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1、精品_精品资料_一、概论1、在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式 （ C/S 方式） 即 Client/Server方式对等方式（ P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式（ 1）客户 client和服务器 server都是指通信中所涉及的两个应用进程.客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系.客户是服务的恳求方,服务器是服务的供应方.（ 2）对等连接 peer-to-peer,简写为 P2P 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务恳求方仍是服务供应方.只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件）,它们就可以进行公平的、对等连接通
2、信.双方都可以下载对方已经储备在硬盘中的共享文档.特点对等连接方式从本质上看仍旧是使用客户服务器方式,只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器.例如主机 C 恳求 D 的服务时, C 是客户, D 是服务器.但假如 C 又同时向 F 供应服务, 那么 C又同时起着服务器的作用2、电路交换、分组交换、报文交换（ 1）电路交换的特点：电路交换必定是面对连接的. 电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接.电路交换传送运算机数据效率低运算机数据具有突发性.这导致通信线路的利用率很低.（ 2）分组方案优点高效动态安排传输带宽,对通信链路是逐段占用.敏捷以分组为传送单位和查找路由.快速不必先建
3、立连接就能向其他主机发送分组.牢靠保证牢靠性的网络协议.分布式的路由挑选协议使网络有很好的生存性.缺点分组在各结点储备转发时需要排队,这就会造成肯定的时延.分组必需携带的首部（里面有必不行少的掌握信息）也造成了肯定的开销.3、体系结构运算机网络的体系结构architecture是运算机网络的各层及其协议的集合.体系结构就是这个运算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义.实现 implementation是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题.体系结构是抽象的,而实现就是具体的,是真正在运行的运算机硬件和软件.TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层
4、.五层协议的体系结构：应用层运输层 网络层数据链路层 物理层4、运算机网络的性能指标（ 1）速率：即数据率data rate或比特率 bit rate 是运算机网络中最重要的一个性能指标.速率的单位是b/s ,或 kb/s, Mb/s, Gb/s等速率往往是指额定速率或标称速率.（ 2）“带宽” bandwidth 原来是指信号具有的频带宽度,单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）.现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语, 单位是“比特每秒”, 或 b/s bit/s.（ 3 ）吞吐量 throughput表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量.吞吐量更常常的用于对现实
5、世界中的网络的一种测量,以便知道实际上究竟有多少数据量能够通过网络.吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制.（ 4）传输时延（发送时延）发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间.也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最终一个比特发送完毕所需的时间.传播时延电磁波在信道中需要传播肯定的距离而花费的时间.信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念.处理时延交换结点为储备转发而进行一些必要的处理所花费的时间.排队时延结点缓存队列中分组排队所经受的时延.排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（5）时延带宽积
6、链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度.（ 6）利用率信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被 利用的（有数据通过） .完全闲暇的信道的利用率是零.网络利用率就是全网络的信道利用率的加权平均值.信道利用率并非越高越好.依据排队论的理论,当某信道的利用率增大时, 该信道引起的时延也就快速增加.如令 D0 表示网络闲暇时的时延,D 表示网络当前的时延,就在适当的假定条件下,可以D用0 下D面 的简 单 公 式 表 示 D 和D0 之 间1 的U 关 系 ：U 是网络的利用率,数值在0到 1之间.二、物理层1、物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性,即：机械特性指明接口所用接线器
7、的外形和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等.电气特性指明在接口电缆的各条线上显现的电压的范畴.功能特性指明某条线上显现的某一电平的电压表示何种意义.过程特性指明对于不同功能的各种可能大事的显现次序.2、单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互.双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送 当然也就不能同时接收 .双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息.3、基带信号 （即基本频带信号） 来自信源的信号.像运算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号.带通信号把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范畴搬移到较高的频
8、段以便在信道中传输（即仅在一段频率范畴内能够通过信道）.基带信号往往包含有较多的低频成分,甚至有直流成分,而很多信道并不能传输这种低频分量或直流重量.为明白决这一问题,就必需对基带信号进行调制 modulation.最基本的二元制调制方法有以下几种：调幅 AM ：载波的振幅随基带数字信号而变化.调频 FM ：载波的频率随基带数字信号而变化.调相 PM ：载波的初始相位随基带数字信号而变化.4、（ 1）导向传输媒体双绞线：屏蔽双绞线STP 无屏蔽双绞线 UTP 同轴电缆（ 50同轴电缆 75同轴电缆）光缆（ 2）非导向传输媒体无线传输所使用的频段很广.短波通信主要是靠电离层的反射,但短波信道的通
9、信质量较差.微波在空间主要是直线传播.的面微波接力通信 卫星通信5、信道复用技术（ 1）频分复用 FDM 用户在安排到肯定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带.频分复用的全部用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请留意,这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率） .（ 2）时分复用就是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（ TDM 帧）.每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙.每一个用户所占用的时隙是周期性的显现（其周期就是 TDM帧的长度）.TDM 信号也称为等时 isochronous信号.时分复用的全部用户是在不同的时间占用同样的频带宽度.时分复用可能会造成线路
10、资源的铺张,使用时分复用系统传送运算机数据时,由于运算机数据的突发性质,用户对安排到的子信道的利用率一般是不高的.（ 3）统计时分复用 STDM三、数据链路层1、数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：点对点信道.这种信道使用一对一的点对点通信方式.广播信道.这种信道使用一对多的广播通信方式,因此过程比较复杂.广播信道上连接的主机很多,因此必需使用专用的共享信道协议来和谐这些主机的数据发2、数据链路 data link除了物理线路外,仍必需有通信协议来掌握这些数据的传输.如把实现这些协议的 硬件和软件加到链路上,就构成了数据链路.现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件
11、.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3、三个基本问题一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能.循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS 并不等同.CRC 是一种常用的检错方法, 而 FCS 是可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 1）封装成帧封装成帧 framing就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,然后就构成了一个帧.确定帧的界限.首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界.（ 2） 解决透亮传输问题发送端的数据链路层在数据中显现掌握字符“SOH”或“ EOT”的前面插入一个转义字符 “ESC” 其十六进制编码是1B .字 节 填 充 bytestuf
12、fing或 字 符 填 充character stuffing接收端的数据链路 层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符.假如转义字符也显现数据当中,那么应在转义 字符前面插入一个转义字符.当接收端收到连 续的两个转义字符时,就删除其中前面的一个.（ 3）差错检测在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0而 0也可能变成 1 .在一段时间内,传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率BER BitErrorRate .误码率与信噪比有很大的关系.循环冗余检验 CRC的原理在数据链路层传送的帧中,广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术.在发送端,先把数据划分为组.假定每组k 个
13、比特.n假设待传送的一组数据 M= 101001 （现在 k = 6）.我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n位冗余码一起发送.用二进制的模 2 运算进行 2 乘 M 的运算,这相当于在 M 后面添加 n 个 0 .得到的 k + n 位的数除以事先选定好的长度为 n + 1 位的除数 P,得出商是 Q 而余数是 R,余数 R 比除数 P 少 1 位,即 R 是 n 位.现在 k = 6,M= 101001 .n设 n = 3,除数 P = 1101 ,被除数是 2 M= 101001000 .模 2运算的结果是：商Q= 110101,余数 R = 001.n把余数 R 作为冗余码添加在数
14、据 M 的后面发送出去.发送的数据是： 2 M+ R即： 101001001 ,共 k +n位.帧检验序列 FCS在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列FCS Frame Check Sequence.添加在数据后面的冗余码.FCS 可以用 CRC 这种方法得出, 但 CRC并非用来获得 FCS 的唯独方法.接收端对收到的每一帧进行CRC 检验(1) 如得出的余数R = 0 ,就判定这个帧没有差错,就接受 accept.(2) 如余数 R0 ,就判定这个帧有差错,就丢弃.仅用循环冗余检验CRC 差错检测技术只能做到无差错接受 accept. “无差错接受”是指：“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧
15、） ,我们都能以特别接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”.要做到“牢靠传输” （即发送什么就收到什么） 就必需再加上确认和重传机制.4、点对点协议 PPP（ 1） PPP 协议应满意的需求简洁这是首要的要求封装成帧透亮性多种网络层协议多种类型链路差错检测检测连接状态最大传送单元网络层的址协商 数据压缩协商（ 2） PPP 协议不需要的功能纠错 流量掌握 序号 多点线路半双工或单工链路（ 3） PPP 协议有三个组成部分一个将 IP数据报封装到串行链路的方法.链 路 控 制 协 议 LCP LinkControl Protocol.网络掌握协议NCP Network Control
16、 Protocol.（ 4） PPP 协议的帧格式标志字段 F = 0x7E的址字段 A只置为 0xFF .掌握字段 C 通常置为 0x03 .PPP 有一个 2个字节的协议字段.当协议字段为 0x0021时, PPP 帧的信息字段就是 IP数据报.如为 0xC021,就信息字段是 PPP 链路掌握数据.如为 0x8021 ,就表示这是网络掌握数据.PPP 是面对字节的,全部的PPP 帧的长度都是整数字节.（ 5）当 PPP 用在异步传输时,就使用一种特别的字符填充法将信息字段中显现的每一个0x7E字节转变成为 2字节序列 0x7D, 0x5E.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_
17、如信息字段中显现一个0x7D的字节 ,就将其转变成为 2字节序列 0x7D, 0x5D.如信息字段中显现ASCII码的掌握字符（即数值小于 0x20的字符）,就在该字符前面要加入一个 0x7D字节,同时将该字符的编码加以改 变.（ 6）PPP 协议用在 SONET/SDH链路时,是使用同步传输（一连串的比特连续传送） .这时 PPP 协议采纳零比特填充方法来实现透亮传输.在发送端,只要发觉有5个连续 1 ,就立刻填入一个 0 .接收端对帧中的比特流进行扫描.每当发觉 5个连续 1 时,就把这 5个连续 1后的一个 0删除,（ 7） PPP 协议之所以不使用序号和确认机制是出于以下的考虑：在数据
18、链路层显现差错的概率不大时, 使用比较简洁的 PPP 协议较为合理.在因特网环境下,PPP 的信息字段放入的数据是 IP数据报.数据链路层的牢靠传输并不能够保证网络层的传输也是 牢靠的.帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受.（ 8） PPP 协议的工作状态当用户拨号接入 ISP时,路由器的调制解调器对拨号做出确认,并建立一条物理连接.PC 机向路由器发送一系列的LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）.这些分组及其响应挑选一些PPP 参数,和进行网络层配置, NCP 给新接入的 PC 机安排一个临时的 IP的址,使 PC 机成为因特网上的一个主机.通信完毕时, NCP 释放网络层连接,收回原
19、先安排出去的 IP的址.接着, LCP 释放数据链路层连接.最终释放的是物理层的连接.5、局域网的数据链路层局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有,且的理范畴和站点数目均有限.局域网具有如下的一些主要优点：具有广播功能,从一个站点可很便利的拜访全网.局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源. 便于系统的扩展和逐步的演化,各设备的位置可敏捷调整和转变.提高了系统的牢靠性、 可用性和残存性.为了使数据链路层能更好的适应多种局域网标准, 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：逻 辑 链 路 控 制LLC LogicalLinkControl子层媒 体 接 入 控 制 M
20、AC MediumAccess Control子层.与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC 子层, 而 LLC 子层就与传输媒体无关,不管采纳何种协议的局域网对 LLC子层来说都是透亮的6、适配器网络接口板又称为通信适配器 adapter 或网络接口卡 NIC Network Interface Card,或“网卡”.适配器的重要功能：进行串行 / 并行转换.对数据进行缓存.在运算机的操作系统安装设备驱动程序.实现以太网协议.7、CSMA/CD协议（ 1）简介“多点接入”表示很多运算机以多点接入的方式连接在一根总线上. “载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他运算机在
21、发送数据,假如有,就临时不要发送数据,以免发生碰撞.总线上并没有什么“载波”.因此,“载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号. “碰撞检测”就是运算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小.当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信号电压摇摆值将会增大（相互叠加）.当一个站检测到的信号电压摇摆值超过肯定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,说明产生了碰撞.检测到碰撞后在发生碰撞时,总线上传输的信号产生了严峻的失真,无法从中复原出有用的信息来.每一个正在发送数据的站,一旦发觉总线上出 现了碰撞,就要立刻停止发送,免得连续铺张 网络资源,然后等待一段随机时间后
22、再次发送.（ 2）重要特性使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）.每个站在发送数据之后的一小段时间内,存在着遭受碰撞的可能性.这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率.（ 3）争用期最先发送数据帧的站,在发送数据帧后至多经过时间 2（两倍的端到端来回时延）就可知道可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_发送的数据帧是否遭受了碰撞.以太网的端到端来回时延2称为争用期, 或碰撞窗口.经过争用期这段时间仍没有检测到碰撞,才能确定这次发送不会发生碰撞.以太网取 51.2s 为争用期的长度.对于 10 Mb/s以太网,在
23、争用期内可发送512bit ,即 64字节.以太网在发送数据时,如前64字节没有发生冲突,就后续的数据就不会发生冲突.二进制指数类型退避算法发生碰撞的站在停止发送数据后,要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据.确定基本退避时间,一般是取为争用期2 .定义重传次数k , k10 ,即k = Min重传次数 , 10k从整数集合 0,1, ,21 中随机的取出一个数,记为r .重传所需的时延就是 r倍的基本退避时间.当重传达 16次仍不能胜利时即丢弃该帧,并向高层报告.最短有效帧长假如发生冲突,就肯定是在发送的前64字节之内.由于一检测到冲突就立刻中止发送,这时已经发送出去的数据肯定小于64字节
24、.以太网规定了最短有效帧长为64字节,凡长度小于 64字节的帧都是由于冲突而反常中止的无效帧.强化碰撞当发送数据的站一旦发觉发生了碰撞时： 立刻停止发送数据.再连续发送如干比特的人为干扰信号jamming signal,以便让全部用户都知道现在已经发生了碰撞.8、MAC帧的格式最常用的 MAC 帧是以太网 V2的格式.目的的址字段 6字节源的址字段 6字节类型字段 2字节,类型字段用来标志上一层使 用的是什么协议,以便把收到的MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议.数据字段 46 1500字节,数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段最小长度 64字节18字节的首部和尾部=数据字段的最小长度
25、FCS 字段 4字节当数据字段的长度小于46字节时,应在数据字段的后 面加入整数字节的填充字段,以保证以太网的MAC 帧长不小于 64字节.在帧的前面插入的8字节中的第一个字段共7个字节,是前同步码, 用来快速实现 MAC 帧的比特同步 （为了达到比特同步,在传输媒体上实际传送的要比MAC 帧仍多 8个字节）.其次个字段是帧开头定界符,表示后面的信息就是 MAC 帧.1）无效的 MAC 帧数据字段的长度与长度字段的值不一样. 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.数据字段的长度不在46 1500字节之间.有效的 MAC 帧长度为 64 1518字节之间.对于检查出的无效
26、MAC 帧就简洁的丢弃.以太网不负责重传丢弃的帧.2）帧间最小间隔帧间最小间隔为 9.6s,相当于 96 bit的发送时间.一个站在检测到总线开头闲暇后,仍要等待9.6s 才能再次发送数据.这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理,做好接收下一帧的预备.9、网桥在数据链路层扩展局域网是使用网桥.网桥工作在数据链路层,它依据MAC 帧的目的的址对收到的帧进行转发.网桥具有过滤帧的功能.当网桥收到一个帧时, 并不是向全部的接口转发此帧,而是先检查此 帧的目的 MAC 的址,然后再确定将该帧转发到哪一个接口1） 使用网桥带来的好处过滤通信量.扩大了物理范畴.提高了牢靠性.可互连不同物理层
27、、不同MAC 子层和不同速率（如 10 Mb/s和 100 Mb/s 以太网） 的局域网.2） 使用网桥带来的缺点储备转发增加了时延.在 MAC子层并没有流量掌握功能.具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大.网桥只适合于用户数不太多 不超过几百个 和通信量不太大的局域网,否就有时仍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.3） 网桥和集线器（或转发器）不同集线器在转发帧时,不对传输媒体进行检测. 网桥在转发帧之前必需执行CSMA/CD 算法.如在发送过程中显现碰撞,就必需停止发送和进行退避.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4） 透亮网桥“透亮”是指局
28、域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥,由于网桥对各站来说是看不见的.透亮网桥是一种即插即用设备,其标准是 IEEE 802.1D .5） 网桥应当依据以下自学习算法处理收到的帧和建立转发表如从 A发出的帧从接口x进入了某网桥,那么从这个接口动身沿相反方向肯定可把一个帧 传送到 A .网桥每收到一个帧,就登记其源的址和进入网桥的接口,作为转发表中的一个项目.在建立转发表时是把帧首部中的源的址写在“的址”这一栏的下面.在转发帧时,就是依据收到的帧首部中的目的的址来转发的.这时就把在“的址”栏下面已经登记的源的址当作目的的址,而把登记的进入接口当作转发接口.6） 网桥在转发表中登记以下三个
29、信息在网桥的转发表中写入的信息除了的址和接口外,仍有帧进入该网桥的时间.这是由于以太网的拓扑可能常常会发生变化, 站点也可能会更换适配器（这就转变了站点的的址）.另外,以太网上的工作站并非总是接通电源的.把每个帧到达网桥的时间登登记来,就可以在转发表中只保留网络拓扑的最新状态信息.这样就使得网桥中的转发表能反映当前网络的最新拓扑状态.7） 网桥的自学习和转发帧的步骤归纳网桥收到一帧后先进行自学习.查找转发表中 与收到帧的源的址有无相匹配的项目.如没有, 就在转发表中增加一个项目（源的址、进入的接口和时间） .如有, 就把原有的项目进行更新.转发帧.查找转发表中与收到帧的目的的址有无相匹配的项目
30、.如没有,就通过全部其他接口（但进入网桥的接口除外）按进行转发.如有,就按转发表中给出的接口进行转发.如转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口,就应丢弃这个帧（由于这时不需要经过网桥进行转发） .8） 透亮网桥使用了生成树算法 生成树的得出互连在一起的网桥在进行彼此通信后,就能找出原先的网络拓扑的一个子集.在这个子集里,整个连通的网络中不存在回路,即在任何两个站之间只有一条路径.为了防止产生转发的帧在网络中不断的兜圈子.为了得出能够反映网络拓扑发生变化时的生成 树,在生成树上的根网桥每隔一段时间仍要对 生成树的拓扑进行更新.9） 源路由网桥透亮网桥简洁安装,但网络资源的利用不充分.源路由 s
31、ource route网桥在发送帧时将具体的路由信息放在帧的首部中.源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发觉帧,每个发觉帧都记录所经过的路由.发觉帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站.源站在得知这些路由后,从全部可能的路由中 挑选出一个正确路由.凡从该源站向该目的站 发送的帧的首部,都必需携带源站所确定的这 一路由信息.四、网络层1、虚拟互连网络的意义所谓虚拟互连网络也就是规律互连网络,它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的,但是我们利用IP协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来似乎是一个统一的网络.使用 IP协议的虚拟互连网络可简称为IP网.使用虚拟互连网络的好处是
32、：当互联网上的主机进行通信时,就似乎在一个网络上通信一样, 而看不见互连的各具体的网络异构细节.2、分类 IP的址每一类的址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号net-id,它标志主机（或路由器）所连接到的网络,而另一个字段就是主机号 host-id,它标志该主机（或路由器）.IP的址 := , 1） IP的址的使用范畴2） IP的址的一些重要特点(1) IP的址是一种分等级的的址结构.分两个等级的好处是：第一, IP的址治理机构在安排IP的址时只安排网络号,而剩下的主机号就由得到该网络号的单位自行安排.这样就便利了IP的址的治理.其次,路由器仅依据目的主机所连接的网络号来转发分组
33、（而不考虑目的主机号）,这样就可可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_以使路由表中的项目数大幅度削减,从而减小了路由表所占的储备空间.(2) 实际上 IP的址是标志一个主机（或路由器） 和一条链路的接口.当一个主机同时连接到两个网络上时,该主机就必需同时具有两个相应的IP的址,其网络号 net-id必需是不同的.这种主机称为多归 属主机 multihomed host.由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP数据报从一个网络转发到另一个网络）,因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP的址.(3) 用转发器或网桥连接起来的如干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同
34、样的网络号net-id.(4) 全部安排到网络号net-id的网络,范畴很小的局域网,仍是可能掩盖很大的理范畴的广域网,都是公平的.3、的址解析协议 ARP不管网络层使用的是什么协议,在实际网络的链路上传送数据帧时,最终仍是必需使用硬件的址.每一个主机都设有一个ARP 高速缓存 ARP cache ,里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP的址到硬件的址的映射表.当主机 A 欲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的址.如有,就可查出其对 应的硬件的址,再将此硬件的址写入MAC 帧, 然后通过局域网将该MAC 帧发往此硬件的址.ARP
35、 高速缓存的作用为了削减网络上的通信量,主机A在发送其ARP 恳求分组时,就将自己的IP的址到硬件的址的映射写入 ARP 恳求分组.当主机 B 收到 A的 ARP 恳求分组时,就将主机 A的这一的址映射写入主机B自己的 ARP 高速缓存中.这对主机B以后向 A发送数据报时就更便利了.应当留意的问题ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP的址和硬件的址的映射问题.假如所要找的主机和源主机不在同一个局域网 上,那么就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件的址,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. 从 IP 的址
36、到硬件的址的解析是自动进行的,主机的用户对这种的址解析过程是不知道的.只要主机或路由器要和本网络上的另一个已知IP的址的主机或路由器进行通信,ARP 协议就会自动的将该 IP的址解析为链路层所需要的 硬件的址.4、IP数据报的格式一个 IP数据报由首部和数据两部分组成.首部的前一部分是固定长度,共20字节,是全部 IP数据报必需具有的.在首部的固定部分的后面是一些可选字段,其长度是可变的.5、IP层转发分组的流程查找路由表：依据目的网络的址就能确定下一跳路由器, 这样做的结果是：IP 数据报最终肯定可以找到目的主机所在目的网络上的路由器（可能要通过多次的间接交付）.只有到达最终一个路由器时,才
37、试图向目的主机进行直接交付.特定主机路由这种路由是为特定的目的主机指明一个路由.采纳特定主机路由可使网络治理人员能更便利的掌握网络和测试网络,同时也可在需要考虑某种安全问题时采纳这种特定主机路由.默认路由路由器仍可采纳默认路由以削减路由表所占用的空间和搜寻路由表所用的时间.这种转发方式在一个网络只有很少的对外连接时是很有用的.默认路由在主机发送IP数据报时往往更能显示出它的好处.假如一个主机连接在一个小网络上,而这个网络只用一个路由器和因特网连接,那么在这种情形下使用默认路由是特别合适的分组转发算法(1) 从数据报的首部提取目的主机的IP的址 D,得出目的网络的址为N.(2) 如网络N 与此路
38、由器直接相连,就把数据报直接交付目的主机D.否就是间接交付,执行3 .(3) 如路由表中有目的的址为D 的特定主机路由,就把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器.否就, 执行 4 .(4) 如路由表中有到达网络N 的路由,就把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器.否就,执行5 .(5) 如路由表中有一个默认路由,就把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器.否就,执行6 .(6) 报告转发分组出错.6、子网 1）划分子网的基本思路划分子网纯属一个单位内部的事情.单位对外仍旧表现为没有划分子网的网络.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_从主机号借用如干个位作为子网号subnet-i
39、d, 而主机号 host-id也就相应削减了如干个位.IP 的址 := , ,凡是从其他网络发送给本单位某个主机的 IP 数据报,仍旧是依据 IP 数据报的目的网络号net-id ,先找到连接在本单位网络上的路由器.然后此路由器在收到 IP 数据报后,再按目的网络号 net-id 和子网号 subnet-id 找到目的子网.最终就将 IP 数据报直接交付目的主机.2）子网掩码从一个 IP数据报的首部并无法判定源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分.使用子网掩码 subnet mask可以找出 IP的址中的子网部分.子网掩码是一个重要属性子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性.路由器在和
40、相邻路由器交换路由信息时,必需把自己所在网络（或子网）的子网掩码告知相邻路由器.路由器的路由表中的每一个项目,除了要给出目的网络的址外,仍必需同时给出该网络的子网掩码.如一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络的址和两个子网掩码.使用子网掩码的分组转发过程(1) 从收到的分组的首部提取目的IP的址 D.(2) 先用各网络的子网掩码和D 逐位相“与” ,看是否和相应的网络的址匹配.如匹配,就将分组直接交付.否就就是间接交付,执行3 .(3) 如路由表中有目的的址为D 的特定主机路由,就将分组传送给指明的下一跳路由器.否就,执行4 .(4) 对路由表中的每一行的子网掩码和D 逐位相“与”,如其结果
41、与该行的目的网络的址匹配,就将分组传送给该行指明的下一跳路由器.否就,执行5 .(5) 如路由表中有一个默认路由,就将分组传送给路由表中所指明的默认路由器.否就,执行6 .(6) 报告转发分组出错.7、无分类编址 CIDR CIDR 最主要的特点CIDR 排除了传统的 A类、 B 类和 C 类的址以及划分子网的概念,因而可以更加有效的安排 IPv4的的址空间.CIDR 使用各种长度的“网络前缀” network-prefix来代替分类的址中的网络号和子网号.IP的址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址.IP 的址 := , CIDR 把网络前缀都相同的连续的IP的址组成“ CIDR的址块
42、”12128.14.32.0/20表示的的址块共有2个的址（由于斜线后面的20是网络前缀的位数,所以这个的址的主机号是12位）.这个的址块的起始的址是128.14.32.0.在不需要指出的址块的起始的址时,也可将这样的的址块简称为“ /20的址块”.128.14.32.0/20的址块的最小的址：128.14.32.0128.14.32.0/20的址块的最大的址：128.14.47.255全 0和全 1的主机号的址一般不使用.构成超网前缀长度不超过 23位的 CIDR 的址块都包含了多个 C类的址.这些 C 类的址合起来就构成了超网.CIDR 的址块中的的址数肯定是2的整数次幂.网络前缀越短,其
43、的址块所包含的的址数就越多.而在三级结构的IP 的址中,划分子网是使网络前缀变长.最长前缀匹配使用 CIDR 时,路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳的址”组成.在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果.应当从匹配结果中挑选具有最长网络前缀的路由：最长前缀匹配 longest-prefixmatching .网络前缀越长,其的址块就越小,因而路由就越具体 more specific.最长前缀匹配又称为最长匹配或正确匹配.8、内部网关协议 RIP工作原理路由信息协议 RIP是内部网关协议 IGP 中最先得到广泛使用的协议.RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由挑选协议.RIP 协议要求网
44、络中的每一个路由器都要保护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录.“距离”的定义从一路由器到直接连接的网络的距离定义为1 .从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1 .RIP 协议中的“距离”也称为“跳数”hop count ,由于每经过一个路由器, 跳数就加 1 .这里的“距离”实际上指的是“最短距离”, RIP 认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少,即“距离短” .RIP 答应一条路径最多只能包含15个路由器.“距离”的最大值为16 时即相当于不行达. 可可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_见 RIP只适用于小型互联网.RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由.RIP 挑选一个具有最少路由器的路由（即最短路由）,哪怕仍存在另一条高速 低时延 但路由器较多的路由.RIP 协议的三个要点仅和相邻路由器交换信息.交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,