謝希仁計算機網(wǎng)絡(luò)講義

1計算機網(wǎng)絡(luò)

5分

考試分析-形勢分析

■（重點）知識點要全面（大題、小題）

■緊扣考綱,掌握重點（150、135）

■體系…要有運籌帷幄的感覺

考試分析-組成原理

-以基礎(chǔ)知識為本質(zhì)的交個計算機整體框

架令

-最簡單的科目也不變應萬變

----行散神不貳

-目標

■—建立體系，全面拿下

4考試分析-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

-結(jié)構(gòu)和算法氐

■理解，溶化（重點明確，出題萬變）

-只要功夫深I(lǐng)

考試分析-操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)

-把握重點知識

■基本概念

■大題只能是重點知識

L科目分析

■組成原理、網(wǎng)絡(luò)（◎框圖）

■操作系統(tǒng)（實際）

■數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

I題目分析

-顯式（知道怎么考，形式）

-不清楚（理解，深刻理解）

■網(wǎng)絡(luò)的細節(jié)

網(wǎng)絡(luò)課程目標

■知識比較零散，整體上理解

■概念需要記憶，協(xié)議要熟悉（與網(wǎng)絡(luò)的

發(fā)展有關(guān)?學習方法要適應）

■結(jié)合實際應用

■---qq消息

4網(wǎng)絡(luò)知識點梳理

?物理層

-鏈路層

-網(wǎng)絡(luò)層

-傳輸層

-應用層

物理層（小題）

■幾種交換方式區(qū)別

■設(shè)備

■概念

3鏈路層

■編碼

-傳輸協(xié)議（x）°

■訪問控制（X）

-局域和廣域網(wǎng)協(xié)議

34網(wǎng)絡(luò)層（重點）

■路由算法（義）

■IPv4和v6

■I現(xiàn)址（X）

-路由協(xié)邏之

■路由過程,Xx）

■其他網(wǎng)絡(luò)方式

<5傳輸層

■TCP和UDP

■TCP三大特征（X

46應用層

■了解

■概念（比如DNS和FTP）

1.計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

■計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計算機

網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合％

-體系結(jié)構(gòu)就是這個計算機網(wǎng)絡(luò)及其部件所應完

成的功能的精確定義。

■實現(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，而實現(xiàn)則是具體的，是真

正在運行的計算機硬件和軟件。

1.1五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

■TCP/IP是四層的體系結(jié)構(gòu)：應用層、運

輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。

■最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有具體內(nèi)容。

■因此往往采取折中的辦法，即綜合OSI

和TCP/IP的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)

議的體系結(jié)構(gòu)。

五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

5應用層/

■應用層(applicationlayer)

4運輸層/

■運輸層(transportlayer)

3網(wǎng)絡(luò)層/

■網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)

數(shù)據(jù)鏈路層/

2》數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)

1物理層

■物理層(physicallayer)

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機2

應用進程數(shù)據(jù)先傳送到應用層

加上應用層首部，成為應用層PDU5

4

3

2

11□

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機2

AP

A2k

5

運輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層4

加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報（或分組）3

2

1

a

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機2

AP

A2k

5

4

3

加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀2

1

a

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1計算機2

AP2

AP1

55

44

33

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層2

1最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體1□

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

2電信號（或光信號）在物理媒體中傳播

從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層

）、>??>?—____

0物理傳輸媒體—?

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1計算機2

AP2

AP1

55

44

33

22

11

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1計算機2

//

APi

應用層剝?nèi)ナ撞?取出應用程序數(shù)據(jù)

上交給應用進程

4

3

2

1

a

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1計算機2

我收到了AP1發(fā)來的//

應用程序數(shù)據(jù)！AP

AP12

55

44

33

22

11

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟?/p>

計算機1"_______計算機2

應用層首部序數(shù)據(jù)

AP1應0

運輸層首部

端應序數(shù)據(jù)5

網(wǎng)絡(luò)層首部

4程序數(shù)據(jù)4

鏈路層

首部

3程序數(shù)據(jù)尾部3

2應用程序數(shù)據(jù)2

110100110100101比特流1101011101011□

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

計算機1計算機2

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

-----------------------------------------------------------------------------

計算機1計算機2

APi

5

數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢?/p>

把幀的數(shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層4

%|心|也|▲應用程序數(shù)葩"

H3H4?應用程序數(shù)據(jù)

%H5T2

a1

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

計算機1計算機2

z___y

AP_AP2

1z71網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后

5把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層

z

4

z

3

z

2

z

1

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機2

AP

1增

5

4應用層剝?nèi)脤覲DU首部后4

呈序數(shù)據(jù)交給應用進程

33

22

11□

計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)

計算機1計算機2

我收到了AP1發(fā)來的//

應用程序數(shù)據(jù)！AP

AP12

55

44

33

22

11

1.2OSI與TCP/IP

體系結(jié)構(gòu)的比較

OSI的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的三個服務層次

7應用層/應用層

6表示層/（各種應用層協(xié)議如

TELNET,FTP,

5會話層/SMTP等）/

4運輸層/運輸層（TCP或UDP）/

3

網(wǎng)絡(luò)層/網(wǎng)際層IP/

2數(shù)據(jù)鏈路層,

網(wǎng)絡(luò)接口層

1物理層

TCP/IP四層協(xié)議

的表示方法舉例

主機Ay主機B

)應用層

4應用層/路由器

3運輸層///7運輸層

2網(wǎng)際層/網(wǎng)際層//網(wǎng)際層

網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)

1J網(wǎng)絡(luò)

接？g/［口號/,接口層

解1》《

網(wǎng)絡(luò)2,

42物理層

■不是重點

■網(wǎng)絡(luò)通信的基本概念

■物理層設(shè)備

三種交換的比較

電路交換報文交換分組交換

連接建立

數(shù)據(jù)傳送

連接釋放

ABCDABCDABCD

兩種服務的思路來源不同

-虛電路服務的思路來源于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)。

■電信網(wǎng)負責保證可靠通信的一切措施，因此

電信網(wǎng)的結(jié)點交換機復雜而昂貴。

■數(shù)據(jù)報服務力求使網(wǎng)絡(luò)生存性好和使對網(wǎng)

絡(luò)的控制功能分散，因而只能要求網(wǎng)絡(luò)提

供盡最大努力的服務。

■可靠通信由用戶終端中的軟件（即TCP）來

保證。

工物理層設(shè)備

"jl--------------------

■集線器

■中繼器

T3鏈路層

3.1循環(huán)冗余檢驗的原理

■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CRC的檢錯技術(shù)。

■假設(shè)待傳送的數(shù)據(jù)M=1010001101

（共kbit）。我們在帆勺后面再添加供差

錯檢測用的談it冗余碼一起發(fā)送。

冗余碼的計算

■用二進制的模2運算進行2〃乘服的運算,

這相當于在例后面添加〃個0。

■得到的(k+ri)bit的數(shù)除以事先選定好

的長度為(〃+1)bit的數(shù)P,得出商是

。而余數(shù)是8余數(shù)比除數(shù)月至少要

少1個比特。

冗余碼的計算舉例

■設(shè)〃=5,P=WOIO3,模2運算的結(jié)果

是：商Q=1101010110,

余數(shù)6=01110o

■將余數(shù)/?作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)"的后

面發(fā)送出去，即發(fā)送的數(shù)據(jù)是

101000110101110,或2〃例+必

3.2停止等待協(xié)議的算法

■這里不使用否認幀（實用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議大

都是這樣的），而且確認幀帶有序號

■按照習慣的表示法，ACK/7表示“第77-1號幀

已經(jīng)收到，現(xiàn)在期望接收第〃號幀”。

-ACK1表示“0號幀已收到，現(xiàn)在期望接收的下一

幀是1號幀”；

-ACK0表示“1號幀已收到，現(xiàn)在期望接收的下一

幀是0號幀"。

在發(fā)送結(jié)點

(1)從主機取一個數(shù)據(jù)幀，送交發(fā)送緩存。

(2)V(S)-O。VI

(3)N(S)-V(S)。

(4)將發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。

(5)設(shè)置超時計時器。

(6)等待。｛等待:④(7)和(8)這兩個事件中最先出現(xiàn)的一個｝

(7)收到確認幀ACI^^

若〃=1—V(s?則：

從主機取一個新的數(shù)據(jù)幀，放入發(fā)送緩存；

V(S)-[1-V(S)],轉(zhuǎn)到(3)。

否則，丟棄這個確認幀，轉(zhuǎn)到(6)。

(8)若超時計時器時間到,則轉(zhuǎn)到(4)。

在接收結(jié)點

(/1)\

\2/V(R)<-0o

/\

\1/)等待。

/3\

\(/)收到一個數(shù)據(jù)幀；

若N(S)=V(R),則執(zhí)行(4)；

否則丟棄此數(shù)據(jù)幀，然后轉(zhuǎn)到(6)。

將收到的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)部分送交上層軟件

(也就是數(shù)據(jù)鏈路層模型中的主機)。

(5)V(R)H1-V(R)]o

(6)LV(R)；

發(fā)送確認幀ACK",轉(zhuǎn)到(2)。

停止等待協(xié)議的要點

只有收到序號正確的確認幀ACK〃后，才更新

發(fā)送狀態(tài)變量V(S)一次，并發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀。

接收端接收到數(shù)據(jù)幀時，就要將發(fā)送序號N(S)

與本地的接收狀態(tài)變量V(R)相比較。

■若二者相等就表明是新的數(shù)據(jù)幀，就收下，并發(fā)送

確認。

-否則為重復幀，就必須丟棄。但這時仍須向發(fā)送端

發(fā)送確認幀ACK。，而接收狀態(tài)變量V(R)和確認序

號。都不變。

停止等待協(xié)議的要點（續(xù)）

■連續(xù)出現(xiàn)相同發(fā)送序號的數(shù)據(jù)幀，表明

發(fā)送端進行了超時重傳。連續(xù)出現(xiàn)相同

序號的確認幀，表明接收端收到了重復

幀。

■發(fā)送端在發(fā)送完數(shù)據(jù)幀時，必須在其發(fā)

送緩存中暫時保留這個數(shù)據(jù)幀的副本。

這樣才能在出差錯時進行重傳。只有確

認對方已經(jīng)收到這個數(shù)據(jù)幀時，才可以

清除這個副本。

3.3GBN

331GBN協(xié)議的工作原理

■在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認

幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個數(shù)據(jù)幀。

■如果這時收到了接收端發(fā)來的確認幀，那么還

可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

-由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提

高了。

GBN協(xié)議的工作原理

B

DA7A01確認DATAO

送交主機

D^I

確認

超'CK2DATA1

時DA7A2?1DATA2出錯，丟棄

重DATA322^DATA3不按序，丟棄，重傳ACK2

傳+

。1

DA7A4DATA4不按序，丟棄，重傳ACK2

時

間DATA5不按序，丟棄，重傳ACK2

ACK3確認DATA2]

SfFDA7A3ACK4確認DATA31送交主機

BS寸.8

3.4選擇重傳ARQ協(xié)議

■可加大接收窗口，先收下發(fā)送序號不連續(xù)但仍

處在接收窗口中的那些數(shù)據(jù)幀。等到所缺序號

的數(shù)據(jù)幀收到后再一并送交主機。

■選擇重傳ARQ協(xié)議可避免重復傳送那些本來

已經(jīng)正確到達接收端的數(shù)據(jù)幀。

■但我們付出的代價是在接收端要設(shè)置具有相當

容量的緩存空間。

■對于選擇重傳ARQ協(xié)議，若用〃比特進行編

號，則接收窗口的最大值受下式的約束

WR<2〃笈(3-18)

4介質(zhì)訪問控制（重點）

■信道劃分

■隨機訪問

■輪詢

3.5信道復用技術(shù)

351頻分復用、一時分復用和統(tǒng)計時分復用

■頻分復用：所有用戶在同樣的時間占用不同的

帶寬資源。審

■時分復用：所有用戶在不同的時間占用同樣的

頻帶寬度r宓攵

頻分復用

頻率

頻率5

頻率4

頻率3

頻率2

頻率1

7

-時間

時分復用

*

頻率

時分復用

*

頻率

時分復用

頻率

時分復用

*

頻率

時分復用可能會造成

線路資源的浪費

3.5.2波分復用WDM

-波分復用就是光的頻分復用。

8x2.5Gb/s

o1310nm

550nm1550nm0

551nmI1551nm彳

2

552nm1552nm2

3分

553nm1553nm3

4用

nm器1554nm4

5

555nm1555nm5

6

556nm1556nm6

7

557nm1557nm7

3.5.3碼分復用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)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻

譜類似于白噪彩^易被敵人發(fā)現(xiàn)。

■每一個比特時間劃分為“個短的間隔，稱為碼片

(chip)o

觸碼片序歹U(chipsequence)

『每個站被指派一個惟一的6bit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制反碼。

■例如,S站的8bit碼片序列是00011011。

■發(fā)送比特1時，就發(fā)送序列00011011,

■發(fā)送比特0本就發(fā)送序列11100100。

■S站的碼片序歹U：(—1—1—1+1+1—1+1

+1)

CDMA的重要特點

■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)。

■在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。

￡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定交，就是向量S和

T的規(guī)格化內(nèi)innerproduct)都是0：

m

s乙4工=。(2-4)

i=l

CDMA的工作原理

r數(shù)據(jù)碼元比特」10

-t

s站的碼片序列st

發(fā)

送s站發(fā)送的信號SxT?t

端

T站發(fā)送的信號TX上inI.t

總的發(fā)送信號Sx+Tx.上■■上■■嚴■■>t

接

收j規(guī)格化內(nèi)積s?Sx!:"j』一t

端規(guī)格化內(nèi)積S?Tx-^—t

3.6.1ALOHA

/?VI

SlottedALOHA

AssumptionsOperation

□allframessamesize□whennodeobtainsfresh

□timeisdividedintoframe,ittransmitsinnext

equalsizeslots,timetoslot

transmit1framenocollision,nodecansend

□nodesstarttotransmitnewframeinnextslot

framesonlyatifcollision,node

beginningofslotsretransmitsframeineach

□nodesaresynchronizedsubsequentslotwi+hprob,

□if2ormorenodespuntilsuccess

transmitinslot,all

nodesdetectcollision

3.6.2CSMA

CSMA(CarrierSenseMultipleAccess^

CSMA：listenbeforetransmit：

Ifchannelsensedidle：transmitentireframe

nIfchannelsensedbusy,defertransmission

□Humananalogy：don'tinterruptothers!

3.6.3載波監(jiān)聽多點接入/碰撞

檢測CSMA/CD

■CSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccess

withCollisionDetection^

■“多點接入”表示許多計算機以多點接入的方

式連接在一根總線上。

-“載波監(jiān)聽之是指每一個站在發(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。

■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

算機發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。

I,________碰_撞__檢_測__

■“碰撞檢測”就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道

上的信號電壓大小。Y衣

■當幾個站同時在總線班送數(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。

■所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢

測”也稱為“沖突檢測”。

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

了嚴重的失真，無法從中恢復出有用的

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)浪費網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段

隨機時間后再次發(fā)送。

3.6.4802.11標準中的

CSMA/CA協(xié)議

■無線局域網(wǎng)卻不能簡單地搬用CSMA/CD協(xié)議。

這里主要有兩個原因。

■CSMA/CD協(xié)議要求一個站點在發(fā)送本站數(shù)據(jù)

的同時還必須不間斷地檢測信道，但在無線局

域網(wǎng)的設(shè)備要實現(xiàn)這種功能就花費過大。

-即使我們能現(xiàn)碰撞檢測的功能，并且當我

們在發(fā)送數(shù)據(jù)時檢測到信道是空閑的，在接收

端仍然有可能發(fā)生碰撞。

CSMA/CA協(xié)議

■無線局域網(wǎng)不能使用CSMA/CD,

而只能使用改進的CSMA協(xié)議。

■改進的辦法是將CSMA增加一個碰撞

避免(CollisionAvoidance)功能。

■802.11就使用CSMA/CA協(xié)議。而在

使用CSMA/CA的同時還增加使用確認

機制。

■下面先介紹802.11的MAC層。

CSMA/CA協(xié)議的原理

■欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測信道。在802.11

標準中規(guī)定了在物理層的空中接口進行物

理層的載波監(jiān)聽。V

-通過收到的相對信號強度是否超過一定的

門限數(shù)值就可判定是否有其他的移動站在

信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。

■當源站發(fā)送它的第一個MAC幀時，若檢測到信

道空閑，則在等待一段時間DIFS后就可發(fā)送。

4為什么信道空閑還要再等待

■這是考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級的

幀要發(fā)送。忘\>

■如有，就要讓高優(yōu)先級幀先發(fā)送。

3.6.5輪詢

“TakingTurns"MACpro十。cols

Polling:Tokenpassing：

nmasternode□controltokenpassedfrom

“invites"slavenodesonenodetonext

totransmitinturnsequentially.

□concerns：ntokenmessage

opollingoverheadnconcerns：

olatencyotokenoverhead

osinglepointofolatency

failure(master)。singlepointoffailure(token)

44網(wǎng)絡(luò)層

■路由算法

■IP地址與子網(wǎng)

■IPV6

-路由協(xié)送怒^

■路由器及轉(zhuǎn)發(fā)

4.1鏈路狀態(tài)$gtrr

裁

ALink-StateRoutingAlgorithm

Dijksira'salgorithmNotation：

□nettopology,linkcosts□C(X,y)：linkcostfromnode

knowntoallnodesxtoy;二8ifnotdirect

oaccomplishedvia"linkneighbors

statebroadcast0

□D(V)：currentvalueofcost

。allnodeshavesameinfoofpathfromsourceto

□computesleastcostpathsdest.v

fromonenode('source")to

□p(v)：predecessornode

allothernodes

alongpathfromsourcetov

。givesforwardingtable

forthatnode□N'：setofnodeswhose

leastcostpathdefinitively

aiterative：a什erk

known

iterations,knowleastcost

pathtokdest/s

職善

Dijskira'sAlgorithm

12Initialization:

3N'={u}

4forallnodesv

5ifvadjacenttou

6thenD(v)=c(u,v)

00

7elseD(v)=

8

9Loop

findwnotinN,atD(w)isaminimum

10addwtoN'

11updateD(v)桁adjacenttowandnotinN':

12D(v)=min(D(D(w)+c(w,v))

13/*newcosttoviseitheroldcosttovorknown

shortestpathcosttowpluscostfromwtov*/

untilailnodesinN'

Dijksira'salgorithm：example

StepN,D(v),p(v)D(w),p(w)D(x),p(x)D(y),p(y)D(z),p(z)

0u2,u一一豆-1,U8oo

8

1ux-一一2U4,x________—_2,x

2UXV一r2,u----------3^4,y

3UXVV*^1.__-3,y4.y

—

4uxyvw十一--------4,y

---------].---------------------

uxyvwzv

Dijksirdsalgorithm,discussion

Algorithmcomplexity：nnodes

口eachiteration：needtocheckallnodes,w,notinN

□n(n+l)/2comparisons：O(n2)

□moreefficientimplementationspossible：O(nlogn)

Oscillationspossible：

□e.g.,linkcost=amountofcarriedtraffic

...recompute...recompute...recompute

initially

routing

2.距離向量算法

收到相鄰路由器（其地址為X）的一個RIP報文:

（1）先修改此報文中的所有項目：將“下一跳”字段中的地址都

改為X,并將所有的“距離”字段的值加1。解釋一

⑵對修改后的報文中的每一個項目，重復以下步驟：

若項目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則將該項目加到路由表中。

否則

若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則將收到的項目

替換原路由表中的項目。

否則

若收到項目中的距離小于路由表中的距離，則進行更新，

否則，什么也不做。

⑶若3分鐘還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則將此相鄰路

由器記為不可達的路由器，即將距離置為16（距離為16表示

不可達）。

⑷返回。

4.2.1分類的IP地址

I1.IP地址及其表示方法

-我們把整個因特網(wǎng)看成為一個單一的、抽

象的網(wǎng)絡(luò)。IP地址就是給每個連接在因特

網(wǎng)上的主機(或路由器)分配一個在全世

界范圍是惟一的32bit的標識符。

■IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號碼指派公司

ICANN(InternetCorporationforAssigned

NamesandNumbers)進彳亍分酉己

IP地址的編址方法

i/_分類_的_IP地_址。這是最基本的編址方法,

在1981年就通過了相應的標準協(xié)議。

■子網(wǎng)的劃分。這是對最基本的編址方法的

改進，其標準［RFC950］在1985年通過。

■構(gòu)成超網(wǎng)。這是比較新的無分類編址方法。

1993年提出后很快就得到推廣應用。

.分類IP地址

I-------------------------

■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,它標志主

機（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一

個字段則是主機號host-id,它標志該主機

（或路由

■兩級的IP地址可以記為：

IP地址：:={v網(wǎng)絡(luò)號,，v主機號》}

（6-1）---------------------------------

=代表“定義為”

Ip地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段

E類地址11110;保留為今后使用

Ip地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段

E類地址11110;保留為今后使用

Ip地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段

AI類地址o；

net-idhost-id

8bit24bit

4.2.1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)上的各主機和路由器的IP地

址到硬件地址的映射表。

■當主機A欲向本局域網(wǎng)上的某個主機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

B的IP地址。如有，就可查出其對應的硬件地址，

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。

主機A廣播發(fā)送

ARP請求分組［我是209.005,硬件地址是00-00-C0-15-AD-18

〔我：知道主機的硬件地址

______,

仁ARP請求ARP請求gARP請求口ARP請求二

00-00-C0-15-AD-18

B

00-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A

應當注意的問題

■ARP是解決同一個局域網(wǎng)上的主機或路由器

的IP地址和硬件地址的映射問題。

■如果所要找的主機和源主機不在同一個局域

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。

應當注意的問題

■從IP地址到硬件地址的解析是自動進行的，

主機的用戶對這種地址解析過程是不知道的。

■只要主機或路由器要和本網(wǎng)絡(luò)上的另一個已

知IP地址的主機或路由器進行通信，ARP

協(xié)議就會自助地將該IP地址解析為鏈路層所

需要的硬件地址。

4.3.無分類編址ClDR

I1.網(wǎng)絡(luò)前綴

劃分子網(wǎng)在一定程度上緩解了因特網(wǎng)在發(fā)展中遇

到的困難。然而在1992年因特網(wǎng)仍然面臨三個必

須盡早解決的問題，這就感?

■B類地址在1992年已分配了近一半，眼看就

要在1994：^^全部分配完畢！

■因特網(wǎng)主干網(wǎng)上的路由表中的項目數(shù)急劇增長

（從幾千個增長到幾萬個）。

■整個IPv4的地址空間最終將全部耗盡。

IP編址問題的演進

■1987年，RFC1009就指明了在一個劃

分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中可同時使用幾個不同的子

網(wǎng)掩碼。使用變長子網(wǎng)掩碼VLSM

(VariableLengthSubnetMask)可進一步

提高IP地址資源的利用率。

■在VLSM的基礎(chǔ)上又進一步研究出無分

類編址方法，它的正式名字是無分類域間

路由選擇CIDR(0asslessInter-Domain

Routing)o

}ClDR最主要的特點

■ClDR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。

無分類的兩級編址

■無分類的兩級編址的記法吃

IR地址：:={v網(wǎng)絡(luò)前綴,，v主機號》}(6-3)

■ClDR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)前綴所占的比特數(shù)(這個數(shù)值

對應于三級編址中子網(wǎng)掩碼中比特1的個數(shù))。

■CIDR將網(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（2候個地址）

最小地址000000000001110001obooo00000000

10000000000011100010000000000001

10000000000011100010000000000010

10000000000011100010000000000011

所有地址10000000000011100010000000000100

的20bit10000000000011100010000000000101

前綴都是???

一樣的

10000000000011100011111111111011

10000000000011100011111111111100

10000000000011100011111111111101

10000000000011100011111111111110

最大地址0000000000011100011111111111111

路由聚合(routeaggregation)

■一個ClDR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^^心超網(wǎng)（supernetting）。

■CIDR雖然不使用子網(wǎng)了，但仍然使用“掩碼”

這一名詞（但不叫子網(wǎng)掩碼）。

■對于/20地址塊，它的掩碼是20個連續(xù)的1O

斜線記法中的數(shù)字就是掩碼中1的個數(shù)。

ClDR記法的其他形式

■/10可簡寫為10/10,也就是將點分

十進制中低位連續(xù)的0省略。

■/10隱含地指出IP地址的

掩碼是。此掩碼可表示為

|,1111111HIJOOOOO0000000000000000

丫YVY

25519200

掩碼中有10個連續(xù)的0

QDR地址塊劃分舉例

ISP大學

/18x

因特網(wǎng)

/23/24/2528/25

/25X/26/2628/26

28/25\

4/264/2692/26

/25J28/26

206^0.69.128/25^^三系四系

92/26二系

單位地址塊二進制表示地址數(shù)

ISP/1811001110.00000000.01*16384

大學/2211001110.00000000.010001*1024

一系/2311001110.00000000.0100010*512

二系/2411001110.00000000.01000110.*256

三系/2511001110.00000000.01000111.0*128

四系28/2511001110.00000000.01000111.1*128

QDR地址塊劃分舉例

/25X/26/2628/26

28/25\

4/264/2692/26

/25J28/26

206^0.69.128/25^^三系四系

92/26二系

這個ISP共有64個C類網(wǎng)絡(luò)。如果不采用CIDR技

術(shù)，則在與該ISP的路由器交換路由信息的每一個路

由器的路由表中，就需要有64個項目。但采用地址聚

合后，只需用路由聚合后的1個項目206064.0/18就

能找到該ISPo

2.最長前綴匹配

■使用CIDR時，路由表中的每個項目由“網(wǎng)絡(luò)

前綴”和“下一跳地