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《现代通信网基础》课程讨论课报告班级：电子信息工程三班学生：刘愉平指导教师：李玉博教务处2019年5月1《现代通信网基础》课程讨论课报告...................................................................................0一、问题描述...........................................................................................................................2二、计算机通信的基本原理...................................................................................................22.1计算机网络相关背景........................................................................................22.2计算机协议分层................................................................................................32.3计算机通信的基本过程及其基本原理............................................................32.3.1物理层.....................................................................................................42.3.2数据链路层.............................................................................................42.3.3网络层.....................................................................................................52.3.4传输层.....................................................................................................62.3.5应用层.....................................................................................................7三、任务解答...........................................................................................................................73.1第一题...............................................................................................................73.2第二题................................................................................................................73.3第三题................................................................................................................83.4第四题................................................................................................................8四、课程收获与意义...............................................................................................................92一、问题描述依据链路层发送与接收的帧格式，说明在数据链路层、网络层、传输层接收数据的过程中，出现以下情况时，可能出现的问题是什么？A）利用网络助手可以在接收端接收到发送端发来的数据，但利用自己编写的链路层接收程序却收不到数据（假设自己编写的接收程序没有语法格式错误），分析网络助手对网络适配器模式进行了哪些改变，你编写的程序工作出现错误有哪些可能，给出可能的原因。B）利用网络助手可以在接收端接收到发送端发来的数据，利用自己编写的链路层接收程序也能收到数据（假设自己编写的接收程序没有语法错误），但不能上传到网络层。可能产生这样错误的原因有哪些可能？C）自己编写的发送与接收程序格式上没有问题，即帧格式正确，MAC及crc没有错误，网络助手能收到数据，但仍然网络层收不到数据。讨论原因。D）自己编写的发送与接收程序格式上没有问题，即帧格式正确，MAC及crc没有错误，网络助手能收到数据，网络层收到了分组，但传输层收不到数据。讨论原因二、计算机通信的基本原理2.1计算机网络相关背景有人说：“20世纪最伟大的发明就是计算机”，自诞生伊始，计算机经历了一系列发展，从大型通用计算机、超级计算机、小型机、个人电脑、工作站以及现如今笔记本、平板、智能手机等，计算机已经彻底融入了我们的生活。起初，计算机只是以单机模式（独立模式）被广泛应用，随着发展，计算机被一个个的连接起来，形成了一个计算机网路，从而实现了信息共享，远距离传递信息等工作，而计算机中的通信模式被人们进行了越来越深入的发掘。32.2计算机协议分层OSI的体系结构TCP/IP的体系结构五层协议的体系结构7应用层应用层（各种应用层协议如TEINET、FTP、SMTP等）应用层6表示层5会话层4传输层传输层（TCP或UDP）运输层3网络层网际层IP网络层2数据链路层网络接口层数据链路层1物理层物理层图1计算机网络体系结构如图表1所示为当前主要的三种计算机网络体系的划分方法，而其中TCP/IP是由IETF（国际互联网工程任务组）建议、致力推进标准化的一种协议，其中，大学等研究机构和计算机行业是推动标准化的核心力量，现已成为业界标准协议，协议的标准化也推动了计算机网络的普及。2.3计算机通信的基本过程及其基本原理图2计算机网络通信数据流向4图3数据传输过程如上两图可以看出楚，计算机通信的基本流程，其中图3中画的是数据发送至物理线路中的情况，每一层分别加入对应的下一层的首部，传输到下一层，数据信息从物理通道中传输到主机2的过程与图3所示相反，每一层传输到上一层前都脱去自己的首部，编程可以在上层结构中传输的数据格式。2.3.1物理层传输单位是比特，他的作用是为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，而提供具有机械的，电子的，功能的和规范的特性。即物理层保证原始的数据可以在各种物理媒介上传输。工作原理：将从上层数据链路层交付下来的比特流在物理媒介上传输实现不同网络的通信，并将比特流转换成可以在数据链路层传输的数据帧，交付至数据链路层。2.3.2数据链路层传输的数据单元是数据帧。他是介于物理层和网络层之间，在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，最基本的服务的将源自网络层的数据可靠的传输到相邻节点的目标机网络层。需要实现两种通信发方式即点对点和广播通信，这两种通信方式主要由应用进程数据先传送到应用层•加上应用层首部，成为应用层PDU应用层PDU再传送到运输层•加上运输层首部，成为运输层报文运输层报文再传送到网络层•加上网络层首部，成为IP数据报（或分组）IP数据报再传送到数据链路层•加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧数据链路层帧再传送到物理层•最下面的物理层把比特流传送到物理媒体电信号（或光信号）在物理媒体中传播•从发送端物理层传送到接收端物理层5PPP协议和CSMA/CD协议来完成。工作原理：作为发送端时将网络层交付下来的数据报加上自己的首部和尾部，并将其转换成比特流的形式交付到下级物理层，作为接收接收端时，去除自己的首部和尾部，并根据首部信息将IP数据报交付到上层网络层。图4MAC帧格式2.3.3网络层网络层的传输数据单元是IP数据报，他在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端，从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。工作原理：数据帧格式变化与数据链路层类似，都是通过加上和去除自己的首部来进行数据的传送，但是IP的首部包含里目的网络的地址，并可在网络层完成软件和硬件地址的映射，便于下层数据的转发。6图5IP数据报格式2.3.4传输层传输层的传输数据单元是数据段，他实现端到端的数据传输。该层是两台计算机经过网络进行数据通信时，第一个端到端层次具有缓冲作用，当网络层的服务质量不能满足要求时，他将服务加以提高，以满足高层的要求，当网络层服务质量较好时，他只用很少的工作。工作原理：有两种较为常见的通信协议，UDP和TCP分别向上层提供不可靠和可靠的通信。7图6TCP报文格式2.3.5应用层他是若干个实体，是直接为应用进程提供服务的，其作用是在实现多个系统进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务三、任务解答3.1第一题由问题内容可知现在利用自己写的链路层接收程序接收不到数据，但是利用网络助手却可以，且自己编写的程序没有语法格式错误，说明在数据由物理层向数据链路层传输时发生了错误，而协调物理层和数据链路层这两层协议的就是网络适配器（网卡），说明在此过程中网络适配器环节出现了错误。针对网卡的功能：对适配器做的改变：可能调整了网卡的串并行传输方式，或者是更改了网卡所匹配的速率。可能的原因：①由于网卡和局域网之间是以串行的方式进行通信，与计算机主板上的I/O是以并行方式进行传输数据，如果网卡的串行并行传输方式如果设置错了，那么会造成通信的方式完全不对应，和计算机，局域网上的通信都会造成错误。②因为网络上的数据速率和计算机上的完全不同，所以网卡的第二个作用就是对数据进行缓冲，以保证输入的数据得到及时的处理，如果网卡的数据缓冲匹配不正确则会造成网络信息的拥堵造成阻塞。3.2第二题问题解读：链路层可以接收到数据说明数据至链路层还是没有问题的，利用网络助手，通过对链路层及其以上的分层设置进行修改则能收到数据，那么可能出错的只能是链路层至网络层之间某个步骤出现问题，经分析可能原因如下：8①ARP协议完成软硬件地址映射时出现问题，可能对应的硬件地址没有进行正确的更新，导致未能根据IP地址找到正确的MAC地址，而实际上数据的传输时根据MAC地址进行的，进而网络层没有收到数据。②CRC校验出错，虽然数据链路层接收到了数据，但是数据帧CRC校验出现了错误，那么这个数据就会被丢弃，就不会再被上传到网络层了。③MAC帧格式出错，导致没有对应到正确的网络地址，进而网络层没有收到数据。④IP地址出错，通过地址映射到的IP地址出现问题，导致不能上传到网络层中。⑤转发的生命值TTL达到16，表示为不可达。导致数据不能传输到网络层。3.3第三题问题解读：硬件地址和数据报校验都没有问题，校验信息正确，那么和数据链路层的数据帧格式就没有关系，经分析错误的可能性有：①IP地址出错，通过地址映射到的IP地址出现问题，导致不能上传到网络层中。②转发的生命值TTL达到16，表示为不可达。导致数据不能传输