計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第五版知識點(diǎn)總結(jié)

一、概論1、在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運(yùn)行的程序之間的通信方式通常可劃分為兩大類：客戶服務(wù)器方式（C/S方式）即Client/Server方式對等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式（1）客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進(jìn)程。客戶服務(wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系?？蛻羰欠?wù)的請求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。（2）對等連接(peer-to-peer，簡寫為P2P)是指兩個主機(jī)在通信時并不區(qū)分哪一個是服務(wù)請求方還是服務(wù)提供方。只要兩個主機(jī)都運(yùn)行了對等連接軟件（P2P軟件），它們就可以進(jìn)行平等的、對等連接通信。雙方都可以下載對方已經(jīng)存儲在硬盤中的共享文檔。特點(diǎn)對等連接方式從本質(zhì)上看仍然是使用客戶服務(wù)器方式，只是對等連接中的每一個主機(jī)既是客戶又同時是服務(wù)器。例如主機(jī)C請求D的服務(wù)時，C是客戶，D是服務(wù)器。但如果C又同時向F提供服務(wù)，那么C又同時起著服務(wù)器的作用2、電路交換、分組交換、報文交換（1）電路交換的特點(diǎn)：電路交換必定是面向連接的；電路交換的三個階段：建立連接、通信、釋放連接。電路交換傳送計算機(jī)數(shù)據(jù)效率低計算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。（2）分組計劃優(yōu)點(diǎn)高效動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。靈活以分組為傳送單位和查找路由。迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組。可靠保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。缺點(diǎn)分組在各結(jié)點(diǎn)存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊(duì)，這就會造成一定的時延。分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。3、體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。體系結(jié)構(gòu)就是這個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。實(shí)現(xiàn)(implementation)是遵循這種體系結(jié)構(gòu)的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問題。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計算機(jī)硬件和軟件。TCP/IP是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層4、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)（1）速率：即數(shù)據(jù)率(datarate)或比特率(bitrate)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個性能指標(biāo)。速率的單位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s等速率往往是指額定速率或標(biāo)稱速率。（2）“帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）?，F(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語，單位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。（3）吞吐量(throughput)表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。吞吐量更經(jīng)常地用于對現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測量，以便知道實(shí)際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)。吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。（4）傳輸時延（發(fā)送時延）發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時間。也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發(fā)送完畢所需的時間。傳播時延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時間。信號傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。處理時延交換結(jié)點(diǎn)為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時間。排隊(duì)時延結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時延。排隊(duì)時延的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時的通信量。（5）時延帶寬積鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。（6）利用率信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過）。完全空閑的信道的利用率是零。網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。信道利用率并非越高越好。根據(jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加。若令D0表示網(wǎng)絡(luò)空閑時的時延，D表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡單公式表示D和D0之間的關(guān)系：U是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在0到1之間。二、物理層1、物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：機(jī)械特性指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。功能特性指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。過程特性指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。2、單向通信（單工通信）——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時接收)。雙向同時通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。3、基帶信號（即基本頻帶信號）——來自信源的信號。像計算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號。帶通信號——把基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）?；鶐盘柾休^多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對基帶信號進(jìn)行調(diào)制(modulation)。最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。4、（1）導(dǎo)向傳輸媒體雙絞線：屏蔽雙絞線STP無屏蔽雙絞線UTP同軸電纜（50W同軸電纜75W同軸電纜）光纜（2）非導(dǎo)向傳輸媒體無線傳輸所使用的頻段很廣。短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線傳播。地面微波接力通信衛(wèi)星通信5、信道復(fù)用技術(shù)（1）頻分復(fù)用FDM用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源（請注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。（2）時分復(fù)用則是將時間劃分為一段段等長的時分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個時分復(fù)用的用戶在每一個TDM幀中占用固定序號的時隙。每一個用戶所占用的時隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長度）。TDM信號也稱為等時(isochronous)信號。時分復(fù)用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費(fèi)，使用時分復(fù)用系統(tǒng)傳送計算機(jī)數(shù)據(jù)時，由于計算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對分配到的子信道的利用率一般是不高的。（3）統(tǒng)計時分復(fù)用STDM三、數(shù)據(jù)鏈路層1、數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：點(diǎn)對點(diǎn)信道。這種信道使用一對一的點(diǎn)對點(diǎn)通信方式。廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)2、數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。3、三個基本問題（1）封裝成幀封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個幀。確定幀的界限。首部和尾部的一個重要作用就是進(jìn)行幀定界。（2）解決透明傳輸問題發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六進(jìn)制編碼是1B)。字節(jié)填充(bytestuffing)或字符填充(characterstuffing)——接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時，就刪除其中前面的一個。（3）差錯檢測在傳輸過程中可能會產(chǎn)生比特差錯：1可能會變成0而0也可能變成1。在一段時間內(nèi)，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率BER(BitErrorRate)。誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC的原理在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC的檢錯技術(shù)。在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組k個比特。假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)M=101001（現(xiàn)在k=6）。我們在M的后面再添加供差錯檢測用的n位冗余碼一起發(fā)送。用二進(jìn)制的模2運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)算，這相當(dāng)于在M后面添加n個0。得到的(k+n)位的數(shù)除以事先選定好的長度為(n+1)位的除數(shù)P，得出商是Q而余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P少1位，即R是n位。現(xiàn)在k=6,M=101001。設(shè)n=3,除數(shù)P=1101，被除數(shù)是2nM=101001000。模2運(yùn)算的結(jié)果是：商Q=110101，余數(shù)R=001。把余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM+R即：101001001，共(k+n)位。幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯方法，而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來獲得FCS的唯一方法。接收端對收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)(1)若得出的余數(shù)R=0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。(2)若余數(shù)R10，則判定這個幀有差錯，就丟棄。僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)。“無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于1的概率認(rèn)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯”。要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制。4、點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議PPP（1）PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求簡單——這是首要的要求封裝成幀透明性多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議多種類型鏈路差錯檢測檢測連接狀態(tài)最大傳送單元網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商（2）PPP協(xié)議不需要的功能糾錯流量控制序號多點(diǎn)線路半雙工或單工鏈路（3）PPP協(xié)議有三個組成部分一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)。（4）PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段F=0x7E地址字段A只置為0xFF。控制字段C通常置為0x03。PPP有一個2個字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報。若為0xC021,則信息字段是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)。若為0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。PPP是面向字節(jié)的，所有的PPP幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。（5）當(dāng)PPP用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法將信息字段中出現(xiàn)的每一個0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5E)。若信息字段中出現(xiàn)一個0x7D的字節(jié),則將其轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5D)。若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（即數(shù)值小于0x20的字符），則在該字符前面要加入一個0x7D字節(jié)，同時將該字符的編碼加以改變。（6）PPP協(xié)議用在SONET/SDH鏈路時，是使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時PPP協(xié)議采用零比特填充方法來實(shí)現(xiàn)透明傳輸。在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有5個連續(xù)1，則立即填入一個0。接收端對幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)1時，就把這5個連續(xù)1后的一個0刪除，（7）PPP協(xié)議之所以不使用序號和確認(rèn)機(jī)制是出于以下的考慮：在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯的概率不大時，使用比較簡單的PPP協(xié)議較為合理。在因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP的信息字段放入的數(shù)據(jù)是IP數(shù)據(jù)報。數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的。幀檢驗(yàn)序列FCS字段可保證無差錯接受。（8）PPP協(xié)議的工作狀態(tài)當(dāng)用戶撥號接入ISP時，路由器的調(diào)制解調(diào)器對撥號做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。PC機(jī)向路由器發(fā)送一系列的LCP分組（封裝成多個PPP幀）。這些分組及其響應(yīng)選擇一些PPP參數(shù)，和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP給新接入的PC機(jī)分配一個臨時的IP地址，使PC機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個主機(jī)。通信完畢時，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的IP地址。接著，LCP釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。5、局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：具有廣播功能，從一個站點(diǎn)可很方便地訪問全網(wǎng)。局域網(wǎng)上的主機(jī)可共享連接在局域網(wǎng)上的各種硬件和軟件資源。便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層：邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層媒體接入控制MAC(MediumAccessControl)子層。與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對LLC子層來說都是透明的6、適配器網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，或“網(wǎng)卡”。適配器的重要功能：進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。在計算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。7、CSMA/CD協(xié)議（1）簡介“多點(diǎn)接入”表示許多計算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上?！拜d波監(jiān)聽”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞?？偩€上并沒有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有其他計算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。“碰撞檢測”就是計算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。當(dāng)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認(rèn)為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。檢測到碰撞后在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時間后再次發(fā)送。（2）重要特性使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。（3）爭用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間2t（兩倍的端到端往返時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時延2t稱為爭用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。以太網(wǎng)取51.2ms為爭用期的長度。對于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64字節(jié)。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前64字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突。二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機(jī)時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。確定基本退避時間，一般是取為爭用期2t。定義重傳次數(shù)k，k￡10，即k=Min[重傳次數(shù),10]從整數(shù)集合[0,1,…,(2k-1)]中隨機(jī)地取出一個數(shù)，記為r。重傳所需的時延就是r倍的基本退避時間。當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。最短有效幀長如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前64字節(jié)之內(nèi)。由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于64字節(jié)。以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為64字節(jié)，凡長度小于64字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。強(qiáng)化碰撞當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時：立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)；再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jammingsignal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。8、MAC幀的格式最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式。目的地址字段6字節(jié)源地址字段6字節(jié)類型字段2字節(jié)，類型字段用來標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個協(xié)議。數(shù)據(jù)字段46~1500字節(jié)，數(shù)據(jù)字段的正式名稱是MAC客戶數(shù)據(jù)字段最小長度64字節(jié)-18字節(jié)的首部和尾部=數(shù)據(jù)字段的最小長度FCS字段4字節(jié)當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的MAC幀長不小于64字節(jié)。在幀的前面插入的8字節(jié)中的第一個字段共7個字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實(shí)現(xiàn)MAC幀的比特同步（為了達(dá)到比特同步，在傳輸媒體上實(shí)際傳送的要比MAC幀還多8個字節(jié)）。第二個字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC幀。1）無效的MAC幀數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；幀的長度不是整數(shù)個字節(jié)；用收到的幀檢驗(yàn)序列FCS查出有差錯；數(shù)據(jù)字段的長度不在46~1500字節(jié)之間。有效的MAC幀長度為64~1518字節(jié)之間。對于檢查出的無效MAC幀就簡單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。2）幀間最小間隔幀間最小間隔為9.6ms，相當(dāng)于96bit的發(fā)送時間。一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待9.6ms才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。9、網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個接口1）使用網(wǎng)橋帶來的好處過濾通信量。擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性。可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。2）使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn)存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。在MAC子層并沒有流量控制功能。具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。3）網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行CSMA/CD算法。若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。4）透明網(wǎng)橋“透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D。5）網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下自學(xué)習(xí)算法處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表若從A發(fā)出的幀從接口x進(jìn)入了某網(wǎng)橋，那么從這個接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個幀傳送到A。網(wǎng)橋每收到一個幀，就記下其源地址和進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個項(xiàng)目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，則是根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來轉(zhuǎn)發(fā)的。這時就把在“地址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目的地址，而把記下的進(jìn)入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口。6）網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下三個信息

在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時間。這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會發(fā)生變化，站點(diǎn)也可能會更換適配器（這就改變了站點(diǎn)的地址）。另外，以太網(wǎng)上的工作站并非總是接通電源的。把每個幀到達(dá)網(wǎng)橋的時間登記下來，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽顟B(tài)信息。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓?fù)錉顟B(tài)。7）網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的步驟歸納

網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時間）。如有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新。轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，則通過所有其他接口（但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外）按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個幀（因?yàn)檫@時不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。8）透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法生成樹的得出互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€子集。在這個子集里，整個連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個站之間只有一條路徑。為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。為了得出能夠反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時的生成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時間還要對生成樹的拓?fù)溥M(jìn)行更新。9）源路由網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。源路由(sourceroute)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個發(fā)現(xiàn)幀，每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。四、網(wǎng)絡(luò)層1、虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的意義所謂虛擬互連網(wǎng)絡(luò)也就是邏輯互連網(wǎng)絡(luò)，它的意思就是互連起來的各種物理網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性本來是客觀存在的，但是我們利用IP協(xié)議就可以使這些性能各異的網(wǎng)絡(luò)從用戶看起來好像是一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。使用IP協(xié)議的虛擬互連網(wǎng)絡(luò)可簡稱為IP網(wǎng)。使用虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的好處是：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)進(jìn)行通信時，就好像在一個網(wǎng)絡(luò)上通信一樣，而看不見互連的各具體的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)細(xì)節(jié)。2、分類IP地址每一類地址都由兩個固定長度的字段組成，其中一個字段是網(wǎng)絡(luò)號net-id，它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一個字段則是主機(jī)號host-id，它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器）。IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號>,<主機(jī)號>}1）IP地址的使用范圍2）IP地址的一些重要特點(diǎn)(1)IP地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。分兩個等級的好處是：第一，IP地址管理機(jī)構(gòu)在分配IP地址時只分配網(wǎng)絡(luò)號，而剩下的主機(jī)號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自行分配。這樣就方便了IP地址的管理。第二，路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機(jī)號），這樣就可以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。(2)實(shí)際上IP地址是標(biāo)志一個主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。當(dāng)一個主機(jī)同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上時，該主機(jī)就必須同時具有兩個相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號net-id必須是不同的。這種主機(jī)稱為多歸屬主機(jī)(multihomedhost)。由于一個路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將IP數(shù)據(jù)報從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)），因此一個路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個不同的IP地址。(3)用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個局域網(wǎng)仍為一個網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號net-id。(4)所有分配到網(wǎng)絡(luò)號net-id的網(wǎng)絡(luò)，范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。3、地址解析協(xié)議ARP不管網(wǎng)絡(luò)層使用的是什么協(xié)議，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時，最終還是必須使用硬件地址。每一個主機(jī)都設(shè)有一個ARP高速緩存(ARPcache)，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的某個主機(jī)B發(fā)送IP數(shù)據(jù)報時，就先在其ARP高速緩存中查看有無主機(jī)B的IP地址。如有，就可查出其對應(yīng)的硬件地址，再將此硬件地址寫入MAC幀，然后通過局域網(wǎng)將該MAC幀發(fā)往此硬件地址。ARP高速緩存的作用為了減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，主機(jī)A在發(fā)送其ARP請求分組時，就將自己的IP地址到硬件地址的映射寫入ARP請求分組。當(dāng)主機(jī)B收到A的ARP請求分組時，就將主機(jī)A的這一地址映射寫入主機(jī)B自己的ARP高速緩存中。這對主機(jī)B以后向A發(fā)送數(shù)據(jù)報時就更方便了。應(yīng)當(dāng)注意的問題ARP是解決同一個局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址和硬件地址的映射問題。如果所要找的主機(jī)和源主機(jī)不在同一個局域網(wǎng)上，那么就要通過ARP找到一個位于本局域網(wǎng)上的某個路由器的硬件地址，然后把分組發(fā)送給這個路由器，讓這個路由器把分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個網(wǎng)絡(luò)。剩下的工作就由下一個網(wǎng)絡(luò)來做。從IP地址到硬件地址的解析是自動進(jìn)行的，主機(jī)的用戶對這種地址解析過程是不知道的。只要主機(jī)或路由器要和本網(wǎng)絡(luò)上的另一個已知IP地址的主機(jī)或路由器進(jìn)行通信，ARP協(xié)議就會自動地將該IP地址解析為鏈路層所需要的硬件地址。4、IP數(shù)據(jù)報的格式一個IP數(shù)據(jù)報由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。5、IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程查找路由表：根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址就能確定下一跳路由器，這樣做的結(jié)果是：IP數(shù)據(jù)報最終一定可以找到目的主機(jī)所在目的網(wǎng)絡(luò)上的路由器（可能要通過多次的間接交付）。只有到達(dá)最后一個路由器時，才試圖向目的主機(jī)進(jìn)行直接交付。特定主機(jī)路由這種路由是為特定的目的主機(jī)指明一個路由。采用特定主機(jī)路由可使網(wǎng)絡(luò)管理人員能更方便地控制網(wǎng)絡(luò)和測試網(wǎng)絡(luò)，同時也可在需要考慮某種安全問題時采用這種特定主機(jī)路由。默認(rèn)路由路由器還可采用默認(rèn)路由以減少路由表所占用的空間和搜索路由表所用的時間。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式在一個網(wǎng)絡(luò)只有很少的對外連接時是很有用的。默認(rèn)路由在主機(jī)發(fā)送IP數(shù)據(jù)報時往往更能顯示出它的好處。如果一個主機(jī)連接在一個小網(wǎng)絡(luò)上，而這個網(wǎng)絡(luò)只用一個路由器和因特網(wǎng)連接，那么在這種情況下使用默認(rèn)路由是非常合適的分組轉(zhuǎn)發(fā)算法(1)從數(shù)據(jù)報的首部提取目的主機(jī)的IP地址D,得出目的網(wǎng)絡(luò)地址為N。(2)若網(wǎng)絡(luò)N與此路由器直接相連，則把數(shù)據(jù)報直接交付目的主機(jī)D；否則是間接交付，執(zhí)行(3)。(3)若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4)若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)N的路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5)若路由表中有一個默認(rèn)路由，則把數(shù)據(jù)報傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6)報告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。6、子網(wǎng)1）劃分子網(wǎng)的基本思路劃分子網(wǎng)純屬一個單位內(nèi)部的事情。單位對外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。從主機(jī)號借用若干個位作為子網(wǎng)號subnet-id，而主機(jī)號host-id也就相應(yīng)減少了若干個位。IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號>,<子網(wǎng)號>,<主機(jī)號>}凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報的目的網(wǎng)絡(luò)號net-id，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。然后此路由器在收到IP數(shù)據(jù)報后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號net-id和子網(wǎng)號subnet-id找到目的子網(wǎng)。最后就將IP數(shù)據(jù)報直接交付目的主機(jī)。2）子網(wǎng)掩碼從一個IP數(shù)據(jù)報的首部并無法判斷源主機(jī)或目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)劃分。使用子網(wǎng)掩碼(subnetmask)可以找出IP地址中的子網(wǎng)部分。子網(wǎng)掩碼是一個重要屬性子網(wǎng)掩碼是一個網(wǎng)絡(luò)或一個子網(wǎng)的重要屬性。路由器在和相鄰路由器交換路由信息時，必須把自己所在網(wǎng)絡(luò)（或子網(wǎng)）的子網(wǎng)掩碼告訴相鄰路由器。路由器的路由表中的每一個項(xiàng)目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時給出該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。若一個路由器連接在兩個子網(wǎng)上就擁有兩個網(wǎng)絡(luò)地址和兩個子網(wǎng)掩碼。使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過程(1)從收到的分組的首部提取目的IP地址D。(2)先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和D逐位相“與”，看是否和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3)若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則將分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4)對路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和D逐位相“與”，若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5)若路由表中有一個默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6)報告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。7、無分類編址CIDRCIDR最主要的特點(diǎn)CIDR消除了傳統(tǒng)的A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空間。CIDR使用各種長度的“網(wǎng)絡(luò)前綴”(network-prefix)來代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號。IP地址從三級編址（使用子網(wǎng)掩碼）又回到了兩級編址。IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)前綴>,<主機(jī)號>}CIDR把網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成“CIDR地址塊”/20表示的地址塊共有212個地址（因?yàn)樾本€后面的20是網(wǎng)絡(luò)前綴的位數(shù)，所以這個地址的主機(jī)號是12位）。這個地址塊的起始地址是。在不需要指出地址塊的起始地址時，也可將這樣的地址塊簡稱為“/20地址塊”。/20地址塊的最小地址：/20地址塊的最大地址：55全0和全1的主機(jī)號地址一般不使用。構(gòu)成超網(wǎng)前綴長度不超過23位的CIDR地址塊都包含了多個C類地址。這些C類地址合起來就構(gòu)成了超網(wǎng)。CIDR地址塊中的地址數(shù)一定是2的整數(shù)次冪。網(wǎng)絡(luò)前綴越短，其地址塊所包含的地址數(shù)就越多。而在三級結(jié)構(gòu)的IP地址中，劃分子網(wǎng)是使網(wǎng)絡(luò)前綴變長。最長前綴匹配使用CIDR時，路由表中的每個項(xiàng)目由“網(wǎng)絡(luò)前綴”和“下一跳地址”組成。在查找路由表時可能會得到不止一個匹配結(jié)果。應(yīng)當(dāng)從匹配結(jié)果中選擇具有最長網(wǎng)絡(luò)前綴的路由：最長前綴匹配(longest-prefixmatching)。網(wǎng)絡(luò)前綴越長，其地址塊就越小，因而路由就越具體(morespecific)。最長前綴匹配又稱為最長匹配或最佳匹配。8、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP工作原理路由信息協(xié)議RIP是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP中最先得到廣泛使用的協(xié)議。RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。RIP協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個路由器都要維護(hù)從它自己到其他每一個目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄?！熬嚯x”的定義從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為1。從一個路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過的路由器數(shù)加1。RIP協(xié)議中的“距離”也稱為“跳數(shù)”(hopcount)，因?yàn)槊拷?jīng)過一個路由器，跳數(shù)就加1。這里的“距離”實(shí)際上指的是“最短距離”，RIP認(rèn)為一個好的路由就是它通過的路由器的數(shù)目少，即“距離短”。RIP允許一條路徑最多只能包含15個路由器?！熬嚯x”的最大值為16時即相當(dāng)于不可達(dá)?？梢奟IP只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。RIP不能在兩個網(wǎng)絡(luò)之間同時使用多條路由。RIP選擇一個具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕還存在另一條高速(低時延)但路由器較多的路由。RIP協(xié)議的三個要點(diǎn)僅和相鄰路由器交換信息。交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。按固定的時間間隔交換路由信息，例如，每隔30秒。路由表的建立路由器在剛剛開始工作時，只知道到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離（此距離定義為1）。以后，每一個路由器也只和數(shù)目非常有限的相鄰路由器交換并更新路由信息。經(jīng)過若干次更新后，所有的路由器最終都會知道到達(dá)本自治系統(tǒng)中任何一個網(wǎng)絡(luò)的最短距離和下一跳路由器的地址。RIP協(xié)議的收斂(convergence)過程較快，即在自治系統(tǒng)中所有的結(jié)點(diǎn)都得到正確的路由選擇信息的過程。RIP2的報文由首部和路由部分組成RIP2報文中的路由部分由若干個路由信息組成。每個路由信息需要用20個字節(jié)。地址族標(biāo)識符（又稱為地址類別）字段用來標(biāo)志所使用的地址協(xié)議。路由標(biāo)記填入自治系統(tǒng)的號碼，這是考慮使RIP有可能收到本自治系統(tǒng)以外的路由選擇信息。再后面指出某個網(wǎng)絡(luò)地址、該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼、下一跳路由器地址以及到此網(wǎng)絡(luò)的距離。RIP協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)RIP存在的一個問題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，要經(jīng)過比較長的時間才能將此信息傳送到所有的路由器。RIP協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)簡單，開銷較小。RIP限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，它能使用的最大距離為15（16表示不可達(dá)）。路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，因而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開銷也就增加。9、自治系統(tǒng)AS自治系統(tǒng)AS的定義：在單一的技術(shù)管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種AS內(nèi)部的路由選擇協(xié)議和共同的度量以確定分組在該AS內(nèi)的路由，同時還使用一種AS之間的路由選擇協(xié)議用以確定分組在AS之間的路由?，F(xiàn)在對自治系統(tǒng)AS的定義是強(qiáng)調(diào)下面的事實(shí)：盡管一個AS使用了多種內(nèi)部路由選擇協(xié)議和度量，但重要的是一個AS對其他AS表現(xiàn)出的是一個單一的和一致的路由選擇策略。因特網(wǎng)有兩大類路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(InteriorGatewayProtocol)即在一個自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。目前這類路由選擇協(xié)議使用得最多，如RIP和OSPF協(xié)議。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(ExternalGatewayProtocol)若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)報傳到一個自治系統(tǒng)的邊界時，就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個自治系統(tǒng)中。這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP。在外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是BGP-4。五、運(yùn)輸層1、傳輸控制協(xié)議TCPTCP最主要的特點(diǎn)TCP是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議。每一條TCP連接只能有兩個端點(diǎn)(endpoint)，每一條TCP連接只能是點(diǎn)對點(diǎn)的（一對一）。TCP提供可靠交付的服務(wù)。TCP提供全雙工通信。面向字節(jié)流。應(yīng)當(dāng)注意TCP連接是一條虛連接而不是一條真正的物理連接。TCP對應(yīng)用進(jìn)程一次把多長的報文發(fā)送到TCP的緩存中是不關(guān)心的。TCP根據(jù)對方給出的窗口值和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞的程度來決定一個報文段應(yīng)包含多少個字節(jié)（UDP發(fā)送的報文長度是應(yīng)用進(jìn)程給出的）。TCP可把太長的數(shù)據(jù)塊劃分短一些再傳送。TCP也可等待積累有足夠多的字節(jié)后再構(gòu)成報文段發(fā)送出去。TCP的連接TCP把連接作為最基本的抽象。每一條TCP連接有兩個端點(diǎn)。TCP連接的端點(diǎn)不是主機(jī)，不是主機(jī)的IP地址，不是應(yīng)用進(jìn)程，也不是運(yùn)輸層的協(xié)議端口。TCP連接的端點(diǎn)叫做套接字(socket)或插口。端口號拼接到(contatenatedwith)IP地址即構(gòu)成了套接字。套接字=(IP地址:端口號)每一條TCP連接唯一地被通信兩端的兩個端點(diǎn)（即兩個套接字）所確定。即：TCP連接::={socket1,socket2}={(IP1:port1),(IP2:port2)}2、TCP的流量控制流量控制(flowcontrol)就是讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快，既要讓接收方來得及接收，也不要使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。利用滑動窗口機(jī)制可以很方便地在TCP連接上實(shí)現(xiàn)流量控制。持續(xù)計時器TCP為每一個連接設(shè)有一個持續(xù)計時器。只要TCP連接的一方收到對方的零窗口通知，就啟動持續(xù)計時器。若持續(xù)計時器設(shè)置的時間到期，就發(fā)送一個零窗口探測報文段（僅攜帶1字節(jié)的數(shù)據(jù)），而對方就在確認(rèn)這個探測報文段時給出了現(xiàn)在的窗口值。若窗口仍然是零，則收到這個報文段的一方就重新設(shè)置持續(xù)計時器。若窗口不是零，則死鎖的僵局就可以打破了?？梢杂貌煌臋C(jī)制來控制TCP報文段的發(fā)送時機(jī):第一種機(jī)制是TCP維持一個變量，它等于最大報文段長度MSS。只要緩存中存放的數(shù)據(jù)達(dá)到MSS字節(jié)時，就組裝成一個TCP報文段發(fā)送出去。第二種機(jī)制是由發(fā)送方的應(yīng)用進(jìn)程指明要求發(fā)送報文段，即TCP支持的推送(push)操作。第三種機(jī)制是發(fā)送方的一個計時器期限到了，這時就把當(dāng)前已有的緩存數(shù)據(jù)裝入報文段（但長度不能超過MSS）發(fā)送出去。3、TCP的擁塞控制在某段時間，若對網(wǎng)絡(luò)中某資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分，網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞——產(chǎn)生擁塞(congestion)。出現(xiàn)資源擁塞的條件：對資源需求的總和>可用資源擁塞控制與流量控制的關(guān)系擁塞控制所要做的都有一個前提，就是網(wǎng)絡(luò)能夠承受現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。擁塞控制是一個全局性的過程，涉及到所有的主機(jī)、所有的路由器，以及與降低網(wǎng)絡(luò)傳輸性能有關(guān)的所有因素。流量控制往往指在給定的發(fā)送端和接收端之間的點(diǎn)對點(diǎn)通信量的控制。流量控制所要做的就是抑制發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，以便使接收端來得及接收。慢開始和擁塞避免發(fā)送方維持一個叫做擁塞窗口cwnd(congestionwindow)的狀態(tài)變量。擁塞窗口的大小取決于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，并且動態(tài)地在變化。發(fā)送方讓自己的發(fā)送窗口等于擁塞窗口。如再考慮到接收方的接收能力，則發(fā)送窗口還可能小于擁塞窗口。發(fā)送方控制擁塞窗口的原則是：只要網(wǎng)絡(luò)沒有出現(xiàn)擁塞，擁塞窗口就再增大一些，以便把更多的分組發(fā)送出去。但只要網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞，擁塞窗口就減小一些，以減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)。慢開始算法的原理在主機(jī)剛剛開始發(fā)送報文段時可先設(shè)置擁塞窗口cwnd=1，即設(shè)置為一個最大報文段MSS的數(shù)值。在每收到一個對新的報文段的確認(rèn)后，將擁塞窗口加1，即增加一個MSS的數(shù)值。用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口cwnd，可以使分組注入到網(wǎng)絡(luò)的速率更加合理。傳輸輪次使用慢開始算法后，每經(jīng)過一個傳輸輪次，擁塞窗口cwnd就加倍。一個傳輸輪次所經(jīng)歷的時間其實(shí)就是往返時間RTT。“傳輸輪次”更加強(qiáng)調(diào)：把擁塞窗口cwnd所允許發(fā)送的報文段都連續(xù)發(fā)送出去，并收到了對已發(fā)送的最后一個字節(jié)的確認(rèn)。例如，擁塞窗口cwnd=4，這時的往返時間RTT就是發(fā)送方連續(xù)發(fā)送4個報文段，并收到這4個報文段的確認(rèn)，總共經(jīng)歷的時間。慢開始門限ssthresh的用法如下：當(dāng)cwnd<ssthresh時，使用慢開始算法。當(dāng)cwnd>ssthresh時，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。當(dāng)cwnd=ssthresh時，既可使用慢開始算法，也可使用擁塞避免算法。擁塞避免算法的思路是讓擁塞窗口cwnd緩慢地增大，即每經(jīng)過一個往返時間RTT就把發(fā)送方的擁塞窗口cwnd加1，而不是加倍，使擁塞窗口cwnd按線性規(guī)律緩慢增長。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時無論在慢開始階段還是在擁塞避免階段，只要發(fā)送方判斷網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞（其根據(jù)就是沒有按時收到確認(rèn)），就要把慢開始門限ssthresh設(shè)置為出現(xiàn)擁塞時的發(fā)送方窗口值的一半（但不能小于2）。然后把擁塞窗口cwnd重新設(shè)置為1，執(zhí)行慢開始算法。這樣做的目的就是要迅速減少主機(jī)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)，使得發(fā)生擁塞的路由器有足夠時間把隊(duì)列中積壓的分組處理完畢。乘法減小“乘法減小“是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段，只要出現(xiàn)一次超時（即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞），就把慢開始門限值ssthresh設(shè)置為當(dāng)前的擁塞窗口值乘以0.5。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞時，ssthresh值就下降得很快，以大大減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)。加法增大“加法增大”是指執(zhí)行擁塞避免算法后，在收到對所有報文段的確認(rèn)后（即經(jīng)過一個往返時間），就把擁塞窗口cwnd增加一個MSS大小，使擁塞窗口緩慢增大，以防止網(wǎng)絡(luò)過早出現(xiàn)擁塞?？熘貍骱涂旎謴?fù)快重傳算法首先要求接收方每收到一個失序的報文段后就立即發(fā)出重復(fù)確認(rèn)。這樣做可以讓發(fā)送方及早知道有報文段沒有到達(dá)接收方。發(fā)送方只要一連收到三個重復(fù)確認(rèn)就應(yīng)當(dāng)立即重傳對方尚未收到的報文段。不難看出，快重傳并非取消重傳計時器，而是在某些情況下可更早地重傳丟失的報文段。快恢復(fù)算法(1)當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個重復(fù)的確認(rèn)時，就執(zhí)行“乘法減小”算法，把慢開始門限ssthresh減半。但接下去不執(zhí)行慢開始算法。(2)由于發(fā)送方現(xiàn)在認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)很可能沒有發(fā)生擁塞，因此現(xiàn)在不執(zhí)行慢開始算法，即擁塞窗口cwnd現(xiàn)在不設(shè)置為1，而是設(shè)置為慢開始門限ssthresh減半后的數(shù)值，然后開始執(zhí)行擁塞避免算法（“加法增大”），使擁塞窗口緩慢地線性增大。發(fā)送窗口的上限值發(fā)送方的發(fā)送窗口的上限值應(yīng)當(dāng)取為接收方窗口rwnd和擁塞窗口cwnd這兩個變量中較小的一個，即應(yīng)按以下公式確定：發(fā)送窗口的上限值=Min[rwnd,cwnd]當(dāng)rwnd<cwnd時，是接收方的接收能力限制發(fā)送窗口的最大值。當(dāng)cwnd<rwnd時，則是網(wǎng)絡(luò)的擁塞限制發(fā)送窗口的最大值。4、TCP的運(yùn)輸連接管理運(yùn)輸連接就有三個階段，即：連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。運(yùn)輸連接的管理就是使運(yùn)輸連接的建立和釋放都能正常地進(jìn)行。連接建立過程中要解決以下三個問題：要使每一方能夠確知對方的存在。要允許雙方協(xié)商一些參數(shù)（如最大報文段長度，最大窗口大小，服務(wù)質(zhì)量等）。能夠?qū)\(yùn)輸實(shí)體資源（如緩存大小，連接表中的項(xiàng)目等）進(jìn)行分配?？蛻舴?wù)器方式TCP連接的建立都是采用客戶服務(wù)器方式。主動發(fā)起連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做客戶(client)。被動等待連接建立的應(yīng)用進(jìn)程叫做服務(wù)器(server)。1）TCP的連接建立①A的TCP向B發(fā)出連接請求報文段，其首部中的同步位SYN=1，并選擇序號seq=x，表明傳送數(shù)據(jù)時的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號是x。②B的TCP收到連接請求報文段后，如同意，則發(fā)回確認(rèn)。B在確認(rèn)報文段中應(yīng)使SYN=1，使ACK=1，其確認(rèn)號ack=x+1，自己選擇的序號seq=y。③A收到此報文段后向B給出確認(rèn)，其ACK=1，確認(rèn)號ack=y+1。A的TCP通知上層應(yīng)用進(jìn)程，連接已經(jīng)建立④B的TCP收到主機(jī)A的確認(rèn)后，也通知其上層應(yīng)用進(jìn)程：TCP連接已經(jīng)建立。2）TCP的連接釋放①數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，通信的雙方都可釋放連接。現(xiàn)在A的應(yīng)用進(jìn)程先向其TCP發(fā)出連接釋放報文段，并停止再發(fā)送數(shù)據(jù)，主動關(guān)閉TCP連接。②A把連接釋放報文段首部的FIN=1，其序號seq=u，等待B的確認(rèn)。③B發(fā)出確認(rèn)，確認(rèn)號ack=u+1，而這個報文段自己的序號seq=v。④TCP服務(wù)器進(jìn)程通知高層應(yīng)用進(jìn)程。⑤從A到B這個方向的連接就釋放了，TCP連接處于半關(guān)閉狀態(tài)。B若發(fā)送數(shù)據(jù)，A仍要接收⑥若B已經(jīng)沒有要向A發(fā)送的數(shù)據(jù)，其應(yīng)用進(jìn)程就通知TCP釋放連接。7、A收到連接釋放報文段后，必須發(fā)出確認(rèn)⑧在確認(rèn)報文段中ACK