网基课程设计.docx
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网基课程设计
信息技术学院
计算机网络基础
课程设计报告
学号：
姓名：
班级：
题号：
01、06、07
题目：
曼切斯特编码模拟、透明网桥自学习域转发帧算法模拟、IP分片模拟
分值：
10+20+10
目录
一、理论基础与原理分析1
二、数据结构与算法分析2
三、测试数据与结果分析6
四、课程设计心得与体会8
五、课程设计程序源代码10
一、理论基础与原理分析
（归纳整理相关知识，用文字、图表等表述算法原理，可以举例说明。
切忌照抄课本）
01、
曼彻斯特编码，常用于局域网传输。
曼彻斯特编码将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。
但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。
就是说主要用在数据同步传输的一种编码方式。
在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示1，用负的电压跳变表示0。
因此，这种编码也称为相位编码。
由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。
在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从低到高跳变表示“0”，从高到低跳变表示“1”。
还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示“0”或“1”，有跳变为“0”，无跳变为“1”。
06、
1、每个网桥保存一个动态路由表（目的站点地址，端口号）。
2、初始时，该路由表为空，以后通过逆向自学习方法获取路由信息。
逆向自学习方法：
当一个MAC帧到达网桥时，网桥根据其源MAC地址以及到达的端口号，向路由表增加或刷新一条记录。
3、路由表的每一项都设置一个超时计时器，若超时，则删除该项，以适应拓扑结构的变化。
4、当某一帧到达网桥时，查询路由表。
若找到目的地址，则向对应的端口转发。
若找不到目的地址，则向所有的端口广播（除了它所到达的端口外）。
5、当网络拓扑结构出现环路时，应阻塞某些网桥的某些端口，消除环路，使网络呈现出生成树结构（Spaningtree）。
当一帧到达时，网桥必须决定将其丢弃还是转发。
如果要转发，则必须决定发往哪个LAN。
在插入网桥之初，由于网桥不知道任何目的地的位置，因而采用扩散算法（floodingalgorithm），把每个到来的、目的地不明的帧输出到连在此网桥的所有LAN中（除了发送该帧的LAN）。
随着时间的推移，网桥将了解每个目的地的位置。
一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散。
07、
分片和重新组装的过程对传输层是透明的，其原因是当IP数据报进行分片之后，只有当它到达目的站时，才可进行重新组装，且它是由目的端的IP层来完成的。
分片之后的数据报根据需要也可以再次进行分片。
IP分片和完整IP报文差不多拥有相同的IP头，ID域对于每个分片都是一致的，这样才能在重新组装的时候识别出来自同一个IP报文的分片。
在IP头里面，16位识别号唯一记录了一个IP包的ID，具有同一个ID的IP分片将会重新组装；而13位片偏移则记录了某IP片相对整个包的位置；而这两个表中间的3位标志则标志着该分片后面是否还有新的分片。
这三个标志就组成了IP分片的所有信息（将在后面介绍），接受方就可以利用这些信息对IP数据进行重新组织
分片重组是IP层一个最重要的工作，其处理的主要思想：
当数据包从一个网络A进入另一个网络B时，若原网络的数据包大于另一个网络或者接口的MTU长度，则需要进行分片（若设置DF为1，则丢弃，并回送ICMP不可达差错报文）。
因而在IP数据包的报头有若干标识域注明分片包的共同标识号、分片的偏移量、是否最后一片及是否允许分片。
传输途中的网关利用这些标识域进可能的再行分片，目有主机把收到的分片进行重组以恢重数据。
因此，分片包在经过网络监测设备、安全设备、系统管理设备时，为了获取信息、处理数据，都必须完成数据包的分片或重组。
二、数据结构与算法分析
（结合程序流程图、模块结构图等图表分析程序结构、关键数据结构、关键算法。
切忌粘贴源代码）
01、
在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示1，用负的电压跳变表示0。
06、
透明网桥采用的算法是逆向学习法（backwardlearning）。
网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。
查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器，于是在散列表中添上一项。
当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑结构会随之改变。
为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时间。
每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时间更新该项。
这样，从表中每项的时间即可知道该机器最后帧到来的时间。
网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时间早于当前时间若干分钟的全部表项。
于是，如果从LAN上取下一台计算机，并在别处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。
这个算法同时也意味着，如果机器在几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不散发，一直到它自己发送出一帧为止。
到达帧的路由选择过程取决于发送的LAN（源LAN）和目的地所在的LAN（目的LAN），
1、如果源LAN和目的LAN相同，则丢弃该帧。
2、如果源LAN和目的LAN不同，则转发该帧。
3、如果目的LAN未知，则进行泛洪。
07、
分片重组是IP层一个最重要的工作，其处理的主要思想：
当数据包从一个网络A进入另一个网络B时，若原网络的数据包大于另一个网络或者接口的MTU长度，则需要进行分片（若设置DF为1，则丢弃，并回送ICMP不可达差错报文）。
因而在IP数据包的报头有若干标识域注明分片包的共同标识号、分片的偏移量、是否最后一片及是否允许分片。
传输途中的网关利用这些标识域进可能的再行分片，目有主机把收到的分片进行重组以恢重数据。
三、测试数据与结果分析
（结合输入的测试用例和算法原理，分析运行结果。
切忌仅仅粘贴数据）
01、
06、
07、
四、课程设计心得与体会
（课程设计中的收获、经验、教训等等）
刚开始的时候看到这个题目觉得很简单。
应该很容易就能做出来。
后来发现还有很多的小问题，首先用java编写有关本题的代码。
在01题目中我们先要从一个原本就写好的input.txt文件中读取里面的内容。
而且要一个数字一个数字的读。
因此，我不能直接用Scanner包中的next（）来直接读取。
而是要用其他方法来解决读取问题。
再经过判断读取的数据是0还是1来决定在output_e.txt中的输入的内容。
然后从output_e.txt中读取数据，此时要两个两个的读。
经过判断还原为0和1，输出到output_d.txt中。
除此之外，还要进行一些简单的异常处理，比如找不到文件。
经过此次实验，我深刻的了解了曼切斯特编码。
而且，熟悉了部分的java代码。
更熟悉的了解了有关文件的读入和输出。
在06里，比如：
路由表的建立、每次事件对发送和接受端口是否已经存在在路由表中，要进行对比、路由表的更新、还有对最后的发送方式的选择等。
我用knum2即接受端口是否存在在路由表中和k[1][num1]和k[1][num2]（发送端口和接受端口）对比，来判断进行怎样的发送方式。
经过此次实验，我深刻的了解了透明网桥的工作原理。
而且，熟悉了部分的java代码。
更熟悉的了解了有关文件的读入和输出。
07中通过此次实验，因为有了上次实验的经历。
此次实验更为迅速的完成了。
通过此次实验，我了解了IP分片的方法和计算方法。
在读取文件input.txt文件中的两个数据后，通过数据之间的计算，就可以得出要分片的数量和偏移量这些数据。
while（a[0]!
=0）{
if（a[0]>a[1]）{
intk=a[1]+20;
w.write（k+""+"1"+""+"0"+""+j*i+"\r\n"）;
a[0]=a[0]-a[1];
}
else{
intk=a[0]+20;
w.write（k+""+"0"+""+"0"+""+j*i+"\r\n"）;
a[0]=0;
}
j++;
}
这部分代码就是计算的部分。
通过while就可以一次又一次的输出每次的分片的内容。
通过if来区分最后一次和前面的分片的区别。
五、课程设计程序源代码
（粘贴所有程序源代码）
01、
importjava.io.*;
publicclassManchester{
publicstaticvoidmain（String[]args）throwsException{
//TODOAuto-generatedmethodstub
try{
Stringmid="";
Filef2=newFile（"output_e.txt"）;
f2.createNewFile（）;
FileWriterw=newFileWriter（"output_e.txt"）;
FileReaderfr=newFileReader（"input.txt"）;
charstr[]=newchar[1];
while（fr.read（str）!
=-1）{
mid=String.valueOf（str）;
if（mid.equals（"1"））{
w.append（"LH"）;
}
elseif（mid.equals（"0"））{
w.append（"HL"）;
}
}
w.close（）;
fr.close（）;
}
catch（FileNotFoundExceptione）{
System.out.println（"找不到文件！
请去创建文件"）;
}
try{
Stringm="";
Filef3=newFile（"output_d.txt"）;
f3.createNewFile（）;
FileWriterw=newFileWriter（"output_d.txt"）;
FileReaderfr=newFileReader（"output_e.txt"）;
charstr[]=newchar[2];
while（fr.read（str）!
=-1）{
m=String.valueOf（str）;//将char的str转化为String
if（m.equals（"LH"））{
w.append（"1"）;
}
elseif（m.equals（"HL"））{
w.append（"0"）;
}
}
w.close（）;
fr.close（）;
}
catch（FileNotFoundExceptione）{
System.out.println（"找不到文件！
请去创建文件"）;
}
}
}
06、
importjava.io.*;
importjava.util.Scanner;
publicclassTransparentBr
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