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1、7 7.1 .1 数据通信基础数据通信基础7 7.2 .2 路由管理路由管理7 7.3 .3 拥塞控制与流量控制拥塞控制与流量控制7 7.4 .4 数据交换技术数据交换技术第7章 网络通信管理7 7.5.5 差错控制管理差错控制管理7 7.6 .6 网络通信测试技术网络通信测试技术7.1 7.1 数据通信基础数据通信基础 7.1.1 7.1.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 1.1.通信的基本概念通信的基本概念 (1)通信 将信息从一个地方传送到另一个地方的过程称为通信。用以实现通信过程的系统称为通信系统。通信系统的三要素：由信源、传输媒体、信宿三个部份组成，如图7-1所示。信源通信媒
2、体信宿图7-1 通信过程的三要素示意图 (2)通信系统的基本构成 通信系统的构成是在图7-1的基础上增加信号转换器而成。如图7-2所示。信源通信媒体信宿信号转换器信号反转器图7-2通信系统结构图 2.2.模拟通信系统和数字通信系统模拟通信系统和数字通信系统 在通信过程中，采用离散的电信号表示的数据称为数字数据，而采用连续电波表示数据称为模拟数据。(1)模拟通信系统 在数据通信系统中，两台数据终端设备之间的传输信号为模拟信号的通信系统称为模拟通信系统。典型的模拟通信系统是以电话线为传输介质的通信系统，如图7-3所示：发送端非电/电转换器调制器器解调器器电/非电转换器接收端图7-3 摸拟通信系统结
3、构图 (2)数字通信系统 数字通信系统是数据通信系统中处于数据终端设备（DTC）之间的信号为数字信号的通信系统。数字通信系统的通信模型有四种：其一是收发双方都是数字信号，在这种情况下不需要转换就可直接进行传输，如图7-4a。其二是收发双方都是模拟信号，发送方要进行A/D（即模/数）转换，而接收方要进行D/A（即数/模）转换,如图7-4b。第三种情况是，发送方是模拟信号而接收方是数字信号，只需在发送方进行（A/D）转换即可,如图7-4c。第四种情况是，发送方是数字信号，而接收方是模拟信号，发送方不用转换而直接发送，但在接收方要进行（D/A）转换,如图7-4d。特点：模拟通信系统通过信道的信号频谱
4、较窄，抗干扰能力差。数据通信系统通过信道的信号频谱较宽，抗干扰性强，是数据通信中普采用的通信方式。3.3.通信线路连接方式通信线路连接方式 (1)点对点的连接 点对点的连接分为两种：其一是两台计算机直接相连，如图7-5a所示。其二是通过MODEM连接，如图7-5b所示。图7-5a直接连接方式图7-5b 通过Modem连接方式 (2)分支式连接 分支式连接是一条通信线路（通常使用的是电话线）连接两个以上终端节点进行通信的方式。第一种连接方式是通过集中器与多台主机相连，如图7-6a所示。第二种情况是通过MODEM与多台主机相连，如图7-6b所示。图7-6a 若干台计算机共用一条通信电缆上网图7-6
5、b每台计算机各用一台MODEM上网 7.1.2 7.1.2 数据通信的基本原理数据通信的基本原理 在计算机网络通信过程中，我们需要重点解决的问题是：l信息表示方法，即信息的编码方法；l如何有效地保证信息正确无误码地传输，即妥善解决通信双方发送和接收的同步的问题；l当传输的信息有错时，如何控制和校验，即纠错、校验问题；l如何解决高效地利用通信线路传送信息，即多路复用问题。1.1.信息交信息交换换代代码码 网络数据通信中所指的信息通常又称为报文，它由数据信息、控制信息、收发双方的地址信息和校验码组成。（1）五单位代码（Baudot码）早期的通信技术是基于五单位的Baudot码进行的，即用五位二进行
6、制表示一位数字、字母或符号。这种Baudot代码被普遍用于电报通信，适用于50波特以下的传输线路。Baudot代码如表7-1所示。从表中可看出，五单位Baudot代码共有52个，为了节省编码长度，同一个代码即可表示字母，又可表示数字，主要是由其前导“字母/数字”换档控制字符来区分。例如：编码11011 11101 11001 10000 01010 00001 表示数字“12345”，而编码11111 11101 11001 10000 01010 00001 表示字母“QWERT”。(2)七单位代码 七单位代码有两种：一种是由国际化标准化组织ISO和国际电报是电话咨询委员会CCITT提出的“
7、CCITT七单位字母代码编码”，另一种也是由国际化标准化组织ISO和国际电报是电话咨询委员会CCITT提出的美国信息交换标准码“ASCII码”。CCITT码与ASCII码十分接近，除个别字符的编码有所区别以外，大多数字符的代码是一样的。CCITT码在早期的通信中用得较多，在现代通信中普遍使用的是ASCII码。CCITT和ASCII码与Baudot码的区别在于，Baudot代码中一个编码可表示两个符号，一个是字母符号，一个是数字和标点符号。而CCITT和ASCII码则是一个编码唯一表示一个符号。例如：编码“41H”表 示 字 母“A”，编 码“31H”表 示 数 字“1”。有 关 CCITT码
8、和 ASCII码请参阅有关资料。2.2.数据数据传输传输方式方式 (1)基带传输：基带是指调制前原始信号所占用的频带，它是原始信号所固有的基本频带，在信道中直接传送基带信号称为基带传输（未经调制的原始信号称为基带信号）。进行基带传输的系统称为基带传输系统。局域网中的通信大都采用的是基带传输，但也可采用频带传输。(2)频带传输：将基带信号经调制变换后进行传输的过程称为频带传输。如：远程拨号网络，收发双方都通过Modem将信号进行调制或解调，信号是以模拟信号在公用电话线上进行传输的。(3)宽带传输：早期的宽带是指比音频带宽（14.4Kb）更宽的频带，信号用宽带进行的传输称为宽带传输，这样的系统称宽
9、带传输系统。在现代网络通信系统中，宽带是指100Mpbs以上带宽的频带。3.3.同步传输与异步传输同步传输与异步传输 (1)同步传输 同步传输采用的是按位同步的同步技术进行信息传输，在同步传输过程中，每个数据位之间都有一个固定的时间间隔，这个时间间隔由通信系统中心的数字时钟确定。在同步传输过程中，不要求每一个字符都有起始位和结束位，而是若干个字符共用一个起始位和一个结束位，即在一个起始位和一个结束位之间可传输若干个字符。在通信过程中，要求接收端和发送端的数据序列在时间上必须取得同步。(2)异步传输 异步传输又叫异步通信，采用的是群同步技术进行信息传输。异步传输的原理是：将信息分成若干等长的小组
10、（“群”），每次传输一个“群”的信息码，具体过程是，每一“群”为8个或5个信息位，每个“群”前面放一个起始码，后面放一个停止码，一般来说，起始码为一个比特，通常为“0”，而停止码为12比特，通常用“1”表示，当无数据发送时，就连续地发送“1”码，收端收到第1个“0”后，就开始接收数据。同步传输要求时间同步，异步传输要求时间同步。4.4.多路复用技多路复用技术术 所谓多路复用技术，指的是多个用户同时使用一条通信线路收发数据的技术。多路复用在技术上分为复合、传输、分离三个过程。如图7-7所示。S1Sn信道S1Sn复合器分离器接收端发送端图7-7 多路复用技术的工作原理图 (1)频分复用技术FDM（
11、Frequency Division Multiplexing）将一个有足够带宽的信道划分成若干等宽的子频段（每一个频段称为一个子信道），事先固定将每一个频段分配给一个用户专用。即一个频段只传送一个用户的信息。值得注意的是，在划分子信道时，两个子信道之间要预留一定的间隙，以防止相邻的两个子信道的信号相互重叠和干扰，造成信号的失真。如图7-8所示。图7-8 频分复用技术示意图 (2)时分复用技术TDM（Time Division Multiplexing）频分复用技术存在的问题是，随着用户数量的增加，子信道频带越来越窄，会影响数据量大的用户的传输效率，为解决这一问题，引入了时分复用技术。时分复用
12、技术是在通信信道上形成一种时间上的逻辑子信道。信道不再细分，而是作为一整条通道来使用，每一个用户预先分配一个等宽的时间片，任一个用户是在固定的时间片中进行信息的传输。如下图所示。(3)排队复用技术QDM（Queueing Division Multiplexing）排队复用技术是按先来先服务的原则进行分配信道，用户要发送的数据先放在缓冲区中排队，先来的用户数据传输完后才能进行排在后面的数据传输。如下图所示。排队复用技术的优点是，临时将整个信道都分配给一个用户使用，在传输数据时效率较高，再则是这种技术实现比较简单。缺点是用户等待的时间过长，尤其是对信息量不大的用户，有时为了发送几十个字节的数据而
13、要等待几十分钟甚至几个小时的时间。在现代网络系统中，很少使用排队复用技术。(4)波分复用技术WDM（Wavelength Division Multiplexing）在传统的时分复用（TDM）光纤传输系统中，支路信号的复用和解复用、发送和接收单元、时钟提取电路、信号再生器都工作于高速复用信号速率上，使得这些器件的速率和带宽日益成为提高传输速率的瓶颈，因为微电子大规模集成芯片对于运行速率有一定的限度。另一方面，光纤线路传输性能也会遇到困难，这是因为单模光纤本身的传输容量虽有很大潜力，但每一光载波如传输过高的数字速率，将受到光纤色散和偏振模式色散以及光纤接头引起反射等因素的限制，所以按照目前技术情
14、况，TDM适合的数字速率高到2.5G较为合适，最高不宜超过10G，所以波分复用方式已成为提高光纤传输容量的必然选择。波分复用就是不同波长的光载波同在一根光纤上传输，它的本质就是光纤上频分复用FDM技术，每个通路通过频域的分割实现，每个通路占用一部份光纤的带宽。目前，波分复用系统分为两类：集成系统和开放系统。集成系统就是SDH（Synchronous Digital Hierarchy：同步数字系列）终端具有满足G.692的光接口；标准的光波长、满足长距离的光源。整个系统构造比较简单，但是不能直接接纳老SDH系统和不同厂家的系统。开放系统就是波分复用器前端加入波长转移单元OUT，将当前SDH的G
15、.957接口波长转换为G.692的标准波长光接口。可以接纳过去的老SDH系统，并实现不同厂家互联，但OUT的引入可能对系统性能带来一定的负面影响。(5)异步频分复用技术和异步时分复用技术 前述的“频分复用技术”和“时分复用技术”分别称为“同步频分复用技术”和“同步时分复用技术”。在这两种复用技术中，子信道和时间片是固定分配给用户的。由于所有用户不可能任何时刻都在传输信息，当用户不传输信息时，该子信道（或时间片）就空着，而又不能给其他用户使用，从而会造成子信道或时间片的浪费。为了解决这一问题，引入了“异步频分复用技术”和“异步时分复用技术”。异步频分复用技术 异步频分复用技术（又称随机分配信道技
16、术），它是将一个信道划分成有限的m 个子信道，事先并不将任何子信道进行分配，而是在系统运行过程中，动态地将这m个子信道分配给n个（mn）用户使用。具体实现过程是，用户在传输信息前，先向系统申请一个子信道，系统收到用户申请后，立即在空闲的子信道中分配一个给该用户使用（若无空闲的子信道，用户必须等待），当用户信息传输完毕，系统及时收回该子信道，以备其他用户使用。异步时分复用技术 与异步频分复用技术相似，异步时分复用技术是将系统时间划分成有限的m 个时间片，事先并不将任何时间片进行分配，而是在系统运行过程中，动态地将这m个时间片分配给n个（mn）用户使用。具体实现过程是，用户在传输信息前，先向系统申
17、请一个时间片，系统收到用户申请后，立即在空闲的时间片中分配一个给该用户使用（若无空闲的时间片，用户必须等待），当用户信息传输完毕，系统及时收回该时间片，以备其他用户使用。例如：机场的跑道与飞机的起飞与降落，不可能为每一架飞机修一条跑道，因为在一天24小时中，一架飞机在一个机场的起落时间是有限的，也就几分钟。因此，任何一个机场的跑道数量是有限的，而起落飞机的数量在理论上可以是无限的。机场在一架飞机起落前，才确定该架次飞机使用那一条跑道。7.1.3 7.1.3 网网络络通信技通信技术术 1.1.数据通信数据通信过过程程 数据从信源端发送，到被信宿接收的整个过程称为网络的通信过程。数据的通信过程通常
18、包括五个阶段。l建立通信线路；l建立数据传输链路；l数据传输；l数据传输结束；l拆线。2.2.网网络络通信方式通信方式 (1)单工通信：传输的信息始终是只有一个方向的通信方式。如广播、会议通知等。(2)半双工通信：通信双方都可收发信息，但同一时刻只能有一方传输信息，当一方在传输信息时，另一方只能接收信息。如对讲机、基带以太网络的信息交换等。(3)全双工通信：两个端点可以同时进行收发信息。如电话机、实时聊天等。3.3.数据传输方式数据传输方式 (1)并行数据传输：速度快，可同时传8位、16位或24位，但成本高，只适应于短距离传输。(2)串行数据传输：只能一位一位地传输，速度慢，但成本低，普遍用于
19、网络远距离通信。并行数据传输一般只应用于计算机内部及其外围设备（如打印机、移动磁盘）的连接，串行数据传输一般应用于计算机与计算机之间的远程连接。7.2 7.2 路由管理路由管理 7.2.1 7.2.1 路由的基本概念路由的基本概念 路路由由器器可可将将数数据据包包从从一一个个数数据据链链路路中中继继到到另另一一个个数数据据链链路路。为为了中了中转转数据包，路由器使用了两个基本功能：路由数据包，路由器使用了两个基本功能：路由选择选择和数据交和数据交换换。数数据据交交换换功功能能能能让让路路由由器器从从一一个个接接口口接接收收数数据据包包并并将将其其转转发发到到下下一一个个接接口口。路路由由选选择
20、择功功能能使使得得路路由由器器能能选选择择最最佳佳的的接接口口（路路径径）来来转发转发数据包。数据包。当当一一台台主主机机应应用用需需要要向向位位于于不不同同网网络络的的目目的的地地发发送送数数据据包包时时，路路由由器器从从一一个个接接口口接接收收数数据据链链路路帧帧。网网络络层层检检查查包包头头决决定定目目的的网网络络，然然后后查查看看路路由由表表。路路由由表表把把网网络络与与输输出出接接口口联联系系起起来来。原原始始的的帧帧被被剥剥去去并并丢丢失失。数数据据包包再再次次封封装装进进所所选选接接口口的的数数据据链链路路帧帧，并并放放进进发发送到送到该该路径的下一跳的路径的下一跳的队队列中。列
21、中。7.2.2 7.2.2 静静态态路由策略路由策略 静静态态路路由由是是最最简简单单形形式式的的路路由由。静静态态路路由由就就是是对对路路由由器器直直接接控控制制通通信信的的路路径径用用手手工工进进行行配配置置。换换一一种种说说法法就就是是，静静态态路路由由表表只只能能是是网网络络管管理理员员手手工工进进行行配配置置的的，无无论论何何时时网网络络拓拓扑扑发发生生变变化化需需要要改改变变路由表路由表时时，网，网络络管理管理员员必必须须手手动动更新静更新静态态路由表。路由表。有两种方法有两种方法处处理静理静态态路由：路由：第第一一种种方方法法是是建建造造定定义义哪哪些些网网络络块块应应该该被被路
22、路由由穿穿过过某某个个接接口口的的路路由由表表。例例如如：有有一一台台与与A A、B B、C C三三家家ISPISP相相连连接接的的路路由由器器，可可以以配配置置 成成 将将 去去 往往 10.10.0.110.10.0.1的的 流流 量量 通通 过过 ISPISP的的 A A接接 口口，而而 将将 去去 往往10.100.0.110.100.0.1网网络块络块的流量路由的流量路由通过通过ISPISP的的B B接口。接口。建建造造静静态态路路由由的的第第二二种种方方法法是是为为路路由由器器创创建建网网关关。该该网网关关可可以以配配置置成成所所有有流流量量均均通通过过它它，或或者者将将该该网网关
23、关和和其其他他静静态态路路由由相相结结合合使使用，以便它只在目的地用，以便它只在目的地IPIP地址没有静地址没有静态态路由路由时时使用。使用。静静态态路路由由接接口口和和网网关关都都需需要要直直接接连连接接向向路路由由器器。如如果果路路由由器器不不能到达接口它将能到达接口它将丢丢弃弃该该数据包。数据包。采采用用静静态态路路由由技技术术能能有有效效地地阻阻止止攻攻击击，能能防防止止有有害害信信息息损损害害路路由由表表，但但也也会会带带来来一一个个新新的的问问题题是是，网网络络在在只只有有一一台台默默认认路路由由器器时时更更容容易易受受到到DoSDoS(拒拒绝绝服服务务)攻攻击击。如如果果连连向向
24、不不同同的的骨骨干干并并且且使使用用动动态态路路由由协协议议以以最最佳佳路路径径路路由由流流量量，攻攻击击者者发发起起的的大大型型攻攻击击会会更更加加困困难难，因因为为进进出出网网络络有有多多条条通通道道。但但若若攻攻击击者者具具有有淹淹没没网网络络的的足足够够带带宽宽，即即是是有有多多条条连连接接其其作作用用也也是是没没有有多多大大意意义义。从从这这个个意意义义上上来来说说，采采用具有安全防范措施的用具有安全防范措施的动态动态路由路由协议协议比静比静态态路由路由协议协议会更加安全。会更加安全。7.2.3 7.2.3 动态动态路由策略路由策略 动动态态路路由由的的主主要要技技术术是是其其路路由
25、由表表是是动动态态的的，在在动动态态路路由由协协议议下下工作。工作。动动态态路路由由在在网网络络运运行行过过程程中中能能自自动动生生成成和和更更新新，除除了了涉涉及及少少量量的的手手工工干干预预外外，动动态态路路由由协协议议能能提提供供更更好好的的性性能能，因因为为数数据据可可经经过过最佳路径最佳路径进进行行传输传输。动动态态路路由由协协议议启启动动后后，路路由由表表会会通通过过路路由由进进程程自自动动更更新新，这这种种更更新新发发生生在在从从网网络络上上收收到到新新的的消消息息的的时时候候。在在路路由由器器间间相相互互交交换换动动态态路由表的路由表的变变更，更，这这也是路由器更新路由的一部份
26、。也是路由器更新路由的一部份。动态动态路由路由协议协议有下述两大功能：有下述两大功能：l l维维持路由表；持路由表；l l定定时发时发布路由更新布路由更新给给其他路由器。其他路由器。动动态态路路由由协协议议依依靠靠路路由由协协议议来来共共享享认认识识。路路由由选选择择协协议议定定义义了了一一整整套套规规则则，路路由由器器用用它它来来与与相相邻邻路路由由器器通通信信。例例如如：一一个个路路由由器器是是这样这样描述的：描述的：l l更新如何被更新如何被发发送；送；l l更新中包括更新中包括发发哪些内容；哪些内容；l l何何时发时发送数据；送数据；l l如何定位更新的接收。如何定位更新的接收。7.2
27、.4 7.2.4 网网络络路由路由选择选择 1.1.两种路由两种路由选择协议选择协议 网网络络的的路路由由选选择择是是由由路路由由选选择择协协议议完完成成的的，当当前前，网网络络的的路路由由选选择择技技术术主主要要有有两两种种路路由由选选择择协协议议，即即被被动动路路由由协协议议（routed routed protocolprotocol）与与路路由由选选择择协协议议（routing protocolrouting protocol）。）。被被动动路路由由协协议议（routed routed protocolprotocol）：任任何何网网络络协协议议在在它它的的网网络络层层地地址址提提供供
28、足足够够的的信信息息，使使得得数数据据包包能能基基于于地地址址方方案案把把数数据据包包从从一一台台主主机机送送到到另另一一台台主主机机。被被动动路路由由协协议议定定义义了了数数据据包包内内这这部部份份区区域域的的格格式式和和用用法法。数数据据包包通通常常从从一一个个端端系系统统传传送到另一个端系送到另一个端系统统。IPIP是被是被动动路由路由协议协议的一个例子。的一个例子。路路由由选选择择协协议议（routing routing protocolprotocol）：一一种种通通过过提提供供共共享享路路由由信信息息的的机机制制来来支支持持被被动动路路由由协协议议的的协协议议。路路由由选选择择协协
29、议议的的消消息息在在路路由由器器之之间间传传递递。路路由由选选择择协协议议允允许许通通过过路路由由器器间间的的通通信信来来更更新新和和维维护护路路由由表表。TCP/IPTCP/IP中中路路由由选选择择协协议议的的典典型型技技术术有有：路路由由信信息息协协议议（RIPRIP）、内内部部网网关关路路由由协协议议（IGRPIGRP）、增增强强的的内内部部网网关关路由路由协议协议（Enhanced IGRPEnhanced IGRP）和开放最短路径和开放最短路径优优先先协议协议（OSPFOSPF）等。等。2.2.IPIP路由路由选择协议选择协议 路路由由协协议议工工作作在在OSIOSI模模型型的的第第
30、三三层层（网网络络层层），路路由由器器能能使使用用IPIP路路由由选选择择协协议议的的一一个个特特定定的的协协议议来来完完成成路路由由功功能能。IPIP路路由由选选择协议择协议有：有：l lRIPRIP：距离矢量路由距离矢量路由选择协议选择协议；l lIGRPIGRP：CiscoCisco距离矢量路由距离矢量路由选择协议选择协议；l lOSPFOSPF：链链路路由路路由选择协议选择协议；l lEIGRPEIGRP：负载负载平衡路由平衡路由选择协议选择协议。3.3.路由路由选择协议选择协议的分的分类类 路由路由选择协议选择协议共分共分为为三大三大类类型：型：l l 距距离离矢矢量量路路由由选选择
31、择协协议议（distance distance vector vector routing routing protocolprotocol）：距距离离矢矢量量路路由由选选择择协协议议决决定定了了到到网网络络上上任任一一链链路路的的距距离和方向（矢量）。离和方向（矢量）。l l链链路路状状态态路路由由选选择择协协议议（link link state state routing routing protocolprotocol）：链链路路状状态态路路由由选选择择协协议议又又称称为为最最短短路路优优先先协协议议SPFSPF（shortest shortest path path firstfirs
32、t），），近似地重近似地重现现了整个网了整个网络络的精确拓扑的精确拓扑结结构。构。l l混混合合均均衡衡协协议议（balanced balanced hybrid hybrid protocolprotocol）：综综合合了了上上述述距距离离矢矢量量路路由由选选择择协协议议和和链链路路状状态态路路由由选选择择协协议议的的基基本本功功能能和和特特点的路由点的路由选择协议选择协议。4.4.收收敛敛 路路由由选选择择协协议议用用于于决决定定从从特特定定源源到到特特定定目目的的地地的的最最佳佳路路由由，这这大大多多是是动动态态路路由由协协议议。无无论论何何时时由由于于路路由由扩扩大大、网网络络重重组组
33、或或网网络络故故障障造造成成网网络络拓拓扑扑发发生生变变化化时时，网网络络认认识识也也必必须须发发生生相相应应的的变变化化。网网络络认认识识必必须须反反映映精精确确的的、持持续续的的新新拓拓扑扑视视图图。生生成成这这种种精精确确的的、持持续续的新拓扑的新拓扑图图称称为为“收收敛敛”。当当网网络络中中的的所所有有路路由由器器都都操操作作同同一一网网络络认认识识时时，我我们们则则说说这这个个网网络络是是收收敛敛的的。快快速速收收敛敛是是可可取取的的网网络络特特征征，因因为为它它节节省省了了时时间间。如如果果路路由由器器使使用用过过时时的的网网络络认认识识来来做做那那些些不不正正确确的的或或无无用用
34、的的路路由由决决定，定，则则会大量的浪会大量的浪费时间费时间。5.5.距离矢量路由距离矢量路由选择协议选择协议 距距 离离 矢矢 量量 路路 由由 选选 择择 协协 议议（distance distance vector vector routing routing protocolprotocol）通通过过阶阶段段性性地地从从一一个个路路由由器器到到另另一一个个路路由由器器拷拷贝贝路路由由表表来来实实现现路路由由选选择择。每每个个路路由由器器从从它它相相邻邻的的路路由由器器获获取取一一张张路路由由表表。如如下下图图所示。所示。例例如如：如如果果路路由由器器A A经经过过路路由由器器B B和和
35、C C向向路路由由器器D D发发送送消消息息，首首先先路路由由器器B B从从路路由由器器A A那那里里收收到到该该条条消消息息及及一一张张路路由由表表，并并把把这这一一消消息息和和路路由由表表传传送送给给与与它它相相邻邻的的节节点点C C。再再由由C C传传给给D D，如如图图7-117-11所所示示。路由路由协议协议就是就是这样这样按部就班地按部就班地过过程程发发生在所有相生在所有相邻邻的路由器之的路由器之间间。路由表路由表路由表路由表 6.6.链链路路选择协议选择协议 路路由由选选择择协协议议的的第第二二个个协协议议是是链链路路状状态态路路由由选选择择协协议议LSPLSP（link lin
36、k state state protocolprotocol）。链链路路状状态态选选择择协协议议维维持持一一个个拓拓扑扑信信息息的的复复杂杂数数据据库库。距距离离矢矢量量协协议议没没有有关关于于远远端端网网络络的的特特定定信信息息并并且且不不了了解解远远端端路路由由器器，路路由由选选择择协协议议使使用用了了链链路路状状态态通通告告LSALSA（Link Link State State AdvertisementAdvertisement）、一一个个布布局局数数据据库库、SPFSPF协协议议、SPFSPF结结果果树树以以及及关关于于路径和每个网路径和每个网络络的端口的路由表。的端口的路由表。7
37、.2.5 7.2.5 RIPRIP协议协议 RIPRIP是是（Routing Routing Information Information ProtocolProtocol：路路由由信信息息协协议议）的的缩缩写写，是是一一种种典典型型的的、应应用广泛的路由用广泛的路由选择协议选择协议。它是依靠物理网。它是依靠物理网络络的广播功能来迅速交的广播功能来迅速交换换路由路由选择选择信息。信息。RIPRIP协协议议把把参参与与通通信信的的机机器器分分为为主主动动式式和和被被动动式式两两种种方方式式：主主动动方方式式路路由由器器能能主主动动向向其其他他路路由由器器通通告告其其路路由由，而而被被动动路路由
38、由器器不不能能通通告告路路由由，只只能能接接收收由由主主动动路路由由器器广广播播的的通通告告并并在在此此基基础础上上更更新新其其自自身身的的路路由由。值值得得注注意意的的是是，只只有有路路由由器器才才能能以以主主动动方方式式使使用用RIPRIP，而主机只能以被而主机只能以被动动方式使用方式使用RIPRIP。以以主主动动方方式式运运行行RIPRIP的的路路由由器器每每隔隔3030s s 就就向向网网络络广广播播一一个个路路由由选选择择更更新新报报文文，该该报报文文包包含含了了路路由由器器当当前前的的路路由由选选择择数数据据库库中中的的信信息息。每每个个更更新新报报文文由由序序偶偶构构成成，每每个
39、个序序偶偶由由一一个个IPIP网网络络地地址址和和一一个个代代表表到到该该网网络络距距离离的的整整数数构构成成。RIPRIP使使用用跳跳数数量量（hop hop count count metricmetric）来来衡衡量量到到达达目目的的站站的的距距离离。在在RIPRIP度度量量标标准准中中，路路由由器器到到它它直直接接相相连连的的网网络络的的距距离离为为1 1跳跳（其其他他路路由由选选择择协协议议把把直直接接连连接接定定义义为为0 0跳跳），到到通通过过另另一一个个路路由由器器可可达达的的网网络络的的距距离离为为2 2跳跳，其其余余以以此此类类推推。因因此此，从从给给定定源源站站到到目目的
40、的站站的的一一条条路路径径的的跳跳数数对对应应于于数数据据报报沿沿该该路路径径经经过过的的路路由由器器数数。显显然然，使使用用跳跳数数作作为为衡衡量量最最短短路路径径并并不不定定会会得得到到最最佳佳效效果果。例例如如，一一条条经经过过三三个个以以太太网网的的高高速速线线路路（跳跳数数为为3 3）的的路路径径，可可能能比比经经过过两两条条低低速速串串行行线线路路（跳跳数数为为2 2）的的路路径径要要快快得得多多。为为了了弥弥补补传传输输技技术术上上的的差差距距，许许多多RIPRIP实实现现允允许许网网络络管管理理员员在通告低速网在通告低速网络络路由路由时时手工配置手工配置较较高的跳数。高的跳数。
41、RIPRIP必必须处须处理底理底层层算法的三算法的三类错误类错误：(1)(1)由由于于算算法法不不能能明明确确地地检检测测出出路路由由选选择择环环路路，RIPRIP或或者者假假定定参参与者是可信任的，或者采取一定的与者是可信任的，或者采取一定的预预防措施。防措施。(2)(2)RIPRIP必必须须对对可可能能的的距距离离使使用用一一个个较较小小的的最最大大值值来来防防止止出出现现不不稳稳定定的的现现象象（RIPRIP使使用用的的值值是是1616）。因因此此，对对于于那那些些实实际际跳跳数数值值在在1616左左右右的的互互联联网网，管管理理员员或或者者把把它它划划分分为为若若干干部部份份，或或者者
42、采采用用其其他他的的协议协议。(3)(3)路路由由选选择择更更新新报报文文在在网网络络之之间间的的传传播播速速度度很很慢慢，RIPRIP使使用用的的矢矢量量距距离离算算法法会会产产生生慢慢收收敛敛或或无无限限计计数数问问题题，从从而而引引发发不不一一致致性性。选选择择一一个个小小的的值值（1616），可可以以限限制制慢慢收收敛敛问问题题，但但问问题题得得不不到到彻彻底底的解决。的解决。7.2.6 7.2.6 OSPFOSPF协议协议 1.1.最短路径最短路径优优先先协议协议（SPFSPF）最最短短路路径径优优先先SPFSPF（Shortest Shortest Path Path FirstF
43、irst）协协议议通通常常称称为为链链路路 状状态态算算法法。SPFSPF算算法法要要求求每每一一个个参参与与工工作作的的路路由由器器都都要要具具有有全全部部的的拓拓扑扑结结构构信信息息。最最简简单单的的描描述述拓拓扑扑结结构构的的思思路路就就是是让让每每个个路路由由器器都都拥拥有有一一张张标标出出所所有有路路由由器器及及其其所所连连接接的的网网络络拓拓扑扑图图。用用理理论论术术语语（图图论论）来来表表示示就就是是用用“点点”代代表表路路由由器器，用用“线线”代代表表与与路路由由器器相相连连的的网网络络。两两点点之之间间有有一一条条连连线线（链链接接）的的条条件件是是：当当且且仅仅当当对对应应
44、于于这这两点的路由器能直接通信（即不再两点的路由器能直接通信（即不再经过经过其他的路由器）。其他的路由器）。参参与与SPFSPF算算法法的的路路由由器器不不需需要要传传输输包包含含目目的的站站列列表表的的报报文文，而而是是要要履履行行两两项项任任务务。首首先先它它必必须须负负责责检检测测所所有有相相邻邻路路由由器器的的状状态态，从从图图论论的的观观点点来来说说，两两个个路路由由器器共共享享一一条条链链接接时时称称为为“相相邻邻”，若若用用网网络络术术语语进进行行描描述述，两两个个相相邻邻的的路路由由器器连连接接到到同同一一个个网网络络中中。其其次次，它要周期性地向其他路由器它要周期性地向其他路
45、由器传输链传输链路状路状态态。为为了了检检测测与与之之相相连连接接的的相相邻邻的的路路由由器器状状态态，路路由由器器周周期期性性地地发发送送短短报报文文，询询问问其其邻邻站站是是否否可可到到达达且且处处于于活活跃跃状状态态。如如果果邻邻站站回回答答了了，说说明明两两者者之之间间的的链链接接是是正正常常的的，否否则则就就认认为为链链接接有有故故障障。为为了了通通知知其其他他所所有有的的路路由由器器，每每个个路路由由器器周周期期性性地地广广播播列列出出该该路路由由器器的的各各个个链链路路状状态态的的报报文文。这这种种状状态态报报文文并并不不指指出出路路由由，它它只只报报告告某某一一对对路路由由器器
46、之之间间是是否否能能够够通通信信。运运行行于于路路由由器器之之上上的的协协议议软软件件负负责责把把各各个个链链接接的的状状态态报报告告分分发发给给各各个个参参与与算算法法的路由器。的路由器。链链路路状状态态报报文文到到达达之之后后，路路由由器器使使用用其其中中的的信信息息把把链链接接标标为为正正常常或或故故障障，更更新新自自己己的的互互联联网网映映射射图图。链链接接状状态态变变化化之之后后，路路由由器器使使用用著著名名的的DijkstraDijkstra最最短短路路径径算算法法，对对相相应应的的映映射射图图求求最最短短路路径径。DijkstraDijkstra算算法法可可以以从从单单个源点开始
47、个源点开始计计算到其他所有目的地最短路径。算到其他所有目的地最短路径。SPFSPF算算法法的的主主要要优优点点之之一一就就是是每每个个路路由由器器使使用用同同样样的的原原始始状状态态数数据据，不不依依赖赖中中间间机机器器的的计计算算，而而是是独独立立地地计计算算出出路路由由，所所以以客客观观存存在在确确保保了了路路由由算算法法的的收收敛敛性性。最最后后，由由于于链链路路状状态态报报文文仅仅携携带带与与单单个个路路由由器器直直接接相相连连的的链链接接的的信信息息，报报文文的的长长短短独独立立于于互互联联网网中中的的网网络络。因因此此SPFSPF算算法法的的性性能能优优于于矢量距离算法，更适用于大
48、矢量距离算法，更适用于大规规模互模互联联网。网。2.2.开放性开放性SPFSPF协议协议（OSPFOSPF）OSPF OSPF协议协议即开放即开放SPFSPF协议协议，除具有除具有SPFSPF协议协议的所有功能外，的所有功能外，还还增加了以下功能：增加了以下功能：l l公开公开发发布了各种布了各种规规范；范；l l包含服包含服务类务类型路由；型路由；l l提供了提供了负载负载均衡功能；均衡功能；l l为为了了允允许许网网点点上上的的网网络络扩扩展展并并易易于于管管理理，OSPFOSPF允允许许网网点点把把网网络络和和路路由由器器划划分分为为若干称若干称为为区域的子网；区域的子网；l l路路由由
49、器器上上交交换换的的任任何何信信息息都都是是可可以以进进行行鉴鉴别别的的。OSPFOSPF支支持持各各种种鉴鉴别别机机制制，而且允而且允许许各个区域之各个区域之间间的的鉴别鉴别机制互不相同；机制互不相同；l lOSPFOSPF支持特定于主机的路由、子网路由和特定于网支持特定于主机的路由、子网路由和特定于网络络的路由；的路由；l lOSPFOSPF扩扩展了展了SPFSPF算法，以适算法，以适应应多点接入的网多点接入的网络络；l l为为了了获获得得最最大大的的灵灵活活性性，OSPFOSPF允允许许管管理理员员描描述述一一个个从从物物理理连连接接中中舍舍弃弃细细节节而抽象出来的虚而抽象出来的虚拟拟网
50、网络络拓扑拓扑结结构。构。l lOSPFOSPF允允许许路由器之路由器之间间交交换换从其他网点从其他网点获获得的路由信息。得的路由信息。7.2.7 7.2.7 EGPEGP协议协议 EGPEGP（exterior exterior gateway gateway protocolprotocol）是是一一种种用用于于自自治治系系统统之之间间交交换换路由信息的路由信息的协议协议，即外部网关，即外部网关协议协议。EGPEGP是是InternetInternet早早期期使使用用的的一一种种外外部部网网关关路路由由协协议议，包包含含邻邻居居获获取取、邻邻居居可可达达性性确确认认、网网络络可可达达性性确