连接

每个分组含有一个短的虚电路号

按顺序发送，桉顺序接收

每个分组沿用前一个路由，不用分组独立选择

由通信网络负责

用于传输质量高的通信

WAN,LAN

协议转换

构建虚拟互联网络

收到数据报时, 利用目的ip,检索路由表, 如果没有匹配,则通过默认端口转发, 如果有一条匹配成功,则选择该路由项进行转发, 如果有多条匹配, 则按 最长前缀匹配优先原则,选取路由项,然后进行ip数据报的转发

输入端口

交换结构

输出端口

路由处理器

e.g.:电话网络

阶段

特点：独占资源。

优点：无需建立连接、存储转发，动态分配线路、线路可靠性较高、线路利用率较高、多目标服务

缺点：有存储转发时延、报文大小不定，需要网络节点有较大缓存空间

数据报方式：提供无连接服务

虚电路方式：提供连接服务

将网络抽象为一张带权无向图, 权值能够根据网络负载动态调整, 可以将网络流量引导到不同的链路上, 均衡网络负载, 从而延缓和避免拥塞发生

对新建虚电路审核, 如果新建立的虚电路会导致网络变得拥堵,那么拒绝建立新虚电路

在网络拥塞时 通过调整发送方发送数据的速率来消除拥塞

有选择的主动丢弃掉一些数据报, 来减轻网络负载, 从而缓解或消除拥塞

出现拥堵的时候为网络中的各个节点 增加更多的资源,从而降低拥堵出现的可能性,

出现拥堵是时候 减小当前网络的负载 来消除拥塞

将两个区域之间的流量传输 分散到两条不同的链路上,从而使其中任意一条不会因为 负载过大

将负载大的链路上的流量 缓慢的 转移到另一条链路上,  而不是一次性将全部流量转移到另一条链路上

定义了如何封装上层的UPD,TCP的报文段

定义了Internet网络层寻址(IP地址)

如何发送IP数据报

是Internet网络层最核心的协议

对数据报的处理

总长度：占16位，首部和数据之和的长度

首部长度：

源IP地址（32）

目的IP地址

标识16

最大传输单元MTU：一个链路层帧能承载的最大数据量

算法

公式

一台主机不是只有一个IP地址

路由器和主机的网络接口具有唯一的IP地址

二进制标记法

点分十进制标记法

十六进制标记法

与路由器的一个端口相连的所有主机 称为IP子网

IP子网地址为：203.1.1.0/24
/24:24位前缀

将主机IP分了两部分

IP地址

子网划分

提高路由效率, 减少路由表项数, 将可以聚合子在一起的子网集合成一个大的子网

当组织分配到一个网络地址快后, 就可以为该组织内的主机和路由器接口分配IP地址

分配方式

图示

图示

图示

从内网--外网的IP数据

从外网-内网的IP数据

是TCP/IP的子协议, 用于在IP主机、路由器之间传递控制消息

控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息

面向无连接的协议,且不传输用户数据

差错报告

网络探测

ping

tracert

类型

代码

校验和

类型内容

ICMP数据部分

分片相关字段

首部校验和字段

选项字段

单点广播地址

任播 Anycast

组播 Multicast

长度128位 ,采用8组冒号分隔的十六进制 表示

对于连续的0000, 可以利用连续的两个 " :: "  但是整个IPV6 中 只能用一次

双协议栈

隧道

全局路由选择

分布式路由选择

层次化路由选择

静态

动态

负载敏感的路由选择算法

负载迟钝的路由选择的算法

组帧

链路接入

可靠交付

差别控制

冲击噪声

随机噪声

采用差错编码技术

汉明距离

检错重发ARQ

前向纠错FEC

反馈校验

检错丢弃

检错和纠错能力

纠错方式

一对一通信方式, 信道被双方独享

一对多通信方式,信道上链接的点很多,信道被结点共享

点对点链路

广播链路

轮询协议

令牌传递协议

解决信道共享问题

信道划分Mac协议

随机接入MAC协议

受控接入MAC协议

不同的网络适配器有不同的Mac地址,用来表示局域网的结点 或 网络接口

具有唯一性,不同的接口有不同的地址,MAC 协议采用CSMA/CD 协议

链路层的交换机是没有相关联的链路层地址

以太网和IEEE 802.11无线局域网使用MAC的长度为6字节,共有 2^48个可能的mac地址

MAC的广播地址 FF-FF-FF-FF-FF-FF

是一个根据IP地址获取Mac地址的一个 TCP/IP协议, 主机将包含IP的ARP请求发送大局域网的全部主机上, 然后接受响应,将ip地址和 物理地址存储到ARP 缓存中

ARP查询分组是通过一个广播帧发送的，而ARP响应分组是通过一个标准的单播帧发送的。

ARP是即插即用, 也就是说ARP表是自动建立维护,不需要管理员配置

ARP可认为是链路层协议,也可以认为是网络层协议

以太网是第一个广泛部署的高速局域网

令牌环网, FDDI,ATM 比以太网更加复杂, 昂贵

以太网在数据速率方面比FDDI,ATM 毫不逊色

以太网硬件价格极其便宜, 网络造价成本低

有限局域网

无连接不可靠传输

简单便宜

根据帧的MAC地址 查询内部交换表,如果交换表中有MAC对应的交换项目, 且对应的端口和该帧的端口一致时, 这丢弃该帧 无需转发, 如果 端口不一致 则想表中端口进行转发, 如果  交换表项 不存在, 则采用 出改帧接口端口外的所有端口发送该帧 ,即泛洪

MAC协议采用CSMA/CD协议

帧结构

效率=数据长度/帧的总长度

经典以太网争用期为51.2us,在争用期内可以发送512位, 在发送的时候若前64位 没有发生冲突,则后续不会发生冲突

如果冲突,则立即停止发送, 并采用  "截断二进制指数退避算法"  计算推迟的随机时间,一般为 争用期的2t的r倍

当r 取值 (0,1...2^k-1)  k<=10 表示冲突次数, k >16 发送不成功,丢弃该帧, 并向高层报告

帧结构中包含两个地址：一个目的地址，一个源地址，均为48位物理地址即MAC地址

10Base-T

100Base-T快速以太网

千兆位以太网

消除冲突

支持异质链路

网络管理

工作在数据链路层，可以扩展局域网范围或连接多个局域网，扩大网络的物理范围

网桥具有帧过滤功能。

目前使用最多的是透明网桥，透明是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，网桥对各站来说是看不见的。

VLAN (virtual Local Area Network VLAN)虚拟局域网是一种基于交换机(必须支持VLAN功能) 的逻辑分割广播域的局域网应用形式，
以软件的方式划分和管理局域网中的工作组

限制接受广播 信息的主机数,不会因为传播过多的广播信息而引起的性能恶化

基于交换机端口划分

基于MAC地址划分

基于上层协议或地址划分

端口交换

帧交换

信元交换

成帧：确定一帧的开始和结束，帧格式支持错误检测

链路控制协议（Link Control Protocol, LCP）。用于启动线路、检测线路、协商参数及关闭链路

网络控制协议（Network Control Protocol, NCP）用于网络层协商选项，并且协商方法与使用的网络层协议独立

差错纠正

流量控制

按序交付

信息帧（I帧）最高位为0

管理帧/监控帧（S帧）最高位为10，第3、4位代表含义4种：

无编号帧（U帧）最高位为11

HDLC协议只支持点到点链路，不支持点到多点。

HDLC不支持IP地址协商，不支持认证。协议内部通过Keepalive报文来检测链路状态。

HDLC协议只能封装在同步链路上，如果是同异步串口的话，只有当同异步串口工作在同步模式下才可以应用HDLC协议

标志字段

地址字段是8比特，用于标识接收或发送HDLC帧的地址

控制字段是8比特，用来实现HDLC协议的各种控制信息，并标识是否是数据

信息

帧检验序列字段可以使用16位CRC，对两个标志字段之间的整个帧的内容进行校验

指明通信实体间硬件连接口的机械特性

规定物理连接上,导线的电气连接以及有关电路特性

指明物理接口各条信号线的用途

通信协议,指定利用接口传输比特流的全过程

人类能感知的描述

对事物状态或存在方式的不确定性表达,消息是信息的载体

在一点精确或近视的再生另一点信息

能够实现通信功能的各种技术,设备,方法的总体

在通信系统中,在传输通道中传播的信息的载体

定义: 连接发送端到接收端的通信设备, 实现从发送端到接收端的信号传送

狭义信道

广义信道

对客观事物的性质状态以及相关关系等进行记载的符号,以及组合, 通常是数字,文字,图像等,也可以是抽象的符号

信源

发送设备

信道

接收设备

信宿

信号源

模拟通信

数字通信

按数据传输方向

按数据传输时空顺序

按数据同步技术

架空明线

双绞线

同轴电缆

光纤

地波传输

天波传输

视线传播

组成

功能分类

信号通过信道发生畸变是随时间变化的

大部分无线信道(依靠地波和天波传输的无线电信道)

特点

信号通过信道发生畸变和时间无关

各种有线信道和部分无线信道(微波视线传播链路)

特单

数据传输速率：每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bps或b/s

（1）数据传输速率计算公式: S=1/T log2N(bps)
式中T为一个数字脉冲信号的宽度(全宽码)或重复周期(归零码)单位为秒；N为一个码元所取的离散值个数。
通常 N=2K，K为二进制信息的位数，K=log2N。N=2时，S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。

信号传输速率：单位时间内通过信道传输的码元数，单位为波特，记作Baud

（2）信号传输速率计算公式: B=1/T (Baud)
式中T为信号码元的宽度，单位为秒．
信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率。

由⑴、⑵式得： S=B log2N (bps) ⑶
或 B=S/log2N (Baud) ⑷
S 数据传输速率,
N为一个码元所取的离散值个数,
B信号传输速率

理想条件 B=2W，W:信道带宽

调制速率反映信号波形变换的频繁程度，其定义是每秒传输信号码元(波形)的个数，又称符号速率、码元速率或波特率，单位为波特(baud)

理想低通信道就是信号的所有低频分量，只要其频率不超过某个上限值，
都能够不失真地通过此信道。而频率超过该上限值的所有高频分量都不能通过该信道

Baud是波特，即码元传输速率的单位，1波特为每秒传送1个码元

"带通矩形"只允许 上下限之间 的信号频率成分不失真的通过，其他频率成分不能通过

C = 2 * W * log2(N).  C是信道的极限信息传输速率，单位bit/s; N是携带数据的码元，可能取的离散值个数

信噪比：就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，并用分贝(dB)作为度量单位。
公式：信噪比(dB)=10 * log10(S/N)(dB)
例子：当S/N=10时，信噪比为10dB，而当S/N=1000时，信噪比为30dB

香农公式：C=W * ㏒2(1+S/N)
奈奎斯特定理：C=2Wlog2 M
其中C表示我们需要求得信道容量，单位为b/s,即bps

根据香农公式求信道容量：
B表示带宽，通常单位为赫兹
S表示信号平均功率，通常单位为瓦特
N表示噪声功率，通常单位为瓦特
一般情况下，题目中不会直接告诉S和N，而是告诉你信噪比
信噪比和S/N的关系如下：10×lg(S/N)=信噪比
其中信噪比的表示形式一般为***dB。将所有条件求出带入香农公式即可求出信道容量

根据奈奎斯特定理求信道容量：C=2Wlog2 M
W表示带宽，单位一般为赫兹
M表示码元的种类数，或者可以表示为信号单元编码为一个M位的字
将已知条件带入即可求得信道容量

一般情况下，要求信道容量，必须知道带宽。当知道信噪比的时候，用香农公式求信道容量，而知道的是码元种类数的时候，则用尼奎斯特定理求信道容量。
香农定理和尼奎斯特定理的区别与关系：
尼奎斯特定理：码元传输的速率都是有上限的，并推导出一个计算公式用来推算无噪声的、有限带宽信道的信道容量。这个定理只局限在无噪声的环境下计算，在有噪声的环境下仍然不能有效计算。
香农定理是把尼奎斯特定理进一步推广到了信道受到随机噪声干扰的情况，记载有随机噪声干扰的情况下信道的信道容量。

信号发出的没有经过调制的原始信号

具有低通特性,可以在低通特性的信道中进行传输

基带传输

数字基带传输

电平

极

归零

单极

双极

差分(跳变)

相互交替

将数据映射为脉冲信号的信号码

分类

将数字基带信号的基本码(信号码) 变换成适合传输的数据传输基带 传输码

AMI码

双相码 (曼切斯特(manchester)、差分双相码(差分曼切斯特码)

米勒码 (延迟调制码)

信号反转码 CMI

实现调制,传播,解调的传输系统

实现调制,传播,解调的传输系统

调幅AM：载波的振幅随基带数字信号而变化

调频FM：载波的频率随基带数字信号而变化

调相PM：载波的初始相位随基带数字信号而变化

作用

分类

性能体现

码元

传输速率 Rb(bit/s)=RBlogM

数据传输速率Rbt与码元传输速率R以及进制数M（通常为2的幂次）之间的关系为：
Rbt = R log M

可见，当码元传输速率R确定时，可以通过增大M，即较大进制数的多进制数字调制，提高传输速率Rbt

例题：19年10月：若采用4进制数字调制方式，使数据传输速率达到4800 bit/s 则码元速率应达到：2400 Baud.
解析：Rb=RlogM = R=4800/2=2400Baud

基本思想

手机、电脑、天猫精灵

电磁波、红外线

蜂窝网络中的 蜂窝塔( cell tower)

IEEE 802.11 无线局域网中的接入点( Access Point AP) WIFI

采用 无线主机与基站关联

特定网络

Ad Hoc网络

蓝牙

由一组特定用户群构成, 不需要基站,没有固定的路由器的移动通信模式，
自组织网络中的每个结点都兼有路由器 和主机两种功能

随参信道

信号强度的衰减，路径损耗

干扰

多径传播

隐藏站现象

IP地址可能会变

方式一

方式二

发送代理---归属代理---将数据转发给--外部代理

通信者将数据报寻址到移动结点的永久地址

网络层增加新功能

缺点

发送代理--直接将数据报--外部代理

路由过程

新增功能

移动结点的永久居所

在归属网络中,代表移动结点执行移动管理功能的实体

移动结点当前所在非归属网络

在外部网络中帮助移动结点做移动管理功能的实体

与该移动结点通信的实体

1.基站, 接入点 (Access Point ,AP) , 或者蜂窝

2.基本服务集 (Basic Service Set ,BSS)

被动扫描

主动扫描

带碰撞避免的载波监听多路访问协议

工作步骤

提高工作站数据传输的可靠性

运输想要发送的数据

加入网络,退出网络的管理事宜

负责小区内的移动站点发送和接受信号)

服务于收发基站, 为用户分配BTS无线信道, 执行寻呼,执行移动用户的切换

管理 5个BSC,在用户鉴别和账号管理以及呼叫建立和切换起决定性作用.

1.归属网络维护一个 归属位置注册器(Home Location Register HLR)的数据库,每个用户的永久蜂窝电话号码,用户个人信息,用户当前的位置信息

2.被访网络维护一个 访问位置注册器(Visitor Location Register VLR)数据库,为每一位当前在其服务网络内的移动给用户提供给一个表项

1.通信者拨打移动用户的电话号码

2.归属MSC接到该呼叫, 查询HLR来确定移动用户的VLR, 确定移动用户的漫游号码(非原始主机号)

3.漫游号码确定后, 归属MSC通过网络呼叫被访网络的MSC,然后 被访MSC 呼叫用户

语音通话设计的模拟 FDMA系统

全球移动通信 GSM (Global System For Mobile Communication)系统,该系统采用100KHz的宽带

GSM系统采用的是FDMA和TDMA混合接入的方式

国际电信联盟ITU提出并研究  WCDMA (欧洲), CDMA2000 (美国),TD-SCDMA(中国) 三大技术标准

3G 采用 CDMA

关键技术, 无线传输技术

3GPP组织在2004年开始长期演进 (Long Term Evolution LTE)标准化项目 在2008-9开启LTE-Advanced项(准4G),采用100Mbit/s 上传和下载速度

高速度传输,智能化, 业务多样化, 无缝接入(基站6边形),后向兼容,经济

LET系统主要采用 OFDMA 和 MIMO 等新技术

基于OFDM 正交频分复用技术

超高速率传输, 超高容量, 超可靠性,随时随地可接入性,低时延

更远的传输距离, 更高速的宽带接入

不能支持用户在移动过程中无缝接入

产业基础薄弱

和传统的蜂窝网络无法完全兼容

小范围

低功耗

低速率

低成本

低功耗

低数据速率

低工作周期

智能家居

只有发送方和接收方能理解的报文内容

消息未被篡改,发送篡改一定会被检测到

对授权用户提供有效服务

双方确认彼此的真实身份

传输过程面临,监听,插入, 假冒, 劫持等安全威胁

对明文"bob, i love you. Alice", k=3进行凯撒加密(将字母顺序向后推3位)：ere, i oryh brx, dolfh

加密过程：首先将明文P按密钥K的长度n进行分组，并且每组一行按行排列，即每行有n个字符。若明文长度不是n的整数倍，则不足部分用双方约定的方式填充，如双方约定用字母“x”替代空缺处字符。

例子：假设采用密钥K=nice的列置换密码，对明文"bob i love you"进行加密，加密得到的明文是什么？
密钥在a-z的字母顺序是(4,3,1,2),所以对组成的矩阵输出顺序为第一列最后输出，第二列第三输出，第三列首先输出，第四列第二输出。矩阵按行写出：bobi,love,youx. 按列输出bly,ooo,bvu,iex.  最终密钥输出为bvu,iex,ooo,bly

证明报文确实来之声称的发送方

证明报文在传输过程中没有被篡改

预防报文时间, 顺序被篡改

预防报文持有期被篡改

预防抵赖

散列函数

检测目的

对报文M采用散列函数H,的到固定长度的散列码

1.接收方能够确认发送方的签名,但不能伪造

2.发送方发出签名的消息, 就不能在否认所签发的消息

3.接收方对已收到的签名消息不能否认,有收报认证

4.第三者可以确认收发双方之间的消息传输安, 但不能伪造这一过程

1.发送方发送一个报文

2.接收方 选择一个 一次性随机数R, 发送给发送方 (避免重放攻击)

3.接收方对 随机数 采用共享秘钥进行加密,将密文发送给 接收方

4.接收方 解密并校验 随机数

1.发送放发送给一个报文

2.接受方选择一个一次性随机数R,发送给发送方

3.发送方采用自己的私钥进行加密 R, 把R发送出去

4.接收方向发送方索要公钥

5.发送方发送公钥

6.接收方使用公钥解密报文然后对比

无状态分组过滤器

有状态分组过滤器

应用网关

是网络路由器重要功能之一,路由器诸葛检查数据报,然后基于特定的规则对分组是通过还是丢弃进行决策

过滤决策参数

路由器

机密性

完整性

身份认证性

抗抵赖性

PGP标准(Pretty Good Privacy)

1.发送方和接收方利用各自的证书、私钥认证、鉴别彼此，并交换共享秘钥

2.秘钥派生或秘钥导出，发送方和接收方利用共享秘钥派生出一组秘钥

3.数据传输，将传输数据分割成一系列记录，加密后传输

4.连接关闭，通过发送特殊消息，安全关闭连接，不能留有漏洞被攻击方利用

实现技术

特点

ip安全协议,最典型的网络层安全协议

体系结构

传输方式