1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載一、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(duì)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(gè)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。客戶是服務(wù)的請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。（ 2）對(duì)等連接(peer-to-peer，簡(jiǎn)寫為 p2p) 是指兩個(gè)主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分哪一個(gè)是服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方。只要兩個(gè)主機(jī)都運(yùn)行了對(duì)等連接軟件（p2p 軟件） ，它們就可以進(jìn)行平等的、

2、對(duì)等連接通信。雙方都可以下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤中的共享文檔。特點(diǎn)對(duì)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(duì)等連接中的每一個(gè)主機(jī)既是客戶又同時(shí)是服務(wù)器。例如主機(jī) c 請(qǐng)求 d 的服務(wù)時(shí)， c 是客戶， d 是服務(wù)器。但如果 c 又同時(shí)向 f 提供服務(wù)， 那么 c 又同時(shí)起著服務(wù)器的作用2、電路交換、分組交換、報(bào)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(gè)階段：建立連接、通信、釋放連接。電路交換傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)效率低計(jì)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(jì)劃優(yōu)點(diǎn)高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)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

3、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(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計(jì)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(gè)計(jì)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(jì)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、

4、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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)（1）速率：即數(shù)據(jù)率(data rate)或比特率 (bit rate)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個(gè)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(hào)具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。現(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(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。

5、吞吐量更經(jīng)常地用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測(cè)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(shí)延（發(fā)送時(shí)延）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起，到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間。傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。信號(hào)傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。處理時(shí)延交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。排隊(duì)時(shí)延結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延。排隊(duì)時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - -

6、 - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載（5）時(shí)延帶寬積鏈路的時(shí)延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長(zhǎng)度。（6）利用率信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)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(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。若令d0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，d 表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面 的 簡(jiǎn) 單 公 式 表 示d 和d0之 間 的 關(guān) 系 ：u 是網(wǎng)絡(luò)的利用率，

7、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(duì)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(gè)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(shí)發(fā)送( 當(dāng)然也就不能同時(shí)接收) 。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。3、基帶信號(hào) （即基本頻帶信號(hào)）來自信源的信號(hào)。

8、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(hào)都屬于基帶信號(hào)。帶通信號(hào)把基帶信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號(hào)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）。基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，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(duì)基帶信號(hào)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(hào)而變化。調(diào)頻 (fm)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)相 (pm) ： 載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)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 ut

9、p同軸電纜（ 50 w 同軸電纜75 w 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(gè)頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源（請(qǐng)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(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（ tdm 幀） 。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) tdm 幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是 t

10、dm 幀的長(zhǎng)度）。tdm 信號(hào)也稱為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)，使用時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對(duì)分配到的子信道的利用率一般是不高的。（3）統(tǒng)計(jì)時(shí)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(duì)點(diǎn)信道。這種信道使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。廣播信道。這種信道使用一對(duì)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(data link) 除了物理線路外，還必須有通信

11、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。udd10精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載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(gè)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(gè)幀。確定幀的界限。首部和尾部的一個(gè)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)

12、控制字符“soh ”或“ eot ”的前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符“esc ”( 其十六進(jìn)制編碼是 1b) 。字 節(jié) 填 充 (byte stuffing)或 字 符 填 充(character stuffing)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(gè)轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符時(shí)，就刪除其中前面的一個(gè)。（3）差錯(cuò)檢測(cè)在傳輸過程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1 可能會(huì)變成 0 而 0 也可能變成 1 。在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率 ber (bit error rate) 。誤碼率與信噪比

13、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(cuò)技術(shù)。在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組k 個(gè)比特。假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)m = 101001 （現(xiàn)在k = 6） 。我們?cè)趍 的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)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(gè) 0 。得到的 (k + n) 位的數(shù)除以事先選定好的長(zhǎng)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

14、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 (frame check sequence)。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(cuò)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(duì)收到的每一幀進(jìn)行 crc 檢驗(yàn)(1) 若

15、得出的余數(shù)r = 0 ，則判定這個(gè)幀沒有差錯(cuò)，就接受(accept)。(2) 若余數(shù)r1 0 ，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟棄。僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn) crc 差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無差錯(cuò)接受(accept)。“無差錯(cuò)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(cuò)”。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(duì)點(diǎn)協(xié)議 ppp （1）ppp 協(xié)議應(yīng)滿足的需求簡(jiǎn)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(cuò)檢測(cè)檢測(cè)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

16、錯(cuò)流量控制序號(hào)多點(diǎn)線路半雙工或單工鏈路（3）ppp 協(xié)議有三個(gè)組成部分一個(gè)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 (link control protocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 ncp (network control protocol)。（4）ppp 協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段 f = 0 x7e 地址字段 a 只置為 0 xff 。控制字段 c 通常置為 0 x03 。ppp 有一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為 0 x0021 時(shí)， ppp 幀的信息字段就是ip 數(shù)據(jù)報(bào)。若為 0 xc021, 則信息字段是 ppp 鏈路控制數(shù)據(jù)。若為 0 x8021 ， 則表示

17、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(zhǎng)度都是整數(shù)字節(jié)。（5）當(dāng) ppp 用在異步傳輸時(shí)，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(gè) 0 x7e 字節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列 (0 x7d, 0 x5e)。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載若信息字段中出現(xiàn)一個(gè) 0 x7d 的字節(jié) , 則將其轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列 (0 x7d, 0 x5d)。若信息字段中出現(xiàn) ascii 碼的控制字符（即數(shù)值小于 0 x20 的字符），則在該字符前面要加

18、入一個(gè) 0 x7d 字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。（6）ppp 協(xié)議用在 sonet/sdh 鏈路時(shí)，是使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時(shí) 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(gè)連續(xù) 1 ，則立即填入一個(gè) 0 。接收端對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn) 5 個(gè)連續(xù)1 時(shí)，就把這 5 個(gè)連續(xù) 1 后的一個(gè) 0 刪除，（ 7）ppp 協(xié)議之所以不使用序號(hào)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(cuò)的概率不大時(shí)，使用比較簡(jiǎn)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(bào)。數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的

19、傳輸也是可靠的。幀檢驗(yàn)序列 fcs 字段可保證無差錯(cuò)接受。（8）ppp 協(xié)議的工作狀態(tài)當(dāng)用戶撥號(hào)接入 isp 時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)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(gè) 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(gè)臨時(shí)的 ip 地址，使 pc 機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。通信完畢時(shí)，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(gè)單位所擁有，且地理范圍和站

20、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(gè)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(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：邏 輯 鏈 路 控 制llc (logical link control)子層媒 體 接 入 控 制mac (medium access control)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

21、網(wǎng)對(duì) 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 (network interface card)，或“網(wǎng)卡”。適配器的重要功能：進(jìn)行串行 / 并行轉(zhuǎn)換。對(duì)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(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。7、csma/cd 協(xié)議（1）簡(jiǎn)介“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。“載波監(jiān)聽”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)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(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(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(cè)總線上有沒有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。

22、“碰撞檢測(cè)”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小。當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。檢測(cè)到碰撞后在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(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(gè)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(shí)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(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭

23、遇碰撞的可能性。這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)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(zhēng)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(shí)間 2t （兩倍的端到端往返時(shí)延）就可知精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載道發(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(shí)延 2t 稱為爭(zhēng)用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。以太網(wǎng)取 51.2 ms 為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。對(duì)于 10 mb/s 以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512 bit ，

24、即 64 字節(jié)。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，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(huì)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(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)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(gè)數(shù)，記為r。重傳所需的時(shí)延就是r 倍的基本退避時(shí)間。當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。最短有效幀長(zhǎng)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(cè)到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)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)

25、定了最短有效幀長(zhǎng)為 64 字節(jié)，凡長(zhǎng)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(shí)：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(hào)(jamming signal)，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(gè)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(zhǎng)度 64 字節(jié) - 18 字節(jié)的首部和尾部

26、 = 數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度fcs 字段 4 字節(jié)當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于 46 字節(jié)時(shí)，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(zhǎng)不小于 64 字節(jié)。在幀的前面插入的 8 字節(jié)中的第一個(gè)字段共 7 個(gè)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(gè)字節(jié)）。第二個(gè)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(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致；幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；用收到的幀檢驗(yàn)序列 fcs 查出有差錯(cuò)；數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在 46 1500 字節(jié)之間。有效的 mac 幀長(zhǎng)

27、度為 64 1518 字節(jié)之間。對(duì)于檢查出的無效 mac 幀就簡(jiǎn)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 9.6 ms ，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時(shí)間。一個(gè)站在檢測(cè)到總線開始空閑后，還要等待9.6 ms 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(duì)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(gè)幀時(shí)，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(gè)接口1）使用網(wǎng)橋帶來的好處

28、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 10 mb/s 和 100 mb/s 以太網(wǎng)） 的局域網(wǎng)。2）使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)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(shí)時(shí)延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多( 不超過幾百個(gè)) 和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)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(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。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。精品學(xué)習(xí)資料

29、 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載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(gè)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 ieee 802.1d。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(gè)接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個(gè)幀傳送到 a。網(wǎng)橋每收到一個(gè)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(gè)項(xiàng)目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的

30、下面。在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，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(shí)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(gè)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(shí)間。這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會(huì)發(fā)生變化，站點(diǎn)也可能會(huì)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(gè)幀到達(dá)網(wǎng)橋的時(shí)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

31、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(gè)項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時(shí)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(gè)幀（因?yàn)檫@時(shí)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€(gè)子集。在這個(gè)子集里，整個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個(gè)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

32、夠反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)的生成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時(shí)間還要對(duì)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 (source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)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(gè)發(fā)現(xiàn)幀，每個(gè)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(shí)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(gè)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

33、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(gè)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(jiǎn)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(shí)，就好像在一個(gè)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(gè)固定長(zhǎng)度的字段組成，其中一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào) 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(gè)字段則是主機(jī)號(hào) host-id，它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器）。ip 地址 := , 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(jí)的地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級(jí)的好處是：第一

34、， ip 地址管理機(jī)構(gòu)在分配 ip 地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)，而剩下的主機(jī)號(hào)則由得到該網(wǎng)絡(luò)號(hào)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(hào)來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機(jī)號(hào)），這樣就可精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲(chǔ)空間。(2) 實(shí)際上 ip 地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的 ip 地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)

35、 net-id 必須是不同的。這種主機(jī)稱為多歸屬主機(jī) (multihomed host)。由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將 ip 數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)），因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)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(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id。(4) 所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào) 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(shí)，最終還是必須使用硬件地址。每一個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè) arp 高速緩存

36、(arp cache) ，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(gè)主機(jī) b 發(fā)送ip 數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，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(duì)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(qǐng)求分組時(shí)，就將自己的 ip 地址到硬件地址的映射寫入 arp 請(qǐng)求分組。當(dāng)主機(jī) b 收到 a 的 arp 請(qǐng)求分組時(shí)，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(duì)主機(jī)

37、 b 以后向 a 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)就更方便了。應(yīng)當(dāng)注意的問題arp 是解決同一個(gè)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(gè)局域網(wǎng)上，那么就要通過 arp 找到一個(gè)位于本局域網(wǎng)上的某個(gè)路由器的硬件地址，然后把分組發(fā)送給這個(gè)路由器，讓這個(gè)路由器把分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。剩下的工作就由下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來做。從 ip 地址到硬件地址的解析是自動(dòng)進(jìn)行的，主機(jī)的用戶對(duì)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(gè)已知ip 地址的主機(jī)或路由器進(jìn)行通信，arp 協(xié)議就會(huì)自動(dòng)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(bào)的格式一個(gè) ip 數(shù)

38、據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共 20 字節(jié)，是所有 ip 數(shù)據(jù)報(bào)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(zhǎng)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(bào)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(gè)路由器時(shí)，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(gè)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(cè)試網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可在需要考慮某種安全問題時(shí)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

39、由表所占用的空間和搜索路由表所用的時(shí)間。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有很少的對(duì)外連接時(shí)是很有用的。默認(rèn)路由在主機(jī)發(fā)送 ip 數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)往往更能顯示出它的好處。如果一個(gè)主機(jī)連接在一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)上，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)只用一個(gè)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(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n。(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

40、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(gè)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(cuò)。6、子網(wǎng)1）劃分子網(wǎng)的基本思路劃分子網(wǎng)純屬一個(gè)單位內(nèi)部的事情。單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載從主機(jī)號(hào)借用若干個(gè)位作為子網(wǎng)號(hào) subnet-id，而主機(jī)號(hào) host-id 也就相應(yīng)減少了若干個(gè)位。ip 地址 := , , 凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)

41、送給本單位某個(gè)主機(jī)的 ip 數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù) ip 數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)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(bào)后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id 和子網(wǎng)號(hào) subnet-id 找到目的子網(wǎng)。最后就將 ip 數(shù)據(jù)報(bào)直接交付目的主機(jī)。2）子網(wǎng)掩碼從一個(gè) ip 數(shù)據(jù)報(bào)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 (subnet mask)可以找出 ip 地址中的子網(wǎng)部分。子網(wǎng)掩碼是一個(gè)重要屬性子網(wǎng)掩碼是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)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(shí)，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

42、路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時(shí)給出該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。若一個(gè)路由器連接在兩個(gè)子網(wǎng)上就擁有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址和兩個(gè)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(duì)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)

43、 。(5) 若路由表中有一個(gè)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(cuò)。7、無分類編址 cidr cidr 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(zhǎng)度的“網(wǎng)絡(luò)前綴”(network -prefix)來代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)。ip 地址從三級(jí)編址（使用子網(wǎng)掩碼）又回到了兩級(jí)編址。ip 地址 := , 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” 128.14.32.0/20 表示的地址塊共有 212

44、個(gè)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(gè)地址的主機(jī)號(hào)是 12 位） 。這個(gè)地址塊的起始地址是 128.14.32.0。在不需要指出地址塊的起始地址時(shí)，也可將這樣的地址塊簡(jiǎn)稱為“/20 地址塊”。128.14.32.0/20 地址塊的最小地址：128.14.32.0 128.14.32.0/20 地址塊的最大地址：128.14.47.255 全 0 和全 1 的主機(jī)號(hào)地址一般不使用。構(gòu)成超網(wǎng)前綴長(zhǎng)度不超過 23 位的 cidr 地址塊都包含了多個(gè) 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)

45、就越多。而在三級(jí)結(jié)構(gòu)的ip 地址中，劃分子網(wǎng)是使網(wǎng)絡(luò)前綴變長(zhǎng)。最長(zhǎng)前綴匹配使用 cidr 時(shí)，路由表中的每個(gè)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(shí)可能會(huì)得到不止一個(gè)匹配結(jié)果。應(yīng)當(dāng)從匹配結(jié)果中選擇具有最長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)前綴的路由：最長(zhǎng)前綴匹配(longest-prefix matching) 。網(wǎng)絡(luò)前綴越長(zhǎng)，其地址塊就越小，因而路由就越具體 (more specific) 。最長(zhǎng)前綴匹配又稱為最長(zhǎng)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

46、每一個(gè)路由器都要維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。“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 1 。從一個(gè)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)”(hop count) ，因?yàn)槊拷?jīng)過一個(gè)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(gè)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(gè)路由器。“距離”的最大值為16 時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)。可精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 12

47、 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載見 rip只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。rip 不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由。rip 選擇一個(gè)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(shí)延 ) 但路由器較多的路由。rip 協(xié)議的三個(gè)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(shí)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(shí)，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(gè)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(huì)知道到達(dá)本自治

48、系統(tǒng)中任何一個(gè)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(bào)文由首部和路由部分組成rip2 報(bào)文中的路由部分由若干個(gè)路由信息組成。每個(gè)路由信息需要用 20 個(gè)字節(jié)。地址族標(biāo)識(shí)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(hào)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(gè)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(gè)問題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送

49、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(jiǎn)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(shí)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。?現(xiàn)在對(duì)自治系統(tǒng) as 的定義是強(qiáng)調(diào)下面的事實(shí)：盡管一個(gè) 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(gè) as 對(duì)其他 as

50、 表現(xiàn)出的是一個(gè)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 (interior gateway protocol) 即在一個(gè)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 (external gateway protocol) 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(gè)自治系統(tǒng)的邊界時(shí)，就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)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 tcp tcp 最主要的特點(diǎn)tcp

51、是面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議。每一條 tcp 連接只能有兩個(gè)端點(diǎn)(endpoint)，每一條 tcp 連接只能是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的（一對(duì)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(duì)應(yīng)用進(jìn)程一次把多長(zhǎng)的報(bào)文發(fā)送到tcp 的緩存中是不關(guān)心的。tcp 根據(jù)對(duì)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(gè)報(bào)文段應(yīng)包含多少個(gè)字節(jié)（udp 發(fā)送的報(bào)文長(zhǎng)度是應(yīng)用進(jìn)程給出的）。tcp 可把太長(zhǎng)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(bào)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 tc

52、p 連接有兩個(gè)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(hào)拼接到(contatenated with) ip 地址即構(gòu)成了套接字。套接字 = (ip地址 : 端口號(hào) ) 每一條tcp 連接唯一地被通信兩端的兩個(gè)端點(diǎn)（即兩個(gè)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 (flow control)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。

53、精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載利用滑動(dòng)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(jì)時(shí)器tcp 為每一個(gè)連接設(shè)有一個(gè)持續(xù)計(jì)時(shí)器。只要 tcp 連接的一方收到對(duì)方的零窗口通知，就啟動(dòng)持續(xù)計(jì)時(shí)器。若持續(xù)計(jì)時(shí)器設(shè)置的時(shí)間到期，就發(fā)送一個(gè)零窗口探測(cè)報(bào)文段（僅攜帶 1 字節(jié)的數(shù)據(jù)） ，而對(duì)方就在確認(rèn)這個(gè)探測(cè)報(bào)文段時(shí)給出了現(xiàn)在的窗口值。若窗口仍然是零，則收到這個(gè)報(bào)文段的一方就重新設(shè)置持續(xù)計(jì)時(shí)器。若窗口不是零，則死鎖的僵局就可以打破了。可以用不同的機(jī)制來控制 tc

54、p 報(bào)文段的發(fā)送時(shí)機(jī): 第一種機(jī)制是 tcp 維持一個(gè)變量，它等于最大報(bào)文段長(zhǎng)度 mss。只要緩存中存放的數(shù)據(jù)達(dá)到mss 字節(jié)時(shí)，就組裝成一個(gè) tcp 報(bào)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(bào)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(gè)計(jì)時(shí)器期限到了，這時(shí)就把當(dāng)前已有的緩存數(shù)據(jù)裝入報(bào)文段（但長(zhǎng)度不能超過 mss）發(fā)送出去。3、tcp的擁塞控制在某段時(shí)間，若對(duì)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(duì)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

55、有一個(gè)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(gè)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(duì)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(gè)叫做擁塞窗口 cwnd (congestion window)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(dòng)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

56、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(bào)文段時(shí)可先設(shè)置擁塞窗口 cwnd = 1，即設(shè)置為一個(gè)最大報(bào)文段 mss 的數(shù)值。在每收到一個(gè)對(duì)新的報(bào)文段的確認(rèn)后，將擁塞窗口加 1 ，即增加一個(gè) 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(gè)傳輸輪次，擁塞窗口 cwnd 就加倍。一個(gè)傳輸輪次所經(jīng)歷的時(shí)間其實(shí)就是往返時(shí)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(bào)文段都連續(xù)發(fā)送出去，并收到了對(duì)已發(fā)送的最后一

57、個(gè)字節(jié)的確認(rèn)。例如，擁塞窗口 cwnd = 4，這時(shí)的往返時(shí)間 rtt 就是發(fā)送方連續(xù)發(fā)送 4 個(gè)報(bào)文段，并收到這 4 個(gè)報(bào)文段的確認(rèn)，總共經(jīng)歷的時(shí)間。慢開始門限 ssthresh 的用法如下：當(dāng) cwnd ssthresh 時(shí)，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。當(dāng) cwnd = ssthresh 時(shí)，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(gè)往返時(shí)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(zhǎng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)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)

58、出現(xiàn)擁塞（其根據(jù)就是沒有按時(shí)收到確認(rèn)） ，就要把慢開始門限 ssthresh 設(shè)置為出現(xiàn)擁塞時(shí)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(shí)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(shí)（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(shí)，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)。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f -

59、 - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 12 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載加法增大“加法增大”是指執(zhí)行擁塞避免算法后，在收到對(duì)所有報(bào)文段的確認(rèn)后（即經(jīng)過一個(gè)往返時(shí)間） ，就把擁塞窗口 cwnd 增加一個(gè) 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。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(gè)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(gè)重復(fù)確認(rèn)就應(yīng)當(dāng)立即重傳對(duì)方尚未收到的報(bào)文段。不難看出，快重傳并非取消重傳計(jì)時(shí)器，而是在某些情況下可更早地重傳丟失的報(bào)文段。快恢復(fù)算法(1) 當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)的確認(rèn)時(shí)，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)