計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)資料 (一)

題型：選擇題20*1

填空題10*1

解答題6*5

綜合題3*10

實(shí)驗(yàn)課+平時成績10分

第一章概述..........................................2

第二章物理層........................................7

第三章數(shù)據(jù)鏈路層....................................11

第四章網(wǎng)絡(luò)層.......................................16

第五章運(yùn)輸層.......................................27

第六章應(yīng)用層.......................................33

1

第一章概述

L計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的最重要的功能：

（1）連通性一一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)用戶之間都可以交換信息，好像

這些用戶的計(jì)算機(jī)都可以彼此直接連通一樣。

（2）共享一一即資源共享?？梢允切畔⒐蚕?、軟件共享，也可以是

硬件共享。

2.多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)：

（1）ISP：因特網(wǎng)服務(wù)提供者

（2）三層：主干ISP、地區(qū)ISP、本地ISP

3,英特網(wǎng)的組成：

從因特網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊：

⑴邊緣部分由所有連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)組成。這部分是用戶直

接使用的，用來進(jìn)行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。

（2）核心部分由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是

為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交奧）。

4.核心部分相關(guān)說明：

（1）網(wǎng)絡(luò)核心部分是因特網(wǎng)中最復(fù)雜的部分。

（2）網(wǎng)絡(luò)中的核心部分要向網(wǎng)絡(luò)邊緣中的大量主機(jī)提供連通性，使

邊緣部分中的任何一個主機(jī)都能夠向其他主機(jī)通信（即傳送或

接收各種形式的數(shù)據(jù)）。

（3）在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器（router）。

（4）路由器是實(shí)現(xiàn)分組交換（packetswitching）的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是

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轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。

5.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?？蓜澐譃?/p>

兩大類：

（1）客戶----服務(wù)器方式（C/S方式）即Client/server方式

（2）對等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式

6.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。

客戶一一服務(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。

客戶是服務(wù)的請求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。

7.三種交換方式：

電路交換：整個報(bào)文的比特流連續(xù)的從源點(diǎn)直達(dá)終點(diǎn)，好像在一個管

道中傳送

報(bào)文交換：整個報(bào)文先傳送到相鄰結(jié)點(diǎn)，全部存儲下來后查找轉(zhuǎn)發(fā)表,

轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點(diǎn)

分組交換：單個分組（整個報(bào)文的一部分）傳送到相鄰結(jié)點(diǎn)，存儲下

來后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點(diǎn)

8潞由器

（1）在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。

（2）路由器處理分組的過程是：

1.把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；

2.查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個目的地址應(yīng)從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)；

3.把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。

9.互聯(lián)網(wǎng)的分類（按照范圍分類）：

3

廣域網(wǎng)（WAN）：廣域網(wǎng)的作用范圍通常為幾十到幾千公里，因而有

時也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)。

城域網(wǎng)（MAN）：城域網(wǎng)的作用范圍一般是一個城市，可跨越幾個街

區(qū)甚至整個的城市，其作用距離約為5-50Km

局域網(wǎng)（LAN）：一般用微型計(jì)算機(jī)或工作站通過高速通信線路相連,

但地理上則局限在較小的范圍（如lKm左右）

個人區(qū)域網(wǎng)（PAN）：個人區(qū)域網(wǎng)就是在個人工作的地方把屬于個人

使用的電子設(shè)備用無線技術(shù)連接起來的網(wǎng)絡(luò)，其范圍大約10m左右。

10.協(xié)議：協(xié)議是控制兩個對等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。

實(shí)體（entity）：表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。

（1）協(xié)議是控制兩個對等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。

（2）協(xié)議的控制下，兩個對等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層

提供服務(wù)。

（3）要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。

（4）本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。

（5）下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。

（6）協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實(shí)體之間通信的規(guī)則。

服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。

11.七層模型：應(yīng)用層、表示層、會話層、運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈

路層、物理層

四層模型：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡(luò)接口層

五層模型：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層

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12,每一層的功能、協(xié)議

（1）應(yīng)用層

應(yīng)用層是體系結(jié)構(gòu)中的最高層。應(yīng)用層的任務(wù)是通過應(yīng)用進(jìn)程

間的交互來完成特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。應(yīng)用層協(xié)議定義的是應(yīng)用進(jìn)程間通信

間通信和交互的規(guī)則。這里的進(jìn)程就是指主機(jī)中止在運(yùn)行的程序。對

于不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要有不同的應(yīng)用層協(xié)雙。在因特網(wǎng)中的應(yīng)用層協(xié)

議很多，如支持萬維網(wǎng)的HTTP協(xié)議，支持電子郵件的SMTP協(xié)議，

支持文件傳送的FTP協(xié)議，等等。我們將應(yīng)用層交互的數(shù)據(jù)單元稱為

報(bào)文。

<2）運(yùn)輸層

運(yùn)輸層的任務(wù)就是負(fù)責(zé)向兩個主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供通

用的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。應(yīng)用進(jìn)程利用該服務(wù)傳送應(yīng)用層報(bào)文。所謂通用，

是指并不針對某個特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，而是多種應(yīng)用可以使用同一個運(yùn)輸

層服務(wù)。由于一臺主機(jī)可同時運(yùn)行多個進(jìn)程，因此運(yùn)輸層有復(fù)用和分

用的功能。復(fù)用就是多個應(yīng)用層進(jìn)程可同時使用下面運(yùn)輸層的服務(wù),

分用與復(fù)用相反，是運(yùn)輸層把收到的信息分別交付上面應(yīng)用層中的相

應(yīng)進(jìn)程。

運(yùn)輸層主要使用以下兩種協(xié)議：

傳輸控制協(xié)議TCP：提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，其

數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文段

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP：提供無連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)傳

輸服務(wù)（不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?，其?shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇怯脩魯?shù)據(jù)

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報(bào)

（3）網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)。在發(fā)

送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)層把運(yùn)輸層產(chǎn)生的報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)封裝成分組或

包進(jìn)行傳送。在TCP/IP體系中，由于網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議，因此分組

也叫IP數(shù)據(jù)報(bào)，或簡稱為數(shù)據(jù)報(bào)。

網(wǎng)絡(luò)層的另一個任務(wù)就是選擇合適的路由，使源主機(jī)運(yùn)輸層所傳

下來的分組能夠通過網(wǎng)絡(luò)中的路由器找到目的主機(jī)。

網(wǎng)絡(luò)層最主要的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是無連接的網(wǎng)際協(xié)議IP和許多路由

器選擇協(xié)議。

（4）數(shù)據(jù)鏈路層

在兩個相鄰結(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)時:數(shù)據(jù)鏈路層將網(wǎng)絡(luò)層交下來

的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀，在兩個相鄰結(jié)點(diǎn)間的鏈路上傳送幀。每一幀

包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。

（5）物理層

在物理層上所傳送數(shù)據(jù)的單位是比特。傳送信息所利用的一些物

理媒體，在物理層協(xié)議的下面。因此，有人把物理媒體當(dāng)做第層。

6

第二章物理層

1.基帶信號：基帶信號(即基本頻帶信號)一一來自信源的信號。像

計(jì)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。

2.基帶調(diào)制：

常用編碼方式：小歸零制、歸零制、曼徹斯特、差分曼徹斯特

3.帶通調(diào)制：

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.有線通信介質(zhì)(導(dǎo)引型傳輸媒體)：

(1)雙絞線

屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwistedPair)

無屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

(2)同軸電纜

(3)光纜

5.信道的復(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TDM：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

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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。

(3)波分復(fù)用WDM：波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。

(4)碼分復(fù)用CDM：常用的名詞是碼分多址CDMA

(CodeDivisionMultipleAccess)o

各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。

這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不

易被敵人發(fā)現(xiàn)。

<1舉例：每一個比特時間劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip)。

每個站被指派一個唯一的mbit碼片序列。

如發(fā)送比特1,則發(fā)送自己的mbit碼片序列。

如發(fā)送比特0,則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。

例如，S站的8bit碼片序列是OOOllOllo

發(fā)送比特1時，就發(fā)送序列00011011,

發(fā)送比特0時,就發(fā)送序列HlOOlOOo

S站的碼片序列：(-1-1-1+1+1-1+1+1)

<2CDMA的重要特點(diǎn)：

每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交

(orthogonal)o

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在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。

<3碼片序列的正交關(guān)系：令向量S表示站S的碼片向量，令T表

示其他任何站的碼片向量。

兩個不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規(guī)格化內(nèi)積(inner

product)都是0：

任何一個碼片向量和該碼片向最自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1。

1m1m1in

?=一

SS=—￡1s,S'f(±1)2=1

mi=\mMm/=1

一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是-1。

6,寬帶的接入方式：

(1)ADSL(非對稱數(shù)字用戶線)技術(shù)：ADSL技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)

對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。

標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號的頻帶被限制在300-3400Hz的范圍內(nèi)，但用戶

線本身實(shí)際可通過的信號頻率仍然超過1MHz。

ADSL技術(shù)就把0~4kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來沒有

被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。

DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSubscriberLine)的縮寫。

特點(diǎn)：

上行和下行帶寬做成不對稱的；

上行指從用戶到ISP,而下行指從ISP到用戶；

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ADSL在用戶線(銅線)的兩端各安裝一個ADSL調(diào)制解調(diào)器。

(2)光纖同軸混合網(wǎng)HFC：HFC網(wǎng)是在目前覆蓋面很廣的有線電視

網(wǎng)CATV的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。

HFC網(wǎng)除可傳送CATV外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)

務(wù)。

現(xiàn)有的CATV網(wǎng)是樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電覽網(wǎng)絡(luò)，它采用模擬技術(shù)的

頻分復(fù)用對電視節(jié)目進(jìn)行單向傳輸。而HFC網(wǎng)則需要對CATV網(wǎng)進(jìn)

行改造

特點(diǎn)：

HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖；

HFC網(wǎng)將原CATV網(wǎng)中的同軸電纜主干部分改換為光纖，并使用模

擬光纖技術(shù)；

在模擬光纖中采用光的振幅調(diào)制AM,這比使用數(shù)字光纖更為經(jīng)濟(jì)。

模擬光纖從頭端連接到光纖結(jié)點(diǎn)(fibernode),即光分配結(jié)點(diǎn)ODN

(OpticalDistributionNode)o在光纖結(jié)點(diǎn)光信號被轉(zhuǎn)換為電信號。在光

纖結(jié)點(diǎn)以下就是同軸電纜。

(3)FTTx技術(shù)：FTTx(光纖到……)也是一種實(shí)現(xiàn)寬帶居民接入網(wǎng)

的方案。這里字母x可代表不同意思。例如：

光纖到戶FTTH(FiberToTheHome)：光纖一直鋪設(shè)到用戶家庭可能是

居民接入網(wǎng)最后的解決方法。

光纖到大樓FTTB(FiberToTheBuilding)：光纖進(jìn)入大樓后就轉(zhuǎn)換為電

信號，然后用電纜或雙絞線分配到各用戶。

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光纖到路邊FTTC(FiberToTheCurb)：從路邊到各用戶可使用星形結(jié)

構(gòu)雙絞線作為傳輸媒體。

第三章數(shù)據(jù)鏈路層

1.PPP協(xié)議(點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議)沒有大題

11

(1)ppp協(xié)議有三個組成部分

一個將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。

鏈路控制協(xié)議

LCP(LinkControlProtocol)o

網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議

NCP(NetworkControlProtocol)o

(2)PPP協(xié)議的幀格式

IP敢據(jù)報(bào)

先發(fā)送尾部

r

FAC協(xié)議FCSF

7EFF037E

字節(jié)1112不超過1500字節(jié)21

標(biāo)志字段F=0x7E(符號“Ox”表示后面的字符是用十六進(jìn)制表示。

十六進(jìn)制的7E的二進(jìn)制表示是01111110)o

地址字段A只置為OxFF。地址字段實(shí)際上并不起作用。

控制字段C通常置為0x03。

PPP是面向字節(jié)的，所有的PPP幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。

(3)透明傳輸問題

當(dāng)PPP用在同步傳輸鏈路時，零比特填充

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

當(dāng)PPP用在異步傳輸時，就使用一種特殊的字符填充法。

12

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,

Ox5E）o

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）o

若信息字段中出現(xiàn)ASCII碼的控制字符（即數(shù)值小十0x20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。第五位取反

2.數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層：

LLC（邏輯鏈路控制）、MAC（媒體接入控制）

2.網(wǎng)卡（適配器）

（1）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

（2）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(jì)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。

3.載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測CSMA/CD

（1）“多點(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總

線上。

（2）“載波監(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(jì)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

13

免發(fā)生碰撞。

總線上并沒有什么“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(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。

4.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2RTT（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2RTT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逾，才能肯定這次發(fā)送不會

發(fā)生碰撞。

5.二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法：

（1）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)。

（2）基本退避時間取為爭用期2RTTo

（）從整數(shù)集合［（）］中隨機(jī)地取出一個數(shù),記為重

30,1,…,2k1ro

傳所需的時延就是r倍的基本退避時間。

（4）參數(shù)k按下面的公式計(jì)算：

ktMin［重傳次數(shù),10］

當(dāng)k<=10時，參數(shù)k等于重傳次數(shù)。

當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。

6.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)。

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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。

7.硬件地址與軟件地址的區(qū)別（必考）：物理地址與邏輯地址、MAC

地址與IP地址（前者：第三章，后者：第四章）

前者介紹：

802標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個站的“名字”

或標(biāo)識符。

但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種48位的“名字”稱為“地址”，

所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴(yán)格

IEEE的注冊管理機(jī)構(gòu)RA負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個

字節(jié)（即高位24位）。

地址字段中的后三個字節(jié)（即低位24位）由廠家自行指派，稱為

擴(kuò)展標(biāo)識符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。

一個地址塊可以生成224個不同的地址。這種48位地址稱為

MAC-48,它的通用名稱是EUI-48。

區(qū)別：

“MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識符EUI-48o

從層次的角度來看，物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而

IP地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址。

當(dāng)IP數(shù)據(jù)報(bào)放入數(shù)據(jù)鏈路層的MAC幀中后，整個IP數(shù)據(jù)報(bào)就成為

MAC幀的數(shù)據(jù)，因而在數(shù)據(jù)鏈路層看不見數(shù)據(jù)報(bào)的IP地址。

8.轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程

15

4網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2

1地址1接口|

ATB

FTC

1…二1

第四章網(wǎng)絡(luò)層

1.網(wǎng)際協(xié)議IP：

16

網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協(xié)議之一。與IP協(xié)議

配套使用的還有三個協(xié)議：

(1)地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)

(2)網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)

(3)網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP(lnternetGroupManagementProtocol)

2.IP地址的編址方法：分類的IP地址、子網(wǎng)的劃分、構(gòu)成超網(wǎng)

3.分類的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)。

兩級的IP地址可以記為:

IP地址：:={＜網(wǎng)絡(luò)號＞,＜主機(jī)號)}

A類地址0;

一net-idhost-id

8位24位

10；

B類地址1

16位16位

C類地址110；

net-id_

1

24(28位

D類地址1110;多播地址

E類地址保留為今后使用

點(diǎn)分十進(jìn)制記法:

17

機(jī)器中存放的IP地址

是32位二進(jìn)制代碼----10000000000010110000001100011111

豆用8位插入一個空格

-----100000001000010111000000111)0011111

能婚提高可讀性V___JV_JV___J

4.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(bào)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-ido

18

(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。

5.ARP協(xié)議地址解析協(xié)議：將IP地址轉(zhuǎn)換為MAC地址

(1)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(bào)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。

(2)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。

6.劃分子網(wǎng)：從兩級IP地址到三級IP地址

(1)從1985年起在IP地址中又增加了一個“子網(wǎng)號字段”，使兩

級的IP地址變成為三級的IP地址。

這種做法叫作劃分子網(wǎng)(subnetting)

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

19

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〉｝

(IP地址)AND(子網(wǎng)掩碼)=網(wǎng)絡(luò)地址

7.分組轉(zhuǎn)發(fā)算法：

(1)從數(shù)據(jù)報(bào)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No

(2)若網(wǎng)絡(luò)N與此路由器直接相連，則把數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)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(bào)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(bào)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(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。

8.在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法：

(1)從收到的分組的首部提取目的IP地址Do

(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)。

20

(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(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。

9.無分類編址CIDR：無分類域間路由選擇CIDR(Classless

Inter-DomainRouting)。

(1)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。

<1無分類的兩級編址的記法是：

IP地址：:二｛〈網(wǎng)絡(luò)前綴>,<主機(jī)號〉｝

<2CIDR還使用“斜線記法”(slashnotation),它又稱為CIDR記法，

即在IP地址后面加上一個斜線“/”，然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的位數(shù)

(這個數(shù)值對應(yīng)于三級編址中子網(wǎng)掩碼中1的個數(shù))。

(2)CIDR把網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成'QDR地址塊”。

(3)舉例：

/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o

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

21

地址塊”。

/20地址塊的最小地址：

/20地址塊的最大地址：55

全0和全工的主機(jī)號地址一般不使用。

(4)一個CIDR地址塊可以表示很多地址，這種地址的聚合常稱為

路由聚合，它使得路由表中的一個項(xiàng)目可以表示很多個(例如上千個)

原來傳統(tǒng)分類地址的路由。

路由聚合也稱為構(gòu)成超網(wǎng)(supernetting)。

(5)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)從時配結(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。

DAND(11111111111111111111110000000000)

=/22匹酉己

DAND(11111111111111111111111110000000)

=28/25匹西己

選擇兩個匹配的地址中更具體的一個，即選擇最長前綴的地址。

10.網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP：

為了提高IP數(shù)據(jù)報(bào)交付成功的機(jī)會，在網(wǎng)際層使用了網(wǎng)際控制報(bào)

文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)o

22

(1)特點(diǎn)：

ICMP允許主機(jī)或路由器報(bào)告差錯情況和提供有關(guān)異常情況的報(bào)告。

ICMP不是高層協(xié)議，而是IP層的協(xié)議。

ICMP報(bào)文作為IP層數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)，加上數(shù)據(jù)報(bào)的首部，組成IP

數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。

ICMP報(bào)文的種類有兩種，即ICMP差錯報(bào)告報(bào)文和ICMP詢問報(bào)文。

(2)ICMP差錯報(bào)告報(bào)文共有5種：

終點(diǎn)不可達(dá)

源點(diǎn)抑制(Sourcequench)

時間超過

參數(shù)問題

改變路由(重定向)(Redirect)

(3)ICMP詢問報(bào)文有兩種

回送請求和回答報(bào)文：

用來測試目的站是否可達(dá)以及了解有關(guān)狀態(tài)。

時間戳請求和回答報(bào)文：

用來進(jìn)行時鐘同步和測量時間

(4)ICMP的應(yīng)用舉例：PING用來測試兩個主機(jī)之間的連通性。

PING使用了ICMP回送請求與回送回答報(bào)文。

PING是應(yīng)用層直接使用網(wǎng)絡(luò)層ICMP的例子，它沒有通過運(yùn)輸層的

TCP或UDPo

11.

23

(1)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。

(2)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(bào)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)辦議EGPo在外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是

BGP-4o

12.內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP

(1)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。

(2)“距離”的定義

從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為lo

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lo

這里的“距離”實(shí)際上指的是“最短距離二

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“距離短二

24

RIP允許一條路徑最多只能包含15個路由器。

“距離”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。

（3）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。

13.距離向量算法

收到相鄰路由器（其地址為X）的一個RIP報(bào)文：

（1）先修改此RIP報(bào)文中的所有項(xiàng)目：把“下一跳”字段中的地址都

改為X,并把所有的“距離”字段的值加lo

⑵對修改后的RIP報(bào)文中的每一個項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：

若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項(xiàng)目加到路由表中。

否則

若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則把收到的項(xiàng)

目替換原路由表中的項(xiàng)目。

否則

若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新,

25

否則，什么也不做。

(3)若3分鐘還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路由

器記為不可達(dá)路由器，即將距離置為16(距離為16表示不可達(dá))。

(4)返回。

14.外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP

(1)BGP是不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息的協(xié)議。

BGP較新版本是2006年1月發(fā)表的BGP-4(BGP第4個版本),

即RFC4271~4278?？梢詫GP-4簡寫為BGP。

(2)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP只能是力求尋找一條能夠到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且

比較好的路由(不能兜圈子)，而并非要尋找一條最佳路由

(3)BGP交換路由信息:一個BGP發(fā)言人與其他自治系統(tǒng)中的BGP

發(fā)言人要交換路由信息，就要先建立TCP連接，然后在此連接上交

換BGP報(bào)文以建立BGP會話(session),利用BGP會話交換路由信

息。

使用TCP連接能提供可靠的服務(wù)，也簡化了路由選擇協(xié)議。

使用TCP連接交換路由信息的兩個BGP發(fā)言人，彼此成為對方的

鄰站或?qū)Φ日尽?/p>

(4)BGP-4共使用四種報(bào)文：

(1)打開(OPEN)報(bào)文，用來與相鄰的另一個BGP發(fā)言人建立

關(guān)系。

(2)更新(UPDATE)報(bào)文，用來發(fā)送某一路由的信息，以及列

出要撤消的多條路由。

26

(3)保活(KEEPALIVE)報(bào)文，用來確認(rèn)打開報(bào)文和周期性地證

實(shí)鄰站關(guān)系。

(4)通知(NOTIFICATION)報(bào)文，用來發(fā)送檢測到的差錯。

在RFC2918中增加了ROUTE-REFRESH報(bào)文，用來請求對等端重新

通告。

第五章運(yùn)輸層

1.TCP/IP的運(yùn)輸層有兩個不同的協(xié)議：

27

(1)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)

(2)傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)

2.兩個對等運(yùn)輸實(shí)體在通信時傳送的數(shù)據(jù)單位叫作運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單

元TPDU(TransportProtocolDataUnit)。

(1)TCP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是TCP報(bào)文段(segment)

UDP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議是UDP報(bào)文或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。

(2)UDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對方的運(yùn)輸層在收到

UDP報(bào)文后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然UDP不提供可靠交付，但

在某些情況下UDP是一種最有效的工作方式。

TCP則提供面向連接的服務(wù)。TCP不提供廣播或多播服務(wù)。由

于TCP要提供可靠的、面向連接的運(yùn)輸服務(wù)，因此不可避免地增加

了許多的開銷。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許

多的處理機(jī)資源。

3.TCP特點(diǎn)：

(1)TCP是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議。

(2)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)。

(3)TCP提供可靠交付的服務(wù)。

(4)TCP提供全雙工通信。

(5)面向字節(jié)流。

(6)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)嘆端口。TCP連接的端點(diǎn)叫做套接字(socket)或插

28

□o

4.端口號拼接到IP地址即構(gòu)成了套接字

套接字socket：（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::={socketl,socket2}={（IP1:portl）,（IP2:port2）}

5.擁塞控制：

（1）慢開始和擁塞避免

慢開始算法的原理：

在主機(jī)剛剛開始發(fā)送報(bào)文段時可先設(shè)置擁塞窗口cwnd=1,即

設(shè)置為一個最大報(bào)文段MSS的數(shù)值。

在每收到一個對新的報(bào)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。

（2）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RTTo

“傳輸輪次”更加強(qiáng)調(diào)：把擁塞窗口cwnd所允許發(fā)送的報(bào)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)

29

送4個報(bào)文段，并收到這4個報(bào)文段的確認(rèn)，總共經(jīng)歷的時間。

（3）設(shè)置慢開始門限狀態(tài)變量：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。

（4）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。

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）

2o

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。

慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例

（5）乘法減?。骸俺朔p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

30

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)。

（6）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(bào)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。

（7）快重傳和快恢復(fù)

快重傳算法：

首先要求接收方每收到一個失序的報(bào)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(bào)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(bào)

文段。不難看出，快