广东工业大学计算机网络复习

计算机网络复习

计算机学院

黄益民

］考试内容

第一章概述

第二章物理层

第三章数据链路层

第四章网络层

第五章运输层

第六章应用层

i.Chi才既述

计算机网络：一些互相连接的、自治的计算机的集合

计算机网络的功能：连通性与信息共享

互联网（internet）与因特网（Intemet）

因特网的核心部分和边缘部分

计算机、路由器、交换机

两种计算机通信方式：C/S、P2P

面向连接、无连接

电路交换、分组交换、报文交换

用户通过ISP上网

根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的

IP地址数目的不同，ISP也分成为不同的层次。

路由器是因特网核心部分

的重要组成设备

■路由器是实现分组交换的关键构件,其

任务是转发收到的分组。

■路由器处理分组的过程是:

■把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；

■查找转发表，找出到某个目的地址应从哪

个端口转发；

・把分组送到适当的端口转发出去。

三种交换的比较

电路交换报文交换分组交换

电路交换、分组交换、报文交换

■电路交换：先建立源点到终点的链路，然后

整个报文的比特流连续地从源点直达终点。

■报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全

部存储下来后查找转发表，转发到下一个结

点。需要各结点存储转发。

■分组交换：单个分组（这只是整个报文的一

部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转

发表，转发到下一个结点。需要各结点存储

转发。

.重要概念

■广域网、城域网、局域网、个域网

■速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽

积、往返时间、信道利用率

■协议、协议三要素

■网络体系结构：OSI体系结构、TCP/IP

体系结构、原理体系结构（五层协议）

■实体、协议、服务、服务访问点SAP

计算机网络的类别

・按网络作用范围进行分类

■广域网WAN(WideAreaNetwork)

■城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)

■局域网LAN(LocalAreaNetwork)

■个域网PAN(PersonalAreaNetwork)

■从网络的使用者进行分类

■公用网(publicnetwork)

■专用网(privatenetwork)

■按网络的位置进行分类

■主干网(BackboneNetwork)

■接入网AN(AccessNetwork)

■用户驻地网(CPN)(CustomerPremisesNetwork)

四种时延所产生的地方

从结点A向结点B发送数据

结点A发送器结点B

网络协议的三要素

■网络协议(networkprotocol)：为进行网络中

的数据交换而建立的规则、标准或约定。

■网络协议三要素

■语法数据与控制信息的结构或格式。

■语义需要发出何种控制信息，完成何种动作

以及做出何种响应。

■同步事件实现顺序的详细说明。

S网络体系结构

■网络的体系结构(Architecture):计算

机网络的各层及其协议的集合，是对该

网络及其构件所应完成的功能的精确定

义。

■网络各层的主要功能：差错控制、流量

控制、分段与重装、复用和分用、连接

建立和释放

三种计算机网络体系结构

■OSI七层协议体系结构：概念清楚，理

论完整，但复杂且不实用。

■TCP/IP四层体系结构：应用层、运输

层、网际层和网络接口层（此层无具体

内容）

■原理体系结构（五层）：折中上述两种

体系结构。

计算机网络体系结构

OSITCP/IP五层协议体系结构

应用层(Application)应用层(Application)应用层

表示层(Presentation)

会话层(Session)

运输层(Transport)运输层(Transport)运输层

网络层(Network)网际层(Internet)网络层

数据链路层(Data网络接口层(Hostto数据链路层

Link)Network)

物理层(Physical)物理层

原理体系结构

5应用层■应用层(applicationlayer)

4运输层■运输层(transportlayer)

3网络层■网络层(networklayer)

2数据链路层■数据链路层(datalinklayer)

1物理层■物理层(physicallayer)

原理体系结构各层的作用

■应用层：直接为用户的应用进程提供特定的服务。

■运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据

传输服务。运输层有复用和分用的功能。运输层提供端到端

的通信服务。

-网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务，其

中包括封装成包和路由选择。网络层提供主机到主机的通信

服务。

■数据链路层：将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个

相邻结点间的链路上“透明”地传送帧中的数据。链路层提

供点到点的通信服务。

■物理层：透明地传送比特流。物理层要确定信号形式、物理

接口规则。物理媒体不属于物理层，处于物理层的下面。

协议分层与数据传输过程

主机1主机2

T物理传输媒体

协议数据单元：PDU

■PDU(protocoldataunit)：协议层的协议在

对等层之间交换的信息叫协议数据单元。

■Applicationlayer:message

■Transportlayer:segment

■Networklayer:packet

■Data-linklayer:frame

■Physicallayer:bit

,网络设备

-中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。

・物理层：转发器(repeater)、中继器、集线器

(hub)、调制解调器(modem)

■数据链路层：网桥(bridge)、以太网交换机

(switch)＞网络适配器

■网络层：路由器(router)、第三层交换机

■网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)

■网络层以上：网关(gateway)、主机

实体、协议、服务和服务访问点

■实体(entity)表示任何可发送或接收信息的

硬件或软件进程。

-协议是“水平的”，即协议是控制对等实

体之间通信的规则。

-服务是“垂直的”，即服务是由下层向上

层通过层间接口提供的。

■同一系统相邻两层的实体进行交互的地方,

称为服务访问点SAP(ServiceAccessPoint)。

TCP/IP的体系结构

4主机A主机B

4应用层路由器应用层

3运输层运输层

2网际层网际层网际层

1网络网络网络

接口层接口层接口层

t网络1$V网络21

路由器在转发分组时最高只用到网络层

而没有使用运输层和应用层。

IPoverEverything汉

IP可应用到各式各样的网络上

S第2章物理层

了薪理层的主要任务

■将链路层传来的比特流放到传输媒体上透明

地传输。物理层应确定与传输媒体的接口有

关的一些特性；即机械特性、电气特性、功

能特性、过程特性

■模拟通信与数字通信

■基带信号与带通信号

■信道编码

■载波调制：调幅、调频、调相。

第2章物理层

■信道容量（Nyquist准则、Shannon公式）

■双线线、光纤（多模、单模）、微波传播

■信道多路复用：FDM、TDM、WDM、

CDM、CDMA

■数字传输技术

■A/D变换：PCM

■数字系列标准：PDH、SDH

■宽带接入技术ADSL、FTTH

数据通信系统的模型

数据通信系统

输入数字比特流模拟信号模拟信号数字比特流显示

汉字

、公用电话网

PC机调制解调器调制解调器PC机

源系统-------AY----传输系统-------------目的系统

/

传输

输

捌

源点攵

输发送器-

X虻送系统

入

例言

入

的

信

号

号

数

信

据

息

几个术语

■消息(message)------待传输的语言、图片、文字、数据等

■信息(information)------消息中有意义的内容

■数据(data)——运送消息的实体。

■信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。

■“模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续

的。

■“数字的"(digital)--------代表消息的参数的取值是离散的。

■码元(code)——在使用时间域(或简称为时域)的波形表

示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

对基带数字信号的几种调制方法

基带信号010011100

-1聊删删

-WWVWW1WM

调相WWVWWWWM

5信道容量-香农公式

■香农公式

C=Wlog2（l+S/N）b/s

・C为信道容量（信道的极限信息速率）

・W为信道的带宽（以Hz为单位）；

・S为信道内所传信号的平均功率；

・N为信道内部的高斯噪声功率。

电信领域使用的电磁波的频谱

f(Hz)I。。102104106108IO101012101410161018102010221024

无线电微波红外线L丫射线

可见/光

107108109IO10IO11

卫星光纤

Y--------A

.同轴电缆一芈面微茗

海事调幅调频移动

无线电无线电无线电无线电

V_►-<-►

V----------AV——A

电视

Y-----------A

波段1LFMF1HF1VHF1UHF'SHF'EHF'THF

多模光纤与单模光纤

输入脉冲

频率资源划分表

频段名称频率范围波长范围波段名称传输介质用途

甚低频音频、电话、数据终端、长距

3Hz~30kHz108~104m甚长波

VLF有线线对离导航、时标

低频长波无线电

30〜300kHz10—103m长波导航、信标、电力线通信

LF

中频同轴电缆调幅广播、移动陆地通信、业

300kHz〜3MHz103~102m中波

MF中波无线电余无线电通信

高频同轴电缆移动无线电话、短波广播、军

3-30MHz102-~~10m短波

HF短波无线电用定点通信、业余无线电通信

甚高频同轴电缆电视、调频广播、空中管制、

30〜300MHz10〜1m超短波

VHF米波无线电车辆通信、导航

电视、空间遥测、雷达导航、

特高频波导

300MHz〜3GHz1m〜10cm点对点通信、移动通信、专用短

UHF分米波无线电

程通信、微波炉、蓝牙技术

超高频微波波导微波接力、雷达、卫星和空间

3〜30GHz10~lcm

SHF厘米波无线电通信、专用短程通信

极高频波导

30〜300GHz1cm〜1mm微波接力、雷达、射电天文学

EHF毫米波无线电

紫外线、

3X10-4光纤

红外线、105〜io7GHz光波光通信

〜3XIO—cm激光空间传播

可见光

信道复用技术

■复用(multiplexing)是指将—条物理信

道分成多个逻辑信道的技术。

■频分复用FDM

■时分复用TDM

■波分复用WDM

■码分复用CDM

CDMA的工作原理

10

数据码元比特At

m个码片-

S站的码片序列SAt

发

送

S站发送的信号Sx->t

端

T站发送的信号Tx

总的发送信号Sx+TxAt

接

・，t

收r规格化内积sSx

端

规格化内积S・TxAt

脉码调制PCM体制

■1i^L^调制PCM（PulseCodeModulation）

■脉码调制的功能：模拟信号数字化

■PCM过程：抽样、量化、编码

■两个互不兼容的PCM标准：

■北美24路PCM（简称为T1）1.544Mb/s

■欧洲的30路PCM（简称为E1）2.048Mb/s

■若需要更高数据率，可采用复用的方法。

两个PCM数字传输系统系列

系统类型一次群二次群三次群四次群五次群六次群

E1E2E3E4E5E6

欧洲30*4120*4480*41920*4*2=15360

话路数30

中国=120=480=1920=7680/*4=30720

体制数据速率

2.0488.44834.368139.264564.9921.13G/2.4G

(Mbps)

T1T2T3T4T5

24*496*7672*6*6/*12/*

话路数24*2/*4

北美=96=672=40329

体制

274.176

数据速率

1.5446.31244.736274.176/564.991.13G/2.4G

(Mbps)

2/432

T1T2

本

日24*496*5480*31440*45760*4

话路数24

制

的=96=480=1440=5760=23040

数据速率

1.5446.31232.06497.728397.201588.8

(Mbps)

.■准同步数字系列PDH的缺陷

■速率标准不统一

-交互困难

■不是同步传输

■需要进行频率补偿

■复接分接困难

■不能再提高速率了

上同步数字系列SDH

■同步数字系列SDH:世界统一的数字传输系列。

其第一级同步传输模块STM-l:155.52Mb/s,

更高等级模块由N个STM-1构成。

■SDH(SynchronousDigitalHierarchy)o

■SDH的基本速率为155.52Mb/s,称为第1级

同步传递模块(SynchronousTransferModule),

即STM-1，相当于SONET体系中的OC-3速

率。

因特网的宽带接入方法

■ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非对称数字用户线

■上行和下行带宽做成不对称的。

■ADSL在用户线的两端各安装一个ADSL调制解调器。

■光纤同轴混合网HFC(HybridFiberCoax)

■具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视

网。需要线路改造。

■FTTx技术

■光纤到家FTTH(FiberToTheHome)

■光纤到大楼FTTB(FiberToTheBuUding)

■光纤到路边FTTC(FiberT。TheCurb)

■光纤到办公室FTTO(FiberToTheOffice)

■光纤到邻区FTTB(FiberToTheNeighbor)

■光纤到楼层FTTF(FiberToTheFloor)

・光纤到小区FTTZ(FiberToTheZone)

ADSL采用DMT调制技术

■ADSL：(AsymmetricDigitalSubscriberLine

■DMT(DiscreteMulti-Tone)

】第3章数据链路层

-结点、链路、数据链路、数据链路层

■数据链路层的功能：将网络层交下来的IP数据报组装成帧，

在两个相邻结点间的链路上“透明”地传送帧中的数据。

■数据链路层的三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检

测

■循环冗余校验CRC是一种检错方法，帧检验序列FCS是帧中校

验字段

-局域网的优点：广播信道、升级容易

-广播信道的复用：静态信道复用、动态接入（随机or受控）

■MAC地址/物理地址：48位。

点对点信道数据链路层PPP协议

■点对点信道常用PPP协议，简单、支持

多种网络协议，用于拨号电话线接入因

特网。

■PPP协议实现透明传输的方法：字节填

充与比特填充

■PPP协议需LCP协商和NCP协商后建立

网络连接

广播信道数据链路层

■局域网；以太网；快速以太网（100Mbps）、吉比

特以太网、10吉比特以太网、...

■广播域与碰撞域（冲突域）；广播风暴;

■网桥可以隔离冲突域；VLAN可以隔离广播域

■局域网的优点：广播信道、升级容易

■广播信道的复用：静态信道复用、动态接入（随机

or受控）

■以太网数据链路层协议为CSMA/CD,有可能冲突

■以太网V2帧结构、数据字段46-1500B、MTU

局域网的拓扑

」—ni

一」一集线器UU■

总线网

星形网匹配电阻

上工：

}干线耦合器

环形网树形网

IEEE802局域网/城域网标准

■802.1概述、体系结构、桥接

■802.2LLC

■802.3CSMA/CD

■802.4TokenBus

■802.5TokenRing

■802.6分布队列双总线DQDB—MAN标准

■FDDI光纤分布数据接口FDDI

802.2LLC数据链路层

802.3802.4802.5802.6

FDDI

CSMA/CDTokenBusTokenRingDQDB物理层

IEEE802目前活跃的工作组

802.1概述、体系结构、桥接

802.3CSMA/CD

802.11无线局域网

802.15无线个人区域网

802.16宽带无线接入

802.17弹性分组环

802.20移动宽带无线接入MBWA(Mobile

BroadbandWirelessAccess)

■802.21媒体独立切换(MediaIndependentHandoff)

局域网数据链路层的两个子层

■逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)子层

■LLC子层则与传输媒体无关：向高层提供SAP,

逻辑连接管理，差错控制，帧序号处理

■目前LLC(即802.2标准)的作用已消失

■媒体接入控制MAC(MediumAccessControl)子

层

■与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层：

成帧/拆帧，实现、维护MAC协议，位差错检测,

寻址

q以太网

聂格说来，“以太网"应当是指符合

DIXEthernetV2标准的局域网

■传统以太网指早期的10Mb/s的以太网

■快速以太网(100Mbps)、吉比特以太

网、10吉比特以太网、...

&网络适配器接入局域网

、I/O总线J双绞线,

IP地址1硬件地址

计算几

CPU和网络适配L局域网

存储器（网卡）串不赢

通信

生成发送的数据把帧发送到局域网

处理收到的数据从局域网接收帧

.网络适配器的功能

-数据的封装与解封发送时将上一层交下

来的数据加上首部和尾部，成为以太网的

帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部,

然后送交上一层。若收到有差错的帧，则

丢弃。

■链路管理主要是CSMA/CD协议的实现。

■编码与译码即曼彻斯特编码与译码。

1.以太网采用无连接通信方式

■无连接的通信方式：不必先建立连接就

可以直接发送数据。

■提供不可靠的（尽最大努力交付）服务

■发送的数据帧不进行编号，也不要求对

方发回确认。

■当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃

此帧，其它什么也不做。差错的纠正由

高层来决定。

2.以太网上数据传输采用

曼彻斯特(Manchester)编码

码元10001001:1：1

基带数字信号-L___

曼彻斯特编码LiLTLHI~LT1rLTLT

AAA

出现电平转换*tt⑴f

3.CSMA/CD协议

■CSMA/CD:CarrierSenseMultipleAccesswith

CollisionDetection--载波监听多点接入/碰撞

检测

■三点：

■“多5基入”：许多计算机以多点接入方式连接在

一根总线上。

-“载波监听”:每一个站在发送数据之前先要检测

一下总线上是否有其它计算机在发送数据，如果有,

则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。

-“碰撞检测”也称“冲突检测”：计算机边发送数

据边检测信道上的信号电压大小以检测是否有多台

机同时在发送数据。若发生了碰撞，则立即停止发

送，然后等待一段随机时间后再次发送。

&IEEE802.3规范

■不同标准

■10Base5—粗缆Ethernet

■10Base2—细缆Ethernet

■lOBaseT—双绞线

■lOBaseF-光缆

■10Broad36--宽带

10Base5

/I\

数据率(Mbps)基带或宽带段最大长度(百米)

以太网的MAC帧格式

IP数据报IP层

字节66246~15004

MAC帧目的地址源地址类型数据FCSMAC层

I

N插入=1=

I

8字节以太网MAC帧物理层

7字节

1010101010101010101010101010101011

前同步码帧开始

定界符

若收到无效的MAC帧则丢弃

■无效帧：

■帧的长度不是整数个字节；

・用收到的帧检验序列FCS查出有差错;

・收到的帧的MAC客户数据字段长度不

在46〜1500字节之间。

网桥、以太网交换机

■网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地

址对收到的帧进行转发。

■网桥具有过滤帧的功能。网桥可互连不同物理层、

不同MAC子层和不同速率的局域网。网桥由于存

储转发增加了时延。

■广播风暴：网桥并不隔离广播域，当网桥连接成较

大的局域网时，会因传播过多的广播信息而产生网

络拥塞。这就是所谓的广播风暴。VLAN可以隔离

广播域。

■以太网交换机是多端口的网桥。

以太网交换机的特点

■1.交换机的所有端口都在一个广播域

内

■2.交换机每个端口带宽是独立的

■3.交换机每个端口都是独立的冲突域

■4.交换机能够识别L2的控制信息

物理层和数据链路层设备

■网络适配器（网卡，只接收特定的数据）

■集线器（只转发，在物理层扩展以太网）

■转发器

■网桥（对帧进行过滤和转发，在数据链路层扩

展以太网，可互连不同的物理层,广播风暴）

■以太网交换机（交换式集线器、二层交换机,

就是多接口的网桥，全双工方式）

■VLAN

利用以太网交换机实现虚拟局

域网

■虚拟局域网(VLAN,VirtualLAN):VLAN是由

一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。

■这些网段具有某些共同的需求。

■每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送

这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。

■一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信需通过

路由器

■一个VLAN内部的广播和单播流量都不会传到其它

VLAN中，有助于进行流量控制、减少设备投资、

简化网络管理、提高网络的安全性。

、Ch4网络层

瑞络层向上提供的服务：虚电路服务和数据报服务

■TCP/IP体系网络层向上提供尽最大努力交付的数据报服务

■网络层的主要功能：网络互连、报文在网际间传输

■网络层的任务：将主机产生的数据报经由多个路由器存

储转发，最后实现主机到主机的通信。

■网络层的协议数据单元：Packet（数据报或包）

■网络层协议：IP,ARP,ICMP,IGMP

■分类的IP地址、子网掩码与子网划分

■无类别编址CIDR,CIDR地址块，路由聚合（超网）

■查找路由表采用最长前缀匹配

■IP地址与硬件地址

互连网络与虚拟IP网络

(a)互连网络(b)虚拟的IP网

网际层的IP协议及配套协议

各种应用层协议

应用层

(HTTP,FTP,SMTP等)

运输层TCP,UDP

ICMPIGMP

网络层|p

（网际层）___________

IRARPARP

网络接口层与各种网络接口

物理硬件

L.

H1分组在互联网中的传送

主机口

Hi—

主机力组/X

1

IP地址中的网络号字段和主机号字段

A类地址0

net-idhost-id

8位24位

B类地址10

net-idhost-id

16位16位

C类地址110

net-idhost-id—>|

24位8位

D类地址1110多播地址

E类地址1111保留为今后使用

互联网中的IP地址

222.1.1,1

LAN1

222.1.1.i_

D-M

__LAN3222.1.5.17-T

222.1.3.

Ii

N3222.1.6.LAN2

222.1.2.

222.1.5.N2222.1.5.

222.1.3/RNI222,1.4.R：

I3

\222.1.3,2

互联网

在同一个局域网上的主机或路由器的

IP地址中的网络号必须是一样的。

IP地址与硬件地址

首部应用层数据

-----------TCP报文--------网络层及以上

使用IP地址

IP数据报

尾部

链路层及以下

MAC帧使用硬件地址

数据报的转发过程举例

查找路由表

主机H查找路由表主机％

路由就兄

路由器R2

局域网HH

通信的路径

匕一经过R1转发一再经过R2转发一“

土地址解析协议ARP

■在每一个主机都设有一个ARP高速缓存(ARPcache),里面

有所在的局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址

■当主机A%t向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时，

就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。

■如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入MAC帧，

然后通过局域网将该MAC帧发往此硬件地址。

■若无，则主机A自动运行ARP程序，找出主机B的硬件地址并记入

ARP缓存中。

■当要找的主机和源主机不在同一个局域网上时，则ARP要找

位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发

送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。

剩下的工作就由下一个网络来做。

主机A广播发送

ARP请求分组‘我是209005,硬件地址是00-00-C0-15-AD-18

、我想知道主机的硬件地址

209.006y

仁ARP请求臣而请求卜|ARP请求？|ARP请求R

JJ

00-00-C0-15-AD-18

方骋]我是209.006

ARP响应刀组,硬件地址是08-00-2B-00-EE-0A

<,______________________________

qARP响靖广

nx,管。。5口丫IiRnz

=jA_-J_-]D_-J

-------------------------------------1----------1----------•---------_»

00-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A

IP数据报

发送在前

（IP地址）AND（子网掩码）二网络地址

两级IP地址网络号net-id主机号host-id

三级IP地址net-idsubnet-idhost-id

逐位进行AND运算

子网掩码11111111111111111111111100000000

______________■______________

子网的

net-id'^^^subnet-id

网络地址0

划分子网情况下

路由器的分组转发算法

从收到的数据报的首部提取目的IP地址D。

■⑵先用与路由器直接相连的各网络的子网掩码和D逐位相

“与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组

直接交付，任务结束。否则就是间接交付，执行(3)。

■(3)若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则将分组传

送给指明的下一跳路由器；否则，执行⑷。

-(4)对路由表中的每一行的子网掩码和D逐位相“与”,若其

结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明

的下一跳路由器；否则，执行⑸。

■⑸若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所

指明的默认路由器；否则，执行⑹。

■(6)报告转发分组出错。

各由汇总(RouteSummarization)

/2,

Icanroutetothe

/16network

/24)

一

/2/)RoutingTable

RoutingTable/16

/24

/24RoutingTable

/24/20

■路由协议能够将几条路由条目汇总成一条

■Routingprotocolscansummarizeaddressesofseveralnetworks

intooneaddress

路由汇总（聚合）

■Networks/24through/24aresummarizedbyin

oneadvertisement/21

।ARP与ICMP

■ARP:地址解析协议，通过IP地址获取物理地址

（在局域网内部进行）。主机和路由器都具有

ARP缓存功能。

■IP数据报格式，关注数据报各层间的关系、TTL

■路由器，路由器对网络层数据包的转发流程

■ICMP:网际控制报文协议，有ICMP差错报告

报文和ICMP询问报文两种。ICMP允许主机或

路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。

路由选择协议

■路由选择——路由器间交互信息以便形成路由表，再导出转发表

■自治系统（AS）:一个单一技术管理下的一组路由器组成的网络

■两种路由选择策略

-静态路由选择策略

-动态路由选择策略

■路由选择协议（RoutingProtocol）：为路由器提供用于建立路由表所需的路由

信息。

■两类路由选择协议

■距离向量路由选择协议（RIP、IGRP）

-链路状态路由选择协议（OSPF、IS-IS）

■路由选择协议：

-内部网关协议（IGP）:自治系统内部的路由选择协议

■RIP:路由信息协议，是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。相邻路由器间定期交

换路由表。

-OSPF:开放最短路径优先协议，是一种分布式的链路状态路由协议。链路状态改变时洪泛发

送邻居信息。

-外部网关协议（EGP）:自治系统之间的路由选择协议

・BGP-4:一种路径向量路由选择协议。

自治系统AS与IGP、EGP

自治系统B

自治系统A

用外部网关协议

(例如,BGP-4)

自治系统之间的路由选择也叫做

域间路由选择(interdomainrouting),

在自治系统内部的路由选择叫做

域内路由选择(intradomainrouting)

।RIP协议的优缺点

-优点：算法简单，开销较小。

■缺点：

-当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此

信息传送到所有的路由器。（好消息传得快、坏消

息传得慢）

-只适合于小型的同构网络（最大距离为15）o

■路由器之间交换的路由信息是路由器的完整路由表,

当网络规模扩大时，开销也就增加。

■每隔30秒一次路由信息广播，可能形成广播风暴。

OSPF的三个要点

■向本自治系统中所有路由器发送信息，这里

使用的方法是洪泛法。

■发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器

的链路状态。

-“链路状态”指本路由器都和哪些路由器相邻，

以及该链路的“度量”（metric）。

-度量（代价）:可为费用、距离、时延、带

宽

■只有苗建路状态发生变化时，路由器才用洪

泛法向所有路由器发送此信息。

.路由器的功能

■路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的

专用计算机，其任务是转发分组。即将路由器某个

输入端口收到的分组，按照分组要去的目的地（即

目的网络），从路由器的某个合适的输出端口转发

给下一跳路由器。

■路由器的功能：

■实现远程网络的互联（DDN、LAN、ATM…）

■数据在各种链路协议间的转换（HDLC、PPP、FR）

■流量管理（QOS）

■互联网络的“邮递员”一数据包路由（静态路由、动

态路由…）

.路由器的构成

■路由选择部分（控制部分）：核心构件是路由选择

处理机

■路由选择处理机：根据选定的路由选择协议构造、更

新与维护路由表。

■分组转发部分（交换结构）

■交换结构：根据转发表对分组进行处理，分发。

■输入端口：数据经物理层、数据链路层到达网络层，

若该数据为路由选择包，则交由路由选择处理机，若

是数据包，则查询转发表（每个输入端口都有一个转

发表副本）进行转发。

■输出端口：将网络层数据转化为物理层数据发出。

典型的路由器结构

路由选择处理机

3网络层

路由选择协议

2数据链路层I路由

1物理层路由表I选择

输入端口输出端口

-A1卜2卜A3卜3卜2卜1卜人

分组

输入端口输出端口转发

1H2卜A3)A交换结构3卜A2卜1卜A

“转发”和“路由选择”的区

［别

■“转发”(forwarding就是路由器根据转发表将用

户的IP数据报从合适的端口转发出去。

■“路由选择"(routing则是按照分布式算法，根

据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化

情况，动态地改变所选择的路由。

■路由表是根据路由选择算法得出的。而转发表是

从路由表得出的。

■在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表

和路由表的区别

分组丢弃

■路由器中的输入或输出队列产生溢出

■分组出错

■设备或线路故障

IP多播与IGMP

■多播也称组播，一对多的通信

■D类组播地址与IPV4的多播组地址——D类地址

・以1110开头的IP地址：〜55

■IPv6多播地址：FF00::/8

■太网硬件组播地址

■TCP/IP协议使用的以太网多播地址块的范围是：从00-00-5E-

00-00-00至U00-00-5E-FF-FF-FF

■IP多播使用多播地址，需要使用IGMP和多播路由选择协议

■IGMP：网际组管理协议

-让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主

机参加或退出了某个多播组。

VPN与NAT

■专用地址(privateaddress或reusableaddress)

■〜55(即/8)

■~55(即/12)

■〜55(即/16)

■VPN：虚拟专用网

■通过一个公用网络建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱

的公用网络的安全、稳定的隧道。

■VPN虚拟专用网可以将一个专网穿过一个公网进行扩展。同时保持

专网的安全和管理策略。

■NAT:网络地址转换

■将私有(专用)地址转化为合法IP地址的转换技术

■NAT功能通常被集成到路由器、防火墙、ISDN路由器或者单独的

NAT设备中。装有NAT软件的路由器称为NAT路由器。

rCH5运输层

广覆输层提供应用进程间的端到端的逻辑通信。

■TCP的协议数据单元是segment；UDP的协议数据单元是datagram。

■运输层的端口号(16位)，用于区分一个主机的不同进程

■服务端的端口号(0〜0x3FF熟知端口，0x400〜OxBFFF登记端口)

■客户端使用临时端口号(OxCOOO〜OxFFFF)

■UDP用户数据报协议：一种无连接的运输层协议，提供简单、