網絡互聯(lián)設備課件

第三章網絡互聯(lián)設備本章學習要點:了解網絡互聯(lián)的基本概念掌握網絡互聯(lián)設備的類型、層次與原理掌握各層設備的作用、特點與應用掌握Internet硬件接入設備的可選類型熟練掌握集線器與交換機的區(qū)別與使用了解OSI模型與網間互聯(lián)設備的關系1第三章網絡互聯(lián)設備本章學習要點:13.1網絡互聯(lián)概述網絡互聯(lián)：所謂網絡互聯(lián)是指根據(jù)實際情況選擇合適的技術和設備將相互獨立的網絡或計算機連接起來，從而達到數(shù)據(jù)交換和資源共享的目的。3.1.1網絡互聯(lián)的類型網絡延伸隨著局域網范圍的擴展，電纜的長度需要增長但是，每種局域網的最大距離都是有限制的。23.1網絡互聯(lián)概述網絡互聯(lián)：所謂網絡互聯(lián)是指根據(jù)實際情況選10BASET：100m10BASE2：185m10BSEE5：500m2.網絡分段在組建局域網時，往往需要進行網絡分段。所謂網絡分段是指將一個大的網絡系統(tǒng)分解成幾個小的局域網，然后通過網絡互聯(lián)設備（交換機、網橋或路由器）將各個子網連接成一個整體網絡。310BASET：100m33.網絡互聯(lián)的類型（1）網絡互聯(lián)的應用類型局域網之間的互聯(lián)局域網與廣域網之間的互聯(lián)局域網通過廣域網與Internet之間的互聯(lián)多個遠程局域網之間互聯(lián)為廣域網43.網絡互聯(lián)的類型（1）網絡互聯(lián)的應用類型4（2）互聯(lián)局域網的類型同構網絡所謂同構網絡是指具有相同特性和性質的網絡，也就是說它們具有相同的通信協(xié)議，呈現(xiàn)給接入設備的界面也相同。異構網絡所謂異構網絡是指具有完全不同的傳輸性質和通信協(xié)議的網絡。5（2）互聯(lián)局域網的類型54.網絡互聯(lián)必須解決的問題如何在物理上把兩種不同的網絡連接起來。如何實現(xiàn)一種網絡與另一種網絡的互訪與通信。如何解決兩種不同網絡之間在協(xié)議方面的差異。如何處理兩種網絡之間在傳輸速率方面的差別。64.網絡互聯(lián)必須解決的問題如何在物理上把兩種不同的網絡連接3.1.2網絡互聯(lián)的層次網間互聯(lián)中的幾個重要概念（1）網絡的互聯(lián)接互聯(lián)接（簡稱互連）：指在物理網絡之間必須存在一條以上的物理連接線路。（2）網絡的互通互通信（簡稱互通）：指在網絡互聯(lián)接的基礎上，網絡之間可以進行數(shù)據(jù)交換的手段。73.1.2網絡互聯(lián)的層次網間互聯(lián)中的幾個重要概念7（3）網絡的互操作指網絡中的計算機具有透明地訪問對方資源的能力，這種能力是建立在互聯(lián)接和互通基礎之上，通過高層軟件實現(xiàn)的。注意：互聯(lián)接、互通和互操作分別表示了不同層次的內涵，互聯(lián)接是網絡連接的物質基礎，互通是通信手段，互操作是網絡互聯(lián)的最終目的，只有解決好這三個層次上的問題才能真正實現(xiàn)網絡的“互聯(lián)”。8（3）網絡的互操作82.網間互連設備的層次物理層的設備主要設備有：中繼器和集線器。物理層互連設備的主要功能：對不同電纜段之間的信號進行復制、整形、再生和轉發(fā)位信號。使用物理層互連設備連接的網絡在物理上成為一個網絡。適用范圍：局域網的延伸和擴展。92.網間互連設備的層次物理層的設備9數(shù)據(jù)鏈路層的互連設備主要設備有：網橋和傳統(tǒng)交換機。功能：數(shù)據(jù)存儲、接收、根據(jù)物理地址進行過濾和有目的地轉發(fā)數(shù)據(jù)幀。網絡層的互連設備主要設備有：路由器。功能：路徑選擇、擁塞控制和控制廣播信息主要用于：不同網絡之間的互連。如，當一個局域網通過廣域網與遠程局域網連接時，就應當使用這層設備。10數(shù)據(jù)鏈路層的互連設備10高層互連設備主要設備：網關。當互連的網絡的傳輸層及以上層協(xié)議不同時就需要網關進行協(xié)議轉換。目前使用最多的是：應用層網關。11高層互連設備113.2物理層的互聯(lián)設備中繼器中繼器的功能用于連接兩個網絡的電纜段。它可以放大、整形、再生電纜上的數(shù)字信號，并按原來的方向重新發(fā)送該再生信號。中繼器的使用規(guī)則在10Mb/s以太網中應遵循5-4-3規(guī)則。123.2物理層的互聯(lián)設備中繼器12

使用和選擇中繼器時應注意的事項網段的接口。網段擴展的極限距離。使用中繼器時，應注意所連接的各個網段的高層協(xié)議的兼容。2.以太網集線器集線器的分類13使用和選擇中繼器時應注意的事項13獨立型共享式集線器堆疊式集線器模塊化集線器使用集線器時應注意的因素中繼規(guī)則。低速以太網的5-4-3規(guī)則，高速以太網的級連規(guī)定。集線器工作在物理層，因此要求它所連接的各個網段，在物理層以上使用相同或兼容協(xié)議。14獨立型共享式集線器14網絡接口。RJ-45，BNC，AUI，光纖接口。把雙絞線，細纜，粗纜或光纖等不同傳輸介質的以太網連接在一起。傳輸速率。共享帶寬。3.3數(shù)據(jù)鏈路層的互聯(lián)設備當使用數(shù)據(jù)鏈路層的互聯(lián)設備來連接兩個或兩個以上的網絡時，允許物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議相同或不同，但網絡層以上的協(xié)議要兼容或相同。15網絡接口。RJ-45，BNC，AUI，光纖接口。把雙絞線，細3.3.1網橋網橋的定義和應用條件網橋是用來連接兩個或多個在數(shù)據(jù)鏈路層以下具有相同或兼容協(xié)議的網絡互聯(lián)設備，它由軟件和硬件共同組成。網橋工作在OSI的第2層，IEEE802的MAC子層。使用網橋連接多個網絡時，這些網絡的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層可以使用相同或不同的協(xié)議，但高層的協(xié)議應當相同或兼容。163.3.1網橋162.網橋的理論功能一個典型的網橋是包括具有CPU、存儲器和兩個網絡接口的計算機。網橋不運行應用軟件，它只完成一個功能：幀過濾，在需要時網橋才轉發(fā)幀。特別地，如果一臺計算機向同一網段上的另一臺計算機發(fā)送幀，網橋就無需向另一網段轉發(fā)該幀。當然，如果局域網支持廣播或組播，網橋就必須傳輸每一個廣播幀或組播幀使這個擴展橋接局域網象單個較大的局域網。172.網橋的理論功能一個典型的網橋是包括具有CPU、存儲器和兩為決定是否要轉發(fā)幀，網橋使用幀頭部的物理地址。網橋知道網中每臺計算機的位置。當幀從一個網段到達時，網橋就取出并檢查目標地址。如果目的計算機所在網段與該幀所到達的網段相同，網橋不轉發(fā)而把它丟棄。如果目的計算機不在該幀所到達的網段上，則網橋把該幀轉發(fā)到另一網段。18為決定是否要轉發(fā)幀，網橋使用幀頭部的物理18網橋的內部結構網段A網段B網橋MAC1MAC2MAC3MAC4MAC5MAC6122MAC62MAC52MAC41MAC31MAC21MAC1端口站地址

端口管理軟件

網橋協(xié)議實體緩存端口2端口112站表（A）（B）（C）（X）（Y）（Z）圖3-1網橋內部結構19網橋的內部結構網段A網段B網橋MAC1MAC2MAC3MAC透明網橋目前使用最多的網橋是透明網橋(transparentbridge)。透明是指局域網上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經過哪幾個網橋，因為網橋對各站來說都是看不見的。20透明網橋目前使用最多的網橋是透明網橋20透明網橋的逆向學習功能和轉發(fā)表的建立過程逆向學習和轉發(fā)表的建立一個網橋首次啟動時，這個轉發(fā)表是空的，每條記錄都是隨著時間增加逐漸加上去的。那么這些記錄是怎樣被增加上去的呢？如圖3-1所示，假設主機A向網段B中的一個主機發(fā)送一個幀，網橋接收到這個幀，并且記錄：從主機A來的幀由端口1接收到。按這種方法網橋就可以建立起這個轉發(fā)表。21透明網橋的逆向學習功能和轉發(fā)表的建立過程逆向學習和轉發(fā)表的建在端口x收到幀站表中有目的站方向為端口x按站表中方向轉發(fā)幀源站在站表中更新站表和定時器將源站地址加入站表并置新的定時器向除x以外的所有端口轉發(fā)此幀丟棄此幀NYYYN透明網橋工作流程N22在端口x收到幀站表中有目的站方向為端口x按站表中方向轉發(fā)幀源生成樹算法（SpanningTree)如果擴展局域網內沒有產生環(huán)，前面所講的策略可以很好地工作。環(huán)的產生使得幀有可能永遠在擴展局域網中循環(huán)。如下圖所示，網橋B1、B4和B6就形成了一個環(huán)。23生成樹算法（SpanningTree)如果擴展局域網內沒有B3B5B2ABCDEFGHIB7B1B6B424B3B5B2ABCDEFGHIB7B1B6B424環(huán)產生的原因①網絡由不只一個管理員管理，在這種情況下，可能沒有人知道網絡的整體結構，這就意味著可能添加一個引起環(huán)的網橋而無人知道。②有目的地在網絡中建立環(huán)，以便在網橋發(fā)生故障時提供冗余。25環(huán)產生的原因25無論環(huán)是怎樣產生的，網橋必須能正確處理環(huán)。那么，我們讓網橋運行一個分布式生成樹算法可以解決這個問題。26無論環(huán)是怎樣產生的，網橋必須能正確處理26生成樹算法怎樣才能產生一棵生成樹呢？實際上產生生成樹的主要思想就是為網橋選擇轉發(fā)分組的端口。具體算法如下：首先假定每個網橋都有一個唯一的標示符，不妨設為：B1、B2、B3，以此類推。（1）選擇具有最小標示符的網橋作為生成樹的根。（2）每個網橋計算到根的最短路徑，并記下路徑經過它的那些端口。27生成樹算法怎樣才能產生一棵生成樹呢？實際上產生生成27（3）所有連接到給定局域網的網橋選出一個負責向根網橋轉發(fā)幀的指派網橋。B3B5B2ABCDEFGHIB7B1B6B4ABB5CDB2EFB1GHB428（3）所有連接到給定局域網的網橋選出一個B3B5B2ABCD由于擴展局域網中的網橋不能看到整個網絡的拓撲結構，更不用說窺視其他網橋的內部，看他們的標示符了。因此，為了實現(xiàn)上述算法，網橋彼此間需要交換配置消息，然后根據(jù)這些消息確定他們是否是根網橋或指派網橋。29由于擴展局域網中的網橋不能看到整個網絡的29配置消息包含以下3條信息：正在發(fā)送信息的網橋的標示符。發(fā)送網橋認定的根網橋的標示符。從發(fā)送網橋到根網橋的距離，以跳數(shù)來衡量初始化時，每個網橋都認為自己是根，并給每個端口發(fā)送配置信息，標志自己是根并給出到根的距離為0。在某個端口接收到配置消息后，網橋要檢查這個消息是否優(yōu)于該端口已經記錄的配置消息。30配置消息包含以下3條信息：30如果新消息優(yōu)于當前記錄的消息，網橋則丟棄舊消息并保存新消息。然而，它首先給到根的距離字段加1，因為，這個網橋到根的距離比發(fā)送消息的網橋到根的距離遠一跳。當一個網橋接收到表示它不是根網橋的配置消息時（這個消息來自一個有更小標示符的網橋），這個網橋會終止生成自己的配置消息。31如果新消息優(yōu)于當前記錄的消息，網橋則丟31下面舉一個例子假定把從節(jié)點Y到節(jié)點X，距離是d的配置消息表示為（Y,d,X)。下面以節(jié)點B3的活動為例，介紹上述過程。32下面舉一個例子假定把從節(jié)點Y到節(jié)點X，距離是d的配置消32B3B5B2ABCDEFGHIB7B1B6B4(B2,0,B2)①(B2,1,B3)②(B1,0,B1)③(B1,1,B2)④⑤(B1,1,B5)⑥33B3B5B2ABCDEFGHIB7B1B6B4(B2,0,B3網橋的實際作用和設計要點（1）網絡分段網橋常用來分割一個負載過重的網絡。因為，網橋具有幀過濾功能，這樣，一個設計良好的網絡可以使大多數(shù)數(shù)據(jù)幀不用跨越網橋就可以傳送，從而減少獨立網段上的信息流量，通常一個設計良好的網絡，可以阻擋70%的通信量進入其他網段。343網橋的實際作用和設計要點（1）網絡分段34（2）延伸網絡的距離使用中繼器和集線器擴展局域網時要受網絡設計標準中最大尺寸的限制，而網橋可以在更大范圍內擴展局域網的距離。（3）使用網橋互聯(lián)網絡的條件網橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，可以連接第1層和第2層使用相同或不同協(xié)議的多個網絡，但是3層以上應當使用相同或兼容的協(xié)議。特別是，網橋要使用數(shù)據(jù)幀頭部的物理地址，因此，使用網橋互聯(lián)的網絡應具有相同地址格式，如，以太網和以太網的互聯(lián)，以太網和802.5的互聯(lián)35（2）延伸網絡的距離35

（4）使用網橋設計網絡的要點在使用網橋連接網絡時，要注意它在網絡中的位置。例如，如果將客戶機和服務器分別放置在兩個網絡段中，而客戶機又需要經常訪問服務器，這時若將網橋放置在客戶機和服務器所在的兩個網絡之間，將會帶來不好的通信效果。36（4）使用網橋設計網絡的要點364.網橋的分類（1）按網橋硬件所處的位置分類內部網橋：在服務器的內部安裝，使用兩塊網卡加上相應的軟件就可以組成內部網橋。外部網橋：一般是專用的硬件設備。（2）按網橋分布的地理范圍分類近程網橋：連接兩個相鄰的局域網段。遠程網橋：連接兩個遠程網段。此時，要使用兩個遠程網橋，遠程網橋要成對使用。374.網橋的分類（1）按網橋硬件所處的位置分類375.網橋的應用特點（1）優(yōu)點網橋通過對不需要傳遞的數(shù)據(jù)進行過濾來實現(xiàn)基于物理地址的網絡間的通信分段。網橋可以互聯(lián)兩個或多個網絡。也就是說，網橋可以連接使用不同傳輸介質、不同介質訪問控制方式、但高層協(xié)議相同或兼容的有條件同構的網絡。通過網橋的過濾性能，隔離了不需要傳播的信息。385.網橋的應用特點（1）優(yōu)點38（2）缺點要求網絡層以上的協(xié)議相同或兼容。網橋會處理接收到的數(shù)據(jù)信息，從而降低網絡的性能。網橋傳遞所有的廣播信息，因此難以避免廣播風暴。網橋沒有路徑選擇能力，在存在多路徑時，網橋只使用某一固定的路徑。39（2）缺點要求網絡層以上的協(xié)議相同或兼容。393.3.2以太網交換機以太網交換機與集線器的異同(1)不同之處①在OSI/RM中，工作的層次不同。②工作原理不同。以太網交換機的工作原理以太網交換機和網橋有很相似的工作原理。那么交換機是怎樣決定將一個分組放到哪個輸出端口上，才能把分組傳送到它應該去的地方呢？403.3.2以太網交換機以太網交換機與集線器的異同40最常用的方法有兩種：數(shù)據(jù)報或無連接的方法。虛電路或面向連接的方法。源路由選擇。下面分別介紹數(shù)據(jù)報和虛電路方法。①數(shù)據(jù)報方法數(shù)據(jù)報方法的思想很簡單，只需要確保每個分組帶有足夠的信息，使得任何一個交換機都能決定怎樣使它到達目的地，也就是說，需要每個分組都帶有完整的目的地址信息。41最常用的方法有兩種：41交換機1主機D主機C主機A320交換機2主機E主機F3121交換機3主機G主機H主機B00123數(shù)據(jù)報轉發(fā)：示例網絡目的地址端口ABCDEFGH30332100交換機2的轉發(fā)表42交換機1主機D主機C主機A320交換機2主機E主機F3121②虛電路方法在虛電路方法中，一個主機把分組發(fā)送到另一個主機的過程可以看成兩個階段：第一個階段是“建立連接”，第二個階段是“數(shù)據(jù)傳輸”。在建立連接階段，需要在源主機和目的主機之間的每一個交換機上建立連接狀態(tài)?？梢杂袃煞N方法來建立連接狀態(tài)：第一，由網絡管理員配置連接狀態(tài)，這樣建立的虛電路是“永久的”—PVC，管理員可以刪除它。43②虛電路方法在虛電路方法中，一個主機把分組發(fā)送到另一43第二，主機發(fā)送消息給網絡，建立連接狀態(tài)。由于人工配置非常復雜，所以一般采用第二種方法。虛電路交換機的連接狀態(tài)由VC表中的每個連接記錄組成。一個連接記錄包括以下幾部分：輸入接口，此VC的分組從該接口到達。輸入VCI，虛電路標示，包含在每個到達的分組中。輸出接口，此VC的分組從該接口離開交換機。輸出VCI，用于輸出分組。44第二，主機發(fā)送消息給網絡，建立連接狀態(tài)。44交換機1主機D主機C主機A320交換機2主機E主機F3121交換機3主機G主機H主機B00123

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44711545交換機1主機D主機C主機A320交換機2主機E主機F3121由此可見：交換機具有過濾、學習功能，有些交換機還有差錯控制的功能。集線器則沒有這些功能，當它檢測到某個以太網端口轉發(fā)來的數(shù)據(jù)幀時，它會直接將該數(shù)據(jù)幀發(fā)往其他所有的端口，這樣就會導致共享式局域網中的競爭信道問題，而且集線器不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院驼_性。46由此可見：46③網絡工作方式和沖突域不同集線器采用廣播模式進行工作，因此用集線器組成的網絡，它的沖突域是整個網絡。當網絡較大時，網絡的性能會由于沖突的激增，而急劇下降。交換機在工作的時候，只在發(fā)出請求的端口和目的端口之間進行通信，不會影響其他端口，這樣就減少了信號在網絡上發(fā)生碰撞的機會。因此，它的沖突域是端口，只要各計算機不訪問同一個端口，而且端口設置為全雙工就不會發(fā)生沖突。47③網絡工作方式和沖突域不同集線器采用廣播模式進行工作，因此用④節(jié)點享有的帶寬不同共享式集線器的多個端口共享一條信道的帶寬，在同一時刻只能在兩個端口之間傳送數(shù)據(jù)。交換機可以為每個端口的用戶或節(jié)點提供專用帶寬的通信信道，并允許多對節(jié)點用戶同時按端口的帶寬傳遞信息。48④節(jié)點享有的帶寬不同48⑤端口的通信模式不同。⑥邏輯拓撲結構不同。（2）相同之處2.有關交換機的基本概念（1）交換機端口參數(shù)和類型①單/多MAC地址的交換機單MAC地址交換機主要用于連接終端用戶的計算機，不能用來連接集線器。這類端口被稱為專用端口。多MAC地址交換機可用來連接集線器或其他交換機等多個用戶的共享設備。用于連接共享設備的端口稱為共享端口。49⑤端口的通信模式不同。49②端口密度：通常是指以太網交換機能夠提供的10Mb/s的端口的數(shù)目，有時也定義為設備端口的數(shù)量。通常以太網交換機的端口密度為8的倍數(shù)（8口、16口、24口和32口等），所謂16口，即該交換機可以提供16個10Mb/s的端口。③高速端口：主要用于連接高速設備。這類端口又分為，100Mb/s的專用端口和共享端口。50②端口密度：通常是指以太網交換機能夠提供的10Mb/s的端口④管理端口：在交換機上通常配置有管理端口，用來連接一個終端或計算機，通過這個終端或計算機對交換機的其他端口進行配置，如，配置VLAN等。⑤其他端口：擴展端口，用于和其他類型的網絡或介質連接（BNC、AUI和光纖端口等）。51④管理端口：在交換機上通常配置有管理端口，用來連接一個終端或（2）背板帶寬在交換機內部也有CPU、內存和主板。只不過這些部件都是為數(shù)據(jù)交換而設計的。背板帶寬：又稱為背板吞吐量。交換機中的背板相當于計算機中的主板，背板帶寬就相當于總線速率，它是交換機的接口處理器和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。如，一臺背板帶寬為2.4Gb/s的24口交換機可以為每個端口平均分配100Mb/s的帶寬速率。52（2）背板帶寬52(3)MAC地址與支持MAC地址的數(shù)量①MAC地址的作用②MAC地址的組成③MAC地址的數(shù)量交換機可以記憶連接端口上的計算機網卡的MAC地址，但是這個連接數(shù)量是有限的。比如，一臺標識為2K的交換機，當其通過共享端口，用Hub或其他交換機來擴展連接時，最多可以連接2048臺電腦或網絡設備。53(3)MAC地址與支持MAC地址的數(shù)量①MAC地址的作用53（4）交換機的類型獨立式堆疊式模塊式3.選擇交換機的要點（1）按應用規(guī)模選擇（2）按采用的技術類型選擇（3）支持的MAC地址數(shù)量選擇54（4）交換機的類型543.4網絡層的互聯(lián)設備網絡層的互聯(lián)設備主要是路由器（router)。路由器的基本概念路由器的主要功能是接收來自各個端口的數(shù)據(jù)分組，進行路由選擇，并從合適的端口將接收到的數(shù)據(jù)分組轉發(fā)出去。路由器：用來連接多個復雜網絡，具有路由選擇功能，網絡層使用可路由協(xié)議的，工作在OSI/RM第3層的網絡互聯(lián)設備。553.4網絡層的互聯(lián)設備網絡層的互聯(lián)設備主要是路由器（rou（2）路由表路由表：用來存儲所連接子網的狀態(tài)信息，如，網絡上路由器的個數(shù)、相鄰路由器的名字、網絡地址以及相鄰路由器之間的距離等內容。路由器在工作時，正是利用路由表來進行路由選擇，確定數(shù)據(jù)包的最佳轉發(fā)路徑。常見的路由表有以下兩類：56（2）路由表56靜態(tài)路由表由系統(tǒng)管理員事先設置好的，固定不變的路由表。它不會隨未來網絡結構的改變而改變。動態(tài)路由表它是一種可以根據(jù)網絡系統(tǒng)的運行情況，自動調整的路由表。使用動態(tài)路由表的路由器會根據(jù)路由選擇協(xié)議提供的功能，自動學習和記憶網絡運行情況。57靜態(tài)路由表572.路由器的工作原理IP地址及其規(guī)定編址方案IP地址的結構如上圖，每個IP地址由兩部分組成：網絡地址（網絡ID或網絡編號），主機地址（主機ID或主機編號）。在IPv4中，IP地址由32位二進制比特位組成，每8位為一段，這樣可以分成4段。網絡地址

主機地址582.路由器的工作原理IP地址及其規(guī)定網絡地址為了便于記憶，每一段可以用一個十進制數(shù)表示，這樣一個32位的IP地址可以用4個十進制數(shù)來表示，他們中間用“.”分隔，稱為“點分十進制”表示方法。例如：202.103.47.52，就是用點分十進制表示的IP地址。它的二進制表示為：11001010

01100111

00101111

0011010059為了便于記憶，每一段可以用一個十進制數(shù)表59網絡地址：用來辨認或標識一個網絡的。主機地址：用來辨認或標識網絡中的每一臺采用TCP/IP協(xié)議的主機的。注意：同一網絡中的所有主機的網絡地址都是相同的，而主機地址都不相同。IP地址的分類IP地址的類型反映了以下內容：網絡地址使用哪些位。60網絡地址：用來辨認或標識一個網絡的。60主機地址使用哪些位。每類網絡中包含的網絡數(shù)目。每類網絡中可能包含的主機數(shù)目。那么IP地址主要分為A、B、C、D、E五類，常用的是A、B，C三類地址；D類地址為組播地址，E類地址為保留地址，以備特殊用途。61主機地址使用哪些位。61A、B、C三類地址的網絡號分別占用1、2和3個字節(jié)長度。A類地址的網絡號的最高位為0；B類地址的網絡號的最高兩位為10；C類地址的網絡號的最高三位為110。它們主機號分別占用3、2、1個字節(jié)長度。

實際上當某個單位申請IP地址時，只是獲得一個網絡號，各主機號則由單位自行分配。62A、B、C三類地址的網絡號分別占用1、2和62A類地址：這樣A類地址的網絡號范圍為：00000000-----01111111用十進制表示網絡號為0-1270網絡號主機號網絡地址主機地址31302928272625242322212019181716151413121110987654321063A類地址：0網絡號主機號網絡地址主機地址313029B類地址這樣B類地址的網絡號范圍為：10000000,00000000---

10111111,11111111用十進制表示網絡號為128.0-191.2553130292827262524232221201918171615141312111098765432101網絡號主機號網絡地址主機地址064B類地址313029282726252C類地址：1網絡號主機號網絡地址主機地址10313029282726252423222120191817161514131211109876543210這樣C類地址網絡號范圍為：用十進制表示網絡號為192.0.0-223.255.255一個C類地址下的主機編碼為28個。65C類地址：1網絡號主機號網絡地址主機地址1031302D類地址：313029282726252423222120191817161514131211109876543210組播地址D類地址網絡號范圍為：用十進制表示為224.0.0.0-239.255.255.2551110313029282726252423222120191817161514131211109876543210保留E類地址：1111066D類地址：313029282726252網絡地址的使用規(guī)則在配置和使用IP地址時，應當注意網絡地址的以下幾點規(guī)則：網絡地址必須是唯一的。網絡地址不能以127開頭，因為127保留給診斷的回送函數(shù)使用。網絡地址的各位不能為全“1”，全“1”作為廣播地址。網絡地址的各位不能為全“0”。67網絡地址的使用規(guī)則67主機地址的使用規(guī)則主機地址對網絡地址必須是唯一的，也就是說在同一個網絡地址下，主機的編號必須是唯一的。主機地址的各位不能為全“0”。全“0”表示本地網絡，如，“202.103.47.0”表示“202.103.47”這個C類網絡。主機地址的各位不能為全“1”。全“1”表示直接廣播地址。如，“202.103.47.255”標識了該網絡上的所有主機，當該網絡上的某臺主機需要發(fā)送信息給該網絡的所有主機時，使用這個地址。68主機地址的使用規(guī)則主機地址對網絡地址必須是唯一的，也就是說在“127.0.0.1”這個地址代表本地主機的IP地址，該地址不能分配給網絡上的任何計算機使用。IP地址的分配和使用的基本規(guī)則同一個網絡內的所有主機必須分配相同的網絡地址，而同一個網絡內的所有主機必須分配不同的主機地址。不同網絡內的主機必須分配不同的網絡地址，而可以分配相同的主機地址。69“127.0.0.1”這個地址代表本地主機的IP地址，該地址由于僅使用IP地址無法區(qū)分網絡地址和主機地址（如，“202.103.47.52”)，因此，IP地址必須結合子網掩碼一起使用。子網掩碼子網的概念我們常常將一個較大的網絡分成較小的網絡，每個小網絡使用不同的網絡地址，這樣的小網絡稱之為”子網“。70由于僅使用IP地址無法區(qū)分網絡地址和主機地址（如，“202.子網掩碼的功能與使用兩臺計算機在通信時，首先要判斷彼此是否在同一個網絡上，如果在同一個網絡上，就可以直接進行通信，如果不在同一個網絡上，就需要把數(shù)據(jù)分組轉發(fā)到本網的出口，由出口負責處理。那么通信雙方如何知道它們在同一個網絡上呢？這需要通過它們的網絡地址來進行判斷。也就是說，在通信時必須分清網絡地址。71子網掩碼的功能與使用兩臺計算機在通信時，首先要判斷彼此要分清網絡地址，則必須通過子網掩碼才能實現(xiàn)。子網掩碼的功能①區(qū)分IP地址中的網絡地址和主機地址。不同類型的網絡使用的子網掩碼是不同的，下面是A、B、C三中不同網絡默認的子網掩碼。72要分清網絡地址，則必須通過子網掩碼才能實72網絡類型子網掩碼（二進制表示）子網掩碼（十進制表示）A11111111.00000000.00000000.00000000255.0.0.0B11111111.11111111.00000000.00000000255.255.0.0C11111111.11111111.11111111.00000000255.255.255.073網絡類型子網掩碼（二進制表示）子網掩碼（十進制表示）A111用子網掩碼區(qū)分IP地址中的網絡號和主機號的步驟：將IP地址轉化為32位二進制數(shù)。將子網掩碼也轉化為32位的二進制數(shù)。將每臺主機的32位IP地址與32位子網掩碼按位進行邏輯與操作，將得到的32位二進制數(shù)按原有的4段分別轉換為十進制數(shù)。子網掩碼為”1“的各位對應的IP地址中的各位即為網絡地址。接下來就可以用分離出的網絡地址來判斷兩臺主機是否在同一個網絡上了，也就是說如果兩臺主機的網絡地址相同，則表明它們在同一個網絡上。74用子網掩碼區(qū)分IP地址中的網絡號和主機號的步驟：將IP地址轉例如，有下面兩個IP地址，要判斷它們是否在同一個網絡中。202.103.47.52202.103.55.43②劃分子網子網掩碼的另一個功能是用來劃分子網。在實際應用中，常常會遇到IP地址不夠用的情況。75例如，有下面兩個IP地址，要判斷它們是否在75例如，現(xiàn)在申請到了一個接入Internet的網絡地址“202.103.47”，如果一個部門使用這個網絡地址，那么會造成一些地址的浪費，可以幾個部門共用這個網絡地址，這樣就需要進行子網的劃分。也就是說，可以把主機地址的一部分用來做網絡地址使用?？梢杂眠@部分地址作為內部網絡的編號，內部網絡間的數(shù)據(jù)交換可以由內部路由器完成。76例如，現(xiàn)在申請到了一個接入Internet的76例如，現(xiàn)在要將網絡”202.103.47”劃分為三個子網，我們應該如何做？

202.103.47.?255.255.255.？77例如，現(xiàn)在要將網絡”202.103.47”劃分為三77默認網關在配置TCP/IP協(xié)議時，還需要設置默認網關。默認網關又稱缺省網關。在遠程通信中，主機可以通過默認網關將數(shù)據(jù)發(fā)給不同網絡地址的目的主機。如果在配置TCP/IP時，沒有指明默認網關，那么通信就只能局限于本地網絡了，也就是說，你的數(shù)據(jù)包是沒有辦法被轉發(fā)到其他網絡中的。78默認網關在配置TCP/IP協(xié)議時，還需要設置默認網78手工安裝和檢測TCP/IP協(xié)議（1）安裝TCP/IP協(xié)議（2）檢測Ping命令的使用Ping本機：檢查網卡是否正常加載并運行TCP/IP協(xié)議。Ping本機IP：驗證本機IP是否與網絡上其他IP沖突。Ping其他主機的IP：驗證網絡的連通性。79手工安裝和檢測TCP/IP協(xié)議（1）安裝TCP/IP協(xié)議79Ping默認網關：驗證網關是否打開并正確運行。Ipconfig命令的使用Route命令的使用80Ping默認網關：驗證網關是否打開并正確運行。80(2)IP中的數(shù)據(jù)報轉發(fā)路由器要的主要工作：①數(shù)據(jù)報轉發(fā)②路由選擇數(shù)據(jù)報轉發(fā)數(shù)據(jù)報轉發(fā)就將從一個輸入口得到分組發(fā)往適當?shù)妮敵隹?。在討論?shù)據(jù)報轉發(fā)之前，我們要記住以下幾點：81(2)IP中的數(shù)據(jù)報轉發(fā)路由器要的主要工作：81在每個IP數(shù)據(jù)報中都包含有目標主機的IP地址。一個IP地址的“網絡部分”唯一地標識作為Internet一部分的一個物理網絡。連接在同一個物理網絡上的主機和路由器的IP地址的網絡部分相同，并且在該物理網絡上可以發(fā)送幀進行通信。每個物理網絡都是Internet的一部分，那么至少要有一個路由器，而且至少連接到一個其他的物理網絡上，這個路由器可以與其他網絡的路由器或主機交換分組。82在每個IP數(shù)據(jù)報中都包含有目標主機的IP地址。82下面討論IP數(shù)據(jù)報的轉發(fā)過程。①首先，我們要明白數(shù)據(jù)報從源主機發(fā)往目標主機時，中間可能要經過幾個路由器。②那么它經過的每一個節(jié)點，無論是主機還是路由器必須證實它自己是否與目標主機在同一個網絡中。③這一點可以通過將目標主機的“網絡地址”與自己的“網絡地址”進行比較來實現(xiàn)。83下面討論IP數(shù)據(jù)報的轉發(fā)過程。83④如果目標主機和當前節(jié)點在同一個網絡中，分組就可以直接在網絡中傳送了。⑤如果目標主機和當前節(jié)點不在同一個物理網絡中，那么就需要將數(shù)據(jù)報發(fā)往一個路由器。⑥一般來講，當前節(jié)點有幾個路由器可以選擇，它可以選擇一個最佳的或有較好的機會使數(shù)據(jù)報能夠更接近于目標節(jié)點的路由器。所選的路由器叫做下一跳(nexthop)路由器。84④如果目標主機和當前節(jié)點在同一個網絡中，84路由器可以通過查詢它的轉發(fā)表來找到正確的下一跳（轉發(fā)表，在下面會進行討論）。⑦通常，還有一個默認路由器，當表中的記錄與目標主機的網絡號不匹配時，就將分組發(fā)給默認路由器，由默認路由器進行轉發(fā)。85路由器可以通過查詢它的轉發(fā)表來找到正確的85具體算法如下：if（目標主機的網絡號=我的一個接口的網絡號）then經過那個接口，傳送分組到目標主機；else

if（目標主機的網絡號在我的轉發(fā)表中）then

傳送分組到下一跳路由器；

else

傳送分組到默認路由器；86具體算法如下：86網絡1（以太網）H7R3H8H1H2H3R1網絡2（以太網）網絡3（FDDI）R2H4H5H6網絡4（點到點）①H1發(fā)一個數(shù)據(jù)報給H2。②H1發(fā)一個數(shù)據(jù)報給H8。圖1示例網絡圖87網絡1（以太網）H7R3H8H1H2H3R1網絡2（以太網）對于第一個問題，因為H1與H2有相同的網絡地址，所以它可以直接將這個數(shù)據(jù)報發(fā)給H2，而不需要路由器的轉發(fā)。但是，這里也有一個問題需要解決，也就是H1如何找出H2的正確的MAC地址，這個問題，我們會在下面介紹。88對于第一個問題，因為H1與H2有相同的網絡88對于第二個問題，它的工作過程如下：①因為H1和H8不在同一個物理網絡中，所以它不能直接把數(shù)據(jù)報發(fā)給H8，必須找一個路由器進行轉發(fā)。②由于和網絡2相連的路由器只有一個R1（默認路由器），所以它只能將數(shù)據(jù)報交給R1進行轉發(fā)。89對于第二個問題，它的工作過程如下：89③由于R1和H8也不在同一個物理網絡上，因此，它也需要找一個路由器進行轉發(fā)，顯然，和R1在同一個網絡上的路由器只有R2，那R2就是它的默認路由器，于是R1就將該數(shù)據(jù)報交給R2。網絡號下一跳1R32R1圖1中路由器R2的轉發(fā)表90③由于R1和H8也不在同一個物理網絡上，因網絡號④R2通過查找轉發(fā)表，發(fā)現(xiàn)與網絡1對應的下一跳為R3，于是它將該數(shù)據(jù)報交給R3。⑤R3與H8在同一個物理網絡上，因此，它可以直接將該數(shù)據(jù)報發(fā)給H8。注意：在轉發(fā)表中可能包含直接相連的網絡的信息。網絡號下一跳1R32R13接口14接口0R2的完整轉發(fā)表91④R2通過查找轉發(fā)表，發(fā)現(xiàn)與網絡1對應的下網絡號無論什么情況下，R2都需要使用我們下面將討論的ARP協(xié)議，找到下一跳的MAC地址。地址轉換協(xié)議（ARP）前面我們討論了如何使IP數(shù)據(jù)報到達正確的物理網絡，但是沒有詳細解釋一個數(shù)據(jù)報是如何到達網絡上的某一主機或路由器的。這里的主要問題是，IP數(shù)據(jù)報中包含的是IP地址，而主機或路由器的物理接口只理解物理地址。這就需要將IP地址轉換為這個網絡的鏈路層地址，然后將IP數(shù)據(jù)報封裝在包含鏈路層地址的幀中，并發(fā)送給目標主機或路由器。92無論什么情況下，R2都需要使用我們下面將92解決這個問題的一般辦法是為每一個主機保留一張地址對照表，這張表記錄了網絡中每個節(jié)點的IP地址和它的MAC地址的對應關系。而這張表的建立可以通過運行ARP協(xié)議來實現(xiàn)。因此，ARP協(xié)議的主要目標就是為網絡中的每臺主機建立一張IP地址與MAC地址之間的映射表。由于這個表中的記錄會隨時發(fā)生變化，因此，表中的記錄若超時則會被刪除，這項工作每15分鐘做一次。93解決這個問題的一般辦法是為每一個主機保留93ARP協(xié)議的工作過程ARP協(xié)議充分利用了很多鏈路層網絡技術都支持廣播這一事實。①如果某一主機想要發(fā)送一個數(shù)據(jù)報到同一網絡中的另一個主機或路由器，則它首先要檢查緩存中的映射記錄。②如果記錄不存在，它需要在網絡上廣播一個ARP查詢，在這個查詢中包含了目標主機的IP地址。94ARP協(xié)議的工作過程94③網絡上的每個主機都會收到這個查詢，并檢查是否與自己的IP地址匹配。④如果匹配，它就會發(fā)送一個包含自己鏈路層地址的應答消息給源主機，以響應這個查詢。那么發(fā)送查詢消息的源主機在收到這個應答消息后，將這個信息添加到自己的ARP表中。⑤查詢信息中也包含了發(fā)送主機的IP地址和鏈路層地址。這樣當網絡上的一臺主機廣播一條查詢信息，則網絡上的所以主機都會知道發(fā)送方的IP地址和鏈路層地址，并將該信息放入ARP表中。95③網絡上的每個主機都會收到這個查詢，并檢95⑥并不是所有的主機都需要添加源主機的這條信息。如果一個主機中已經有了這個記錄，它只需要“刷新”這個記錄即可。如果某一主機不是目標主機，并且ARP表中也沒有源主機的記錄，那么它不需要將源主機的信息加入自己的ARP表中。注意：目標主機是一定會把源主機的有關信息加入到自己的ARP中，即使它的表中沒有那個主機的記錄。96⑥并不是所有的主機都需要添加源主機的這條96硬件類型＝1協(xié)議類型＝0x0800硬件地址長度＝48協(xié)議地址長度＝32操作源硬件地址（0～3字節(jié)）源硬件地址（4～5字節(jié)）源協(xié)議地址（0～1字節(jié)）源協(xié)議地址（2~3字節(jié)）目標硬件地址（0～1字節(jié)）目標硬件地址（2～5字節(jié)）目標協(xié)議地址（0～3字節(jié)）081631圖2將IP地址映射為MAC地址的ARP分組格式97硬件類型＝1協(xié)議類型＝0x0800硬件地址長度＝48協(xié)議地址路由選擇路由轉發(fā)的一個主要任務就是建立路由表，可以手工配置路由表，但是過于復雜，并且不能適應網絡拓撲的動態(tài)變化，因此，一般通過運行一個路由算法來動態(tài)建立路由表。目前廣泛采用的路由算法有這樣幾種：RIP（距離向量）OSPF（開放最短路徑優(yōu)先）98路由選擇路由轉發(fā)的一個主要任務就是建立路由表，可98距離向量（RIP）距離向量路由選擇的基本思想：每個節(jié)點都構造一個包含到其他所有節(jié)點的“距離”的一維數(shù)組（一個向量），并且將這個向量分發(fā)給與它直接相連的所有鄰居。距離向量路由選擇算法開始時，假設每個節(jié)點都知道到其直接相連的相鄰節(jié)點的鏈路開銷。到不相鄰的節(jié)點的鏈路開銷被指定為無窮大。99距離向量（RIP）距離向量路由選擇的基本思想：99下面看RIP是如何工作的。ABCDGEF假設每條鏈路的開銷都為1。這樣一條開銷最低的路徑就是包含跳數(shù)最少的一條路徑。100下面看RIP是如何工作的。ABCDGEF假設每條鏈路的開銷都現(xiàn)在將每個節(jié)點到其他節(jié)點的初始距離信息表示為一張表（全局表）存儲在各到每個節(jié)點的距離節(jié)點的信息AB

CDE

FGA01

1∞1

1∞B101∞∞∞∞

C1101∞∞∞

D∞∞10∞∞1E1∞∞∞0∞∞

F1∞∞∞∞01

G∞∞∞1∞10101現(xiàn)在將每個節(jié)點到其他節(jié)點的初始距離信息表示為一張表（全局表）節(jié)點A的初始路由表

目標開銷下一跳

B1B

C1C

D∞-

E1E

F1F

G∞-102節(jié)點A的初始路由表目標開路由表的更新距離向量路由選擇算法的下一步就是每個節(jié)點都發(fā)送包含自己距離表的信息給其相鄰節(jié)點。現(xiàn)在我們舉一個例子來說明這個過程。假設節(jié)點F發(fā)信息給節(jié)點A，告訴A它可以到達節(jié)點G，并且到達G的開銷是1，A收到這個消息后，把這個開銷值與它知道的到達F的開銷值相加，得到開銷值2，這個值小于無窮大，于是A在它的路由表中添加一條經過F到達G的路由，開銷是2。103路由表的更新距離向量路由選擇算法的下一步就是每個節(jié)點103存儲在各到每個節(jié)點的距離節(jié)點的信息AB

CDE

FGA01

1∞1

1∞B101∞∞∞∞

C1101∞∞∞

D∞∞10∞∞1E1∞∞∞0∞∞

F1∞∞∞∞01

G∞∞∞1∞10+2+2104存儲在各到每更新后的路由表（A的路由表）

目標開銷下一跳

B1B

C1C

D2

C

E1E

F1F

G2

F105更新后的路由表（A的路由表）目標最終的全局路由表存儲在各到每個節(jié)點的距離節(jié)點的信息ABCDEFGA0112112B1012223

C1101222

D2210321E1223023

F1222201

G2321310106最終的全局路由表存儲在各路由更新在兩種情況下一個節(jié)點決定發(fā)送更新消息給它的相鄰節(jié)點。定期更新：在這種情況下，即使沒有路徑改變，每個節(jié)點也要自動地，按時發(fā)送更新消息。這可以使其他節(jié)點知道它們仍在正常工作，也可以確保即使現(xiàn)有的路由不可用時，它們仍能一直得到所需的信息。107路由更新在兩種情況下一個節(jié)點決定發(fā)送更新消息給它107觸發(fā)更新：當一個節(jié)點從它的相鄰節(jié)點接收到更新消息，并且這個更新消息又能改變其路由表中的一條路由時，才會引發(fā)這種更新。當一個節(jié)點或鏈路發(fā)生故障時可能出現(xiàn)的情況正常情況：首先注意到這個問題的節(jié)點發(fā)送新的距離列表給它的相鄰節(jié)點，一般，系統(tǒng)會很快達到新的穩(wěn)定狀態(tài)。108觸發(fā)更新：當一個節(jié)點從它的相鄰節(jié)點接收108考慮一種特殊情況ABCDGEF

存儲在各到每個節(jié)點的距離節(jié)點的信息ABCDEFGA0112112B1012223

C1101222

D2210321E1223023

F1222201

G2321310①A通知到E的距離為∞②那么按照事件出現(xiàn)的確切次序，可能發(fā)生如下事件：C2BA34567109考慮一種特殊情況ABCDGEF存儲在各上述情況稱為記數(shù)到無窮（counttoinfinity）解決這個問題有幾種不成熟的方法：使用一個較小的數(shù)作為無窮大的近似值。比如，我們認為穿過某個網絡的最大跳數(shù)不會超過16，因此，選擇16來表示無窮大。這可以限制記數(shù)到無窮所花的時間。這種方法的問題是，當某個網絡增長到最大跳數(shù)超過16時，就又出現(xiàn)了新的問題。110上述情況稱為記數(shù)到無窮（counttoinfinity）水平分割（splithorizon）技術這種技術的基本思想是，當一個節(jié)點把路由選擇的更新信息發(fā)送給相鄰節(jié)點時，它并不把從其相鄰節(jié)點處學習到的路由再回送到那些相鄰節(jié)點。B：（E，2，A），B知道這條路由信息是從A學習到的，所以不論B什么時候給A發(fā)送更新信息，在其更新信息中都不包括（E，2）。111水平分割（splithorizon）技術111挫折反轉（splithorizonwithpoisonreverse）在這種方法中，B可以把從A學習到的路由發(fā)給A，但是要在該路由表中加入否定信息來確保A最終不會使用B到達E的路由。例如，B把（E，∞）送給A，這樣A就不會使用這條路由了。112挫折反轉（splithorizonwithpoison上面介紹的兩種技術的問題在于它們只能在涉及兩個節(jié)點的路由循環(huán)中有效。對于更大的路由循環(huán)，則需要更強的措施。那么在上述的例子中，如果B和C在接收到A的鏈路故障后，在把路由信息通知給E之前等待一會，它們就會發(fā)現(xiàn)，實際上它們兩者都沒有到達E的路由。不幸的是這種方法耽誤了協(xié)議的聚合。113上面介紹的兩種技術的問題在于它們只能在113開放最短通路優(yōu)先協(xié)議(OSPF）OSFP的要點：①所有的路由器都維持一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，該庫實際上就是整個互連網的拓撲結構圖。②由于網絡中的鏈路狀態(tài)可能經常發(fā)生變化，因此，OSPF讓每一個鏈路狀態(tài)都帶上一個32bit的序號，序號越大狀態(tài)就越新。序號每5s更新一次，32位可用600年不重復號。③每一個路由器用鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，算出自己的路由表。④不用UDP而是直接用IP數(shù)據(jù)報傳送，并且數(shù)據(jù)報更短。114開放最短通路優(yōu)先協(xié)議(OSPF）114

⑤只要網絡拓撲發(fā)生變化，數(shù)據(jù)庫很快進行更新，5秒更新一次，保持全網范圍的一致性。依靠各路由器之間的頻繁交換信息來建立鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并且在全網范圍內保持和這個數(shù)據(jù)庫的一致性。OSPF的規(guī)定：1）每兩個相鄰路由器每隔10秒鐘要交換一次hello報文。2）若有40秒沒收到某個相鄰路由器發(fā)來的hello報文，則認為該相鄰路由器是不可達的，應立即修改鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并重新計算路由表。缺點：開銷大115⑤只要網絡拓撲發(fā)生變化，數(shù)據(jù)庫很快進行更新，5秒更新一次，具體的鏈路狀態(tài)路由算法如下：①發(fā)現(xiàn)鄰居結點，并知道它們的網絡地址。路由器啟動后，通過發(fā)送HELLO包發(fā)現(xiàn)鄰居結點。②測量到每個鄰居結點的延遲或開銷。一種直接的方法是：發(fā)送一個要對方立即響應的ECHO包，來回時間除以2即為延遲。這種測試可以將載荷考慮進去。116具體的鏈路狀態(tài)路由算法如下：116③構造一個包含所有數(shù)據(jù)的分組。該分組以發(fā)送方的標識符開頭，后面是序號、年齡和一個鄰居結點列表；列表中對應每個鄰居結點，都有發(fā)送方到它們的延遲或開銷；ABCDFE42378516A序號年齡B4E5B序號年齡A4C2F6C序號年齡B2D3E1D序號年齡C3F7E序號年齡A5C1F8117③構造一個包含所有數(shù)據(jù)的分組。ABCDFE42378516A④將這個分組發(fā)送給所有其它路由器?；舅枷耄翰捎煤榉核惴òl(fā)布分組，每個分組包含一個序號，使用32位序號使序號循環(huán)使用。每次發(fā)送新分組時序號加1。路由器記錄信息對（源路由器，序號），當一個鏈路狀態(tài)分組到達時，若是新的，則分發(fā)；若是重復的，則丟棄；若序號比路由器記錄中的最大序號小，則認為過時而丟棄。118④將這個分組發(fā)送給所有其它路由器。118

當一個路由器崩潰后，它將丟失其序號，如其從0開始，那么后面分組將被當作重復分組而丟棄；或順序號傳送后出現(xiàn)錯誤，如4被看成6500，則分組5到6499將被當作過時分組而丟棄。解決辦法是在分組中加入年齡，每秒鐘將年齡減1，當年齡變成零時，來自那個路由器的信息就被丟棄。以保證沒有任何分組會丟失并無限長期存活下去。⑤計算到每個其它路由器的最短路徑。根據(jù)Dijkstra算法計算最短路徑。119當一個路由器崩潰后，它將丟失其序號，如119Dijkstra算法將整個網絡抽象為一個圖。假設有一個矩陣D，它的每個分量D[i]表示當前節(jié)點v到每個終點vi的最短路徑長度。在初始狀態(tài)下，若從v到vi有弧，則D[i]的值為弧上的權值，否則就將D[i]設置為∞。具體算法如下：①假設用一個帶權的矩陣arcs來表示帶權有向圖，arcs[i][j]表示弧<vi，vj>上的權值。120Dijkstra算法將整個網絡抽象為一個圖。假設有一個矩陣1若<vi，vj>不存在，則置arcs[i][j]為∞。再設S為已找到的從v出發(fā)的最短路徑的終點集合，它的初始狀態(tài)為空。②選擇Vj，使得D[j]=Min{D[i]|Vi∈V-S}，則Vj就是一條從V出發(fā)的最短路徑的終點。令：S=S∪{j}121若<vi，vj>不存在，則置arcs[i][j]為∞。121③修改從v出發(fā)到集合V-S上任一頂點vk的最短路徑長度。如果D[j]+arcs[j][k]<D[k]，則修改D[k]為D[k]=D[j]+arcs[j][k]。④重復操作②③共n-1次。就可以求得從v到圖上其余各頂點的最短路徑。122③修改從v出發(fā)到集合V-S上任一頂點vk的最122ABCD5310112①②A從它的初始向量中選擇一個具有最小權值的頂點B將它加入到集合S中。③然后來修改A到其他節(jié)點的路徑長度ABCD123ABCD5310112①②A從它的初始向量中選擇一個具有最小自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)（或稱自治域）AS的定義是由一個獨立管理機構運行和維護的網絡系統(tǒng)內部采用相同的路由協(xié)議CERNET全球InternetCHINANET自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)內部采用某種路由協(xié)議124自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)（或稱自治域）AS的定義CERNET全球IInternet的路由器選擇協(xié)議路由協(xié)議分類：網關-網關協(xié)議（GGP）用于核心系統(tǒng)網關之間的路由交換;外部路由協(xié)議（EGP）用于不同自治系統(tǒng)（AS）之間的路由交換；內部路由協(xié)議（IGP）用于自治系統(tǒng)（AS）內部的路由交換。主要有RIP、HELLO和OSPF等。目前Internet采用自適應、分布式路由選擇協(xié)議。125Internet的路由器選擇協(xié)議路由協(xié)議分類：125AS、IGP、EGP的關系IGPIGPEGPGGPEGP核心系統(tǒng)EGPAS1AS2126AS、IGP、EGP的關系IGPIGPEGPGGPEGP核心外部網關協(xié)議BGP

BGP的最新版本是1994的BGP-4。BGP用來在不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息，必須考慮有關的策略：如政治、安全、經濟等方面考慮進行人工設置。BGP將網絡劃分為以下三類：(1)與BGP只有一個連接的網絡，它不能用來轉發(fā)數(shù)據(jù)報。(2)與BGP有二個以上連接的網絡，可用來轉發(fā)數(shù)據(jù)報。(3)能夠轉發(fā)第三方數(shù)據(jù)報的轉發(fā)網絡、例如主干網。127外部網關協(xié)議BGP127無類型域間路由選擇CIDR可變長度子網掩碼VLSM網絡網絡10用戶12用戶網絡202.103.47.32/28網絡202.103.47.16/28網絡202.103.47.48/28可見，這種方法對于路由器和路由器的串行連接來講，IP地址的浪費太大了，因為實際上只需要2個IP地址就可以了。即子網掩碼為255.255.255.252/30最好，但這個掩碼對于用戶來講太少了。故采用VLSM對同一網絡使用不同的子網掩碼。128無類型域間路由選擇CIDR可變長度子網掩碼VLSM網絡網絡1已知一個C類IP地址：202.103.47.0，對于下圖網絡，設計子網的分配。10個用戶10個用戶10個用戶12個用戶BACD129已知一個C類IP地址：202.103.47.0，對于下圖10IP地址可以這樣分配：BACD202.103.47.129---202.103.47.187掩碼：255.255.255.192(58個用戶和路由器)202.103.47.33---202.103.47.43掩碼：255.255.255.240(10個用戶和路由器)202.103.47.49---202.103.47.59掩碼：255.255.255.240(10個用戶和路由器)202.103.47.65---202.103.47.90掩碼：255.255.255.224(25個用戶和路由器)202.103.47.81，202.103.47.82(路由器)掩碼：255.255.255.240202.103.47.5，202.103.47.6(路由器)掩碼：255.255.255.252202.103.47.81，202.103.47.82(路由器)掩碼：255.255.255.240202.103.47.9，202.103.47.10(路由器)掩碼：255.255.255.252202.103.47.81，202.103.47.82(路由器)掩碼：255.255.255.240202.103.47.13，202.103.47.14(路由器)掩碼：255.255.255.252130IP地址可以這樣分配：BACD202.103.47.129-具體IP的分配：202.103.47.5----202.103.47.6(掩碼：255.255.255.252)202.103.47.9----202.103.47.10(掩碼：255.255.255.252)202.103.47.13----202.103.47.14(掩碼：255.255.255.252)202.103.47.17----202.103.47.31未使用202.103.47.33----202.103.47.47(掩碼：255.255.255.240)202.103.47.49----202.103.47.63(掩碼：255.255.255.240)202.103.47.65----202.103.47.95(掩碼：255.255.255.224)202.103.47.97----202.103.47.127未使用202.103.47.129---202.103.47.191(掩碼：255.255.255.192)202.103.47.192----202.103.47.254未使用131具體IP的分配：202.103.47.5----202.103.路由器的分類（1）近程路由器和遠程路由器（2）靜態(tài)路由器和動態(tài)路由器（3）單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器4.路由器的應用特點（1）使用路由器的優(yōu)點能夠合理的、智能化的選擇最佳路徑。它可以自動丟棄廣播數(shù)據(jù)包，因而可以把廣播風暴信息隔離在源網絡內。1323.路由器的分類（1）近程路由器和遠程路由器132多協(xié)議路由器可以連接使用不同路由通信協(xié)議的網絡，因此，它可以作為使用不同通信協(xié)議的網絡互聯(lián)平臺。實現(xiàn)1-2層使用不同協(xié)議，第3層使用可路由協(xié)議的多個網絡間的互聯(lián)。能夠隔離網絡的通信量，起到保證網絡安全和防火墻的作用。路由器還可以作為網橋使用，以便處理不可路由的協(xié)議。133多協(xié)議路由器可以連接使用不同路由通信協(xié)議的網絡，因此，它可以能夠提供可靠傳輸、優(yōu)先服務，并且不許要相互通信的網絡之間保持永久連接。（2）缺點使用較多的時間進行處理，致使網絡傳輸性能下降。安裝和維護比較困難。價格較高。不支持非路由協(xié)議。134能夠提供可靠傳輸、優(yōu)先服務，并且不許要相互通信的網絡之間保持5.路由器在實際網絡連接中的作用（1）延伸距離。（2）使用路由器將局域網連接到Internet.（3）多個局域網的遠程連接。路由器在網絡連接中的基本作用：數(shù)據(jù)格式的轉換、路由選擇和數(shù)據(jù)轉發(fā)。1355.路由器在實際網絡連接中的作用（1）延伸距離。1353.5高層互聯(lián)設備高層互聯(lián)的代表設備是“網關”。網關的定義網關是將兩個或多個在高層（高3層）使用不同協(xié)議的網絡段連接在一起的軟件、硬件設備。2.網關的主要作用實現(xiàn)不同網絡傳輸協(xié)議的翻譯和轉換工作。（校園網中的防火墻等）1363.5高層互聯(lián)設備高層互聯(lián)的代表設備是“網關”。1363.網關的應用場合主要應用于OSI/RM的高3層的協(xié)議轉換。如果互聯(lián)的網絡高3層協(xié)議不同，可以使用網關進行連接，來實現(xiàn)它們之間的協(xié)議轉換。4.網關的分類（1）按照網關可以轉換的協(xié)議數(shù)量分類雙邊協(xié)議網關：只能進行兩種協(xié)議的轉換，即從一種網絡協(xié)議轉換為另一種網絡協(xié)議。1373.網關的應用場合137多邊協(xié)議網關：可以實現(xiàn)多種特定協(xié)議之間的轉換。（2）按照網關的應用類型分類138多邊協(xié)議網關：可以實現(xiàn)多種特定協(xié)議之間的138Theend!139Theend!139第三章網絡互聯(lián)設備本章學習要點:了解網絡互聯(lián)的基本概念掌握網絡互聯(lián)設備的類型、層次與原理掌握各層設備的作用、特點與應用掌握Internet硬件接入設備的可選類型熟練掌握集線器與交換機的區(qū)別與使用了解OSI模型與網間互聯(lián)設備的關系140第三章網絡互聯(lián)設備本章學習要點:13.1網絡互聯(lián)概述網絡互聯(lián)：所謂網絡互聯(lián)是指根據(jù)實際情況選擇合適的技術和設備將相互獨立的網絡或計算機連接起來，從而達到數(shù)據(jù)交換和資源共享的目的。3.1.1網絡互聯(lián)的類型網絡延伸隨著局域網范圍的擴展，電纜的長度需要增長但是，每種局域網的最大距離都是有限制的。1413.1網絡互聯(lián)概述網絡互聯(lián)：所謂網絡互聯(lián)是指根據(jù)實際情況選10BASET：100m10BASE2：185m10BSEE5：500m2.網絡分段在組建局域網時，往往需要進行網絡分段。所謂網絡分段是指將一個大的網絡系統(tǒng)分解成幾個小的局域網，然后通過網絡互聯(lián)設備（交換機、網橋或路由器）將各個子網連接成一個整體網絡。14210BASET：100m33.網絡互聯(lián)的類型（1）網絡互聯(lián)的應用類型局域網之間的互聯(lián)局域網與廣域網之間的互聯(lián)局域網通過廣域網與Internet之間的互聯(lián)多個遠程局域網之間互聯(lián)為廣域網1433.網絡互聯(lián)的類型（1）網絡互聯(lián)的應用類型4（2）互聯(lián)局域網的類型同構網絡所謂同構網絡是指具有相同特性和性質的網絡，也就是說它們具有相同的通信協(xié)議，呈現(xiàn)給接入設備的界面也相同。異構網絡所謂異構網絡是指具有完全不同的傳輸性質和通信協(xié)議的網絡。144（2）互聯(lián)局域網的類型54.網絡互聯(lián)必須解決的問題如何在物理上把兩種不同的網絡連接起來。如何實現(xiàn)一種網絡與另一種網絡的互訪與通信。如何解決兩種不同網絡之間在協(xié)議方面的差異。如何處理兩種網絡之間在傳輸速率方面的差別。1454.網絡互聯(lián)必須解決的問題如何在物理上把兩種不同的網絡連接3.1.2網絡互聯(lián)的層次網間互聯(lián)中的幾個重要概念（1）網絡的互聯(lián)接互聯(lián)接（簡稱互連）：指在物理網絡之間必須存在一條以上的物理連接線路。（2）網絡的互通互通信（簡稱互通）：指在網絡互聯(lián)接的基礎上，網絡之間可以進行數(shù)據(jù)交換的手段。1463.1.2網絡互聯(lián)的層次網間互聯(lián)中的幾個重要概念7（3）網絡的互操作指網絡中的計算機具有透明地訪問對方資源的能力，這種能力